九年级物理上册第十二章 机械能和内能(提升篇)(Word版 含解析)

九年级物理上册第十二章 机械能和内能（提升篇）（Word 版 含解析）

一、初三物理第十二章 机械能和内能 易错压轴题提优（难）

1．小明利用如图装置研究做功与能量的转化关系。重物通过细绳与木块相连，细绳不可伸长，AQ 为水平面，AP 段长为L ，表面光滑；PQ 段粗糙，实验开始时，木块的细绳拉直，质量为M 的木块位于P 点，质量为m 的重物恰好置于地面，将木块从P 向右拉至A ，放手后木块向左运动，最终停在B 点，PB 长为x 。不计空气阻力、滑轮摩擦。

(1)木块在AB 段运动过程中，重物的重力做功为（用字母表示）___________；木块经过PB 段内能______________（选填“不变”、“增大”或“减小”）；

(2)观察实验并联系生活实际，小明提出猜想：重物和木块获得的总动能与重物重力做功多少有关。他提出猜想的生活依据是：________________ ；

(3)为了验证猜想，小明做了以下实验，重物100g m =，木块900g M =，改变木块从P 点右移的距离L ，测得一组数据，记录如下：（g 取10N/kg ） 序号 1 2 3 4 5 6 PA 的长/m L

0.1 0.15 0.2 0.35 0.45 0.5 木块在P 点的速度平

方()221/m s v -? 0.2 0.3 0.4 0.7 0.9 1.0

①已知物体动能的表达式为212

mv ，分析重物和木块获得的总动能与重物的重力做功的多少，可知猜想是____________（选填“正确”或“错误”）的，得出的结论是

__________。在AP 段滑行的过程中，该系统（重物和木块）的机械能____________（选填“守恒”或“不守恒”）；

②利用实验信息分析，当0.7m L =时，木块M 在P 点获得的动能是

___________________J ；

(4)如果上述结论具有普遍性，则一个物体从高为h 的光滑斜面顶端，由静止开始滑下，不计空气阻力，物体滑到斜面底端时的速度v =_____________（用字母表示）。

【答案】mgL 增大 物体下落过程中速度越来越快 正确 重物和木块获得的总动能与

重物重力做功的多少相等 守恒

【解析】

【分析】

【详解】

(1)[1]由题意可知，重物的重力是G mg =，木块在AB 段运动过程中，重物下降的高度是L ，那么重物的重力做功大小是

W mgL =重

[2]木块经过PB 段由于受到摩擦力的作用，内能会增大。

(2)[3]重物和木块获得的总动能与重物重力做功多少有关，随着重物重力做功越来越大，速度也越来越大，所以这个依据是物体下落过程中速度越来越快。

(3)[4]由表中数据可看到，PA 的数值越大，木块在P 点的速度越大，动能越大，所以猜想是正确的。

[5]由表中数据可知，第1次实验中重物和木块获得的总动能是

()()2-1110.1kg 0.9kg 0.2m s 0.1J 2

W =?+??=总动能 重物的重力做功是

110.1kg 10N/kg 0.1m 0.1J W mgL ==??=重力

第2次实验中重物和木块获得的总动能是

()()2-12

10.1kg 0.9kg 0.3m s 0.15J 2

W =?+??=总动能 重物的重力做功是 220.1kg 10N/kg 0.15m 0.15J W mgL ==??=重力

同理，第3、4、5、6次实验也可以得到这样的数据，所以可得出结论：重物和木块获得的总动能与重物重力做功的多少相等。

[6]AP 段是光滑的，所以势能完全转化为动能，系统机械能守恒。

[7]比较表中数据可知，2v 与L 成正比，当0.1m L =时，()2

2-10.2m s v =?，那么 ()2

-10.2m s 0.1m k ?=? 解得22m/s k =，可得到222m/s v L =?，当0.7m L =时

22222m/s 0.7m 1.4m /s v =?=

所以可知木块M 在P 点获得的动能是

222110.9kg 1.4m /s 0.63J 22

W Mv ==??= (4)[8]一个物体从高为h 的光滑斜面顶端，由静止开始滑下，不计空气阻力，则机械能是守恒的，物体重力所做的功转化为动能，可以得到关系式

212

mgh mv =

解得2v gh 。

2．小华骑自行车下坡时，想到一个问题：“从斜面下滑物体的快慢与哪些因素有关呢？”回家后她找来了小车、停表、刻度尺和充当斜面的木板进行探究，如图所示。首先对影响小车下滑快慢的因素做出以下猜想，猜想一：与小车的质量有关；猜想二：与斜面的高度有关；猜想三：与斜面的长度有关。

（1）根据所学知识，物体下滑时的动能是由重力势能转化而来的，而同一物体质量不变，高度越大势能越大，下滑速度________（选填越大或越小），断定猜想二是正确的。

（2）为了验证猜想一，小华设计的方案是在小车内放置不同数量的钩码，分别从高度相同的同一斜面的顶端由静止释放，用停表测出小车由顶端下滑到底端的时间．小华测量的结果如下表，她怀疑第三次测量错误，这时她想起释放时推了一下小车，对此她进行了反思：释放时推了一下小车，小车的动能________，下滑时间缩短．于是修正了这一错误并进行了重新测量，发现时间仍为2.5秒。表中四个数据的下滑路程和时间都相同，即速度相同，说明从斜面下滑物体的快慢跟质量________（选填有关或无关），猜想一是________（选填正确或错误）的。 实验次数

1 2 3 4 小车内放置钩码的质量m /g

0 50 100 150 时间t /s 2.5 2.5 2.0 2.5

（3）为了验证猜想三，小华设计的方案是将同一小车分别从高度相同、长度不同的不同斜面的顶端由静止释放，用停表测出下滑到底端的时间。她通过测量发现下滑的时间不同，于是得出速度不同、猜想三是正确的结论。请对小华这一探究作出评价，指出她“速度不同”判断错误的原因是路程________（选填“相同”或“不同”），不能只比较时间。正确的方法是计算出每次下滑的速度，才能下结论。

（4）小华又作出：“小车下滑的快慢还与斜面倾角有关”的猜想，你认为在斜面长度相同的条件下，她________（选填“需”或“不需”）要对这一猜想进行探究，原因是倾角是指斜面与水平面之间的夹角，夹角大小代表斜面陡与平的程度，倾角越大高度

____________。

【答案】越大 增大 无关 错误 不同 不需 越大

【解析】

【分析】

【详解】

(1)[1]同一物体质量不变，高度越大势能越大，下滑时转化的动能越大，速度越大。

(2)[2]释放时推了一下小车，使小车的初速度增大，增大了物体的动能。

[3][4]由表中数据可知，当质量不同时，小车滑到低端的时间相同，速度相同，说明从斜面

下滑物体的快慢跟质量无关，所以猜想一是错误的。

(3)[5]小华设计的方案中，小车运动的路程不同，不能通过相同路程比时间的方法来比较运动的快慢。

(3)[6][7]倾角是斜面与水平面之间的夹角，夹角大小代表斜面倾斜程度，倾角越大高度越大，所以不需要探究小车下滑的快慢还与斜面倾角的关系。

3．李华同学发现建筑工人在铺设水泥路时，有时要在水泥里面掺入少量纤维材料．他想通过实验来探究在水泥中掺入纤维材料是否会影响水泥路面的牢固程度．关于水泥路面的牢固程度与哪些因素有关，和同学们讨论后，他们提出了以下猜想：

猜想1：与是否掺入纤维有关；

猜想2：与纤维掺入量有关；

猜想3：与纤维材料的种类有关。

经过思考后，他们利用图中装置，将铁锤通过电磁铁从某一高度处由静止释放，对水泥样品进行连续撞击，直至水泥样品断裂，收集的数据记录在下表中。

（1）铁锤撞击水泥样品时的动能是由________转化来的。实验时通过__________________来比较水泥样品的牢固程度。

（2）比较实验序号1、2的两组数据，可得出的结论是：水泥路面的牢固程度与是否掺入纤维________（选填“有关”或“无关”）。

（3）比较序号2、3、4三组数据，可得出的结论是：在水泥中掺入适量纤维时，掺入纤维材料越多，水泥路面越________（选填“牢固”或“不牢固”）。

（4）比较序号2、5、6的三组数据，________（选填能或不能）比较得出：在水泥中掺入等量不同纤维材料，掺入C纤维材料水泥路面最牢固，你判断的理由是______

（5）为缩短上述样品的实验时间，需减少碰撞次数，可采用的方法是_____

【答案】重力势能水泥样品断裂时所承受的撞击次数有关牢固能在水泥中掺入C 纤维材料，水泥样品断裂时所承受的撞击次数最多，说明该水泥路面最牢固增加铁锤下落时的高度或增加铁锤质量

【解析】

【分析】

【详解】

(1)[1]铁锤下落过程中，重力势能转化为动能，所以铁锤撞击水泥样品时的动能由重力势能转化而来。

[2]实验通过水泥样品断裂时所承受的撞击次数反映水泥样品的牢固程度。断裂时承受的撞击次数越多水泥样品越牢固。

(2)[3]比较实验序号1、2的两组数据，水泥样品厚度、水泥样品面积、铁锤高度相同，但第一次实验不参入纤维，第二次实验参入纤维，第二次承受的撞击次数多，可知水泥路面的牢固程度与是否掺入纤维有关。

(3)[4]比较序号2、3、4三组数据，水泥样品厚度、水泥样品面积、参入纤维的种类、铁锤高度相同时，随着参入纤维的量增加，水泥样品承受的撞击次数多随之增加。说明在水泥中掺入适量纤维时，掺入纤维材料越多，水泥路面越牢固。

(4)[5][6]比较序号2、5、6的三组数据，水泥样品厚度、水泥样品面积、参入纤维的量、铁锤高度相同时，参入纤维的种类不同，水泥样品承受的撞击次数不同；参入C纤维时，水泥样品承受的撞击次数最多。所以能说明，在水泥中掺入等量C纤维材料水泥路面最牢固。

[7]为缩短上述样品的实验时间，需减少碰撞次数，可增加铁锤下落时的高度或增加铁锤质量，以增大撞击水泥样品时的动能。

4．在探究“比较不同物质吸热的情况”的实验中，实验装置如图所示，实验中记录的数据如下表所示。

加热时间/min01234

甲的温度/°C3034384246

乙的温度/°C1018263442

(1)实验中应量取______相等的甲、乙两种液体，分别倒入相同的烧杯中；用相同的电加热器加热，吸热多少可以通过______来反映（选填“温度计示数”或“加热时间”）；

(2)如果甲物质是水，根据表格中的实验数据可知，乙物质的比热为_______J/(kg·°C)；

(3)图中①是绘制的乙加热时温度随时间变化的图线，如果将初温相同的乙物质，质量增加到原来的2倍，不考虑热损失，用相同的加热器加热，再绘制出一条温度随时间变化的曲

线，则曲线为图中的第_______条。

【答案】质量 加热时间 32.110? ③

【解析】

【分析】

【详解】

(1)[1]在探究“比较不同物质吸热的情况”的实验中，需要利用控制变量法控制被加热物质的质量相同。

[2]在探究“比较不同物质吸热的情况”的实验中，为了比较被加热物质吸收热量的多少，利用转换法，通过加热时间长短来反应吸收热量多少。

(2)[3]由表格可知，加热1min 时，甲、乙吸收的热量相同，温度变化量分别为4°C 、8°C ，甲的温度变化量恰好是乙的一半；甲、乙质量相同，根据Q cm Δt =可知，乙的比热容为

甲的一半，甲为水，则乙的比热容为()3

2.110J/kg?C ??。 (3)[4]由温度-时间图象可知，加热4min 时，乙的温度变化量为32°C ，不考虑热损失，用相同的加热器加热，将初温相同的乙物质，质量增加到原来的2倍，加热相同时间，它们吸收的热量相同，根据Q cm Δt =可知，质量大的温度变化量小一些，质量增加到原来的2倍，则温度变化量为原来的一半，故曲线为图中的第③条。

5．小明利用图甲装置研究某燃料热值。他取少量燃料置于燃烧皿中，测出总质量为30g ，点燃后对100g 的热水加热4min 立即熄灭燃料，再测得燃料和燃烧皿总质量，天平平衡时砝码数量和游码位置如图乙所示，并根据实验数据绘制的水温随时间变化的图象如图丙中a 线所示。

(1)如图甲所示，组装实验器材时为了能使温度计液泡与液体充分接触，应依次调节图中A 、B 两铁环，应先调节______（选填“A ”、“B ”）铁环；

(2)实验时水面上方的气压______（选填“大于”、“等于”或“小于”）1标准大气压。在第2~4min 的过程中，水______（选填“吸”或“不吸”）热；

(3)此过程中燃料所放热量仅60%能被水吸收，则该燃料的热值为______J/kg ；[水的比热容为4.2×103J/(kg?°C)，整个过程中忽略水的质量变化]

(4)若实验装置和热损失比例均不变，利用该燃料加热另一杯水绘出了如图丙中b 线，则另一杯水的质量______（选填“大于”、“等于”或“小于”）上一杯水质量。

【答案】B 小于 吸 2×106 等于

【解析】

【分析】

【详解】

(1)[1]用酒精灯加热物体时，应使用酒精灯的外焰加热，且研究某燃料热值的实验装置组装时应由下往上，所以如图甲所示，组装实验器材时为了能使温度计液泡与液体充分接触，应先调节B 铁环。

(2)[2]1个标准气压下水的沸点是100°C ，由图丙可知实验中水的沸点是99°C ，可知实验时水面上方的气压小于1个标准大气压。

[3]水沸腾时，吸收热量，温度不变，由图丙可知：在2min 时沸腾，所以在第2~4min 的过程中，水持续吸热，温度不变。

(3)[4]水4min 吸收的热量等于2min 水吸收热量的两倍，

()()34222 4.210J/kg C 0.1kg 99C 96C 5.0410J Q Q cm t '==??=??????-?=?吸吸

燃料燃烧的质量

330g 25.8g 4.2g 4.210kg m -'=-==?

此过程中燃料所放热量仅60%能被水吸收，根据100%Q Q η=?吸放

以及Q mq =放可知燃料的热值

4635.0410J 210J/kg 60% 4.210kg 60%

Q q m -?===?'???吸 (4)[5]由图丙可知：在相同的时间内，两杯水吸收的热量相同，温度变化相同，根据Q cm Δt =可知两杯水的质量大小相等。

6．(1)甲实验：研究“阻力对物体运动的影响”，提供的铺垫材料分别是毛巾、棉布、木板，为了在实验的基础上进一步科学推理出物体不受力时的运动状态，在水平桌面上铺垫实验材料的顺序应是______；

A ．毛巾、棉布、木板

B ．木板、毛巾、棉布

C ．毛巾、木板、棉布

D ．棉布、木板、毛巾

(2)乙实验探究“物体的动能跟哪些因素有关”，实验中通过测量和比较______（选填“s ”或“h ”）来反映小球动能的大小；

(3)丙实验：研究“影响滑动摩擦力大小的因素”，要研究滑动摩擦力大小与接触面的粗糙程度的关系时，需要控制的物理量是______；

(4)丁实验：研究“二力平衡条件”，实验中保持两个力F 1和F 2相等，用手将小车扭转一定角度，松手后，小车将无法在此位置平衡。实验中设计这一步骤的目的是为了探究二力平衡时，必须满足的条件之一是两个力______。

【答案】A s 压力 应该作用在同一直线上

【解析】

【分析】

【详解】

(1)[1]为了进一步推理出物体不受力时的运动状态，应让物体在水平面上所受的阻力越来越小，才能进一步作出推理，而想要阻力越来越小，那么物体在水平面的接触面应越来越光滑，所以水平桌面上铺垫的材料顺序应是：毛巾、棉布、木板，故A选项正确。

(2)[2]小球的动能不同，在水平桌面推动物体移动的距离也不同，所以通过测量和比较s来反映小球动能的大小。

(3)[3]丙实验中，要研究滑动摩擦力大小与接触面的粗糙程度的关系时，需要控制的物理量是物体对接触面的压力不变。

(4)[4]丁实验中，将受到两个力大小相等力作用的小球扭转一定角度后，两个力的作用线不在同一直线上，那么松手，观察小车能否在扭转后的位置静止，是为了探究二力平衡时，两个力应作用在同一直线上。

7．水是生命之源，保护水资源和节约用水是每个公民应尽的义务。小明同学在学习了密度知识后，想进一步了解家里的水质，为此他向老师借来实验器材来测家里自来水的密度：(1)将天平放在水平桌面上，游码移到标尺左侧的零刻度线，然后调节_____使指针指在分度盘中央；

(2)实验正确操作，测出自来水和杯子总质量为118.8g，将部分水倒入量筒，如图甲所示，测出量筒中水的体积为_____cm3。测出剩余自来水和杯子的质量，如图乙所示，为

_____g；

(3)根据上述实验数据，计算出自来水的密度为_____kg/m3；

(4)在向量筒倒入自来水时，如果不慎有水溅出，则测出的自来水密度会_____（选填“偏大”、“偏小”或“不变”）；

(5)小明还了解到水的比热容较大，人们用它的这一特征为生产、生活服务。下列与这个特征无关的是______

A．让热水流过散热器来取暖

B．在落差大的河流上建水电站，用水发电

C．内陆地区早晚温差比沿海地区大

D．汽车发动机用水循环冷却

【答案】平衡螺母 60 58.2 1.01×103 偏大 B

【解析】

【分析】

【详解】

(1)[1]使用天平时，游码移到标尺左侧的零刻度线后，通过调节平衡螺母使指针指在分度盘中央。

(2)[2]由图甲知，量筒中水的体积为60cm 3。

[3]如图乙知，剩余自来水和杯子的质量为58.2g 。

(3)[4]量筒中的水的质量

m =118.8g-58.2g=60.6g

则自来水的密度

333360.6g 1.01g/cm 1.0110kg/m 60cm

m V ρ====? (4)[5]在向量筒倒入自来水时，如不慎有水溅出，则测出的自来水体积偏小，但测量的质量不变，那么测得的密度偏大。

(5)[6]因为水的比热容较大，所以可以用水来取暖、冷却，而且水也可调节气温，即沿海地区早晚温差较小，而在落差大的河流上建水电站，是利用水能发电，故B 不是利用水的比热容较大来工作的。

8．为探究“动能大小的影响因素”，科学小组利用斜面、钢球，木块等器材开展了如图所示的活动。

(1)实验中通过比较木块_______来判断钢球动能的大小，这里运用的研究方法是_______（选填“转换法”、“控制变量法”）；

(2)用质量不同的两个钢球从斜面上相同高度自由滚下，目的是使钢球撞击木块时的_______相同；通过比较_______两次实验可知，在速度相同时，质量越大，动能越大；

(3)通过比较_______两次实验可知，在质量相同时，速度越大，动能越大；

(4)小球从斜面顶端由静止下落的过程中机械能转化是_______能转化为_______能，若水平面表面绝对光滑，本实验将_______（选填“能”或“不能”）达到实验探究目的。

【答案】移动的距离 转换法 速度 甲、丙 甲、乙 重力势 动 不能

【解析】

【分析】

【详解】

(1)[1][2]钢球动能的大小不能直接测量，而钢球在推动木块时，对木块做功，其动能不同对木块做功也不同，那么木块移动的距离也不同。这种研究方法是转换法。

(2)[3]让质量不同的钢球在斜面上相同高度自由滚下的目的是让钢球到达水平面时有相同的初速度，于是撞击木块时的速度也相同。

[4]要探究动能与质量的关系，应让钢球的速度相同，质量不同，所以应选甲、丙两图。(3)[5]要探究动能与速度的关系应比较甲、乙两图。因为在甲、乙两图中，钢球的质量相同，但从斜面静止滚下的高度不同，于是到达水平面的速度也不同。

(4)[6][7]钢球从斜面滚下的过程中，动能增大，重力势能减小，所以是重力势能转化为动能。

[8]若水平面表面绝对光滑，则本实验不能达到探究目的，因为钢球撞击木块后，两者一起做匀速直线运动，无法停下。

9．如图是探究“物体的动能大小与哪些因素有关”的实验装置图，其中m A=m B

h A=h C>h B：

(1)实验中，探究的动能是指_____（填序号）；

A．小球在斜面上的动能 B．小球撞击木块时的动能

C．小球撞击木块后的动能 D．木块被小球撞击的动能

(2)使质量相同的小球从斜面上不同高度处自由滚下，是为了研究动能大小与_____的关系；

(3)在做了探究“物体动能大小与哪些因素有关”的实验后，有些同学对“质量不同的小球从同一斜面同一高度由静止开始滚下，刚到达底部时的速度大小相等”有疑惑，小明设计了如图所示的实验：让质量不同的小球A、C同时从同一高度由静止开始沿光滑斜面滚下，观察和比较两球相对运动情况，若C球相对于A球_____（选填“运动”或“静止”），就可以说明任一时刻两球的_____相等；

表面毛巾棉布木板

摩擦力最大较大最小

小车运动距离最近较远最远

(4)如上表，完成实验后，同学们还联想到以前学习牛顿第一定律时，也用到了斜面：让同一小车从同一斜面的同一高度由静止滑下，在三个不同的表面上能滑行的距离______（选填“相等”或“不相等”），小车在这三个表面上滑行的过程中克服摩擦力做功_____（选填“相等”或“不相等”）。

【答案】B 速度静止速度不相等相等

【解析】

【分析】

【详解】

(1)[1]实验中探究小球动能，即小球撞击木块时的动能的大小；故选B。

(2)[2]使质量相同的小球从斜面上不同高度处自由滚下，则小球到达水平面时的速度不同，所以，这是为了研究动能大小与物体速度的关系。

(3)[3][4]让质量不同的小球A、C同时从同一高度由静止开始沿光滑斜面滚下，观察和比较两球相对运动情况，若任一时刻两球的速度大小相等，即以任何一个小球为参照物，另一个小球都是静止的，所以若C球相对于A球静止，就可以说明任一时刻两球的速度大小相等。

(4)[5]根据表中信息可知到小车在三个不同表明受到的摩擦力大小不相同，在三个不同的表面上能滑行的距离不相等。

[6]让小车从同一高度由静止下滑，根据决定重力势能大小的因素可知，最初小车的重力势能相同，下滑到水平面时的动能也相同，在不同的材料表面上运动时，最终停下来后，动能全部转为内能，克服摩擦力做了多少功就有多少动能转化为内能，所以，在三个表面克服摩擦力做功相等。

10．探究物体的动能：

（1）如图甲所示，小明先探究动能大小与速度关系，他控制小车的____保持不变，让小车从斜面的____（同一/不同）高度下滑，目的是____．通过比较____，可以比较小车具有的动能．

（2）小明在操作中发现，不用斜面而直接通过人手推小车，也可以使小车在水平木板上运动．若采用此方法来推同一辆小车，____（能/不能）探究动能大小与质量的关系，理由

是：____．

（3）小华去掉木块，做了如图乙所示的实验，两次实验中小车克服所有阻力所做的功____（第①次大/第②次大/一样大）．

【答案】质量不同改变小车碰撞木块时的速度小车推动木块的距离不能用手推小车的速度难以控制相等第2次大

【解析】

【分析】

【详解】

（1）让同一小车从斜面不同高度滑下，是为了控制质量不变，研究动能大小与速度的关系；因此实验中他控制小车的质量保持不变，让小车从斜面的不同高度下滑，目的是改变小车刚到水平面时的速度．通过比较小车推动木块距离的远近，来比较小车具有的动能；（2）不用斜面而直接通过人手推小车，也可以使小车在水平木板上运动．但不能保证用手推小车的速度与小车从斜面落下的速度相同，不能控制好变量．所以采用此方法不能探究动能大小与质量的关系；

（3）第二次小车上放了砝码，相同高度质量更大，重力势能更大，小车克服所有阻力所做的功更多．

11．铁板文蛤是南通的特色佳肴，由文蛤、佐料放在经加热发烫的铁板上制作而成，在体积相同的条件下，餐馆会尽量选择热容量大的炊具．热容量的定义是：物体的温度升高（或降低）1℃吸收（或放出）的热量．查阅资料知道：物体的热容量与物体的质量和物质的比热容有关，由此同学们对相同体积物体的热容量作如下猜想：

猜想1：物体的质量越大则物体的热容量越大；

猜想2：物质的比热容越大则物体的热容量越大．

同学们先用图甲所示装置，将体积相同的四个不同金属块浸没在烧杯内的水中，将水加热至沸腾，用温度计测出水的温度，示数如图乙；将四个金属块同时从水中取出，快速放入四个相同的保温杯中，杯中盛有质量和初温（约20℃）均相同的水，过一段时间后分别测出保温杯内水的末温，收集记录的数据如下表．

（1）安装装置时应先固定线夹_______（选填“A”或“B”）；图乙温度计示数为

_______℃．

（2）由表中数据可知：若金属块放出的热量完全被水吸收，则吸收热量最多的是放入了金属________的杯中的水；热容量最大的是_________金属块．

（3）分析数据可判断：猜想1、猜想2都是_______的．请选择猜想1或猜想2，说出你对该猜想作出上述判断的理由：______________________．

（4）请用热容量这个物理量，给比热容下定义：________________．

【答案】B 99 铁铁错误猜想1：铁的热容量最大，但是铁的质量不是很大，铁的比热容不是最大物体的热容量与质量之比

【解析】

【详解】

第一空．用酒精灯加热时，由于酒精灯的高度是固定的，所以安装装置时应先固定线夹B；

第二空．图乙中温度计的分度值是1℃，示数是99℃；

第三空．从表中数据可知，放入铁块的烧杯中水的末温最高，为48.1℃，

第四空．由于放入铁块的水的末温最高，说明铁块放出的热量最多，即热容量最大的是铁块；

第五空．分析数据可知，质量最大的铅块其热容量不是最大，比热容最大的铝块其热容量不是最大，故猜想1、猜想2都是错误的；

第六空．猜想1：由数据可知，铁块的热容量最大，但是铁块的质量不是最大的，故猜想1错误；猜想2：由数据可知，铁块的热容量最大，但是铁的比热容不是最大的，故猜想2错误；

第七空．物体的热容量与物体的质量之比叫做物质的比热容。

12．随着人民生活水平的不断提高，汽车已经走进我们的家庭．小林的爸爸最近也购买了一辆轿车．

（1）“轿车不但要吃油，有时也要喝水”，汽油是_________（选填“可再生”或“不可再生”）能源，用水冷却发动机是因为水的_________大，在发动机开始工作后一段时间内，水箱中水的内能会______，这是通过________方式来改变内能的．

（2）下列四个实验中，其能量转化方式与图示汽油机对应冲程类似的是_______．

（3）轿车在上坡时，将档位换成低速档，以减小行驶的速度，这样做的目的是

___________

A ．安全

B ．省油

C ．减小行驶时的阻力

D ．增大爬坡的牵引力

（4）小林通过测量获得轿车以不同速度行驶时对应的制动距离（即从操纵制动刹车到车停下来的距离），数据如表所示：

速度

()1v /km h - 40 60 80 100 120 制动距离s /m 8 18 50 72 根据表中数据所反映的规律，当轿车速度为80/km h 时对应的制动距离是

_____________m ．

（5）小林通过上网查到了这种轿车的输出功率与转速的关系如图所示．小林又向爸爸询问了一些实测数据：轿车行驶的路况好，平均车速为100/km h ，发动机转速为

2000r /min ，平均油耗为9L /100km ，参考图中的数据，分析这辆汽车在这种状态下行驶时，发动机的效率为___________%．（已知汽油的热值为7

4.610J /kg ?，密度为330.810/kg m ?）．

（6）太阳能汽车利用太阳能来驱动，真正实现了零排放，有效地减少了对环境的污染．汽车顶部所安装的太阳能电池板的有效面积为26m ，太阳光照射到地面时单位面积上的辐射

功率为321.210W /m ?，如将太阳能转化为电能的效率为15%，则电池的输出功率为_________W ，如果这辆汽车的电动机将电能最终转化为机械能的效率为80%，当汽车在水平面上匀速行驶时，受到的牵引力为80N ，则汽车的行驶速度为___________/km h ．

【答案】不可再生 比热容 增大 热传递 A D 32 32.6% 1080 38.88

【解析】

解答：(1)从能源可否再生的角度看，汽油来源于石油，石油是经过几百万年的演变形成的，汽油是从石油中提炼出来的，属于不可再生能源；汽车发动机工作过程中，不可避免地产生很多热量，这些热量如不及时带走会影响机器的正常工作．由公式Q ＝cm △t 知，在质量和升高的温度相同时，与其它液体比较，因为水的比热容最大，所以吸收的热量最多，冷却效果最好．发动机工作过程中会产生热量，热量传递到水，所以水的内能增大．这是通过热传递的方式改变内能的．(2)A 、电火花发生器点火后将盒盖顶出，此时燃气的内能转化机械能，故与题目中的情境相同，故A 正确；B. 滚摆向下运动，动能增加，重力势能减小，所以是重力势能转化为动能的过程，故B 错误；C. 向下压缩空气引火仪，即将机械能转化为仪器内部空气的内能，所以是将机械能转化为内能的过程，故C 错误；

D. 酒精灯加热杯中冷水，这是通过热传递的方式改变内能的，故D 错误；故选A.(3)由P ＝W Fs t t ＝＝Fv 的变形式F ＝P v

可知，汽车的最大功率一定时，减小行驶速度时，可以获得更大的牵引力，故选D.(4)通过对1、2、4、5的分析可知，速度越大制动距离越大，即制动距离一定与速度有关，但明显不是正比关系，故可以想到可能与速度的平方成正比，通过计算可知制动距离的确与速度的平方成正比，所以有

2240km /h 80km /h 8s

（）（）＝，解得：80km/h 的制动距离为32m ；(5)由发动机输出特性曲线可知：发动机转速为2000r/min 时，其输出功率约为30kW ，每小时对外所做的有用功：W ＝Pt ＝30×103W×3600s ＝1.08×108J ；行驶100km 消耗的汽油是9L ＝9dm 3＝9×10?3m 3，则完全燃烧释放的热量：Q ＝mq ＝ρVq ＝0.8×103kg/m 3×9×10?3m 3×4.6×107J/kg ＝3.312×108J ，发

动机的效率：η＝881.08103.31210W J Q J

??＝≈32.6%.(6)太阳光照射到地面时单位面积上的辐射功率为1.2×103W/m 2,如将太阳能转化为电能的效率为15%,则电池的输出功率为P ＝P 太阳能η＝1.2×103W/m 2×6m 2×15%＝1080W ；因为电能最终转化为机械能的效率为80%,所以P 机械＝P×η′＝1080W×80%＝864W ；由公式P ＝Fv 可得汽车的行驶速度：

v ＝86480P W F N

机械

＝＝10.8m/s ＝38.88km/h.

13．如图所示是“探究不同物质吸热升温现象”的实验。将质量相等的沙子和水分别装在烧杯中，并测出沙子和水的初温。然后用酒精灯加热并不断搅拌，每隔l min 记录一次温度。

实验记录如下表

加热时间/min01234

温度/℃

沙

子

2025293438

水2021222324

（1）实验中，加热时间实质上反应了__________。

（2）根据实验数据，在如图中画出沙子和水的温度随时间变化的图象。

（______）

（3）分析图象可知，对于质量相等的沙子和水：吸收相等的热量，升温较快的是______；若使两者升高相同的温度，则______吸收的热量较多。通过大量类似实验，人们发现了物质的又一种物理属性，物理学将这种属性叫做__________。

（4）该实验用到的研究方法是__________。

【答案】物质吸收热量的多少见解析所示沙子水比热容转换法

【解析】

【详解】

（1）实验中，加热时间实质上反映了水和沙子吸收热量的多少，加热时间越长，说明吸收热量越多．

（2）根据实验数据，在图2中画出沙子和水的温度随时间变化的图象，如图所示：

。

（3）分析图象可知，对于质量相等的沙子和水：吸收相等热量，升温较快的是沙子；若使两者升高相同的温度，水加热时间较长，说明吸收的热量较多，由上可知，水吸热能力较强，物理学将这种属性叫做比热容；

（4）由（1）可知，实验用加热时间反应吸收热量的多少，用的是转换法。

14．为了比较甲乙两种液体的吸热能力，某同学设计了以下实验：

a. 在两个同样的烧杯中，分别装入等体积的甲乙两种液体

b. 用温度计分别测出甲乙两种液体的初温

c. 在两个烧杯中分别装入功率相同的电热器，且加热时间相同

d. 用温度计分别测出甲乙两种液体的末温

（1）在上述a、b、c、d四个实验步骤中，步骤a存在错误，该步骤中错误的内容应改为_____；

（2）步骤c中“加热时间相同”是为了使甲乙两种液体__________；

（3）更正步骤a中的错误后．得到如图所示的甲乙两种液体的温度随时间变化的关系图象．若将液体甲和液体乙加热相同的时间，则液体__________温度升高得快，甲乙两种液体比热容的大小关系是c甲__________c乙．

【答案】装入等质量的甲乙两种液体吸收的热量相同甲<

【解析】

【详解】

(1)[1]依题意，比较甲乙两种液体的吸热能力，根据吸收热量的公式Q=cm△t可知，实验需要采用控制变量法，控制甲乙的质量，故在两个同样的烧杯中，分别装入等体积的甲乙两种液体是不合理的，应当装入等质量的甲乙液体；

(2)[2]吸收热量的多少可以用加热时间的长短来体现出来，相同的热源在相同的时间内放出的热量相等，为了比较两种液体的吸热能力，应当控制加热时间，所以步骤c加热时间相同是为了使两种液体吸收相等的热量；

(3)[3]甲、乙两种液体质量和初温都相同，观察图象可知：在相同时间内温度变化较大的是甲；

[4]因使用的是相同的“电热器”加热，所以在相同时间内甲、乙两种液体吸收的热量相同；

根据

Q

c

m t

=

?

可知，在两种液体质量相等，吸收的热量相同时，当升高温度越大，它的比

热容就越小，所以c甲＜c乙。

15．如图所示，甲、乙、丙三图中的装置完全相同．燃料的质量都是10g，烧杯内的液体质量和初温也相同．

（1）比较不同燃料的热值，应选择___________两图进行实验，燃料完全燃烧放出的热量，是通过_____________来反映的（选“温度计上升示数”或“加热时间”），这种研究方法叫__________；

（2）比较不同物质吸热升温的特点：

①应选择__________两图进行实验；需要的测量器材如图所示：还需秒表和 ____

②不同物质吸热的多少是通过_________来反映的（选填“温度计示数”或“加热时间”）；

③如图丁所示,若液体b的比热容是4.2×103J/（kg?℃），液体a的比热容是______J/（kg?℃）．

【答案】甲乙温度计上升的示数转化（换）法甲丙天平加热时间 2.1×103

【解析】

【分析】

本题是通过实验操作方式考查热值、比热容的相关内容。

【详解】

(1)[1]要比较不同燃料的热值，需要其他实验条件一样，即加热的液体完全相同（同种液

体、质量和初温相同），故需选择甲、乙两图来实验；

[2]燃料燃烧放出的热量，被烧杯中的液体吸收，液体的温度会升高，温度计的示数随之上升。而燃烧放出的热量越多，液体的温度会升得越高，温度计示数也会升得越高，所以是通过温度计上升示数来反映的。

[3]放出的热量没法直接感知，是通过温度计的示数来反映的，这是转换法。

(2)①[4]比较不同物质吸热升温的特点，用相同的热源，需不同的液体，而图甲、丙中烧杯的液体不同，燃料的种类相同，所以应选择甲、丙两图进行实验；

[5]烧杯中液体的质量，需用天平来测量。

②[6]加热时间越长，物质吸收的热量越多，所以通过加热时间来反映的。

③[7]结合题目和图丁可知，两种物质的质量相同，设为m ；两者的初温是20℃，末温是80℃，即温度的变化△t 相同。物质b 加热的时间为20min ，吸收热量设为Q ，物质a 加热的时间为10min ，则吸收的热量为Q 的一半，根据比热容的公式可得

3b 4.210J /(kg Q c m t

==??℃) 33112 4.210J /(kg 2.110J /(kg 2

a Q c m t ==????℃)=℃) 【点睛】

初中物理中，常用的物理研究方法有：控制变量法和转换法。