第十二章 机械能和内能(篇)(Word版 含解析)
第十二章机械能和内能（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．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。
2．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如图乙所示，并根据实验数据绘制的水温随时间变化的图像如图丙中a线所示。
(1)实验的第2-4min的过程中，水______（选填“吸”或“不吸”热）；
(2)已知此过程中燃料均匀燃烧放热，所放热量仅60%能被水吸收，4min 内水吸收的热量为______J，则该燃料的热值为 ______J/kg；（整个过程中忽略水的质量变化）
(3)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，绘出了如图所示丙中b 线，则这杯水的质量______（选填“大于”、“等于”、或“小于”）上一杯水质量。【答案】吸 5.04?104J 2.1?106J/kg 相等
【解析】
【分析】
【详解】
(1)[1]由图象知，水沸腾时温度保持99℃，说明水的沸点为99℃，水沸腾的特点是：不断吸热，但温度不变；此时水面上方的气压小于一标准大气压；在第2～4min的过程中，水的温度不变，但内能增大。
(2)[2]水4min 吸收的热量为2min 吸收热量的2倍，水4min 吸收热量
()()()0433=2=2-2 4.210J kg 10010J k 9 5.90g 93410Q Q cm t t -'=???????-=吸吸
℃℃℃ [3]由图乙可知燃料质量
30g 25.8g 4.2g m =-=
由=
Q Q η吸
放
可得燃料放出热量 Q Q η
=
吸
放
而Q mq =放，故有
=Q mq η
吸
该燃料的热值
64-3
===2.110J kg 4.21.0kg 60%
50410J Q q m η????吸 (3)[4]由图丙可知，相同时间，两杯水吸收的热量相同，温度变化相同，根据Q=cm △t 可知质量的大小相等。
3．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/min 0 1 2 3 4 甲的温度/°C 30 34 38 42 46 乙的温度/°C
10
18
26
34
42
(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。
4．小明同学学习了燃料的热值后，考虑到燃料燃烧放出的热量会被水吸收，而水的比热已知。自己设计一个实验来探究煤油和菜籽油的热值的大小关系。他组装了图所示的装置进行实验，记录结果见下表： 燃料 加热前的水温/℃ 燃料燃尽后水温/℃ 煤油 25 44 菜籽油
25
34
(1)为了保证实验结论的可靠，小明同学应该选择两套完全相同的装置，在实验中还应控制：煤油和菜籽油的______（质量/体积）相同，还要控制______相同；
(2)小明仔细观察发现：同一批次同一包装盒子中外形相同的温度计的读数不尽相同，为了选择两只完全相同的温度计小明应该在盒中先挑选多支读数______（相同/不同）的温度
计，然后把它们一起放到一杯热水中，稍等一会儿后，再______； (3)分析得出：煤油和菜籽油两种燃料中，热值较大的是______；
(4)小明同学还想利用这种实验方案计算出煤油和菜籽油的热值，那么小明还需要补充的测量工具是：______。
【答案】质量 水的质量和初温 相同 挑选两支读数相同的温度计 煤油 天平 【解析】 【分析】 【详解】
(1)[1][2]根据Q c m t ?=吸水水、Q qm =放可知，在实验中还应控制：煤油和菜籽油的质量相同，还要控制水的质量和初温相同。
(2)[3][4]为了选择两只完全相同的温度计，小明应该在盒中先挑选多支读数相同的温度计，然后把它们一起放到一杯热水中，稍等一会儿后，再挑选两支读数相同的温度计。 (3)[5]从表中数据可以看到，燃料燃尽后水温变化较大的是煤油，根据Q c m t ?=吸水水可知，煤油加热的水温度上升较高，那么煤油加热的水吸收热量较大，根据Q qm =放可知，煤油放出的热量较大，煤油和菜籽油的质量相同，则煤油的热值较大。
(4)[6]要计算出煤油和菜籽油的热值，从Q c m t ?=吸水水、Q qm =放可知，水的比热容、初温、末温都是知道的，但是水的质量和燃料的质量不知道，那么需要天平来测量质量。
5．(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。
6．利用如图所示装置探究“物体的动能大小与哪些因素有关”。将小球A 、B 分别拉到与竖直方向成一定角度θ的位置，然后都由静止释放，当小球摆动到竖直位置时，将与静止在水平面上的木块C 发生碰撞，木块就会在水平面上滑行一定距离后停止。图中的摆长L 都相同，12θθ<，球A 、B 的质量分别为A m 、B m （A B m m <）。
(1)如图甲、乙所示，同时释放A 、B ，观察到它们并排摆动且始终相对静止，同时到达竖直位置．说明两小球在摆动过程中的速度大小与小球的______无关。
(2)分析比较_______两次实验，可探究出的结论是：速度相同的物体，质量越大，动能越大
(3)图乙中小球B 到达竖直位置时的速度小于图丙中小球B 到达竖直位置时的速度，如图乙、丙所示，图丙中木块C 滑行得更远些，由此可得出结论：_________________________________________。
(4)质量和速度谁对动能的影响较大呢？小明所在的物理兴趣小组借助速度传感器和其他仪器得出了两组数据如表一和表二所示。 表一（钢球撞击速度v =8cm/s 序号 钢球质量 木块滑行距离 1 100 10 2 200 20 3
300
30
表二（钢球质量m =100g ）
序号 钢球撞击速度 木块滑行距离 1 8 10 2 16 40 3
24
90
分析表一、二两组数据可以得出：__________________对物体的动能影响较大。 【答案】质量 甲、乙 质量相同的物体，速度越大，动能越大 速度 【解析】 【分析】 【详解】
(1)[1]甲、乙两图中，A 、B 小球的质量不同，由题意知，摆角相同，小球相对静止，小球同时到达竖直位置，说明小球的速度大小与小球的质量无关。
(2)[2]如图甲、乙所示，A B m m <，摆角相同，两球的速度相同，B 球能将木块C 撞得更远，说明B 球的动能更大，因此可得速度相同时，物体的质量越大，动能越大。 (3)[3]乙、丙两图，小球的质量相同，12θθ<，所以乙图中小球B 到达竖直位置时的速度小于图丙中小球B 到达竖直位置时的速度，图丙中木块C 滑行得更远些，因此可得：质量相同的物体，速度越大，动能越大。
(4)[4]对比分析表一、表二中三次实验数据发现，物体获得的动能跟物体的质量和速度有关，但是速度对物体的动能影响较大。
7．探究“物体动能的大小与什么因素有关”的实验中。
(1)如图甲，该实验中所探究物体的动能是指_____（选填“小球A ”或“木块B ”）的动能。该实验物体的速度是指小球A 从斜面上由静止滚下，_____（选填“到达水平面时”或“即将碰撞木块B 时”）的速度。动能大小是通过_____来显示的。
(2)研究动能与质量的关系时，需不同质量的物体从斜面_____（选填“相同”或“不同”）高度由静止滚下。如果水平面是光滑的，则_____（选填“能”或“不能”）完成本实验。
(3)如图甲，先让小球从斜面h高度处由静止滚下，测出木块被撞击后移动的距离s1；在此基础上，如图乙，保持木块现在位置不动，让同一小球从斜面h高度处静止滚下，测出木块再次被撞击后移动了s2，则s1_____s2（选填“小于”或“等于”“或“大于”）。这种操作_____（选填“能”或“不能”）得出动能与速度的关系。
【答案】小球A 即将碰撞木块B时B物体移动距离的长短相同不能大于能
【解析】
【分析】
【详解】
(1)[1][2][3]该实验中所探究物体的动能是指小球A的动能，该实验物体的速度是指小球A 从斜面上由静止滚下，即将碰撞木块B时的速度，该实验中小球动能的大小是通过物体B 移动的距离体现的，B被撞的越远，说明小球的动能越大，被撞的越近，说明小球的动能越小。
(2)[4]研究动能与质量的关系时，需要让不同质量的物体从斜面相同高度由静止滚下，控制小球的速度相同。
[5]若水平面光滑，木块不受摩擦力，由牛顿第一定律可知木块将永远运动下去，木块通过的距离无法确定，做功的多少也无法确定，所以小车动能的大小就无法比较，不能完成本实验。
(3)[6][7]小球的动能大小不能直接观察，而是通过小球部分动能转化为木块的动能，推动木块运动距离来反映，影响动能大小的因素有物体的质量与速度；由图甲、乙可知，小球在乙图中水平地面上滚动的距离变大，克服摩擦力消耗的能量变大，则小球即将碰撞木块B 时的速度变小，即碰撞木块B时的动能变小，故S1大于S2，由于小球质量相同，这种操作与相同质量的小球从不同高度滚下以获得不同撞击速度类似，故能得出动能与速度的关系。
8．小明在老师的指导下用小球和弹簧等器材进行了如下实验与探究（不考虑空气阻力，g 取10N/kg）：
让小球从某高度处由静止开始下落到竖直放置的轻弹簧上（如图甲），在刚接触轻弹簧的瞬间（如图乙），小球速度为5m/s。从小球接触弹簧到将弹簧压缩至最短（如图丙）的整个过程中，得到小球的速度 和弹簧缩短的长度△x之间的关系如图丁所示，其中A为曲线的最高点。已知该轻弹簧每受到0.1N的压力就缩短1cm，并且轻弹簧在全过程中始终发生弹性形变。
（1）从小球接触弹簧到将弹簧压缩至最短的过程中，小球动能的变化情况是_________，小球机械能的变化情况是______________。
（2）实验中所用小球的质量为_____kg ，全过程中，弹簧中弹力的最大值为_____N 。 （3）由图可知，当弹簧的压缩量最大时，小球的速度为0，此时，小球处于______态（选填“平衡”或“非平衡”）。
（4）已知物体的重力势能表达式为E P =mgh ，动能表达式为：2
k 12
E mv =
；其中m 为物体的质量，h 为物体距离水平地面的高度，v 为物体的运动速度，g 为常量，取10N/kg 。若本题中弹簧的原长为1m ，则本题的小球是从距离地面________m 的位置下落的。 【答案】先增加后减小 减小 0.1 6.1 非平衡 2.25 【解析】 【分析】 【详解】
(1)[1][2]小球刚接触弹簧时，弹簧发生形变，产生弹力，此时小球的重力大于弹力，小球做加速运动，这一过程小球动能增大，随着弹簧的形变程度越来越大，弹力增加，当弹力等于小球重力时，小球所受合力为0，小球停止加速，此时速度最大，动能最大，下一时刻，小球由于惯性继续向下运动，弹力大于球的重力，小球做减速运动，动能减小，弹性势能增加，最低点时，小球的动能为0，重力势能最小，弹性势能最大。故小球动能的变化情况是先增大后减小，小球的动能和重力势能转化为弹簧的弹性势能，故小球的机械能减小。
(2)[3]弹簧每受到0.1N 的压力就缩短1cm ，由丁图可知速度最大时，弹簧的弹力和重力相等，此时弹簧缩短了0.1m ，合10cm 则此时受到弹力
F =10×0.1N=1N
由G mg =得出小球的质量
1N 0.1kg 10N kg
G F m g g =
=== [4]小球在最低点时，弹簧的弹力最大，由丁图知此时弹簧被压缩0.61m ，合61cm 则弹力最大为
610.1N=6.1N F '=?
(3)[5]小球在最低点时，受到竖直向下的重力，竖直向上的弹力，此时弹力大于重力，小球受力不平衡，处于非平衡状态。
(4)[6]由能量守恒定律可知，小球从最高处下落，到小球刚接触弹簧，弹簧还未发生形变那一刻，不考虑空气阻力时，机械能守恒，即
212
mgh mv '=
由丁图可知此时小球速度为5.0m/s ，代入式中有
()2
2
5m s 1.25m 2210N kg
v h g '==
=?
弹簧原长1m ，所以小球距离底面的高度
=1.25m+1m=2.25m h h L '=+弹
9．比较不同物质的吸热能力：
小雨用如图1所示装置做“比较不同物质的吸热能力”实验，在两个相同的烧杯中分别装入质量、初温都相同的A 、B 两种液体，然后分别插入同规格的温度计，并用相同的电加热器分别加热。
(1)要完成该探究实验，除了图1中所示的器材外，还需要的测量工具有天平和_____。用______来反映物质吸热的多少。
(2)实验中选择相同规格的电热器，体现的科学研究方法是______（单选） A ．分类法 B ．比较法 C ．控制变量法 D ．放大法
(3)小雨根据实验测得的数据分别描绘出了A 、B 两种液体的温度随加热时间变化的图象如图2，分析图象可知___（填“A”或“B”）的吸热能力更强。若加热过程中无热量损失，已知A 的比热容为2.4×103J/(kg·℃)，则B 的比热容为_____J/(kg·℃)
(4)叶子姐姐探究水和食用油的吸热能力，图3中能合理反映该实验结果的图象是___(填“甲”或“乙”或“丙”)。
【答案】停表 加热时间 C A 31.210? 乙 【解析】 【分析】 【详解】
(1)[1]测量时需要加热时间，所以还需要的工具时机械停表或秒表； [2]实验时，是用加热时间来反映物质吸热的多少；
(2)[3]实验中选择了相同规格的电加热器，体现了控制变量法；
(3) [4]由图2可知相同时间内，A 的温度变化小，所以A 的吸热能力更强； [5]相同加热器加热5min 时有
A A A
B B B =c m t c m t ??
带入数据
()()()3A B B 3205.410J/kg 20010m c m ??-=?-???℃℃℃℃℃
解得
()3B 1.210J/kg c =??℃
(4)[6]因为水的比热容比食用油高，图乙能合理反映该实验结果
10．在“比较质量相等的不同燃料燃烧时放出的热量”实验中，小林选用碎纸片和酒精为燃料进行了实验．
（1）小林将天平放在水平桌面上并将游码归零后，若指针静止时位置如图甲所示，则他应将平衡螺母向_______端调节；图乙是正确测量所用碎纸片质量时的场景，此时游码所处位置如图丙所示，则他还应称量_____g的酒精；
（2）小林组装的实验装置如图丁所示，他在器材安装中的一处错误是_________；
（3）本实验中，燃料完全燃烧放出热量的多少是通过_______来反映的；
（4）正确组装实验装置后，小林用（1）中所称量的碎纸片和酒精分别进行实验，正确采集的数据如下表所示．根据实验数据，小林却得出了与事实相反的实验结论：质量相同的碎纸片和酒精完全燃烧后，碎纸片放出的热量较多．你认为他在实验中最有可能遗漏的操作是_______．
温度
加热前的水温/℃燃料燃尽时的水温/℃水温的变化/℃
燃料
酒精206545
碎纸片208060
【答案】左 6.5 温度计的玻璃泡不能接触杯底温度计的示数变化没有控制被加热水的质量相等
【解析】
【分析】
【详解】
由图甲可知，指针向右侧偏转，因此应向左调节平衡螺母；
由图乙、丙可知碎纸片的质量为6.5g，因为要“比较质量相等的不同燃料燃烧时放出的热量”因此酒精的质量应等于纸片的质量为6.5g；
为防止杯底温度对测量水温的影响，因此应将温度计液泡浸没在水中，不接触杯壁也不接触杯底；
燃料燃烧放热，水吸收热量温度升高，温度升高越多，说明燃料放热越多，因此可通过温
度计的示数变化来反应燃料完全燃烧放出的热量；
在实验过程中通过比较水升高的温度来比较释放热量的多少，而水吸热升温时由公式Q
?=可知，升高的温度还与水的质量有关，因此实验中最有可能遗漏的操作是没有控t
cm
制被加热水的质量相等．
11．小明同学“探究不同物质吸热升温的现象”，同时又“探究不同燃料燃烧的放热能力”，他设计了两组实验装置如下图：
（1）你认为“探究不同燃料燃烧的放热能力”应选用_____（选填“甲”或“乙“）组器材．
（2）除了图中已经呈现的器材，还需要用到其他测量工具．你认为两个实验都还要用到的其他测量工具是_____；仅甲组实验还需要的测量工具是_____．
（3）甲组实验是通过_____来反映物质吸收热量的多少，乙组是通过_____来反映燃料放出热量的多少．
（4）小明购买了一盒薯片，取出几片用上述方法测出薯片的热值为1.4×107J/kg，他又观察到包装盒上印有“质量：100g”，他据此算出了整盒薯片能提供的热量为_____．这个结果与包装盒上注明的“能量：2100kJ”不等，原因可能是_____．
【答案】乙天平秒表加热时间水升高的温度 1.4×106J 实验中存在热量的损失，或实验时薯片没有完全燃烧
【解析】
【分析】
【详解】
（1）研究不同燃料燃烧放热能力应用不同的燃料，加热相同的流体，因此选乙组器材．（2）观察甲、乙两图，物质的质量都必须相等，因此还要用天平称量质量，即要用到相同的器材是天平；仅甲组实验来说，还需要测量加热时间，所用工具是秒表；
（3）甲组实验用相同的加热装置，所以是通过加热时间的多少来反映物质吸收热量的多少，
因此秒表用在甲装置中；
乙组燃料放出热量的多少不易直接测量，所以是通过水温升高的度数或水温的变化来反映燃料放出热量的多少．
（4）质量为：100g0.1kg
m==，整盒薯片能提供的热量为：
76
0.1kg 1.410J/kg 1.410J1400kJ
Q mq
==??=?=
放
，
用试验中测得的薯片的热值计算出整盒薯片能提供的热量小于包装盒上注明的能量，原因可能是实验中有部分热量直接散发到了空气中，所以存在热量的损失，另外实验时薯片可能没有完全燃烧．
【点睛】
“不同物质吸热升温的现象”和“不同燃料燃烧的放热能力”两实验都用到了控制变量法和转换法，两种方法都是初中物理常用的研究方法，注意理解体会．
12．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。
13．在探究“动能的大小与什么因素有关”时，同学们提出了如下猜想
猜想一：动能的大小可能与物体的密度有关；
猜想二：动能的大小可能与物体的运动速度有关；
猜想三：动能的大小可能与物体的质量有关．
老师提供如下实验器材：刻度尺、四个金属球（100g的铁球、100g的铝球、50g的铁球、50g的铜球）、小木块和长木板。
（1）同学们设计了如下实验方案：按图组装实验器材，让小球从斜面上由静止滚下，碰上水平面上的小木块后，将木块撞出一段距离，比较_______来判断小球的动能大小。
（2）为了验证“猜想一”，应将100g的铁球和__________分别从斜面的_________（不同高度/同一高度）处由静止滚下，撞击水平面上同一位置的小木块，用刻度尺分别测量有关距离。
（3）为了验证“猜想二”，应该控制质量相等、密度相同的小球在撞击木块前的速度
_______（相同/不同），具体做法是：让同一小球从斜面的________（不同高度/同一高度）由静止滚下，撞击水平面上同一位置的小木块，用刻度尺分别测量有关距离。
【答案】木块被撞移动距离的长短 100g的铝球同一高度不同不同高度
【解析】
【详解】
(1)[1]木块被撞移动距离越大，证明它被撞后的动能越大，也就是小球的动能越大，所以比较木块被撞移动距离的长短来判断小球的动能大小；
(2)[2][3]为了验证“猜想一”，需要保持质量和运动速度相同，密度不同，所以应该选择100g 的铁球和100g的铝球做实验，分别从斜面的同一高度处由静止滚下，这样滚到斜面底端时，速度相同；
(3)[4]为了验证“猜想二”，应该控制质量相等、密度相同的小球在撞击木块前的速度不同；
[5]让同一小球从斜面的不同高度由静止滚下，由于高度不同，那么到达斜面底端时，速度也不同，撞击水平面上同一位置的小木块，用刻度尺分别测量有关距离，从距离判断动能的大小，从而验证“猜想二”。
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．某小组的同学做“比较不同物质的吸热能力”的实验，他们使用了如图所示的装置．
（1）在设计实验方案时，需要确定以下控制的变量，你认为其中多余的是____________．A．采用完全相同的加热方式 B．酒精灯里所加酒精量相同
C．取相同质量的水和另一种液体 D．盛放水和另一种液体的容器相同
（2）加热到一定时刻，水开始沸腾，此时的温度如图丙所示，则水的沸点是
____________℃，这表明实验时的大气压强____________（选填“大于”、“小于”或“等于”）一个标准大气压．
（3）实验中，____________表示液体吸收热量的多少，加热水至沸腾时继续加热，水的温度不变，水的内能___________（选填“增大”、“减小”或“不变”）。
（4）而另一种液体相应时刻并没有沸腾，但是温度计的示数比水温要高的多．请你就此现象进行分析，本实验的初步结论为：不同物质的吸热能力____________（选填“相同”或“不同”），未知液体的吸热能力____________（选填“大于”或“小于”）水的吸热能力．【答案】B 98 小于加热时间（长短）增大不同小于
【解析】
【详解】
(1)[1]在设计实验方案时，需要控制相关物理量不变，需要保证吸收的热量相同、质量也相同、加热时间和方式相同，但并不需要酒精灯里所加酒精量相同，故选B；
(2)[2][3]水的沸点就是这刻的温度，由图可以看到它的沸点是98℃；这个沸点低于1标准大气压时的沸点，所以实验时的大气压强小于一个标准大气压；
(3)[4][5]实验过程，加热时间的长短表示液体吸收热量的多少；加热水至沸腾时继续加热，水的温度不变，但是水还在继续吸热，它的内能应该继续增大；
(4)[6][7]加热相同的时间，吸收的热量相同，但是另一种液体温度计的示数比水温要高得
多，这说明了不同物质的吸热能力不同，未知液体的吸热能力比较小。