深圳明德外语实验学校物理第十二章 机械能和内能单元练习Word版 含答案.docx
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深圳明德外语实验学校物理第十二章机械能和内能单元练习Word版含答案
深圳明德外语实验学校物理第十二章机械能和内能单元练习(Word版含答案)
一、初三物理第十二章机械能和内能易错压轴题提优(难)
1.如图所示,甲、乙、丙图中装置完全相同,燃料的质量都是10g,烧杯内的液体初温相同。
(1)比较不同燃料的热值,应选择____两图进行实验;比较不同物质的比热容,应选择____两图进行实验;在实验中,三个烧杯中a、b液体的质量必须___(填“相等”或“不相等”);
(2)在研究不同燃料热值实验时,记录数据如下表:
燃料
加热前液体温度/℃
燃料燃尽时液体温度/℃
燃料的热值/(J/kg)
1
20
40
2.4×106
2
20
30
根据表中数据计算:
完全燃烧20g燃料1放出的热量为_____J,燃料2的热值是____J/kg;
(3)比较不同物质的比热容实验时,记录数据如下表:
加热时间/min
0
1
2
3
4
5
6
液体a
25
26
27
28
29
30
31
液体b
25
27
29
32
34
36
38
可知道:
对液体a和液体b都加热6min,液体a吸收热量________(选填“大于”或“小于”或“等于”),比热容较大的是__________。
【答案】甲乙甲丙相等4.8×1041.2×106等于液体a
【解析】
【分析】
【详解】
(1)[1]比较不同燃料的热值,应用不同的燃料给相同的液体加热,所以应选择甲乙两图进行实验。
[2]比较不同物质的比热容,应用相同的燃料给不同的液体加热,所以应选择甲丙两图进行实验。
[3]在实验中用上控制变量法进行探究,所以要探究不同燃料的热值,除了燃料种类不同,其它物理量要控制相同,即液体的种类及其质量、初温要相同;同理要探究不同物质的比热容时,除了液体种类不同,其它物理量要相同,即热源、燃料的质量要相同。
(2)[4]由表格数据知,完全燃烧20g燃料1放出的热量
Q放=m1q1=0.02kg×2.4×106J/kg=4.8×104J
[5]完全燃烧10g燃料1放出的热量
而甲图中,液体a吸收的热量等于燃料燃烧放出的热量,设液体的质量为m,据Q吸=cm(t-t0)得,液体a的比热容
乙图中,燃料燃烧放出的热量
Q放2=Q吸2=cm(t'-t0')=
则燃料2的热值
(3)[6][7]在甲和丙中,用相同的热源给液体加热,在相同的时间内放出的热量相同,则a、b液体吸收的热量相同。
分析表格数据知,吸收相同的热量,液体a升温慢,其比热容较大。
2.某同学学习了燃料的热值后,自己设计了一个实验来探究煤油和菜籽油的热值大小关系。
他实验时组装了如图8所示的两套规格完全相同的装置,并每隔1分钟记录一次杯中水的温度(见下表)。
加热的时间/min
0
1
2
3
4
5
6
甲杯水温/℃
25
27
29
32
34
36
38
乙杯水温/℃
25
26
27
28
29
30
31
(1)在安装、调整实验器材时,科学合理的顺序是(甲图中):
先调整固定______的位置,再调整固定______的位置(均选填“A”或“B”)。
(2)为保证实验结论的可靠,实验时应控制两套装置中相同的量有加热时间和水的______;
(3)通过表中记录的数据,你认为煤油和菜籽油两种燃料中,热值较大的是______;
(4)该同学实验前用天平测出了烧杯中水的质量及两油灯中燃料的质量并记录了数据,利用公式
计算出了水吸收的热量,他认为通过这些数据能准确地计算出煤油和菜籽油的热值。
你认为他的计算结果可靠吗?
______,为什么?
________。
【答案】BA质量、初温煤油不可靠燃料燃烧的热量有损失(或煤油菜籽油不能完全燃烧)
【解析】
【分析】
【详解】
(1)[1][2]在安装、调整实验器材时,需要先根据酒精灯外焰调整B的高度,再根据温度计调整A的高度,所以要先固定B的位置,再调整固定A的位置。
(2)[3]为保证实验结论的可靠,实验时应控制两套装置中相同的量有:
加热时间和水的质量、水的初温。
(3)[4]通过表中记录的数据可知,加热时间相同,甲杯水温上升快,故甲杯水吸收的热量多,由
知,相同时间内煤油燃烧放出的热量多,所以煤油和菜籽油两种燃料中,热值较大的是煤油。
(4)[5][6]不可靠。
煤油、菜籽油不可能完全燃烧,且伴有热量损失,故结果不准确。
3.《民法典》要求物业服务企业等建筑物管理人员应采取必要的安全保障措施,防止高空抛物现象发生。
小明对物体从高空落到地面的破坏力进行模拟探究:
实验器材:
几张大小相同的普通白纸、表面涂有黑色粉末的篮球、刻度尺
实验过程:
将同一个篮球从不同高度由静止释放,落到铺在地面的白纸上,实验记录如下表
(1)实验中,蓝球从高空坠落的破坏力可以通过__________反映出来,这种研究物理的方法是_________法;
(2)根据实验现象,可以得出的结论是_____________;
(3)在建筑高层楼房时,为了避免高空施工建筑物坠落砸伤地面上的人,请你为工程队提一条预防措施________________________(合理即可)
【答案】篮球在白纸上留下的圆斑大小转换质量相等的物体,所处的高度越高,落到地面破坏力越大在主通道顶部装设安全防护棚(安装防护棚网或封闭作业)
【解析】
【分析】
【详解】
(1)[1][2]实验中,为了能够比较物体从高空坠落的破坏力大小,我们可以通过篮球在在白纸上留下的圆斑大小来反映,这种方法称之为转换法。
(2)[3]根据表中数据可知,同一个物体,由静止释放的高度越大,在白纸上留下的圆斑越大,即质量相等的物体,所处的高度越高,落到地面破坏力越大。
(3)[4]为了避免高空施工建筑物坠落砸伤地面上的人,在建筑高层楼房时,在主通道顶部装设安全防护棚、安装防护棚网或封闭作业。
4.在研究“动能的大小与哪些因素有关”的实验中,小阳用同一实验装置,让从斜面上滚下的小钢球钻入水平面上的硬纸盒,如图甲、乙所示。
请完成以下实验。
(1)通过比较甲、乙两次实验中硬纸盒被推的远近,可得出:
质量相同时,物体的________越大,动能越大。
对比甲、乙两次实验还可以得出:
质量相同时,物体位置越高,重力势能________。
在甲、乙两次实验中,硬纸盒所受滑动摩擦力________(选填“相同"或“不同”)。
(2)如果做图乙实验时,硬纸盒被撞后滑出木板掉落,为防止因此造成硬纸盒损坏,改进图乙实验再与图甲实验对比。
在不改变木板长度的情况下,应采用以下________方法。
A.换用质量更小的钢球B.给水平木板铺上毛巾
C.适当降低钢球的高度D.换用一个较重的硬纸盒
(3)若要採究影响动能大小的另一因素,具体的操作方法是;选择两个不同的钢球,从同一斜面的________(选填“相同”或“不同”)高度由静止滑下。
(4)小阳在原硬盒的上表面粘上砝码,设计了如图丙所示实验,採究影响滑动摩擦力大小的因素,通过比较甲、丙两次实验可得出:
滑动摩擦力大小与______有关。
【答案】速度越大相同C相同压力大小
【解析】
【分析】
【详解】
(1)[1]通过比较甲、乙两次实验知道,两球质量相同,释放的高度不同,即达到水平面时的速度不同,根据硬纸盒被推的远近,可以得出结论是:
质量相同时物体的速度越大,动能越大。
[2]重力势能的大小与质量和高度有关;对比甲、乙两次实验还可以得出:
质量相同时,物体位置越高,重力势能越大。
[3]在甲、乙两次实验中,硬纸盒对水平面的压力和接触面的粗糙程度相同,所以受滑动摩擦力相同。
(2)[4]做图乙实验时,为了防止造成硬纸盒掉落造成损坏,可适当降低钢球的高度,这样小球的动能减小,撞击纸盒后前进的距离变小,就不会掉落了,同时还控制了质量和接触面相同,故C正确,应选C。
(3)[5]物体的动能与物体的质量和速度有关,若要探究影响动能大小与质量的关系,需要控制小球的速度相同,具体操作方法是:
选择两个质量不同的钢球,从同一斜面相同高度由静止滑下。
(4)[6]摩擦力的大小与压力和接触面的粗糙程度有关,小阳在原硬纸盒的上表面粘上砝码,改变了压力的大小,可以探究影响滑动摩擦力大小的因素,所以通过比较甲、丙两次实验可得出的结论是:
滑动摩擦力与压力大小有关。
5.如图所示,在“探究物体的动能跟哪些因素有关”的实验中,将小钢球从高度为h的同一斜面上由静止开始滚下,推动同一小木块向前移动一段距离s后停下。
完成甲、乙、丙所示的三次实验,其中h1=h3>h2,mA=mB (1)本实验探究的是_______(选填“钢球”或“木块”)的动能与哪些因素有关; (2)甲、乙两图中,改变小球出发的高度是为了探究________对动能的影响; (3)乙、丙实验中木块滑动时受到的摩擦力_______(选填“乙大”、“丙大”或“一样大”); (4)ABC三个小球从斜面滚下时,_______球重力做功最多。 【答案】钢球速度一样大C 【解析】 【分析】 【详解】 (1)[1]本实验探究的是钢球的动能与哪些因素有关,因为钢球从斜面冲下的情况不同,其动能不同。 (2)[2]甲乙图中,两小球的质量相同,在斜面上的高度不同,是为了让小球冲下的速度不同,所以是探究速度对动能的影响。 (3)[3]乙、丙实验中,木块滑动时受到的摩擦力一样大,因为同一木块在同一接触面上滑动,其压力和接触面的粗糙程度相同。 (4)[4]据题意知 mA=mB 据W=Gh得 WC>WA>WB 所以C球从斜面滚下重力做功最多。 6.如图所示是研究做功与能量转化关系的装置。 重物通过细绳与木块相连,细绳不可伸长,AQ为水平面,AP段光滑,PQ段粗糙。 实验开始时,质量为M的重物恰好置于地面。 将质量为m的木块从P向右拉至A,PA长为L,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,重物的重力做的功为_________(用字母表示); (2)观察实验,小明提出猜想: 木块动能的变化与重物重力做功多少有关; (3)为了验证猜想,小明做了以下实验。 重物M=0.1kg,木块m=0.9kg,改变木块从P点右移的距离L,测得一组数据,记录如下: 序号 1 2 3 4 5 6 PA的长L/m 0.1 0.15 0.2 0.35 0.43 0.5 木块在P点的速度平方 0.2 0.3 0.4 0.7 0.9 1.0 ①根据表中数据,在图乙中作出L与v2的图像。 已知物体动能的表达式为 mv2,分析木块动能的变化及重物的重力做功的大小,可知猜想是_________(正确/错误)的,由此得到的结论是________; ②利用实验信息分析,当L=0.8m时,木块在P点获得的动能是_________J。 【答案】mgL正确木块动能的变化随重物重力做功的增加而增大0.72 【解析】 【分析】 【详解】 (1)[1]由题知,细绳不可伸长,实验开始时,质量为M的重物恰好置于地面。 将质量为m的木块从P向右拉至A,PA长为L,所以重物被提起高度h=L,所以木块在AB段运动过程中,重物的重力做的功为 W=Gh=mgh=mgL (3)[2][3]因为重物和木块质量一定,由表中数据和W=MgL知,L越大,重力对重物做越多,v2越大,由动能的表达式 知木块动能越大,由此可知猜想是正确的,得到的结论是: 木块动能的变化随重物重力做功的增加而增大。 [4]由v2与L知,两者成正比,即有 v2=L 且当L=0.1m时 v2=0.2m2/s2 即 解得 k=2m/s2 所以 所以当L=0.8m时 则木块在P点获得的动能 7.室内装修时,工人们常用到膨胀螺丝来安装家用电器或其他装饰物,如图甲所示。 安装前需要用电钻在墙壁上打孔。 (1)膨胀螺丝利用楔形斜度来使螺钉拧入时发生膨胀,这是通过_____从而增大摩擦力,达到固定效果;用电钻在墙壁上打孔后,钻头发烫,这是通过_____(选填“做功”或“热传递”)方式改变了钻头的内能。 (2)目前我市城区的老旧居民小区正在进行改造,改造中用到了一种打孔工具一冲击钻,如图乙所示。 冲击钻工作时,钻头在电动机的带动下不断地冲击墙壁,打出圆孔。 关于冲击钻的说法中正确的是_____。 A.其能量转化关系是内能转化为机械能 B.其能量转化关系中,有电能、机械能和内能的转化 C.其内置电动机利用了通电线圈在磁场中受力转动 D.其内置电动机利用了电磁感应现象 (3)小明家准备用膨胀螺丝将吸顶灯固定在天花板上。 如图丙所示,他用笔杆代替膨胀螺丝,探究插入沙子中的笔杆能吊起的物重与哪些因素有关? 对此提出了以下猜想: 猜想一: 可能与笔杆受到的压力有关: 猜想二: 可能与笔杆的形状有关; 猜想三: 可能与笔杆插入沙子中的深度有关。 A.为验证猜想一,小明用同一笔杆进行实验,保持笔杆_____不变,在瓶内装满沙子的情况下,通过夯实并增加沙子的质量,从而增大沙子对笔杆的挤压力。 然后改变轻质小桶内的物重,用弹簧测力计分别测出不同挤压力下笔杆能吊起的最大物重并记入表中。 B.为验证猜想二,在其他条件不变的情况下,小明将原笔杆上端劈开使其膨胀,重复上述实验,并将实验数据记入表格。 A分析比较①、②、③组数据,你得到的结论是_____;分析比较①④、②⑤或③⑥组数据你还可以得到的结论是_____(以上两空各写出一条即可)。 实验序号 ① ② ③ ④ ⑤ ⑥ 笔杆形状 (未膨胀) (膨胀) 沙子质量m/g 300 400 500 300 400 500 能吊起的最大物重G/N 0.3 3.6 5.0 1.2 7.4 23.8 【答案】增大压力做功BC形状和深度插入沙子中的笔杆能吊起的物重与沙子的质量有关插入沙子中的笔杆能吊起的物重与笔杆的形状有关 【解析】 【分析】 【详解】 (1)[1]膨胀螺丝紧紧的固定在墙体内是依靠膨胀管与孔之间的摩擦力,这里是用增大压力的方法来增大摩擦,达到紧固的目的。 [2]钻头打完孔后发烫,这是通过做功改变了钻头的内能。 (2)[3]A.冲击钻内部有电动机,电动机是将电能转化为机械能,故A不符合题意; B.当电流通过电动机时,电流做功,消耗电能转化为机械能和内能,打孔时将机械能转化为内能,故B符合题意; C.电动机是根据通电线圈在磁场中受力运动的原理工作的,故C符合题意; D.电动机最根本的原理是电流的磁效应,故D不符合题意。 故选BC。 (3)[4][5][6]为了探究可能与笔杆受到的压力有关,应改变压力的大小,保持笔杆的形状不变和深度不变;分析①、②、③组数据可知,在笔杆形状与插入沙子的深度一定时,沙子的质量越大,即笔杆受到的压力越大,能吊起的物重越大;分析①④(或②⑤或③⑥)组实验数据可知,在沙子质量相同(压力相同)、进入沙子的深度相同的情况下,粗细不同,其与沙子的接触面积不同,产生的摩擦力会不同,即笔杆能吊起的重物不同,即结论为: 在深度、压力相同时,形状不同,提起的物重也不相同。 8.如图所示,在“探究影响重力势能大小的因素”实验中,有三个实心的、大小相同的铁球A,铁球B和塑料球C,球A,C离沙地高度相同.现让三个球同时从图示位置由静止释放,球落到沙地上的状态如图中虚线球所示. (1)根据____________________可以判断出球________释放前的重力势能最大. (2)比较球A,C可得出影响重力势能大小的因素是_____________. (3)球在空中下落时减少的重力势能主要转化为______________. 【答案】小球陷入沙的深度A质量动能 【解析】 【详解】 (1).三个小球砸到地面沙坑时具有的能量转化为球陷入沙中的深度,根据图中信息可知A球陷入深度大于其它俩个球的,所以A球释放前重力势能最大; (2)高度相同时,比较球A、C可得出影响重力势能大小的因素是质量(3)球在空中下落过程中,重力势能主要转化为动能. 9.物理兴趣小组成员想知道: 质量相同的不同晶体熔化成液体时吸收的热量是否相同呢? 他们在相同的烧杯甲、乙中分别装上了100g的冰、萘,用同样的酒精灯(恒热源)加热,并用停表测出它们熔化过程所用的时间,记录的数据如下表所示。 物质 熔化时间/min 冰 10 萘 4 (1)分析实验数据,可以得出结论: 质量相同的不同晶体熔化成液体时吸收的热量是_____的。 (2)通过查找资料,他们知道为了表示晶体的这种性质,物理学中引入了熔化热这个物理量。 依照热值的定义可知: 某种晶体熔化成同温度的液体时吸收的热量与其_____之比,叫做这种晶体的熔化热。 用字母 表示。 公式: =_____。 (3)请你根据图中反映的甲烧杯中的物质温度随时间变化的图象回答: 第10min时,甲烧杯中的物质所处状态是_____;甲烧杯中这种物质从 点加热到 点吸热为_____J;已知该物质从 点到 点吸热 ,这种晶体的熔化热是_____J/kg。 【答案】不同质量 固液共存态 【解析】 【详解】 (1)[1]根据题干中的提供的数据可知: 冰和萘的质量相等,熔化时间不同(熔化时间不同也就说明了吸收热量是不同的),从而得出结论: 质量相同的不同晶体熔化时吸收的热量是不同的; (2)[2]仿照比热容的定义,可知: 单位质量的某种晶体熔化成同温度的液体时吸收的热量,叫做这种晶体的熔化热; [3]用字母 表示熔化热,则公式为: (3)[4]由图象可知第10min时物体处于熔化过程,晶体未全部熔化,所以状态为固液共存状态; [5]C点后冰完全熔化成水,100g的水从C点加热到D点(沸腾)需要吸收热量为: [6]这种晶体的熔化热为: 10.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”。 11.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 __________ . 【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 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。 12.小明使用了如图甲所示的装置探究“比较不同物质吸热的情况”。 (1)在设计实验方案时,你认为下列做法中不必要的是______ A.用相同的电加热器加热B.控制两种液体的质量相同 C.控制温度计的深度相同D.用相同的容器盛装两种液体 (2)小明选择合适器材,正确操作,A液体加热5min,B液体加热10min,温度都升高了10℃时,则______液体吸收热量多,______液体的吸热能力强。 (3)停止加热后,绘制出两种液体温度随时间变化的图象如图乙所示,则A液体的温度变化图象是______(选填“①”或“②”)。 【答案】CBB② 【解析】 【详解】 (1)[1]本实验采用控制变量法进行实验,由于实验的目的是比较不同物质吸热的情况,所以要求除了液体种类不同其他条件都相同,即用相同的电加热器、质量相同的不同液体、用相同的容器盛和相同的温度计,但由于液体的内部温度与液体的深度没有关系,所以不要求温度计插入液体的深度相同,故选C; (2)[2][3]用相同的电加热器加热,A液体加热5min,B液体加热10min,可见B液体吸收热量多,它们升高相同的温度,因此B液体的吸热能力强; (3)[4]根据相同质量的不同物质放出相同的热量,比热容大的温度变化比较小和B的比热容大于A的,可以知道停止加热后,A的温度下降比较快,所以图像②是A液体的温度变化图象。 13.如图所示是“比较水和沙子吸热升温的属性”的实验装置. (1)除了图示的器材外,本实验要用到的测量工具还有_____;加热过程中,用搅棒搅动的目的是_____: 水和沙子吸热的多少可
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