上海上海外国语大学西外外国语学校物理第十二章 机械能和内能(提升篇)(Word版 含解析)

上海上海外国语大学西外外国语学校物理第十二章 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100gm，木块900gM，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/mL 0.1 0.15 0.2 0.35 0.45 0.5

木块在P点的速度平方221/msv 0.2 0.3 0.4 0.7 0.9 1.0

①已知物体动能的表达式为212mv，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0.7mL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 0.63 2gh

【解析】

【分析】

【详解】

(1)[1]由题意可知，重物的重力是Gmg，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

WmgL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

2-1110.1kg0.9kg0.2ms0.1J2W总动能

重物的重力做功是

110.1kg10N/kg0.1m0.1JWmgL重力

第2次实验中重物和木块获得的总动能是

2-1210.1kg0.9kg0.3ms0.15J2W总动能

重物的重力做功是

220.1kg10N/kg0.15m0.15JWmgL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0.1mL时，22-10.2msv，那么

2-10.2ms0.1mk

解得22m/sk，可得到222m/svL，当0.7mL时

22222m/s0.7m1.4m/sv

所以可知木块M在P点获得的动能是

222110.9kg1.4m/s0.63J22WMv

(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

212mghmv

解得2vgh。

2．（提出问题）水和空气哪种物质的导热性能好？

（猜想与假设）小明进行了如下猜想：

猜想一：水的导热性能好；

猜想二：空气的导热性能好

（设计与进行实验）

小明用两个相同的牛奶瓶，都装入热牛奶，一个放在温度与室温相同的水中，另一个放在空气中，为了尽量减少其他因素的影响，他把两个瓶都用木块垫起来，放在同一个桌面上，如上图所示，实验时他每隔一定的时间记录一次甲、乙两温度计的示数，得到的数据如下表：

（实验结论）

（1）分析表中数据，可得出结论：_____

（评估与交流）

（2）对甲、乙两个瓶中的牛奶，除了要控制它们的初温相同外，还要控制它们的_____相同

（3）热牛奶放在水中温度下降是通过_____方式来_____（选填“增加”或“减少”）内能

（4）进一步分析表中甲的示数，小明又发现，在冷却过程中，牛奶冷却的快慢前后并不一致，是越来越___的

（实验拓展）

（5）如果有一天，你要喝一杯奶茶，下列两种冷却方法中，效果较好的是_____

A．将滚烫的热茶冷却5分钟，然后加适量冷牛奶

B．先将适量的冷牛奶加进滚烫的热茶中，然后冷却5min

（6）物理学中我们用速度来表示物体运动的快慢，若小明用“冷却速度”来表示物体冷却快慢，则“冷却速度”可定义为：质量为1千克的物体，_____叫做冷却速度

【答案】在水中冷却比在空气中冷却效果要好质量热传递减少慢A单位时间内降低的温度

【解析】

【详解】

（1）分析可知，在相同时间内水中冷却速度更快，所以在水中比空气中冷却效果更好；（2）在研究空气和水的导热性时，应该保证其它条件相同，除了水的初温外还要保证水的

质量相等；（3）由于水与牛奶瓶有温度差，所以要发生热传递，即牛奶温度下降是由于热量传递减少其内能；（4）这是由于随着牛奶温度下降，周围水的温度在升高，使牛奶冷却的速度变慢，因此牛奶冷却的快慢还会受到温度的影响．所以当实验时间较长时，相同时间内牛奶降温的速度逐渐变慢，就是指冷却速率变慢．（5）根据（4）中的结论，物体冷却随时间推移是先快后慢，本质原因是温差逐渐缩小，奶茶热的时候温度下降得快，开始快后来越来越慢，开始先让它保持较高的温度，可以在五分钟内放出更多的热量，然后加入冷牛奶，利用热传递使其再次降温。故选A；（6）根据题意可定义冷却速度为：质量为1千克的物体在单位时间内降低的温度。

3．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。

4．用如图甲所示装置进行实验，比较A、B两种不同物质的吸热能力。在两个相同的烧瓶中分别装入初温、质量相同的A、B两种液体，分别接入甲、乙两段电阻丝，实验中记录下A、B两种液体的温度。

(1)要完成该实验探究，除了图甲中所示的器材外，还需要的测量工具有天平和______。

(2)为保证A、B两物质能吸收相同的热量，对甲、乙两段电阻丝的阻值要求R甲______R乙（选填“”、“”或“”）。

(3)小明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，如图乙所示。若加热过程中无热量损失，由乙图分析可知______（选填“A”或“B”）液体的吸热能力强。

(4)若A的比热容为34.210J/(kgC)o，则B的比热容为______J/(kgC)o。

【答案】秒表  A 32.110

【解析】

【分析】

(1)实验中需要测量通电的时间；

(2)电流产生的热量与电流的大小、通电时间和电阻的大小有关；