重庆巴蜀中学物理第十二章 机械能和内能（培优篇）（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．某兴趣小组将一张硬卡片对折，在开口的一边剪两个小豁口A和B，然后套上橡皮筋，做成了一个会跳的卡片（如图所示）。为了探究卡片跳起的高度与哪些因素有关，该兴趣小组提出了以下猜想：
A．与卡片的质量有关 B．与橡皮筋的形变量有关 C．与橡皮筋的条数有关
为了验证猜想，小组选用几根相同的橡皮筋和几张相同的卡片进行实验。
（1）小明将图中的卡片反过来，把它放在桌面上用手向下压，使橡皮筋伸长，迅速松开手，观察到的现象是________，这个现象说明：发生弹性形变的橡皮筋能对卡片________，因此它具有________能。
（2）为了探究卡片跳起高度与质量是否有关，应选择质量不同的卡片，控制其他实验条件相同，操作中将卡片反过来，每次把它在桌面上用手压平的目的是
____________________________，实验中若观察到不同质量的卡片跳起的高度不同，则说明跳起高度与质量________（选填有关或无关）。
（3）探究卡片跳起高度与橡皮筋形变量是否有关，请你为该小组提供使橡皮筋的形变量不同的两种方法：①____________；②____________。
【答案】卡片跳起 做功 弹性势 使每次橡皮筋的形变量相同 有关 分别压两个卡片时将一个卡片压平，另一个不压平 使小豁口A、B的间距不相同 【解析】 【分析】 【详解】
(1)[1]橡皮筋伸长说明橡皮筋发生了弹性形变，发生弹性形变的物体想要恢复原状，就会对使它发生形变的物体施加力的作用，所以橡皮筋对硬卡片施加力，使它弹起。 [2]橡皮筋对卡片施加力，卡片弹起即在力的方向上运动了，所以橡皮筋对卡片做功。 [3]做功会引起能量的转化，橡皮筋的弹性势能转化为卡片的动能，因此橡皮筋具有弹性势能。
(2)[4]探究跳起的高度与质量是否有关，应选择质量不同的卡片，控制其它的实验条件相同，操作中将卡片反过来，根据控制变量法，每次把它在桌面上用手压平的目的是控制橡皮筋的形变量相同。
[5]实验中若观察到不同质量的卡片跳起的高度不同，则说明跳起高度与质量有关。 (3)[6][7]使橡皮筋的形变量，可以压两个卡片时将一个卡片压平，另一个不压平或者使小豁口A、B的间距不相同。
2．甲同学用如图所示的实验装置探究阻力对小车运动的影响。他在水平桌面上分别铺上毛巾、棉布、木板，让小车从斜面上的同一位置由静止滑下，在水平面上分别标记出小车停下的位置。
(1)标记③是小车在_______表面上停下的位置；
(2)分析可知：水平表面越光滑，小车受到的阻力越小，速度减小得越_______。（选填“快”或“慢”）推理可知：运动小车如果不受阻力作用，它将_______；
(3)乙同学用此装置让同一小车从不同高度处滑下，均在铺有木板的水平面上滑行，发现高度越高，小车在水平面上滑行距离_______，由此可知：小车重力势能的大小与小车所处_______有关。
【答案】木板 慢 一直做匀速直线运动 越远 高度 【解析】 【分析】 【详解】
(1)[1]小车在水平桌面上所受的阻力越小，移动的距离越大，而水平桌面上铺上毛巾、棉布、木板时，小车在木板上受到的阻力最小，则移动的距离最大，故标记③是小车在木板表面上停下的位置。
(2)[2]水平表面越光滑，小车受到的阻力越小，速度减小得越慢。
[3]由以上实验探究知，小车在水平桌面上受到的阻力越小，移动的距离就越小，由此可知，运动小车如果不受阻力作用，它将一直做匀速直线运动。
(3)[4]小车从此装置的不同高度滑下，则到达水平面时的速度不同，而小车与水平面接触的粗糙程度相同，即小车所受的阻力相同，那么小车所处的高度越高，到达水平面的速度就越大，小车在水平面上滑行的距离越远。
[5]小车在斜面上的高度越高，到达水平面时的速度就越大，即动能就越大，而动能是由重力势能转化来的，那么小车的动能越大，其重力势能也越大，所以小车重力势能的大小与小车所处的高度有关。
3．为了比较水和沙子吸热的规律，某小组做了如图所示的实验：在两个相同的烧杯中，分别装有质量、初温都相同的水和沙子，用两个相同的酒精灯对其加热，实验数据记录如下表：
质量/g 升温10°C所需时间/s 64 92 升温20°C所需时间/s 92 163 升温30°C所需时间/s 124 220 沙子 30 水 30
(1)在此实验中用_____________表示水和沙子吸热的多少；
(2)分析表中的实验数据可知：当物体温度变化量和____________相同时，水吸收的热量____________（选填“大于”或“小于”或“等于”）沙子吸收的热量； (3)请你写出比较水和沙子吸热能力的另外一种方法：__________。
【答案】酒精灯加热时间 质量 大于 在两个相同的金属盒，加入质量相同的水和沙子，用酒精灯加热相同的时间，比较它们的末温，末温低的吸热能力大 【解析】 【分析】 【详解】
(1)[1]采用相同的酒精灯对其加热，加热时间越长，沙子和水吸收的热量越多，因此实验中用酒精灯加热时间表示水和沙子吸热的多少。
(2)[2][3]分析表中的实验数据可知：水和沙子质量相同，升高温度相同时，即温度变化量和质量相同时，水所需加热的时间比沙子更长，所以水吸收的热量大于沙子吸收的热量。 (3)[4]在两个相同的金属盒，加入质量和初温都相同的水和沙子，用酒精灯加热相同的时间，比较它们的末温，末温低的吸热能力大。即使它们吸收相同的热量，比较它们的温度变化量，温度变化量小的吸热能力大，温度变化大的吸热能力小。
4．在做“观察水的沸腾”实验时，甲、乙、丙三个实验小组的同学用相同规格、酒精灯火焰大小一样的实验器材，如图A装置进行实验。
（1）图B中，温度计的示数为________℃；
（2）三组同学都根据自己的实验数据描绘了图象（如图C），不计能量损耗，则三烧杯中的水的质量：ma______mb；mb______mc。由图象还可以判断水面上方的气压________一个标准大气压（以上三空均选填“＞”“＝”或“＜”）；
（3）水的比热容为4.2×103 J/（kg·℃），质量为200 g的水从30 ℃加热到80 ℃，水吸收的热量是________J。
【答案】47 ＜ ＞ ＜ 42000 【解析】 【分析】 【详解】
(1)[1]在温度计上，10℃之间有10个小格，一个小格代表1℃，所以此温度计的分度值为1℃；“50”在“40”以上，说明温度高于0℃，为47℃。
(2)[2][3][4]由图2可以看出，a、b、c的沸点相同，其中a、b初温相同，加热到沸腾所用的时间不同，则两条图线描绘的是“初温相同质量不同的水”的加热情况；初温相同，b的加热时间比a的长，故b的质量大与a的质量；a、c的温度随时间变化的图象是平行的，在相同时间内升高的温度相同，故a的质量等于c的质量，所以可得
ma?mc?mb
由图象还可以得出，此时水的沸点是98℃，由液体的沸点跟气压的关系可知，此时水面上方的气压小于一个标准大气压。 (3)[5]水吸收的热量为
Q?cm?t?4.2?103J/(kg??C)?0.2kg??80?C-30?C?=42000J
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，
Q吸?2Q吸??2?cm?t?2?4.2?103J/?kg?C??0.1kg??99?C?96?C??5.04?104J
燃料燃烧的质量
m??30g?25.8g?4.2g?4.2?10?3kg
此过程中燃料所放热量仅60%能被水吸收，根据??的热值
Q吸?100%以及Q放?mq可知燃料Q放Q吸5.04?104Jq???2?106J/kg ?3m??60%4.2?10kg?60%(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?cmΔt可知两杯水的质量大小相等。
6．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
重庆巴蜀中学物理第十二章 机械能和内能(培优篇)(Word版 含解析)
