上海晋元高级中学附属学校物理第十二章 机械能和内能单元测试卷（含答案
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．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 1 2 加热前液体温度/℃ 20 20 燃料燃尽时液体温度/℃ 40 30 燃料的热值/（J/kg） 2.4×106
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 液体a 液体b 0 25 25 1 26 27 2 27 29 3 28 32 4 29 34 5 30 36 6 31 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 4.8×104 1.2×106 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
11Q放1?Q放??4.8?104J?2.4?104J
22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
Q放1Q吸2.4?104J1.2?103Jc????
m?t?t0?m(t?t0)m?(40℃?20℃)m乙图中，燃料燃烧放出的热量
1.2?103JQ放2 =Q吸2=cm(t＇-t0＇)=?m?(30℃?20℃)?1.2?104J
m则燃料2的热值
q2?Q放2m燃料1.2?104J??1.2?106J/kg 0.01kg(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．为了探究物体动能大小与哪些因素有关，同学们设计了如图甲、乙所示的实验装置来进行实验．
(1)图甲是让不同质量的小球沿同一光滑斜面从B处由静止自由释放，然后分别撞击放在同一水平面上的同一木块，木块在水平面运动一段距离后静止时的情景．该方案是为了探究动能大小与_________关系，若木块被撞后移动的距离越远，说明小球对木块的推力______
越多，小球撞击木块时的动能________．
(2)图乙是让质量相同的小球沿同一光滑斜面分别从A、B处由静止自由释放，然后分别撞击到放在同一水平面上的同一木块，木块在水平面运动一段距离后静止时的情景．据此，你能得出的结论是_____．
(3)本实验装置的水平面如果绝对光滑，还能得出结论吗？ ____，理由是___________． (4)若质量不同的小球分别从斜面的不同高度静止自由释放推动同位置的木块，则_______(选填“能”或“不能”)根据木块被推动的距离来判断小球初始重力势能的大小． 【答案】质量 做功 越大 当质量相同时，物体的速度越大动能越大 不能 小球与木块会做匀速直线运动 能 【解析】 【分析】 【详解】
(1)[1][2][3]图甲两个小球质量不一样，下落时高度一样，到达斜面底部时速度一样．该方案是为了探究动能大小与质量的关系；若木块被撞后移动的距离越远，说明小球对木块的推力做功越多，小球撞击木块时的动能越大；
(2)[4]图乙的情景能得到的结论是，质量相同时，物体的运动速度越大，动能越大； (3)[5][6]本实验装置的水平面如果绝对光滑，那么木块就会一直运动下去，不能比较谁的动能大，不能得出结论；
(4)[7]木块被推动的距离越远，证明小球的动能越大，斜面光滑，没有能量损失，那么动能大小等于重力势能，重力势能也大，故能判断小球初始重力势能的大小．
3．如图甲是探究“冰熔化时温度的变化规律”的实验装置，得出温度随时间变化的图像如图乙。
(1)由图乙图像可知，冰熔化时的特点是：持续吸热，______；
(2)第8min时，试管内的物质为______ (选填“固”?“固液共存”或“液”)态，AB段与CD段倾斜程度不同的原因是______；
(3)实验中冰熔化共用了______min，第6min时的内能______ (选填“大于”?“小于”或“等于)第8min时的内能；
(4)待冰完全熔化后，对烧杯中的水继续加热，试管中的水最终______ (选填“会”或“不会”)沸腾。
【答案】温度保持不变 固液共存 水和冰的比热容不同 6 小于 不会 【解析】 【分析】 【详解】
(1)[1]由图乙可知，冰熔化时持续吸热，温度不变。
(2)[2]由图乙可知第8min时，冰处于熔化过程中，试管内的物质是固液共存状态。 [3]由于水的比热容比冰的比热容大，吸收相同热量下，水的升温要不冰小，所以AB段与CD段倾斜程度不同。
(3)[4]由图乙可知，冰第4min时开始熔化，第10min时熔化完，所以熔化时间持续了
10min-4min=6min
[5]第6min时和第8min时虽然温度相同，但在持续吸收热量，所以第6min时的内能小于第8min时的内能。
(4)[6]采用水浴法加热，烧杯中的水能够沸腾，冰完全熔化后全部变成水，此时对烧杯中的水继续加热，试管中的水和烧杯的水温度一致，试管力的水无法吸收热量，不会沸腾。
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 煤油 菜籽油 加热前的水温/℃ 25 25 燃料燃尽后水温/℃ 44 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吸?c水m水?t、Q放?qm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吸?c水m水?t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放?qm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吸?c水m水?t、Q放?qm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．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mA=mB
(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 摩擦力 毛巾 最大 棉布 较大 木板 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。
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 PA的长L/m 木块在P点的速度平方1 0.1 2 0.15 3 0.2 4 0.35 5 0.43 6 0.5 v2/m?s?1 ??20.2 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
1mv2，分析木2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
12mv知木块动能越大，由此可知猜想是正确的，得到的结2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
多，v2越大，由动能的表达式
且当L= 0.1m时
v2 = 0.2m2/s2
即
0.2m2/s2?k?0.1m
解得
k=2m/s2
所以
v2?2m/s2?L
所以当L=0.8m时
v2?2m/s2?0.8m?1.6m2/s2
则木块在P点获得的动能
Ek?121mv??0.9kg?1.6m2/s2?0.72J 22
7．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 1.2?103 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
cAmA?tA=cBmB?tB
带入数据
2.4?103J/?kg?℃??mA??30℃?20℃??cB?mB??50℃?10℃?
解得
cB?1.2?103J/?kg?℃?
(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
8．某小组同学为了探究物体吸收热量的多少与哪些因素有关，做了如下实验：在六个相同的烧杯中分别盛上水和煤油，用六个相同规格的加热器对它们分别进行加热。表一和表二是他记录的实验数据。（设每分钟吸收的热量都相等） 表一 液体种类：水 烧杯号 1 2 3 质量（g） 200 100 50 升高的温度（℃） 8 8 8 加热时间（分钟） 8 4 2 表二 液体种类：煤油 烧杯号 4 5 6 质量（g） 200 100 50 升高的温度（℃） 8 8 8 加热时间（分钟） 4 2 1 请根据表中的实验数据回答下列各题：
（1）实验时可以用表中的_____来代表物体吸收的热量。
（2）比较烧杯号1、2与3（或4、5与6）的实验数据，可初步得出的结论是：_____。 （3）比较烧杯号_____ 的实验数据，可初步得出的结论是：相同质量的不同物质，升高相同的温度，吸收的热量不同，水吸收的热量多。
（4）进一步综合分析表一或表二的数据，可初步得出结论：_____。进一步综合分析表一或表二的数据，可初步得出结论：_____。
【答案】加热时间 同种物质升高相同的温度，吸收的热量与质量成正比 1、4或2、5或3、6 同种物质，质量和升高温度的乘积的越大，吸收热量越大 不同种物质，质量和
升高温度的乘积相同，吸收热量不同（不同种物质，质量和升高温度的乘积不同，吸收热量可能相同） 【解析】 【详解】
(1)[1]用六个相同规格的加热器对它们分别进行加热，加热相等时间加热器放出的热量相等，它们吸收的热量就相等，加热时间越长，物体吸收的热量越多，因此在表中是用加热时间来反映物体吸收热量的多少；
(2)[2]由表中1、2与3（或4、5与6）的实验数据可知，水(或煤油)的质量不同而升高的温度相同，需要的加热时间不同，水(或煤油)质量成倍减小，需要的加热时间即吸收的热量也以相同的倍数减小，由此可得：质量不同的同种物质升高相同的温度，吸收的热量与质量成正比；
(3)[3]由表中1、4或2、5或3、6数据可知，水与煤油的质量、升高的温度都相等而加热时间不同，水与煤油吸收的热量不同，水吸收的热量是煤油吸收的热量的2倍，由此可得：相同质量的不同物质，升高相同的温度，吸收的热量不同，水吸收的热量多； (4)[4]由表中1、2与3（或4、5与6）次实验数据可知，同种物质水(或煤油)质量和升高温度的乘积的越大，加热时间越长，吸收热量越大；
[5]由表中1、4或2、5或3、6次实验数据可知，不同种物质，水(或煤油)质量和升高温度的乘积相同，吸收热量不同；由表中2、4或3、5次实验数据可知，不同种物质，质量和升高温度的乘积不同，吸收热量可能相同。
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 冰 萘 熔化时间/min 10 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C点加热到D点吸热为_____J；已知该物质从B点到C点吸热335J，这种晶体的熔化热是_____J/kg。 【答案】不同 质量 【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:??Q 固液共存态 4200 3.35?103 mQ m(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：
Q吸?cmt?4.2?103J/?kg??C??0.1kg?10?C?4200J
[6]这种晶体的熔化热为：
??
Q335J??3.35?103J/kg m0.1kg10．小明在学习“物质的比热容”时，取相同质量的水和沙子，用相同的酒精灯加热，测得它们升高的温度如表，并在图乙中作出沙子升高的温度随时间变化的图线。
加热时间/min 水 温度/℃ 沙子 0．5 2．0 4．3 1．0 4．0 7．9 1．5 6．0 15．2 2．0 8．0 18．4 2．5 10．0 21．5
（1）用温度计测量水的初温如图甲所示，其读数为_____℃。
（2）实验中选用相同的酒精灯加热，可以认为相同时间内水和沙子_____相同。 （3）请利用表中数据在图乙中作出表示水升高的温度随时间变化规律的图线。 （______）
（4）小明再用50g水和100g水做实验，以吸收的热量Q为纵坐标，升高的温度△t为横坐标，分别画出50g水和100g水的Q﹣△t图象,它们都是过原点的直线，即Q=k△t．进一步分析，发现这两条直线的k值之比与对应水的_____之比相等。
【答案】18 吸收热量 质量
【解析】 【详解】
(1)[1]由图知：温度计的分度值为1℃；“20”在“10”的上方，液柱最高处在两者之间，所以显示的温度高于0℃，为18℃。
(2)[2]选用了两个相同的酒精灯，分别给水和沙子加热，这样做的目的是使水和沙子在相同时间吸收相同的热量相同；
(3)[3]根据表中数据在表中找出对应的点连线，水升高的温度随时间变化规律的图线如下图所示：
(4)[4]根据Q=cm△t可知，知Q=k△t中的k=cm，则有k1=cm1，k2=cm2，故
k1cm1m1== k2cm2m2即这两条直线的k值与对应水的质量之比相等。
11．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 燃料 酒精 碎纸片 加热前的水温/℃ 20 20 燃料燃尽时的水温/℃ 65 80 水温的变化/℃ 45 60
【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cm制被加热水的质量相等． ?t?12．为了比较水和煤油比热容，俊羽同学用两个相同的装置做了如图所示的实验。
物质 体积／ml 初始温度／℃ 加热时间／min 最后温度／℃ 水 100 27 6 45 煤油 125 27 6 63
(1)实验过程中俊羽同学测出煤油的最后温度如图乙所示，为_____℃；但此数据比实际测量值________(选填“高”或“低”)，其原因是_________。
(2)更正错误后，测量数据记录表格中。水和煤油的质量__________(选填“相同”或“不相同”)，加热结束时，煤油的温度变化比水的温度变化_______ (选填“高”或“低”)，由此表明，_______(选填“水”或“煤油”)的比热容较大。(煤油：0.8×103kg/m3)
(3)在此实验中，如果要使水和煤油的最后温度相同，就要给水加热更长的时间，此时，水吸收的热量__________(选填“大于”或“小于”或“等于”)煤油吸收的热量。
(4)从俊羽同学的实验设计上看，用到的主要实验方法是_______法，学习物理知识过程中，还用这种方法研究过的力学规律有：_________(举一例)。
【答案】（1）78℃；高；温度计的玻璃泡碰到了容器底部（2）相同；高；水（3）大于（4）控制变量；探究动能的大小与物体的质量和速度的关系；探究电流大小与电压和电阻
的关系；探究液体压强与液体密度和深度的关系等 【解析】
试题分析：（1）使用温度计测量液体温度时，先要弄清楚温度计的量程和分度值，读数时视线与液柱最高处所对刻度相垂直，并注意区分温度是零上还是零下．温度计上10℃之间有10个小格，高于0℃，为78℃．温度计的玻璃泡虽然完全浸没在液体中，但是碰到了容器底部，而底部的温度稍高点，故测出的温度比实际值高． （2）水的质量
，煤油的质量
，故水和煤油的质量相等．煤油的温度变化，水的温度变化
煤油的温度变化比水的温度变化高．水和煤油的加热时间相同即吸收的热量相同，由
可知，水的比热容较大．
（3）要给水加热更长的时间，说明水吸收的热量更多，即水吸收的热量大于煤油吸收的热量。
（4）物理学中对于多变量的问题，常常采用控制变量的方法，把多变量的问题变成多个单变量的问题；每一次只改变其中的某一个变量，而控制其余几个变量不变，从而研究被改变的这个变量对事物影响，分别加以研究，最后再综合解决，这种方法叫控制变量法；从俊羽同学的实验设计上看，他控制了水和煤油的质量、吸收的热量相同，研究温度变化多少与比热容的关系，故主要是采用了控制变量法．控制变量法是初中物理中常用的探索问题和分析解决问题的科学方法之一．探究动能的大小与物体的质量和速度的关系；探究电流大小与电压和电阻的关系；探究液体压强与液体密度和深度的关系等都用到控制变量法．故答案为：（1）78℃；高；温度计的玻璃泡碰到了容器底部（2）相同；高；水（3）大于（4）控制变量；探究动能的大小与物体的质量和速度的关系；探究电流大小与电压和电阻的关系；探究液体压强与液体密度和深度的关系等． 考点：探究物质的比热容
，故
13．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v/?kmh?1? 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80km/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100km/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4.6?10J/kg，密度为
70.8?103kg/m3）．
（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6m2，太阳光照射到地面时单位面积上的辐射功率为1.2?103W/m2，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＝WFsP＝＝Fv的变形式F＝ 可知，汽车的最大功率一定时，减小行驶速度时，可以ttv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
22（40km/h）（80km/h），解得：80km/h的制动距离为32m；(5)由发动机输出特性曲＝8s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＝9dm3＝9×10?3m3，则完全燃烧释放的热量：Q＝mq＝ρVq＝0.8×103kg/m3×9×10?3m3×4.6×107J/kg＝3.312×108J，发
W1.08?108J≈32.6%.(6)太阳光照射到地面时单位面积上的辐射功动机的效率：η＝＝Q3.312?108J率为1.2×103W/m2,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/m2×6m2×15%＝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＝
P机械F＝864W＝10.8m/s＝38.88km/h. 80N
14．学过比热容知识后，小红为了比较铝和铜这两种物质的比热容，设计了如下实验。她将质量相等的铝块和铜块放入沸水中煮相当长一段时间，取出后迅速放在足够多的等质量的0℃的两块冰上，热传递中止后，称取剩余冰的质量，来判断铝和铜的比热容。 （1）在该实验设计中，放入沸水中煮相当长一段时间的目的是
________________________，此操作是否需要在标准大气压下进行____________（选填“需要”或“不需要”）。
（2）在该实验设计中，选用足量等质量的冰的目的是________________________，热熔化生成的水均流走，则冰块的温度____________，内能____________（选填“增大”、“不变”或“减小”）。
（3）铝和铜在热传递过程中，放热的多少是通过____________反映出来，这种探究问题的方法是____________。
（4）若最终与铝块发生热传递的冰剩余较少，则可以判定c铝____________ c铜（选填“大于”、“等于”或“小于”）。
【答案】让铝和铜这两种物质最终温度一样，和沸水温度一样 不需要 防止冰全部熔化成水和可以通过剩余冰的质量来对比铝和铜的比热容大小 不变 减小 剩余冰的质量 转换法 大于 【解析】 【详解】
(1)[1][2]在该实验设计中，放入沸水中煮相当长一段时间的目的是让铝和铜这两种物质最终
温度一样，和沸水温度一样；此操作不需要在标准大气压下进行，只要让水沸腾，温度达到沸点即可；
(2)[3]选用足量的冰是为了防止冰全部熔化成水，选用等质量的冰目的是可以通过剩余冰的质量来对比铝和铜的比热容大小；
[4]热熔化生成的水均流走，这已经是冰水混合物状态，冰块的温度为0℃，冰块是晶体，继续熔化，温度不变；
[5]温度不变，热熔化生成的水均流走，冰的质量减小，那么内能减小；
(3)[6][7]铝和铜在热传递过程中，放热的多少是通过剩余冰的质量来反映的；这种探究问题的方法是转换法，把一个要研究的对象转换到另一个对象上；
(4)[8]若最终与铝块发生热传递的冰剩余较少，也就是与铝块接触的冰更多地转换为水，吸收了更多的热量，那么铝块放出的热量比铜块放出的热量更多，根据Q?cmΔt，铝块和铜块质量相等，都是从同一温度下降到0℃，即温度变化量相同，铝块放出的热量Q较大，那么铝块的比热容较大。
15．阅读下面的短文，回答问题
小华在观看台球比赛时发现：有时运动的白球去撞击一个静止的球后，白球会立即静止在碰撞时的位置，而被撞的球似乎接替了白球，沿白球原来的运动方向，以几乎相同的速度向前运动，称之为速度“交换”，如图甲所示．
小华想：白球碰撞后立即静止，被撞的球是以白球撞前相同大小的速度运动出去的吗？ 通过了解和初步实验，小华发现只有当体积和质量均相同的两球，而且球心在同一直线上相碰时，才可能出现上述现象．为进一步探究，她设计了下述实验方案：
将一个两端翘起、中间水平的轨道固定在水平桌面上，取两个相同的台球A、B，将B球静置于轨道的水平部分，A球置于轨道左端斜面上某处，测出该点到水平桌面的高度h1，如图乙所示，释放A球，撞击后，A球静止，B球向前运动并冲上轨道右端斜面能到达的最高点，测出该点的高度h2．通过比较h2与h1的大小关系即可做出判断． 请你回答以下问题：
（1）A球从斜面滑下的过程中，______能转化为动能． （2）B球由静止变为运动是因为B球在碰撞中获得了______能． （3）已知重力势能的计算公式为EP=mgh，动能的计算公式为Ek=
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mv．若轨道光滑，则2碰撞前瞬间A球运动速度的表达式vA=______；若h2=h1，则说明B球被撞后开始运动的速度vB______vA（选填“＞”、“=”或“＜”）．
（4）在实际实验中，测出的h2总小于h1，导致这一现象的主要原因是______． （5）如图丙，将小球以一定的速度v0沿水平方向抛出，不计空气阻力，小球运动过程中
也只有动能和重力势能相互转化．在时间t内小球在水平方向运动的距离为x?v0t，在竖直方向下落的高度为y?12gt，则y与t2的关系表示图线正确的是（__________） 2
A． B． C． D．
【答案】重力势能 动 2gh1 ＝ 轨道不光滑（或碰撞时有能量损失） A 【解析】 【详解】
(1)[1]A球从斜面滑下的过程中，重力势能减小，动能增大，重力势能转化为动能； (2)[2]B球由静止变为运动是因为B球在碰撞中获得了动能； (3)[3]动能的计算公式为Ek?化为动能，所以，Ep=Ek，即
12mv ；因轨道光滑时，A球下滑的过程中重力势能全部转21mvA2， 2mgh1?解得：vA?2gh1 ；
[4]若h2=h1，则最高点时A和B球的重力势能相等，由上面的匀速可知，B球碰撞后的速度和A球碰撞前的速度相等，即vB=vA；
(4)[5]由于导轨不光滑，小球在滚动过程中及碰撞过程中具有能量损失，所以h2总小于h1； (5)[6]由y?12gt可知y与t2成正比关系，图像为过原点的直线，故选A。 2
上海晋元高级中学附属学校物理第十二章 机械能和内能单元测试卷(含答案解析)
