南京一中实验学校物理第十二章 机械能和内能单元综合测试Word版 含答案.docx
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南京一中实验学校物理第十二章 机械能和内能单元综合测试Word版 含答案.docx
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南京一中实验学校物理第十二章机械能和内能单元综合测试Word版含答案
南京一中实验学校物理第十二章机械能和内能单元综合测试(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.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.
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,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,
燃料燃烧的质量
此过程中燃料所放热量仅60%能被水吸收,根据
以及
可知燃料的热值
(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
可知两杯水的质量大小相等。
3.阅读资料,完成下面问题。
(1)现象一:
如图甲所示,将两个相同的鸡蛋先后从同一高度静止释放,鸡蛋甲落到地板上,摔烂了;而鸡蛋乙落到一块海绵上,完好无损。
此现象说明鸡蛋________(填“P”或“Q”)受到的撞击力较小;
现象二:
如图乙中a所示,一根细线拴着一个重物,把重物拿到一定高度,然后释放,重物可以把细线拉断;如图b,如果在细线上端拴段橡皮筋,再从同样的高度释放该重物,细线就不会被拉断。
此现象说明图__________中细线的拉力较小;
这就是典型的“软着陆”或“缓冲”现象,这种现象背后的物理原因是什么呢?
①现象一中,鸡蛋P从接触地板到摔烂的时间为t1,鸡蛋Q从接触海绵到抵达最低点的时间为t2,则t1______(填“<”、“=”或“>”)t2;
②现象二:
图a中,细线从刚好拉直到它断开的时间为t3;图b中,细线从刚好拉直到物体下落到最低点的时间为t4,则t3小于t4;
(2)综上分析,导致上述现象中两个力变小的可能原因是_________;
(3)为了进一步探究这种现象,兴趣小组的同学做了一个实验:
先后三次让同一个同学骑同一辆自行车,从斜坡上的同一位置由静止开始滑下,每次到达坡底进入同一水路面时用大小不同的力捏刹车,实验数据如下表所示:
实验次数
捏刹车的用力情况
在水平面上滑行时间
1
较小的力
40s
2
较大的力
17s
3
更大的力
4s
由以上实验数据可以得出的结论是:
在质量和速度相同的情况下,要使物体停下来,作用______越长,作用力越__________;
(4)下列现象中没有利用缓冲知识的是_______。
A.自行车坐垫上装减震弹簧B.运动员跳远时跳到沙坑里
C.装修时用橡胶锤敲打地砖而不用铁锤D.用撬杠撬石头
【答案】Qb<力作用时间变长时间小D
【解析】
【分析】
【详解】
(1)[1]现象一:
力可以改变物体的形状,当将两个相同的鸡蛋先后从同一高度静止释放,鸡蛋甲落到地板上,摔烂了,受到的力为
;而鸡蛋乙落到一块海绵上,完好无损,乙的形变小,受到的力为
,说明乙受到的作用力小,即
[2]现象二:
当在细线上端拴一段橡皮筋后,再从同样的高度释放该重物,细线不会被拉断,说明细线受力较小,故此现象说明细线中的拉力是栓有一段橡皮筋的b较小。
[3]①地板比较硬,鸡蛋从接触地面到摔烂的时间比较长,海绵比较软,鸡蛋从接触到抵达最低点的时间比较长,即
②图a中,细线从刚好拉直到它断开的时间为
,作用力为
;图b中,细线从刚好拉直到物体下落到最低点的时间为
,作用力为
,图b中的橡皮筋起到一个缓冲的作用,使得图b中细线从刚好拉直到物体下落到最低点的时间较长,作用力小,即
(2)[4]综上分析,根据
,
,
可知:
作用时间越长,作用力越小。
(3)[5][6]由表格实验数据可知:
捏刹车的用力越小,车在水平面上滑行时间越长,越不容易停下来,故可以得出的结论是:
在质量和速度相同的情况下,要使物体停下来作用时间越长,作用力越小。
(4)[7]A.自行车坐垫上装减震弹簧,是通过弹簧的缓冲延长了作用时间,减小了人受到的缓冲力,故A不符合题意;
B.运动员跳远时跳到沙坑里,沙坑里的沙对运动员有一个缓冲力,避免对运动员造成伤害,故B不符合题意;
C.装修时用橡胶锤敲打地砖而不用铁锤是因为橡胶锤有弹性,延长了作用时间,减小了作用力,故C不符合题意;
D.用撬棒撬石头利用了杠杆的原理,与缓冲没有关系,故D符合题意。
故选D。
4.
(1)在“探究物体的动能与哪些因素有关”的实验中,如图甲所示。
①小宇选用质量不同的两个钢球A、B(mA>mB)从同一斜面上相同的高度处由静止滚下,分析钢球两次推动水平面上的木块移动的距离,可以探究动能大小与__________的关系;
②实验中,钢球在水平面上推动木块移动的距离__________(选填“相同”或“不同”)。
比较实验现象,可以得出动能较小的是__________钢球;
③实验中,若让同一钢球从斜面相同高度处滚下,推动木块在粗糙程度不同的水平面上移动,他发现水平面越光滑,木块移动的距离越__________(选填“远”或“近”),若水平面绝对光滑,木块将____________________;
(2)他还想“探究滑动摩擦力与压力大小的关系”,进行了如图乙所示的实验;
①在实验操作中他发现,弹簧测力计斜向上拉动物块时,也可使物块在长木板上沿水平方向做匀速直线运动,此过程中,物块处于__________(选填“平衡”或“非平衡”)状态;弹簧测力计对物块的拉力和物块受到的滑动摩擦力__________(选填“是”或“不是”)一对平衡力,理由是__________;
②保持接触面粗糙程度不变,沿水平方向拉物块做匀速直线运动,通过实验得到了表格中的相关数据,请帮他分析,此次试验中,滑动摩擦力的大小与压力之间的表达式为:
__________。
【答案】质量不同B远永远做匀速直线运动平衡不是拉力与摩擦力不在同一条直线上、大小也不相等
【解析】
【分析】
【详解】
(1)[1]让质量不同的两个钢球A、B(mA>mB)从同一斜面上相同的高度处由静止滚下,控制到达水平面的速度相同,可以探究动能大小与质量的关系。
[2][3]让质量不同的两个钢球A、B(mA>mB)从同一斜面上相同的高度处由静止滚下,可以通过比较钢球在水平面上推动木块移动的距离远近来判断动能大小,质量不同的两个钢球到达水平面速度相同时,钢球在水平面上推动木块移动的距离,质量小的钢球在水平面上推动木块移动的距离小,则动能小,即B的动能小。
[4]水平面越光滑,对木块的阻力越小,则木块移动的距离越远。
[5]因为钢球撞击木块使木块具备一定的初始速度,若水平面绝对光滑,木块将永远做匀速直线运动。
(2)[6]平衡状态指物体保持静止状态或者匀速直线运动状态,实验过程中弹簧测力计斜向上拉动物块时,也可使物块在长木板上沿水平方向做匀速直线运动,此过程中物块处于平衡状态。
[7][8]弹簧测力计斜向上拉动物块时,拉力与摩擦力不在同一直线上、大小也不相等,所以弹簧测力计对物块的拉力和物块受到的滑动摩擦力不是一对平衡力。
[9]沿水平方向拉物块做匀速直线运动,物体受到的摩擦力和拉力是一对平衡力,分析表中数据发现物体受到的摩擦力与压力成正比,进一步对数据分析发现,物体受到的摩擦力是压力的0.3倍,则此次实验中滑动摩擦力的大小与压力之间存在关系式
5.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。
6.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EP=mgh,动能表达式为:
;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0.16.1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
得出小球的质量
[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
(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
由丁图可知此时小球速度为5.0m/s,代入式中有
弹簧原长1m,所以小球距离底面的高度
7.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.
8.探究物体的动能:
(1)如图甲所示,小明先探究动能大小与速度关系,他控制小车的____保持不变,让小车从斜面的____(同一/不同)高度下滑,目的是____.通过比较____,可以比较小车具有的动能.
(2)小明在操作中发现,不用斜面而直接通过人手推小车,也可以使小车在水平木板上运动.若采用此方法来推同一辆小车,____(能/不能)探究动能大小与质量的关系,理由是:
____.
(3)小华去掉木块,做了如图乙所示的实验,两次实验中小车克服所有阻力所做的功____(第①次大/第②次大/一样大).
【答案】质量不同改变小车碰撞木块时的速度小车推动木块的距离不能用手推小车的速度难以控制相等第2次大
【解析】
【分析】
【详解】
(1)让同一小车从斜面不同高度滑下,是为了控制质量不变,研究动能大小与速度的关系;因此实验中他控制小车的质量保持不变,让小车从斜面的不同高度下滑,目的是改变小车刚到水平面时的速度.通过比较小车推动木块距离的远近,来比较小车具有的动能;
(2)不用斜面而直接通过人手推小车,也可以使小车在水平木板上运动.但不能保证用手推小车的速度与小车从斜面落下的速度相同,不能控制好变量.所以采用此方法不能探究动能大小与质量的关系;
(3)第二次小车上放了砝码,相同高度质量更大,重力势能更大,小车克服所有阻力所做的功更多.
9.比较不同物质吸热升温的特点:
(1)小明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,实验记录的数据如下表所示.
①在此实验中,用____(选填“升高温度的多少”或“加热时间的长短”)来表示物质吸收热量的多少.
②分析表中的实验数据可知:
质量相同的水和沙子,升高相同的温度,水吸收的热量____(>/<)沙子吸收的热量.
③实验中小明发现:
刚开始加热时,情况与②结论不符,沙子升温反而比水慢,你认为可能的原因是__.
(2)小红进行了如下实验,将体积相同甲、乙两种不同的液体分别放入两个相同的烧杯内,用相同的电加热器同时加热.记录相关数据,
①小红实验设计错误之处是____________________________.
②改正错误后,小红继续实验加热并绘制出如图所示的图象.(不计热量损失)则甲液体的沸点是_______℃.要比较甲、乙两液体吸热本领,应分析_______(填“10min前”“15min前”“20min前”“20min后”或“以上时间段均可”)的实验数据.
③若乙液体是水,则甲液体的比热容为_______.
(3)就小明和小红正确的实验设计,请你评估,谁的设计方案更好.
答________,理由是______________________.
【答案】加热时间的长短>没有均匀受热应取质量相等的甲、乙两种液体6010min
小红小红选择的物体受热更易均匀
【解析】
【分析】
【详解】
(1)[1]在此实验中,用相同的热源,相同的时间里物体吸收的热量相同.加热时间越长物体吸收的热量越多.用加热时间的长短来表示物质吸收热量的多少;
[2]从表中数据可以知道,升高相同的温度,水吸收的热量总是大于沙子吸收的热量;
[3]沙子加热时,受热不均匀,不同于水,所以沙子升温反而比水慢;
(2)[4]添加体积相同甲、乙两种不同的液体,应为质量相同的两种液体;
[5]从图中可以知道,甲从第10min到第20min,温度保持在60℃不变,这就是它的沸点;
[6]从第10min开始,甲的温度保持不变,不能进行比较,那么只能在10min前进行比较,才能知道甲、乙两液体吸热本领;
[7]若乙液体是水,根据热量的计算公式,从一开始到第10min有:
,
代入公式
,化简得:
(3)[8]小红的设计方案更好;
[9]小红选择的物体受热更易均匀;小红选择的热源仪控制相同时间内提供的热量相同;小红选择的热原受环境因素影响小.
10.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。
(1)实验中应量取______(质量/体积)相同的甲、乙两种液体,分别倒入相同的烧杯中。
使用规格_____(相同/不同)的电加热器加热。
(2)实验中,通过_______(升高的温度/加热时间)来比较甲和乙两种液体吸收热量的多少。
(3)在两种液体都不沸腾的前提下,小明认为要把甲、乙两种液体加热到相同的温度然后进行比较;小芳认为要加热相同的时间然后进行比较。
你认为方法可行的是_________(小明/小芳/都可行)。
加热时间/min
0
1
2
3
4
甲的温度/℃
30
34
38
42
46
乙的温度/℃
10
18
26
34
42
(4)分析上表数据得______(甲/乙)物质的吸热能力强,要在甲乙两种液体中选择一种液体做冷却液,你认为选择_______(甲/乙)液体较为合理。
(5)小明认为实验过程是在一种理想状态下进行的,事实上实验过程中会有热量散到周围环境中。
小明想知道热量散失的过程是热传递导致还是热传递和蒸发共同作用的结果,于是他将两相同的烧杯内倒入同等质量温度相同的热水。
如果他想初步得到结果还需要怎么做?
请你自己添加器材帮他设计一简单实验来探究结果____________。
【答案】质量相同加热时间都可行甲甲用硬纸板在其中一烧杯上加盖
【解析】
【详解】
(1)[1][2]在探究“比较不同物质吸热的情况”的实验中,应量取质量相同的甲、乙两种液体,分别倒入相同的烧杯中,使用规格相同的电加热器加热;
(2)[3]实验中,电加热器是相同的,相同时间内电加热器放出的热量相同,甲、乙两种液体吸收的热量也是相同的,所以通过加热时间来比较甲和乙两种液体吸收热量的多少;
(3)[4]小明和小芳的方向都可行,因为比较甲、乙两种液体吸热的情况,可以加热到相同温度,比较加热时间的长短从而知道吸热能力的强弱;也可以通过加热相同的时间,观察温度的变化量,从温度变化量的大小,知道吸热能力的强弱;
(4)[5]从表中可以看到,加热相同的时间,甲的温度变化量较小,那么质量相同,吸收的热量也相同,甲的吸热能力较强;
[6]要在甲乙两种液体中选择一种液体做冷却液,那么需要这种液体在升高相同温度时,吸收的热量较大,即吸热能力较强,由上述可知,甲液体较合适;
(5)[7]可以用硬纸板在其中一烧杯上加盖,假设热量散失的过程是热传递和蒸发共同作用的结果,那么两个烧杯热量散失的多少是不同的;假设热量散失的过程只是热传递导致的,那么两个烧杯热量散失的多少是相同的。
11.如图甲所示是某固体的熔化实验装置,根据实验数据绘制出的曲线图如图乙.
(1)由乙图可知该物质是________(选填“晶体”或“非晶体”).在该物质熔化过程中需要吸收热量同时温度________(选填“升高”或“降低”或“不变”).
(2)实验中,热量只能自发地由酒精灯的火焰传递给水,却不会反过来传递,说明能量的转移具有________.
(3)根据图象和相关知识,该物质从第6分钟至第
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