上海同济大学实验学校物理第十二章 机械能和内能同步单元检测Word版 含答案.docx
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上海同济大学实验学校物理第十二章机械能和内能同步单元检测Word版含答案
上海同济大学实验学校物理第十二章机械能和内能同步单元检测(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.小明用三根材料和厚度相同但长宽不同的橡皮条、一个弹珠,探究“影响橡皮条弹性势能的因素”。
他依次将橡皮条固定在弹弓上,如图所示,在弹性限度范围内,拉伸相同的伸长量,将弹珠在同一位置沿水平方向弹射出去,测得弹射的水平距离,数据如下表:
次数
橡皮条
橡皮条宽(cm)
橡皮条长(cm)
弹射的水平距离/m
1
a
0.5
20
10.1
2
b
0.5
30
8.2
3
c
1.0
20
14.0
请回答以下问题:
(1)实验中是通过比较________________来间接反映橡皮条的弹性势能大小,下列实验中采取的方法与这一方法不同的是________(填字母)。
A.在研究影响电热大小的因素时,我们可以将电热的多少转换成液柱上升的高度
B.判断电路中是否有电流时,我们可通过电路中的灯泡是否发光去确定
C.研究电流时,将它比作水流
(2)比较第1、2次实验可知,拉伸相同的伸长量,橡皮条的弹性势能与橡皮条的________有关;比较第1、3次实验可知,拉伸相同的伸长量,橡皮条的弹性势能还与橡皮条的________有关;你猜想影响橡皮条弹性势能的因素可能还有______________。
(3)用同种材料同厚度的橡皮条,拉伸相同的伸长量,弹性势能最大的橡皮条是________。
A.窄而长的B.宽而长的C.窄而短的D.宽而短的
(4)请你对小明的实验做出评价_________(写出一条即可)。
【答案】弹珠被弹射的水平距离C长度宽度橡皮条的厚度D多做几次实验,使实验结果具有普遍性
【解析】
【分析】
【详解】
(1)[1]实验通过弹珠被弹射的水平距离反映橡皮条的弹性势能大小,弹珠弹射的越远,说明皮条的弹性势能转化为弹珠的动能越多,说明皮条具有的弹性势能越多。
[2]AB.电热的多少转化为液柱上升的高度,是否有电流转化为灯泡是否发光,应用的转化法与实验中的方法相同,故AB不符合题意;
C.研究电流时,将它比作水流,是类比法,与实验中的方法不同,故C符合题意。
故选C。
(2)[3]比较第1、2次实验,橡皮条宽相同,橡皮条长不同,弹射的水平距离不同,说明拉伸相同的伸长量,橡皮条的弹性势能与橡皮条的长度有关。
[4]比较第1、3次实验,橡皮条长相同,橡皮条宽不同,弹射的水平距离也不同,说明拉伸相同的伸长量,橡皮条的弹性势能与橡皮条的宽度有关。
[5]影响橡皮条弹性势能的因素除橡皮条的长度和厚度外,可能还与橡皮的厚度有关。
(3)[6]由实验数据可知,橡皮条的弹性势能与橡皮条的长度和宽度有关,在伸长量相同时,长度越短弹性势能越大,宽度越宽弹性势能越大,所以弹性势能最大的橡皮条应当选短而宽的橡皮条,故选D。
(4)[7]实验设计应用了控制变量法和转化法,但实验次数太少,使实验结论得出具有偶然性,应当多做几次实验,使实验结果具有普遍性。
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
升温20°C所需时间/s
升温30°C所需时间/s
沙子
30
64
92
124
水
30
92
163
220
(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.如图所示,甲、乙和丙三图中装置完全相同。
燃料的质量都是
,烧杯内的液体质量和初温也相同。
(1)在“探究不同物质吸热升温的现象”实验中:
①如图丁是甲、丙装置中a、b两种液体吸热后温度随时间变化的图象,由图可以看出,______液体的比热容较大:
②小明再用
水和
水做实验,以吸收的热量
为纵坐标,升高的温度
为横坐标,分别画出
和
水的
图象,它们都是过原点的直线,即
,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(选填“密度”或“质量”);
(2)在“比较不同燃料燃烧时放出的热量”实验中:
①应选择______两图进行实验,燃料完全燃烧放出的热量的多少是通过______(选填“温度”或“加热时间”)来反应的;
②若想利用上述装置估测燃料的热值,那么还需要补充的仪器是______,利用此实验方法计算出的热值将比真实值偏______;
③该实验在取燃料和水时都要注意适量,否则不利于得出实验结论。
当燃料质量一定时,所取水量不能过少的原因是:
______。
【答案】b质量甲乙温度天平小水会沸腾,温度不变,不便于比较
【解析】
【分析】
【详解】
(1)[1]质量和初始温度均相同的a、b两种液体,升高相同的温度,b的加热时间长,则b的吸热能力强,比热容大。
[2]根据
可知,
中的
,则有
,
,故
即这两条直线的
值与对应水的质量之比相等。
(2)[3][4]比较不同燃料的燃烧值,要用不同的燃料,加热质量相同的同一种液体,故应选择甲乙两图进行实验,通过温度的变化来反映的;温度计示数变化越大,表明吸收的热量越多,即该物质放出的热量多,热值大。
[5]利用上述装置估测燃料的热值,要控制燃料的质量相等,需要用天平来测量。
[6]由于燃烧放出的热会散失到空气中,又或被烧杯等实验装置吸了热,使
小于
,依此计算出燃料的热值比真实值要偏小些。
[7]当燃料质量一定时,如果所取水量过少,则水吸热后容易沸腾,沸腾时水的温度不变,不能根据水升高的温度来比较燃料放出热量的多少。
5.小明用相同的电加热器分别给水和食用油加热(如图甲),以探究水和食用油的吸热能力。
(1)本实验除了图甲中所给的实验器材外,还需要的测量工具有天平和______;
(2)加热5min,水吸收的热量______(选填“大于”“小于”或“等于”)食用油吸收的热量;
(3)比较不同物质的吸热能力,通常有两种方案
方案一:
取相同质量的两种物质,吸收相等的热量,比较温度的变化
方案二:
取相同质量的两种物质,升高相同的温度,比较吸收的热量
下表是小明记录的部分实验数据
液体名称
液体质量m/g
液体初温t1/℃
液体末温t2/℃
加热时间t/min
水
10
68
98
20
食用油
10
68
98
10
①分析表中信息可知小明采用的是______(选填“方案一”或“方案二”);
②分析表中数据,可得出的结论______;
(4)小明根据实验数据作出了水和食用油的温度随加热时间变化的图像(如图乙),由图像可知,水沸腾时的特点是______,食用油的比热容是______J/(kg⋅℃)。
[c水=4.2×103J/(kg⋅℃)]
【答案】秒表等于方案二水的吸热能力强吸热,温度不变2.1×103
【解析】
【分析】
(1)
(2)物体吸收热量本领的大小,不仅与物体升高的温度多少有关,还与质量的大小有关,因此要保证两者质量相等,而物体吸收热量的多少通过加热时间的长短来体现,由此可以确定需要的测量工具。
(3)根据比较吸热能力的两种方法,由表中数据分析回答。
(4)加热时水保持不变的温度为沸点,根据如图乙水和食用油的温度随加热时间变化的图像可知水的沸点;由图可知,加热10min温度升高30℃水和食用油所用时间,根据转换法结合
在质量和升高温度相同的情况下,比热容c与Q成正比,据此求出食用油的比热容。
【详解】
(1)[1]实验中吸收热量的多少是由加热时间来反应的,所以还需用秒表记录时间。
(2)[2]加热相同的时间,酒精灯放出的热量相同,则水吸收的热量等于食用油吸收的热量。
(3)①[3]分析表中信息,质量相同,比较升高相同的温度所用加热时间,故小明采用的是方案二。
②[4]分析表中数据知,取相同质量的两种物质,升高相同的温度,水吸收的热量多,即水的吸热能力强。
(4)[5]根据如图乙水和食用油的温度随加热时间变化的图像可知,水的沸点是98℃,且继续加热但是温度保持不变,故水沸腾时的特点是吸热但温度保持不变。
[6]质量和初始温度均相同的两种液体,加热10min,温度升高:
98℃﹣68℃=30℃,水用20min,食用油用时10min,根据转换法,升高相同的温度,食用油吸收热量是水的一半,根据
,在质量和升高温度相同的情况下,比热容c与Q成正比,故食用油的比热容是
【点睛】
本题比较不同物质的吸热能力,考查控制变量法、转换法的应用和比较吸热能力的方法和
的运用,为热学中的重要实验。
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。
7.为探究“动能大小的影响因素”,科学小组利用斜面、钢球,木块等器材开展了如图所示的活动。
(1)实验中通过比较木块_______来判断钢球动能的大小,这里运用的研究方法是_______(选填“转换法”、“控制变量法”);
(2)用质量不同的两个钢球从斜面上相同高度自由滚下,目的是使钢球撞击木块时的_______相同;通过比较_______两次实验可知,在速度相同时,质量越大,动能越大;
(3)通过比较_______两次实验可知,在质量相同时,速度越大,动能越大;
(4)小球从斜面顶端由静止下落的过程中机械能转化是_______能转化为_______能,若水平面表面绝对光滑,本实验将_______(选填“能”或“不能”)达到实验探究目的。
【答案】移动的距离转换法速度甲、丙甲、乙重力势动不能
【解析】
【分析】
【详解】
(1)[1][2]钢球动能的大小不能直接测量,而钢球在推动木块时,对木块做功,其动能不同对木块做功也不同,那么木块移动的距离也不同。
这种研究方法是转换法。
(2)[3]让质量不同的钢球在斜面上相同高度自由滚下的目的是让钢球到达水平面时有相同的初速度,于是撞击木块时的速度也相同。
[4]要探究动能与质量的关系,应让钢球的速度相同,质量不同,所以应选甲、丙两图。
(3)[5]要探究动能与速度的关系应比较甲、乙两图。
因为在甲、乙两图中,钢球的质量相同,但从斜面静止滚下的高度不同,于是到达水平面的速度也不同。
(4)[6][7]钢球从斜面滚下的过程中,动能增大,重力势能减小,所以是重力势能转化为动能。
[8]若水平面表面绝对光滑,则本实验不能达到探究目的,因为钢球撞击木块后,两者一起做匀速直线运动,无法停下。
8.
(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
9.如图所示,甲、乙、丙三个实验装置完全相同,燃料a、b的质量都为10g,烧杯内液体的质量均为100g。
当燃料完全燃烧后,甲、乙、丙装置中温度计升高的示数分别为20℃、30℃、35℃。
(1)燃料a的热值__________燃料b的热值;液体a的比热容__________液体b比热容。
(两空均选填“>”、“=”或“<”)
(2)若液体a是水,则水吸收的热量是____________________
(拓展)实验室备有酒精温度计、煤油温度计和水银温度计(玻璃泡中液体质量相等),小明查阅资料得到几种物质的数据如下表所示,则:
物质
酒精
煤油
水银
比热容[
]
2.4×103
2.1×103
0.14×103
标准气压下沸点(℃)
78
180〜310
356.7
(1)在探究水沸腾的特点时,不能选用____________温度计。
(2)在测量质量较小但温度较高的物体温度时,温度计吸收的热量就会影响被测物体温度,这种情况下为了使测量值更接近真实值,应选择____________温度计。
【答案】<>
酒精水银
【解析】
【详解】
(1)[1]通过对比乙、丙两个实验装置可知,根据比热容的公式
,液体的质量都相同,同种液体比热容也相同,丙中液体升高的温度较高,那么丙中液体吸收的热量较大,可知丙中燃料完全燃烧放出的热量较大,而乙、丙的燃料质量相同,根据
可知丙中燃料b热值较大;
[2]通过对比甲、乙两个实验装置可知,燃料的种类相同,燃料的质量也相同,那么当燃料完全燃烧后,放出的热量是相同的,两种液体吸收的热量也相同,根据
可知,乙的温度变化量较大,那么乙中的b液体比热容较小;
(2)[3]由题意可知,水吸收的热量是
(1)[4]标准气压下水的沸点是100℃,而酒精标准气压下沸点是78℃,用酒精温度计去测水沸腾时的温度,水还没沸腾,酒精就已经沸腾了,所以不能选用酒精温度计;
(2)[5]当被测物体温度较高质量较小时,该物体会和温度计发生热传递,被测物体的温度降低,这种情况下为了使测量值更接近真实值,应该选择水银温度计,水银的比热容相对比来说较小,在相同的情况下,升温较快。
10.铁板文蛤是南通的特色佳肴,由文蛤、佐料放在经加热发烫的铁板上制作而成.在体积相同的条件下,餐馆会尽量选择热容量大的炊具.热容量的定义是:
物体的温度升高(或降低)1℃吸收(或放出)的热量.查阅资料知道:
物体的热容量与物体的质量和物质的比热容有关.由此同学们对相同体积物体的热容量作如下猜想:
猜想1:
物体的质量越大则物体的热容量越大;
猜想2:
物质的比热容越大则物体的热容量越大.
同学们先用图甲所示装置,将体积相同的四个不同金属块浸没在烧杯内的水中,将水加热至沸腾,用温度计测出水的温度,示数如图乙;将四个金属块同时从水中取出,快速放入四个相同的保温杯中,杯中盛有质量和初温(约20℃)均相同的水,过一段时间后分别测出保温杯内水的末温,收集记录的数据如下表.
金属块
质量m/g
比热容c/J(kg·℃)-1
末温/℃
铅
565
0.13×103
34.3
铜
445
0.39×103
47.2
铁
395
0.46×103
48.1
铝
135
0.88×103
40.9
(1)安装装置时应先固定铁夹_______(选填“A”或“B”);图乙温度计示数为______℃.
(2)由表中数据可知:
若金属块放出的热量完全被水吸收,则吸收热量最多的是放入了金属________的杯中的水;热容量最大的是_______金属块.
(3)分析数据可判断:
猜想1、猜想2都是_______的.请选择猜想1或猜想2,说出你对该猜想作出上述判断的理由:
_________.
(4)请用热容量这个物理量,给比热容下定义:
________.
【答案】B99铁铁错误判
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