第十二章 机械能和内能单元复习练习(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．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100g m =，木块900g M =，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/m L0.1 0.15 0.2 0.35 0.45 0.5 木块在P 点的速度平方()221/m s v -⋅ 0.2 0.3 0.4 0.7 0.9 1.0①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0.7m L =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【解析】【分析】【详解】(1)[1]由题意可知，重物的重力是G mg =，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W mgL =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()()2-1110.1kg 0.9kg 0.2m s 0.1J 2W =⨯+⨯⋅=总动能 重物的重力做功是110.1kg 10N/kg 0.1m 0.1J W mgL ==⨯⨯=重力第2次实验中重物和木块获得的总动能是()()2-1210.1kg 0.9kg 0.3m s 0.15J 2W =⨯+⨯⋅=总动能 重物的重力做功是 220.1kg 10N/kg 0.15m 0.15J W mgL ==⨯⨯=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0.1m L =时，()22-10.2m s v =⋅，那么 ()2-10.2m s 0.1m k ⋅=⨯ 解得22m/s k =，可得到222m/s v L =⨯，当0.7m L =时22222m/s 0.7m 1.4m /s v =⨯=所以可知木块M 在P 点获得的动能是222110.9kg 1.4m /s 0.63J 22W Mv ==⨯⨯= (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212mgh mv =解得2v gh 。

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．李华同学发现建筑工人在铺设水泥路时，有时要在水泥里面掺入少量纤维材料．他想通过实验来探究在水泥中掺入纤维材料是否会影响水泥路面的牢固程度．关于水泥路面的牢固程度与哪些因素有关，和同学们讨论后，他们提出了以下猜想：猜想1：与是否掺入纤维有关；猜想2：与纤维掺入量有关；猜想3：与纤维材料的种类有关。

经过思考后，他们利用图中装置，将铁锤通过电磁铁从某一高度处由静止释放，对水泥样品进行连续撞击，直至水泥样品断裂，收集的数据记录在下表中。

（1）铁锤撞击水泥样品时的动能是由________转化来的。

实验时通过__________________来比较水泥样品的牢固程度。

（2）比较实验序号1、2的两组数据，可得出的结论是：水泥路面的牢固程度与是否掺入纤维________（选填“有关”或“无关”）。

（3）比较序号2、3、4三组数据，可得出的结论是：在水泥中掺入适量纤维时，掺入纤维材料越多，水泥路面越________（选填“牢固”或“不牢固”）。

（4）比较序号2、5、6的三组数据，________（选填能或不能）比较得出：在水泥中掺入等量不同纤维材料，掺入C纤维材料水泥路面最牢固，你判断的理由是______（5）为缩短上述样品的实验时间，需减少碰撞次数，可采用的方法是_____【答案】重力势能水泥样品断裂时所承受的撞击次数有关牢固能在水泥中掺入C纤维材料，水泥样品断裂时所承受的撞击次数最多，说明该水泥路面最牢固增加铁锤下落时的高度或增加铁锤质量【解析】【分析】【详解】(1)[1]铁锤下落过程中，重力势能转化为动能，所以铁锤撞击水泥样品时的动能由重力势能转化而来。

[2]实验通过水泥样品断裂时所承受的撞击次数反映水泥样品的牢固程度。

断裂时承受的撞击次数越多水泥样品越牢固。

(2)[3]比较实验序号1、2的两组数据，水泥样品厚度、水泥样品面积、铁锤高度相同，但第一次实验不参入纤维，第二次实验参入纤维，第二次承受的撞击次数多，可知水泥路面的牢固程度与是否掺入纤维有关。

(3)[4]比较序号2、3、4三组数据，水泥样品厚度、水泥样品面积、参入纤维的种类、铁锤高度相同时，随着参入纤维的量增加，水泥样品承受的撞击次数多随之增加。

说明在水泥中掺入适量纤维时，掺入纤维材料越多，水泥路面越牢固。

(4)[5][6]比较序号2、5、6的三组数据，水泥样品厚度、水泥样品面积、参入纤维的量、铁锤高度相同时，参入纤维的种类不同，水泥样品承受的撞击次数不同；参入C纤维时，水泥样品承受的撞击次数最多。

所以能说明，在水泥中掺入等量C纤维材料水泥路面最牢固。

[7]为缩短上述样品的实验时间，需减少碰撞次数，可增加铁锤下落时的高度或增加铁锤质量，以增大撞击水泥样品时的动能。

4．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306492124水3092163220(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。