物理九年级上册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．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）12040 2.4×10622030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/min0123456液体a25262728293031液体b25272932343638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4414.8101J2J122.410Q Q===⨯⨯⨯放放而甲图中，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()34110J22.4 1.210J()(0)40QQcm t t m t t m m⨯====--⋅⨯-吸放℃℃乙图中，燃料燃烧放出的热量Q放2 =Q吸2=cm(t＇-t0＇)=341.210J(3020) 1.210Jmm⋅-=⨯⨯⋅℃℃则燃料2的热值4621.210J1.210J/kg0.01kgQqm⨯===⨯放2燃料(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 ）①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 =。
3．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 3c1.02014.0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。
4．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。