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第5讲 机械能、内能和核能
考点分布 考查频率 命题趋势
考点1 机械能 ☆☆☆ 利用控制变量法、转换法等探究动能、重力势能、弹性势能的影响因素。动能和势能相互转化，能判断机械能是否守恒，知道做功和热传递是改变内能的两种途径。能利用比热容及热值公式进行热量计算。了解汽油机四个冲程和能量转化。
考点2 核能 ☆
考点3 物质的比热容、内能与内燃机 ☆☆
■考点一　机械能
一、动能
1、动能的概念
物体由于运动而具有的能量叫做动能。一切做机械运动的物体都具有动能。例如：飞翔的小鸟、行走的人、行驶的汽车、流动的水和空气等，都具有动能。
2、影响动能大小的因素<小钢球撞木块实验>
（1）提出问题：动能的大小与哪些因素有关
（2）猜想与假设：物体动能大，表示物体由于运动而具有的能量大，所以动能可能与物体的运动速度有关，还可能与物体的质量有关。
（3）设计实验与制订计划：让钢球从斜面上滑下，碰到一个木块上，推动木块做功。在同样的水平面上，通过木块被推动的距离大小，判断出钢球动能的大小。
①探究动能大小与速度的关系：让同一钢球从不同高度滑下，看哪次木块被推得远。
②探究动能大小与质量的关系：换用质量不同钢球，让它们从同一高度滑下，看哪个钢球把木块推得远。
（4）进行实验与收集证据
① 由甲乙两图可知，同一钢球从不同的高度滚下，钢球碰撞木块时的速度不同，高度越高，钢球滚下时速度越大，木块被推得越远，说明物体动能大小与物体的速度有关；
② 由乙丙两图可知，不同钢球从同一高度滚下，钢球碰撞木块时的速度相同，质量大的钢球将木块推得远，说明物体动能的大小与物体的质量有关。
（5）实验结论：物体的动能大小与质量和运动速度有关；质量相同的物体，运动速度越大，它的动能越大；运动速度相同的物体，质量越大，它的动能越大。
<此实验需注意>：
（1）因动能的大小与物体的质量、运动的速度两个因素有关，所以要用控制变量的方法进行实验；
（2）一切运动的物体都具有动能，物体的动能由物体的质量和其速度的大小共同决定，在比较物体的动能大小或分析物体动能大小的变化时，要同时考虑到物体的质量和物体的速度两个因素，不能只考虑其中的一个方面。
二、势能
1、重力势能
物体由于被举高而具有的能叫重力势能。【决定因素：高度和质量】
2、影响重力势能大小的因素
（1）提出问题：势能大小跟什么因素有关？
（2）猜想与假设：势能大小可能跟物体的质量、高度有关。
（3）设计实验：控制变量法的运用
①控制质量相同，改变物体的高度，研究物体的势能跟物体高度的关系；
②控制高度相同，改变物体的质量，研究物体的势能跟物体质量的关系；
（4）实验装置如图
（5）进行实验
①让质量为m，体积为V的小球从高度为h的自由下落，记录小球撞击形成沙坑的深度h1；
②让质量为m，体积为V的小球从高度为2h的自由下落，记录小球撞击形成沙坑的深度h2；
③让质量为2m，体积为V的小球从高度为h的自由下落，记录木小球撞击形成沙坑的深度h3；
（6）实验现象
①同样质量的小球，从不同位置下落，高度高的小球撞击形成沙坑的深度越深；
②不同质量的小球，从相同位置下落，质量大的小球撞击形成沙坑的深度越深。
（7）实验结论
物体的势能大小跟物体的质量和高度有关。质量相同的物体，高度越高，它的势能越大；高度相同的物体，质量越大，它的势能也越大。
2、弹性势能
（1）定义：物体由于发生弹性形变而具有的能量叫做弹性势能。例如，张开的弓、拉长的橡皮条、卷紧的钟表发条等。判断一个物体是否具有弹性势能，关键是看物体是否发生了弹性形变，若物体发生了弹性形变，则此物体具有弹性势能。
（2）影响弹性势能大小的因素
弹性势能的大小与物体弹性形变的大小有关。物体的弹性形变越大，弹性势能就越大。如：射箭时手拉弓弦使弓的弹性形变越大，弹性势能就越大，箭就射得越远。同样，机械表内发条卷得越紧，弹性形变越大，弹性势能就越大，机械表走动的时间就越长。
■考点二　核能
一、核能
1、核能：是通过将核反应从原子核释放的能量，先转化为发电机的机械能及水的内能，再转化为电能。初中阶段，核能可通过两种核反应方式进行释放。核裂变和核聚变是获得核能的两种途径。
2、核裂变
（1）含义：核裂变是质量较大的原子核在中子轰击下分裂成2个新原子核，并释放出巨大能量的现象。如中子轰击铀235，铀核就会分裂成2个新核，并释放出能量，同时产生几个新的中子，1千克铀全部裂变，释放的能量超过2000吨煤完全燃烧释放的能量。
（2）链式反应：每个铀核裂变时会产生几个中子，这些中子又会继续轰击其他铀核，使其他铀核裂变并产生更多的中子，这样就会导致一系列铀核持续裂变，产生链式反应，如图所示。快速的裂变反应可以引起猛烈的爆炸，原子弹就是利用快速裂变制成的，我们还可以控制链式反应的速度，把核能用于和平建设事业。“核反应堆”就是控制裂变反应的装置。
（3）应用：原子弹、核电站都是根据核裂变的原理制成的。原子弹属于不加控制的链式反应；核电站属于可控制的链式反应。
3、核聚变
（1）含义：2个质量较小的原子核结合成质量较大的新原子核，同时释放出能量的现象。由于核聚变需 要极高的温度，所以核聚变也叫热核反应。如图所示，氘核（1个质子和1个氘核中子）和氚核（1个质子和2个中子）在超高温下聚合成新的原子核—氦核，并释放出1个中子，同时释放巨大的能量。
（2）释放能量情况：质量相同的核燃料，核聚变反应释放的核能比核裂变反应释放的核能要多得多。
（3）应用：氢弹是根据核聚变的原理制造的，它的威力比原子弹大得多。太阳的内部在不停地发生这种核聚变，从而向外释放出巨大的能量。
二、核电站
利用核能发电的电站叫核电站。利用核能发电是人们和平利用核能的一个重要方向。
1、核电站的原理
（1）核反应堆：可控制地进行核反应的装置，称为核反应堆。核反应堆是核电站核心部分，它以铀为核燃料。
（2）核电站的原理：利用核反应堆提供的能量，使水变成蒸汽，再利用高温高压的蒸汽推动汽轮发电机发电。工作过程：如图所示。
（3）核电站的能量转化：核电站并非将核能直接转化为电能。核能→内能→机械能→电能。
2、核电站的特点
（1）消耗燃料少，废渣也少,产生的能量巨大，可以大大减少燃料的运输量；
（2）特别适合于缺少煤、石油和水力资源的区域；
（3）核电站需防止放射性物质泄漏造成的放射性污染，因此必须采用可靠的保护措施，同时要处理好废渣；
（4）成本低，一些发达国家的核电已占相当大的比例，我国的核电事业发展得也很快。
3、太阳能
（1）在太阳内部，氢原子核在超高温下发生核聚变。
（2）太阳的巨大能量是内部核聚变产生的。
（3）大部分太阳能以热和光的形式向四周辐射出去，其中有一部分到达地球表面。
三、放射性
1、放射性
原子核的裂变和聚变都会产生些放射性物质，这些物质的原子核内部会向外辐射出肉眼看不见的、能量很高的射线，如：a射线、β射线和γ射线。
2、三种主要的放射线
射线 组成 穿透本领
a射线 带正电的高速运动的氦原子核 最弱，在空气中只能前进几厘米
β射线 带负电的高速运动的电子流 较强，很容易穿透黑纸，还能穿透几厘米厚的铝板
γ射线 能量很高的电磁波 很强，能穿透几厘米厚的铅板和几十厘米厚的混凝土
3、放射性的利与弊
（1）利：少量的放射线可以为人类服务，如r射线可以对机械设备进行探伤；可以使种子变异，培育出新的优良品种；利用放射线可以杀菌。医疗上利用γ射线可以治疗肿瘤等疾病。
（2）弊：过量的高能量的放射线照射对人体和动植物的组织有破坏作用。
四、能量的相互转化
1、能量可以在两个物体之间转移，能量形式也可以转化
（1）太阳能的转化
①照射到植物叶片上----植物的化学能； ②照射到大气层中------空气的动能；
③照射到太阳能热水器--水的内能； ④照射到电池板上------电能。
（2）人体能量的来源及转化：人体所需的能量都来自食物，食物被消化后且被分解的过程，是食物的化学能转化为人体的内能、电能、机械能等能量的过程。
（3）火力发电厂的能量转化：燃料燃烧将燃料的化学能转化为内能来加热水，水沸腾后，产生的蒸汽驱动涡轮机转动将内能转化为机械能，涡轮机带动发电机发电将机械能转化为电能。
2、能量转化的普遍性
自然界中的能量有多种表现形式，如机械能、内能、化学能、电能、电磁能、核能等。自然界中各种形式的能量不是孤立的，它们可以在一定的条件下发生转化，能量也可以在同一物体或不同的物体间相互转移。能量转化是普遍现象，自然界中物质运动形式的变化中伴随着能量的相互转化。
五、能量的转化与守恒定律
1、内容
能量既不会消灭，也不会创生，它只会从一种形式转化为另一种形式，或者从一个物体转移到另一个物体。而在转化和转移的过程中，能的总量保持不变。这就是能量转化和守恒定律。
2、意义
能量转化和守恒定律是自然界最普遍、最重要的基本定律之一。无论是机械运动，还是生命运动，无论是宇宙天体，还是微观粒子，都遵循这个定律。
3、永动机—不可能成功
六、能量转化和转移的方向性
1、内能总是自发地从高温物体转移到低温物体，而不能从低温物体自发地转移到高温物体
如：烧杯中的热水变冷等，是内能自发地从高温物体转移到低温物体。电冰箱、空调制冷，都是从低温物体的内部吸热，向外面放热，使内能从低温物体转移到高温物体。这种转移不是自发进行的，必须要有附加的条件：消耗电能，电动机(压缩机)做功。
2、机械能可自发地转化为内能，但内能无法自发地转化为机械能
如：汽车制动刹车时，由于摩擦，机械能转变成地面、轮胎及空气的内能，但是这些内能不能再次转化为汽车的机械能而使汽车重新启动。可见，能量的转移和转化是有一定的方向性的。能量可以自发地朝一个方向进行，但不能自发地朝反方向进行。
■考点三　物质的比热容、内能与内燃机
一、内能
1、分子动能
分子永不停息地做无规则运动，同一切运动着的物体一样，运动着的分子也具有动能。物体的温度越高，分子具有的动能越大。
2、分子势能
由于分子之间存在相互作用力，因此分子之间也具有势能。
3、物体的内能
物体内部所有分子热运动的动能和和势能的总和，叫做物体的内能，俗称热能，内能的单位是焦耳(J)。
4、影响内能大小的因素：物体的温度、质量、状态、种类等。
（1）在其他因素相同时，温度越高物体的内能越大；
（2）在其他因素相同时，物体的质量越大，物体的内能越大；
（3）在其他因素相同时，物体的状态不同，物体的内能可能不同；
（4）在其他因素相同时，物体的种类不同，物体的内能也可能不同。
5、改变物体内能的方式【物体内能改变的途径有两种：热传递和做功】
（1）热传递可以改变物体的内能，此时内能的改变是用热量来计量的。
①热传递的条件：物体之间或同一物体的不同部分之间存在温度差。
②热传递对物体的影响：温度高的物体放出热量，温度降低，内能减少；温度低的物体吸收热量，温度升高，内能增加。
③内能变化的量度：用热量来量度内能的变化。热量是指在热传递过程中，传递内能的多少。
④热传递的实质：是内能从高温物体（或同一物体的高温部分）传递到低温物体（或同一物体的低温部分）。
（2）做功可以改变物体的内能
①大量生活现象和实验表明：外界对物体做功，可以使物体的内能增加。常见对物体做功四种方法如下：
A. 压缩体积（如：用打气筒打气） B. 摩擦生热（如：钻木取火）
C. 锻打物体（如：用铁锤敲打铁块） D. 弯折物体（如：来回多次拧弯细铁丝）
②大量实验表明，物体对外做功，物体的内能会减少，如气体体积膨胀。
③通过做功改变物体的内能，实质是其他形式的能与物体内能相互转化的过程。对物体做了多少功，就有多少其他形式的能转化为内能；物体对外做了多少功，就有多少内能转化为其他形式。
6、温度、热量、内能之间的区别与联系
温度 热量 内能
定义 不同 宏观上： 表示物体的冷热程度 微观上： 反映物体中大量分子 在热传递过程中， 传递热量的无规则运动的剧烈程度多少 物体内所有分子无规则运动的动能与势能的总和
量的性质 状态量 过程量 状态量
表述 “降低”或“升高” “放出”或“吸收” “有”“具有”“改变”“增加”“减少”
单位 摄氏度（℃） 焦耳（J） 焦耳（J）
联系 温度的变化，可以改变一个物体的内能，,传递热量的多少可以量度物体内能改变的多少。物体吸收或放出热量，它的内能将发生改变，但它的温度不一定改变。如冰融化时要吸收热量，内能增加，但温度却保持在0℃不变。同样，物体放出热量时，温度也不一定降低
二、比热容
1、比热容定义
单位质量的某种物质温度升高（或降低）1℃所吸收（或放出）的热量，叫做这种物质的比热容。
2、比热容用符号℃表示，单位为焦/（千克·℃），读作焦每千克摄氏度。
3、物理意义
水的比热容为4.2×103焦/（千克·℃），它的意义是质量为1千克的水，温度升高(或降低)1 ℃所吸收(或放出)的热量为4.2×103焦。
4、水的比热容的特点和应用
一定质量的水升高（或降低）一定温度吸收（或放出）的热量较多，根据这特点，我们用水作为降温物质或用来取暖，用来降温时，让水吸收并带走更多的热量：用来取暖时，让水放出更多的热量。另一方面，由于水的比热容大，在吸收（或放出）相同的热量时，温度升高(或降低)得小，故沿海沿海地区昼夜温差小，沿海地区冬暖夏凉等。
三、热量的计算公式
1、吸热公式：Q吸=cm( t-t0)。
<名师指点>：式中C表示物质的比热容，m表示物体的质量，t0表示物体加热前的温度，t表示物体加热后的温度，“t-t0”表示升高的温度，有时可用△t0表示，此时吸热公式可写成Q吸=cm△t0。
2、放热公式：Q放=cm (t0-t)。
<名师指点>：式中c、m的含义不变，t0表示物体放热前的温度，t表示物体放热后的温度，“t0-t”表示降低的温度，有时可用△t0表示，此时放热公式可写成Q放=cm△t0。
3、热量计算的一般式： Q=cm△t。【△t表示温度的变化量】
<名师指点>：物体吸收或放出热量的多少由物体的质量、物质的比热容和物体温度的变化量这三个量的乘积决定，跟物体温度的高低无关。
◇区别：Q吸与Q放公式中各物理量的单位
比热容C的单位是焦/（千克·℃），质量m的单位是千克，温度（t、t或△t0）的单位是℃（摄氏度），热量Q的单位是焦，计算时要注意单位的统一。
4、两个温度不同物体放在一起时，高温物体放出热量，温度降低；低温物体吸收热量，温度升高。若放出热量没有损失，全部被低温物体吸收，最后两物体温度相同，称为“达到热平衡”。用公式表示为Q吸=Q放。
四、热机
1、热机的类型：蒸汽机、内燃机、燃气轮机喷气发动机等。
2、热机的特点：通过做功把内能转化为机械能。
3、内燃机：燃料在机器汽缸内燃烧的热机。汽油机和柴油机是两种常见的内燃机。
4、汽油机
（1）汽油机：以汽油为燃料的内燃机。
（2）构造：如图。
（3）汽油机在工作时，活塞在汽缸内往复运动。活塞从汽缸的一端 运动到另端的过程叫做一个冲程。其工作过程如下表：
冲程名称 吸气冲程 压缩冲程 做功冲程 排气冲程
工作示 意图
进气门开闭情况 打开 关闭 关闭 关闭
排气门开闭情况 关闭 关闭 关闭 打开
活塞运动方向 向下 向上 向下 向上
冲程的作用 吸入汽油和空气的混合物 压缩汽油和空气的混合物，使其压强增大、温度升高。在压缩冲程末，火花塞产生电火花，点燃燃料混合物 燃料混合物燃烧产生高温高压燃气，高温高压燃气推动活塞向下运动，带动曲轴转动，对外做功 排出废气
能的转化 无能量转化 机械能转化成内能 汽油燃烧：化学能转化成内能。 燃气推动活塞做功：内能转化成机械能 无能量转化
（4）工作过程分析
大多数汽油机的一个工作循环都是由四个冲程组成的，分别是吸气冲程、压缩冲程、做功冲程、排气冲程。在一个工作循环中，曲轴和飞轮均转动两圈，对外做功1次。在四个冲程中，只有做功冲程是燃气对外做功，将内能转化为机械能，其他三个冲程是辅助冲程，要靠安装在曲轴上的飞轮的惯性来完成。
五、燃料的热值
1、定义：1千克某种燃料完全燃烧时放出的热量，叫做这种燃料的热值。
2、单位：焦/千克，如：木炭的热值是3.4×107焦/千克，
它表示1千克木炭完全燃烧时放出的热量是3.4×107焦。
<注意>
燃料的热值与燃料的种类有关，热值反映的是不同燃料在燃烧过程中，化学能转化为内能本领的大小。燃料的热值只与燃料的种类有关，是物质的一种特性，与燃料的形态、质量、体积以及是否完全燃烧无关。
3、热值公式及简单计算：
（1）公式：Q=mq（Q为燃烧放出的热量）；气体燃料有Q=Vq （V为气体体积）。
（2）热值在计算中用于计算某种燃料所能提供的能量总和。
<名师指点>：分析计算：第一步：找完全燃烧（没有，不能算；有，跳到第二步）；
第二步：摆公式Q放 = mq 分析计算。
4、能量转化：燃料燃烧释放热量的过程，就是将贮存在燃料中的化学能转化为内能的过程。
5、燃料很难完全燃烧，燃料燃烧放出的热量也不可能完全得到利用。因此，改善燃烧条件，使燃料尽可能完全燃烧，同时应尽可能减少各种热损失，既可以节约燃料、提高效率，又可以减少污染、保护环境。
6、热效率的计算
①汽车前进时，汽油燃烧释放热能用于汽车克服摩擦做功，η=；
②用天然气烧热水时，天然气燃烧释放的内能转化为水的内能，η=。
■考点一　机械能
◇典例1：（2025九下·温州开学考）“蹦极”是一种富有刺激性的勇敢者的运动项目，如图所示。一根弹性橡皮绳，一端系住人的腰部，另一端系于跳台，当人下落至图中A点时，橡皮绳刚好被伸直，C点是游戏者所能达到的最低点，当人下落至图中B点时，橡皮绳对人的拉力与人受到的重力大小相等。对于游戏者离开跳台到最低点的过程中（不考虑空气阻力），下列说法正确的是（　　）
A．游戏者的动能一直在增加
B．游戏者到达B点时，游戏者的动能增加到最大值
C．游戏者到达C点时，重力势能全部转化为动能
D．游戏者从C点向B点运动的过程中，重力势能转化为动能和弹性势能
【答案】B
【知识点】动能和势能的大小变化
【解析】【分析】 （1）动能大小的影响因素：质量、速度。质量越大，速度越大，动能越大。
（2）重力势能大小的影响因素：质量、高度。质量越大，高度越高，重力势能越大。
（3）弹性势能大小的影响因素：弹性形变的大小，发生弹性形变的难易程度。形变越大，越难，弹性势能越大。
【解答】 A.在到达A点之前，游戏者的重力势能转化为动能，动能逐渐增加；过A点后游戏者的重力势能有一部分开始逐渐转化成弹性势能，达到最大速度后，动能开始减小，也会转化为弹性势能。故A错误；
B.游戏者到达B点时，速度增加到最大，游戏者的动能增加到最大值。故B正确；
C.游戏者到达C点时处于静止状态，所以动能为零；橡皮绳发生弹性形变程度最大，所以是重力势能和动能转化为弹性势能，故C错误；
D.游戏者从C点向B点运动的过程中，弹性势能转化为动能和重力势能，故D错误。
故选B。
◆变式训练
1．（2025九下·浙江开学考）小柯在探究物体动能与哪些因素有关的实验中，让小球分别从同一斜面上由静止开始滚下，小球滚动到同一水平面时与同一木块相撞，停在图中所示位置。
（1）甲、乙、丙三次实验中，通过比较　 　来比较小球的动能大小。
（2） 选择甲、乙两次实验进行比较，可以得到的结论是 　 　。
（3）小柯完成上述实验后，选用上述部分材料继续探究物体重力势能大小与质量的关系，实验设计如图1所示。
小妍认为小柯的实验设计不合理，应该设计成图2所示实验。你赞同哪位同学观点，请说明理由： 　 　。
【答案】（1）木块移动的距离
（2）质量一定时，物体的速度越大，动能越大
（3）小妍实验设计合理，因为图1中两个小球没有从同一高度落下
【知识点】动能的影响因素；动能和势能的转化与守恒
【解析】【分析】（1）小球的动能是通过木块移动的距离来反映的，这是转换法的应用；
（2）影响物体动能大小的因素有质量和速度，找出相同的量和变化的量，分析得出动能大小与变化量的关系，据此得出结论；
（3）探究物体重力势能大小与质量的关系，应控制高度相同，据此分析。
【解答】（1）甲、乙、丙三次实验中，通过比较木块移动的距离来比较小球的动能大小，这是转换法的应用；
（2）由甲、乙两次实验可知，小球质量相同，下滑的高度不同，到达水平面时的速度不同，下滑的高度越高，到达水平面时的速度越大，推动木块移动的距离越远，故可以得到的结论是：当质量一定时，物体的速度越大，动能越大；
（3）探究物体重力势能大小与质量的关系，应控制高度相同，由图1可知，两个小球没有从同一高度落下，因此小柯的实验设计不合理，小妍实验设计合理。
■考点二　核能
◇典例2：（2025九上·诸暨期末）利用核能发电是人们和平利用核能的重要方向。下面有关核电站的说法正确的是
A．核反应堆是核电站的“心脏”，里面发生的是核聚变
B．核电站反应堆中发生的链式反应是可以控制的
C．核电站反应堆产生的废料对环境没有污染
D．核能发电发生的能量转化：核能→机械能→内能→电能
【答案】B
【知识点】核裂变与核聚变；核电站及其工作原理
【解析】【分析】核电站的原理和原子弹一样，是核裂变；氢弹的原理是核聚变。
【解答】AB、核电站的原理是可控的核裂变，故A错误，B正确；
C、核电站反应堆产生的废料对环境会造成污染，所以不能随意处理，故C错误；
D、核电站发生的能量转化为 核能→内能→机械能→电能，故D错误。
故答案为：B。
◆变式训练
1．（2025九上·黄岩期末）台州已成为发电大市，有多种发电方式。图甲为三门核电站发电流程图，图乙为温岭江厦潮汐发电原理图。下列关于两种发电方式说法正确的是
A．核电站利用核聚变获得核能
B．发电机是将电能转化为机械能
C．潮汐发电主要是利用水的内能
D．涨潮和退潮时的能量转化形式相同
【答案】D
【知识点】核电站及其工作原理
【解析】【分析】A.根据核电站的能量转化判断；
B.根据发电机的能量转化判断；
CD.根据潮汐发电的能量转化判断。
【解答】 A.核电站利用核裂变获得核能，故A错误；
B.发电机是将机械能转化为电能，故B错误；
C.潮汐发电主要是利用水的机械能，故C错误；
D.涨潮时和退潮时，都是水的动能转化为电能，故D正确。
故选D。
■考点三　物质的比热容、内能与内燃机
◇典例3：（2025九下·温州开学考）对于图中所描述的实验，下列分析正确的是
A．图甲：棉花燃烧前，压下活塞，厚玻璃筒内空气的质量减少
B．图乙：瓶内的空气推动塞子跳起时，瓶口“白雾”的形成是汽化现象
C．图丙：试管内的水蒸气推动塞子冲出时，水蒸气的内能增大
D．图丁：装置a、b中除R1小于R2外其他相同，通电一段时间后的温度a小于b
【答案】D
【知识点】液化及液化现象；物体内能的改变方法；影响电流热效应的因素（焦耳定律）
【解析】【分析】A.质量是物质本身的一种属性，不随物体形状、状态、位置和温度的变化而变化；
B.根据物质的初始态和终末态确定物态变化的名称；
C.根据能量转化的知识判断；
D.根据焦耳定律Q=I2Rt分析判断。
【解答】 A.图甲中厚玻璃内的空气被压缩时，厚玻璃筒内的空气被压缩时，空气的质量不变，故A错误；
B.图乙中瓶子内的空气推动塞子跳起时，空气对活塞做功，内能转化为机械能，空气的内能减小，温度降低，水蒸气遇冷液化形成白雾，故B错误；
C.试管内的水蒸气推动塞子冲出时，水蒸气的内能减小，故C错误；
D.图丁中，两个电阻串联，则时间和电流相等，R1电阻小，根据Q=I2Rt可知，左边产生的热量少，则左侧a的温度等于右侧的b，故D正确。
故选D。
◆变式训练
1．（2025九下·浙江开学考）水的比热是4.2×103J/(kg·℃)，为了测量某未知液体的比热大小，小科分别称取了相同质量的水和某液体，在初温相同的条件下，利用如图所示装置在水浴中加热。
（1）做功和热传递是改变物体内能的两种途径。本实验中，液体内能增加的途径是　 　。
（2）加热相同时间后，小科观察到温度计甲的示数上升了15℃，温度计乙的示数上升了30℃。由此可知，此未知液体的比热是　 　J/(kg·℃)。
【答案】（1）热传递
（2）2.1×103
【知识点】物体内能的改变方法；热量的计算
【解析】【分析】 （1）做功和热传递都可以改变物体的内能，热传递是内能的转移，做功是能量的转化；
（2）加热相同时间后，水和液体吸收的热量相同，根据Q吸=cmΔt计算未知液体的比热。
【解答】 （1）本实验中，液体吸收热量，内能增加，液体内能增加的途径是热传递；
（2）加热相同时间后，水和液体吸收的热量相同，即Q水吸=Q液体吸，
c水mΔt水=c液体mΔt液体，
则未知液体的比热为：。
1．（2021·嘉兴）如图是雨滴在空中下落过程中速度与时间的关系图。雨滴在t1~t3三个时刻中具有的动能分别是E1、E2、E3，不考虑下落过程中雨滴的质量变化，则动能的大小关系是（　　）
A．E1E2>E3 C．E1【答案】C
【知识点】动能和势能的大小变化
【解析】【分析】动能与质量和速度大小有关，根据图像比较三个时刻时雨滴的速度大小即可。
【解答】根据图像可知，在t1~t3三个时刻中，速度v1故选C。
2．（2023·温州）如图是滚摆完成一次下降和上升的示意图。该过程中，滚摆处于甲、乙位置时（　　）
A．重力势能不同，动能相同 B．重力势能不同，动能不同
C．重力势能相同，动能相同 D．重力势能相同，动能不同
【答案】D
【知识点】动能和势能的大小变化
【解析】【分析】动能与质量和速度有关，重力势能与质量和高度有关，结合机械能与内能的转化分析判断。
【解答】甲和乙的高度相同，且滚摆的质量相同，那么二者的重力势能相等，故A、B错误；
在运动过程中，由于摩擦和阻力的存在，会有部分机械能转化为内能，且运动时间越长，机械能损失越多，那么甲的机械能大于乙的机械能。根据“机械能=动能+重力势能”可知，甲的动能大于乙的动能，故C错误，D正确。
故选D。
3．（2021·温州）一番茄从手中由静止开始下落，撞击水面时溅起许多水珠（如图），同时番茄仍有较大速度并继续下沉。若不计一切机械能损耗，番茄从开始下落至刚好浸没时减少的势能（　　）
A．等于所有溅起的水珠在撞击过程中增加的机械能总和
B．大于所有溅起的水珠在撞击过程中增加的机械能总和
C．等于所有溅起的水珠在空中上升过程中增加的机械能总和
D．小于所有溅起的水珠在空中上升过程中增加的机械能总和
【答案】B
【知识点】动能和势能的转化与守恒
【解析】【分析】根据机械能守恒的知识分析判断。
【解答】番茄从开始下落至刚好浸没时减少的势能，一部分转化为番茄自身的动能，另一部分转化为溅起的水珠增加的机械能，则番茄减小的势能肯定大于溅起水珠增加的机械能，故B正确，而A、C、D错误。
故选B。
4．（2023·杭州）小金将小球竖直向上抛出，小球先上升后下落，不计空气阻力。小球从离开手后到落回手中之前，此过程中能量变化的分析，正确的是（　　）
A．动能先增大后减小 B．势能先减小后增大
C．机械能先减小后增大 D．机械能保持不变
【答案】D
【知识点】动能和势能的大小变化
【解析】【分析】动能与质量和速度有关，重力势能与质量和高度有关，而机械能等于动能与重力势能之和。
【解答】当小球上升时，高度增大，重力势能增大；速度减小，则动能减小，即将动能转化为重力势能。当小球下降时，高度减小，则重力势能减小；速度增大，则动能增大，即重力势能转化为动能。
因此动能先减小后增大，重力势能先增大后减小，故A、B错误；
由于不计空气阻力，那么机械能没有损失，即机械能保持不变，故C错误，D正确。
故选D。
5．（2021·绍兴）滑板是深受青少年喜欢的一项体育运动。如图是U型滑台和运动员姿势的简化示意图。运动员在滑台A处由静止自由下滑，不计滑台摩擦和空气阻力，仅依靠滑行 过程中运动员姿势的自然(不用力)变化， 最有可能滑到滑台C处的是 （　　）
A． B． C． D．
【答案】B
【知识点】动能和势能的转化与守恒
【解析】【分析】根据能量转化和转移的知识分析判断。
【解答】不计滑台摩擦和空气阻力，即运动过程中没有机械能的损失。运动员从滑台的A端滑下时，它只能到达与它等高的B处，要运动到C点就需要额外的能量。运动员在A端时站立，在滑下的过程中下蹲，那么运动员的重心下降，这部分减小的重力势能会转化为运动员的动能，使其可能继续沿水平面前进到达C点，故B正确，而A、C、D错误。
故选B。
6．（2022·浙江）如图所示为乒乓球在水平地面上弹跳时产生的轨迹的一部分，该图表明 (　　)
A．乒乓球的弹跳方向为自右向左
B．乒乓球弹跳时机械能守恒
C．乒乓球某次弹起过程中，弹起瞬间的动能大于此过程最高点时的重力势能
D．乒乓球运动过程中重力势能一直减小
【答案】C
【知识点】动能的影响因素
【解析】【分析】动能大小的影响因素：质量、速度。质量越大，速度越大，动能越大。重力势能大小的影响因素：质量、被举得高度。质量越大，高度越高，重力势能越大。机械能包括物体的动能和势能。乒乓球弹跳的高度会越来越低，这说明在势能和动能的转化过程中有能量的消耗，所以乒乓球的机械能一次比一次少。
【解答】A、从图可知，乒乓球的弹跳高度自左向右越来越低，所以在图中乒乓球的弹跳方向为自左向右，故A错误。
B、由于与空气的摩擦，在弹跳的过程中机械能转化为其他形式的能，所以机械能逐渐减小，故B错误。
C、乒乓球离地上升过程中，质量不变，速度变小，动能变小，高度变大，重力势能变大；由于克服空气阻力做功，所以动能转化为重力势能与内能，故C正确。
D、乒乓球运动过程中，质量不变，上升时高度变大，重力势能变大，下降时高度变小，重力势能变小，故D错误。
故答案为：C。
（6题图） （7题图）
7．（2024·浙江）如图所示，取一个配有活塞的厚玻璃筒，选择一团可燃物置于筒内，压下活塞。为了可燃物更易燃烧，关于所选可燃物的着火点及对活塞的操作正确的是（　　）
A．着火点低，缓慢下压 B．着火点高，缓慢下压
C．着火点低，快速下压 D．着火点高，快速下压
【答案】C
【知识点】物体内能的改变方法
【解析】【分析】①对物体做功，物体内能会增加；物体对外做功，物体内能会减少；
②可燃物的着火点越低，则越容易燃烧起来。
【解答】 下压活塞的过程中，活塞对筒内气体做功，将机械能转化为筒内气体的内能，使气体的内能增加、温度升高，当温度升高到可燃物的着火点时，可燃物就燃烧起来。为了使可燃物燃烧，则可燃物的着火点要低一些，这样可以在更低的温度下被点燃，且要迅速下压活塞，从而提高里面的温度，故C正确，而A、B、D错误。
故选C。
8．（2023·金华）中国是茶文化之乡，中国茶文化是世界非物质文化遗产。”煮茶”过程中蕴含着丰富的科学知识。下列说法正确的是（　　）
A．茶水沸腾时，吸收热量，温度升高
B．茶水升温是通过做功的方式改变内能
C．壶嘴冒出的”白气”是汽化形成的现象
D．茶香扑鼻，表明分子在不停地做无规则运动
【答案】D
【知识点】分子的热运动；沸腾及沸腾条件；物体内能的改变方法
【解析】【分析】液体沸腾的特点是：继续吸热，温度不变；改变内能的方式有两种，做功和热传递；
【解答】A. 茶水沸腾时，吸收热量，温度不变，A错误；
B. 茶水升温是通过热传递的方式改变内能，B错误；
C.壶嘴冒出的”白气”是水蒸气液化形成的现象，C错误；
D. 茶香扑鼻，表明分子在不停地做无规则运动 ，D正确；
故答案为：D.
（8题图） （9题图）
9．（2021·绍兴）如图所示，在试管内装适量的水，用橡皮塞塞紧管口，加热一段时间后橡皮塞冲出，同时管口附近产生“白气”。以下分析不正确的是（　　）
A．水温上升时，水的内能增加
B．加热时管内的水不断汽化
C．管内气体对橡皮塞做功，其内能减少
D．试管口的“白气”是水蒸气
【答案】D
【知识点】汽化及汽化吸热的特点；液化及液化现象；温度、热量与内能的关系
【解析】【分析】（1）温度升高，物体的内能增大；温度降低，物体的内能减小；
（2）物质由液态变成气态叫汽化；
（3）物体对外界做功，物体的内能减小；外界对物体做功，物体的内能增大；
（4）水蒸气是无色、无味和透明的气体。
【解答】A.水温上升时，水的内能增加，故A正确不合题意；
B.加热时管内的水吸热，从液体变成气体不断汽化，故B正确不合题意；
C.管内气体对橡皮塞做功，将内能转化为橡皮塞的机械能，则其内能减少，故C正确不合题意；
D.试管口的“白气”不是水蒸气，是水蒸气液化而成的小水珠，故D错误符合题意。
故选D。
10．（2020·湖州）如图表示用中子轰击铀-235原子核产生氪核和钡核的模型。下列叙述正确的是（　　）
A．该模型表示的是核聚变
B．该反应产生的中子可继续轰击其他铀核形成链式反应
C．该反应不会产生放射性物质
D．不能用该反应获得能量的方式来发电
【答案】B
【知识点】核裂变与核聚变
【解析】【分析】（1）核聚变，即轻原子核(例如氘和氚)结合成较重原子核(例如氦)时放出巨大能量。
（2）根据核聚变的过程分析；
（3）根据核聚变的产物分析；
（4）根据核聚变的能量利用形式分析。
【解答】A.根据图片可知，中子轰击重原子核，然后分解为质量较小的轻核，所以该模型表示的是核裂变，故A错误；
B.该反应产生的中子仍然具有很多能量，可继续轰击其他铀核形成链式反应，故B正确；
C.该反应肯定会产生放射性物质，故C错误；
D.可用该反应中的可控核裂变获得能量的方式来发电，故D错误。
故选B。
11．（2022·杭州）如图所示为蹦极运动的简化示意图，弹性绳一端系在运动员双脚上，另一端固定在跳台O点。运动员由静止开始自由下落，A点处弹性绳正好处于原长；B点处运动员受到的重力与弹性绳对运动员的拉力大小相等；C点处是蹦极运动员到达的最低点。（整个过程忽略空气阻力，弹性绳的自弹性绳重不计)
（1）从O点到A点的过程中，运动员的机械能　 　（选填“增大”、“减小”、“不变”或“先增大后减小”)。
（2）从A点到C点的过程中，弹性绳的弹性势能　 　（选填“增大”、“减小”、“不变”或“先增大后减小”，下同)：运动员的动能　 　。
【答案】（1）不变
（2）增大；先增大后减小
【知识点】力与运动的关系；动能和势能的大小变化
【解析】【分析】（1）注意分析机械能是否转换为弹性绳的弹性势能即可；
（2）物体的弹性势能与它发生弹性形变的程度大小有关。根据力与运动的关系分析运动员的速度改变，从而确定动能的变化。
【解答】（1）从O点到A点的过程中，弹性绳没有被拉长，则这个过程中运动员的机械能没有转换为弹性势能，因此机械能不变。
（2）A点时绳子等于原长，A点后，运动员开始受到向上的弹力，但是弹力小于重力，即合力向下，此时向下做加速运动。随着弹力的增大，当到达B点弹力和重力相等时，合力为零，此时加速停止，即此时速度最大。从B到C，弹力大于重力，合力向上，运动员做减速运动，因此整个过程运动员的速度先增大后减小，则动能先增大后减小。
12．（2023·丽水）重为0.027牛的乒乓球，从1米高的A点自由下落，第一次落地弹起至0.6米的最高点B(如图甲)。将乒乓球置于装有适量水的杯子中，一起从1米高处自由下落，杯子落地后乒乓球弹起的高度远大于1米(如图乙)。
（1）图甲中的乒乓球从A点下落到弹起至B点的过程中，机械能减少　 　焦；
（2）图乙中的乒乓球弹起的高度远大于1米，是由于乒乓球弹起瞬间机械能增大，此时对乒乓球做功的物体是　 　。
【答案】（1）0.0108
（2）水
【知识点】力是否做功的判断；动能和势能的大小变化；动能和势能的转化与守恒
【解析】【分析】本题主要考查机械能的知识，机械能是由物体的势能和动能组成的；机械能守恒定律是指除重力或弹力不做功时，其机械能的大小不变。
【解答】（1）由图甲可知，A和B的动能相同，减小的重力势能等于减小的机械能=0.027N·0.4m=0.0108J；
（2） 乓球弹起的高度远大于1米，是由于乒乓球弹起瞬间机械能增大 ，此时杯中的水对乒乓球有浮力，故此时对乒乓球做功的物体是水；
故答案为：（1）0.0108；（2）水
13．（2022·浙江）拉弯的弓将箭射出去，撞在网球拍上的网球被弹回去，压弯的跳板将跳水运动员弹起。
（1）这些事例涉及的共同科学知识是　 　。
（2）小明看到跳水运动员被跳板高高弹起，思考“弹力的大小跟哪些因素有关”的问题，并提出猜想一：弹力的大小与形变量有关；猜想二：弹力的大小与长度有关，请你提出猜想三：弹力的大小与　 　有关。
（3）小明找来钢锯片、弹簧测力计、台钳来验证猜想一，用同一钢锯片按下图从左到右顺序做的三次实验(将钢锯片夹在台钳内，钢锯片形变量用末端侧移量x表示，钢锯片长度用L 表示)，请指出小明实验中存在的缺陷：　 　。
（4）小明又正确探究了弹力与钢锯片长度的关系，记录数据如下表：
实验次数 形变量x/ cm 长度 L/ cm 弹力 F/N
1 2 15 0.48
2 2 20 0.22
3 2 25 0.12
分析实验数据，可得出结论　 　。
【答案】（1）力能改变物体的运动状态(或弹力势能可以转化为动能)
（2）材料
（3）没有控制钢锯片的长度相同
（4）形变量相同时，钢锯片的长度越大，弹力反而越小
【知识点】动能和势能的大小变化；势能的影响因素
【解析】【分析】（1）这些事例涉及到的共同物理知识：物体都是由于发生了弹性形变而具有弹力；弹性势能转化为动能；
（2）跳板除了有长度不同之外，还有厚度不同，材料不同；
（3）用控制变量法做实验时，要研究弹力大小与形变量是否有关，必须控制其他因素都相同；
（4）用控制变量法去分析。在表格中，形变量是相同的，但长度不同，结果弹力也不同，说明弹力与长度有关。
【解答】（1）这些事例涉及到的共同的物理知识是：都产生了弹力，都是将弹性势能转化为动能；
（2）弹力大小除了与形变量和长度有关以外，还可能与材料、厚度有关；
（3）要探究弹力大小与形变量的关系，必须控制钢锯片的长度相同；而由图知小明同学没有控制钢锯片的长度相同；
（4）分析实验数据可知：钢锯片在形变量相同的情况下，当长度不同时，弹力大小也不同，且弹力随长度的增大而减小。
14．（2023·宁波）为了比较液体a和液体b的比热大小，小宁分别称取相同质量的a和b，在初温相同条件下，利用如图所示装置在沸水中加热
（1）做功和热传递是改变物体内能的两种途径。本实验中，液体a、b内能增加的途径是　 　。
（2）实验过程中，小宁观察到温度计甲的示数变化始终比乙快。由此可知，液体a的比热ca与液体b的比热cb的大小关系是：ca　 　cb。
【答案】（1）热传递
（2）<
【知识点】物体内能的改变方法；比热容
【解析】【分析】（1）热传递改变物体内能的本质为能量的转移，做功改变物体内能的本质为能量的转化；
（2）根据Q=cm△t分析判断。
【解答】（1）根据图片可知，液体a、b吸收外面烧杯内水中的热量使自己温度升高，因此增加内能的方法为热传递。
（2）两个试管都放入同一烧杯中，则相同时间内二者吸收相同的热量，而甲的示数变化大于乙的示数变化，根据Q=cm△t可知，液体a的比热容（14题图） （15题图）
15．（2022·宁波）单位质量的气体物质，在体积不变的条件下温度升高1℃所吸收的热量称为该气体的定容比热，已知氦气的定容比热为3100J/(kg.C)。如图所示，质量为0.02kg的氦气被密封在圆柱形气缸内，气缸内氦气气压与外界大气压相同。用力把活塞AB固定，当氦气的温度从20℃升高到30℃时，氦气吸收的热量是　 　J。撤去力，氦气推动活塞做功，这一过程的能量转化形式与四冲程汽油机的　 　冲程相同。
【答案】620；做功
【知识点】热量的计算；热机的工作原理
【解析】【分析】（1）根据Q=cm△t计算氦气吸收的热量；
（2）四冲程汽油机的压缩冲程，将机械能转化为内能；做功冲程，将内能转化为机械能，据此分析解答。
【解答】（1）氦气吸收的热量：Q=cm△t=3100J/(kg.℃）×0.02kg×（30℃-20℃）=620J。
（2）撤去外力，氦气推动活塞做功，将内能转化为活塞的机械能，这与四冲程内燃机的做功冲程相同。
16．（2020·绍兴）热机发明后，一直在持续的改进和发展中。
材料一：1769年，法国人居纽制造出蒸汽机推动的三轮汽车(图甲)，传统蒸汽机的燃料在气缸外部燃烧(图乙)，热效率为5%-8%之间。
材料二：1862年，法国人德罗夏提出内燃机(内燃指燃料在气缸内燃烧)的四冲程循环理论：①气缸的向外运动造成的真空将混合气体燃料吸入气缸；②通过气缸的向内运动对进入气缸里的燃料进行压缩；③高压燃烧气体产生巨大爆发力；④将已经燃烧的废气从气缸中排出。
材料三：1876年，德国人奥托制造出以四冲程为依据的煤气内燃机，利用飞轮的惯性使四冲程自动实现循环往复，内燃机的效率达到14%。
（1）四冲程循环理论提及的“巨大爆发力”由下图中的 冲程实现。
A． B． C． D．
（2）德罗夏提到的内燃方式是基于　 　的猜想。
（3）老师在重复演示“做功改变内能“实验(图丙)之间，需在拔出活塞后将厚玻璃筒甩几下，其目的与内燃机的　 　(选填“吸气“、“压缩”、“做功”或“排气”)冲程的原理相似。
【答案】（1）C
（2）燃料在气缸内燃烧，热量散失少，热效率高
（3）排气
【知识点】热机的工作原理
【解析】【分析】内燃机，是一种动力机械，它是通过使燃料在机器内部燃烧，并将其放出的热能直接转换为动力的热力发动机。
【解答】（1）产生巨大爆发力的过程是做功冲程；
A、吸气冲程；B、压缩冲程；C、做功冲程；D、排气冲程；故C符合题意；
（2）由材料可知，内燃的效率远大于外燃机的效率，所以德罗夏提到的内燃方式是基于内燃过程中能量散失少，热效率高的猜想；
（3）厚玻璃筒就相当于内燃机的内部空间，而活塞相当于飞轮，所以把玻璃筒甩几个是为了让玻璃筒中的气体排出，相当于排气冲程；
故答案为：（1）C；（2） 燃料在气缸内燃烧，热量散失少，热效率高；（3）排气。
17．（2022·衢州）中国自主研发的“造雪机”简易结构如图，它确保了北京冬奥会的用雪自由。制雪主要过程如下：
A管喷出的“压缩空气"迅速膨胀降温，高速气流将B管喷出的水“打碎”成水雾。部分水雾迅速变成水蒸气，还有部分水雾在C处快速变成晶核(固态)。大量的晶核、剩余水雾、大量水蒸气等被高速气流推出造雪机，水蒸气和水雾在冷空气环境中经过变化后附着在晶核上，使晶核变大形成小冰晶，小冰晶不断聚集形成雪花。
请结合材料和所学知识，说说“造雪机”工作过程中的科学道理。
【答案】示例：A管喷出的“压缩空气"快速膨胀对外做功，内能减小，温度降低。同时高速气流将水变成水雾，增大了水的表面积，部分水雾快速蒸发，形成大量水蒸气。在C处低温环境下，一部分水雾遇冷凝固形成晶核。被高速气流推出的晶核、水雾、水蒸气进入低温的空气中，外界寒冷的环境利于水雾凝固、水蒸气凝华成固体附着在晶核周围，使晶核变大形成小冰晶，小冰晶不断聚集形成雪花。
【知识点】凝固与凝固现象；凝华及凝华现象；物体内能的改变方法
【解析】【分析】（1）外界对物体做功，内能增大，温度升高；物体对外界做功，内能减小，温度降低；
（2）影响蒸发快慢的因素：液体的温度、表面积和上方空气流速；
（3）物质由液态变成固态叫凝固，从气态直接变成固态叫凝华。
18．（2022·丽水）火的使用推动了人类文明的进步。随着科技的发展，生活中的点火方式越来越使捷多样，但火柴仍是实验室常用的点火工具。火柴引燃过程：划动火柴→擦火皮(含微量易燃物)产生火星→引发火柴头燃烧。图乙是小丽设计的三种引燃火柴的方式，若F1=F2> F3，且B、C的火柴棒与擦火皮夹角相同，则哪种方式更容易将火柴引燃 请用所学知识解释。
【答案】示例1：B方式。火柴头与擦火皮之间的压力越大，产生的摩擦力越大；火柴划动过程中，克服摩擦力做功越多，机械能转化为内能越多；内能增大，温度开高；温度达到擦火皮上易燃物的着火点，产生火星；放出的热量传递到火柴头，引发火柴头燃烧。
示例2：B方式。火柴头与擦火皮之间的压力越大，产生的摩擦力越大；火柴划动过程中，克服摩擦力做功越多，温度越高；温度达到擦火皮上易燃物的着火点，产生火星；放出的热量传递到火柴头，引发火柴头燃烧。
【知识点】影响摩擦力大小的因素；物体内能的改变方法；燃烧与灭火
【解析】【分析】（1）增大摩擦力的方法：①增大压力；②增大接触面的粗糙程度；
（2）物体内能的改变方法：①做功，本质是能量的转化；②热传递，本质是能量的转移；
（3）燃烧的条件：①有可燃物；②与氧气接触；③温度达到着火点
【解答】水平Ⅰ：示例1：B方式。火柴头与擦火皮之间的压力越大，产生的摩擦力越大；火柴划动过程中，克服摩擦力做功越多，机械能转化为内能越多；内能增大，温度开高；温度达到擦火皮上易燃物的着火点，产生火星；放出的热量传递到火柴头，引发火柴头燃烧。
示例2：B方式。火柴头与擦火皮之间的压力越大，产生的摩擦力越大；火柴划动过程中，克
服摩擦力做功越多，温度越高；温度达到擦火皮上易燃物的着火点，产生火星；放出的热量传递到火柴头，引发火柴头燃烧。
水平Ⅱ：示例1：B方式。火柴头与擦火皮之间的压力越大，产生的摩擦力越大；火柴划动过程中，克服摩擦力做功越多，温度越高；放出的热量传递到火柴头，引发火柴头燃烧。
示例2：B方式。火柴划动过程中，克服摩擦力做功越多，温度越高；温度达到擦火皮上易燃物的着火点，产生火星；放出的热量传递到火柴头。引发火柴头燃烧。
示例3：B方式。火柴头与擦火皮之间的压力越大，产生的摩擦力越大；摩擦生热，使火柴头温度升高到着火点，引发火柴头燃烧。
水平Ⅲ：示例1：火柴头与擦火皮之间的压力越大，产生的摩擦力越大；越容易达到火柴头的着火点。
示例2：B方式。摩擦生热、温度升高、达到着火点中的1个要点。
19．（2022·宁波）医院里利用高温高压蒸汽消毒锅对器械进行消毒，不同的器械所要求的温度、压强不同。如图为自动测量锅内温度、气压的电路原理图(虚线框内为钢内部分电路)，电源电压恒为3V。
（1）若对总质量为5kg、初温为 的钢制器械进行消毒，消毒温度达到 时，器械共吸收多少热量
（2）压强传感器 (阻值随所受的压强大小发生变化的可变电阻)置于锅内，其受压面积为 如果 表面能承受的最大压力为70N，则锅内允许的最高气压是多少
（3）A1为显示锅内气压大小的仪表(实质是电流表)，当锅内气压不高于1标准大气压时，A显示气压值都为0，此时 阻值为200Ω，求：气压表零刻线应标在电流表 刻度盘多少毫安处
（4）热敏传感器 (阻值随温度发生变化的可变电阻)置于锅内， 为显示温度的仪表(实质是电流表)； 的电阻与温度的关系如下表所示.
温度t/℃ 80 85 90 95 100 105 110 115 　
电阻R2/Ω 120 110 100 90 80 70 60 50 　
当电流表 示数为60mA时，锅内的温度为多少
【答案】（1）
（2）
（3）
（4）R=U/I查表得温度为
【知识点】压强大小比较；欧姆定律及其应用；热量的计算
【解析】【分析】（1）根据计算器械吸收的热量。
（2）压强的计算公式：。
（3）求出电阻为200欧姆时的电流即为零刻度线的位置。
（4）根据欧姆定律计算得出热敏传感器的电阻，查表得出对应的温度即可。
20．（2020·舟山）新冠疫情期间，ECMO（体外肺膜氧合）技术的使用挽救了许多危重患者的生命。ECMO技术的原理是将体内的静脉血引出体外，经过人工心肺旁路氧合后注入病人的静脉（如图甲）或动脉（如图乙），起到部分心肺替代作用，其主要设备包括氧合器、氧气泵、动力泵、监测系统、医用物理升温仪等。
（1）ECMO技术主要设备中的氧合器替代的是人体　 　（填器官名称）的功能。
（2）ECMO 技术常被用于挽救肺功能丧失或心肺功能衰竭病人的生命， 其中被用于挽救心肺功能衰竭病人生命的是图　 　所示模式， 判断依据是　 　。
（3）已知热交换器管道内血流量为 5L/min，为了维持病人正常体温，需对流入人体的血液进行加热。若要将血液的温度从 33℃提高到 37℃，则血液每分钟需要从热交换器吸收多少热量？（Q吸=cm(t-t0)，血液的比热容为 0.85×103J/（kg·℃），密度为1.05×103kg/m3）
【答案】（1）肺
（2）乙；氧合后的血液直接进入主动脉， 不需要依靠心脏将其压入主动脉
（3）每分钟流入交换器的血量为： V=1min×5L/min=5L=5×10-3m3
流入血液的质量为： m=ρV=1.05×103kg/m3×5×10-3m3=5.25kg
血液温度从 33℃提高到 37℃ 吸收的热量为：
Q吸=cm(t-t0)=0.85×103J/(kg×℃)×5.25kg×(37℃-33℃)=17850J
答：血液每分钟需要从热交换器中吸收17850J热量。
【知识点】人体呼吸系统的结构和气体交换；血液循环；热量的计算
【解析】【分析】1、由图可知，ECMO接在心脏上腔静脉处，血液从上腔静脉处进入ECMO，经ECMO后接到肺静脉回到左心房（或接到主动脉处），主要替代了血液循环中的肺循环部分和替代心脏提供血液循环的动力。据此可以确定 ECMO技术主要设备中的氧合器 替代的器官；
2、心肺衰竭病人的的心脏和肺功能基本失去，血液循环时的动力不能由心脏提供，完全依赖ECMO技术直接绕过心脏推动血液完成血液循环；
3、利用已知的血流量5L/min可计算出每分钟流入交换器的血液体积，再根据公式m= ρV ，计算出这部分血量的质量。最后根据热量公式： Q吸=cm(t-t0)可计算出每分钟需要从热交换器吸收的热量。
【解答】（1）ECMO技术从甲、乙两分析可知，主要是来替代完成人体血液循环中的肺循环和替代心脏提供血液循环的动力的。肺循环主要是来完成血液中氧气的补充的，主要结构是肺。ECMO技术中的氧合器是血液经过时给血液补充氧气的，所以氧合器替代的是人体的肺；
（2） 心肺功能衰竭病人 的心脏不能提供血液循环的动力，肺不能完成氧气的交换。所以ECMO同时为血液循环提供动力，从ECMO出来的血液可以直接进入主动脉中，所以 其中被用于挽救心肺功能衰竭病人生命的是图 乙所示模式，判断依据是 氧合后的血液直接进入主动脉， 不需要依靠心脏将其压入主动脉 ；
（3）每分钟流入交换器的血量为： V=1min×5L/min=5L=5×10-3m3
流入血液的质量为： m=ρV=1.05×103kg/m3×5×10-3m3=5.25kg
血液温度从 33℃提高到 37℃ 吸收的热量为：
Q吸=cm(t-t0)=0.85×103J/(kg×℃)×5.25kg×(37℃-33℃)=17850J
故答案为：（1）肺 （2）乙； 氧合后的血液直接进入主动脉， 不需要依靠心脏将其压入主动脉 （3）17850J
1．（2024·绍兴模拟）如图所示，将一个小球从h 高处以相同的速度抛出，一次斜上抛，沿a 运动轨迹落地；另一次水平抛；沿b 运动轨迹落地，不计空气阻力。关于小球落地时动能的大小，下列说法中正确的是 (　　)
A．沿 a 轨迹大 B．沿b轨迹大
C．沿a、b轨迹一样大 D．条件不足，无法判断
【答案】C
【知识点】动能和势能的大小变化
【解析】【分析】 （1）不计摩擦时机械能守恒，考虑摩擦时机械能转化为内能，机械能减小，内能增大。
（2）物体上升时动能转化为重力势能，下降时重力势能转化为动能。
（3）动能大小的影响因素：质量和速度。重力势能大小的影响因素：质量和高度。机械能=动能+势能。
【解答】 （1）小球有一定的质量，小球抛出时具有相同的速度和高度，小球抛出时有相同的动能和重力势能，根据“机械能=动能+势能”可知，所以机械能相同。
（2）小球水平抛出还是斜向上抛出到达地面只具有动能，不考虑摩擦，到达地面时机械能不变，此时的动能等于机械能，所以动能相等。
故C正确，而A、B、D错误。
故选C。
2．（2024·杭州模拟） 如图甲所示，在一个罐子的盖和底各开两个小洞。将小铁块用细绳绑在橡皮筋的中部穿入罐中，橡皮筋两端穿过小洞用竹签固定，如图乙为其截面图。做好后如图丙所示，将该罐子从不太陡的斜面A 点由静止释放，滚到水平面D 点停止，然后返回，自行滚上斜面的B 点停止后又滚下斜面……如此往返，最后停在水平面上，下列说法正确的是 (　　)
A．罐子在 A 点的重力势能最大，橡皮筋在 D 点的弹性势能最大
B．罐子从 A 点滚动到C 点的过程中，重力势能只转化为动能
C．若罐内没有橡皮筋和小铁块，罐子可能返回滚上斜面
D．第一次返回斜面，向上滚动的过程中，罐子整体在C 点时的机械能小于在B 点时的机械能
【答案】A
【知识点】动能和势能的大小变化；动能和势能的转化与守恒
【解析】【分析】（1）重力势能的大小与质量、高度有关；弹性势能的大小与弹性形变的程度有关；动能的大小与质量、速度有关；
（2）罐子最后停在水平面上，罐子的机械能变小了，这说明罐子在运动的过程中，机械能转化为了其他形式的能。
【解答】A、罐子在整个运动过程中的质量不变，在A点时的高度最高，重力势能最大；罐子从A点运动到D点，橡皮筋发生了弹性形变，在D点时的形变程度最大，所以在D点的弹性势能最大，故A正确；
B、罐子从A点滚动到C点的过程中，质量不变，高度变小，重力势能变小，质量不变，速度变大，动能变大；由于罐子最后停在水平面上，罐子的机械能变小了，这说明罐子在运动的过程中，罐子克服摩擦做功，机械能转化为了内能；此过程中，橡皮筋发生了弹性形变，具有弹性势能，所以罐子从A点滚动到C点的过程中，重力势能转化为了动能、弹性势能和内能，故B错误；
C、若罐内没有橡皮筋和小铁块，罐子的重力势能转化为内能和罐子的动能，罐子不具有弹性势能，所以不会返回斜面，故C错误；
D、第一次返回斜面，向上滚动的过程中，由于一部分机械能转化为了内能，所以罐子整体在C点时的机械能大于在B点时的机械能，故D错误。
故答案为：A。
3．（2024·杭州模拟）如图所示，物理项目化学习小组在空旷的室外测试某型号无人机负重飞行能力。测试时将重20N的物体A固定在无人机上，并控制无人机完成以3m/s的速度匀速上升、在空中悬停、以2m/s的速度匀速下降三个阶段的测试项目，同时利用系统软件记录多次测量的相关信息，并做出测评报告。下列说法中（　　）
①匀速上升阶段，物体A相对于地面是运动的
②匀速上升阶段，物体A的机械能不变
③匀速下降阶段，物体A的重力势能转化为动能
④无人机匀速上升阶段对重物的拉力大于它匀速下降阶段对重物的拉力
A．只有②④正确 B．只有②③正确
C．只有①④正确 D．只有①正确
【答案】D
【知识点】参照物及其选择；二力平衡的条件及其应用；动能和势能的大小变化
【解析】【分析】①根据参照物的知识判断；
②机械能=动能+重力势能；
③根据重力势能和动能的大小变化分析；
④根据平衡力的知识分析。
【解答】①匀速上升阶段，物体A相对于地面的位置改变，因此是运动的，故①正确；
②匀速上升阶段，物体A的质量不变，速度不变，则动能不变；高度增大，则重力势能增大。根据“机械能=动能+重力势能”可知，机械能变大，故②错误；
③匀速下降阶段，物体A的重力势能减小而动能不变，则二者不存在转化关系，故③错误；
④无人机匀速上升阶段和匀速下降阶段，则都处于平衡状态，那么拉力都等于重力，即拉力相等，故④错误。
故选D。
（3题图） （4题图）
4．（2024·瑞安模拟）篮球运球投篮温州体育中考的项目之一。小科在操场上将一篮球抛出，篮球被抛出后的运动轨迹如图所示，a、c两点处于同一高度。则下列判断中正确的是 (　　)
A．篮球由a到b时，动能逐渐增大 B．篮球在b 点时的机械能最大
C．篮球在a、c两点时动能相等 D．篮球由c到d时，机械能一直减小
【答案】D
【知识点】动能和势能的大小变化
【解析】【分析】A.动能与质量和速度大小有关；
BD.注意机械能和内能的转化；
C.首先比较a、c两点的机械能大小，再比较两点时重力势能减小，最后比较二者动能大小。
【解答】 A.篮球由a到b时，其质量不变，速度减小，则动能逐渐减小，故A错误；
B.由图可知，篮球弹起的高度逐渐减小，这说明篮球在空中运动时受到了空气阻力，与地面碰撞时受到摩擦力，使得一部分机械能损失了，所以，篮球在a点（出手时的位置）的机械能最大，故B错误；
C.篮球在a、c两点时，高度相同，重力势能相同；由于运动过程中存在机械能损失，所以，篮球在a处的机械能大于在c处的机械能，则篮球在a处的动能大于在c处的动能，故C错误；
D.篮球在c到d的过程中，会克服空气阻力做功，机械能减小，故D正确。
故选D。
5．（2024·滨江模拟）跳台滑雪是一项深受许多人喜爱的体育运动。如图是跳台滑雪区和某运动员的运动轨迹简化示意图，运动员从A 点出发，最终在E点停下。下列说法正确的是
A．运动员的滑雪板长而宽，可以减小运动员落地时对雪地的压力
B．从A到B的过程中，运动员的动能变大，惯性大小也变大
C．从B点到C点的过程中，重力势能转化为动能
D．若忽略空气阻力，C点到D点(着陆前)过程中，运动员和滑雪板的总机械能守恒
【答案】D
【知识点】惯性；增大或减小压强的方法；动能和势能的大小变化
【解析】【分析】 A.减小压强的方法：在压力一定时，增大受力面积；在受力面积一定时，减小压力；
B.动能与质量和速度有关，物体保持原来运动状态不变的性质叫惯性，与速度无关；
C.根据能的转化分析；
D.机械能转化时，不受阻力，机械能守恒。
【解答】 A.运动员的滑雪板长而宽，是在压力一定时，通过增大受力面积来减小对雪地的压强，故A错误；
B.从A到B的过程中，运动员加速下滑，动能变大，惯性与质量有关，与速度无关，因而大小不变，故B错误；
C.从B点到C点的过程中，高度升高，重力势能变大，而速度减小，故动能转化为重力势能，故C错误；
D.若忽略空气阻力，C点到D点（着陆前）过程中，机械能转化且不受阻力，运动员和滑雪板的总机械能守恒，故D正确。
故选D。
（5题图） （6题图）
6．（2024·东阳模拟）一水平放置静止的气缸内充满了空气，在大小为F的恒力作用下，活塞沿着粗糙的气缸壁向左运动，下列说法正确的是 (　　)
A．活塞向左运动，气缸内气体分子运动速度不变，但是气缸内气体的内能增加了
B．若活塞在恒力F作用下向左运动了S长的距离，则活塞克服气缸壁摩檫力做功的大小为： W=FS
C．恒力F推动活塞向左运动过程中，活塞的机械能始终保持不变
D．力F 推动活塞向左运动，这一过程中能量转化形式和四冲程汽油机的压缩冲程的能量转化相同
【答案】D
【知识点】力是否做功的判断；热机的工作原理
【解析】【分析】 压缩冲程将机械能转化为内能。.活塞向对气体做功，气体内能增加，温度升高。
【解答】A.活塞向左运动，对气体做功，气体内能增加，温度升高，分子运动速度增大，故A错误；
B.若活塞在恒力作用下向左运动了长的距离，则活塞克服气缸壁摩檫力做功的大小为： W=fS ，其中f为摩擦力，故B错误；
C.恒力推动活塞向左运动过程中，活塞克服摩擦力做功，机械能减小，故C错误；
D.力推动活塞向左运动，对气体做功，将机械能转化为内能，这一过程中能量转化形式和四冲程汽油机的压缩冲程的能量转化相同，故D正确。
故答案为：D。
7．（2024·绍兴模拟） 把20g 0℃的冰与280g10℃的水混合(不计热量损失)，达到热平衡时的温度为 现有一定质量的一杯水温度降低1℃放出的热量刚好使1g0℃的冰熔化为 的水，则这杯水的质量为 (　　)
A．80g B．100g C．120g D．140g
【答案】A
【知识点】热量的计算
【解析】【分析】 根据Q=cmΔt算出280克10℃水温度降低到4℃所放出的热量和20g 0℃的水温度升高到4℃吸收的热量；
用280克10℃水温度降低4℃所放出的热量减去20g 0℃的水温度升高到4℃吸收的热量算出20g 0℃的冰熔化成0℃的水吸收的热量；再算出1克0℃的冰熔化为0℃的水需要的热量，根据“一定质量的一杯水温度降低1℃放出的热量刚好使1g0℃的冰熔化为0℃的水”算出水的质量。
【解答】 280克10℃的水降到4℃时放出的热量为：
Q放=cm（t0水-t）=4.2×103J/（kg ℃）×0.28kg×（10℃-4℃）=7056J；
20g 0℃的水温度升高到4℃吸收的热量为：
Q水吸=cm化水（t-t冰）=4.2×103J/（kg ℃）×0.02kg×（4℃-0℃）=336J；
故20g 0℃的冰熔化为水需要的热量为Q熔化=Q放-Q水吸=7056J-336J=6720J；
1克0℃的冰熔化为0℃的水需要的热量为；
因为一定质量的一杯水温度降低1℃放出的热量刚好使1g0℃的冰熔化为0℃的水，
所以水的质量为：。
故选A。
8．（2024·宁波模拟）近年来，我国在能源、信息与材料等领域取得了辉煌的成就。下列说法不正确的是()
A．风能、水能、太阳能、核能都是可再生能源
B．目前的核电站是利用原子核裂变发电的
C．“祝融号”火星车是以电磁波的形式将信息传回地球
D．用超导材料制造输电线，可以大大降低输电线的电能损耗
【答案】A
【知识点】电磁波；半导体和超导体；核电站及其工作原理；能源的种类
【解析】【分析】 A.可再生能源：可以从自然界中源源不断地得到的能源。例：水能、风能、太阳能、生物质能、潮汐能。不可再生能源：不可能在短期内从自然界得到补充的能源。例：化石能源（煤炭、石油、天然气）、核能；
B.目前核电站是利用核裂变释放的核能来工作的；
C.电磁波可以在真空中传播，电磁波作为载波可以传递信息；
D.超导体的电阻为零，用来制作输电线可以大大减小输电过程中的电能损失。
【解答】 A.风能、水能、太阳能属于可再生能源，核能属于不可再生能源，故A错误符合题意；
B.目前的核电站是利用原子核裂变发电的，故B正确不合题意；
C.“祝融号”火星车利用电磁波将信息传回地球，故C正确不合题意；
D.用超导材料制造输电线，可以大大降低输电线的电能损耗，故D正确不合题意。
故选A。
9．（2024·浙江模拟）小州同学用温度计分别测量了 A、B、C三个烧杯中不同质量水的温度。(如图所示)。
（1）三个烧杯中，水分子平均运动速度最大的是哪个烧杯　 　。
（2）三个烧杯中水所具有的内能从大到小排序为：　 　(用“>”连接)
（3）在标准大气压下给C烧杯中的水加热，使它吸收的热量达到 焦，试问C烧杯中的水温最终为多少，并加以解释。 （·℃)　
【答案】（1）C
（2）C>B>A
（3） 根据 ，解得， 水的初温 ，所以在标准大气压下， C 烧林中的水温最终为 。
【知识点】分子的热运动；内能；热量的计算
【解析】【分析】（1）分子无规则运动的剧烈程度与温度高低有关；
（2）同种物质，质量越大，温度越高，则内能越大；
（3）根据计算出水升高的温度，再恩家t=t0+△t计算终末温度，再与标准气压下水的沸点比较，从而确定水的最终温度。
【解答】（1）根据题意可知，C中水的温度最高，则水分子运动越剧烈，即水分子平均速度最大；
（2）AB的温度相同，B的温度高，则内能B>A；
BC的质量相同，C的温度高，则内能C>B；
则内能从大到小的顺序： C>B>A 。
10．（2024·杭州模拟）单板滑雪U形池比赛是冬奥会比赛项目，其场地可以简化为如图甲所示的模型。某次练习过程中，质量为M的运动员以速度v从轨道边缘A点腾空后到达最高点B，随后沿C点进入轨道，A、B、C三点距水平面的垂直距离分别为h1、h2和h3图乙为腾空过程左视图，请回答下列问题（过程中不计空气阻力）。
（1）A点的机械能　 　B点的机械能（选填“小于”“等于”或“大于”）。
（2）B点动能是否为零　 　（选填“是”或“否”）。
（3）从B点到C点的过程中，运动员增加的动能可使质量为m的水温度升高　 　（滑雪板与C点接触时能量损失不计，水的比热容用c表示）。
【答案】（1）等于
（2）否
（3）
【知识点】能量的相互转化和转移；热量的计算
【解析】【分析】 （1）动能和势能之和称为机械能；机械能守恒定律可知：如果只有动能和势能的相互转化，机械能的总和保持不变；
（2）影响动能大小的因素：物体的质量和速度；
（3）从B点到C点的过程中不计空气阻力，滑雪板与C点接触时能量损失不计，根据机械能守恒，B点的机械能等于C点的机械能，即重力势能的减少量等于动能的增加量，ΔE动=ΔE势；由题知Q吸=ΔE动，根据Q吸=cmΔt可求出水温度升高的温度。
【解答】 （1）从A点到B点的过程中不计空气阻力，机械能守恒，A点的机械能等于B点的机械能；
（2）运动员运动到B点时，质量不变，具有向前的速度，所以动能不为0；
（3）从B点到C点的过程中不计空气阻力，滑雪板与C点接触时能量损失不计，所以机械能守恒，B点的机械能等于C点的机械能，即重力势能的减少量等于动能的增加量，ΔE动=ΔE势=Gh=Mg（h2-h3）；由题知Q吸=ΔE动=Mg（h2-h3）；
根据Q吸=cmΔt得；。
11．（2024·宁波一模）图甲表示原子核在转变过程中释放能量的方式，图乙是某种光伏发电技术简化电路。
（1）太阳辐射的巨大能量来自图甲中 　 　（选填“A”或“B”）所示的核反应。
（2）当太阳能电池板只为蓄电池充电时，应闭合控制开关 　 　（选填“S1”、“S2”或“S1和S2”）。
【答案】（1）B
（2）S1
【知识点】基本电路与电路图；核裂变与核聚变
【解析】【分析】（1）轻核结合成重核为聚变，重核分裂成轻核为裂变；
（2）根据图片分析电路的工作过程即可。
【解答】 （1）根据图片可知，太阳辐射的巨大能量来自图甲中B所示的聚变反应。
（2）根据图乙可知，当太阳能电池板只为蓄电池充电时，应闭合控制开关S1。
12．（2023·秀洲模拟）春节期间热映的《流浪地球2》讲述了科学家们发现多年以后太阳正急速衰老、持续膨胀，会爆发“氦闪”，数百年内将吞噬包括地球在内的整个太阳系。
（1）“流浪地球”的第一步就是让地球停止自转。如果地球停止自转，继续公转，则地球上昼夜交替周期将　 　（选填“变短”、“不变”或“变长”）
（2）爆发“氨闪”是由于若干年后，太阳核心的氢己耗尽，留下富含氨的核心，氦发生核　 　（选填“聚变”或“裂变”）成碳，释放出相当于太阳在当前状态下持续数百万年所释放的能量。
【答案】（1）变长
（2）聚变
【知识点】核裂变与核聚变；地球自转；昼夜交替
【解析】【分析】氢核聚变，氢弹也是核聚变的原理；原子弹和核电站是重核裂变的原理；以为地球绕着地轴自西向东转自转；地球绕着太阳自西向东转公转。
【解答】（1）以为地球绕着地轴自西向东转自转；地球绕着太阳自西向东转公转，所以 如果地球停止自转，继续公转，则地球上昼夜交替周期将变长；
（2）氢发生的是核聚变，释放出相当于太阳在当前状态下持续数百万年所释放的能量。
故答案为：（1）变长（2）聚变
13．（2024·瑞安模拟）校科学兴趣小组同学进行“研究动能的大小与哪些因素有关”的实验，装置如图所示。实验中采用的器材有：斜面、钢球、木块、刻度尺等。请回答：
（1）实验中是通过观察　 　来判断钢球动能的大小。
（2）小科同学利用如图实验装置探究“物体的动能大小与质量的关系”，他将不同质量的钢球从斜面任意高度自由滑下，实验记录数据如下：
钢球的质量m/kg 0.1 0.15 0.20 0.25 0.30 0.35 0.40
木块滑行距离s/m 0.12 0.10 0.12 0.12 0.11 0.13 0.12
根据以上实验数据，小科得出“物体的动能大小与质量无关”的结论。你认为出现此实验现象的主要原因是　 　。
【答案】（1）钢球推动木块运动距离的大小
（2）没有控制钢球进入水平面时速度相同
【知识点】动能的影响因素
【解析】【分析】 （1）通过观察木块移动的距离长短，来判断钢球动能的大小，是将钢球动能的大小转换为木块移动的距离长短，符合转换法的思想；
（2）探究性实验应的是控制变量法，可根据控制变量法的思想分析。
【解答】 （1）根据题意可知，实验中是将钢球动能的大小转换为木块移动距离的长短；
（2）探究物体的动能大小与质量的关系时，应控制物体的速度不变，改变物体的质量。题中的钢球是从斜面任意高度自由滑下，改变了钢球碰撞时的速度，所以出现此实验现象的主要原因是：没有控制钢球进入水平面时速度相同。
14．（2024·宁波模拟）小宁用图甲的弹簧笔玩游戏，发现弹起的高低不同。小宁认为笔弹起的高度取决于内部弹簧的弹性势能，而弹簧的弹性势能大小与弹簧的弹性形变和弹簧种类有关。为了探究相同弹簧其弹性势能大小与其弹性形变的关系，小宁利用图乙所示的实验装置进行实验。【不计小球滚动和碰撞的能量损失】
【实验步骤】：①用小球在水平面上压缩弹簧至一定位置；
②释放小球撞击木块，测得木块移动的距离S。
③改变小球在水平面上压缩弹簧的位置，重复实验多次。
（1）将弹簧压缩至不同位置后释放撞击木块，若出现　 　现象，则可得出结论：相同弹簧弹性形变的程度越大，弹簧弹性势能越大。
（2）小宁在其中几次实验中，用小球压缩弹簧释放后撞击木块，发现木块移动到水平桌面末端并掉下桌面，影响实验的观测。在无法增加水平桌面长度的情况下，请你就上述实验提出一个合理化的改进建议：　 　。
【答案】（1）弹簧形变越大，木块移动距离越大
（2）增大木块质量/增加接触面的粗糙程度
【知识点】势能的影响因素
【解析】【分析】 （1）在初速度和所受到的摩擦阻力大小相同的条件下，当弹簧被压缩的越多，弹性势能越大，小球撞击木块时具有的动能越大，对木块所做的功就越多，所以木块滑行的距离也就越长；
（2）从增大摩擦力缩短木块运动路程角度分析。
【解答】 （1）当弹簧被压缩的越多，如果小球撞击木块滑行的距离越长，说明小球对木块做的功就越多，小球撞击木块时的动能就越大，弹簧的弹性势能就越大，则可得出结论：相同弹簧弹性形变的程度越大，弹簧弹性势能越大；
（2） 。在无法增加水平桌面长度的情况下， 合理的建议为：可以增加水平桌面的粗糙程度，如在水平面上放足够长的毛巾，增大木块受到的摩擦力，缩短木块运动路程。
15．（2024·温州三模）小科骑自行车上学途中，要经过一段上坡路。他思考：物体冲上斜坡的最大距离可能与哪些因素有关呢
（1）他发现车子的初始速度越大，冲上斜坡的最大距离就越长。这是因为车子的初始速度越大，它的初始动能也越大，上坡过程中转化而来的　 　就越大；
（2）他进而又提出两个猜想：
猜想一：物体冲上斜坡的最大距离可能与物体的质量大小有关；
猜想二：物体冲上斜坡的最大距离可能与斜坡的倾角大小有关。
①在验证猜想一的实验中，他将与水平面平滑连接的长木板以一定的倾角θ固定，如下图所示。实验时为了让不同质量的小球以相同的初始速度滑上长木板，他在左侧放置了一个固定的斜面A。请说明使用斜面A进行实验时的操作要点：　 　；
②在验证猜想二的实验中，小科让同一小球以相同的初始速度分别滑上不同倾角的长木板，测得的数据记录如下表：
次数 1 2 3 4 6
木板倾角θ 10° 30° 53° 75° 85°
向上滑行的最大距离 s/m 0.50 0.40 0.36 0.39 0.43
③根据表中数据得出实验结论：　 　。
【答案】（1）重力势能
（2）让木块在轨道同一高度由静止释放；随倾角θ的增大，小球上滑的最大距离s先减小后增大
【知识点】动能的影响因素；动能和势能的转化与守恒
【解析】【分析】（1）车子上坡的过程是一个将动能转化为重力势能的过程，转化出的重力势能的多少决定于物体具有动能的多少．
（2）由于物体上升的高度已经知道了与物体的速度大小有关，新的猜想有两个，根据控制变量法的思想，探究与物体质量的关系时，只控制质量不同，其它因素都相同．由此去考虑设计思路．
【解答】（1）车子上升时将动能转化为重力势能，车子的速度越大，动能就越大，从而有更多的动能转化为重力势能。所以上升的高度就越高。
（2）木块滑动到底端的速度取决于木块初始点的高度，高度越高，到达底端时的速度越大，为了保证不同木块到达底端的速度相同，所以要可知木块滑动的初始点的高度相同，即让木块在轨道同一高度由静止释放。由实验数据可以发现，从10°到53°这个过程，物体的上升的高度随着倾斜角度的增加在减小；从53°到85°这个过程，物体的上升的高度随着倾斜角度的增加在增大，故得结论：随倾角θ的增大，小球上滑的最大距离s先减小后增大。
16．（2024·滨江模拟）小滨同学在一次安全知识进校园的活动中了解到，骑车时速度太快、载重太多时，易发生事故。为什么速度太快、载重太多易引发安全事故呢 小滨查阅资料得知：物体速度大、质量大时，动能大。速度和质量哪个因素对动能影响更大呢 小滨请教老师获得了测量速度的方法后，找来了质量不同的小车、两块长木板、小木块、秒表和刻度尺，设计了如图甲所示的实验，请你和他一起探究。
（1）本实验的研究对象是　 　(选填“小车”或“木块”)
（2）通过实验探究，小滨记录的实验数据如下表所示：
实验次数 小车质量/g 小车到达木板底端速度/(m/s) 小木块滑行距离/cm
1 100 0.25 15
2 200 0.25 28
3 100 0.5 57
此实验通过　 　来判断物体动能的大小。
分析数据可知：物体动能的大小与物体质量和速度有关，且　 　对动能的影响更大。
（3）小江又设计了如图乙所示的方案：用同一个钢球两次将同一弹簧压缩到不同程度，放手后将小球弹出去撞击放在同一位置的小木块，此时速度也不同，从而验证了动能与速度的关系。接着让质量不同的两个钢球两次将同一弹簧压缩到相同程度，放手后将小球弹出去撞击放在同一位置的小木块，小滨认为这样做不能验证动能与质量的关系，你同意小滨的看法吗 请分析说明。　 　。
【答案】（1）小车
（2）木块移动的距离；速度
（3）同意，弹簧压缩相同的程度，具有的弹性势能相同，最终转化为小球的动能相同木块移动的距离相同，故不能验证动能与质量的关系
【知识点】动能的影响因素
【解析】【分析】 （1）实验中运用转换法来研究小车动能的大小，即观察小木块在长木板表面移动的距离；
（2）①木块滑行的距离越大，克服摩擦力做功越多，那么小车的动能越大；
②根据表格数据分析质量和速度分别增大到2倍时木块滑行距离大小，进而确定哪个因素对动能的的影响更大。
（3）探究弹性势能的大小与弹簧被压缩的程度有关，改变弹簧的形变大小，放手后小球被弹出，并与一木块相碰，观察木块被推动距离的远近来比较弹性势能的大小；弹簧的弹性势能与弹簧的形变有关，形变相同时动能相等。
【解答】 （1）该实验研究的主体是小车，研究的是小车动能的大小与速度和质量的关系；
（2）①该实验中小车动能的大小是通过被撞小木块滑行的距离远近体现的；
②根据表格数据1和2可知，当质量增大到原来的2倍时，木块滑行距离是原来的2倍。根据表格数据1和3可知，当速度增大到原来的2倍时，木块滑行的距离是原来的4倍，因此速度对动能的影响更大。
（3）用同一个钢球两次将同一弹簧压缩到不同程度，两次实验弹簧具有的弹性势能不同；若用质量不同的铁球将同一弹簧压缩相同程度后静止释放，撞击同一木块，撞击的动能由弹簧的弹性势能转化而来，而弹簧的弹性势能的大小与形变程度有关，故弹簧势能相同，转化出的动能相同，因此，木块最终移动的距离相同，这样是不能完成实验的。
17．（2024·宁波一模）高空抛物被称为“悬在城市上空的痛”。物体因具有较大的重力势能，高空抛物存在巨大的安全隐患。
【提出问题】物体的重力势能与哪些因素有关？
【建立假设】假设一：物体的重力势能与物体的质量有关。
假设二：物体的重力势能与下落高度有关。
【实验设计】为了验证猜想设计了甲图的实验装置。将不同小球从装置的一定高度自由释放，利用夹子标记球和杯子的位置，测量小球高度和杯子下推运动的距离，数据记录如下表所示。该实验物体的势能大小是通过 　 　来反映的。
【得出结论】通过比较实验序号为 　 　的三组数据，可得出结论，当下落高度一定时，物体质量越大，重力势能越大。
【评价交流】严谨的科学态度在科学研究中至关重要，请你对本次实验提出一项改进的意见：　 　。
序号 小球质量m/g 小球下落高度h/cm 杯子运动的距离s/cm
1 10 10 8.5
2 10 20 9.2
3 10 30 10.4
4 20 20 11.8
5 30 20 12.6
【答案】杯子运动的距离大小；2、4、5；选择体积相同质量不同的小球进行实验或选择以小球下缘为起点测量下落高度
【知识点】势能的影响因素
【解析】【分析】【实验设计】根据题意可知，小球推动杯子，杯子向下运动的距离越大，则小球的重力势能越大。
【得出结论】根据控制变量法的要求可知，探究重力势能大小与质量的关系时，需要控制高度相同，只改变质量；
【评价交流】小球的体积不同，也会对杯子移动的距离产生影响，据此分析解答。
【解答】 【实验设计】将不同小球从装置的一定高度自由释放，利用夹子标记球和杯子的位置，测量小球高度和杯子下推运动的距离，据此可知我们可以根据杯子运动的距离大小来测定物体的势能大小；
【得出结论】通过比较实验序号为2、4、5的三组数据可得出结论，当下落高度一定时，物体质量越大，重力势能越大；
【评价交流】严谨的科学态度在科学研究中至关重要，为了减少实验误差，本次实验中我们应选择体积相同质量不同的小球进行实验或选择以小球下缘为起点测量下落高度。
18．（2024·宁波模拟）小华同学为了节能和方便家人洗澡，用废弃的汽油桶在房顶上自制了一个简易太阳能热水器，如图是它的安装示意图。在水箱上下安有两根管子，其中一根是进出水管，给热水器上冷水或淋浴时用热水，都是通过进出水管来完成，室内进出水管上安有三个阀门。
若当地的大气压强 请回答下列问题：
（1）小华为什么要在热水器上方安装一根与大气相通的管子A
（2）根据阀门Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ的位置，说明它们的作用是什么 如何调节喷头出水的温度
（3）给热水器上冷水时，阀门Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ应当处于何种状态 洗澡时，阀门Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ应当处于何种状态
（4）如果小华同学住的居民楼层高为3m，他家的热水器安装在七楼楼顶上，且距楼顶高1m，那么该地区的水压至少为多大，才能顺利为热水器上水
（5）设热水器水箱容积为100L，在一般的光照条件下，一满箱 的水经白天太阳的加热温度可达到 ，这相当于多少煤气完全燃烧放出的热量 (已知水的比热容为 煤气的热值约
【答案】（1）A管的作用一是排气，二是溢水。因为汽油桶改做水箱后，如果不安装 A 管排气的话，上水时会把一些空气密闭在里面，就不易将水注满；而且，上方的空气还影响箱内水温升高
（2）阀门Ⅰ的作用是控制进入水箱的冷水；阀门Ⅱ的作用是控制进入淋浴喷头的热水；阀门Ⅲ的作用是控制进入淋浴喷头的冷水。通过阀门Ⅱ调节进入淋浴喷头的热水多少、阀门Ⅲ调节进入淋浴喷头的冷水的多少，这样就可以改变淋浴喷头喷出的水的温度
（3）给热水器上水阀门Ⅰ打开，阀门Ⅱ、阀门Ⅲ关闭；洗澡时，阀门Ⅰ关闭，阀门Ⅱ、阀门Ⅲ打开
（4）该地区的最低供水水压为
（5）需完全燃烧的煤气的质量为
【知识点】比热容；燃料的热值；液体压强计算公式的应用
【解析】【分析】（1）用一根管子和外界相连通，构成连通器，主要作用是排出桶内的气体和加水过多时，向外溢水。
（2）阀门Ⅰ的作用是控制向水箱内加入冷水；阀门Ⅱ的作用是控制进入淋浴喷头的热水；阀门Ⅲ的作用是控制进入淋浴喷头的冷水。调节阀门Ⅱ和阀门Ⅲ进入淋浴喷头的冷热水的来可以改变淋浴喷头喷出的水的温度。
（3）加冷水时，阀门Ⅰ打开，阀门Ⅱ和Ⅲ关闭，冷水即可通过进水管进入到水箱内。洗澡时阀门Ⅰ关闭，阀门Ⅱ和Ⅲ打开。
（4）水箱的高度h=3m×7+1m=22m，加水时需要克服水的压强和外界大气压强，因此，通过公式P=P水+P0=ρ水gh+P0计算出需要的水压。
（5）首先通过公式m=ρV计算出水的质量，再通过公式Q吸=cm（t-t0）计算出水吸收的热量，即为煤气完全燃烧放出的热量，再用Q吸除以煤气的热值q求出煤气的质量m。
【解答】（1）A管的作用一是排气，二是溢水。因为汽油桶改做水箱后，如果不安装A管排气的话，上水时会把一些空气密闭在里面，就不易将水注满；而且，上方的空气还影响箱内水温升高。
（2）阀门Ⅰ的作用是控制进入水箱的冷水；阀门Ⅱ的作用是控制进入淋浴喷头的热水；阀门Ⅲ的作用是控制进入淋浴喷头的冷水。
通过阀门Ⅱ调节进入淋浴喷头的热水多少、阀门Ⅲ调节进入淋浴喷头的冷水的多少，这样就可以改变淋浴喷头喷出的水的温度。
（3）给热水器上水时，阀门Ⅰ应打开，阀门Ⅱ、阀门Ⅲ应关闭。洗澡时，阀门Ⅰ应关闭，阀门Ⅱ、阀门Ⅲ应打开。
故答案为：阀门Ⅰ打开，阀门Ⅱ、阀门Ⅲ关闭；阀门Ⅰ关闭，阀门Ⅱ、阀门Ⅲ打开。
（4）水箱距地面高度h=22m。该地区的最低供水水压，
P=P水+P0=ρgh+p0=1.0×103kg/m3×10N/kg×22m+1×105Pa=3.2×105Pa。
（5） 水的体积V=100L=0.1m3，水的质量m=ρV=1.0×103kg/m3×0.1m3=100kg。
水箱内的水吸收的热量
Q吸=cm（t-t0）=4.2×103J/（kg ℃）×100kg×（45℃-12℃）=1.39×107J。
如果靠煤气燃烧放出这些热量，需完全燃烧的煤气的质量为
m==0.33kg。
19．（2024·浙江模拟）小科给家里买电热水壶，他测试了价格相同的甲、乙两款电热水壶，它们的铭牌如图所示．均正常工作，都把质量为的水从加热到，甲用时，乙用时．备注：水的比热为求：
额定电压 　 额定电压
额定功率 　 额定功率
频率 　 频率
甲 　 乙
（1）甲电热水壶正常工作时电阻是多大？
（2）质量为的水从加热到，吸收的热量是多少？
（3）如果从甲或乙中选择一款节能的电热水壶，通过计算分析，他应该选择哪一款？
【答案】（1）解：由可得甲电热水壶正常工作时电阻为
（2）质量为的水从加热到，吸收的热量为
（3）把质量为的水从加热到，甲电热水壶用电量为
乙电热水壶用电量为因为，所以甲电热水壶更节能，选择甲电热水壶．
【知识点】热量的计算；电功计算公式的应用；电功率计算公式的应用
【解析】【分析】（1）根据 计算电热水壶正常工作的电阻；
（2）根据 计算中小学教育资源及组卷应用平台
第5讲 机械能、内能和核能
考点分布 考查频率 命题趋势
考点1 机械能 ☆☆☆ 利用控制变量法、转换法等探究动能、重力势能、弹性势能的影响因素。动能和势能相互转化，能判断机械能是否守恒，知道做功和热传递是改变内能的两种途径。能利用比热容及热值公式进行热量计算。了解汽油机四个冲程和能量转化。
考点2 核能 ☆
考点3 物质的比热容、内能与内燃机 ☆☆
■考点一　机械能
一、动能
1、动能的概念
物体由于运动而具有的能量叫做动能。一切做机械运动的物体都具有动能。例如：飞翔的小鸟、行走的人、行驶的汽车、流动的水和空气等，都具有动能。
2、影响动能大小的因素<小钢球撞木块实验>
（1）提出问题：动能的大小与哪些因素有关
（2）猜想与假设：物体动能大，表示物体由于运动而具有的能量大，所以动能可能与物体的运动速度有关，还可能与 有关。
（3）设计实验与制订计划：让钢球从斜面上滑下，碰到一个木块上，推动木块做功。在同样的水平面上，通过木块被推动的距离大小，判断出钢球动能的大小。
①探究动能大小与速度的关系：让 从不同高度滑下，看哪次木块被推得远。
②探究动能大小与质量的关系：换用 钢球，让它们从同一高度滑下，看哪个钢球把木块推得远。
（4）进行实验与收集证据
① 由甲乙两图可知，同一钢球从不同的高度滚下，钢球碰撞木块时的速度不同，高度越高，钢球滚下时速度越大，木块被推得越远，说明物体动能大小与 有关；
② 由乙丙两图可知，不同钢球从同一高度滚下，钢球碰撞木块时的速度相同，质量大的钢球将木块推得远，说明物体动能的大小与物体的质量有关。
（5）实验结论：物体的动能大小与质量和 有关；质量相同的物体，运动速度越大，它的动能越大；运动速度相同的物体，质量越大，它的动能越大。
<此实验需注意>：
（1）因动能的大小与物体的质量、运动的速度两个因素有关，所以要用控制变量的方法进行实验；
（2）一切运动的物体都具有动能，物体的动能由 和其速度的大小共同决定，在比较物体的动能大小或分析物体动能大小的变化时，要同时考虑到物体的质量和物体的速度两个因素，不能只考虑其中的一个方面。
二、势能
1、重力势能
物体由于被举高而具有的能叫 。【决定因素： 和质量】
2、影响重力势能大小的因素
（1）提出问题：势能大小跟什么因素有关？
（2）猜想与假设：势能大小可能跟物体的质量、高度有关。
（3）设计实验：控制变量法的运用
①控制质量相同，改变物体的高度，研究物体的势能跟物体高度的关系；
②控制高度相同，改变物体的质量，研究物体的势能跟物体 的关系；
（4）实验装置如图
（5）进行实验
①让质量为m，体积为V的小球从高度为h的自由下落，记录小球撞击形成沙坑的深度h1；
②让质量为m，体积为V的小球从高度为2h的自由下落，记录小球撞击形成沙坑的深度h2；
③让质量为2m，体积为V的小球从高度为h的自由下落，记录木小球撞击形成沙坑的深度h3；
（6）实验现象
①同样质量的小球，从不同位置下落，高度高的小球撞击形成沙坑的深度越深；
②不同质量的小球，从相同位置下落，质量大的小球撞击形成沙坑的深度越深。
（7）实验结论
物体的势能大小跟物体的质量和 有关。质量相同的物体，高度越高，它的势能越大；高度相同的物体，质量越大，它的势能也越大。
2、弹性势能
（1）定义：物体由于发生弹性形变而具有的能量叫做弹性势能。例如，张开的弓、拉长的橡皮条、卷紧的钟表发条等。判断一个物体是否具有弹性势能，关键是看物体是否发生了弹性形变，若物体发生了弹性形变，则此物体具有 。
（2）影响弹性势能大小的因素
弹性势能的大小与物体 有关。物体的弹性形变越大，弹性势能就越大。如：射箭时手拉弓弦使弓的弹性形变越大，弹性势能就越大，箭就射得越远。同样，机械表内发条卷得越紧，弹性形变越大，弹性势能就越大，机械表走动的时间就越长。
■考点二　核能
一、核能
1、核能：是通过将核反应从原子核释放的能量，先转化为发电机的机械能及水的内能，再转化为电能。初中阶段，核能可通过两种核反应方式进行释放。 和核聚变是获得核能的两种途径。
2、核裂变
（1）含义：核裂变是质量较大的原子核在中子轰击下分裂成2个新原子核，并释放出巨大能量的现象。如中子轰击铀235，铀核就会分裂成2个新核，并释放出能量，同时产生几个新的中子，1千克铀全部裂变，释放的能量超过2000吨煤完全燃烧释放的能量。
（2）链式反应：每个铀核裂变时会产生几个中子，这些中子又会继续轰击其他铀核，使其他铀核裂变并产生更多的中子，这样就会导致一系列铀核持续裂变，产生链式反应，如图所示。快速的裂变反应可以引起猛烈的爆炸，原子弹就是利用快速裂变制成的，我们还可以控制链式反应的速度，把核能用于和平建设事业。“核反应堆”就是控制裂变反应的装置。
（3）应用：原子弹、核电站都是根据核裂变的原理制成的。原子弹属于不加控制的链式反应；核电站属于可控制的链式反应。
3、核聚变
（1）含义：2个质量较小的原子核结合成质量较大的新原子核，同时释放出能量的现象。由于核聚变需 要极高的温度，所以核聚变也叫热核反应。如图所示，氘核（1个质子和1个氘核中子）和氚核（1个质子和2个中子）在超高温下聚合成新的原子核—氦核，并释放出1个中子，同时释放巨大的能量。
（2）释放能量情况：质量相同的核燃料，核聚变反应释放的核能比核裂变反应释放的核能要多得多。
（3）应用：氢弹是根据核聚变的原理制造的，它的威力比原子弹大得多。太阳的内部在不停地发生这种核聚变，从而向外释放出巨大的能量。
二、核电站
利用核能发电的电站叫核电站。利用核能发电是人们和平利用核能的一个重要方向。
1、核电站的原理
（1）核反应堆：可控制地进行核反应的装置，称为核反应堆。核反应堆是核电站核心部分，它以铀为核燃料。
（2）核电站的原理：利用核反应堆提供的能量，使水变成蒸汽，再利用高温高压的蒸汽推动汽轮发电机发电。工作过程：如图所示。
（3）核电站的能量转化：核电站并非将核能直接转化为电能。核能→内能→机械能→电能。
2、核电站的特点
（1）消耗燃料少，废渣也少,产生的能量巨大，可以大大减少燃料的运输量；
（2）特别适合于缺少煤、石油和水力资源的区域；
（3）核电站需防止放射性物质泄漏造成的放射性污染，因此必须采用可靠的保护措施，同时要处理好废渣；
（4）成本低，一些发达国家的核电已占相当大的比例，我国的核电事业发展得也很快。
3、太阳能
（1）在太阳内部，氢原子核在超高温下发生核聚变。
（2）太阳的巨大能量是内部核聚变产生的。
（3）大部分太阳能以热和光的形式向四周辐射出去，其中有一部分到达地球表面。
三、放射性
1、放射性
原子核的裂变和聚变都会产生些放射性物质，这些物质的原子核内部会向外辐射出肉眼看不见的、能量很高的射线，如：a射线、β射线和γ射线。
2、三种主要的放射线
射线 组成 穿透本领
a射线 带正电的高速运动的氦原子核 最弱，在空气中只能前进几厘米
β射线 带负电的高速运动的电子流 较强，很容易穿透黑纸，还能穿透几厘米厚的铝板
γ射线 能量很高的电磁波 很强，能穿透几厘米厚的铅板和几十厘米厚的混凝土
3、放射性的利与弊
（1）利：少量的放射线可以为人类服务，如r射线可以对机械设备进行探伤；可以使种子变异，培育出新的优良品种；利用放射线可以杀菌。医疗上利用γ射线可以治疗肿瘤等疾病。
（2）弊：过量的高能量的放射线照射对人体和动植物的组织有破坏作用。
四、能量的相互转化
1、能量可以在两个物体之间转移，能量形式也可以转化
（1）太阳能的转化
①照射到植物叶片上----植物的化学能； ②照射到大气层中------空气的动能；
③照射到太阳能热水器--水的内能； ④照射到电池板上------电能。
（2）人体能量的来源及转化：人体所需的能量都来自食物，食物被消化后且被分解的过程，是食物的化学能转化为人体的内能、电能、机械能等能量的过程。
（3）火力发电厂的能量转化：燃料燃烧将燃料的化学能转化为内能来加热水，水沸腾后，产生的蒸汽驱动涡轮机转动将内能转化为机械能，涡轮机带动发电机发电将机械能转化为电能。
2、能量转化的普遍性
自然界中的能量有多种表现形式，如机械能、内能、化学能、电能、电磁能、核能等。自然界中各种形式的能量不是孤立的，它们可以在一定的条件下发生转化，能量也可以在同一物体或不同的物体间相互转移。能量转化是普遍现象，自然界中物质运动形式的变化中伴随着能量的相互转化。
五、能量的转化与守恒定律
1、内容
能量既不会消灭，也不会创生，它只会从一种形式转化为另一种形式，或者从一个物体转移到另一个物体。而在转化和转移的过程中，能的总量保持不变。这就是能量转化和守恒定律。
2、意义
能量转化和守恒定律是自然界最普遍、最重要的基本定律之一。无论是机械运动，还是生命运动，无论是宇宙天体，还是微观粒子，都遵循这个定律。
3、永动机—不可能成功
六、能量转化和转移的方向性
1、内能总是自发地从高温物体转移到低温物体，而不能从低温物体自发地转移到高温物体
如：烧杯中的热水变冷等，是内能自发地从高温物体转移到低温物体。电冰箱、空调制冷，都是从低温物体的内部吸热，向外面放热，使内能从低温物体转移到高温物体。这种转移不是自发进行的，必须要有附加的条件：消耗电能，电动机(压缩机)做功。
2、机械能可自发地转化为内能，但内能无法自发地转化为机械能
如：汽车制动刹车时，由于摩擦，机械能转变成地面、轮胎及空气的内能，但是这些内能不能再次转化为汽车的机械能而使汽车重新启动。可见，能量的转移和转化是有一定的方向性的。能量可以自发地朝一个方向进行，但不能自发地朝反方向进行。
■考点三　物质的比热容、内能与内燃机
一、内能
1、分子动能
分子永不停息地做无规则运动，同一切运动着的物体一样，运动着的分子也具有动能。物体的温度越高，分子具有的动能越大。
2、分子势能
由于分子之间存在相互作用力，因此分子之间也具有势能。
3、物体的内能
物体内部所有分子热运动的动能和和势能的总和，叫做物体的内能，俗称热能，内能的单位是焦耳(J)。
4、影响内能大小的因素：物体的温度、质量、状态、种类等。
（1）在其他因素相同时，温度越高物体的内能越大；
（2）在其他因素相同时，物体的质量越大，物体的内能越大；
（3）在其他因素相同时，物体的状态不同，物体的内能可能不同；
（4）在其他因素相同时，物体的种类不同，物体的内能也可能不同。
5、改变物体内能的方式【物体内能改变的途径有两种： 和做功】
（1）热传递可以改变物体的内能，此时内能的改变是用热量来计量的。
①热传递的条件：物体之间或同一物体的不同部分之间存在温度差。
②热传递对物体的影响：温度高的物体放出热量，温度降低，内能减少；温度低的物体吸收热量，温度升高，内能增加。
③内能变化的量度：用 来量度内能的变化。热量是指在热传递过程中，传递内能的多少。
④热传递的实质：是内能从 物体（或同一物体的高温部分）传递到低温物体（或同一物体的低温部分）。
（2）做功可以改变物体的内能
①大量生活现象和实验表明：外界对物体做功，可以使物体的内能增加。常见对物体做功四种方法如下：
A. 压缩体积（如：用打气筒打气） B. 摩擦生热（如：钻木取火）
C. 锻打物体（如：用铁锤敲打铁块） D. 弯折物体（如：来回多次拧弯细铁丝）
②大量实验表明，物体对外做功，物体的内能会减少，如气体体积膨胀。
③通过做功改变物体的内能，实质是 与物体内能相互转化的过程。对物体做了多少功，就有多少其他形式的能转化为内能；物体对外做了多少功，就有多少内能转化为其他形式。
6、温度、热量、内能之间的区别与联系
温度 热量 内能
定义 不同 宏观上： 表示物体的冷热程度 微观上： 反映物体中大量分子 在热传递过程中， 传递热量的无规则运动的剧烈程度多少 物体内所有分子无规则运动的动能与势能的总和
量的性质 状态量 过程量 状态量
表述 “降低”或“升高” “放出”或“吸收” “有”“具有”“改变”“增加”“减少”
单位 摄氏度（℃） 焦耳（J） 焦耳（J）
联系 温度的变化，可以改变一个物体的内能，,传递热量的多少可以量度物体内能改变的多少。物体吸收或放出热量，它的内能将发生改变，但它的温度不一定改变。如冰融化时要吸收热量，内能增加，但温度却保持在0℃不变。同样，物体放出热量时，温度也不一定降低
二、比热容
1、比热容定义
单位质量的某种物质温度升高（或降低）1℃所吸收（或放出）的热量，叫做这种物质的比热容。
2、比热容用符号℃表示，单位为焦/（千克·℃），读作焦每千克摄氏度。
3、物理意义
水的比热容为4.2×103焦/（千克·℃），它的意义是 。
4、水的比热容的特点和应用
一定质量的水升高（或降低）一定温度吸收（或放出）的热量较多，根据这特点，我们用水作为降温物质或用来取暖，用来降温时，让水吸收并带走更多的热量：用来取暖时，让水放出更多的热量。另一方面，由于水的比热容大，在吸收（或放出）相同的热量时，温度升高(或降低)得小，故沿海沿海地区昼夜温差小，沿海地区冬暖夏凉等。
三、热量的计算公式
1、吸热公式： 。
<名师指点>：式中C表示物质的比热容，m表示物体的质量，t0表示物体加热前的温度，t表示物体加热后的温度，“t-t0”表示升高的温度，有时可用△t0表示，此时吸热公式可写成Q吸=cm△t0。
2、放热公式： 。
<名师指点>：式中c、m的含义不变，t0表示物体放热前的温度，t表示物体放热后的温度，“t0-t”表示降低的温度，有时可用△t0表示，此时放热公式可写成Q放=cm△t0。
3、热量计算的一般式： Q=cm△t。【△t表示温度的变化量】
<名师指点>：物体吸收或放出热量的多少由物体的质量、物质的比热容和物体温度的变化量这三个量的乘积决定，跟物体温度的高低无关。
◇区别：Q吸与Q放公式中各物理量的单位
比热容C的单位是焦/（千克·℃），质量m的单位是千克，温度（t、t或△t0）的单位是℃（摄氏度），热量Q的单位是焦，计算时要注意单位的统一。
4、两个温度不同物体放在一起时，高温物体放出热量，温度降低；低温物体吸收热量，温度升高。若放出热量没有损失，全部被低温物体吸收，最后两物体温度相同，称为“达到热平衡”。用公式表示为Q吸=Q放。
四、热机
1、热机的类型：蒸汽机、内燃机、燃气轮机喷气发动机等。
2、热机的特点：通过做功把内能转化为 。
3、内燃机：燃料在机器汽缸内燃烧的热机。 和柴油机是两种常见的内燃机。
4、汽油机
（1）汽油机：以汽油为燃料的内燃机。
（2）构造：如图。
（3）汽油机在工作时，活塞在汽缸内往复运动。活塞从汽缸的一端 运动到另端的过程叫做一个冲程。其工作过程如下表：
冲程名称 吸气冲程 压缩冲程 做功冲程 排气冲程
工作示 意图
进气门开闭情况 打开 关闭 关闭 关闭
排气门开闭情况 关闭 关闭 关闭 打开
活塞运动方向 向下 向上 向下 向上
冲程的作用 吸入汽油和空气的混合物 压缩汽油和空气的混合物，使其压强增大、温度升高。在压缩冲程末，火花塞产生电火花，点燃燃料混合物 燃料混合物燃烧产生高温高压燃气，高温高压燃气推动活塞向下运动，带动曲轴转动，对外做功 排出废气
能的转化 无能量转化 机械能转化成内能 汽油燃烧：化学能转化成内能。 燃气推动活塞做功：内能转化成机械能 无能量转化
（4）工作过程分析
大多数汽油机的一个工作循环都是由四个冲程组成的，分别是吸气冲程、压缩冲程、做功冲程、排气冲程。在一个工作循环中，曲轴和飞轮均转动两圈，对外做功1次。在四个冲程中，只有做功冲程是燃气对外做功，将内能转化为机械能，其他三个冲程是辅助冲程，要靠安装在曲轴上的飞轮的惯性来完成。
五、燃料的热值
1、定义：1千克某种燃料完全燃烧时放出的热量，叫做这种燃料的热值。
2、单位：焦/千克，如：木炭的热值是3.4×107焦/千克，
它表示1千克木炭完全燃烧时放出的热量是3.4×107焦。
<注意>
燃料的热值与燃料的种类有关，热值反映的是不同燃料在燃烧过程中，化学能转化为内能本领的大小。燃料的热值只与燃料的种类有关，是物质的一种特性，与燃料的形态、质量、体积以及是否完全燃烧无关。
3、热值公式及简单计算：
（1）公式：Q= （Q为燃烧放出的热量）；气体燃料有Q=Vq （V为气体体积）。
（2）热值在计算中用于计算某种燃料所能提供的能量总和。
<名师指点>：分析计算：第一步：找完全燃烧（没有，不能算；有，跳到第二步）；
第二步：摆公式Q放 = mq 分析计算。
4、能量转化：燃料燃烧释放热量的过程，就是将贮存在燃料中的化学能转化为内能的过程。
5、燃料很难完全燃烧，燃料燃烧放出的热量也不可能完全得到利用。因此，改善燃烧条件，使燃料尽可能完全燃烧，同时应尽可能减少各种热损失，既可以节约燃料、提高效率，又可以减少污染、保护环境。
6、热效率的计算
①汽车前进时，汽油燃烧释放热能用于汽车克服摩擦做功，η=；
②用天然气烧热水时，天然气燃烧释放的内能转化为水的内能，η=。
■考点一　机械能
◇典例1：（2025九下·温州开学考）“蹦极”是一种富有刺激性的勇敢者的运动项目，如图所示。一根弹性橡皮绳，一端系住人的腰部，另一端系于跳台，当人下落至图中A点时，橡皮绳刚好被伸直，C点是游戏者所能达到的最低点，当人下落至图中B点时，橡皮绳对人的拉力与人受到的重力大小相等。对于游戏者离开跳台到最低点的过程中（不考虑空气阻力），下列说法正确的是（　　）
A．游戏者的动能一直在增加
B．游戏者到达B点时，游戏者的动能增加到最大值
C．游戏者到达C点时，重力势能全部转化为动能
D．游戏者从C点向B点运动的过程中，重力势能转化为动能和弹性势能
◆变式训练
1．（2025九下·浙江开学考）小柯在探究物体动能与哪些因素有关的实验中，让小球分别从同一斜面上由静止开始滚下，小球滚动到同一水平面时与同一木块相撞，停在图中所示位置。
（1）甲、乙、丙三次实验中，通过比较　 　来比较小球的动能大小。
（2） 选择甲、乙两次实验进行比较，可以得到的结论是 　 　。
（3）小柯完成上述实验后，选用上述部分材料继续探究物体重力势能大小与质量的关系，实验设计如图1所示。
小妍认为小柯的实验设计不合理，应该设计成图2所示实验。你赞同哪位同学观点，请说明理由： 　 　。
■考点二　核能
◇典例2：（2025九上·诸暨期末）利用核能发电是人们和平利用核能的重要方向。下面有关核电站的说法正确的是
A．核反应堆是核电站的“心脏”，里面发生的是核聚变
B．核电站反应堆中发生的链式反应是可以控制的
C．核电站反应堆产生的废料对环境没有污染
D．核能发电发生的能量转化：核能→机械能→内能→电能
◆变式训练
1．（2025九上·黄岩期末）台州已成为发电大市，有多种发电方式。图甲为三门核电站发电流程图，图乙为温岭江厦潮汐发电原理图。下列关于两种发电方式说法正确的是
A．核电站利用核聚变获得核能
B．发电机是将电能转化为机械能
C．潮汐发电主要是利用水的内能
D．涨潮和退潮时的能量转化形式相同
■考点三　物质的比热容、内能与内燃机
◇典例3：（2025九下·温州开学考）对于图中所描述的实验，下列分析正确的是
A．图甲：棉花燃烧前，压下活塞，厚玻璃筒内空气的质量减少
B．图乙：瓶内的空气推动塞子跳起时，瓶口“白雾”的形成是汽化现象
C．图丙：试管内的水蒸气推动塞子冲出时，水蒸气的内能增大
D．图丁：装置a、b中除R1小于R2外其他相同，通电一段时间后的温度a小于b
◆变式训练
1．（2025九下·浙江开学考）水的比热是4.2×103J/(kg·℃)，为了测量某未知液体的比热大小，小科分别称取了相同质量的水和某液体，在初温相同的条件下，利用如图所示装置在水浴中加热。
（1）做功和热传递是改变物体内能的两种途径。本实验中，液体内能增加的途径是　 　。
（2）加热相同时间后，小科观察到温度计甲的示数上升了15℃，温度计乙的示数上升了30℃。由此可知，此未知液体的比热是　 　J/(kg·℃)。
1．（2021·嘉兴）如图是雨滴在空中下落过程中速度与时间的关系图。雨滴在t1~t3三个时刻中具有的动能分别是E1、E2、E3，不考虑下落过程中雨滴的质量变化，则动能的大小关系是（　　）
A．E1E2>E3 C．E12．（2023·温州）如图是滚摆完成一次下降和上升的示意图。该过程中，滚摆处于甲、乙位置时（　　）
A．重力势能不同，动能相同 B．重力势能不同，动能不同
C．重力势能相同，动能相同 D．重力势能相同，动能不同
3．（2021·温州）一番茄从手中由静止开始下落，撞击水面时溅起许多水珠（如图），同时番茄仍有较大速度并继续下沉。若不计一切机械能损耗，番茄从开始下落至刚好浸没时减少的势能（　　）
A．等于所有溅起的水珠在撞击过程中增加的机械能总和
B．大于所有溅起的水珠在撞击过程中增加的机械能总和
C．等于所有溅起的水珠在空中上升过程中增加的机械能总和
D．小于所有溅起的水珠在空中上升过程中增加的机械能总和
4．（2023·杭州）小金将小球竖直向上抛出，小球先上升后下落，不计空气阻力。小球从离开手后到落回手中之前，此过程中能量变化的分析，正确的是（　　）
A．动能先增大后减小 B．势能先减小后增大
C．机械能先减小后增大 D．机械能保持不变
5．（2021·绍兴）滑板是深受青少年喜欢的一项体育运动。如图是U型滑台和运动员姿势的简化示意图。运动员在滑台A处由静止自由下滑，不计滑台摩擦和空气阻力，仅依靠滑行 过程中运动员姿势的自然(不用力)变化， 最有可能滑到滑台C处的是 （　　）
A． B． C． D．
6．（2022·浙江）如图所示为乒乓球在水平地面上弹跳时产生的轨迹的一部分，该图表明 (　　)
A．乒乓球的弹跳方向为自右向左
B．乒乓球弹跳时机械能守恒
C．乒乓球某次弹起过程中，弹起瞬间的动能大于此过程最高点时的重力势能
D．乒乓球运动过程中重力势能一直减小
（6题图） （7题图）
7．（2024·浙江）如图所示，取一个配有活塞的厚玻璃筒，选择一团可燃物置于筒内，压下活塞。为了可燃物更易燃烧，关于所选可燃物的着火点及对活塞的操作正确的是（　　）
A．着火点低，缓慢下压 B．着火点高，缓慢下压
C．着火点低，快速下压 D．着火点高，快速下压
8．（2023·金华）中国是茶文化之乡，中国茶文化是世界非物质文化遗产。”煮茶”过程中蕴含着丰富的科学知识。下列说法正确的是（　　）
A．茶水沸腾时，吸收热量，温度升高
B．茶水升温是通过做功的方式改变内能
C．壶嘴冒出的”白气”是汽化形成的现象
D．茶香扑鼻，表明分子在不停地做无规则运动
（8题图） （9题图）
9．（2021·绍兴）如图所示，在试管内装适量的水，用橡皮塞塞紧管口，加热一段时间后橡皮塞冲出，同时管口附近产生“白气”。以下分析不正确的是（　　）
A．水温上升时，水的内能增加
B．加热时管内的水不断汽化
C．管内气体对橡皮塞做功，其内能减少
D．试管口的“白气”是水蒸气
10．（2020·湖州）如图表示用中子轰击铀-235原子核产生氪核和钡核的模型。下列叙述正确的是（　　）
A．该模型表示的是核聚变
B．该反应产生的中子可继续轰击其他铀核形成链式反应
C．该反应不会产生放射性物质
D．不能用该反应获得能量的方式来发电
11．（2022·杭州）如图所示为蹦极运动的简化示意图，弹性绳一端系在运动员双脚上，另一端固定在跳台O点。运动员由静止开始自由下落，A点处弹性绳正好处于原长；B点处运动员受到的重力与弹性绳对运动员的拉力大小相等；C点处是蹦极运动员到达的最低点。（整个过程忽略空气阻力，弹性绳的自弹性绳重不计)
（1）从O点到A点的过程中，运动员的机械能　 　（选填“增大”、“减小”、“不变”或“先增大后减小”)。
（2）从A点到C点的过程中，弹性绳的弹性势能　 　（选填“增大”、“减小”、“不变”或“先增大后减小”，下同)：运动员的动能　 　。
12．（2023·丽水）重为0.027牛的乒乓球，从1米高的A点自由下落，第一次落地弹起至0.6米的最高点B(如图甲)。将乒乓球置于装有适量水的杯子中，一起从1米高处自由下落，杯子落地后乒乓球弹起的高度远大于1米(如图乙)。
（1）图甲中的乒乓球从A点下落到弹起至B点的过程中，机械能减少　 　焦；
（2）图乙中的乒乓球弹起的高度远大于1米，是由于乒乓球弹起瞬间机械能增大，此时对乒乓球做功的物体是　 　。
13．（2022·浙江）拉弯的弓将箭射出去，撞在网球拍上的网球被弹回去，压弯的跳板将跳水运动员弹起。
（1）这些事例涉及的共同科学知识是　 　。
（2）小明看到跳水运动员被跳板高高弹起，思考“弹力的大小跟哪些因素有关”的问题，并提出猜想一：弹力的大小与形变量有关；猜想二：弹力的大小与长度有关，请你提出猜想三：弹力的大小与　 　有关。
（3）小明找来钢锯片、弹簧测力计、台钳来验证猜想一，用同一钢锯片按下图从左到右顺序做的三次实验(将钢锯片夹在台钳内，钢锯片形变量用末端侧移量x表示，钢锯片长度用L 表示)，请指出小明实验中存在的缺陷：　 　。
（4）小明又正确探究了弹力与钢锯片长度的关系，记录数据如下表：
实验次数 形变量x/ cm 长度 L/ cm 弹力 F/N
1 2 15 0.48
2 2 20 0.22
3 2 25 0.12
分析实验数据，可得出结论　 　。
14．（2023·宁波）为了比较液体a和液体b的比热大小，小宁分别称取相同质量的a和b，在初温相同条件下，利用如图所示装置在沸水中加热
（1）做功和热传递是改变物体内能的两种途径。本实验中，液体a、b内能增加的途径是　 　。
（2）实验过程中，小宁观察到温度计甲的示数变化始终比乙快。由此可知，液体a的比热ca与液体b的比热cb的大小关系是：ca　 　cb。
（14题图） （15题图）
15．（2022·宁波）单位质量的气体物质，在体积不变的条件下温度升高1℃所吸收的热量称为该气体的定容比热，已知氦气的定容比热为3100J/(kg.C)。如图所示，质量为0.02kg的氦气被密封在圆柱形气缸内，气缸内氦气气压与外界大气压相同。用力把活塞AB固定，当氦气的温度从20℃升高到30℃时，氦气吸收的热量是　 　J。撤去力，氦气推动活塞做功，这一过程的能量转化形式与四冲程汽油机的　 　冲程相同。
16．（2020·绍兴）热机发明后，一直在持续的改进和发展中。
材料一：1769年，法国人居纽制造出蒸汽机推动的三轮汽车(图甲)，传统蒸汽机的燃料在气缸外部燃烧(图乙)，热效率为5%-8%之间。
材料二：1862年，法国人德罗夏提出内燃机(内燃指燃料在气缸内燃烧)的四冲程循环理论：①气缸的向外运动造成的真空将混合气体燃料吸入气缸；②通过气缸的向内运动对进入气缸里的燃料进行压缩；③高压燃烧气体产生巨大爆发力；④将已经燃烧的废气从气缸中排出。
材料三：1876年，德国人奥托制造出以四冲程为依据的煤气内燃机，利用飞轮的惯性使四冲程自动实现循环往复，内燃机的效率达到14%。
（1）四冲程循环理论提及的“巨大爆发力”由下图中的 冲程实现。
A． B． C． D．
（2）德罗夏提到的内燃方式是基于　 　的猜想。
（3）老师在重复演示“做功改变内能“实验(图丙)之间，需在拔出活塞后将厚玻璃筒甩几下，其目的与内燃机的　 　(选填“吸气“、“压缩”、“做功”或“排气”)冲程的原理相似。
17．（2022·衢州）中国自主研发的“造雪机”简易结构如图，它确保了北京冬奥会的用雪自由。制雪主要过程如下：
A管喷出的“压缩空气"迅速膨胀降温，高速气流将B管喷出的水“打碎”成水雾。部分水雾迅速变成水蒸气，还有部分水雾在C处快速变成晶核(固态)。大量的晶核、剩余水雾、大量水蒸气等被高速气流推出造雪机，水蒸气和水雾在冷空气环境中经过变化后附着在晶核上，使晶核变大形成小冰晶，小冰晶不断聚集形成雪花。
请结合材料和所学知识，说说“造雪机”工作过程中的科学道理。
18．（2022·丽水）火的使用推动了人类文明的进步。随着科技的发展，生活中的点火方式越来越使捷多样，但火柴仍是实验室常用的点火工具。火柴引燃过程：划动火柴→擦火皮(含微量易燃物)产生火星→引发火柴头燃烧。图乙是小丽设计的三种引燃火柴的方式，若F1=F2> F3，且B、C的火柴棒与擦火皮夹角相同，则哪种方式更容易将火柴引燃 请用所学知识解释。
19．（2022·宁波）医院里利用高温高压蒸汽消毒锅对器械进行消毒，不同的器械所要求的温度、压强不同。如图为自动测量锅内温度、气压的电路原理图(虚线框内为钢内部分电路)，电源电压恒为3V。
（1）若对总质量为5kg、初温为 的钢制器械进行消毒，消毒温度达到 时，器械共吸收多少热量
（2）压强传感器 (阻值随所受的压强大小发生变化的可变电阻)置于锅内，其受压面积为 如果 表面能承受的最大压力为70N，则锅内允许的最高气压是多少
（3）A1为显示锅内气压大小的仪表(实质是电流表)，当锅内气压不高于1标准大气压时，A显示气压值都为0，此时 阻值为200Ω，求：气压表零刻线应标在电流表 刻度盘多少毫安处
（4）热敏传感器 (阻值随温度发生变化的可变电阻)置于锅内， 为显示温度的仪表(实质是电流表)； 的电阻与温度的关系如下表所示.
温度t/℃ 80 85 90 95 100 105 110 115 　
电阻R2/Ω 120 110 100 90 80 70 60 50 　
当电流表 示数为60mA时，锅内的温度为多少
20．（2020·舟山）新冠疫情期间，ECMO（体外肺膜氧合）技术的使用挽救了许多危重患者的生命。ECMO技术的原理是将体内的静脉血引出体外，经过人工心肺旁路氧合后注入病人的静脉（如图甲）或动脉（如图乙），起到部分心肺替代作用，其主要设备包括氧合器、氧气泵、动力泵、监测系统、医用物理升温仪等。
（1）ECMO技术主要设备中的氧合器替代的是人体　 　（填器官名称）的功能。
（2）ECMO 技术常被用于挽救肺功能丧失或心肺功能衰竭病人的生命， 其中被用于挽救心肺功能衰竭病人生命的是图　 　所示模式， 判断依据是　 　。
（3）已知热交换器管道内血流量为 5L/min，为了维持病人正常体温，需对流入人体的血液进行加热。若要将血液的温度从 33℃提高到 37℃，则血液每分钟需要从热交换器吸收多少热量？（Q吸=cm(t-t0)，血液的比热容为 0.85×103J/（kg·℃），密度为1.05×103kg/m3）
1．（2024·绍兴模拟）如图所示，将一个小球从h 高处以相同的速度抛出，一次斜上抛，沿a 运动轨迹落地；另一次水平抛；沿b 运动轨迹落地，不计空气阻力。关于小球落地时动能的大小，下列说法中正确的是 (　　)
A．沿 a 轨迹大 B．沿b轨迹大
C．沿a、b轨迹一样大 D．条件不足，无法判断
2．（2024·杭州模拟） 如图甲所示，在一个罐子的盖和底各开两个小洞。将小铁块用细绳绑在橡皮筋的中部穿入罐中，橡皮筋两端穿过小洞用竹签固定，如图乙为其截面图。做好后如图丙所示，将该罐子从不太陡的斜面A 点由静止释放，滚到水平面D 点停止，然后返回，自行滚上斜面的B 点停止后又滚下斜面……如此往返，最后停在水平面上，下列说法正确的是 (　　)
A．罐子在 A 点的重力势能最大，橡皮筋在 D 点的弹性势能最大
B．罐子从 A 点滚动到C 点的过程中，重力势能只转化为动能
C．若罐内没有橡皮筋和小铁块，罐子可能返回滚上斜面
D．第一次返回斜面，向上滚动的过程中，罐子整体在C 点时的机械能小于在B 点时的机械能
3．（2024·杭州模拟）如图所示，物理项目化学习小组在空旷的室外测试某型号无人机负重飞行能力。测试时将重20N的物体A固定在无人机上，并控制无人机完成以3m/s的速度匀速上升、在空中悬停、以2m/s的速度匀速下降三个阶段的测试项目，同时利用系统软件记录多次测量的相关信息，并做出测评报告。下列说法中（　　）
①匀速上升阶段，物体A相对于地面是运动的
②匀速上升阶段，物体A的机械能不变
③匀速下降阶段，物体A的重力势能转化为动能
④无人机匀速上升阶段对重物的拉力大于它匀速下降阶段对重物的拉力
A．只有②④正确 B．只有②③正确
C．只有①④正确 D．只有①正确
（3题图） （4题图）
4．（2024·瑞安模拟）篮球运球投篮温州体育中考的项目之一。小科在操场上将一篮球抛出，篮球被抛出后的运动轨迹如图所示，a、c两点处于同一高度。则下列判断中正确的是 (　　)
A．篮球由a到b时，动能逐渐增大 B．篮球在b 点时的机械能最大
C．篮球在a、c两点时动能相等 D．篮球由c到d时，机械能一直减小
5．（2024·滨江模拟）跳台滑雪是一项深受许多人喜爱的体育运动。如图是跳台滑雪区和某运动员的运动轨迹简化示意图，运动员从A 点出发，最终在E点停下。下列说法正确的是
A．运动员的滑雪板长而宽，可以减小运动员落地时对雪地的压力
B．从A到B的过程中，运动员的动能变大，惯性大小也变大
C．从B点到C点的过程中，重力势能转化为动能
D．若忽略空气阻力，C点到D点(着陆前)过程中，运动员和滑雪板的总机械能守恒
（5题图） （6题图）
6．（2024·东阳模拟）一水平放置静止的气缸内充满了空气，在大小为F的恒力作用下，活塞沿着粗糙的气缸壁向左运动，下列说法正确的是 (　　)
A．活塞向左运动，气缸内气体分子运动速度不变，但是气缸内气体的内能增加了
B．若活塞在恒力F作用下向左运动了S长的距离，则活塞克服气缸壁摩檫力做功的大小为： W=FS
C．恒力F推动活塞向左运动过程中，活塞的机械能始终保持不变
D．力F 推动活塞向左运动，这一过程中能量转化形式和四冲程汽油机的压缩冲程的能量转化相同
7．（2024·绍兴模拟） 把20g 0℃的冰与280g10℃的水混合(不计热量损失)，达到热平衡时的温度为 现有一定质量的一杯水温度降低1℃放出的热量刚好使1g0℃的冰熔化为 的水，则这杯水的质量为 (　　)
A．80g B．100g C．120g D．140g
8．（2024·宁波模拟）近年来，我国在能源、信息与材料等领域取得了辉煌的成就。下列说法不正确的是()
A．风能、水能、太阳能、核能都是可再生能源
B．目前的核电站是利用原子核裂变发电的
C．“祝融号”火星车是以电磁波的形式将信息传回地球
D．用超导材料制造输电线，可以大大降低输电线的电能损耗
9．（2024·浙江模拟）小州同学用温度计分别测量了 A、B、C三个烧杯中不同质量水的温度。(如图所示)。
（1）三个烧杯中，水分子平均运动速度最大的是哪个烧杯　 　。
（2）三个烧杯中水所具有的内能从大到小排序为：　 　(用“>”连接)
（3）在标准大气压下给C烧杯中的水加热，使它吸收的热量达到 焦，试问C烧杯中的水温最终为多少，并加以解释。 （·℃)　
10．（2024·杭州模拟）单板滑雪U形池比赛是冬奥会比赛项目，其场地可以简化为如图甲所示的模型。某次练习过程中，质量为M的运动员以速度v从轨道边缘A点腾空后到达最高点B，随后沿C点进入轨道，A、B、C三点距水平面的垂直距离分别为h1、h2和h3图乙为腾空过程左视图，请回答下列问题（过程中不计空气阻力）。
（1）A点的机械能　 　B点的机械能（选填“小于”“等于”或“大于”）。
（2）B点动能是否为零　 　（选填“是”或“否”）。
（3）从B点到C点的过程中，运动员增加的动能可使质量为m的水温度升高　 （滑雪板与C点接触时能量损失不计，水的比热容用c表示）。
11．（2024·宁波一模）图甲表示原子核在转变过程中释放能量的方式，图乙是某种光伏发电技术简化电路。
（1）太阳辐射的巨大能量来自图甲中 　 　（选填“A”或“B”）所示的核反应。
（2）当太阳能电池板只为蓄电池充电时，应闭合控制开关 　 　（选填“S1”、“S2”或“S1和S2”）。
12．（2023·秀洲模拟）春节期间热映的《流浪地球2》讲述了科学家们发现多年以后太阳正急速衰老、持续膨胀，会爆发“氦闪”，数百年内将吞噬包括地球在内的整个太阳系。
（1）“流浪地球”的第一步就是让地球停止自转。如果地球停止自转，继续公转，则地球上昼夜交替周期将　 　（选填“变短”、“不变”或“变长”）
（2）爆发“氨闪”是由于若干年后，太阳核心的氢己耗尽，留下富含氨的核心，氦发生核　 　（选填“聚变”或“裂变”）成碳，释放出相当于太阳在当前状态下持续数百万年所释放的能量。
13．（2024·瑞安模拟）校科学兴趣小组同学进行“研究动能的大小与哪些因素有关”的实验，装置如图所示。实验中采用的器材有：斜面、钢球、木块、刻度尺等。请回答：
（1）实验中是通过观察　 　来判断钢球动能的大小。
（2）小科同学利用如图实验装置探究“物体的动能大小与质量的关系”，他将不同质量的钢球从斜面任意高度自由滑下，实验记录数据如下：
钢球的质量m/kg 0.1 0.15 0.20 0.25 0.30 0.35 0.40
木块滑行距离s/m 0.12 0.10 0.12 0.12 0.11 0.13 0.12
根据以上实验数据，小科得出“物体的动能大小与质量无关”的结论。你认为出现此实验现象的主要原因是　 　。
14．（2024·宁波模拟）小宁用图甲的弹簧笔玩游戏，发现弹起的高低不同。小宁认为笔弹起的高度取决于内部弹簧的弹性势能，而弹簧的弹性势能大小与弹簧的弹性形变和弹簧种类有关。为了探究相同弹簧其弹性势能大小与其弹性形变的关系，小宁利用图乙所示的实验装置进行实验。【不计小球滚动和碰撞的能量损失】
【实验步骤】：①用小球在水平面上压缩弹簧至一定位置；
②释放小球撞击木块，测得木块移动的距离S。
③改变小球在水平面上压缩弹簧的位置，重复实验多次。
（1）将弹簧压缩至不同位置后释放撞击木块，若出现　 　现象，则可得出结论：相同弹簧弹性形变的程度越大，弹簧弹性势能越大。
（2）小宁在其中几次实验中，用小球压缩弹簧释放后撞击木块，发现木块移动到水平桌面末端并掉下桌面，影响实验的观测。在无法增加水平桌面长度的情况下，请你就上述实验提出一个合理化的改进建议：　 　。
15．（2024·温州三模）小科骑自行车上学途中，要经过一段上坡路。他思考：物体冲上斜坡的最大距离可能与哪些因素有关呢
（1）他发现车子的初始速度越大，冲上斜坡的最大距离就越长。这是因为车子的初始速度越大，它的初始动能也越大，上坡过程中转化而来的　 　就越大；
（2）他进而又提出两个猜想：
猜想一：物体冲上斜坡的最大距离可能与物体的质量大小有关；
猜想二：物体冲上斜坡的最大距离可能与斜坡的倾角大小有关。
①在验证猜想一的实验中，他将与水平面平滑连接的长木板以一定的倾角θ固定，如下图所示。实验时为了让不同质量的小球以相同的初始速度滑上长木板，他在左侧放置了一个固定的斜面A。请说明使用斜面A进行实验时的操作要点：　 　；
②在验证猜想二的实验中，小科让同一小球以相同的初始速度分别滑上不同倾角的长木板，测得的数据记录如下表：
次数 1 2 3 4 6
木板倾角θ 10° 30° 53° 75° 85°
向上滑行的最大距离 s/m 0.50 0.40 0.36 0.39 0.43
③根据表中数据得出实验结论：　 　。
16．（2024·滨江模拟）小滨同学在一次安全知识进校园的活动中了解到，骑车时速度太快、载重太多时，易发生事故。为什么速度太快、载重太多易引发安全事故呢 小滨查阅资料得知：物体速度大、质量大时，动能大。速度和质量哪个因素对动能影响更大呢 小滨请教老师获得了测量速度的方法后，找来了质量不同的小车、两块长木板、小木块、秒表和刻度尺，设计了如图甲所示的实验，请你和他一起探究。
（1）本实验的研究对象是　 　(选填“小车”或“木块”)
（2）通过实验探究，小滨记录的实验数据如下表所示：
实验次数 小车质量/g 小车到达木板底端速度/(m/s) 小木块滑行距离/cm
1 100 0.25 15
2 200 0.25 28
3 100 0.5 57
此实验通过　 　来判断物体动能的大小。
分析数据可知：物体动能的大小与物体质量和速度有关，且　 　对动能的影响更大。
（3）小江又设计了如图乙所示的方案：用同一个钢球两次将同一弹簧压缩到不同程度，放手后将小球弹出去撞击放在同一位置的小木块，此时速度也不同，从而验证了动能与速度的关系。接着让质量不同的两个钢球两次将同一弹簧压缩到相同程度，放手后将小球弹出去撞击放在同一位置的小木块，小滨认为这样做不能验证动能与质量的关系，你同意小滨的看法吗 请分析说明。　 　。
17．（2024·宁波一模）高空抛物被称为“悬在城市上空的痛”。物体因具有较大的重力势能，高空抛物存在巨大的安全隐患。
【提出问题】物体的重力势能与哪些因素有关？
【建立假设】假设一：物体的重力势能与物体的质量有关。
假设二：物体的重力势能与下落高度有关。
【实验设计】为了验证猜想设计了甲图的实验装置。将不同小球从装置的一定高度自由释放，利用夹子标记球和杯子的位置，测量小球高度和杯子下推运动的距离，数据记录如下表所示。该实验物体的势能大小是通过 　 　来反映的。
【得出结论】通过比较实验序号为 　 　的三组数据，可得出结论，当下落高度一定时，物体质量越大，重力势能越大。
【评价交流】严谨的科学态度在科学研究中至关重要，请你对本次实验提出一项改进的意见：　 　。
序号 小球质量m/g 小球下落高度h/cm 杯子运动的距离s/cm
1 10 10 8.5
2 10 20 9.2
3 10 30 10.4
4 20 20 11.8
5 30 20 12.6
18．（2024·宁波模拟）小华同学为了节能和方便家人洗澡，用废弃的汽油桶在房顶上自制了一个简易太阳能热水器，如图是它的安装示意图。在水箱上下安有两根管子，其中一根是进出水管，给热水器上冷水或淋浴时用热水，都是通过进出水管来完成，室内进出水管上安有三个阀门。
若当地的大气压强 请回答下列问题：
（1）小华为什么要在热水器上方安装一根与大气相通的管子A
（2）根据阀门Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ的位置，说明它们的作用是什么 如何调节喷头出水的温度
（3）给热水器上冷水时，阀门Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ应当处于何种状态 洗澡时，阀门Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ应当处于何种状态
（4）如果小华同学住的居民楼层高为3m，他家的热水器安装在七楼楼顶上，且距楼顶高1m，那么该地区的水压至少为多大，才能顺利为热水器上水
（5）设热水器水箱容积为100L，在一般的光照条件下，一满箱 的水经白天太阳的加热温度可达到 ，这相当于多少煤气完全燃烧放出的热量 (已知水的比热容为 煤气的热值约
19．（2024·浙江模拟）小科给家里买电热水壶，他测试了价格相同的甲、乙两款电热水壶，它们的铭牌如图所示．均正常工作，都把质量为的水从加热到，甲用时，乙用时．备注：水的比热为求：
额定电压 　 额定电压
额定功率 　 额定功率
频率 　 频率
甲 　 乙
（1）甲电热水壶正常工作时电阻是多大？
（2）质量为的水从加热到，吸收的热量是多少？
（3）如果从甲或乙中选择一款节能的电热水壶，通过计算分析，他应该选择哪一款？
20．（2024·绍兴会模拟）随着全球气候和环境污染的日益严重，以氢能、核聚变等新能源，以及智能电网、碳捕获等绿色技术将成为应对这些问题的重要手段。
（1）绿电制绿氢是一种利用可再生能源生产氢气的技术。比如：太阳能光解水，该方法是利用太阳能电池将光能转化为电能，并通过电解水产生氢气，最终转化为　 　能。
（2）核聚变技术在未来可能成为一种重要的能源来源。下图表示核聚变过程的是　 　（选填“甲”或“乙”）。
（3）下图是工业生产中“碳捕集与封存”的一种方式，其流程如下：（部分反应条件和物质未标出）
① 自然界中往往通过　 　来固定大气中的二氧化碳，从而维持大气的碳-氧平衡；
② 绿色技术往往具有节能减排、循环利用等特点。请根据流程图分析，在以上过程中能够循环使用的物质有　 　（至少写出两种）；
③ 在日常生活中，你如何践行“低碳生活”理念　 　（写一条即可）；
④ 试分析计算若捕集到110吨二氧化碳，理论上可以合成甲醇（CH3OH）　 　吨。
21世纪教育网 www.21cnjy.com 精品试卷·第 2 页 （共 2 页）
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