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专题5 机械能、核能和内能
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
动能与质量、速度有关；重力势能与质量、高度有关；弹性势能与形变程度有关
①探究动能大小与速度的关系:让同一小车从不同高度滑下，看哪次木块被推得远
②探究动能大小与质量关系:换用质量不同小车，从同一高度滑下，看哪个小车把木块推得远
动能和势能之和称为机械能。物体的动能和势能可以相互转化，而且在转化过程中，如果只有动能和势能的相互转化,机械能的总量就保持不变，即机械能守恒。
■考点二　核能
核裂变：质量较大的原子核在中子轰击下分裂成2个新原子并释放出巨大的能量。
核聚变：2个质量较小的原子核结合成质量较大的新原子并释放出巨大的能量。
核电站能量转化的过程：核能 → 热能 → 机械能 → 电能
■考点三　物质的比热容、内能与内燃机
改变物体内能方式：热传递、做功；吸热公式： Q吸=cm( t-to)。 放热公式：Q放=cm (to-t)。
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
能的转化 无能量转化 机械能转化成内能 内能转化成机械能 无能量转化
■考点一　机械能
◇典例1：（2024·浙江）某同学通过斜面实验认识能量、运动和力的关系（如图，A、B两点等高）。忽略摩擦及空气阻力，小滑块由静止滑下，下列说法错误的是（　　）
A．小滑块下滑过程中机械能守恒
B．小滑块上升过程中内能不断增加
C．小滑块从A点静止滑下，能到达B点
D．小滑块起始位置越高，到达斜面底端速度越大
◆变式训练1：（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
◆变式训练2：（2025·温州模拟）如图是物体在运动过程中动能 随时间t变化的曲线，该物体最有可能是(　　)
A．竖直向上垫起的排球 B．离开脚后在地上滚动的足球
C．斜向上用力抛出的铅球 D．从空中自由下落的篮球
◆变式训练3：（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　 　。
■考点二　核能
◇典例1：（2022·浙江）用中子轰击铀原子核产生氪核和钡核模型。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
◆变式训练1：（2023·台州）如图是我市三门核电站的发电流程示意图。在发电时，能量转化过程是（　　）
A．核能→机械能→内能→电能 B．核能→内能→机械能→电能
C．内能→核能→机械能→电能 D．机械能→核能→内能→电能
◆变式训练2：（2025九下·杭州模拟）如图所示，我国自主设计、建造的全超导托卡马克核反应实验装置——东方超环(EAST)，在1亿度超高温度下运行10秒时间。
（1）东方超环被称为人造太阳，其能量产生原理与太阳类似，通过原子核　 　(选填“聚变”或“裂变”)释放出巨大的能量。
（2）核反应实验装置中，用通电线圈产生的磁场，将超高温等离子体约束在磁场中，而要产生强磁场，线圈中需要很大的电流，但是线圈自身有一定的电阻，线圈中有大电流通过，会产生很高的热量，原因是电流具有　 　(选填“热效应”或“磁效应”)。
（3）人造大阳的加热功率为 利用人造太阳发电的效率为60%，则工作10秒时间，发电量则　 　kW·h。
◆变式训练3：核电站是利用核反应堆提供能量，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的。甲是核电站的原理示意图，乙是两种核反应示意图。
（1）核电站核反应堆利用的是　 　所示的核反应 (填“A"或“B" ) ；
（2）根据核电站原理图，请在方框内完成核电站发电过程中能量转化流程图： 　 　.
（3）核电站在运行过程中会产生大量的热，常用水作冷却剂，这是利用了水　 　的性质，所以核电站一般建在海边。
■考点三　物质的比热容、内能与内燃机
◇典例1：（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
◆变式训练1：（2025·温州模拟）干冰(固态二氧化碳)清洗技术如今被广泛应用于精密仪器的清洁。起爆前高压泵将CO2压缩成高压气体，液化后输入爆破筒内。如图所示，爆破时电加热管发热，使筒内的液态CO2迅速汽化，高速喷射到仪器表面，将污垢剥离。以下说法正确的是 （　　）
A．加压时，二氧化碳内能增大，温度降低
B．加压时，二氧化碳内能减小，温度升高
C．二氧化碳气体高速喷出时，内能增大，温度升高
D．二氧化碳气体高速喷出时，内能减小，温度降低
◆变式训练2：（2025·镇海区模拟）生活处处有科学，留心观察皆学问。你知道吗 厨房中也包含着很多科学知识，例如：
（1）炸油条、炸土豆用菜油；煮玉米、煮鸡蛋用水，这样可以对不同烹饪手段提供(各自所需的　 　(选填“热量”或“温度”)。
（2）如图所示，用炖盅炖汤，在大煲内的水沸腾过程中，煲盖不断跳动，这一过程，中的能量转化情况与四冲程汽油机的　 　冲程相似。
◆变式训练3：（2023·丽水）如图是电热液体蚊香器，工作时内部的发热部件对蚊香液加热，一段时间后，其项部有“白雾”飘出，房间里弥漫着蚊香液的清香，起到驱蚊和灭蚊的作用。
（1）发热部件使蚊香液温度升高，该过程主要通过　 　，使蚊香掖的内能增加(填“做功"或“热传递”)；
（2）“白雾”是蚊香液先汽化后　 　形成的(填物态变化名称)；
（3）房间里弥漫着清香说明分子在不停地做　 　。
1．（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
2．（2023·绍兴）2023年5月10日，搭载天舟六号货运飞船的运载火箭成功发射，进入轨道后天舟六号与我国空间站完成对接形成组合体。下列说法正确的是（　　）
A．加速升空时，天舟六号机械能不变
B．进入轨道后，天舟六号的惯性消失
C．对接靠近时，以”天和”舱为参照物，天舟六号是静止的
D．对接成功后，组合体绕地运行过程中运动状态发生改变
3．（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
4．（2025·浙江）如图甲所示，在高铁站，离站台边缘一定距离的地方有一块黄色区域，人必须站在黄色区域以外的地方候车。这是因为列车进站时车厢附近空气流速大、压强　 　，乘客若离列车很近会被“推”向列车，从而发生危险。为了充分利用能量，某地高铁站火车进站和出站的轨道都与站台构成一个缓坡。如图乙所示。进站上坡前关闭发动机，列车由于具有　 　冲上缓坡，这样设计可以让列车无动力滑行，进站时将动能转化为　 　能储存起来。
5．（2023·衢州）小科用如图装置研究动能大小的影响因素。
（1）将质量不同的小钢球从斜面上相同的高度处分别由静止开始沿斜面滚下，比较木块被小钢球推出的距离大小，这样做的目的是为了研究动能大小与　 　的关系。
（2）木块向前移动一段距离后停止，这一过程中木块的机械能转化为　 　能。
6．（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。
7．（2022·金华）跳台滑雪是冬奥会比赛项目之一。
（1）北京冬奥会上某运动员在跳台滑雪比赛时的运动轨迹如图所示，该运动员沿跳台从A点到B点的下滑过程中，重力势能大小的变化是　 　；
（2）跳台采用的人造雪可循环利用，体现绿色奥运理念。造雪时不断吸入水，喷出粉状雪，该造雪过程中水发生的主要物态变化是　 　。
8．（2024·浙江）如图所示狗拉着雪橇在水平雪地上做匀速直线运动，它对雪橇的水平拉力为100牛。
（1）以地面为参照物，雪橇处于　 　（填“静止状态”或“运动状态”）。
（2）雪橇运动5米，狗的拉力对雪橇做功为　 　焦。
（3）货物和雪橇保持相对静止且两者的接触面水平，不计空气阻力，则雪橇对货物的摩擦力为　 牛。
9．（2021·杭州）如图所示，为两个光滑的圆弧槽和一段粗糙的水平面相连接的装置。将质量为m的物体从左侧圆弧槽A点由静止释放，最高到达右侧圆弧槽B点处，然后再次滑下，最高到达左侧圆弧槽C点处，其中A、B两点距离水平面的高度分别为H、h。(忽略空气阻力)
（1）物体从A点滑到水平面时，重力所做的功为　 　。
（2）物体从A点滑到B点的过程中，损失的机械能转化为物体内能的效率为η，则物体到达B点时温度升高了　 　。(物体比热容用c表示)
（3）C点距离水平面的高度为　 　。
10．（2023·丽水）中国055型驱逐舰装配的“鹰击-21"”高超音速导弹，因其超强的攻击力，被称为“航母杀手”。
（1）当驱逐舰执行护航任务时，不能与其他舰艇近距离并列前行，这是因为两艘舰艇中间的水流速度快，压强　 　，易造成海难事故。
（2）如图是导弹的飞行路线图，导弹发射升空至最高点后关闭发动机，仍能加速向下俯冲。请从能量转化的角度解释原因：　 　。
（3）导弹受到的空气阻力与导弹速度的关系
导弹速度v(米/秒) 50 100 150 200 500 1000
导弹受到的空气阻力F(牛) 50 200 450 800 5000 20000
若导弹在末端巡航阶段以1000米/秒的速度匀速直线飞行1000米，请结合上表信息，求该过程中导弹克服空气阻力做的功。
11．（2023·台州）冰雹是一种灾害性天气，会损坏农作物和各种设施。
（1）冰雹在高空具有较大的重力势能，落到地面时速度较　 　。
（2）为探究不同速度的冰雹下落时对塑料薄膜的损坏程度，某同学进行模拟实验：取三块相同的塑料薄膜，画上20毫米×20毫米的小方格，让3个相同的圆冰球以不同的速度分别撞击，实验结果如图所示。利用方格计算受损面积，发现图甲、乙难以比较。若要更准确比较图甲、乙受损面积大小，不增加其它工具，可如何改进？　 　
（3）在总厚度不变的情况下，使用双层薄膜是否可以更好地抵挡冰雹？于是该同学再次进行模拟实验：选用材质相同的单层和双层薄膜，利用大小和速度相同的圆冰球撞击，比较受损程度，实验结果如下表。
类型 单层薄膜
(厚度0.24 mm) 双层蒋膜(每层厚度0.12 mm)
间隔Оmm 间隔5mm 间隔10mm
受损程度 攻损 上.下两层均轻微形变 上、下两层均中度形变 上层破损、下层严重形变
根据表中信息，请对大棚铺设塑料薄膜提出合理的建议。　 　
1．下列事例中，改变物体内能的途径与其他三项不同的是（　　）
A．柴火烧水 B．压缩空气发热 C．冬天搓手取暖 D．钻木取火
2．（2025九下·莲都模拟）为了更好地验证物体对外做功，物体内能会减少的结论，如图，在吸滤瓶中装入少量的水，并滴入几滴某液体，然后用气筒进行操作，关于滴入的液体及用气筒进行操作正确的是（　　）
A．植物油 往瓶内抽气 B．植物油 往瓶内打气
C．酒精往瓶内抽气 D．酒精 往瓶内打气
3．（2025·鄞州模拟）如图为桌球运动员击打白球后，白球撞击黑球的运动轨迹图，其中乙和丁点为两球撞击后的瞬间，最终分别停留在丙点和戊点。假设黑白两球完全一样，桌面粗糙程度相同。下列有关不同点对应小球机械能大小关系错误的是（　　）
A．乙>丁 B．乙>丙 C．甲>乙＋丁 D．丙=戊
4．（2024九下·上城模拟）图甲是热机的四个冲程，图乙试管中有20毫升水，由初温60℃加热至90℃，塞子弹起，试管口出现“白气”，（ c水=4.2×103J/(kg ℃))。对此过程分析不合理的是（　　）
A．试管口看到的“白气”是液态水
B．水吸收的热量为2520焦
C．塞子弹起时，试管内气体对外做功，内能减少
D．图乙塞子弹起时发生的能量转化与图甲中的②冲程相同
5．（2025·浙江模拟）某同学通过如图实验认识功和能、运动和力的关系。小球在斜面上由静止滚下，并推动木块继续运动一段距离。下列说法错误的是（　　）
A．小球下滚过程中动能增大，机械能也增大
B．小球下滚过程中动能增大，是因为重力对其做功
C．小球撞击木块时，部分机械能转移到木块
D．小球在水平面上滚动时速度减小，是因为阻力的影响
6．（2025·温州模拟）彩虹滑道是近年来新兴的游乐项目，如图甲所示，游客只需坐在橡皮圈上，就能随橡皮圈一起快速滑下。图乙是该游乐项目的简化模型，AB 段表示彩虹滑道，BC 段表示水平的人工草皮减速带。下列说法错误的是
A．彩虹滑道的高度越高，橡皮圈到达
B．点的速度越大B.在BC 段滑行的过程中，能量守恒
C．在整个过程中，人和橡皮圈的机械能守恒
D．在整个过程中，橡皮圈的内能不断增加
7．（2025·宁波模拟）如图是一个弹性小球从台阶上以一定速度滚下的轨迹图，关于该过程说法合理的是(　　)
A．运动过程中小球的机械能保持不变
B．整个过程中只发生了重力势能和动能之间的转化
C．整个过程中小球的重力势能一直在减小
D．小球均未与台阶接触情况下，位点4动能大于位点3
8．（2025·浙江模拟）体育考试时，某同学将同一篮球以不同弧线从A点投向B点，空气阻力不可忽略且大小恒定，则下列说法正确的是（）
A．篮球沿着两条弧线从A点运动到B点，机械能都先增加后减小
B．篮球在弧线1和弧线2的最高点时动能都为零
C．从A点到B点，篮球重力势能的增加量弧线1大于弧线2
D．若篮球在B 点的机械能相等，则在A 点弧线l的机械能大于弧线2
9．（2025·温州模拟）“反向蹦极”是一项比蹦极更刺激的运动。如图所示，弹性轻绳的上端固定在O点，拉长后将下端固定在体验者的身上，并与固定在地面上的扣环相连。打开扣环，人从A点由静止释放，像火箭一样被“竖直发射”，上升到最高位置C点，其中在B点时速度最快，上下震荡后静止在空中。对此过程，下列描述正确的是（　　）
A．人从B点运动到C点，重力势能和动能都增加
B．在最高点C时，弹性势能达到最大值
C．人从A点运动到B点，动能减小
D．人上升和下降时最大速度不同
10．（2025·德清模拟）如图甲所示是我们常见按压式圆珠笔。小明利用圆珠笔开展了以下实验研究。
实验一：研究弹簧弹力与压缩量的关系(如图乙)，实验数据记录如下表：
序号 钩码质量(g) 弹簧压缩量x(mm) 弹簧弹力F(N) k
1 50 2 0.5 0.25
2 100 4 1 0.25
实验二：研究影响弹簧弹性势能的因素。先将笔倒立向下按压一定程度然后放开，笔将向上弹起一定的高度。某次弹跳过程可以分为三个阶段： (如图丙)
①把笔竖直倒立于水平硬桌面，下压外壳使其下端接触桌面(见位置a)；
②由静止释放，外壳竖直上升，弹簧恢复到原长(见位置b)；
③笔继续上升到离桌面2厘米的最高处(见位置c)开始下落。
（1） 实验一表中的“k”应该填入的项目是： 　 　(选填“F/x”或“x/F”)；小明由实验一表格数据就得出了弹簧弹力与压缩量的关系是否正确，请说明理由　 　。
（2）实验二的笔在上升过程中，笔的外壳的最大速度处于位置　 　之间(选填“ab”或“bc”)。
（3）实验二通过测量　 　研究弹簧弹性势能的大小(选填“笔上升的最大高度”或“笔的质量”)。
11．（2025·丽水模拟）小科在参观科技馆时看到一种有趣的科学玩具——牛顿摆，如图甲所示，它由支架、细线和5个完全相同的钢球组成，每个钢球通过两根无弹性细线固定在支架上，并紧挨着排列在同一水平线上。拉起最左侧的钢球，释放后，它像单摆一样向右摆动撞击相邻钢球，仅把最右侧的钢球撞出，其他球几乎静止不动。为什么碰撞后仅有一个球摆动，而其余球仍然保持静止？小科进行了如下探究：
【提出问题】被撞而摆动的钢球数量与哪些因素有关？
【建立假设】被撞而摆动的钢球数量与撞击球撞击时的速度大小有关。
【实验验证】将牛顿摆等效为单摆模型，如图乙所示是一个钢球撞击其它钢球的情形，五个钢球自左向右标为球。若不考虑能量损失，请回答下列问题：
（1）将A球作为撞击球拉至一定的高度（保持细线绷直），静止释放后，A球向右摆动过程中，将　 　能转化为动能。
（2）为了改变撞击球撞击时的速度，进行的操作是：　 　。释放后，当钢球发生碰撞时，仅有E球被撞出。
（3）重复上述步骤，当钢球发生碰撞时，都仅有E球被撞出。由此可判断：被撞而摆动的钢球数量与撞击球撞击时的速度　 　（填“有关”或“无关”）。
（4）针对小科提出的问题，利用此实验装置还可验证的假设是　 　。
11．（2025·金华模拟）在做“验证重力势能大小与质量的关系”实验时，小明的实验步骤如下：
①在一个铝盘中放入一定厚度的细沙；
②选择材质相同的三个金属小球；
③将一根刻度尺竖直立在细沙上，在一定高度自由释放小球，观察被金属小球撞击后的沙坑深度；
④抹平细沙后，更换质量不同的小球，重复步骤③；
⑤观察并记录实验现象，填入下表，得出实验结论。
金属小球 下落高度 小球质量 沙坑深度
A 20cm m1 较深
B 20cm m2 深
C 20cm m3 浅
（1）本实验通过　 　比较小球间的重力势能的大小。
（2）款式甲为实心小球，款式乙为空心小球。小明认为该实验应选择乙款金属小球进行实验，理由是　 　。
（3）据表分析，三个金属小球m、m2、m3之间的大小关系为　 　。
（4）小明思考能否用弹性海绵代替细沙来进行实验，请简要说明你的想法及理由　 　。
备考指南
知识导图
考点梳理
考点突破
真题在线
专项练习
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专题5 机械能、核能和内能
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
动能与质量、速度有关；重力势能与质量、高度有关；弹性势能与形变程度有关
①探究动能大小与速度的关系:让同一小车从不同高度滑下，看哪次木块被推得远
②探究动能大小与质量关系:换用质量不同小车，从同一高度滑下，看哪个小车把木块推得远
动能和势能之和称为机械能。物体的动能和势能可以相互转化，而且在转化过程中，如果只有动能和势能的相互转化,机械能的总量就保持不变，即机械能守恒。
■考点二　核能
核裂变：质量较大的原子核在中子轰击下分裂成2个新原子并释放出巨大的能量。
核聚变：2个质量较小的原子核结合成质量较大的新原子并释放出巨大的能量。
核电站能量转化的过程：核能 → 热能 → 机械能 → 电能
■考点三　物质的比热容、内能与内燃机
改变物体内能方式：热传递、做功；吸热公式： Q吸=cm( t-to)。 放热公式：Q放=cm (to-t)。
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
能的转化 无能量转化 机械能转化成内能 内能转化成机械能 无能量转化
■考点一　机械能
◇典例1：（2024·浙江）某同学通过斜面实验认识能量、运动和力的关系（如图，A、B两点等高）。忽略摩擦及空气阻力，小滑块由静止滑下，下列说法错误的是（　　）
A．小滑块下滑过程中机械能守恒
B．小滑块上升过程中内能不断增加
C．小滑块从A点静止滑下，能到达B点
D．小滑块起始位置越高，到达斜面底端速度越大
【答案】B
【解析】（1）忽略摩擦及空气阻力，小滑块运动过程中机械能守恒；
（2）改变物体内能的方式有做功和热传递；
（3）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、被举的高度。质量越大，高度越高，重力势能越大。
【解答】A、忽略摩擦及空气阻力，小滑块运动过程中只有动能和重力势能的转化，机械能守恒，故A正确；
B、小滑块上升过程中，因忽略摩擦及空气阻力，小滑块的内能不变，故B错误；
C、小滑块在滑动时机械能守恒，A点和B点等高，重力势能相等，所以从A点静止滑下，能到达B点，故C正确；
D、小滑块在斜面上由静止开始向下运动，重力势能转化为动能，起点位置越高，重力势能越大，到达斜面底端时的动能越大，速度越大，故D正确。
故答案为：B。
◆变式训练1：（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
【解析】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。
◆变式训练2：（2025·温州模拟）如图是物体在运动过程中动能 随时间t变化的曲线，该物体最有可能是(　　)
A．竖直向上垫起的排球 B．离开脚后在地上滚动的足球
C．斜向上用力抛出的铅球 D．从空中自由下落的篮球
【答案】C
【解析】斜抛到最高点时，物体的速度不为零，所以动能不为零，但此时动能最小。
【解答】由图可知，动能先减小后变大。
A、竖直向上垫起的排球，向上运动时，动能转化为重力势能，可知动能减小，最高点动能为零，向下运动，重力势能转化为动能，动能变大，故A错误；
B、离开脚后在地上滚动的足球，在摩擦力的作用下做减速运动，动能减小到零，故B错误；
C、斜向上用力抛出的铅球，向上运动时，动能转化为重力势能，可知动能减小，最高点动能不为零，向下运动，重力势能转化为动能，动能变大，故C正确；
D、从空中自由下落的篮球，重力势能转化为动能，动能逐渐变大，故D错误。
故答案为：C。
◆变式训练3：（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
【解析】（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。
■考点二　核能
◇典例1：（2022·浙江）用中子轰击铀原子核产生氪核和钡核模型。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
【解析】A、该模型表示的是核裂变，该选项说法不正确；
B、该反应产生的中子可继续轰击其他铀核形成链式反应，该选项说法正确；
C、过程中产生的氪原子具有放射性，该选项说法不正确；
D、可以通过核裂变来发电，例如核电站是利用核裂变发电，该选项说法不正确。
◆变式训练1：（2023·台州）如图是我市三门核电站的发电流程示意图。在发电时，能量转化过程是（　　）
A．核能→机械能→内能→电能 B．核能→内能→机械能→电能
C．内能→核能→机械能→电能 D．机械能→核能→内能→电能
【答案】B
【解析】核电站的基本原理是核燃料在一回路反应堆内发生裂变产生大量热能，被高温高压水把热能带出，在蒸汽发生器内加热二回路给水产生蒸汽，蒸汽推动汽轮机带动发电机发电。能量转换过程如下：核能→热能(将冷却剂水加热，但不能沸腾)→热能(一回路的水将二回路的水加热变成蒸汽)→动能(推动汽轮机转动)→电能(汽轮机带动发电机转动，切割磁感线产生电能)。
【解答】核裂变产生的核能转化为内能，使电机转动转化为机械能，轮机带动发电机转动，切割磁感线产生电能。
◆变式训练2：（2025九下·杭州模拟）如图所示，我国自主设计、建造的全超导托卡马克核反应实验装置——东方超环(EAST)，在1亿度超高温度下运行10秒时间。
（1）东方超环被称为人造太阳，其能量产生原理与太阳类似，通过原子核　 　(选填“聚变”或“裂变”)释放出巨大的能量。
（2）核反应实验装置中，用通电线圈产生的磁场，将超高温等离子体约束在磁场中，而要产生强磁场，线圈中需要很大的电流，但是线圈自身有一定的电阻，线圈中有大电流通过，会产生很高的热量，原因是电流具有　 　(选填“热效应”或“磁效应”)。
（3）人造大阳的加热功率为 利用人造太阳发电的效率为60%，则工作10秒时间，发电量则　 　kW·h。
【答案】（1）聚变
（2）热效应
（3）2×106
【解析】（1）将质量很小的原子核，在超高温下结合成新的原子核，会释放出更大的核能，这种反应叫做聚变，也称为热核反应；
（2）根据焦耳定律可知电流具有热效应；
（3）已知功率和发电效率，利用公式W=ηPt可计算每小时发电量。
【解答】（1）“人造太阳”反应原理与太阳相似，通过核聚变的途径释放出巨大能量，从而获得高温；
（2）根据焦耳定律可知电流具有热效应，因此线圈流过大电流后会产生大量热量，这说明电流具有热效应；
（3）人造太阳”每小时发电量为W=ηPt=60%×1.2×1012W×10s=60%×1.2×109kW×h=2×106kW h。
◆变式训练3：核电站是利用核反应堆提供能量，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的。甲是核电站的原理示意图，乙是两种核反应示意图。
（1）核电站核反应堆利用的是　 　所示的核反应 (填“A"或“B" ) ；
（2）根据核电站原理图，请在方框内完成核电站发电过程中能量转化流程图： 　 　.
（3）核电站在运行过程中会产生大量的热，常用水作冷却剂，这是利用了水　 　的性质，所以核电站一般建在海边。
【答案】（1）A （2）机械能(或动能) （3）比热大
【解析】（1）根据核电站的工作原理判断；
（2）根据核电站的能量转化过程解答；
（3）比热容是反映物质吸放热本领的物理量。
【解答】（1）核电站反应堆利用的是核裂变，故选A；
（2）核电站工作过程中，将核能转化为内能，再将内能转化为机械能，最后将机械能转化为电能。
（3）核电站在运行过程中会产生大量的热，常用水作冷却剂，这是利用了水比热大的性质，所以核电站一般建在海边。
■考点三　物质的比热容、内能与内燃机
◇典例1：（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
【解析】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。
◆变式训练1：（2025·温州模拟）干冰(固态二氧化碳)清洗技术如今被广泛应用于精密仪器的清洁。起爆前高压泵将CO2压缩成高压气体，液化后输入爆破筒内。如图所示，爆破时电加热管发热，使筒内的液态CO2迅速汽化，高速喷射到仪器表面，将污垢剥离。以下说法正确的是 （　　）
A．加压时，二氧化碳内能增大，温度降低
B．加压时，二氧化碳内能减小，温度升高
C．二氧化碳气体高速喷出时，内能增大，温度升高
D．二氧化碳气体高速喷出时，内能减小，温度降低
【答案】D
【解析】气体对外做功，气体内能减小，温度降低；外界对气体做功，气体内能增大，温度升高。
【解答】AB、加压时，外界对二氧化碳气体做功，气体内能增大，温度升高，故AB错误；
CD、二氧化碳气体高速喷出时，对外做功，内能转化为机械能，可知二氧化碳气体的内能减小，温度降低，故C错误，D正确。故答案为：D。
◆变式训练2：（2025·镇海区模拟）生活处处有科学，留心观察皆学问。你知道吗 厨房中也包含着很多科学知识，例如：
（1）炸油条、炸土豆用菜油；煮玉米、煮鸡蛋用水，这样可以对不同烹饪手段提供(各自所需的　 　(选填“热量”或“温度”)。
（2）如图所示，用炖盅炖汤，在大煲内的水沸腾过程中，煲盖不断跳动，这一过程，中的能量转化情况与四冲程汽油机的　 　冲程相似。
【答案】（1）温度（2）做功
【解析】（1）烹制不同的食物需要不同的温度，根据不同的液体沸点不同来加热不同的食物；
（2）高温高压的水蒸气具有能量，可以通过做功将自身的内能转化为机械能；在汽油机的四冲程中，做功冲程是内能转化为机械能的冲程
【解答】（1）炸油条和炸土豆需要较高的温度，而煮玉米、煮鸡蛋需要较低的温度；油的沸点比较高，可以用于炸油条和炸土豆；水的沸点比较低，可以用于煮玉米、煮鸡蛋；
（2）水开了，煲盖不断跳动，这时水蒸气对煲盖做了功，将水蒸气的内能转化成了煲盖的机械能；汽油机的做功冲程是汽油燃烧产生的内能转化为曲轴的机械能，因此这一现象与做功冲程的能量转化相同。
◆变式训练3：（2023·丽水）如图是电热液体蚊香器，工作时内部的发热部件对蚊香液加热，一段时间后，其项部有“白雾”飘出，房间里弥漫着蚊香液的清香，起到驱蚊和灭蚊的作用。
（1）发热部件使蚊香液温度升高，该过程主要通过　 　，使蚊香掖的内能增加(填“做功"或“热传递”)；
（2）“白雾”是蚊香液先汽化后　 　形成的(填物态变化名称)；
（3）房间里弥漫着清香说明分子在不停地做　 　。
【答案】（1）热传递
（2）液化
（3）无规则运动(热运动)
【解析】改变内能的方式有做功和热传递，同时还考查了分子的动理论的相关知识。
【解答】（1） 发热部件使蚊香液温度升高 ，该过程为热传递；
（2）白雾为液态，故是液化的结果；
（3） 房间里弥漫着清香说明分子在不停地做无规则运动(热运动) 。
故答案为：（1）热传递；（2）液化；（3） 无规则运动(热运动)
1．（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
【解析】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。
2．（2023·绍兴）2023年5月10日，搭载天舟六号货运飞船的运载火箭成功发射，进入轨道后天舟六号与我国空间站完成对接形成组合体。下列说法正确的是（　　）
A．加速升空时，天舟六号机械能不变
B．进入轨道后，天舟六号的惯性消失
C．对接靠近时，以”天和”舱为参照物，天舟六号是静止的
D．对接成功后，组合体绕地运行过程中运动状态发生改变
【答案】D
【解析】（1）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=动能+重力势能；
（2）一切物体都有惯性；
（3）根据参照物的知识判断；
（4）运动状态的改变包括：静止变与运动，运动变静止，速度大小改变或运动方向改变。
【解答】A.加速升空时，天舟六号的质量不变，高度增大，则重力势能增大，质量不变，速度增大，则动能增大。根据“机械能=动能+重力势能”可知，它的机械能增大，故A错误；
B.进入轨道后，天舟六号的质量不变，则惯性不变，故B错误；
C.对接靠近时，以”天和”舱为参照物，天舟六号的位置不断改变，则它是运动的，故C错误；
D.对接成功后，组合体绕地运行过程中速度大小和方向不断改变，则运动状态不断改变，故D正确。
故选D。
3．（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
【解析】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.
4．（2025·浙江）如图甲所示，在高铁站，离站台边缘一定距离的地方有一块黄色区域，人必须站在黄色区域以外的地方候车。这是因为列车进站时车厢附近空气流速大、压强　 　，乘客若离列车很近会被“推”向列车，从而发生危险。为了充分利用能量，某地高铁站火车进站和出站的轨道都与站台构成一个缓坡。如图乙所示。进站上坡前关闭发动机，列车由于具有　 　冲上缓坡，这样设计可以让列车无动力滑行，进站时将动能转化为　 　能储存起来。
【答案】压强小；惯性；重力势
【解析】重力势能与质量和高度有关，质量越大、高度越高，重力势能越大。
【解答】空气流速大，压强小，列车一侧压强减小，后方的空气可能会将乘客向铁轨一侧推，可能有掉落铁轨的风险。
列车由于具有惯性能保持原来的运动状态，所以在进站上坡前关闭发动机，由于惯性，列车也能冲上缓坡，车高度变高，重力势能变大。
5．（2023·衢州）小科用如图装置研究动能大小的影响因素。
（1）将质量不同的小钢球从斜面上相同的高度处分别由静止开始沿斜面滚下，比较木块被小钢球推出的距离大小，这样做的目的是为了研究动能大小与　 　的关系。
（2）木块向前移动一段距离后停止，这一过程中木块的机械能转化为　 　能。
【答案】（1）质量大小
（2）内
【解析】（1）根据题目描述分析哪个因素发生改变即可；
（2）根据能量转化的知识分析解答。
【解答】（1）小钢球从斜面上相同高度滚下，则到达斜面底端时速度相同，只有小球的质量不变，因此是为了研究动能与质量大小的关系；
（2）木块向前移动时，它要克服水平面的阻力做功，将木块的机械能转化为内能。
6．（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）<
【解析】（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7．（2022·金华）跳台滑雪是冬奥会比赛项目之一。
（1）北京冬奥会上某运动员在跳台滑雪比赛时的运动轨迹如图所示，该运动员沿跳台从A点到B点的下滑过程中，重力势能大小的变化是　 　；
（2）跳台采用的人造雪可循环利用，体现绿色奥运理念。造雪时不断吸入水，喷出粉状雪，该造雪过程中水发生的主要物态变化是　 　。
【答案】（1）变小（2）凝固
【解析】（1）重力势能与质量和高度有关；
（2）确定物质的初始态和终末态，从而确定物态变化的名称。
【解答】（1）根据图片可知，从A到B的过程中，运动员的质量不变，高度减小，因此它的重力势能减小；
（2）造雪时，水由液态变成固态，因此发生凝固现象。
8．（2024·浙江）如图所示狗拉着雪橇在水平雪地上做匀速直线运动，它对雪橇的水平拉力为100牛。
（1）以地面为参照物，雪橇处于　 　（填“静止状态”或“运动状态”）。
（2）雪橇运动5米，狗的拉力对雪橇做功为　 　焦。
（3）货物和雪橇保持相对静止且两者的接触面水平，不计空气阻力，则雪橇对货物的摩擦力为　 牛。
【答案】（1）运动状态
（2）500
（3）0
【解析】（1）被研究的物体和参照物之间发生位置的变化，被研究的物体是运动的，否则被研究的物体是静止的；
（2）根据W=Fs求功；
（3）相对静止时，没有相对运动趋势，摩擦力为零。
【解答】（1）狗拉着雪橇在水平雪地上做匀速直线运动，雪橇和地面之间发生了位置的变化，所以以地面为参照物，雪橇是运动的；
（2）狗对雪橇的水平拉力为100牛，雪橇运动5米，W=Fs=100牛×5米=500焦；
（3）相对静止时，雪橇和货物没有相对运动趋势，雪橇对货物的摩擦力为0牛。
9．（2021·杭州）如图所示，为两个光滑的圆弧槽和一段粗糙的水平面相连接的装置。将质量为m的物体从左侧圆弧槽A点由静止释放，最高到达右侧圆弧槽B点处，然后再次滑下，最高到达左侧圆弧槽C点处，其中A、B两点距离水平面的高度分别为H、h。(忽略空气阻力)
（1）物体从A点滑到水平面时，重力所做的功为　 　。
（2）物体从A点滑到B点的过程中，损失的机械能转化为物体内能的效率为η，则物体到达B点时温度升高了　 　。(物体比热容用c表示)
（3）C点距离水平面的高度为　 　。
【答案】（1）mgH
（2）(H-h)gη /c
（3）2h-H
【解析】（1）根据W=Gh计算出重力做的功；
（2）根据W=Gh分别计算出A、B两点时的机械能，然后将它们相减再乘以η计算出水平面上物体克服阻力做的功，也就是它增加的内能，最后根据公式计算升高的温度。
（3）物体从A到B，再从B到C，会在水平面上克服阻力做两次功，用物体最初的机械能减去克服摩擦做功的2倍得到物体在C点时的机械能，最后根据计算C点到水平面的高度。
【解答】（1）物体从A点滑到水平面时，重力所做的功为：W=Gh=mgH；
（2）物体从A点滑到B点的过程中，机械能减少：mgH-mgh；
物体吸收的热量Q=（mgH-mgh）η=mg（H-h）η；
物体到达B点时温度升高了：；
（3）物体从A点到B点，再回到C点时具有的机械能：mgH-2（mgH-mgh）=2mgh-mgH；
则C点到地面的高度为：。
10．（2023·丽水）中国055型驱逐舰装配的“鹰击-21"”高超音速导弹，因其超强的攻击力，被称为“航母杀手”。
（1）当驱逐舰执行护航任务时，不能与其他舰艇近距离并列前行，这是因为两艘舰艇中间的水流速度快，压强　 　，易造成海难事故。
（2）如图是导弹的飞行路线图，导弹发射升空至最高点后关闭发动机，仍能加速向下俯冲。请从能量转化的角度解释原因：　 　。
（3）导弹受到的空气阻力与导弹速度的关系
导弹速度v(米/秒) 50 100 150 200 500 1000
导弹受到的空气阻力F(牛) 50 200 450 800 5000 20000
若导弹在末端巡航阶段以1000米/秒的速度匀速直线飞行1000米，请结合上表信息，求该过程中导弹克服空气阻力做的功。
【答案】（1）小
（2）导弹的重力势能转化为动能，导弹的动能增大，速度加快。
（3）解：由表中数据可知，当v=1000m/s时，阻力F=20000N。
W=Fs=20000N×1000m=2×107J
答：该过程中导弹克服空气阻力做的功为2×107。
【解析】（1）根据流体压强和流速的关系解答；
（2）根据重力势能与动能的相互转化分析解答；
（3）首先根据表格确定速度为1000m/s时导弹受到的空气阻力，再根据W=Fs计算空气阻力做的功。
【解答】（1）当驱逐舰执行护航任务时，不能与其他舰艇近距离并列前行，这是因为两艘舰艇中间的水流速度快，压强小，易造成海难事故。
（2）当导弹从空中向下俯冲时，高度减小则重力势能减小，速度增大则动能增大，则加速俯冲的原因为：导弹的重力势能转化为动能，导弹的动能增大，速度加快。
11．（2023·台州）冰雹是一种灾害性天气，会损坏农作物和各种设施。
（1）冰雹在高空具有较大的重力势能，落到地面时速度较　 　。
（2）为探究不同速度的冰雹下落时对塑料薄膜的损坏程度，某同学进行模拟实验：取三块相同的塑料薄膜，画上20毫米×20毫米的小方格，让3个相同的圆冰球以不同的速度分别撞击，实验结果如图所示。利用方格计算受损面积，发现图甲、乙难以比较。若要更准确比较图甲、乙受损面积大小，不增加其它工具，可如何改进？　 　
（3）在总厚度不变的情况下，使用双层薄膜是否可以更好地抵挡冰雹？于是该同学再次进行模拟实验：选用材质相同的单层和双层薄膜，利用大小和速度相同的圆冰球撞击，比较受损程度，实验结果如下表。
类型 单层薄膜
(厚度0.24 mm) 双层蒋膜(每层厚度0.12 mm)
间隔Оmm 间隔5mm 间隔10mm
受损程度 攻损 上.下两层均轻微形变 上、下两层均中度形变 上层破损、下层严重形变
根据表中信息，请对大棚铺设塑料薄膜提出合理的建议。　 　
【答案】（1）大
（2）将方格划分得更小
（3）铺设间隔为0的双层薄膜
【解析】（1）重力势能大小与物体所处高度和物体的质量均有关；
（2）转化法是指利用容易观察的物理量来判断不易观察的物理量；
（3）控制变量法指在研究多因素变量时，应控制其余无关变量相同且适宜。
【解答】（1）落大地面时重力势能转化为动能，故其速度变大；
（2）探究不同速度的冰雹下落时对塑料薄膜的损坏程度 ，将方格划分得更小，方面计算受损面积；
（3）间隔为0的双层薄膜其形变程度最小，故铺设间隔为0的双层薄膜。
1．下列事例中，改变物体内能的途径与其他三项不同的是（　　）
A．柴火烧水 B．压缩空气发热 C．冬天搓手取暖 D．钻木取火
【答案】A
【解析】改变物体内能的两种方式：热传递和做功；热传递改变物体内能的本质是能量的转移，做功改变物体内能的本质是能量的转换，据此判断。
【解答】柴火烧水，是将火焰的内能转移到水中，利用的热传递的方式改变内能；；压缩空气发热、冬天搓手取暖、钻木取火都是利用做功方式改变内能，故A符合题意。故选A。
2．（2025九下·莲都模拟）为了更好地验证物体对外做功，物体内能会减少的结论，如图，在吸滤瓶中装入少量的水，并滴入几滴某液体，然后用气筒进行操作，关于滴入的液体及用气筒进行操作正确的是（　　）
A．植物油 往瓶内抽气 B．植物油 往瓶内打气
C．酒精往瓶内抽气 D．酒精 往瓶内打气
【答案】D
【解析】物体对外做功可以用高温高压气体对外做功来验证，因此选择容易发生物态变化的液体效果更好。
【解答】AB中的植物油不易发生物态变化，没有较好的效果；
C.抽气是外力拉动活塞，不能验证酒精气体对外做功；
D.往瓶内打气先让瓶内的酒精迅速汽化，瓶内形成高压酒精气体，会将瓶塞冲出，并在瓶口产生白雾，验证物体对外做功，温度降低，内能减少。
故答案为：D
3．（2025·鄞州模拟）如图为桌球运动员击打白球后，白球撞击黑球的运动轨迹图，其中乙和丁点为两球撞击后的瞬间，最终分别停留在丙点和戊点。假设黑白两球完全一样，桌面粗糙程度相同。下列有关不同点对应小球机械能大小关系错误的是（　　）
A．乙>丁 B．乙>丙 C．甲>乙＋丁 D．丙=戊
【答案】A
【解析】（1）动能的大小与质量和速度有关；重力势能，其大小由地球和地面上物体的相对位置决定，物体质量越大、位置越高、物体具有的重力势能就越大；机械能包括物体的动能和势能。
（2）运动的物体克服摩擦做功，机械能转化为内能，有机械能的损失。
【解答】白球和黑球的质量相等，高度相同，重力势能相同且不变；桌面粗糙程度相同，小球滚动过程中克服摩擦力做功，一部分机械能转化为内能；
白球从甲点运动到乙点，一部分动能转化为内能，在乙点撞击黑球后，一部分动能传递给黑球，所以白球在甲点的机械能大于白球在乙点的机械能与黑球在丁点的机械能之和，即甲＞乙+丁；
乙和丁点为两球撞击后的瞬间，最终分别停留在丙点和戊点，由图可知碰撞后黑球滚动的距离大于白球，且两球完全相同，则可知碰撞后黑球克服摩擦力做的功更多，说明碰撞后的瞬间黑球的机械能大于白球，即丁＞乙；
白球乙点的动能大于在丙点的动能，即乙＞丙；
白球和黑球最终分别停留在丙点和戊点，所以白球在丙点和黑球在戊点的机械能相等，即丙=戊；
综上分析，A错误，BCD正确。
故选A。
4．（2024九下·上城模拟）图甲是热机的四个冲程，图乙试管中有20毫升水，由初温60℃加热至90℃，塞子弹起，试管口出现“白气”，（ c水=4.2×103J/(kg ℃))。对此过程分析不合理的是（　　）
A．试管口看到的“白气”是液态水
B．水吸收的热量为2520焦
C．塞子弹起时，试管内气体对外做功，内能减少
D．图乙塞子弹起时发生的能量转化与图甲中的②冲程相同
【答案】D
5．（2025·浙江模拟）某同学通过如图实验认识功和能、运动和力的关系。小球在斜面上由静止滚下，并推动木块继续运动一段距离。下列说法错误的是（　　）
A．小球下滚过程中动能增大，机械能也增大
B．小球下滚过程中动能增大，是因为重力对其做功
C．小球撞击木块时，部分机械能转移到木块
D．小球在水平面上滚动时速度减小，是因为阻力的影响
【答案】A
【解析】小球运动过程中与斜面及水平面产生摩擦，机械能转化为内能，机械能减小。
【解答】A、小球滚下时，重力势能转化为动能和内能，动能增大，但机械能减小，故A错误，符合题意；
B、小球下滚过程中动能增大，是因为重力对其做功，即重力势能转化为动能，故B正确不符合题意；
C、小球撞击木块时，部分机械能转移到木块，木块开始运动，故C正确，不符合题意；
D、小球在水平面上滚动时速度减小，说明小球的运动状态发生改变，是因为阻力的影响，故D正确，不符合题意。
故答案为：A。
6．（2025·温州模拟）彩虹滑道是近年来新兴的游乐项目，如图甲所示，游客只需坐在橡皮圈上，就能随橡皮圈一起快速滑下。图乙是该游乐项目的简化模型，AB 段表示彩虹滑道，BC 段表示水平的人工草皮减速带。下列说法错误的是
A．彩虹滑道的高度越高，橡皮圈到达
B．点的速度越大B.在BC 段滑行的过程中，能量守恒
C．在整个过程中，人和橡皮圈的机械能守恒
D．在整个过程中，橡皮圈的内能不断增加
【答案】C
【解析】（1）机械能包括动能和势能，动能与物体的质量和速度有关，势能与物体的质量和高度有关。在只有重力或弹力做功的物体系统内，动能与势能可以相互转化，而总的机械能保持不变；但如果有摩擦力等其他力做功，机械能会减少，减少的机械能转化为内能等其他形式的能。
（2）能量守恒定律是指在一个封闭系统中，能量既不会凭空产生，也不会凭空消失，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其它物体，而能量的总量保持不变。
【解答】A、彩虹滑道的高度越高，橡皮圈的重力势能越大，下滑过程中重力势能转化为动能越多，到达 B 点的动能越大，速度越大，故该选项正确。
B、在 BC 段滑行的过程中，橡皮圈受到摩擦力的作用，机械能会转化为内能等，但整个系统的能量（机械能和内能等）是守恒的，符合能量守恒定律，故该选项正确。
C、在整个过程中，橡皮圈在 AB 段下滑时受到摩擦力，在 BC 段滑行时也受到摩擦力，摩擦力做功，机械能会转化为内能，所以人和橡皮圈的机械能不守恒，故该选项错误。
D、在整个过程中，由于摩擦力的存在，机械能不断转化为橡皮圈的内能，所以橡皮圈的内能不断增加，故该选项正确。
故答案为：C。
7．（2025·宁波模拟）如图是一个弹性小球从台阶上以一定速度滚下的轨迹图，关于该过程说法合理的是(　　)
A．运动过程中小球的机械能保持不变
B．整个过程中只发生了重力势能和动能之间的转化
C．整个过程中小球的重力势能一直在减小
D．小球均未与台阶接触情况下，位点4动能大于位点3
【答案】D
【解析】（1）动能大小的影响因素：质量和速度，质量越大，速度越大，动能越大。
（2）重力势能大小的影响因素：质量和高度，质量越大，高度越高，重力势能越大。
（3）物体克服阻力做功，一部分机械能转化为内能。
【解答】AB、运动过程中，小球会克服阻力做功，机械能逐渐减小，一部分机械能转化为了内能；在下落过程中，小球的重力势能会转化为动能；在碰撞的过程中，小球的动能会转化为小球的弹性势能，故AB错误；
C、根据图片可知，小球在碰撞后的高度上升、质量不变，小球的重力势能增大，所以这个过程中小球的重力势能不是一直减小的，故C错误；
D、小球均未与台阶接触情况下，位置4的速度大于位置3的速度，位置4动能大于位置3的动能，故D正确。
故答案为：D。
8．（2025·浙江模拟）体育考试时，某同学将同一篮球以不同弧线从A点投向B点，空气阻力不可忽略且大小恒定，则下列说法正确的是（）
A．篮球沿着两条弧线从A点运动到B点，机械能都先增加后减小
B．篮球在弧线1和弧线2的最高点时动能都为零
C．从A点到B点，篮球重力势能的增加量弧线1大于弧线2
D．若篮球在B 点的机械能相等，则在A 点弧线l的机械能大于弧线2
【答案】D
【解析】（1）重力势能与质量和高度有关；
（2）动能与质量和速度有关；
（3）空气阻力不可忽略且大小恒定，篮球运动过程中克服空气阻力做功，一部分机械能转化为内能。
【解答】A、篮球上升时，重力势能增加，动能减小，篮球下落时重力势能减小，动能增加；整个过程因不能忽略空气阻力，故因克服空气阻力做功，部分械能转化为内能，机械能减小，A错误；
B、篮球在弧线1和弧线2的最高点速度不为零，动能都不为零，B错误；
C、重力势能与质量和高度有关，从A点到B点，弧线1与弧线2两种情况下，篮球的质量不变，增加的高度相同，所以篮球重力势能的增加量相等，故C错误；
D、由图可知，篮球通过弧线1运动的路程较大，克服空气阻力做功消耗的机械能较多，若篮球在B点的机械能相等，则在A点的机械能弧线1大于弧线2，故D正确。
故答案为：D。
9．（2025·温州模拟）“反向蹦极”是一项比蹦极更刺激的运动。如图所示，弹性轻绳的上端固定在O点，拉长后将下端固定在体验者的身上，并与固定在地面上的扣环相连。打开扣环，人从A点由静止释放，像火箭一样被“竖直发射”，上升到最高位置C点，其中在B点时速度最快，上下震荡后静止在空中。对此过程，下列描述正确的是（　　）
A．人从B点运动到C点，重力势能和动能都增加
B．在最高点C时，弹性势能达到最大值
C．人从A点运动到B点，动能减小
D．人上升和下降时最大速度不同
【答案】D
【解析】影响弹性势能的因素是弹性形变的程度，弹性形变程度越大，弹性势能越大；
影响动能的因素有：质量和速度，质量一定时，速度越大，动能越大；
影响重力势能的因素有：质量和高度，质量一定时，高度越高，重力势能越大。
【解答】A、人在B点时速度最快，动能最大，人从B点运动到C点，动能减小；由于高度增加，重力势能增加，故A错误；
B、人在B点时速度最大，此时弹力与人的重力相等，此时弹性绳对人还有弹力，继续向上运动的过程中，弹性绳恢复原状，之后，人由于惯性继续向上运动至最高点，动能转化为重力势能，所以最高点C时，弹性势能为0，故B错误；
C、人在B点时速度最快，动能最大，人从A点运动到B点，动能增大，故C错误；
D、上下震荡后静止在空中，说明受到了空气阻力，因而整个过程机械能逐渐减小，因而人上升和下降时最大速度不同，故D正确。
故答案为：D。
10．（2025·德清模拟）如图甲所示是我们常见按压式圆珠笔。小明利用圆珠笔开展了以下实验研究。
实验一：研究弹簧弹力与压缩量的关系(如图乙)，实验数据记录如下表：
序号 钩码质量(g) 弹簧压缩量x(mm) 弹簧弹力F(N) k
1 50 2 0.5 0.25
2 100 4 1 0.25
实验二：研究影响弹簧弹性势能的因素。先将笔倒立向下按压一定程度然后放开，笔将向上弹起一定的高度。某次弹跳过程可以分为三个阶段： (如图丙)
①把笔竖直倒立于水平硬桌面，下压外壳使其下端接触桌面(见位置a)；
②由静止释放，外壳竖直上升，弹簧恢复到原长(见位置b)；
③笔继续上升到离桌面2厘米的最高处(见位置c)开始下落。
（1） 实验一表中的“k”应该填入的项目是： 　 　(选填“F/x”或“x/F”)；小明由实验一表格数据就得出了弹簧弹力与压缩量的关系是否正确，请说明理由　 　。
（2）实验二的笔在上升过程中，笔的外壳的最大速度处于位置　 　之间(选填“ab”或“bc”)。
（3）实验二通过测量　 　研究弹簧弹性势能的大小(选填“笔上升的最大高度”或“笔的质量”)。
【答案】（1）F/x；不正确，实验次数太少，实验存在偶然性
（2）ab
（3）笔上升的最大高度
【解析】（1）根据表格数据，分析k值与前面数据的关系即可。在科学探究中，往往需要多次进行实验，从而收集多组数据，这样得出的结论会更加客观，具有普遍意义；
（2）当物体受到合力的方向与运动方向一致时，物体做加速运动；当合力为零时，加速停止，此时速度最大；
（3）在实验中，笔的外壳到达的最大高度越大，说明重力势能越大，那么对应的弹性势能越大。
【解答】（1）根据表格可知，；
小明由实验一表格数据就得出了弹簧弹力与压缩量的关系不正确，理由是：实验次数太少，实验存在偶然性；
（2）根据图片可知，在开始阶段，弹力大于重力，合力向上，则外壳做加速运动。随着弹力的减小，当弹力等于外壳的重力时，合力为零，此时加速停止，即此时速度最大。由此可知，速度最大的时候弹力依然存在，即还有形变，故速度最大的位置在ab之间；
（3）实验二通过测量笔上升的最大高度研究弹簧弹性势能的大小。
11．（2025·丽水模拟）小科在参观科技馆时看到一种有趣的科学玩具——牛顿摆，如图甲所示，它由支架、细线和5个完全相同的钢球组成，每个钢球通过两根无弹性细线固定在支架上，并紧挨着排列在同一水平线上。拉起最左侧的钢球，释放后，它像单摆一样向右摆动撞击相邻钢球，仅把最右侧的钢球撞出，其他球几乎静止不动。为什么碰撞后仅有一个球摆动，而其余球仍然保持静止？小科进行了如下探究：
【提出问题】被撞而摆动的钢球数量与哪些因素有关？
【建立假设】被撞而摆动的钢球数量与撞击球撞击时的速度大小有关。
【实验验证】将牛顿摆等效为单摆模型，如图乙所示是一个钢球撞击其它钢球的情形，五个钢球自左向右标为球。若不考虑能量损失，请回答下列问题：
（1）将A球作为撞击球拉至一定的高度（保持细线绷直），静止释放后，A球向右摆动过程中，将　 　能转化为动能。
（2）为了改变撞击球撞击时的速度，进行的操作是：　 　。释放后，当钢球发生碰撞时，仅有E球被撞出。
（3）重复上述步骤，当钢球发生碰撞时，都仅有E球被撞出。由此可判断：被撞而摆动的钢球数量与撞击球撞击时的速度　 　（填“有关”或“无关”）。
（4）针对小科提出的问题，利用此实验装置还可验证的假设是　 　。
【答案】（1）重力势能
（2）将A球拉至不同的高度（保持细线绷直）后静止释放（或将A球拉开不同的角度）
（3）无关
（4）被撞而摆动的钢球数量与撞击球的数量有关。
【解析】（1）动能与质量和速度有关，重力势能与质量和高度有关，比较二者大小确定转化过程；
（2）钢球撞击时的速度大小与它释放时的高度大小有关；
（3）根据现象分析摆动的钢球数量是否与撞击速度有关；
（4）根据问题结合自己的认识提出可验证的假设。
【解答】（1）释放后，A球向右摆动过程中，高度减小，速度变大，重力势能转化为动能；
（2）探究被撞而摆动的钢球数量与撞击球撞击时的速度大小有关时，需要改变撞击球的速度的大小，即将A球拉至不同的高度由静止释放；
（3）当钢球发生碰撞时，仅有E球被撞出，这表明被撞而摆动的钢球数量与撞击球的速度无关；
（4）针对小科提出的问题，利用此实验装置还可验证的假设是：被撞而摆动的钢球数量与撞击球的数量有关。
11．（2025·金华模拟）在做“验证重力势能大小与质量的关系”实验时，小明的实验步骤如下：
①在一个铝盘中放入一定厚度的细沙；
②选择材质相同的三个金属小球；
③将一根刻度尺竖直立在细沙上，在一定高度自由释放小球，观察被金属小球撞击后的沙坑深度；
④抹平细沙后，更换质量不同的小球，重复步骤③；
⑤观察并记录实验现象，填入下表，得出实验结论。
金属小球 下落高度 小球质量 沙坑深度
A 20cm m1 较深
B 20cm m2 深
C 20cm m3 浅
（1）本实验通过　 　比较小球间的重力势能的大小。
（2）款式甲为实心小球，款式乙为空心小球。小明认为该实验应选择乙款金属小球进行实验，理由是　 　。
（3）据表分析，三个金属小球m、m2、m3之间的大小关系为　 　。
（4）小明思考能否用弹性海绵代替细沙来进行实验，请简要说明你的想法及理由　 　。
【答案】（1）沙坑深度
（2）质量不同的乙款小球体积相同，能更好地控制小球落地时与沙的受力面积
（3）
（4）不能，弹性海绵撞击后会回弹，不准确。 (合理即可)
【解析】（1）根据题意可知，小球撞击沙地时，陷入沙坑的深度越大，则说明小球的重力势能越大；
（2）相同质量的小球从相同高度下落时，小球的体积越大，沙地受力面积越大，则沙坑的深度越小；
（3）根据深度大小确定重力势能大小，根据重力势能大小确定小球质量大小；
（4）根据海绵有弹性，不能保持形变分析解答。
【解答】（1）本实验通过沙坑深度比较小球间的重力势能的大小。
（2） 小明认为该实验应选择乙款金属小球进行实验，理由是：质量不同的乙款小球体积相同，能更好地控制小球落地时与沙的受力面积。
（3）根据表格可知，相同高度下落时，深度大小；B>A>C，则重力势能大小：B>A>C，那么质量大小。
（4） 小明思考能否用弹性海绵代替细沙来进行实验， 我认为不能，理由是：弹性海绵撞击后会回弹，不准确。
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