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机械能、内能及其转化
一、单选题
1．如图所示的实验，是我们在学习分子动理论时做过的一些实验，下列表述正确的是（ ）
①甲图：水和酒精充分混合后的总体积变小，说明分子之间存在引力
②乙图：两个铅块紧压后合在一起，没有被重物拉开，说明分子之间存在引力
③丙图：墨水在热水中扩散得更快，说明温度越高分子的热运动越缓慢
④丁图：演示扩散现象时，应将密度较大的二氧化氮气体装入容器B中
A．①③ B．②③ C．②④ D．①④
2．“孝”是中华民族的传统美德。如图所示，关于小红帮奶奶用热水洗脚的过程中涉及的物理知识，下列说法正确的是（ ）
A．热水泡脚是通过做功改变了脚的内能
B．洗脚水的温度越高，含有的热量越多
C．热水泡脚过程中，水减少的内能一定等于脚增加的内能
D．洗脚过程中水的温度降低，内能减小
3．“十一黄金周”，全国各地出行热度大幅上涨，各地饮食消费水涨船高。“不知吃什么就吃火锅”，火锅的强社交属性、伴随旺盛的假期聚餐需求而升温。如图是吃火锅时的场景，下列说法正确的是（ ）
A．汤底的温度越高，含有的热量越多
B．汤底沸腾时持续吸热，温度不变，内能不断增大
C．冒出的“白气”是锅里水汽化形成的水蒸气
D．涮肉时，汤底将温度传递给肉片
4．分子很小，看不见摸不着，但我们可以通过一些直接感知的现象经过合理的推测来认识分子的一些性质，下列推测既合理又符合事实的是（ ）
A．现象：空气中沙尘飞舞；推测：分子在做永不停息的无规则运动
B．现象：大米和小米混合后，总体积小于；推测：分子之间有间隙
C．现象：将两个截面平整的铅柱紧紧压在一起，两个铅柱会结合起来；推测：分子间存在引力作用
D．现象：“破镜不能重圆”；推测：分子间存在斥力作用
5．将质量相同的铝块和铜块放在同一炉中加热一段时间，拿出后迅速放在两个盛有相同质量的水的杯子中，观察两个杯子温度的变化情况，发现放铝块的那个杯子水温度升高得较多，对此有下面四种说法：
①； ②；
③铜块传给水的热量较多； ④铝块传给水的热量较多
这个实验能正确说明的是（ ）
A．①③ B．②④ C．①④ D．②③
6．如图为探究“比较不同物质吸收热量的情况”的实验装置，使用相同规格的电加热器分别对水和食用油加热，得到温度随时间变化的图像如图所示。下列说法不正确的是（ ）
A．在两个相同的烧杯中应加入质量相同的水和食用油
B．实验中物体吸热的多少是通过水和食用油升高的温度来衡量的
C．图中对应食用油，对应水的温度随时间变化情况
D．实验表明，质量相等的水和食用油，升高的温度相同时，水吸收的热量比食用油多
7．如图所示，对于图片中描述的物理过程，分析中错误的是（ ）
A．厚玻璃瓶内的空气被压缩，空气内能增加，温度升高
B．瓶内的空气推动塞子跳起时，瓶内气体内能减少，温度降低
C．汽缸中的气体推动活塞向下运动时，汽缸内气体的温度降低，内能减少
D．试管内的水蒸气推动塞子冲出时，水蒸气内能减少在管口汽化形成白雾
二、填空题
8．如图，表面光滑的两个相同的弧形槽，一个为凸形，一个为凹形。两个完全相同的钢球A、B分别以相同的初始速度v0进入两弧形槽，它们运动到槽另一端速度也刚好为初始速度v0，A球在凸形槽上升的过程中速度会越来越________，则A、B两小球通过两弧形槽的平均速度va_________vb。
9．如下图所示，一个小球从空中下落后反复弹跳的过程中，经测量A和B两点到水平地面的高度均为h1．C和D是小球滚动过程中经过的两个位置，C和D两点到水平地面的高度分别为h2和h3，h2＜h3，则小球在C点的重力势能___________D点的重力势能，小球在A点的机械能___________B点的机械能，小球在A点的动能___________B点的动能。（均选填“大于”“等于”或“小于”）
10．如图所示是同种物质的三种不同状态下的分子结构，其中丙图表示物质处于___________（选填“固态”“液态”或“气态”），物质从丙图变化到乙图时，分子间作用力___________（选填“变大”“变小”或“不变”）。如图丁所示，用细线绑住干净的玻璃板，将玻璃板吊在弹簧测力计的下面，静止时测力计示数为；又使玻璃板水平接触水面，然后稍稍用力向上拉玻璃板，且没有离开水面，测力计示数为；再将玻璃板慢慢浸没在水中，玻璃板没有接触杯底，静止时测力计示数为，则测力计最大示数的是___________（选填“”或“”或“”），引起测力计示数变大的原因是_________。
11．按要求完成填空。
(1)如图甲所示，向冷水和热水中各滴入一滴红墨水，观察到热水杯中的颜色变化得___________________________________ （选填“快”或“慢”），说明温度越高，分子的无规则运动越___________________________________（选填“剧烈”或“缓慢”）。
(2)如图乙所示，在“探究动滑轮的特点”时，弹簧测力计应在___________________________________（选填“静止”或“匀速拉动”）时读数，由该实验可得，使用动滑轮的好处是___________________________________。
三、实验题
12．如图所示，某中学实验小组在“探究物体的动能跟哪些因素有关”的实验中，让小球从同一斜面的某处由静止释放，撞击同一水平面上的同一木块，并使木块向前移动一段距离。
(1)此实验是通过观察____________，来比较小球到达水平面时动能的大小。
(2)要探究动能与质量的关系，应选择____________两图来进行比较，实验中应保证小球到达水平面时____________相同。
(3)若选择甲、丙两图来进行比较，可以得出结论：质量相同的物体，____________越大，动能越大。
(4)如果水平面绝对光滑，本实验将____________（选填“能”或“不能”）达到探究目的。
13．《民法典》明确规定：禁止从建筑物中抛掷物品。高空抛物是一种严重的违法行为，对人们的生命安全构成了严重威胁。为探究“高空抛物对地面作用力的大小与哪些因素有关”。小玮提出了下列猜想：
猜想一：作用力的大小与物体的高度有关；
猜想二：作用力的大小与物体的质量有关。
为了验证猜想，小玮准备的器材有：一个塑料瓶A和一个啤酒瓶B（两瓶的形状相同），装有足够深细沙的盆。
(1)实验中用装水的塑料瓶A从高空自由下落，通过观察塑料瓶A落在细沙中后细沙的凹陷深度来反映其对地面作用力的大小，这种研究方法是___________。
(2)小玮用装水的塑料瓶A做了如图甲、乙、丙所示的三次实验，为验证猜想一，应选取___________两次实验情况做对比。
(3)为了验证猜想二、小玮换用装水的啤酒瓶B（瓶中水量与图丙中塑料瓶相同，且空瓶的质量mB>mA）从h1高度由静止释放，并在细沙上留下印迹，如图丁所示。他通过比较如图丙、丁所示的凹陷程度得出结论：同一高度处由静止释放的物体，质量越大，对地面作用力越大。你认为小玮通过上述实验过程得出的结论可信吗？___________（选填“可信”或“不可信”），理由是___________。
14．某实验小组在“探究物质的吸热能力”的实验中，实验装置如图所示：
物质 初温 加热时间 末温
甲 20 5 50
乙 20 5 35
(1)实验中需要的测量器材是______、______、______。
(2)实验中必须要选取______（选填“质量”或“体积”）相等的甲、乙两种液体；选取两个相同规格的电加热器进行实验是为了能够使用______（选填“温度计示数的变化”或“加热时间的长短”）来反映液体吸收热量的多少。
(3)根据实验测得的数据分别描绘出了甲和乙两种液体的温度随加热时间变化的图像，如图丙所示，请分析实验数据可知，______的吸热能力更强，并说明分析方式________________________。
(4)若甲液体的比热容为，则乙液体的比热容为______；这两种液体中，______更适合做热水袋中使用的液体。
(5)实验结束后，小明又独自进行一次实验，用相同的温度计和停表记录了两液体的加热时间和温度，并将数据记录在表中。分析实验数据时，小明发现表格的设计存在不足，即__________________。
15．在“探究物质的吸热能力”的实验中，实验装置如图（a）、（b）所示（两电加热器相同）
(1)实验中必须要选取______相等的甲、乙两种液体。
(2)实验通过比较______来比较吸收热量的多少。
(3)图（c）是根据实验测得的数据分别描绘出了甲和乙两种液体的温度随加热时间变化的图像，吸收相同的热量，______液体升高的温度多，______液体的吸热能力更强（两空均选填“甲”或“乙”）。
(4)若甲液体的比热容为，则乙液体的比热容为______。
(5)______（选填“甲”或“乙”）更适合作为汽车冷却剂。
16．【问题】做功与物体内能的变化存在怎样的关系？
【证据】利用气压式喷雾器、数字式温度计、小叶轮等进行实验：
（1）用温度计测出气压式喷雾器内气体的温度，如图甲所示。
（2）关闭喷嘴处的阀门，接着用手按压活塞快速打气，并用温度计测出喷雾器内气体的温度，如图乙所示。
（3）打开喷嘴处的阀门，迅速放出喷雾器内一部分气体，并用温度计测出喷雾器内气体的温度，如图丙所示。
【解释】
(1)该实验通过________的变化来反映气体内能的变化，这里应用了________法。
(2)打开喷嘴处的阀门，迅速放出喷雾器内一部分气体时，喷雾器前的小叶轮转动，此时气体的内能转化为小叶轮的________能。（不考虑摩擦）
(3)比较________两图可知，外界对气体做功，气体的内能增大。
(4)比较乙、丙两图可知，气体对外界做功，气体的内能________。
【交流】
创新实践小组受到上述实验的启发组装了一个汽轮机模型，如图所示。实验时，向烧瓶内注入适量水，用酒精灯将水加热至沸腾，当水蒸气从导管口喷出时，也能推动小叶轮转动。
(5)同学们在实验过程中发现，加热一段时间后叶轮才开始转动，这是因为________。
(6)实验过程中发现叶轮转动得很慢。同学们交流后认为，这是蒸汽喷射力不足造成的。以下两种解决方案中你认为可行的是________。
A．更换一个更细的喷嘴
B．降低小叶轮的高度，使喷嘴对准叶轮的中心
17．如图所示，在“比较质量相等的不同燃料燃烧放出的热量”实验中：
(1)实验装置的组装顺序应该是______（选填“由上到下”或“由下到上”）。
(2)为了保证实验结论的可靠性，除了选择两套相同的装置，在实验中应控制燃料1和燃料2的____________及烧杯中液体的____________相同。
(3)比较不同燃料的热值，应选择______两图进行实验，本实验是通过比较______的变化，来比较燃料热值的大小。
(4)通过实验得到的燃料热值与实际值相比偏______（选填“大”或“小”），你认为出现这种情况的主要原因是____________。
四、计算题
18．如图为汽油机某冲程示意图。若该四冲程汽油机的活塞面积，活塞冲程长度为，某种工作状态下做功冲程燃气的平均压强，飞轮1 min转动1600转，当汽油机满负荷工作时（不计摩擦），求：
(1)做功冲程中活塞受到燃气的平均压力为多少？
(2)在此工作状态下汽油机1 min对外做功是多少？
(3)该汽油机的功率是多大？
试卷第4页（共4页）
试卷第3页（共4页）
《机械能、内能及其转化》参考答案
题号 1 2 3 4 5 6 7
答案 C D B C B B D
1．C[footnoteRef:1] [1: ]
【详解】①水和酒精混合后总体积变小，说明分子间存在间隙，故①错误；
②两个铅块紧压后合在一起，没有被重物拉开，这是由于分子之间存在引力，使得两个铅块紧密结合，故②正确；
③墨水在热水中扩散得更快，说明温度越高，分子的热运动越剧烈，故③错误；
④二氧化氮密度大于空气，装入下方B瓶中可排除重力对实验的影响，从而证明分子在不停地做无规则运动，故④正确。
综上②④正确，①③错误。
故选C。
2．D
【详解】A．热水泡脚时，脚从热水中吸收热量，是通过热传递的方式改变脚的内能，故A错误；
B．热量是热传递过程中传递能量的多少，属于过程量，不能说物体含有热量，故B错误；
C．热水泡脚过程中，水减少的内能等于脚增加的内能与散失到周围环境中内能之和，故水减少的内能大于脚增加的内能，故C错误；
D．洗脚过程中，水放出热量，温度降低，质量不变，水的内能减小，故D正确。
故选D。
3．B
【详解】A．热量是过程量，不能说物体含有热量，故A错误；
B．液体沸腾时持续吸热，温度不变，内能增大，故B正确；
C．“白气”是水蒸气遇冷液化形成的小水珠，故C错误；
D．热传递传递的是热量而非温度，故D错误。
故选B。
4．C
【详解】A．沙尘是宏观固体颗粒，沙尘飞舞属于宏观机械运动，与分子无规则运动无关，推测错误，故A不符合题意；
B．大米、小米是宏观颗粒，混合后总体积减小是因为宏观颗粒间的空隙被填充，不能说明分子间存在间隙，推测错误，故B不符合题意；
C．将两个截面平整的铅柱紧紧压在一起，两个铅柱会结合起来，是因为接触面分子间距达到分子引力的作用范围，分子引力使两铅柱结合，推测合理且符合事实，故C符合题意；
D．破镜的玻璃碎片间距离较大，分子间几乎无相互作用力，并非分子斥力导致不能重圆，推测错误，故D不符合题意。
故选C。
5．B
【详解】③④．根据吸热公式，两个杯子中水的质量相同，放铝块的杯子水温升高更多，说明这部分水吸收的热量更多，也就是铝块传给水的热量更多，故③错误，④正确；
①②．铝块和铜块初始在同一炉中加热足够长时间，所以二者初温相同；热平衡后金属块和对应杯子里的水温相同，放铝块的杯子水温更高，说明铝块降低的温度比铜块更小。金属放热满足，已知铝块和铜块质量相同，铝块放出的热量更多、自身降低的温度更小，因此可以推导出铝的比热容大于铜的比热容，即，故①错误，②正确。
正确的是②④，故选B。
6．B
【详解】A．根据控制变量法，探究不同物质吸热情况需控制液体质量相同，故A正确；
B．实验中选择的加热器装置相同，则相同时间内物质吸收的热量是相同的，因此实验中物质吸收热量的多少是通过加热时间来表示的，故B错误；
CD．由图乙，两液体的初温，升高温度
a用时，b用时，即质量相同的不同物质，升高相同的温度，b需要加热的时间长，吸收的热量多，因此b的吸热能力强，是水，a对应食用油，故CD正确。
本题选择错误的，故选B。
7．D
【详解】ABC．压缩空气、空气推塞子、气体推活塞、水蒸气推塞子均是通过做功改变内能。外界对气体做功，气体内能增加；气体对外做功，气体内能减少，温度降低，故ABC正确；
D．试管内的水蒸气推动塞子冲出时，水蒸气对外做功，内能减少，温度降低，水蒸气遇冷液化形成小水滴即白雾，选项中说是汽化，故D错误。
本题选择描述错误的，故选D。
8． 慢 小于
【详解】凸形槽光滑，A球上升时，动能逐渐转化为重力势能，动能减小，因此速度会越来越小。
两球初速度都是，A球全程的速度都不大于初速度，全程平均速度小于；B球全程的速度都不小于，全程平均速度大于，因此A球的平均速度小于B球的平均速度。
9．
小于
大于
大于
【详解】因重力势能与物体质量、高度有关，同一小球质量不变，，故小球在C点的重力势能小于D点的重力势能。
小球反复弹跳过程中，需克服空气阻力、与地面碰撞做功，机械能逐渐减小；A点所处运动阶段早于B点，故小球在A点的机械能大于B点的机械能。
因A、B两点高度相同，故小球在两点的重力势能相等；由机械能为动能与重力势能之和，A点机械能更大，故小球在A点的动能大于B点的动能。
10． 液态 变小 分子间存在引力
【详解】同种物质三态的分子特点：固态分子间作用力大，所以排列紧密有规则；液态分子间作用力较小，无固定排列；气态分子间作用力极小，间距极大，可以在一定范围内自由移动。因此甲为固态，丙为液态，乙为气态；
物质从丙图（液态）变化到乙图（气态）时分子间作用力变小；
弹簧测力计下的玻璃板静止时，等于玻璃板的重力。玻璃板接触水面未离开时，玻璃分子与水分子间存在相互作用的引力，拉力需克服重力与该引力，故；玻璃板浸没在水中时受向上的浮力，等于重力减去浮力，故，因此最大示数为。
示数变大的原因是分子间存在相互作用的引力。
11．(1) 快 剧烈
(2) 匀速拉动 可以省力
【详解】（1）分子的无规则运动剧烈程度和温度有关：在热水中，红墨水扩散的速度更快，整杯水变色更快，说明温度越高，分子的无规则运动越剧烈。
（2）探究动滑轮特点时，若静止读数会忽略滑轮转动的摩擦影响，只有匀速拉动时，动滑轮处于平衡状态，测得的拉力才是正常工作时的真实拉力；由图乙可知，物重1N，拉力仅为0.6N，小于物重，说明动滑轮的核心好处是可以省力。
12．(1)木块被撞击后移动的距离
(2) 甲、乙 速度
(3)速度
(4)不能
【详解】（1）本实验用到转换法，在探究物体的动能跟哪些因素有关的实验中，通过观察木块被撞击后移动的距离来判断小球动能的大小，木块移动的距离越远，小球的动能越大。
（2）探究动能与质量的关系时，要控制小球到达水平面的速度相同、改变小球质量，符合条件的是甲、乙两图：两个小球从斜面同一高度由静止释放，到达水平面时的速度相同，只有质量不同。
（3）甲、丙两图中，小球的质量相同、在斜面上的高度不同，即小球从斜面静止下滑时到达水平面的速度不同，甲中小球的速度更大，木块运动的距离更远，说明小球的动能更大，可得结论：质量相同的物体，速度越大，动能越大。
（4）若水平面绝对光滑，则木块运动时不受摩擦力作用，撞击后木块做匀速直线运动，不能通过木块移动的距离长短来判断小球动能的大小，所以本实验将不能达到探究目的。
13．(1)转换法
(2)甲、乙
(3) 不可信 探究作用力与质量的关系时，根据控制变量法，只能改变质量，其他变量应保持一致。本实验中塑料瓶A和啤酒瓶B两个瓶子材质和弹性不相同，实验未控制瓶子的材质、弹性等无关变量相同，变量不唯一，不符合控制变量法要求，因此结论不可信。
【详解】（1）本实验中无法直接测量瓶子对地面的作用力大小，通过细沙的凹陷程度间接体现作用力大小，属于转换法。
（2）验证猜想一“作用力大小与物体的高度有关”时，需要使用控制变量法，保持物体质量完全相同，只改变下落高度。甲、乙两次实验使用同一装水量不变的塑料瓶A（质量相同），下落高度不同，符合实验要求。
（3）略。
14．(1) 温度计 秒表 天平
(2) 质量 加热时间的长短
(3) 乙 相同质量的甲、乙两种液体，加热相同的时间，吸收热量相同，甲升高的温度大于乙升高的温度
(4) 乙
(5)各物理量的记录缺少单位
【详解】（1）实验中需要温度计测量液体的温度，秒表测量加热时间，控制两种液体的质量相等，需要用天平来测量液体的质量。
（2）比较不同物质的吸热能力时，根据控制变量法，要保证两种液体的质量相同，仅物质种类不同。
相同规格的电加热器在相同时间内放出的热量相等，因此可以用加热时间的长短来间接反映液体吸收热量的多少，这是初中物理常用的转换法。
（3）由图丙可知，相同质量的甲、乙两种液体，加热相同的时间，吸收热量相同，甲升高的温度大于乙升高的温度，则乙的吸热能力更强。
（4）由表中数据可知，加热5min，即吸收相同的热量，甲升高的温度
乙升高的温度
甲乙比热容之比
乙液体的比热容
相同质量的甲乙两种液体，升高相同的温度，乙的比热容较大，乙吸收的热量较多，乙更适合做热水袋中使用的液体。
（5）在比较甲、乙两种液体吸热情况的实验中，需要通过比较温度变化来判断吸热能力，而表格中记录了初温和末温和加热时间，各物理量的记录缺少单位，这是表格设计的不足之处。
15．(1)质量
(2)加热时间的长短
(3) 甲 乙
(4)
(5)乙
【详解】（1）探究物质吸热能力时，根据控制变量法，需要保证两种液体的质量相等，仅液体种类不同，才能通过升温差异对比吸热能力。
（2）实验中两个电加热器完全相同，相同时间内放出的热量相等，因此可以用加热时间长短间接反映液体吸收热量的多少。
（3）从图（c）可知，吸收相同热量（即加热时间相同时），甲的温度上升幅度更大；
而吸热能力的强弱表现为：相同质量的物体吸收相同热量时，升温越慢，吸热能力越强，因此乙的吸热能力更强。
（4）由图（c）可知，加热5分钟时，甲的温度变化
乙的温度变化
根据吸热公式，在质量、吸收热量相同时，比热容和温度变化量成反比，即
可得
（5）冷却剂需要在升高相同温度时能吸收更多热量，冷却效果更好，比热容更大的乙符合该特点，因此乙更适合做汽车冷却剂。
16．(1) 温度计示数 转换
(2)机械
(3)甲、乙
(4)减小
(5)加热时间不足，无法产生足够的水蒸气
(6)A
【详解】（1）物体内能的变化无法直接观测，而温度是内能变化的宏观直观体现，故可以通过温度计示数的变化来间接反映物体内能的变化，这种方法叫做转换法。
（2）打开阀门迅速放出喷雾器内一部分气体时，气体冲击小叶轮转动，对外做功，将气体的内能转化为小叶轮的机械能。
（3）比较甲、乙两图可知，关闭喷嘴处的阀门，用手按压活塞快速打气，压缩内部气体做功，将机械能转化为气体的内能，故气体的温度升高，内能增大。
（4）比较乙、丙两图可知，当打开阀门，喷雾器内气体推动小叶轮转动，对小叶轮做功，将气体的内能转化为叶轮的机械能，喷雾器内气体的温度降低，内能减小，故可知：对外界做功，气体的内能减小。
（5）水的温度达到沸点且持续吸热才能沸腾产生大量的水蒸气，当产生的水蒸气足够多时，喷出的压力足够大时才能推动叶轮转动。加热一段时间后叶轮才开始转动，原因是加热时间不足，无法产生足够的水蒸气来推动叶轮转动。
（6）A．更换一个更细的喷嘴，可以增大蒸汽喷出的速度，能增大蒸汽喷射力度，故A符合题意；
B．降低叶轮高度，使喷嘴对准叶轮的中心，此时蒸汽推力的力臂很小，叶轮不易转动，故B不符合题意。
故选A。
17．(1)由下到上
(2) 质量 质量和种类
(3) 甲、乙 温度计示数
(4) 小 有热散失，燃料燃烧放出的热量没有全部被水吸收
【详解】（1）实验装置需要先调整下方铁圈的高度，确保酒精灯外焰加热烧杯，再依次向上调整烧杯、温度计的位置，保证温度计玻璃泡完全浸没在液体中且不触碰烧杯底壁，因此要由下到上组装。
（2）本实验目的是比较质量相等的不同燃料的放热能力，根据控制变量法，必须保证两种燃料的质量完全相同；
同时要让吸热的液体仅因吸收热量不同产生温度变化，因此需要控制烧杯中液体的种类、质量都相同。
（3）比较不同燃料的热值，需要仅改变燃料种类、保持其他条件一致，甲和乙装置中液体完全相同、燃料不同，符合要求；
实验无法直接测量燃料放热多少，通过转换法，用相同液体的温度升高量（温度计示数变化）来间接反映燃料放出热量的多少，从而比较热值大小。
（4）实际实验中，燃料燃烧放出的热量不可能全部被烧杯内的液体吸收，会有部分热量散失到空气、被铁架台等装置吸收，我们用液体实际吸收的热量来计算燃料总放热，得到的热值结果会比燃料的实际热值偏小。
18．(1)
(2)
(3)
【详解】（1）做功冲程中，活塞受到燃气的平均压力
（2）四冲程汽油机飞轮每转2圈对外做功1次，1min飞轮转1600转，故1min内做功次数
单个做功冲程燃气对活塞做的功
1min对外总功
（3）做功时间，汽油机的功率为
答案第2页（共4页）
答案第3页（共4页）

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