专题04 《机械能与内能》压轴培优题型训练-九年级上册物理《压轴挑战》培优专题训练（苏科版）

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专题04 《机械能与内能》压轴培优题型训练【十一大题型】 TOC \o "1-3" \h \u 一．探究影响物体动能大小的因素（共5小题）二．探究影响物体动能大小的因素-动能与速度的关系（共2小题）三．探究影响物体动能大小的因素-动能与质量的关系（共2小题）四．探究影响物体动能大小的因素-动能大小的现象表现（共6小题）五．探究影响物体重力势能大小的因素-重力势能与高度的关系（共2小题）六．探究影响物体弹性势能大小的因素（共2小题）七．探究影响物体弹性势能大小的因素-弹性势能与弹性材料的关系（共2小题）八．动能和重力势能的相互转化（共6小题）九．分子的热运动（共3小题）十．热传递的方向与条件（共5小题）十一．做功改变物体的内能（共4小题）一．探究影响物体动能大小的因素（共5小题）1．小华总结所做过的力学探究实验，发现：（1）图甲实验：让同一小车从同一斜面的同一高度由静止滑下后，分别在毛巾、棉布、木板上滑行直到静止。由实验可知：平面越光滑，小车所受的阻力越小，速度减小的越慢，小车运动的距离越 　远　。（2）图乙实验：用弹簧测力计拉着木块在水平桌面上做匀速直线运动，根据 　二力平衡　原理可知弹簧测力计的示数就等于摩擦力的大小。（3）图丙实验：让质量相同的钢球从同一斜面的不同高度滑下，是为了探究动能与 　速度　的关系，钢球动能的大小是通过 　木块被撞击后移动的距离　来判断的。【答案】（1）远；（2）二力平衡；（3）速度；木块被撞击后移动的距离。【解答】解：（1）由实验现象可知，平面越光滑，小车所受的阻力就越小，速度减小得越慢，小车运动的距离就越远；（2）用弹簧测力计拉动木块，使其做匀速直线运动，所以拉力和摩擦力是一对平衡力，摩擦力大小等于拉力。（3）让质量相同的钢球从同一斜槽的不同高度滑下，小球的质量相同，速度不同，研究动能大小与速度的关系，用到了控制变量法；观察木块被撞击后移动的距离来判断钢球动能的大小，用到了转换法。故答案为：（1）远；（2）二力平衡；（3）速度；木块被撞击后移动的距离。2．如图是探究“物体动能的大小与哪些因素有关？”的实验示意图。（1）实验要探究的是物体动能的大小与物体　速度　和质量的关系。（2）实验中探究的是　A　（填“A”或“B”）物体的动能，物体动能的大小是通过　s　（填“s”或“h”）的大小来反映的。【答案】见试题解答内容【解答】解：（1）动能大小与物体的速度和质量有关，所以实验要探究的是物体动能的大小与物体速度和质量的关系；（2）实验中探究的是小球A的动能，小球A的动能越大，对物体B做的功越多，物体B移动的距离就越远，故物体动能的大小是通过s的大小来反映的。故答案为：（1）速度； （2）A；s。3．如图所示，是探究“动能的大小与哪些因素有关”的实验： （1）用质量不同的A、B两个小球（mA＞mB）碰撞静止在同一水平面上的纸盒。实验中控制小球的高度相同，是为了控制两球到达底端时　速度　相同；实验中通过观察　纸盒被推动的距离的大小　，可以比较A、B两个小球的动能的大小；（2）比较（甲）与（丙）两实验可知，小球动能的大小与小球的　质量　有关；（3）本次实验采用了物理学中最常用的2种实验方法，即控制变量法和　转换法　。【答案】见试题解答内容【解答】解：（1）小球从斜坡的同一高度释放，小球滚下到达水平面的速度相等；实验中通过纸盒被撞击后被推动的距离来反映小球动能的大小，且纸盒移动的距离越大，说明小球的动能越大；（2）让质量不同的小球从斜坡上同一高度由静止滑下，这样控制了小球的速度相同，质量不同，所以使为了研究动能大小与质量的关系；（3）通过观察纸盒被推动距离的远近来判断动能的大小，是一种转换的思想，这种方法叫转换法。故答案为：（1）速度；纸盒被推动的距离的大小；（2）质量；（3）转换法。4．在探究“物体动能的大小与哪些因素有关”的实验中，小丽同学设计了如图所示甲、乙、丙三次实验。让铁球从同一斜面上某处由静止开始向下运动，然后与放在水平面上的纸盒相碰，铁球与纸盒在水平面上共同移动一段距离后静止。（1）要探究动能大小与物体质量的关系应选用　甲、乙　两图；实验中应保证　高度　相同，为了达到这一目的所采取的具体操作方法是　让铁球从同一斜面的同一高度由静止开始运动　。（2）选用甲、丙两次实验可以得出的结论是　质量相同的物体，运动的速度越大，它具有的动能就越大　。（3）该实验是通过观察　纸盒被撞击后移动的距离　来比较铁球动能的大小，从而得出结论的。【答案】见试题解答内容【解答】解：（1）要探究动能大小与物体质量的关系，应保持小球的速度相同，质量不同，所以应使质量不同的小球从斜面的同一高度由静止滚下，因此要选择甲、乙两图；（2）甲、丙两次实验，球的质量相同，甲滚下的高度大于丙滚下的高度，甲将纸盒推动得更远，说明动能更大，可得质量相同的物体，运动速度越大，它具有的动能就越大；（3）该实验是通过观察纸盒被撞击后移动的距离来比较铁球动能的大小的，这种方法是转换法。故答案为：（1）甲、乙；高度；让铁球从同一斜面的同一高度由静止开始运动；（2）质量相同的物体，运动的速度越大，它具有的动能就越大；（3）纸盒被撞击后移动的距离。5．小明同学在做“探究物体的动能与什么因素有关”的实验中，设计了如图实验，用一条没有弹性的细绳吊着一个实心铁球制成单摆，将一滑块放到滑槽上并使之左端刚好在悬点O的正下方，小明进行了以下三步实验操作。步骤一：将铁球挪到a点位置静止释放，打到滑块上，记录滑块在滑槽上移动的距离s1。步骤二：将滑块摆放到原处，将小球挪到b点位置静止释放，打到滑块上，记录滑块在滑槽上移动的距离s2。步骤三：换一等体积的实心铝球，将铝球挪到b点位置静止释放，打到摆放在原处的滑块上，记录滑块在滑槽上移动的距离s3。（1）小明同学进行“步骤一”和“步骤二”的实验，是想探究动能大小与 　速度　的关系。（2）该实验中物体的动能是指 　B　（选填序号）。A．小球在撞击滑块前的平均动能　　　　B．小球撞击滑块时的动能C．小球撞击滑块后的动能　　　　　　　　　　D．滑块的动能（3）请你根据已学的知识判断s2和s3的大小关系是：s2　大于　s3（选填“大于”、“小于”或“等于”）。【答案】见试题解答内容【解答】解：（1）分析步骤一、二，可以发现：采用了同一物体，质量是不变的，从不同高度处滚下，速度是不同的，是想探究动能大小与速度的关系；（2）小球动能的大小是通过比较木块被推动距离的长短得出的，该实验中物体的动能是指小球撞击滑块时的动能。（3）步骤二中铁球和步骤三中铝球的体积相同，铁的密度大于铝的密度，所以铁球的质量大于铝球的质量；两球初始高度相同，撞击滑块时的速度相同，铁球的动能大于铝球的动能，撞击滑块后，滑块滑动的距离远些，所以s2大于s3。故答案为：（1）速度；（2）B；（3）大于。二．探究影响物体动能大小的因素-动能与速度的关系（共2小题）6．在“研究决定物体动能大小的因素”的实验中，将钢球从某一高度由静止释放，钢球撞击水平木板上的木块，将木块撞出一段距离。（1）实验中，探究的动能是指 　B　。A.小球在斜面上的动能B.小球撞击木块时的动能C.小球撞击木块后的动能D.木块被小球撞击后的动能（2）从上表数据可以看出，实验中控制了 　质量　相同，从而探究动能与 　速度　的关系。（3）第3次实验，木块被撞后因滑出木板，无法记录数据，需要重做第3次实验。甲同学建议换用粗糙程度相同的长木板，乙同学建议换一个质量较大的木块。你认为应当采用 　甲　同学的建议。（4）由上述实验数据和现象可以得出结论：　质量相同时，物体的速度越大，动能越大　。（5）完成实验后，同学们联想到探究牛顿第一定律时，也用到斜面。实验时让同一小车从同一斜面的同一高度由静止自由滑下，观察小车在三个粗糙程度不同的水平面上滑行的距离。小车在这三个表面上滑行的过程中，克服摩擦力做功 　相等　（填“相等”或“不相等”）。【答案】（1）B；（2）质量；速度；（3）甲；（4）质量相同时，物体的速度越大，动能越大；（5）相等。【解答】解：（1）实验中，探究的动能是指小球撞击木块时的动能，故选B；（2）分析表格数据可知实验控制小球的质量相同，通过改变钢球下落的高度改变钢球到达水平面的速度；（3）第3次实验，木块被撞后因滑出木板，根据控制变量法可知需换用粗糙程度相同的长木板，故采用甲的建议；（4）实验数据和现象可以得出结论质量相同时，物体的速度越大，动能越大；（5）同一小车从同一斜面的同一高度由静止自由滑下，小车到达水平面时的动能相同，所以克服摩擦力做功相同。故答案为：（1）B；（2）质量；速度；（3）甲；（4）质量相同时，物体的速度越大，动能越大；（5）相等。7．如图是我们“探究物体动能大小与哪些因素有关”的实验装置。（1）该实验是通过用控制变量的研究方法，研究 　小车　（选填“小车”或“木块”）的动能大小和哪些因素有关的；通过观察 　木块被推动距离的远近　来判断动能的大小。（2）本实验用同一辆小车是为了控制 　质量　相同，探究动能大小与 　运动速度　关系的，根据你所学的知识得出的结论结论是 　质量一定时，物体的速度越大，动能越大　（3）假如图中的水平面绝对光滑，则用图中的装置能否进行探究动能大小的实验？　不能　，你判断的理由是：　如果水平面绝对光滑，木块则不会受到摩擦阻力，将会保持原来的运动状态一直匀速直线运动下去　。【答案】见试题解答内容【解答】解：（1）实验中让小车从斜面上由静止滑下，通过观察小车推动木块距离的远近来判断小车对木块做功的多少，确定小车动能的大小；（2）本实验用同一辆小车是为了控制质量相同，研究动能大小和运动速度的关系；得出的结论是：质量一定时，物体的运动速度越大，动能越大；（3）如果水平面绝对光滑，木块则不会受到摩擦阻力，将会保持原来的运动状态一直匀速直线运动下去，就无法判断小车对木块做功的多少，即无法判断小车动能的大小；故答案为：（1）小车；木块被推动距离的远近；（2）质量；运动速度；质量一定时，物体的运动速度越大，动能越大；（3）不能；如果水平面绝对光滑，木块则不会受到摩擦阻力，将会保持原来的运动状态一直匀速直线运动下去。三．探究影响物体动能大小的因素-动能与质量的关系（共2小题）8．小明为了探究动能的大小与哪些因素有关，他设计了如图甲、乙所示的实验。让质量相同的两个钢球沿同一光滑圆形轨道分别从A处和B处开始向下运动，然后与放在水平面上的纸盒相碰，纸盒在水平面上移动一段距离后静止，如图甲所示。让不同质量的两个钢球沿同一光滑斜面分别从A处开始向下运动，然后与放在水平面上的纸盒相碰，纸盒在水平面上移动一段距离后静止，如图乙所示。（1）上述甲、乙两组实验中：要探究动能与物体运动速度的关系应选用　甲　图；乙图中让不同质量的两个钢球从同一高度滚下的目的是　使钢球到达斜面底端与纸盒相碰时速度相同　（2）小文所在的物理兴趣小组借助速度传感器和其它仪器得出了两组数据，如表一和表二所示。表一（钢球撞击的速度为v＝8cm/s） 表二（钢球质量为m＝100g）由表一可得出：速度相同时，物体的质量越大，动能越　大　。分析两表给出的数据，可以得出：　速度　（选填“质量”、“速度”）对物体的动能影响较大。【答案】见试题解答内容【解答】解：（1）①要探究动能与物体运动速度的关系，即需控制钢球的质量，改变钢球的运动速度，即改变钢球在斜面上的高度，故应该是甲图；②乙图中让不同质量的两个钢球从同一高度滚下的目的是为了控制钢球到达斜面底端与纸盒相碰时速度相同；（2）表一，物体速度一定时，钢球的质量越大，推动木块运动越远，钢球的动能越大，所以物体的运动速度一定时，物体的质量越大，物体的动能越大。表二，物体的质量一定时，钢球的速度越大，推动木块运动越远，钢球的动能越大，所以物体的质量一定时，物体的运动速度越大，物体的动能越大。综合两表发现：质量变为原来的2、3倍时，木块滑行的距离变为原来的2、3倍；而速度变为原来的2、3倍时，木块滑行的距离变为原来的4、9倍；由此可见速度对物体的动能影响较大。故答案为：（1）甲；使钢球到达斜面底端与纸盒相碰时速度相同；（2）大；速度。9．小胜用如图1所示的实验装置探究影响物体动能大小的因素。（1）本实验运用的物理研究方法是　控制变量法和转换法　；（必填两种）（2）小胜通过实验探究，发现质量和速度都是影响动能大小的因素，得出实验结论后，又提出了新的问题：物体的质量和速度对物体动能的影响一样大吗？小胜查阅了相关资料，收集了一些物体的动能（如表所示），结合生活经验分析表中数据，你认为在“质量”和“速度”这两个因素中，对物体动能影响较大的是　速度　。（3）如图2为某段道路的标志牌，请结合所学知识解释：对不同车型限定不一样的最高行驶速度：　速度相同时，质量越大动能越大　。（4）用如图1中的使用装置和器材探究阻力对物体运动的影响，必须增加的器材是　B　（请从以下三个选项中选择）。A、倾斜程度不同的斜面 B、粗糙程度不同的水平面 C、质量不同的钢球【答案】见试题解答内容【解答】解：（1）由于动能的大小与质量和速度有关，所以我们研究动能大小与物体质量的关系，必须控制小球的速度相同，这就是我们常用的控制变量法；探究物体动能大小与哪些因素有关时，物体动能的大小无法直接体验，所以通过小球对木块外做功的多少来体现小球动能的多少，即通过木块被推动的距离来判断小球动能的大小，用到的是转换法；（2）由表中的数据知牛的质量大，速度小，动能小；子弹的质量小，速度大，动能大，说明速度对物体动能的影响更大；（3）在相同的道路上，不同车型的机动车质量不同，速度相同时，质量大的动能大，制动距离大，质量小的动能小，制动距离小，当制动距离相同时，不同车型限速就不同；（4）探究阻力对物体运动的影响，需要比较小车在不同表面上运动的距离，据此可知必须增加的器材是粗糙程度不同的水平面，故B正确。故答案为：（1）控制变量法和转换法；（2）速度；（3）速度相同时，质量越大动能越大；（4）B。四．探究影响物体动能大小的因素-动能大小的现象表现（共6小题）10．为探究“物体的动能跟哪些因素有关”，某同学利用斜面，钢球，木块等器材进行了如图所示的实验。（1）实验中通过比较　木块移动的距离　来反映钢球动能的大小。（2）将小球放在同一高度由静止开始沿斜面滚下是为了控制　小球到达斜面底端时的速度　相同。（3）若要探究动能大小与质量的关系，应该选择　甲、丙　两个图进行实验。（4）木块在水平面上滑动时，受到水平面的摩擦力　不变　（选填“变大”“变小”或“不变”），克服摩擦力做功的功率　变小　（选填“变大”“变小”或“不变”）。（5）本实验装置的水平面如果绝对光滑，还能得出结论吗？　不能　（忽略空气阻力）（选填“能”或“不能”），原因是　木块做匀速直线运动　。【答案】见试题解答内容【解答】解：（1）在研究动能大小与什么因素有关时，我们是通过观察钢球推动木块移动的距离来反映小球动能大小的，采用的是转换法的思想；（2）把小球放在同一高度由静止开始沿斜面滚下是为了控制小球到达斜面底端时的速度大小相等；（3）甲、丙两组实验中物体的质量不同，其高度相同，甲、丙实验可得出物体的动能与质量的关系；（4）木块在水平面上滑动时，受到水平面的摩擦力是滑动摩擦力，与压力大小和接触面粗糙程度有关，二者不变，滑动摩擦力不变；克服摩擦力做功的功率P＝fv可知，滑动摩擦力f不变，速度减小，木块在水平面上滑动时，克服摩擦力做功的功率变小；（5）如果水平面绝对光滑，小球推木块运动时，木块不受摩擦力，由牛顿第一定律可知木块将永远运动下去；木块通过的距离无法确定，做功的多少也无法确定，所以小球动能的大小就无法比较。故答案为：（1）木块移动的距离；（2）小球到达斜面底端时的速度；（3）甲、丙；（4）不变；变小；（5）不能；木块做匀速直线运动。11．在探究“物体的动能与质量和速度是否有关”实验中，小明先探究“物体的动能与质量是否有关”，所用的器材有：一个用长木板搭成的斜面；三个质量不同的实心铁球；一个木块，各器材的组装示意图如图甲所示。（1）每次实验时，都要将铁球从斜面的　同一高度　由静止释放，其目的是控制到达水平面时的　初速度相同　。（2）铁球动能的大小是通过　木块移动的距离　来间接反映的。（3）某同学对小明的实验方案进行改进：不用木块，在木块的位置上固定一个面积较大的挡板，在挡板前面贴上足够厚的长方体橡皮泥，如图乙所示，每次实验后都要换上另一块相同的橡皮泥。此外，还需要对小明的方案进行怎样相应的调整？　换成3个体积形状完全相同，质量不同的其他金属球　。（如果需要，可增加其他器材）【答案】见试题解答内容【解答】解：（1）根据实验的要求可知，从同一高度由静止释放的目的是控制到达水平面速度相同，该实验的目的是研究铁球的动能大小与质量的关系；（2）实验中，是通过观察木块移动的距离的大小，来说明铁球对木块做功的多少，从而判断出铁球具有的动能的大小，这是转换法的运用；（3）实验时要多次试验，以便得出普遍规律。如图2所示，每次实验后都用同一铁球，这是不合理的，要换成3个体积形状完全相同，质量不同的其他金属球。故答案为：（1）同一高度；初速度相同；（2）木块移动的距离；（3）换成3个体积形状完全相同，质量不同的其他金属球。12．如图是探究“物体动能的大小与什么因素有关？”的实验示意图。（1）多次让物体从斜面不同高度由静止滚下，该实验要探究的是物体动能的大小与物体 　速度　的关系。（2）该实验物体的动能是指物体 　A　的动能。（选填“A”或“B”）。（3）该实验物体动能的大小是通过 　物体B移动的距离　来反映的。（4）该实验物体的速度是指物体A从斜面由静止滚下与物体B碰撞时 　碰前A　（选填“碰前A”、“碰后A”、“碰前B”或“碰后B”）的速度，它是通过 　高度　（选填“高度”或“质量”）来改变的。（5）实验中为了研究物体动能与物体质量的关系。应改变 　物体A　（选填“物体A”或“物体B”）的质量，多次让物体从斜面同一高度由静止滚下。（6）物体B最终能停下来的主要原因是 　物体B受到水平地面的摩擦力的作用　；在此过程中通过做功的方式把 　机械能　转化为 　内能　。（7）若小球在如图乙AOB所示光滑轨道由A点静止开始自由滑下，沿轨道AOB到达B点后离开轨道，且无空气阻力，离开B点后最符合题意的运动轨迹是 　c　（a/b/c/d/）。【答案】（1）速度；（2）A；（3）物体B移动的距离；（4）碰前A；高度；（5）物体A；（6）物体B受到水平地面的摩擦力作用；机械能；内能；（7）c。【解答】解：（1）动能的大小与物体的质量和速度都有关系，多次让物体从斜面不同高度由静止滚下时，物体的质量不变，在平面上开始运动时的速度不同，因此要探究的是物体动能的大小与物体运动速度的关系；（2）该实验研究的主体是物体A，研究的是物体A动能的大小与速度和质量的关系；（3）该实验中物体A动能的大小是通过物体B被撞距离的远近体现的，B被撞的越远，说明小球的动能越大，被撞的越近，说明小球的动能越小，这里采用了转换法的思想；（4）该实验物体的速度是指物体A从斜面上静止滚下与物体B碰撞时碰撞前A的速度，这个速度的大小是通过控制物体A在斜面上的高度改变的；（5）为了研究物体动能与物体质量的关系，实验中多次让物体从斜面同一高度上静止滚下时，控制了小球的速度，应改变物体A的质量；（6）物体B最终能停下来的主要原因是受到了水平面的摩擦力的作用，力改变了物体的运动状态，此过程中克服摩擦做功，其机械能减小；（7）由题知，AOB为完全光滑轨道，所以，小球运动时其机械能守恒；小球从A点由静止滑下，则小球的机械能等于A点时的重力势能；整个过程中，机械能守恒，a虚线的最高点超过了A点的高度，这是不可能的；b虚线的最高点与A点的高度相同，而在b虚线的最高点时，小球仍具有向右运动的速度，所以b虚线表示小球的机械能大于A点的机械能，也是不可能的；c虚线的最高点低于A点，由于在最高点时小球仍运动，其总机械能可能与开始时的机械能相等，符合实际；d虚线中小球离开轨道时，由于惯性，应具有沿轨道方向向上运动的速度，则d虚线不可能。所以符合实际的是c；。故答案为：（1）速度；（2）A；（3）物体B移动的距离；（4）碰前A；高度；（5）物体A；（6）物体B受到水平地面的摩擦力作用；机械能；内能；（7）c。13．实验小组的同学用如图所示的装置探究“物体动能的大小与质量和速度的关系”。将钢球从某一高度由静止释放，钢球摆到竖直位置时，撞击水平木板上的木块，将木块撞出一段距离。实验数据如表：（1）从上表看出，本实验中研究动能大小与哪些因素有关的研究对象是　钢球　。实验中通过观察　木块运动的距离　来判断研究对象的动能大小。（2）控制钢球下摆高度不变，目的是保证钢球在最低点时的　速度　不变。通过前3组数据中第两组数据可以得出：在速度不变的情况下，物体的动能随着其质量的增大而增大。（3）让质量相同的钢球从不同高度摆下，钢球下摆高度增大，钢球在最低点时的速度增大。从前3组数据中第　1、2　两组数据可以得出：在质量不变的情况下，物体的动能随着其速度的增大而增大。（4）在第4组实验中，木块被撞后滑出木板，需要重做本组实验。甲同学建议换用同样材质较长的木板，乙同学建议换一个较大的木块，丙同学建议降低钢球下摆的高度。你认为应当采用　甲　同学的建议。【答案】见试题解答内容【解答】解：（1）本实验是目的是探究“物体动能大小与质量关系”，即钢球的动能与质量的关系，故研究对象是钢球；在该实验中我们用到了转换的方法，即将钢球动能的大小转化为其对木块做功的多少来比较，即钢球推动木块运动的越远，其对木块所做的功就越多，即具有的动能就越大；反之就越小，故通过观察钢球推动木块移动的距离的大小来判断研究对象的动能的大小；（2）让钢球从某一高度由静止释放，在向下摆动的过程中重力势能减小，动能增大，所以钢球在最低位置获得的动能是由初始位置时的重力势能转化来的；钢球动能的大小是通过钢球对木块做功的多少来体现出来的，木块运动的距离越长，就表示钢球的动能越大；（3）从表中数据可知，第1、2两组数据钢球的质量相同，钢球下摆高度越大，木块滑行距离越远，可以得出：在质量不变的情况下，物体的动能随着其速度的增大而增大；（4）2、3、4三次实验的目的是探究动能的大小与质量的关系，所以第4次实验应保证钢球的质量、木块的质量、钢球下摆的高度都不变，现做实验时木块被撞后滑出木板，所以应换用同样较长的木板，应采用甲的建议。故答案为：（1）钢球；木块运动的距离；（2）速度；（3）1、2；（4）甲。14．在探究“动能的大小与哪些因素有关”的实验中，小丽同学设计了如图所示三次实验，已知三个小球的质量m1＜m2＝m3，小球放在斜面上的高度h1＝h2＞h3让球从同一光滑的斜面上某处由静止开始向下运动，然后与放在水平面的木块相碰，球与木块在水平面上共同移动一段距离后静止。（1）实验中我们通过观察　木块移动的距离　来判断铁球动能的大小。（2）选用甲、乙两图，是为了探究动能大小与　质量　的关系，实验中应控制小球速度相同，具体做法是让铁球从斜面的　相同　（选填“相同”或“不同”）高度由静止滚下。（3）为了探究动能的大小与物体运动速度的关系，应该让同一铁球从斜面的不同高度由静止滚下，推动纸盒做功，应选用　乙丙　两个图来分析，并由此得出的初步结论是　质量相同的物体，速度越大，动能越大　。【答案】见试题解答内容【解答】解：（1）从甲、乙两图中可以看出，小球滑下的高度不同，即小球刚到水平面上时的速度不同，并且小球滑下时的高度越大，木块被推动的距离越远，所以距离越远表明小球的动能越大。（2）选用甲、乙两图，小球的质量不同，高度相同，即是为了探究动能大小与质量的关系，实验中应控制小球速度相同，具体做法是让铁球从斜面的相同高度由静止滚下。（3）为了探究动能的大小与物体运动速度的关系，应该让同一铁球从斜面的不同高度由静止滚下，推动纸盒做功，应选用乙、丙两个图来分析，并由此得出的初步结论是：质量相同的物体，速度越大，动能越大。故答案为：（1）木块移动的距离；（2）质量；相同；（3）乙丙；质量相同的物体，速度越大，动能越大。15．如图1是研究“物体的动能跟哪些因素有关”的实验装置，小阳进行了如下的实验：实验1：让同一钢球A分别从斜面上不同的高度由静止滚下，将水平面上同一位置的木块B推动了一段距离，比较木块B被推动的距离；实验2：改变钢球的质量，让不同质量的钢球从同一高度由静止开始滚下，将水平面上同一位置的木块B推动了一段距离，比较木块B被推动的距离；根据实验请你回答下列问题：（1）本实验中通过 　木块的距离　反映物体动能的大小，下列实例中也运用了这种研究问题方法的有 　BC　（请填选项前的字母）A．认识声波时，用水波进行类比 B．用扩散现象来表示分子的无规则运动C．用海绵下陷的深度来表示压力产生效果的强弱 D．用光线来形象的表示光路（2）通过以上实验获得的结论可以用来解释以下的现象：某段道路的交通标志牌如图2所示：小型客车最高行驶速度不得超过100km/h；大型客车、载货汽车最高行驶速度不得超过80km/h．对机动车的最高行驶速度进行限制主要是由于动能的大小跟物体的 　速度　有关；而在同样的道路上，对不同车型设定不一样的最高行驶速度主要是由于动能的大小跟物体的 　质量　有关。【答案】见试题解答内容【解答】解：（1）在研究“物体的动能跟哪些因素有关”的实验中，利用木块运动距离来比较物体的动能大小，用到的是转换法。A、认识声波时，用水波进行类比，用的是类比法，不符合题意；B、用扩散现象来表示分子的无规则运动，用的是转换法，符合题意；C、用海绵下陷的深度来表示产生效果的强弱，用的是转换法，符合题意；D、用光线来形象的表示光路，用的是模型法，不符合题意。（2）机动车质量一定，速度越快，动能越大，刹车时制动距离越大，容易出现交通事故，所以要限速行驶；在相同的道路上，不同车型的机动车质量不同，速度相同时，质量大的动能大，制动距离大，质量小的动能小，制动距离小，当制动距离相同时，不同车型限速就不同。故答案为：（1）木块运动距离；BC；（2）速度；质量。五．探究影响物体重力势能大小的因素-重力势能与高度的关系（共2小题）16．在研究物体的重力势能与哪些因素有关的实验中，小民采用三个体积相同而质量不同的小球做实验。实验时分别将小球由某个高度自由落下，然后观察在松软的花泥上砸出的痕迹，从而判断重力势能的大小，实验过程及现象如图所示。（m钢＞m玻＞m木）（1）实验通过观察 　花泥的凹陷程度　，判断重力势能的大小。（2）实验序号 　（a）、（b）、（c）　是在研究重力势能与质量是否有关，可以得出初步结论：　当小球所处高度相同时，小球质量越大，小球重力势能越大　（3）分析实验（a）、（d）、（e），可归纳得出初步结论：　当小球质量相同时，小球所处高度越高，小球重力势能越大　【答案】见试题解答内容【解答】解：（1）重力势能是不易直接观察的，所以该题中我们通过观察花泥的凹陷程度反映重力势能的大小。花泥下陷的越深，重力势能越大；（2）若想研究重力势能与质量的关系，即需选择不同质量的球，让其处于相同的高度，观察其下落时砸花泥的凹陷程度即可，故选择（a）、（b）、（c）三组实验即可；实验发现钢球砸出的痕迹最深，说明重力势能的大小与物体的质量有关，且质量越大，重力势能越大，得出的结论是：当小球所处高度相同时，小球质量越大，小球重力势能越大；（3）比较（a）（d）（e）三次实验，两次小球的质量相同，但所处高度不同，小球所处高度越高，落下来砸出的痕迹越深，说明小球具有的重力势能越大。故答案为：（1）花泥的凹陷程度；（2）（a）、（b）、（c）；当小球所处高度相同时，小球质量越大，小球重力势能越大；（3）当小球质量相同时，小球所处高度越高，小球重力势能越大。17．如图所示在探究影响重力势能的因素时，三个小球的质量和在木桩上方的高度关系是m1＝m2＜m3，h1＝h3＜h2，我们通过观察 　木桩陷入沙坑的深度　来比较各小球重力势能的大小。比较①②可得：当物体的 　质量　相同时，　高度　越大，　重力势能　也越大；比较①与③可得结论：当物体的 　高度　相同时，　质量　越大，　重力势能　也越大。【答案】见试题解答内容【解答】解：（1）图中各小球重力势能的大小是通过观察木桩陷入沙坑的深度来反映的，因为重力势能越大，在下落过程中转化成的动能越大，其做功的效果会越明显；（2）比较①②可得：两球的质量相同，小球m2在木桩上方的高度大，撞击木桩陷入沙坑的深度大，说明m2的重力势能大，可得结论：当物体的质量相同时，高度越大，重力势能越大；（3）比较①③可得：两球在木桩上方的高度相同，小球m3的质量大，撞击木桩陷入沙坑的深度大，说明m3的重力势能大，可得结论：当物体的高度相同时，质量越大，重力势能越大。故答案为：木桩陷入沙坑的深度；质量；高度；重力势能；高度；质量，重力势能。六．探究影响物体弹性势能大小的因素（共2小题）18．小明看到运动员拉弓射箭时，弓拉得越弯，箭射得越远。小明猜想：弹性势能的大小可能与物体的弹性形变有关。（1）为验证其猜想是否正确，他设计了如图实验（弹簧被压缩后未超过其弹性限度）：如图所示，将同一个弹簧压缩　不同　（选填“相同”或“不同”）的长度，将小球置于弹簧的右端，松开后小球碰到同一位置的相同木块上，分析比较木块　运动距离　，从而比较弹簧弹性势能的大小。（2）若水平面绝对光滑，本实验将　不能　（选填“能”或“不能”）达到探究目的，理由是　木块做匀速直线运动，无法比较木块移动距离的远近　。（3）小明根据实验现象认为：小球推动木块移动一段距离后都要停下来，所以弹簧、小球和木块所具有的机械能最终都消灭了。你认为小明的观点是　错误　的（选填“正确”或“错误”），理由是　木块克服摩擦做功，机械能转化为内能　。【答案】见试题解答内容【解答】解：（1）此题要改变弹簧的弹性形变大小，因此要将同一个弹簧压缩不同的长度；运用转换法，观察木块被推动距离的远近来比较弹性势能的大小。（2）若水平面绝对光滑，木块就会做匀速直线运动，无法比较木块移动距离的远近，达不到探究目的。（3）小球推动木块移动一段距离后都要停下来，是因为水平面有摩擦力，木块克服摩擦做功，机械能转化为内能，而不是机械能消失了。故小明的观点是错误的。故答案为：（1）不同；运动距离；（2）不能；木块做匀速直线运动，无法比较木块移动距离的远近；（3）错误；木块克服摩擦做功，机械能转化为内能。19．小明猜想同一根弹簧具有的弹性势能大小可能与其形变量（x）或者形变量的平方（x2）成正比。于是进行了如下实验：①如图所示，把弹簧套在光滑竖直杆上，且底端固定在水平面上，用刻度尺读出并记录处于自由状态时弹簧上端距水平面的高度h0；②将中间有孔的小铁块套在光滑杆上放于弹簧上端，竖直向下按压铁块，读出并记录此时弹簧上端到水平面的高度h1；③释放小铁块，读出并记录铁块上升到最大高度时，弹簧上端到水平面的高度h2；④改变弹簧的压缩长度h1，重复以上步骤并根据表格中记录的数据计算出x、x2和小铁块上升的距离Δh。请你解答：（1）弹簧每次被压缩时的形变量的表达式为x＝　h0﹣h1　（用所测物理量的符号表示）；（2）弹簧弹性势能的大小是通过　铁块上升的高度（h2﹣h1）　来间接反映的；（3）根据表中数据得到的结论是同一根弹簧弹性势能的大小与　形变量的平方　成正比。【答案】见试题解答内容【解答】解：（1）弹簧的形变量x等于弹簧的原长度h0减去弹簧被压缩后的长度h1，即x＝h0﹣h1；（2）实验中弹性势能的大小是通过铁块被弹起的高度来间接反映的，即铁块到达的最高点h2减去弹簧被压缩的最低点h1，即h2﹣h1；（3）由表中数据分析可知Δh＝15x2，即Δh与x2成正比例函数关系，即弹簧弹性势能的大小与形变量的平方成正比。故答案为：（1）h0﹣h1；（2）铁块上升的高度（h2﹣h1）；（3）形变量的平方。七．探究影响物体弹性势能大小的因素-弹性势能与弹性材料的关系（共2小题）20．在探究弹性势能跟哪些因素有关时，小明提出了如下猜想：猜想一：弹性势能的大小与弹簧被压缩的程度有关；猜想二：弹性势能的大小与弹簧的材料有关。为此，小明选用材料不同的两根弹簧A和B（长度和粗细相同），小球、木块和长刻度尺各一个，设计了如图所示的实验装置进行探究。实验中，木块起始位置相同。最后得出以下实验记录表。（1）由于弹性势能的大小不便用仪器测量，本实验把弹性势能的大小用测量木块移动的距离来表示，这种研究方法叫　转换　法。（2）为了验证猜想一，将　同一根　（“两根不同”、“同一根”）弹簧压缩　不同　（“相同”、“不同”）长度，放手后，小球被弹出，测出推动木块移动的距离进行比较。（3）弹簧将小球弹开的过程中，是弹簧的弹性势能转化成小球的　动　能。（4）为了探究猜想二，可选用实验次数②和　④　的数据进行计较分析，若　S2≠S4　，说明弹性势能的大小与弹簧的材料有关。【答案】见试题解答内容【解答】解：（1）弹性势能的大小是通过木块被弹开的远近来比较弹性势能的多少，这种研究方法叫转换法。（2）探究弹性势能的大小与弹簧被压缩的程度有关时，应选择相同的弹簧，使弹簧的压缩程度不同，比较小球被弹出，推动木块移动的距离得出结论。（3）弹簧将小球弹开的过程中，是弹簧的弹性势能转化成小球的动能。（4）为了探究猜想二，必须控制压缩程度相同，改变材料，可选用试验次数②和④，若s2≠s4说明弹性势能的大小与弹簧的材料有关。故答案为：（1）转换；（2）同一根；不同；（3）动；（4）④；s2≠s4。21．归纳式控﹣﹣弹性物体的弹性势能：我们知道，弹性物体由于发生弹性形变而具有的能叫弹性势能。但是，用同样的大小的力去拉两种不同的弹性物体，伸长的长度不同，产生的弹性势能也不同，且外界拉力做的功的大小数值上等于弹性物体产生的弹性势能。为了研究不同弹性物体发生形变时的弹性势能与哪些因素有关，通过有关实验探究，取得数据如下（其中：S为金属丝的横截面积，L0为金属丝的原长，ΔL为金属丝的伸长，Ep为金属丝具有的弹性势能）：（1）Ep＝k　　，其中k与弹性体的材料有关，材料不同，k值一般不同。上述实验中铜的k值k铜＝　5.5×1010J/m3　（填上数值和单位）。（2）若要让粗细相同、原长不同的铜丝伸长相同的长度，则铜丝的弹性势能Ep与铜丝原长L0的关系可以用图象中的图线　c　表示。（3）要使面积为90×10﹣6m2、原长为2.5m的钢丝获得0.9J的弹性势能，则需将该钢丝拉伸　0.5×10﹣3m　。【答案】见试题解答内容【解答】解：（1）表格数据如下：比较第2、4行数据可知，金属丝的材料、原长、伸长量相同时，横截面积变为原来的2倍时，弹性势能变为原来的2倍，即Ep与S成正比；比较第3、5行数据可知，金属丝的材料、横截面积、伸长量相同时，原长变为原来的2倍时，弹性势能变为原来的，即Ep与L0成反比；比较第4、6行数据可知，金属丝的材料、横截面积、原长相同时，伸长量变为原来的2倍时，弹性势能变为原来的4倍，即Ep与ΔL2成正比；综上可得：Ep＝k；选择第2行数据，代入可得0.165J＝k铜×，解得：k铜＝5.5×1010J/m3；（2）由Ep＝k可知，让粗细相同、原长不同的铜丝伸长相同的长度，则铜丝的弹性势能Ep与原长L0成反比，观察图象可知，c成反比图象，故图象c正确；（3）选择第3行数据，代入Ep＝k可得：0.3J＝k钢×，解得：k钢＝1×1011J/m3，由Ep＝k可得：Δl＝＝＝0.5×10﹣3m。故答案为：（1）；5.5×1010J/m3； （2）c； （3）0.5×10﹣3m。八．动能和重力势能的相互转化（共6小题）22．如图，小明在做模拟“蹦极”的实验时，将橡皮筋一端系上小球，另一端固定在A点，B点是橡皮筋不系小球自然下垂时下端所在的位置，C点是小球从A点下落所能到达的最低点，在小球下落过程中不考虑空气阻力，以下说法正确的是（　　）A．小球到达B点时受力平衡，其动能达到最大 B．从A点到C点小球的机械能守恒 C．小球在C点时受力平衡，速度为零 D．从A点到C点小球重力势能的减少量等于橡皮筋弹性势能的增加量【答案】D【解答】解：A、由题可知，B点是橡皮筋不系小球自然下垂时下端所在的位置，不考虑空气阻力，小球到达B点时只受重力作用，故受力不平衡；小球从A到B的过程中，重力势能转化为动能，动能一直在增加，但从B到C的过程中，小球受到向上的弹力，随着形变的增大，弹力增大，在弹力小于重力这段时间内，合力向下，小球做加速运动，其动能逐渐增大；当弹力等于重力时，速度最大，因此在B点时速度不是最大，故动能不是最大，故A错误；B、小球从A点到B点过程中，质量不变，速度变大，动能变大；高度减小，重力势能减小。此过程中重力势能转化为动能。小球从B到C点的过程中，质量不变，速度变小，动能变小；高度减小，重力势能减小；橡皮筋发生形变，具有弹性势能。所以此过程是重力势能首先转化为动能，动能再转化为橡皮筋的弹性势能，所以从A点到C点小球的机械能不守恒，故B错误。C、小球到达C点时速度为0，此时的弹力大于小球的重力，所以受到的力不是平衡力，故C错误；D、从A点到C点过程中，重力势能减小，弹簧的长度增加，即弹性势能增加，由于在小球下落过程中不考虑空气阻力，因此减小的重力势能最终转化成了皮筋的弹性势能，即从A点到C点小球重力势能的减少量等于橡皮筋弹性势能的增加量，故D正确。故选：D。23．如图所示，质量不计的弹簧竖直固定在水平面上，t＝0时刻，将一金属小球从弹簧正上方某一高度处由静止释放。小球接触弹簧并将弹簧压缩至最低点（形变在弹性限度内），然后又被弹起离开弹簧。上升到最大高度后又下落，如此反复……不计空气阻力。通过安装在弹簧下端的压力传感器，可测出该过程中弹簧弹力F随时间t变化的图象如图所示，则（　　）A．此运动过程中，小球的机械能守恒 B．t1～t2这段时间内，小球的动能在逐渐减小 C．t2～t3这段时间内，小球的动能与重力势能之和逐渐增大 D．在t2时刻，小球的动能最大【答案】C【解答】解：A、由图看出，弹簧的弹力F在变化，说明在运动过程中弹簧的弹性势能在变化，而小球和弹簧组成的系统机械能守恒，则知小球的机械能不守恒。故A错误。B、t1～t2这段时间内，小球向下运动，弹簧的弹力先小于重力，后大于重力，小球的合力先向下后向上，小球先加速后减速，所以小球的动能先增加后减小，故B错误。C、t2～t3这段时间内，小球向上运动，弹簧的弹性势能逐渐减小，根据系统的机械能守恒知：小球的动能与重力势能之和逐渐增大，故C正确。D、t2～t3这段时间内，小球向上运动，弹簧的弹力先大于重力，后小于重力，小球的合力先向上后向下，小球先加速后减速，当弹力等于重力时速度最大，所以t2～t3时间内某时刻速度最大，动能最大。故D错误。故选：C。24．如图所示，光滑水平面OB与足够长粗糙斜面BC交于B点，轻弹簧左端固定于竖直墙面，现将质量为m1的滑块压缩弹簧至D点然后由静止释放，滑块脱离弹簧后经B点滑上斜面，上升到最大高度，并静止在斜面上。不计滑块在B点的机械能损失；换用相同材料质量为m2的滑块（m2＞m1）压缩弹簧至同一点D后，重复上述过程，（整个过程中滑块克服摩擦力做的功相等）下列说法正确的是（　　）A．两滑块到达B点的速度相同 B．两滑块沿斜面上升的最大高度相同 C．两滑块上升到最高点过程机械能损失不相同 D．两滑块上升到最高点过程克服重力做的功相同【答案】D【解答】解：A、弹簧释放的过程，弹簧的弹性势能转化为滑块的动能，两次弹性势能相同，则两滑块到B点的动能相同，但质量不同，则速度不同，故A错误；B、两滑块在斜面上运动时加速度相同，由于初速度不同，故上升的最大高度不同。故B错误；CD、两滑块上升到最高点过程克服重力做的功为mgh，由能量守恒定律得：弹簧的弹性势能 EP＝mgh+μmgcosθ，所以，mgh＝，故两滑块上升到最高点过程克服重力做的功相同。损失的机械能等于克服摩擦力做的功，E损＝μmgcosθ＝μmghcotθ，mgh相同，则机械能损失相同，故C错误，D正确。故选：D。25．阅读《神舟十一号飞船》回答41题。神舟十一号飞船神舟十一号飞船是指中国于2016年10月17日7时30分在酒泉卫星发射中心由长征二号运载火箭发射的载人飞船，目的是为了更好地掌握空间交会对接技术，开展地球观测和空间地球系统科学、航天医学等领域的试验。飞行人员由景海鹏和陈冬组成，景海鹏担任指令长，神舟十一号飞船入轨后经过2天独立飞行完成与天宫二号空间实验室自动对接形成组合体。 2016年11月18日下午，神舟十一号载人飞船顺利返回着陆。降落伞系统是飞船返回阶段的重要减速装置，它可以将进入大气层的飞船返回舱从高铁速度降到普通人慢跑的速度，从而实现返回舱“软着陆”。（1）飞船在上升的过程中，重力势能　增加　（选填“增加”或“减小”）（2）航天员在太空上的质量与在地球上的质量　相同　（选填“相同”或“不同”）（3）请你展开想象，就神舟十一号减速装置这一技术设计理念，举例说明还可应用在哪些方面：　飞机利用空气阻力进行减速　。【答案】见试题解答内容【解答】解：（1）飞船在上升的过程中，质量不变，高度增加，所以重力势能增大；（2）质量是物体中所含物质的多少，故航天员在太空中，虽然位置改变，但质量不变；（3）据题意可知，飞船进入大气层是利用空气阻力减速的，如飞机利用空气阻力进行减速，跳伞运动员利用空气阻力减速等都是实际的应用。故答案为：（1）增加；（2）相同；（3）飞机利用空气阻力进行减速；26．宁夏中考体育项目之一是跳绳，图中是同学们在体育课上练习跳绳的场景。张亮的体重为50kg，跳绳时，每次跳起的高度约5cm那么：（g取10N/kg）（1）说出他从地面起跳至最高位置的过程中，动能、势能的变化情况；（2）张亮1分钟跳绳180个，请计算他克服重力所做的功是多少？功率多大？（3）张亮起跳前站立在操场上，请你估算他对地面的压强是多大？（4）从2014年开始，发现多地校园的操场属于“毒跑道”（塑胶跑道中含有毒成分），造成学生流鼻血、头昏、恶心等症状，请从物理角度解释发生这种现象的原因。【答案】见试题解答内容【解答】解：（1）他从地面起跳至最高位置的过程中，其质量不变，速度减小，所以动能减小，同时高度增加，所以重力势能变大；（2）每次跳绳做功：W＝Gh＝mgh＝50kg×10N/kg×0.05m＝25J，180次跳绳做功：W′＝W×180＝25J×180＝4500J，跳绳时的功率P＝＝＝75W。（3）张亮站立时对地面的压力约为：F＝G＝mg＝50kg×10N/kg＝500N；一个脚的接触面积是S＝200cm2左右，故两个脚的接触面积是400cm2；故其对地面的压强是：p＝＝＝12500Pa；（4）由于分子是运动的，所以朔胶跑道中含有毒成分通过分子运动扩散出来，学生呼吸后，会造成流鼻血、头昏、恶心等症状；答：（1）人从地面起跳至最高位置的过程中，动能变小，势能变大；（2）张亮1分钟跳绳180个，他克服重力所做的功是4500J；功率是75W；（3）张亮起跳前站立在操场上，他对地面的压强大约是12500Pa；（4）由于分子是运动的，所以塑胶跑道中含有毒成分通过分子运动扩散出来，学生呼吸后，会造成流鼻血、头昏、恶心等症状。27．阅读材料，回答问题。小轮车如图所示，小轮车是指车轮半径为20英寸的自行车，车身一般采用合金材料制成，可以承受从几米高的地方快速落下的冲力。车把可以转动360度，前后轮都装有供脚踩的“火箭筒”等。小轮车运动是近年来兴起的一项极富挑战性的新型体育运动。常见的比赛平地花式赛最基本的动作有后轮点地跳、前轮点地跳、擦轮、定车、飘、过桥等。赛场上，运动员首先用力蹬车加速上升，越过最高坡道，而后又疾驰而下，跨过不同坡道，不断上升、下降，最终冲向终点。比赛过程中，优秀运动员一次可跨越几个坡道。车手们的精彩表现给观众带来了速度、力量与美的享受。（1）小轮车的车身一般采用切性好、硬度大的合金材料制成，这样做的目的是：　可以承受从几米高的地方快速落下的冲力　。（2）运动员用力蹬车可加速上升，表明力可以改变物体的 　运动状态　，到达坡道最高点时自行车仍要继续向前运动，这是因为自行车具有 　惯性　。（3）运动员骑车离地飞跃到最高空时，如果不考虑空气阻力，小轮车下落过程中，重力势能逐渐变 　小　，动能变 　大　，机械能 　不变　。【答案】（1）可以承受从几米高的地方快速落下的冲力；（2）运动状态；惯性；（3）小；大；不变。【解答】解：（1）合金材料的“韧性好，硬度大”，就可以承受小轮车在比赛过程中从几米高的地方快速下落的冲力；（2）运动员用力蹬车，车速加快，小车的运动状态发生改变，说明力可以改变物体的运动状态；到达坡道最高点时自行车由于惯性会继续前进，从而能够越过最高坡道；（3）运动员骑车离地飞跃到最高空时，如果不考虑空气阻力，小轮车只受到重力；下落过程中，小车的高度减小，重力势能减小，速度增加，动能增大，机械能守恒。故答案为：（1）可以承受从几米高的地方快速落下的冲力；（2）运动状态；惯性；（3）小；大；不变。九．分子的热运动（共3小题）28．大理蝴蝶泉面积50多平方米，为方形泉潭。泉水清澈如镜，有泉底冒出，泉边弄荫如盖，一高大古树，横卧泉上，这就是“蝴蝶树”。每年春夏天之交，特别是4月15日，蝴蝶树芬芳引蝴蝶。大批蝴蝶聚于泉边，满天飞舞。最奇的是万千彩蝴蝶，交尾相随，倒挂蝴蝶树上，形成无数串，垂及水面，蔚为壮观。下列说法不正确的是（　　）A．蝴蝶满天飞舞，表明蝴蝶分子运动很快 B．蝴蝶泉边花香四溢，是因为分子不停地做无规则运动 C．温度越高，分子运动越快 D．蝴蝶树吸引蝴蝶，是扩散现象的一种表现【答案】A【解答】解：A、在物理学中，把物体位置的变化叫机械运动，而分子的运动是看不到的，蝴蝶满天飞舞，属于机械运动，故A错误；B、蝴蝶泉边花香四溢，是花香分子在不停地做无规则运动，属于扩散现象，故B正确；C、分子在不停地做无规则运动，温度越高，分子运动越快，故C正确；D、蝴蝶树散发的香味分子在不停地做无规则运动，从而把蝴蝶吸引过来，属于扩散现象，故D正确。故选：A。29．爱好旅游的小明利用清明节假期进行本地游：（1）马陵山景区内的阵阵花香，这是分子　不停地做无规则运动　的结果。（2）位于天蒙景区塔山脚下的指动石重达百吨（如图），站在石下的小明轻轻用力就可以使它上下颤动，此时指动石是一个　省力　杠杆（选填“省力”、“等臂”或“费力”）。（3）在滨河游乐园内，50kg的小明乘坐匀速转动的摩天轮观光时，随轿厢一起上升的小明的机械能　增大　（选填“增大”、“减小”或“不变”），将小明载到46m最高点的过程中，摩天轮轿厢对小明做功　2.3×104　J（g取10N/kg）。【答案】见试题解答内容【解答】解：（1）能闻到阵阵花香，属于扩散现象，是因为花香分子永不停息地做无规则运动造成的；（2）站在石下的小明轻轻用力就可以使它上下颤动，此时指动石绕支点转动，动力臂大于阻力臂，指动石是一个省力杠杆；（3）小明乘坐摩天轮匀速转动，在上升的过程中，小明的质量不变、高度增加，重力势能增大；质量和速度都不变，其动能不变；由于小明的动能不变，重力势能增大，所以其机械能增大；摩天轮轿厢对小明做功：W＝Gh＝mgh＝50kg×10N/kg×46m＝2.3×104J。故答案为：（1）不停地做无规则运动；（2）省力；（3）增大；2.3×104。30．通过学习本章内容，小明知道了气体、液体、和固体都是由分子组成的，小明产生了浓厚的学习兴趣，在老师的帮助下，他做了如下的探究活动：（1）如图1（a）所示，把装有空气的瓶子倒放在装有红棕色二氧化氮气体的瓶子上，中间用玻璃片隔开；抽掉中间的玻璃片（b图、c图），仔细观察，会看到比空气密度大的二氧化氮，竟能运动到上面的瓶子里，而上面瓶子里面的空气也能运动到下面的瓶子里，最终两个瓶子中的气体的颜色就变得一样了。对于这个现象，小明提出了自己的猜想：　气体分子在永不停息做无规则运动　。（2）为了证明自己的猜想，小明接着做实验探究：如图2所示，先在量筒中盛半量筒水，再把蓝色的硫酸铜溶液（密度比水大）小心的倒入量筒底部。经过一段时间后，水和硫酸铜的分界面由模糊而逐渐消失，两种溶液自动混合了。这个实验同样可以说明　液体分子在永不停息做无规则运动　。（3）做了气体、液体的实验后小明又做了固体的实验，但连续做了好几个晚上实验都观察不到明显的现象，后来偶然在一篇科普文章中，小明看到了一段文字：有人用固体做过实验，将磨得很光滑的铅片和金片紧压在一起，在室温下过了5年，铅片和金片就结合在一起了，切开后发现铅和金相互渗透了约1毫米深。这段文字表明了　固体分子在永不停息做无规则运动　。小明欣喜万分，他把以上三次结论进行了总结，这个总结应是：　一切物质的分子在永不停息做无规则运动　。【答案】见试题解答内容【解答】解：（1）因为分子在永不停息做无规则运动，所以分子的运动无方向性，空气向下扩散，二氧化氮也会向上扩散，所以上面的瓶子里也出现了红棕色的二氧化氮。（2）刚开始时，水与硫酸铜溶液两者各自独立，界面分明。由分子动理论可知，水分子和硫酸铜分子在不停地做无规则运动，所以上面的水分子要向下运动，进入到硫酸铜溶液中，同理硫酸铜分子向上运动，进入到上面的水中，时间越长，两者混合的越均匀。（3）将磨得很光滑的铅片和金片紧压在一起，在室温下过了5年，铅片和金片就结合在一起了，切开后发现铅和金相互渗透了约1毫米深。这段文字表明了固体分子在永不停息做无规则运动。他把以上三次结论进行了总结，这个总结应是：一切物质的分子在永不停息做无规则运动。故答案为：（1）气体分子在永不停息做无规则运动；（2）液体分子在永不停息做无规则运动；（3）固体分子在永不停息做无规则运动；一切物质的分子在永不停息做无规则运动。十．热传递的方向与条件（共5小题）31．为了研究物质的某种特性，某小组的同学做了如下实验：他们在甲、乙两只完全相同的烧杯中分别放入100g和200g的温水，实验时，让它们自然冷却，并利用温度计和计时器测量水的温度随时间的变化情况。记录数据分别如表1、表2所示。（设甲、乙两杯水每分钟放出的热量相等）表1（m1＝100g）表2（m2＝200g）（1）分析比较表1中的数据可知，实验时，甲杯水所处的环境温度是　30　℃。（2）表1和表2中时间长短表示的物理意义是　水放出热量的多少　。（3）分析比较表1（或表2）中的第一行和第三行的数据及相关条件，可得出的初步结论是：质量一定时，　放出的热量与降低的温度成正比　。（4）综合分析比较表1和表2中的2、3、4列的数据和相关条件可得出的初步结论是：降低相同温度时，　放出热量与质量成正比　。【答案】见试题解答内容【解答】解：（1）根据热传递的条件知，当两个物体间存在温度差时，就要发生热传递，直到温度相同为止，故液体的最后温度应与环境相同，而表1的最后温度为30度，所以，实验时甲杯水所处的环境温度是30℃；（2）实验中通过放热时间的长短间接反映了水放出热量的多少；（3）由表1（或表2）中第一行和第三行的数据可得出，在达到室温前，相同质量的水，降低的温度变为原来的几倍，所需的时间也变为原来的几倍，即放出的热量也变为原来的几倍；故可出的初步结论是：同种物质在质量一定时，放出的热量与降低的温度成正比；（4）比较表1和表2中第2、3、4列等数据可知，同种物质降低的温度相同时，质量变为原来的几倍，所需的时间也变为原来的几倍，即放出的热量也变为原来的几倍；故可得出的初步结论是：水（同种物质）降低的温度相同时，放出的热量与质量成正比。故答案为：（1）30；（2）水放出热量的多少；（3）放出的热量与降低的温度成正比；（4）放出的热量与质量成正比。32．阅读下面的短文，回答问题。热传导热可以从温度高的物体传到温度低的物体，或者从物体的高温部分传到低温部分。这种现象叫做热传递。热传递的方式有三种：传导、对流、辐射。下面来介绍传导。如图所示，用凡士林在金属棒上粘几根火柴，然后用酒精灯给金属棒的A端加热。可以看到，离A端最近的火柴先掉下，然后其它几根火柴依次掉下，离A端越远的火柴掉下得越迟。这表明，热是从金属棒温度高的一端沿着金属棒传到温度低的一端。热从物体温度高的部分沿着物体传到温度低的部分，叫做传导。各种物质都能够传导热，但是不同物质传导热的本领不同。善于传导热的物质叫做热的良导体。不善于传导热的物质叫做热的不良导体。金属都是热的良导体，瓷、木头、棉花等都是热的不良导体。（1）只要物体之间或同一物体的不同部分存在着 　温度　差，就会有热传递现象发生。（2）热传递的三种方式是：　传导　、对流和辐射。（3）把钢勺和瓷勺同时放在热汤里面，钢勺柄很快就烫手，瓷勺柄很久也不烫手。这是因为 　钢是热的良导体，瓷是热的不良导体　。【答案】见试题解答内容【解答】解：（1）发生热传递的条件是：两个物体之间或同一物体的不同部分之间存在温度差，在热传递过程中能量从温度高的物体传到温度低的物体，或从物体的高温部分传到低温部分，一直继续到温度相等时为止。（2）由材料可知，热传递的方式有三种：传导、对流、辐射。（3）钢是热的良导体，善于传导热，瓷是热的不良导体，不善于传导热，所以把钢勺和瓷勺同时放在热汤里面，钢勺柄很快就烫手，瓷勺柄很久也不烫手。故答案为：（1）温度；（2）传导；（3）钢是热的良导体，瓷是热的不良导体。33．小明刚学了热传递的知识，想到了一个问题：在热传递过程中传递的是能量，还是温度？小明想到晚上洗澡时，用热水和冷水兑成温水，这不就是热传递现象吗？他决定用实验来研究。他从实验室借来量筒、烧杯、温度计、量热器（一种容器，绝热性能好）等器材。他先在量热器中倒入400mL温度为20℃的冷水，又倒入400mL温度为80℃的热水，稍搅拌后测得混合后的共同温度为50℃，接着他改变了水的体积和热水的初温，又做了三次实验，将数据记录在下表：（小明知道：100mL的水的质量是100g，合0.1kg，下表中水用质量表示）根据上表中的数据，小明做了下面的计算和分析：（c水＝4200J/（kg•℃））（1）请将表格中两空格填全。　50、0.6　（2）在第三次实验中，冷水吸收的热量Q吸＝　33600　J，热水放出的热量Q放＝　33600　J。小明经过计算和分析，概括了以下几点：（1）热传递过程中，低温物体上升的温度　不一定　（一定/不一定）等于高温物体下降的温度。（2）热传递过程中，低温物体吸收的热量　等于　（等于/小于/大于）高温物体放出的热量。（3）热传递过程中，传递的是　能量　（能量/温度）。小明经过思考，又提出了下面两个问题，请你帮他解答：（1）要使一定质量的热水下降一定的温度，所用的冷水需要上升的温度和冷水质量之间成什么关系？　反比　。（选填“正比”或“反比”）（2）两种不同物体发生热传递时（无热量损失），要使低温物体上升的温度等于高温物体下降的温度，应满足的条件是　比热容与质量的乘积相等　。【答案】见试题解答内容【解答】解：小明做了下面的计算和分析：（1）（2）在第三次实验时，冷水吸收的热量Q＝cmΔt＝4.2×103J/（kg•℃）×0.2kg×（60℃﹣20℃）＝33600J；热水放出的热量Q＝cmΔt＝4.2×103J/（kg•℃）×0.4kg×（80℃﹣60℃）＝33600J；因此冷水升温过程需要吸收热量，热水降温过程需要放出热量，并且冷水吸收的热量等于热水放出的热量，所以在第二次实验中，也会符合该结论：假设最后的混合温度为t，则c×0.2kg×（t﹣25℃）＝c×0.2kg×（75℃﹣t），解得t＝50℃；第四次实验过程中最后混合水的质量等于两次水的质量之和，即m＝0.4kg+0.2kg＝0.6kg；小明经过计算和分析，概括了以下几点：（1）由以上分析可知，热传递过程中，低温物体上升的温度不一定等于高温物体下降的温度；（2）但在热传递过程中，低温物体吸收的热量一定等于高温物体放出的热量；（3）所以热传递过程中，传递的是能量；小明经过思考，又提出了下面两个问题：（1）由公式cm冷Δt冷＝cm热Δt热可知，冷水需要上升的温度和冷水质量之间成反比；（2）因为两种不同物体发生热传递时（无热量损失），所以它们的热量是相等的，只有它们的比热容与质量的乘积相等时，才可以使低温物体上升的温度等于高温物体下降的温度；故答案为：（1）50，0.6，（2）33600，33600；（1）不一定，（2）等于，（3）能量；（1）反比，（2）比热容与质量的乘积相等。34．如图中甲图所示，将装有热奶的奶瓶放入水中冷却；根据测得的数据，作出热奶和水的温度随时间的变化图象，如图乙所示。根据图象回答下列问题：（1）表示热奶的温度随时间变化的曲线是图乙中的 　A　；（2）温度随时间变化比较缓慢的曲线是图乙中的 　B　；（3）水的初温是 　20　℃；热奶的末温是 　40　℃。（4）热奶和水会发生热传递，是因为它们具有不同的 　温度　。【答案】见试题解答内容【解答】解：（1）装有热奶的奶瓶放在冷水中要放出热量，温度降低，由图乙可知，A的温度不断降低，因此表示热奶的温度随时间变化的曲线是图乙中的A；（2）由图乙所示图象可知，图象A比较陡峭，温度变化较快，图象B比较平缓，温度变化比较慢，由此可知，温度随时间变化比较缓慢的曲线是图乙中的B；（3）由图乙所示图象可知，水的初温是20℃，热奶的初温是90℃，热奶的末温是40℃，水的末温是40℃；（4）由于热奶与水具不同的温度，它们间存在温度差，所以热奶和水会发生热传递。故答案为：（1）A；（2）B；（3）20；40；（4）温度。35．小明和小华认为：研究“沸水自然冷却过程中温度随时间的变化”情况，会有一定的实际意义。因此，他们将加热以后的沸水放在房间里让其自然冷却，并将相关数据记录在下表中：（1）参考这位同学记录的数据，你认为沸水放在房间里，温度自然降低的规律是　A　A．先快后慢 B．先慢后快 C．均匀降低 （2）参考这位同学记录的数据，如果你要喝一杯奶咖，可以有两种方式供你选择：①先将烧开的热咖啡倒入杯中，冷却5min，然后加一匙冷牛奶；②先将烧开的热咖啡倒入杯中，立即将一匙冷牛奶加进杯中，然后冷却5min。你认为方式　①　的冷却效果较好。【答案】见试题解答内容【解答】解：（1）根据表中数据可以看出，沸水在开始的5min内，温度降低29℃；随着水的温度越来越低，第二个5min降低24℃，第三个5min降低10℃．由此可以得出：物体在温度高时，温度降得快，在温度低时，温度降得慢。所以温度自然降低的规律是先快后慢；（2）一杯热奶咖啡冷却时，根据温度自然降低的规律先快后慢的规律可知：开始时温度自然降低的快，不必加冷牛奶，5min后在温度降低比较缓慢的时候再加一匙冷牛奶，效果会比一开始就加冷牛奶到热咖啡中好一些。故答案为：（1）A；（2）①。十一．做功改变物体的内能（共4小题）36．上课时老师给同学们演示了“水也能使某些液体沸腾”的实验，将适量的乙醚倒入试管中，塞上木塞，然后浸入有热水的烧杯中，如图甲所示。一会儿，观察到试管中的乙醚沸腾起来，接着听到“砰”一声，木塞冲出了试管口。（1）烧杯中温度计示数如图乙所示，则热水的温度为　60　℃；（2）从实验中可知乙醚的沸点　小于　（选填“大于”、“小于”或“等于”）热水的温度；（3）木塞冲出试管口的瞬间，乙醚的温度降低，内能　减小　（选填“增大”或“减小”），这是通过　做功　的方式改变乙醚内能的。【答案】见试题解答内容【解答】解：（1）烧杯中温度计示数如图乙所示，根据温度计读数原则，热水的温度为60℃；（2）液体沸腾有两个必要条件：①达到沸点，②继续吸热；当两个条件同时具备时即可沸腾。若乙醚的沸点等于热水的温度，则乙醚只能达到沸点，不会沸腾，乙醚放在热水中就会沸腾，说明乙醚的沸点小于热水的温度。（3）木塞冲出试管口的瞬间，乙醚蒸气对木塞做功，内能减小，温度降低，这是通过做功的方式改变乙醚内能的。故答案为：（1）60；（2）小于；（3）减小；做功。37．在图中，将一个底部封闭的薄壁金属管固定在支架上，管中装一些酒精，然后用塞子塞紧管口。把一根橡皮条缠在管子上并迅速来回拉动，很快会观察到塞子被酒精蒸汽顶出。在此实验中，是通过　做功　方式使金属管壁的温度升高，内能　增大　（选填“增大”、“减小”或“不变”）；在塞子被酒精蒸汽顶出的过程中，是将　内　能转化为　机械　能；这个过程相当于内燃机的　做功　冲程。【答案】见试题解答内容【解答】解：实验中，用一根绳子在管外绕几圈，并迅速地来回拉动绳子，此时机械能转化为内能，内能增大，酒精的温度升高，属于做功改变物体的内能，使金属管壁的温度升高；塞子被酒精蒸气顶出的过程中，内能转化为机械能，该过程与内燃机中的做功冲程原理相同。故答案为：做功；增大；内；机械；做功。38．本学期我区实验调研展示活动中，采荷中学朱男老师展示如图实验：如图甲，将自行车气门芯取下后固定在橡皮塞上，在矿泉水瓶中加少量的水后，塞紧橡皮塞，气筒打气五六下后就能看到橡皮塞喷出，同时看见瓶内出现了大量的“白雾”如图乙。（1）请用热学知识解释橡皮塞跳出，同时瓶内出现“白雾”的现象　用气筒向装有少量水的矿泉水瓶里打气，瓶内气压增大，当气压把瓶塞从瓶口推出时，瓶内气体对瓶塞做功，使气体自身的内能减少，温度降低，受温度降低的影响，瓶内的水蒸气液化成小水滴　。（2）第二步，朱老师将图乙充满“白雾”的瓶子重新塞紧橡皮塞，再压下气筒柄四次后看到“白雾”消失。此时瓶内气体温度变化　升高　（填升高、降低、不变）。问当朱老师压下气筒柄二次时，瓶子内“白雾”没消失的原因　外界对瓶内气体做功较少，内能的增加量不足以使瓶内的小水珠汽化　。【答案】见试题解答内容【解答】解：（1）用气筒向装有少量水的矿泉水瓶里打气，瓶内气压增大，当气压把瓶塞从瓶口推出时，瓶内气体对瓶塞做功，使气体自身的内能减少，温度降低，受温度降低的影响，瓶内的水蒸气液化成小水滴，这些小水滴就是看到的“白雾”；（2）老师将充满“白雾”的瓶子重新塞紧橡皮塞，再次向瓶内打气，对瓶内气体做功，瓶内气体内能增大，温度升高，液态小水滴汽化，会看到“白雾”消失；朱老师压下气筒柄二次时，外界对瓶内气体做功较少，内能的增加量不足以使瓶内的小水珠汽化，所以瓶子内“白雾”没消失。故答案为：（1）用气筒向装有少量水的矿泉水瓶里打气，瓶内气压增大，当气压把瓶塞从瓶口推出时，瓶内气体对瓶塞做功，使气体自身的内能减少，温度降低，受温度降低的影响，瓶内的水蒸气液化成小水滴；（2）升高；外界对瓶内气体做功较少，内能的增加量不足以使瓶内的小水珠汽化。39．阅读短文，回答问题：空气的动力空气动力是指空气与物体做相对运动时作用在物体上的力，简称气动力。当我们快速地松开鼓起来的气球时，气球会“嗖”的一下飞出去了，这时气球获得了气动力。我们再观察一个实验：如图甲所示，将一个针管的活塞推到底端，并通过一个胶管与一个吹了气的气球相连。用力挤压气球，发现活塞被顶起。这个实验说明空气作为动力对活塞做了功。被压缩的气体压强变大，能对外做功。那么在生活中是否能将空气作为一种“能源”，变成一种推进物体前进的动力呢？经过长时间探索，人们已经成功制造出多种使用压缩空气为动力，推动叶片或者活塞运动的发动机，即叶片式、活塞式空气发动机。图乙是某新型的以空气发动机为动力的汽车。它共有4个压缩空汽缸，总容量为90L，可储存标准大气压下90m3的空气，其设计最高速度可达154km/h，平均每加一次气能行驶200km或10h。压缩空气动力汽车的充气方式有两种：一是使用车辆自带的空气压缩机，使用家庭电路作为电源，就可在4个小时内完成充气；二是到指定的加气站，可在短短3分钟内完成充气。由于空气发动机不直接使用燃料，因而具有体积小、结构简单、维修成本低、操控方便、“零”排放的优点。即使因为技术不成熟导致某些缺点，在科学界引起不小的争议，但这项技术仍然具有广阔的发展空间。（1）压缩空气动力汽车与汽油机相比优点是 　不直接使用燃料（体积小、结构简单、维修成本低等）　。（说出一点即可）（2）叶片式空气发动机主要是以压缩空气为动力，推动 　叶片或者活塞　运动的发动机。（3）分析上文，下列有关说法不正确的是 　B　（选填序号）。A．空气动力汽车工作时将内能转化为机械能；B．以空气发动机为动力的汽车，靠汽缸内空气燃烧产生能量；C．空气动力汽车工作时也会有能量的损失。（4）资料表明，空气发动机排出的尾气温度低于周围空气的温度，你认为产生此现象的原因是 　气体对外做功，内能减小，温度降低　。【答案】（1）不直接使用燃料（体积小、结构简单、维修成本低等）；（2）叶片或者活塞；（3）B；（4）气体对外做功，内能减小，温度降低。【解答】解：（1）由材料内容的介绍可知，压缩空气动力汽车与汽油机相比的优点主要有：不直接使用燃料、体积小、结构简单、维修成本低等；（2）叶片式空气发动机主要是以压缩空气为动力，推动叶片或者活塞运动的发动机；（3）A、空气动力汽车工作时压缩的气体对外做功，将内能转化为机械能，故A正确；B、以空气发动机为动力的汽车，靠气缸内空气膨胀对外做功，而不是燃烧产生能量，故B错误；C、空气动力汽车工作时能量会有一定的损失，因此能量不可能完全被利用，故C正确。故选：B。（4）空气发动机排出的尾气温度低于周围空气的温度，这主要是因为气体对外做功，内能减小，温度降低。故答案为：（1）不直接使用燃料（体积小、结构简单、维修成本低等）；（2）叶片或者活塞；（3）B；（4）气体对外做功，内能减小，温度降低。实验次数钢球的质量m/g钢球下落高度h/cm木块滑行的距离s/cm1301035230206533030序号钢球质量/g木块滑行距离/cm18102162032430序号钢球撞击速度/（cm/s）木块滑行距离/cm110102204033090一些物体的动能行走的牛约60J跑百米的运动员约3×103J飞行的步枪子弹约5×103J实验组别钢球质量/g钢球下摆高度/cm木块滑行距离/cm12030452202030340205846020实验次数h0/mh1/mh2/mx/mx2/m2Δh/m10.500.400.550.100.010.1520.500.300.900.200.040.6030.500.201.550.300.091.3540.500.152.000.350.121.85实验次数使用的弹簧被压缩后弹簧的长度/cm木块移动的距离①弹簧A5S1②弹簧A8S2③弹簧B5S3④弹簧B8S4材料S/m2L0/mΔL/mEp/J 铜3×10﹣611×10﹣30.165钢3×10﹣611×10﹣30.3铜6×10﹣611×10﹣30.33钢3×10﹣621×10﹣30.15铜6×10﹣612×10﹣31.32时间/min0246810121416温度/℃363534333231303030降低温度/℃012345666时间/min04812162024283236温度/℃36353433323130292828降低温度/℃0123456788次数冷水质量冷水初温热水质量热水温度混合后总质量混合后温度t10.4200.4800.85020.2250.2750.430.2200.4800.66040.4200.28040时间t/min0510152535455565温度t/℃1007155453528242222