专题12机械能和内能（解析版）

专题12机械能和内能（解析版）一．实验探究题（共18小题）1．如图，用小球和木块来探究“动能大小与哪些因素有关”。（1）实验中是通过比较木块在水平面上被撞击的距离来比较动能大小。（2）本实验研究的动能是指B（填序号）A．小球在斜面上时的动能B．小球撞击木块时的动能C．小球撞击木块后木块的动能（3）比较图A、B是为了研究动能大小与速度的关系。（4）小赵在实验时，先让质量为m的小球从斜面h高处由静止下滑，测出木块被撞击的距离为S1，接着他立即让同一小球从斜面h高处由静止下滑，测出木块被撞击的距离为S2，如图所示，则S1大于S2（大于/小于/等于），你判断的依据是小球在运动过程中要克服摩擦力做功，机械能转化为内能。（从能量角度解释）。【分析】（1）小车动能大小不能直接观察，而是通过小车推动木块运动距离来反映；（2）小球动能的大小是指撞击木块时的动能；（3）动能的决定因素有两个：质量和速度，要利用控制变量法去研究，研究与速度关系时要保证质量相同，速度不同；研究与质量关系时，要保证速度相同，质量不同；（4）小球在运动过程中要克服摩擦力做功，机械能转化为内能，据此进行分析。【解答】解：（1）由图知，小球从斜面滚下，将木块推得越远，动能就越大，通过木块在水平面上被撞击的距离来反映动能的大小；（2）小球动能的大小是指撞击木块时的动能，小球部分动能转化为木块的动能；（3）由图知，两个小球从部同一高度滚下，速度不相同，速度大的将木块推得较远，动能较大，此实验为了研究动能大小与速度的关系；（4）第一次实验时，小球刚滚下斜面就撞击到木块，第二次实验时，小球在水平面上滚动了一段距离后才撞击到木块，小球在运动的过程中要克服摩擦力做功，机械能转化为内能，所以小球在第二次撞击木块时的机械能比第一次小，所以木块移动的距离s1大于s2。故答案为：（1）木块在水平面上被撞击的距离；（2）B；（3）速度；（4）大于；小球在运动过程中要克服摩擦力做功，机械能转化为内能。2．为了杜绝2.21特大交通事故在我县重演，祁阳县交警大队全员出动，在我县开展了交通大整治工作，严查车辆超速、超载。爱动脑筋的刘依蝶同学想通过实验方法得出超速、超载车辆发生碰撞时带来的危害，于是她在家里设计了如图实验，请你帮助她一起完成实验方案：（1）她用小球代替了车辆，实验中通过观察木块被推开的距离的大小，来判断车辆碰撞时造成危害的大小（2）实验中为了要探究超载的危害要选用上述图乙，具体的操作方法是让小球从相同（选填“相同”或“不同”）的高度由静止滚下。（3）实验中为了要探究超速的危害要选用上述图甲，具体的操作方法是让小球从不同（选填“相同”或“不同”）的高度由静止滚下。（4）通过比较分析可以得出的结论是：车辆超速、超载时动能越大，发生碰撞事故时造成的伤害更大。因此请广大司机朋友自觉遵守交通规则，严禁超速、超载。【分析】（1）探究物体动能大小与哪些因素有关的实验中，小球动能的大小是通过小球对外做功的多少来体现，实验中通过观察木块被小球推开的距离反映做功的多少；（2）掌握控制变量法在此实验中的应用，动能的大小与物体的质量和速度有关，在探究动能与其中一个量的关系时，另一个量应保持不变，改变要探究的量。【解答】解：（1）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；（2）实验中为了要探究超载的危害，故探究动能大小与物体的质量的关系，所以应该保持速度不变，改变质量，所以要选用上述图乙图，具体的操作方法是让小球从相同的高度由静止滚下，观察它能使得木块移动的距离关系即可。（3）实验中为了要探究超速的危害，故探究动能大小与物体的速度的关系，所以应该保持质量不变，改变速度，所以要选用上述图甲图，具体的操作方法是让小球从不同的高度由静止滚下，观察它能使得木块移动的距离关系即可。（4）据动能大小的影响因素可知，车辆超速、超载时动能变大，发生碰撞事故时造成的伤害更大。因此请广大司机朋友自觉遵守交通规则，严禁超速、超载。故答案为：（1）木块被推开的距离；（2）乙；相同；（3）甲；不同；（4）动；3．为探究“动能大小的影响因素”，科学小组利用斜面、钢球、木块等器材开展了如图所示的活动。（1）实验中通过比较木块被推动的距离来判断钢球动能的大小。（2）比较甲、乙两图，得到的结论是在质量相同时，速度越大的动能越大。（3）由实验中钢球撞击木块做功，同学们联想到汽车撞击行人出现交通事故的情景，并猜想到交通事故的危害程度与“超载”、“超速”有关。进一步探究，获得了表格内的数：实验序号小球的质量m/g小球自由滚下的高度h/cm木块被撞后运动的距离s/m甲202016乙20104丙402032分析表格内的数据可知，利用甲、丙两次实验可验证危害程度与超载有关（选填“超载”或“超速”）；在质量和速度两个因素中，对动能影响较大的因素是速度，理由是物体的动能与物体的速度的平方成正比。【分析】（1）动能的影响因素有两个：质量和速度。根据控制变量法的思路，去分析解决，球把木块推出的距离长，说明的动能大；这是一种转换的方法；（2）要分析甲乙的相同和不同之处，从而得出动能的大小是由哪个因素决定的。采用控制变量法的思想；（3）根据控制变量法分析甲、丙的数据分析可知动能与质量（即超载）的关系；分析质量和速度对动能影响的数量关系得出结果。【解答】解：（1）球对木块做功的多少反映球的动能的多少，而做功的多少可由木块被推动距离的长短来确定；（2）在甲、乙的两个实验中，控制了质量相同，速度不同，甲图中球速度越大，木块被球撞击后移动的距离的越长，所得到的结论是：物体的质量相同时，速度越大，动能越大；（3）研究超载危害时，应控制球下滑的高度相同而质量不同，由表中甲和丙实验数据可知，速度相同时，质量越大（超载时），动能越大，能够做的功多，破坏力更大；由甲、乙实验，质量相同，甲速度是乙的2倍，甲推动木块的距离是乙的4倍，即动能与速度的平方成正比；由甲、两实验，速度相同，丙质量是甲的2倍，丙推动木块距离是甲的2倍，即动能与质量正正比。所以对动能影响较大速度。故答案为：（1）被推动距离；（2）在质量相同时，速度越大，动能越大；（3）超载；速度；物体的动能与物体速度的平方成正比。4．为比较不同燃料的热值，小明利用图示两套完全相同的装置做实验。他分别在燃烧皿中放入相同质量（质量/体积）的不同燃料，同时点燃后对质量和初温相等的液体加热，直至燃料完全燃烧。（1）小明通过温度计上升的示数（加热时间/温度计上升的示数）来比较不同燃料完全燃烧产生热量的多少。（2）小明设计的方案存在明显的缺陷，请你指出并改正。答：烧杯中液体种类不同；换用初温和质量相同的同种液体。（3）表是小明设计记录实验数据的表格，请你在①处帮他补充完整。答：燃料完全燃烧后液体的温度/℃。温度燃料加热前液体的温度/℃①燃料1燃料2（4）小明按正确方法进行实验，发现用燃料2作为燃料的水升高的温度△t1是用燃料1作为燃料的水升高的温度△t2的2倍。由此，他能否得出“燃料2的热值是燃料1的2倍”的结论。答：不能（能/不能）；简要说明理由：两种燃料释放的热量不可能完全被液体吸收，散失的热量不同。【分析】比较燃料燃烧值的大小，应控制燃烧燃料的质量相等；（1）让相同质量的燃料完全燃烧，根据液体升高的温度比较热了的热值大小；（2）实验中通过液体吸收热量反应燃料燃烧放出热量，应使用同种初温和质量相同的液体；（3）实验中通过液体吸收热量反应燃料燃烧放出热量；（4）燃料释放的热量不一定全部被液体吸收，不能根据液体升高的温度关系确定两种燃料的热值关系。【解答】解：实验应燃烧相等质量的不同燃料，比较液体升高的温度，然后比较燃料的热值大小；（1）由以上分析可知，实验时应：比较相同质量的不同燃料完全燃尽后液体升高的温度，根据液体升高的温度比较燃料的热值大小；（2）为便于通过升高温度比较液体吸收的热量，应使用同种初温和质量相同的液体；（3）要得到液体升高温度，需测量液体的初温和终温；故还需测量液体的终温，实验时应比较相同质量的不同燃料完全燃尽后液体升高的温度，即根据温度计上升的示数比较燃料热值的大小；（4）用不同燃料对液体加热时，两种燃料释放的热量不可能完全被液体吸收，散失的热量不同，不能根据液体升高的温度直接得出“燃料2的热值是燃料1的2倍”的结论。故答案为：质量；（1）温度计上升的示数；（2）烧杯中液体种类不同；换用初温和质量相同的同种液体；（3）燃料完全燃烧后液体的温度/℃；（4）不能；两种燃料释放的热量不可能完全被液体吸收，散失的热量不同。5．如图所示，甲、乙、丙三图中的装置完全相同，燃料的质量都是10g，烧杯内的液体质量和初温也相同。（1）比较不同燃料的热值，应选择甲乙两图进行实验；燃料完全燃烧放出的热量的多少，是通过温度计升高的示数来反映的。（2）比较不同物质吸热升温的特点：①应选择甲丙两图进行实验；②不同物质吸热的多少是通过加热时间来反映的（选填“温度计升高的示数”或“加热时间”）。③关于该实验的变量控制，下列要求中不正确的是BA、采用相同的加热方法B、烧杯中分别装入相同体积的不同液体C、使用相同的烧杯④如果质量和初始温度均相同的A、B两种液体，采用相同燃料供热，吸热后它们的温度随时间变化的图象如图丁所示，由图可以看出，a液体的温度升高得较快，b液体的比热容较大。【分析】（1）根据控制变量法，比较不同燃料的燃烧值，应使燃料不同，而控制被加热液体的种类（比热容相同）和质量相同，根据Q＝cm△t，通过液体升高的温度来反应燃料完全燃烧放出的热量的多少；（2）①比较不同物质吸热升温的特点，应控制质量相同的不同物质吸收相同热量，比较升高的温度；故要控制燃料相同而吸热物质不同；②使用相同的加热器通过加热时间的长短来比较吸热多少，这种方法叫转换法；③根据控制质量相等的不同物质吸收相同的热量分析；④根据图丁回答；使相同质量的不同物质吸收相同的热量（即加热相同的时间），比较温度的变化，温度变化小的吸热能力强。【解答】解：（1）比较不同燃料的热值，应控制加热液体相同而燃料不同，由图示可知，应选择甲、乙两图进行实验，根据Q＝cm△t，燃料完全燃烧放出的热量，是通过温度计升高的示数来反应的；（2）①比较不同物质吸热升温的特点：根据控制变量法，要控制相同质量的不同物质吸收相同的热量，比较温度变化的特点，为保证不同物质吸收相同的热量，故应控制燃料相同，只改变吸热物质的种类，选择甲、丙两图进行实验；②根据转换法，不同物质吸热的多少是通过加热时间来反映的。③A、采用相同的加热方法；C、使用相同的烧杯；以上两处选项都是为了控制不同物质吸收的热量相同，故均正确；B、烧杯中分别装入相同体积的不同液体，因不同物质的密度不同，根据m＝ρV，故两种物质质量不相等，错误；故选B；④如图丁所示，由图可以看出，加热相同的时间，即吸收相同的热量，a液体的温度升高得较快，b液体的温度升高得慢，根据比较吸热能力的方法，故b液体的比热容较大。故答案为：（1）甲乙；温度计升高的示数；（2）①甲丙；②加热时间；③B；（4）a；b。6．某同学学习了燃料的热值后，自己设计了一个实验来探究煤油和菜籽油的热值大小关系。他实验时组装了如下图所示的两套规格完全相同的装置，并每隔1分钟记录了杯中水的温度。加热时间0123456甲杯水温/℃25272932343638乙杯水温/℃25262728293031（1）在安装、调整实验器材时，科学合理的顺序是（甲图中）：先调整固定B的位置，再调整固定A的位置（选填“A”或“B”）。（2）为保证实验结论的可靠，实验时两套装置中应控制加热时间、水的质量和水的初温相同。（3）通过表中记录的数据，你认为煤油和菜籽油两种燃料中，热传值较大的是煤油。（4）该同学实验前用天平测出了烧杯中水的质量及两油灯中燃料的质量，并记录的数据、利用公式Q吸＝cm（t﹣t0）计算出了水吸收的热量，他认为通过这些数据能准确地计算出煤油和菜籽油的热值。你认为他的计算结果可靠吗？不可靠，原因是：燃料燃烧产生的热量不能完全被水吸收、存在热损失。【分析】（1）安装实验器材时需要先固定B的位置，能够利用酒精灯的外焰给烧杯充分加热；然后再调整A的位置，使温度计的玻璃泡完全接触水，并且不要碰到烧杯壁和烧杯底；（2）探究两种燃料的热值时，需要控制水的质量和水的初温相同，并且加热时间也要相同；（3）由表格数据可知，在其它条件相同时，甲杯水的温度升高的较快，即甲煤油灯燃烧产生的热量多，所以其热值大；（4）燃料燃烧产生的热量不能完全被水吸收、存在热损失，所以直接计算得出的热值比实际值要小。【解答】解：（1）为了利用酒精灯的外焰给烧杯充分加热，安装器材时需要先固定B的位置，然后再调整A的位置，并且不要碰到烧杯壁和烧杯底；（2）为了保证实验的可靠性，需要控制水的质量和水的初温相同，并且加热时间也要相同；（3）分析表格数据可知，甲杯水的温度升高的较快，即甲煤油灯燃烧产生的热量多，所以其热值大；（4）因为燃料燃烧产生的热量不能完全被水吸收、存在热损失，所以直接计算得出的热值比实际值要小，因此这样的计算结果不可靠；故答案为：（1）B、A；（2）质量；初温；（3）煤油；（4）不可靠；燃料燃烧产生的热量不能完全被水吸收、存在热损失。7．为了比较水和煤油的吸热能力，进行了如下的实验：（1）提出问题：同样的日照条件，为什么不同物质的温度不一样呢？（2）设计实验（实验装置如图所示）：除了图中所给的实验器材外，还需要的测量工具秒表和天平。（3）进行实验，该兴趣小组设计了如下实验步骤，其中存在错误的是A。A.在两个同样的试管中分别装入等体积的水和煤油B.用温度计测量这两种液体的初温，发现温度计示数相同C.把两个试管同时放入同一烧杯中加热（如图所示），且加热相同的时间D.用温度计测出两种液体的末温，发现两温度计的示数不相同（4）数据分析：改正错误后，下图是该兴趣小组绘制的“吸收热量一时间”和“温度一时间”图象，能正确描述这两种液体真实情况的图象是C。（5）在标准大气压下，水、煤油的沸点分别为100℃、90℃。如图所示烧杯中的水已沸腾，则两试管中液体的沸腾情况，下列判断正确的是DA.水、煤油都沸腾B.水、煤油都不沸腾C.水沸腾，煤油不沸腾D.水不沸腾，煤油沸腾【分析】（2）根据控制变量法知要探究不同物质的吸热能力，需要选用质量相同的不同液体，据此判断出测量质量的工具；根据转换法知我们使用相同的加热器通过加热时间的长短来比较吸热多少，据此判断出测量时间的工具；（3）根据控制变量法分析解答；（4）比较物质吸热能力的2种方法：①使相同质量的不同物质升高相同的温度，比较吸收的热量（即比较加热时间），吸收热量多的吸热能力强；②使相同质量的不同物质吸收相同的热量（即加热相同的时间），比较温度的变化，温度变化小的吸热能力强；（5）液体的沸腾条件：持续吸热，温度达到沸点。【解答】解：（2）根据控制变量法知要探究不同物质的吸热能力，需要选用质量相同的不同液体，所以需要选用天平来测量液体的质量；根据转换法知我们使用相同的加热器通过加热时间的长短来比较吸热多少，所以需要秒表来测量时间；（3）A、在两个同样的试管中应分别装入等质量的水和煤油，不能等体积，故A错误；B、用温度计测量这两种液体的初温，发现温度计示数相同，两种液体的初温相同，便于比较液体吸收热量后升高的温度，故B正确；C、把两个试管同时放入同一烧杯中加热（如图所示），且加热相同的时间，可以使两种液体在相同时间内吸收相同的热量，故C正确；D、用温度计测出两种液体的末温，发现两温度计的示数不相同，通过比较两种液体吸收热量后，升高温度的多少可以判断液体的吸热能力的强弱，故D正确；故选：A；（4）AB、由于酒精灯相同时间内放出的热量相等，所以两种液体加热时间相同，吸收的热量相等，故AB错误；CD、由于水的比热容大，相同质量的水和煤油，吸收相同的热量，水的温度升高得较慢，煤油的温度升高得较快，故C符合题意，D不符合题意；故选：C。（5）烧杯中的水沸腾后，试管中的水虽然温度也可以达到其沸点，但是因与烧杯中水不存在温差，无法从烧杯中水处吸收到热量，所以试管中的水无法沸腾。煤油的沸点为90℃，在烧杯中水的温度超过90℃后，煤油的即使达到90℃仍可以继续吸取热量，所以煤油可以沸腾，故D正确。故答案为：（2）秒表和天平；（3）A；（4）C；（5）D。8．实验一：小宇先用如图1所示装置进行“研究阻力对物体运动的影响”实验。（1）实验时，需要控制小车到达水平面时具有的初始速度相同，为达到这一目的应进行的操作是：让小车从斜面的同一高度由静止滑下。（2）如图所示的三种情况中，根据小车在不同表面上运动的路程不同的现象，可知小车在木板表面运动时速度减小得最慢。（3）分析实验可知：小车受到的阻力越小，小车运动的路程越长；在此基础上推理：如果在水平面上运动的小车不受到阻力作用，它将做匀速直线运动。这一步所用方法和下列B选项的方法相同。A.探究平面镜成像规律时，用棋子B代替棋子A的像B.如果将瓶内抽成真空，将听不到铃声C.探究摩擦力大小与压力大小的关系时，控制接触面粗糙程度相同D.用光线来研究光的直线传播实验二：接着，小宇对实验器材进行改进，设计了如图2甲、乙所示的实验装置来探究“物体的动能大小与哪些因素有关？”，图甲是让不同质量的小球沿同一光滑斜面从B处由静止自由释放，然后分别撞击到放在同一水平面上的同一木块，木块在水平面上运动一段距离后静止时的情景；图乙是让质量相同的小球沿同一光滑斜面分别从A、B处由静止自由释放然后分别撞击到放在是同一水平面上的同一木块，木块在水平面上运动一段距离后静止时的情景。（4）实验中所探究的“物体的动能”是指小球（填“小球”或“木块”）的动能；（5）实验中通过小球推动木块的距离越远，可以间接反映小球具有的动能越大的原因是小球对木块做的功越多；（6）图乙实验探究的是“物体的动能大小与速度的关系”。【分析】（1）根据控制变量法的要求，应控制小车到达水平面时的速度相同，这要靠控制小车下滑时在斜面上的位置来实现；（2）毛巾→棉布→木板，其表面依次越来越光滑，阻力越来越小，通过观察图中小车运动的距离，便可得出结论；（3）在实验现象的基础上，再进行适当的科学推理，可得出当小车不受阻力时，其将保持什么样的运动状态；此实验采取的是科学推理法（理想实验法），即在实验现象的基础上进行科学推理，得出理想状态下物体的运动情况，据此对各选项中的实验方法进行分析；（4）探究动能影响因素实验，研究对象是斜面上的物体，从斜面滑下撞击水平面上物体，通过被撞击物体运动距离判断动能大小；（5）根据转换法分析；（6）动能的影响因素：质量和速度，根据控制变量法分析即可。【解答】解：（1）研究阻力对物体运动的影响，就要保持其他量不变，因此，应使小车从同一斜面的同一位置由静止滑下，从而使其到达水平面时具有相同的初速度；（2）由图可知，接触面越来越光滑，小车所受摩擦阻力越来越小，速度减小的越慢，其运动的距离也越来越远；（3）结合实验现象，再进一步进行科学推理，可以得出，当水平面绝对光滑，即小车不再受阻力时，它将做匀速直线运动；此实验采取的是科学推理法，不能通过实验直接验证；A、用棋子B代替棋子A的像，采用的是等效替代法，故A不合题意；B、如果将瓶内抽成真空，将听不到铃声，由于瓶内不可能抽成绝对的真空，真空不能传声也是通过科学推理得出的，与本题中实验方法相同，故B符合题意；C、探究摩擦力大小与压力大小的关系时，控制接触面粗糙程度相同，这是采用了控制变量法，故C不合题意；D、用光线来研究光的直线传播，是采用了模型法，故D不合题意；故选B；（4）实验中让小球从斜面上某一高度由静止滚下，撞击在水平面上的木块，通过木块被推动距离的大小，比较小球对木块做功的多少，判断小球动能的大小，用到了转换法，实验中所探究物体的动能是指小球的动能；（5）该实验中小球动能的大小是通过木块移动的距离体现的，木块被撞的越远，说明小球对木块做的功越多，根据转换法，说明小球的动能越大；（6）由乙图可知，小球的质量相同，从斜面的不同高度自由滑下，即小球到达水平面的速度不同，故图乙实验探究的是“物体的动能大小与速度的关系”。故答案为：（1）让小车从斜面的同一高度由静止滑下；（2）小车在不同表面上运动的路程不同；（3）做匀速直线运动；B；（4）小球；（5）小球对木块做的功越多；（6）速度。9．如图甲所示是小明做“比较不同物质吸热情况”实验的装置，使用两个相同的容器分别装入质量相等的A、B两种液体，并用相同的装置加热。（1）如图乙所示为B液体在第2分钟时温度计的示数，其示数为26℃；液体吸收热量的多少可通过加热时间来比较；（2）将实验数据记录在表格中，分析数据可知，质量相等的A和B两种液体，在吸收相同热量时，B（选填“A”或“B”）升高的温度较高；A（选填“A”或“B”）的吸热能力强；（3）停止加热后，B（选填“A”或“B”）物质的温度下降得快；此过程中A和B的内能变小（选填“变大”“变小”或“不变”）；（4）分析表格数据可知，升高相同温度时，A物质吸收的热量更多，A物质更适合做汽车发动机的冷却液。（均选填“A”或“B”）加热时间/min012345A液体的温度/℃101418222630B液体的温度/℃1018344250【分析】（1）根据温度计的分度值读出温度计的示数；我们使用相同的加热器通过加热时间的长短来比较吸热多少，这种方法叫转换法；（2）比较物质吸热能力的2种方法：①使相同质量的不同物质升高相同的温度，比较吸收的热量（即比较加热时间），吸收热量多的吸热能力强；②使相同质量的不同物质吸收相同的热量（即加热相同的时间），比较温度的变化，温度变化小的吸热能力强；（3）放出相同的热量，吸热能力弱温度下降得快；物体放出热量内能减小；（4）质量相等的A和B两种液体，在升高相同温度时，加热时间长的物质吸收的热量多，据此判断出哪种物质更适合做汽车发动机的冷却液。【解答】解：（1）由图乙知温度计的分度值为1℃，温度计的示数为26℃；用两个相同的加热器来进行加热的目的是在相同时间使物质吸收相同的热量，根据转换法，两种液体吸收热量的多少可通过加热时间比较；（2）根据实验数据可知：质量相等的A和B两种液体，加热相同时间，即吸收相同热量时，B升温较高，根据比较吸热能力的方法知B的吸热能力弱，A的吸热能力较强；（3）因B的吸热能力弱，相同实验条件下，停止加热后，B的温度将下降得快，此过程中A和B放出热量，内能变小；（4）根据表格数据知：质量相等的A和B两种液体，在升高相同温度时，A的加热时间长，A吸收的热量多，所以A物质更适合做汽车发动机的冷却液。故答案为：（1）26；加热时间；（2）B；A；（3）B；变小；（4）A；A。10．如图所示，甲、乙、丙三个实验装置完全相同，燃料的质量都为10g，烧杯内液体的质量都相同。（1）比较不同燃料的热值应选择乙丙两个装置，比较不同物质的比热容应选择甲乙两个装置（选填装置序号甲、乙、丙），选择的理由是我们物理中研究问题常用到的一种方法是控制变量法。（2）在“比较不同燃料的热值”的实验中，燃料完全燃烧放出的热量的多少是通过温度计示数的变化来反映的；在“比较不同物质的吸热能力强弱”实验中，通过加热时间的长短间接反映不同物质吸热的多少（以上两空均选填“温度计示数的变化”或“加热时间的长短”），这种研究问题的方法叫做转换法。（3）利用此实验方法计算出的热值跟真实值相比会偏小（选填“偏大”、“偏小”或“一样”）。【分析】（1）比较不同燃料的热值应选择燃料不同，被加热的液体相同，比较不同物质的比热容应选择相同的加热装置，让燃料相同，被加热物质不同，器材的选择用到了控制变量法。（2）在“比较不同燃料的热值”的实验中，燃料完全燃烧放出的热量的多少是通过温度计示数的变化来反映的，在“比较不同物质的吸热能力强弱”实验中，通过加热时间的长短间接反映不同物质吸热的多少，这种研究问题的方法叫做转换法。（3）由于燃料不会完全燃烧，且燃烧放出的热量不会全部被水吸收，存在热量损失，故利用此实验方法用Q＝mq计算出的热值跟真实值相比会偏小。【解答】解：（1）比较不同燃料的热值应选择燃料不同，被加热的液体相同，故选择乙和丙两个装置进行实验；比较不同物质的比热容应选择相同的加热装置，让燃料相同，被加热物质不同，故要选择甲、乙两个装置；两个实验器材的选择都用到了控制变量法。（2）在“比较不同燃料的热值”的实验中，燃料完全燃烧放出的热量的多少是通过温度计示数的变化来反映的，在“比较不同物质的吸热能力强弱”实验中，通过加热时间的长短间接反映不同物质吸热的多少，这种研究问题的方法叫做转换法。（3）由于燃料不会完全燃烧，且燃烧放出的热量不会全部被水吸收，存在热量损失，故利用此实验方法用Q＝mq计算出的热值跟真实值相比会偏小。故答案为：（1）乙丙；甲乙；控制变量；（2）温度计示数的变化；加热时间的长短；转换；（3）偏小。11．如图所示，甲、乙、丙三图中的装置完全相同。燃料的质量都是10g，烧杯内的液体质量和初温也相同。[ρ水＝1.0×103kg/m3，c水＝4.2×103J/（kg•℃）]（1）比较不同物质的比热容，应选择甲、丙两图进行实验。（2）比较不同物质的比热容，选用上图合适装置加热相同一段时间后，绘制出温度﹣时间图像（如图丁），由图像可看出液体a的比热容小于（选填“大于”、“小于”或“等于”）液体b的比热容。（3）若图甲烧杯中为50mL的水，若10g酒精完全燃烧放出的热量全部被水吸收时，温度计示数升高了20℃，则酒精的热值是4.2×105J/kg。实际由于酒精未完全燃烧及热量散失，这种方法测出的热值比“标准值”偏小（选填“偏大”“偏小”或“一样”）。【分析】（1）比较不同物质的比热容，应使用相同的热源，给相同质量的不同物质加热；（2）质量的不同物质吸收相同的热量（即加热相同的时间），根据Q吸＝cmΔt分析物质的比热容；（3）利用密度公式求出水的质量，利用Q吸＝cmΔt求出水吸收的热量，不计热量损失，酒精完全燃烧放出的热量等于水吸收的热量，利用q＝求出酒精的热值；由于酒精未完全燃烧及热量散失，测出的热值会小于实际值。【解答】解：（1）比较不同物质的比热容，应使用相同的热源，给相同质量的不同物质加热，故应甲、丙两图进行实验；（2）根据绘制出温度﹣时间图象（如上图丁），升高相同的温度，b加热时间是长，说明b吸收的热量多，根据Q吸＝cmΔt可知，液体b的比热容大；（3）水的体积V＝50mL＝50cm3＝5×10﹣5m3，由ρ＝可知，水的质量m＝ρ水V＝1.0×103kg/m3×5×10﹣5m3＝0.05kg，水吸收的热量：Q吸＝c水mΔt＝4.2×103J/（kg•℃）×0.05kg×20℃＝4.2×103J，不计热量损失，酒精完全燃烧放出的热量Q放＝Q吸＝4.2×103J，酒精的热值：q＝＝＝4.2×105J/kg；在加热的过程中，酒精未完全燃烧及热量散失，使得水吸收的热量偏少，故这种方法测出的热值比“标准值”偏小。故答案为：（1）甲、丙；（2）小于；（3）4.2×105J/kg；偏小。12．为了比较水和沙子吸热本领的大小，小明做了如图所示的实验：在两个相同的烧杯中，分别装有质量、初温都相同的水和沙子，用两个相同的酒精灯对其加热，实验数据记录如下表：质量/g温度升高10℃所需要的时间/s温度升高20℃所需要的时间/s温度升高30℃所需要的时间/s沙子306489124水3096163220（1）在此实验中用加热时间（选填“加热时间”或“升高的温度”）表示水和沙子吸热的多少。（2）分析上表中的实验数据可知：质量相同的水和沙子，升高相同温度时，水吸收的热量大于（选填“大于”或“小于”）沙子吸收的热量。（3）如果加热相同的时间，质量相同的水和沙子，沙子（选填“水”或“沙子”）升高的温度更高，所以海边昼夜温度变化比沙漠中小（选填“大”或“小”）。（4）小明在研究表格内的实验数据发现：水和沙子温度升高第一个10℃所用的时间很长，其中的原因是石棉网、铁圈等也需要吸收热量，这样加热效率变低（选填“高”或“低”）。（5）实验完成后，酒精灯中剩余酒精的热值不变（选填“变大”“变小”或“不变”）。【分析】（1）相同的酒精灯，加热时间越长，水和沙子吸收的热量就越多；（2）分析表格中的数据，比较相同质量的不同物质在升高相同的温度时，所用加热时间即可判断所吸热热量的多少；（3）据（2）能判断出水的吸热能力的大小，故进而能判断出哪种物质温度升高的快；（4）根据效率的定义分析；（5）1kg某种燃料完全燃烧放出的热量，叫热值，热值是燃料的一种特性，只与燃料的种类和状态有关。【解答】解：（1）实验采用相同的酒精灯对其加热，加热时间越长，沙子和水吸收的热量就多，因此实验中用酒精灯加热时间表示水和沙子吸热的多少，这用到了转换法；（2）分析上表中的实验数据可知：质量相同的水和沙子，升高相同温度时，水用的时间长，故水吸收的热量大于沙子吸收的热量；（3）据（2）能判断出水的吸热能力比沙子的大，故相同质量的水和沙子，在吸收相同的热量时，水温度升高的慢，沙子温度升高的快，所以海边昼夜温度变化比沙漠中小；（4）石棉网、铁圈等也需要吸收热量，这样使得有效利用的热量减少，故效率会变低；（5）热值是燃料的一种特性，不随质量的改变而改变，故实验完成后酒精灯中剩余的酒精热值不变。故答案为：（1）加热时间；（2）大于；（3）沙子；小；（4）低；（5）不变。13．在“探究影响动能大小的因素”实验中，如图甲、乙、丙所示，让质量为m、2m的两个钢球分别从斜面上由静止滚下，钢球撞击放在水平木板上的木块，使木块滑动，虚线位置为木块滑动一段距离后停止的位置。（1）实验通过观察木块移动的距离来比较动能的大小；（2）甲、乙两次实验中，将同一小球从斜面的不同高度由静止释放，这是为了探究动能大小与速度的关系；（3）比较甲、丙两图进行的实验，得出的结论是当物体的速度一定时，质量越大，它具有的动能就越大。（4）小磊在探究“动能大小与质量的关系”时将实验装置改进成如图丁所示，利用质量不同的铁球将弹簧压缩相同程度静止释放，撞击回一木块，该实验方案是不可行（选填“可行”或“不可行”），理由是：没有控制小球的速度相同。【分析】（1）实验中通过木块被撞击后移动的距离来表示钢球动能的大小，这是转换法；（2）（3）动能的大小与质量、速度有关，根据控制变量法分析回答；（4）结合控制变量法的要求，看是否合理的控制了相关变量，并改变了要研究的变量，这样才能知道是否符合实验要求。【解答】解：（1）通过观察木块被撞击后移动的距离来判断钢球动能大小，这是转换法的应用；（2）在甲、乙两图中，将同一小球从斜面的不同高度由静止释放，控制了质量一定，改变了速度，所以甲、乙两图可以探究动能大小与速度的关系；（3）由图示实验可知，甲、丙两次实验，将不同小球从斜面的相同高度由静止释放，控制了速度一定，丙小球的质量是甲小球的两倍，丙小球将木块推动得更远，说明丙小球的动能更大，所以得出的结论：当物体的速度一定时，质量越大，它具有的动能就越大；（4）观察图丁的装置可知，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，因两球质量不同，所以撞击木块的速度不同，故不可行，原因是没有控制小球的速度相同。故答案为：（1）木块移动的距离；（2）速度；（3）当物体的速度一定时，质量越大，它具有的动能就越大；（4）不可行；没有控制小球的速度相同。14．某兴趣小组为了比较水和煤油的吸热能力，进行了如下的实验：（1）提出问题：烈日炎炎的夏季，白天海滩上的沙子热得烫脚，但海水却非常凉爽；傍晚太阳西落，沙子很快凉了下来，但海水却仍然暖暖的。同样的日照条件，为什么不同物质的温度不一样呢？（2）设计实验实验装置如图所示：①除了图中所给的实验器材外，还需要的测量工具有天平（或量筒）和停表；②本实验的主要探究方法是控制变量法和转换法；①实验中，煤油和水吸热多少通过加热时间长短（填“温度升高的高低”或“加热时间长短”）来反映的；（3）进行实验：该兴趣小组设计了如下实验步骤，其中存在错误的是A；A.在两个同样的试管中分别装入等体积的水和煤油B.用温度计测量这两种液体的初温，发现温度计示数相同C.把两个试管同时放入同一烧杯中加热（如图所示），且加热相同的时间D.用温度计测出两种液体的末温，发现两温度计的示数不相同（4）数据分析：改正错误后，如图是该兴趣小组绘制的“吸收热量一时间”和“温度一时间”图象，能正确描述这两种液体真实情况的图象是C。【分析】我们使用相同的加热器通过加热时间的长短来比较吸热多少，这种方法叫转换法；比较物质吸热能力的2种方法：①使相同质量的不同物质升高相同的温度，比较吸收的热量（即比较加热时间），吸收热量多的吸热能力强；②使相同质量的不同物质吸收相同的热量（即加热相同的时间），比较温度的变化，温度变化小的吸热能力强。【解答】解：（2）①为了比较水和煤油的吸热能力，需要让水和煤油相同时间内吸收相同的热量，因此需要用到停表来计时；②实验中用到了控制变量法，控制水和煤油的质量相等，初温相等，用相同的热源，让水和煤油相同时间内吸收相同的热量，只改变液体的种类；我们使用相同的加热器通过加热时间的长短来比较吸热多少，这种方法叫转换法；③实验中，酒精灯在相同时间内放出的热量相等，所以煤油和水吸热多少通过加热时间的长短来反映；（3）A、在两个同样的试管中应分别装入等质量的水和煤油，不能等体积，故A符合题意；B、用温度计测量这两种液体的初温，发现温度计示数相同，两种液体的初温相同，便于比较液体吸收热量后升高的温度，故B不符合题意；C、把两个试管同时放入同一烧杯中加热（如图所示），且加热相同的时间，可以使两种液体在相同时间内吸收相同的热量，故C不符合题意；D、用温度计测出两种液体的末温，发现两温度计的示数不相同，通过比较两种液体吸收热量后，升高温度的多少可以判断液体的吸热能力的强弱，故D不符合题意；故选：A；（4）AB、由于酒精灯相同时间内放出的热量相等，所以两种液体加热时间相同，吸收的热量相等，故AB不符合题意；CD、由于水的比热容大，相同质量的水和煤油，吸收相同的热量，水的温度升高得较慢，煤油的温度升高得较快，故C符合题意，D不符合题意。故选：C。故答案为：（2）①停表；②控制变量；转换；③加热时间长短；（3）A；（4）C。15．在探究“物体动能大小与哪些因素有关”的实验中，小明同学设计了如图甲、乙、丙所示的三次实验，让铁球从斜面上某处由静止开始向下运动，然后与放在水平面上的木块相碰。铁球推动木块在水平面上移动一段距离后静止，图中的s1、s2、s3分别是三次实验中木块在铁球推动下前进的距离，已知木块的质量m1＝m2≠m3。不计铁球受到的摩擦力。（1）实验中应选用粗糙（选填“光滑”或“粗糙”）水平面。（2）实验中是通过观察木块被撞击后移动的距离来判断小球（选填“木块”或“小球”）的动能大小，下列实验中也用到此种方法的是①。①比较质量相同的不同燃料燃烧时放出的热量；②探究杠杆平衡的条件。（3）对比甲、乙两次实验，可得出的结论是物体的速度相同时，物体的质量越大，具有的动能就越大。（4）分析乙、丙两次实验，小球从斜面滚落过程中重力做功相等（选填“乙大”、“丙大”或“相等”）；两次实验中s2＞s3，则m2＜m3（选填“＞”或“＜”）。【分析】（1）根据牛顿第一定律，若水平面绝对光滑，则木块不受摩擦力作用，撞击后将保持匀速直线运动，实验将不能达到探究目的；（2）实验中通过木块移动的距离来表示动能的大小，利用了转换法；（3）分析图甲、乙所示两次实验，根据实验控制的变量与实验现象分析答题；（4）分析乙、丙两次实验，根据W＝Gh比较重力做功的大小；从能量转化角度比较质量的大小。【解答】解：（1）若水平面绝对光滑，则木块运动时不受摩擦力作用，撞击后将保持匀速直线运动，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，所以应该选用粗糙的水平面；（2）实验中通过观察木块被撞击后移动的距离的大小来间接判断小球动能的大小，采用的方法是转换法；①比较质量相同的不同燃料燃烧时放出的热量；利用了转换法；②探究杠杆平衡的条件，没有采用转换法；故选①；（3）对比甲、乙两次实验，小球从同一高度由静止滑下，小球到达水平面时的速度相同，甲实验中小球的质量大于乙次实验中小球的质量，甲实验中木块移动的距离s1、大于乙实验中木块移动的距离s2，由此可得出的结论是：物体的速度相同时，物体的质量越大，具有的动能就越大；（4）分析乙、丙两次实验，乙实验中重力做功W乙＝G乙h乙＝mg2h＝2mgh；甲实验中重力做功W丙＝G丙h丙＝2mgh；W乙＝W丙；故乙、丙两次实验中小球从斜面滚落过程中重力做功相等；小球在下落过程中通过重力做功将重力势能转化为动能，则两小球到达水平面时的动能相同，若两次实验中s2＞s3，则说明m2＜m3。故答案为：（1）粗糙；（2）木块被撞击后移动的距离；小球；①；（3）相等；＜。16．如图所示是某物理实验小组完成热学实验时的装置图，甲、乙、丙三图中的装置完全相同，燃料的质量相同，甲、乙、丙烧杯内的液体质量也都相同。（1）液体a沸腾图像如图丁所示，则a液体的沸点为97℃；（2）若要比较不同燃料的热值，应选择甲、乙两图来进行实验；（3）在比较不同液体的吸热能力实验中，通过比较加热时间（选填“升高温度”或“加热时间”）来比较物质吸收热量的多少；若已知液体a的吸热能力更强，则实验中a、b升高相同温度，a消耗的燃料更多（选填“a”或“b”）。【分析】（1）液体沸腾时的温度叫做沸点；（2）比较不同燃料的热值，根据控制变量法，要使用质量相同的不同燃料；（3）我们使用相同的加热器通过加热时间的长短来比较吸热多少，这种方法叫转换法；若两种液体升高相同温度，液体的吸热能力越强，液体吸收的热量越多，消耗的燃料就越多。【解答】解：（1）由图丁可知，液体a沸腾时的温度是97℃，故a液体的沸点为97℃；（2）比较不同燃料的热值，根据控制变量法，要使用质量相同的不同燃料完全燃烧后使相同质量的同种液体吸热，应选择甲、乙两图进行实验；（3）在比较不同物质吸热本领的实验中，根据转换法知，用相同的装置加热，这是为了在实验中可以通过加热时间来比较两种液体吸收热量的多少；若液体a的吸热能力越强，表示比热容越大，实验要使中a、b升高相同温度，根据Q吸＝cmΔt知液体a吸收的热量多，根据Q放＝mq知a消耗的燃料越多。故答案为：（1）97；（2）甲、乙；（3）加热时间；a。17．小组同学比较沙子和水的比热容，实验装置如图甲、乙所示。（1）在两个相同的易拉罐内分别装入初温、质量相同的沙子和水。（2）用两盏相同的酒精灯同时加热沙子和水，加热过程中需用玻璃棒不断搅拌，搅拌的目的是：受热均匀。测得实验数据如表格所示。（3）5min时，温度计显示沙子的温度如图丙所示，其读数为52℃。（4）加热相同的时间，发现沙子的温度升得更高，有同学认为此过程中沙子吸收热量比水吸收热量多，该观点错误（选填“正确”或“错误”）。加热时间/m