题点系列10：机械能和内能

题点系列10：机械能和内能【例1】关于能的概念，下列说法正确的是（ ）A用线悬挂着的物体，它没有做功，它不具有机械能B在空中飞行的子弹，因为它能做功，所以它具有机械能C甲物体的运动速度比乙物体的大，则甲物体的动能一定比乙物体的大D甲物体的高度比乙物体的高度大，则甲物体的势能一定比乙物体的大解析：用线悬挂的物体，由于被举高而具有重力势能；重力势能的大小是由物体的质量和高度共同决定的，被举得越高的物体具有的重力势能不一定大；物体动能的大小是由物体的质量和速度大小共同决定的，速度大的物体动能不一定大答案：选B【例2】判断下列物体是否具有动能或势能，如果有，说出能量的名称，如果没有，说明原因（1）在水平地面上滚动的铅球：_；（2）悬挂在室内的电灯：_；（3）玩具汽车中被卷紧的发条： _；（4）弹簧： _；（5）在空中飞行的波音客机： _；（6）静止在水平轨道上的列车： _解析：物体只要具有做功的本领，它就具有能，与当时是否正在做功无关有质量和运动速度的物体就具有动能；有质量和高度的物体就具有重力势能；弹性物体一定要发生弹性形变时，才具有弹性势能解:（1）在水平地面上滚动的铅球：既有质量又有运动速度，具有动能； （2）悬挂在室内的电灯：既有质量又有高度，具有重力势能； （3）玩具汽车中被卷紧的发条：发条是弹性物体，卷紧后发生了弹性形变，具有弹性势能； （4）弹簧：尽管是典型的弹性物体，但它没有发生弹性形变，因而不具有动能和势能； （5）在空中飞行的波音客机：有质量，有运动速度，还有高度，既有动能又有重力势能； （6）静止在水平轨道上的列车：尽管质量很大，但它不在运动，也没有高度，所以它不具有动能和势能【例3】在探究物体的重力势能大小与哪些因素有关的实验中三个相同的木桩被从空中静止释放的铁块撞击，陷入沙坑中的情况如图所示在此实验中，我们是通过观察什么来比较各铁块重力势能的大小？若A、B两铁块质量相等，则两铁块下落高度的关系是hA hB；若A、C两铁块下落的高度相等，则两铁块质量关系是mA mC；实验得出的结论是：物体重力势能的大小与 有关解析：先控制A、B两铁块的质量相等从图中可知，B铁块对木桩做的功多（破坏力大），两铁块在空中释放前，B铁块的重力势能大，因此可确定hAhB；然后控制A、C两铁块的高度相等，从图中可知，C铁块对木桩的破坏力大，两铁块在空中释放前，C铁块的重力势能大，所以mAmB实验得出的结论是：物体重力势能的大小与物体的质量和高度有关 我们是通过观察木桩陷入沙坑的深度来比较铁块重力势能大小的【例4】 跳伞运动员在空中匀速下落的过程中，他的（ ） A动能增大，势能不变 B动能不变，势能减小C动能、势能都不变D动能减小，势能增大解析：本题考查对动能、势能概念的综合理解，解答本题除了要知道影响动能、势能大小的因素外，还要注意“匀速”这一条件切忌不认真审题，错误地认为下落的物体越来越快，动能越来越大 解:运动物体在匀速下落的过程中，质量、速度均未发生变化，因此，他的动能不变，而运动员在逐渐下降，所以他的重力势能逐渐变小答案选B【例5】某块砖在一对平衡力作用下运动，则该砖（ ）A势能一定不变，动能一定不变 B势能可能改变，动能一定不变C势能可能改变，动能可能改变 D势能一定不变，动能可能改变解析：砖块的质量不变，在一对平衡力作用下的运动状态是匀速直线运动，它的速度大小不变，所以砖块的动能不变；如这块砖在水平方向运动，它的质量和高度都不变，重力势能不变如这块砖不在水平方向运动，它的高度在改变，重力势能在改变，因题中没有明确砖块的运动方向，所以势能的变化情况不能确定答案选B【例6】 如图所示，是用来探究“动能大小跟哪些因素有关”的实验装置图。（小球在光滑斜面上由静止开始下滑，到达底端的速度只与起点高度有关，起点越高，到达底端的速度就越大，运动小球撞击停在平面上的木块后，木块运动距离越长，说明小球具有动能越大） （1）分析比较实验甲与实验乙，可得出结论：_。 实验中被控制的物理量是_。 （2）分析比较实验乙与实验丙，可得出结论：_。 实验中被控制的物理量是_。 （3）实验结果表明，物体动能与物体的 和 有关，_越大，_越大，动能就越大。解析：比较甲实验与乙实验可知：钢球的质量相等，而乙中的钢球到达平面上的速度比甲中的大，结果是甲中的钢球具有的动能大，说明在质量相等的情况下，物体的速度越大，动能越大；比较乙实验与丙实验可知：钢球和木球到达平面上的速度相等，而钢球的质量比木球的质量大，结果是乙中的钢球具有的动能比丙中的木球的动能大，说明在速度相等的情况下，物体的质量越大，动能越大综合三个实验可知：物体的动能与物体的质量和速度有关，质量越大，速度越大，物体具有的动能越大答案：（1）质量相同时，速度越大的物体具有的动能越大 质量 （2）速度相同时，质量越大的物体具有的动能越大 速度 （3）质量 速度 质量 速度【例7】（多选题）如图所示的是一种叫做蹦极的游戏。游戏者将一根有弹性的绳子一端系在身上，另一端固定在高处，从高处跳下。图中a点是弹性绳自然下垂时绳下端的位置，c点是他所到达的最低点的位置。对于他离开跳台至最低点的过程，下面说法正确的是（ ）A他的重力势能一直在减小B绳的弹性势能一直在减小C他的动能在前一段时间在增加，后一段时间在减小D在最低点，重力势能减到最小，动能为零，绳的弹性势能最大解析：在质量不变的情况下，动能的变化抓住速度的变化，从最高点道最低点，速度从慢到快再到慢，所以游戏者的动能先变大后变小，到最低点时，动能为零；重力势能的变化抓住高度的变化，高度越来越低，故游戏者的重力势能一直在减小；弹性势能的变化抓住弹性形变的大小变化，从最高点到a点，绳自然下垂，未发生弹性形变，故没有弹性势能，从a点到c点，绳发生了弹性形变，具有弹性势能，在最低点，绳的形变最大，故绳的弹性势能最大答案选A、C、D【例8】如图所示，让钢球从斜面上由静止滚下，打到一个小木块上，能将木块撞出一段距离放在同一水平画上相同位置的木块，被撞得越远，表示钢球的动能越大现用质量不同的钢球从同一高度滚下，看哪次木块被推得远回答以下问题：（1）设计本实验的目的是研究_（2）让不同的钢球从同一高度滚下是为了_（3）此实验得出的结论是_（4）下表中给出了一头牛慢步行走和一名普通中学生百米赛跑时的一些数据物体质量mkg速度vm动能EJ牛约600约0.5约75中学生约50约6约900分析数据，可以看出，对物体动能大小影响较大的因素是_，你这样判断的依据是_解析：(1)题中通过比较木块被撞的远近来比较钢球动能的大小，可知实验运用控制变量法研究影响动能大小的因素是哪些？本题中用质量不同的钢球从同一高度滚下，改变质量来研究动能的变化，所以设计本实验的目的是研究动能与质量的关系.(2)因为动能大小与质量有关,还与速度有关,研究动能与质量的关系,需要控制速度相同,让钢球从同一高度滚下能实现钢球在水平面上时速度相同.(3)速度相同,质量大的钢球把木块推的越远,故做功多,动能大.(4)要比较对动能大小影响较大的因素,需要从数据进行分析,本题没有质量相同和速度相同的有关动能数据,只有比较质量变化的倍数、速度变化的倍数对动能变化的倍数的影响.解：(1)研究动能与质量的关系(2) 钢球到达斜面底端时的速度相同(3) 速度相同,物体质量越大,动能越大(4)速度 人的质量是牛的1/12倍,人的速度为牛的12倍,人的动能是牛的12倍,说明人和牛”速度”不同对动能影响较大.本题从实验的目的到实验的方法(控制变量法)、实验结论对影响动能大小因素较全面的进行考查,同时也要求能运用数据分析对所学内容进行深入的探究.【例9】跳伞运动员从空中匀速下落，人和伞的（）A动能增加，重力势能减少，机械能不变B动能不变，重力势能减少，机械能减少C动能减少，重力势能增加，机械能增加D动能不变，重力势能不变，机械能不变解析：从动能、重力势能、机械能的概念出发去分析问题匀速下落的跳伞运动员，质量和速度不变，动能不变；下落过程中，相对地面的高度减小，重力势能减少；机械能动能势能，动能不变、势能减少，故机械能减少答案选B对于这类问题的判断主要是抓住描述物体运动状态的关键词“匀速下落”匀速反映了速度不变，下落反映了相对于地面的高度的变化。【例10】如图所示，用绳子拴住一个苹果并悬挂起来，把苹果拉近自己的鼻子静止，松手后，苹果将向前摆去，接着又反向摆回来，你原地不动，苹果会打到你的鼻子吗？为什么？解析：苹果从靠近鼻子的A处松手后，由A到B的过程中，苹果的高度逐渐降低，速度加快，即重力势能转化为动能；同理，苹果由B点到C点的过程中动能转化为重力势能。苹果返回由C经B到A的过程中，只是重力势能与动能的相互转化，其机械能没有增加，所以，最后摆起的高度不会高于原来松开的高度，故不会打到鼻子答案：不会打到鼻子。因为苹果拉到一定高度，所具有的重力势能是一定的，在与动能转化的过程中机械能不会增加，故不会打到原来的高度，也不会打到鼻子。通过对这类问题的研究让学生感受物理知识有用，养成用科学知识解决问题的习惯，而不是想当然。O【例11】学生在做模拟“蹦极”的小实验如图所示.一根橡皮筋一端系一个小石块，另一端固定在a点，b点是橡皮筋不系小石块自然下垂时下端所在的位置，c点是小石块从a点自由下落所能到达的最低点。在小石块从a点到c点运动的过程中，以下说法正确的是（ ）A.小石块动能一直在增加B小石块减少的重力势能全部转化为动能C小石块经过b点时，橡皮筋具有弹性势能D小石块到达c点时，动能为零解析：（1）当石块从a点运动到b点的过程中橡皮筋处于自然状态（无形变），石块的重力势能转化为动能；（2）石块从b点到O点，O点为石块挂在橡皮筋下静止时的位置，这个过程中，石块受到的弹力由小变大，运动到O点时弹力等于重力，所以石块在下降时仍然加速，在O点速度最大，石块的重力势能转化为动能和橡皮筋的弹性势能；（3）从O点到c点，石块受到的弹力继续增大，大于石块所受的重力，所以石块做减速运动，到达c点时速度为0，石块的重力势能和动能转化为橡皮筋的弹性势能.答案选D在分析能量的转化、变化时,首先要分析清楚物体的高度、速度、弹性物体的形状是否发生变化以及如何变化。有时是两种能量形式之间发生转化，有时三种能量形式均参与变化。【例12】我国近两年连续成功发射了“神舟”号载人飞船飞船的返回舱在下落到地面附近时，由于受到空气阻力而做减速运动，在减速下降的过程中，返回舱的（ ）A动能增大，势能减小 B动能减小，势能减小C动能不变，势能减小 D动能减小，势能增大解析：飞船质量可视作不变，抓住关键词“减速下降”答案选C要判断能量的变化，首先要知道动能、重力势能、弹性势能的影响因素分别是什么，然后判断其影响因素的变化情况，从而得出结论【例13】匀速前进的洒水车，在洒水的过程中，它的动能_（选填不变、变大、变小）解析：整个过程中速度虽然不变，但质量在变小。答案：变小【例14】关于能的概念，下列说法中正确的是（ ）A.一个物体能够做功，就说这个物体具有能B一个物体做了功，说明这个物体具有能C一个物体已做过的功越多，说明这个物体具有的能越多D用线悬挂着的小球，没有做功，所以没有能解析：一个物体能够做功，就说这个物体具有能，但并不表明“正在”做功，或“已经”做功，而是“可以”做功“没有”做功，并不代表“不能”做功BCOA【例15】如图，同一个物体分别从三个不同的斜面OA、OB、OC的顶端由静止滑下，已知物体在三个斜面上下滑时受到的摩擦力相同当物体从斜面顶端O滑到底端时，速度分别为vA、vB、vC，则（ ）AvA vB vC BvA vB vC vB解析：物体从斜面顶端滑到底端的过程，既是运动状态 变化的过程，更是能量转化的过程由于存在摩擦，有部分机械能转化为内能，根据克服摩擦力做功的多少，从而判断剩下机械能的多少，进而判断速度的大小【例16】物理课上，同学们观察了图8-3所示的实验：用细线将一金属小球悬挂起来，把小球拉到一定的高度（此时细线偏离竖直方向的角度为，小球离开最低位置的距离为S），然后释放，小球将左右摆动.（1）此实验说明： （2）课后小宁同学提出这样的问题：小球来回摆动一次的时间（或摆动的快慢）跟哪些因素有关呢？对此，同学们进行了探究。小宁提出猜想：小球摆动的快慢可能跟细线的长度（L）有关。于是小宁和小军来到实验室，找来了以下器材：A.秒表 B.长为0.8m的细线 C.长为1.0m的细线 D.铜球 E.铝球（D、E两球体积相等，都有相同的小孔，便于系线）为了验证小宁的猜想，请你帮他们设计出简要的实验步骤.选用的器材是（选填上列器材前的字母）： 具体操作： （3）对小宁提出的问题，除了他的猜想外，请你再提出两个猜想： 解析：(1)小球左右摆动,可看出小球的高度和速度发生了变化,而其中必联系到动能和重力势能的变化及其之间的转变.(2) 要研究小球摆动快慢可能与多个因素的关系,必须利用控制变量法进行研究，而利用控制变量法时应注意哪些量不发生变化，哪些量发生变化.本题要研究小球摆动快慢与细线长度的关系,需要改变细线的长度,而控制细线偏离竖直方向的角度为、小球离开最低位置的距离为S、小球的质量等其他相关因素.(3) 猜想与假设是科学探究中重要环节，我们在探究过程中要善于从现象中提出问题，做出科学的猜想,从实验的设计思路可猜想小球摆动快慢可能与上述实验中被控制不变的几个因素有关.答案：（1）动能与重力势能相互转化.(2) A B CD (3) 小球摆动快慢可能小球离开最低位置的距离有关；小球摆动快慢可能小球的质量.本题首先要求从现象中寻找物理规律，又对科学探究的实验设计，猜想与假设两个环节进行了考查，而在设计实验环节又运用到控制变量法，是一道考查科学探究的好题.【例17】关于能的概念，下面说法正确的是：（ ）A. 用线悬挂着的物体，没有做功，所以没有能；B. 在空中飞行的子弹，因为它能做功，所以它具有能；C. 甲物体比乙物体速度大，则甲物体的动能一定比乙物体的动能大；D. 甲物体高度比乙物体的高度高，则甲物体的重力势能一定比乙物体的重力势能大。解析：由动能和重力势能的概念可知，用线悬挂着的物体是被举高的，离地面有一定的高度，它能够做功，故具有重力势能；物体的动能大小是由物体质量和速度共同决定的，因此，速度大的物体的动能不一定大。同样，重力势能的大小是由物体被举高的高度和质量共同决定的，高度高的物体的重力势能也不一定就大；在空中飞行的子弹有动能和重力势能，它能做功，具有能，所以B正确。当一个物理量由两个或两个以上因素共同决定时，千万不能只根据一个因素的情况作出结论。判断一个物体是否具有能，关键是要看它能否做功，不是看它是否在做功。比如上例中“悬挂着的物体”虽然没有做功，但它一旦坠落，高度发生变化，就可以做功。【例18】下面的物体中，只具有动能的是_；只有势能的是_；既具有动能、又具有势能的是 。A. 停在地面上的汽车 B. 在空中飞行的飞机 C. 被起重机吊在空中静止的货物D. 弹簧 E. 在水平铁轨上正行驶的火车解析：停在地面上的汽车没有运动，它不具有动能；因在地面上，它也没有势能。正在空中飞行的飞机，它在运动着，具有动能；它离地面有一定的高度，又具有重力势能。在空中静止的货物，它没有动能，只有重力势能。弹簧在没有发生弹性形变时，它不具有弹性势能。水平铁轨上行驶的火车，只有动能没有势能。答案：只有势能的是C；只有动能的是E；既有动能又有势能的是B。在确定物体具有何种能量时，应按照动能、重力势能、弹性势能的定义，分析物体是否在运动，是否被举高，是否发生了弹性形变，符合哪一种能量的定义，就确定物体具有哪一种能量。【例19】“挂在屋檐上的瓦，因为静止，没有做功，所以没有能”。这种说法对吗？解析：挂在屋檐上的瓦，处于一定的高度，可视为“被举高”了，因而具有重力势能。答案：题中说法不对。因为一个物体具有能，只说明它能做功，但它不一定做功。所以瓦处于静止，没有做功，不能表明它不能做功，因而也就不能断言它没有能。“做功”与“能做功”是两个不同的概念，要注意加以区分。【例20】跳伞运动员在匀速下落过程中，它的（ ）A. 势能增大，动能减小，机械能不变B. 势能减小，动能不变机械能减小C. 势能减小，动能增大，机械能不变D. 势能增大，动能不变，机械能增大解析：因为跳伞运动员的质量是一定的，而且是匀速下落，说明运动员的速度不变，所以运动员的动能不变；又因为跳伞运动员的高度不断减小，因此，跳伞运动员的机械能减小。正确选项为B。此题的过程简单，题意明朗。但若不能仔细分析亦可能出现错误。如“匀速下落”意味着速度不变，速度不变意味着动能不变；同时，不要认为一个物体的重力势能减小或增大，它的动能就一定增大或减小。这种“定势”是要努力克服的。因此，要针对题设的物理情景进行分析，挖掘已知条件和隐含条件，找到其联系，从而做出正确的答案。【例21】一只乒乓球由高处静止下落撞击地板后又上升，在整个过程中，乒乓球机械能转化的情况是（ ）A. 势能动能势能 B. 动能势能势能C. 动能势能动能势能动能 D. 势能动能势能动能势能解析：乒乓球在高处，由于被举高具有势能。在下落过程中，高度降低，速度增大，在撞击地面前，球的全部势能转化为动能。在撞击地板的一瞬间，由于球发生形变，球的动能转化为球的弹性势能。球在恢复形变的过程中，弹性势能又转化成动能，使球产生一个反方向的速度（如不考虑能的损失，则此速度与球撞击地板前的速度大小相同），向上跳起。在上升的过程中，动能又逐渐转化成势能，直至动能为零。从下落到反跳的全过程中，经历的能量变化过程是：重力势能动能弹性势能动能重力势能。正确选项为D。在解答同一物体的重力势能和动能之间的转化问题时，由于同一物体质量一定，所以重力势能和动能的变化，主要表现在离地面的高度与速度的大小变化。【例22】如图所示，电动小车沿斜面从A匀速运动到，则在这个过程中小车（ ） A动能减少，重力势能增加，总机械能不变B动能增加，重力势能减少，总机械能不变C动能不变，重力势能增加，总机械能不变D动能不变，重力势能增加，总机械能增加解析：解此类问题必须克服“物体向上运动速度一定变小，向下运动速度一定变大”、“物体重力势能增大则动能一定减小，重力势能减小则动能一定增大”的错误定式，应根据假设的物理情境进行分析，挖掘已知条件和隐含条件，找出其联系，从而得出正确答案解:因为电动小车的质量是一定的，而且是沿斜面匀速运动，说明电动小车的速度不变，所以电动小车的动能不变又因为电动小车沿斜面向上运动的过程中高度不断增加，所以它的重力势能不断增大，因此小车的机械能增大答案选D 【例23】小方和小明皆购买了同类的橡皮球。小明说：“我的球的弹力比你的好。”小方回答说：“我希望你能证实你的说法。”请你给小明出主意，他该怎么办？（ ） A. 让两只球于离地等高处自由落下，比较两只球反弹的高度B. 把两只球向墙掷去，比较两只球反弹时离墙的距离C. 让两只球于离地不同高度处自由下落，比较两只球反弹的高度D 把两只球向地面掷去，比较两只球反弹的高度解析：本题采用的方法是通过实验去比较两球的弹力，球弹起越远当然弹力就越大。但B、C、D所采用的方法中都没有注意控制使两球的初始速度和高度都相同，因此它们反弹的距离除与球本身的弹力有关外，还与它们初始具有的能量有关。所以只有A正确。本题直接考查科学实验中控制变量的方法。在有多种因素影响实验结果时，只有对变量进行有效的控制，排除了其它因素的影响，才能得出客观的结论。【例24】关于动能、机械能，下列说法中错误的是（ ）A一辆汽车具有动能，它一定具有机械能B两辆汽车以相同的速度行驶时，质量大的动能大C某汽车的机械能增加了，它的运动速度一定是加大了D在平直公路上行驶的汽车，速度变化时它的机械能也变化解析：机械能是动能与势能之和，动能的大小由质量和速度共同决定汽车的机械能增加了，可能是势能增加了，其动能不一定增加，它的运动速度也不一定增大，故C选项是错误的答案选C【例25】下列过程中，属于动能转化为势能的是（ ）A雪撬从山坡上滑下B玩具弹簧枪将“子弹”水平射出C雨滴从屋檐落向地面D斜向上射出的炮弹在上升过程解析：物体的动能转化为势能，是指物体的动能在减小，同时势能在增加如果物体的质量一定时，那么物体的速度减小，动能就减小，物体的高度增加，势能增加，或者物体弹性形变增大，势能增大解：A选项中雪橇的高度减小，速度增加，所以是重力势能转化为动能；B选项中是将弹性势能转化为动能；C选项中也是将重力势能转化为动能；D选项中是动能转化为重力势能答案选D 【例26】如图所示，运动员在进行蹦床表演时，机械能是如何变化的？解析：机械能包含动能、重力势能和弹性势能，在判断这些能量大小和转化时，应分析它们的速度、高度、形变的情况解：运动员从高处下落的过程中，重力势能转化为动能；在接触蹦床到速度为零的过程中，人的动能转化为蹦床的弹性势能；弹起时，是蹦床的弹性势能转化为人的动能；运动员在上升过程中，动能转化为重力势能【例27】 在空气阻力不计的情况下，一只皮球从高处由静止下落， 被地面弹起后不能再回到原来的高度，在整个过程中； （1）说明皮球机械能的转化情况。 （2）指出皮球在哪几个位置时的动能为零。（3）分析皮球不能回到原来高度的原因。解析：（1）皮球在下落、弹起的整个过程中，先后发生状态的变化是：球在高处静止加速下落落地变形恢复原状反弹减速上升（2）皮球在下落、上升过程中的空气阻力不计，但是在弹性压缩和恢复原状的过程中，有一部分机械能转化为内能解：（1）加速下落过程：重力势能转化为动能落地弹性压缩过程：动能转化为弹性势能恢复形状反弹过程：弹性势能转化为动能减速上升过程：动能转化为重力势能（2）皮球在以下三个位置时动能为零（速度大小为零）：球在高处将指时；小球落地弹性压缩最大时；上升到最大高度时（3）尽管不计空气阻力，但在落地撞击地面时，球的弹性压缩和恢复形状的过程中，有一部分机械能将转化成其它能量，造成机械能损失，所以皮球不能回到原来高度【例28】如何有效地提高能量利用率是人类所面临的一项重要任务。图是某轻轨车站的设计方案示意图，该图表明与站台前后连接的轨道都有一个小坡度。请你说明这种设计可以节能的理由解析：一般的车站轨道都是水平连接的，车进站时，需要刹车减速，车出站时，需克服摩擦力加速，这样既浪费了能量又多消耗了能量将站台设计在小坡上，车进站时，让车驶上小坡，将动能转化为重力势能，车速减小了，重力势能增大了；车在起动出站时，由于下坡，车的重力势能转化为动能，在不需要多消耗能量的情况下，车速加快，减少了因加速消耗的能量答：进站时将动能 转化为重力势能“储藏”起来；出站时将重力势能转化为动能“释放”出来达到节约能源的目的【例29】如图是一个竖直放置的半圆轨道半径R=1米,G=1牛的小球从A点由静止滚下,(1)小球滚到最低点O时重力做功W多大。（2）小球滚到与A点等高的B点后还能上升吗？解析：（1）小球由A运动到O，竖直方向移动的距离h=R=1米，故重力做功W=Gh=11焦=1焦(2)由B点与A点等高,小球在B点的势能与A点的势能相等，由机械能守恒定律可知，小球到B点后不能再上升。【例30】射箭时，能的转化关系是怎样的，为什么拉满弓时射出的箭速度更快？解析：拉弓时，使弓形变，人对弓做功转化为弓的弹性势能。放手后，弓对箭 做功，弓的弹性势能转化为箭的动能使箭以很大速度射出，弓弦拉得越开（即拉满弓）弓的形变越厉害，弓所储藏的弹性势能越多，箭射出时的动能更大，速度也更快。【例31】判断下列几种情况下物体的动能、势能是否变化？是增大还是减小？（1）汽车沿着斜坡匀速上行 （2）电梯上升得越来越快（3）皮球在空中下落 （4）汽车在平直马路上匀速前进解析：（1）汽车沿斜坡匀速上行的过程中，汽车的高度越来越高，所以它的势能增大，由于汽车速度保持不变，所以它的动能不变。（2）电梯上升，高度增加，所以电梯的势能增加，电梯速度越来越快，所以它的动能不断增加。（3）皮球从空中下落，高度越来越小，速度越来越大，所以皮球的势能减小，动能增大。（4）汽车在平直马路上匀速前进，它的高度不变，速度也不变，所以汽车的动能和势能都没有发生变化。【例32】下列关于物体内能的说法中正确的是（ ） A物体运动速度越大，内能越大 B静止的物体没有动能，但有内能 C内能和温度有关，所以0的水没有内能 D温度高的物体一定比温度低的物体内能大解析：本题考查内能与机械能的本质区别，解答问题的关键是明确内能与哪些因素有关及内能与机械能的区别解：物体的内能与三个因素有关，即物体的质量、温度、状态，与物体的运动速度和举起的高度无关，物体的速度和举起的高度影响的是机械能，而机械能与内能是两种不同形式的能对于同一物体，温度越高，内能越大答案选D【例33】改变物体内能的方式有做功和热传递两种，在汽油机的压缩冲程中，活塞压缩燃料混合物使它的温度升高，是通过_的方式增加了燃料混合物的内能，为了不让柴油机在工作时温度升得太高，在设计制造时，气缸外有一个水套，让气缸被水包围着，这样就要以通过_的方式降低气缸的温度（减小气缸的内能）解析：燃料混合物的内能是通过活塞压缩做功得到的,内能是由机械能转化而来;气缸内能的减少是通过水套中的水将热量传递走的,是内能的转移.答案：做功 热传递分析物体内能变化必须从能量的转化或转移来理解物理的过程,从而判断改变内能的方式.【例34】下列说法正确的是( )A物体吸热，内能不一定增大 B物体放热，内能一定减小C物体内能增大，一定是吸收了热量 D物体内能减小，一定是放出了热量解析：根据能量守恒定律，物体吸热后，其内能一定会增大，故A不对，B正确；内能的变化不只是与热量有关，还与做功有关，故C、D是不对的。【例35】下列说法中正确的是（ ）A100的水比50的水所含的热量多B温度升高得多的物体吸收的热量一定多C热传递时高温物体将温度传给低温物体D热传递时高温物体将热量传给低温物体解析：物体之间没有热传递就谈不上热量，因此说物体含有多少热量是错误的；物体在热传递过程中，吸收或放出热量的多少，不仅与温度的变化有关，还与其他因素有关；温度是分子无规则运动剧烈程度的标志，热传递过程中传递的不是温度而是能量，所以A、B、C的说法都是错误的. 正确答案选D本题考查了三个知识点，对热量这个过程量的理解；热传递过程中吸收、放出热量的多少与哪些因素有关；热传递过程中伴随着的是能量的转移，不是温度的转移。【例36】质量为1Kg的铝壶中装有500g10的水，给壶加热，使水温度升高到100，需要吸收多少热量？解析：本题中水升高温度吸热，铝壶也要吸热,铝壶的初温、末温和里面水的初温、末温应相同，求需要的热量就是铝壶和水吸收的热量之和解：已知：m铝 =1Kgm水=500g =0.5Kgt=100-10=90C铝=8.8102J/（Kg）C水=.10J/（Kg）Q吸=Q铝Q水=C铝m铝t C水m水t=8.8102J/（Kg）1Kg90+ 4.2103J/（Kg）0.5Kg90=2.682 105J对该题的求解要注意两个方面：一是需要吸收的热量是水和铝壶吸收的热量之和；二是水和铝的比热容不同要分别计算【例37】下列做功能使物体内能增加的是( )A用钢锯锯木头时，锯条的温度会升高，它的内能会增加B小明用力将面袋提到桌面上，面袋的内能会增加C高处的重锤落下来时，把木桩打入地下，重锤的内能会减小D如两个冰块在一起互相摩擦，冰块的内能会减少解析：A是人通过锯条克服摩擦做功，锯条的内能增加，正确；B是机械做功，内能不变；C也是机械做功，内能如果变化也是增加，故B、C都不对；D中冰的内能应该增大，故也不对。【例38】下列说法正确的是( )A1100的水和1100水蒸汽的内能是相等的B一杯开水的内能一定大于一缸冷水的内能C甲物体的内能大于乙物体的内能，则甲的温度也一定大于乙的温度D物件温度升高了，其内能一定增大解析：1100的水要变成100的水蒸汽需要吸收一定的热量，所以它们的内能不可能相等，故A不对；内能不但与温度有关，还与质量有关，故B、C也不对；对某一个物体来说，温度升高了，其内能会一定增大，故D正确。【例39】下列说法正确的是( )A物体吸热，温度一定会升高 B物体放热，温度一定会降低C物体的温度降低，一定是放出了热量D物体的温度升高，不一定是吸收了热量解析：对于A、B来说，晶体的熔化和凝固时，虽然吸热或放热，但温度不变；对于C、D来说要考虑到做功也能改变物体的内能。故D是正确的。总之，在判断这些量之间关系时，一定要辩证地看问题，不能只凭一时的感觉就给它们之间的关系下定论。当一个物理量的大小受两个因素制约时，我们就不能只强调其中某一个因素与它的关系，而忽略另一个因素对它的影响。【例40】关于温度、内能、热量三者的关系，下列说法正确的是（ ）A物体吸收热量，温度一定升高B物体温度升高，一定是吸收了热量C物体温度不变，就没有吸热或放热D物体温度升高，内能增加解析：解答本题时，要正确理解热量、内能和温度的概念，并明确它们之间的关系解：物体吸收热量使物体的内能增加，可以是分子的动能增加，也可以是分子势能增加在物态变化过程中的晶体的熔化和液体的沸腾过程中，物体要吸收热量，但物体的温度不变，这时物体的内能增加主要表现在内部分子势能的增加所以A不正确改变物体内能有两种方式：做功和热传递在没有明确说明是通过哪种方式改变物体内能的情况下，不能不能不假思索地做出判断所以B不正确物体的温度不变，只能说明物体内部分子的动能没有发生变化，并不能说明物体的内能没有发生变化，因为分子间的势能可能发生变化C也不正确答案选D【例41】下列事例中，属于做功改变物体内能的是（ ）A在火上点燃火柴头，使火柴头温度升高B冬天人们围着火炉烤火身体感觉暖和C两手互相摩擦，手感觉暖和D在阳光照射下，水盆里的水温度升高解析：A、B、D都是通过热传递使物体的内能增加，C是由于双手克服摩擦做功，将机械能转化为内能使手的内能增加的答案选C 【例42】以下现象中，由内能转化为其他形式能的现象是（ ）A古代人“钻木取火”B电炉通电后，电炉丝发红了C晒太阳时感到暖和D水壶中水沸腾时，水蒸气把壶盖顶起来解析：做功改变物体的内能实质上是物体的内能与其他形式能的相互转化过程，分两种情况：一是外界对物体做功，将其他形式能转化为内能；二是物体对外界做功，将内能转化为其他形式能解：“钻木取火”是机械能转化为内能，A错；电流做功，也属于做功改变物体的内能，它是电能转化为内能，B错；C是通过热传递方式改变了内能，只是内能发生了转移，C也错；水壶中水沸腾时，生成大量高温高压的水蒸气，顶起壶盖，对壶盖做了功，使水蒸气的内能减少，是内能转化为机械能，故D正确【例43】卖火柴的小女孩在严寒中只能靠点燃火柴取暖。一根火柴的质量约为0.065g，火柴的热值平均为1.2107J/kg，求一根火柴完全燃烧能使1m3的空气温度升高多少摄氏度？已知空气的密度为1.3kg/m3，比热容为1103J/（kg）解析：设火柴完全燃烧释放的热量全部被空气吸收，即Q吸Q放解：Q吸Q放cm1tqm2所以完全燃烧一根火柴能使1m3的空气升高的温度为：tqm2/ cm1qm2/cV1.2107J/kg0.065103/1103J/（kg）1.3kg/m3 1m3 =0.6本题把燃料燃烧的放热公式、热量的计算公式与密度知识结合起来，具有一定的综合性。应用公式时要注意其适用条件和范围【例44】下列说法中正确的是（ ）A.燃料的热值越大，其燃烧时放出的热量就越多B.燃料的热值越小，其完全燃烧单位质量的燃料放出的热量越少C.燃料的热值越小，其完全燃烧单位质量的燃料放出的热量越多D.燃料燃烧得越充分，其热值越大解析：燃料燃烧所能放出的热量的多少，取决于两个因素：一个是热值，它是燃料的一种特性，只与燃料种类有关；另一个是燃料的质量。A项不正确； C项不正确，热值越小，它放出的热量就越少，不是越多，放出热量的多少与热值的大小成正比，而不是成反比；D项不正确，对于某种确定的燃料，不论是否充分燃烧，其热值是不变的。正确答案选B本题着重考查对热值的理解，热值反映的是某种物质的一种燃烧特性，只与燃料的种类有关。【例45】关于物体的内能，下列说法正确的是（ ）（内蒙古呼和浩特市2003年中考题）A物体运动得越快，内能越大B物体举得越高，内能越大C物体运动得越快，举得越高，内能越大D物体温度越高，内能越大解析：本题考查内能与机械能的本质区别，解答问题的关键是明确内能与哪些因素有关及内能与机械能的区别解：在分析物体内能大小时，应注意物体的内能与三个因素有关，即物体的质量、温度、状态，与物体的运动速度和举起的高度无关，物体的速度和举起的高度影响的是机械能，而机械能与内能 是两种不同形式的能对于同一 物体，温度越高，内能越大答案选D【例46】关于内能、温度和热量的下列说法中，正确的是（ ）A高温物体具有的一定比低温物体具有的内能多B物体的温度越高，含有的热量越多C在内能转移的过程中，越多有热传递发生D物体的内能增加，一定是对物体做了功解析：内能是物体内部所有分子做无规则运动的动能和分子势能的总和，可见物体的内能大小，不仅与分子的热运动有关，还与分子数目的多少和分子势能有关，而物体的温度越高时，分子无规则运动越剧烈，只说明分子动能较大故选项A不正确；热量是物体在热传递过程中吸收或放出热的多少，离开热传递，说一个物体含热量的多少是错误的故选项B不正确；做功、热传递在改变物体内能的效果上是相同的，宏观上表现为物体温度的变化或物态的变化，但做功和热传递的实质是不同的，做功是内能和其他形式能的相互转化，而热传递是物体间内能的转移选项C正确【例47】炎热的盛夏，人站在水中时感到凉爽，而当人赤脚走在沙土上时却感到烫脚.这主要是因为水和沙土具有不同的 ( )A.热量 B.内能 C.比热容 D.密度解析：热量、内能、比热都是物理学中三个重要的物理量三者之间有区别也有联系，学生容易混淆在沙滩上，水和沙子同时接收阳光照射，可谓加热条件相同在相同时间内，物质所吸收到的热量是相同的，而产生温度差的原因就在于比热容答案选D把握内能、热量、比热容和热值这四个物理量之间的区别和联系，学会由现象归纳物理原理；学会在生活中关注物理知识的运用【例48】下列说法正确的是( )A一杯煤油用去一半，它的比热容减为原来的二分之一B吸收热量多的物质，比热容一定大C高温物体放出热量一定多D质量相同的水和煤油，吸收了相同的热量，煤油升高的温度大于水升高的温度解析：根据比热容是物质的一种特性，与它的质量和体积、温度等无关，故选项A是错的，从比热容的定义可知，比较两种物质比热容，应当是在质量及升高的温度相同的条件下，比较它们吸热的多少，故B缺少条件，不正确温度高的物体不发生温度或状态变化，是不会放出或吸收热量的，故C也不正确由水的比热容为4.2103 J(kg)可见，质量相同的水、煤油升高相同的温度，水吸收的热量多，当质量相同的水、煤油吸收相同热量时，煤油升高的温度多答案选D【例49】为了研究物质的某种特性，某小组同学先做如下实验：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温随时间变化的情况。记录数据分别如表一、表二所示。（设甲、乙两杯水每分钟放出的热量相等。）表一 m1=100g时间/min0246810121416温度/363534333231303030降低温度/012345666表二 m2=200g时间/min04812162024283236温度/36353433323130292828降低温度/0123456788(1) 分析比较表一和表二中数据可知，实验时，两杯水所处环境的温度是_（相同/不同）的。(2) 分析比较表一和表二中第一行和第三行的数据及相关条件，可得出的初步结论是:_ _。(3) 分析比较表一和表二中第三列、第四列、第五列等数据及相关条件，可得出的初步结论是_ _ _ _ 。(4) 进一步综合分析比较表一和表二中的数据及相关条件，还可得出的初步结论是:_ _。解析：（1）当环境温度比水温低时，水放热降温最终降到与环境温度相同，故由表一数据可知甲烧杯所处环境温度为30，由表二数据可知乙烧杯所处环境温度为28。两者所处环境温度不同。（2）从两表第一和第三行数据可看出：随时间的推移，水放热越来越多降温也越来越多，相同质量的水降低的温度与它放出的热量成正比。（3）比较表一和表二的第三列、第四列、第五列数据可看出：降低相同的温度100g水要比200g水用时少，即放出热量少。（4）综合两表数据可发现水的一种热学特性即比热是个确定的值。因此水温变化相同时，水吸收或放出热量与其质量成正比。答：（1）不同（2）一定质量的水放出热量与降低的温度成正比。（3）降低相同温度时，水质量越大放出热量越多（4）水放出的热量与质量、水降低温度的比值是个定值。【例50】小明猜想“液体的密度越大，其比热容c也越大”。他查到了一些液体的密度值如下表。物质密度/kgm3物质密度/kgm3水1.0103柴油0.8103煤油0.8103汽油0.71103植物油0.9103酒精0.8103由于不知道表中各种液体之间比热容的大小关系，需要用实验方法得到。实验器材：铁架台（带铁圈）、石棉网、温度计、细线、火柴、烧杯、秒表、天平和砝码（以上每一种器材数量足够、规格相同）；火焰相同的酒精灯若干；密度表中所给出的各种液体足量。实验中，小明选取的三种液体分别是煤油、植物油和水。(1)请完成以下实验要求：A实验原理是：_。B实验中你准备测量哪个物理量来间接知道液体的比热容大小？C实验中要控制的变量是：液体的质量和_。D实验中，怎样操作才能使烧杯在单位时间内吸收的热量都相等？(2)如果测量的结果与小明的猜想相矛盾，则测出的三个物理量大小关系会有很多种，请写出其中一种。_。(3)如果小明选取煤油、酒精和水这三种液体做实验，会存在哪些问题？解析：为了证实小明的猜想，我们选了三种密度不同的液体，关键要通过实验测出其比热容的大小。故(1)A、实验原理为Q=cmt()；B、用温度的变化量t或加热时间都可以简接知道液体比热容的大小，二者任填一个即可；C、要控制的变量应与你准备测量的物理量相对应，如果你准备测量的物理量是温度的变化量t，则要控制的变量应是液体吸收的热量Q；如果你准备测量的物理量是加热时间，则要控制的变量应是温度的变化量t；D、调整铁架台上放烧杯的铁圈的高度，使酒精灯火焰与烧杯底部的距离相等。(2)t煤油=t植物油=t水(只要不是t煤油t植物油t水即可)；以上几个问题都体现了回答时的多样性，同一个问题可以用不同的方式进行解答，但表达的意思却是相同的。(3) 如果选取煤油、酒精和水这三种液体，明显地煤油和酒精的密度相等；酒精易燃，不能用火焰加热答出一个即可。【例51】如图所示，是甲、乙、丙三种物质的温度变化和它们吸收热量的关系图线。甲和乙的质量都是0.2kg，丙的质量是2kg，则甲、乙、丙的比热分别是c甲=_ _，c乙=_ _，c丙=_ _。解析：欲求三种物质的比热，根据公式Q=cmt可知，应知每种物质的质量、温度变化量和吸收的热量，这些量，我们都可以在图像中得到。(1)对于甲来说，m甲=0.2kg，从图像看出，当温度从200升高到400时，它所吸收的热量是8104J，故J/(kg)=2103 J/(kg)。(2)同理对于乙来说，温度从200升高到400时，吸收的热量是16104J，也可以认为是温度升高到300时，吸收了8104J的热量。故J/(kg)=4103 J/(kg)。(3)同理对于丙来说，经计算，它的比热为c丙=1.6103J/(kg)时间/min温度/02040804602681012【例52】用一个放热稳定的热源给一个物体均匀加热，得到它的熔化图像如图所示，那么，它固态时的比热与它液态时的比热之比是( )A1：2 B2：1 C1：4 D4：1解析：从图像的形状可以看出，这是一个晶体的熔化图像。从计时开始到加热2min这段时间内，物体是固态；从2min到8min这段时间内，物体处于熔化的过程，是固液混合态；8min以后是液态。求固态时的比热应观察02min这段图线，求液态时的比热应观察812min这段图线。设物体的质量为m，每分钟吸收的热量为Q，则物体在固态吸收热量为2Q时，温度升高了40，故物体处于固态时的比热为；物体在液态吸收的热量为4Q时，温度升高了20，故物体处于液态时的比热为。则固态与液态的比热之比为c固:c液=1：4，故应选C。【例53】如图所示的图像表示甲、乙两个物体吸后温度升高的情况，图中横坐标是物体的温度变化，纵坐标是物体吸收的热量。问题：(1)如果甲、乙是同种物质制成的，则有_。(2)如果甲和乙是不同物质制成的，则有_。(3)如果甲和乙的质量相同，则有_。tQ甲乙O回答上述问题有以下四个答案可供选择。请选择你认为正确的答案 填到上述问题的空格上(填空母)A物体甲的比热比物体乙的比热大 B物体甲的比热比物体乙的比热小C物体甲和物体乙的比热一样 D条件不足，无法判断比热的大小解析：对于问题(1)，因为甲、乙是由同种物质组成的，所以它们的比热一定是一样大的，故应选C；对于问题(2)，因二者不是同种物质组成，其比热肯定不同，由公式Q=cmt可得，结合图像，如果让它们升高相同的温度，则甲吸收的热量会大于乙吸收的热量Q甲Q乙，但质量m的关系在题中并没有告诉我们，故