9. 如图所示,粗糙的弧形轨道竖直固定在水平地面上,一小球由A点以速度$v$沿轨道滚下,经另一侧等高点B后到达最高点C。下列关于小球滚动过程的分析中正确的是(

A.整个过程只有重力在对小球做功
B.小球在A、B两点具有的动能相同
C.小球在A、B、C三点的速度大小关系是$v_A > v_B > v_C$
D.小球在A点具有的机械能等于它在C点具有的重力势能
C
)。A.整个过程只有重力在对小球做功
B.小球在A、B两点具有的动能相同
C.小球在A、B、C三点的速度大小关系是$v_A > v_B > v_C$
D.小球在A点具有的机械能等于它在C点具有的重力势能
答案:9.C
解析:
【分析】
首先明确轨道是粗糙的,小球滚动时会受到摩擦力,因此除重力外,摩擦力也会做功,机械能不断减少。接下来逐一分析选项:
1. 选项A:判断做功的力,粗糙轨道存在摩擦力,所以摩擦力也做功,A错误。
2. 选项B:A、B是等高点,重力势能相同,但因为摩擦力做功,机械能减少,A点机械能大于B点,因此A点动能大于B点,B错误。
3. 选项C:小球从A到B,摩擦力做功动能减少,故v_A > v_B;从B到C,继续克服摩擦力做功,动能进一步减少,且C是最高点,动能更小,故v_B > v_C,因此速度关系v_A>v_B>v_C,C正确。
4. 选项D:机械能等于动能与势能之和,由于摩擦力做功,A点机械能大于C点机械能;C点机械能是动能加重力势能,A点机械能与C点重力势能不相等,D错误。
【解析】
本题考查机械能及其转化,关键注意粗糙轨道存在摩擦,机械能不守恒。
选项A:小球在粗糙轨道滚动时,除重力外,还受摩擦力,摩擦力对小球做功,故A错误。
选项B:A、B两点等高,重力势能相等;因摩擦力做功,机械能不断损耗,A点机械能大于B点机械能,机械能=动能+势能,故A点动能大于B点动能,B错误。
选项C:小球从A到B,克服摩擦力做功,动能减小,故v_A > v_B;从B到C,继续克服摩擦力做功,动能进一步减小,且C为最高点,动能更小,故v_B > v_C,因此速度关系为v_A>v_B>v_C,C正确。
选项D:由于摩擦力做功,机械能不断减少,A点机械能大于C点机械能;C点机械能为动能与重力势能之和,A点机械能不等于C点重力势能,D错误。
【答案】
C
【知识点】
机械能及其转化、摩擦力做功
【点评】
本题需注意粗糙轨道的摩擦力会导致机械能损耗,不能忽略摩擦力对机械能的影响,是基础的机械能分析题,需明确机械能的组成及守恒的条件(无摩擦时守恒,有摩擦时减少)。
【难度系数】
0.5
首先明确轨道是粗糙的,小球滚动时会受到摩擦力,因此除重力外,摩擦力也会做功,机械能不断减少。接下来逐一分析选项:
1. 选项A:判断做功的力,粗糙轨道存在摩擦力,所以摩擦力也做功,A错误。
2. 选项B:A、B是等高点,重力势能相同,但因为摩擦力做功,机械能减少,A点机械能大于B点,因此A点动能大于B点,B错误。
3. 选项C:小球从A到B,摩擦力做功动能减少,故v_A > v_B;从B到C,继续克服摩擦力做功,动能进一步减少,且C是最高点,动能更小,故v_B > v_C,因此速度关系v_A>v_B>v_C,C正确。
4. 选项D:机械能等于动能与势能之和,由于摩擦力做功,A点机械能大于C点机械能;C点机械能是动能加重力势能,A点机械能与C点重力势能不相等,D错误。
【解析】
本题考查机械能及其转化,关键注意粗糙轨道存在摩擦,机械能不守恒。
选项A:小球在粗糙轨道滚动时,除重力外,还受摩擦力,摩擦力对小球做功,故A错误。
选项B:A、B两点等高,重力势能相等;因摩擦力做功,机械能不断损耗,A点机械能大于B点机械能,机械能=动能+势能,故A点动能大于B点动能,B错误。
选项C:小球从A到B,克服摩擦力做功,动能减小,故v_A > v_B;从B到C,继续克服摩擦力做功,动能进一步减小,且C为最高点,动能更小,故v_B > v_C,因此速度关系为v_A>v_B>v_C,C正确。
选项D:由于摩擦力做功,机械能不断减少,A点机械能大于C点机械能;C点机械能为动能与重力势能之和,A点机械能不等于C点重力势能,D错误。
【答案】
C
【知识点】
机械能及其转化、摩擦力做功
【点评】
本题需注意粗糙轨道的摩擦力会导致机械能损耗,不能忽略摩擦力对机械能的影响,是基础的机械能分析题,需明确机械能的组成及守恒的条件(无摩擦时守恒,有摩擦时减少)。
【难度系数】
0.5
二、填空题
10. 如图所示为“神舟二十一号”载人飞船升空,并完成与空间站组合体对接的过程。

(1)在加速升空阶段,忽略燃料质量变化,飞船的机械能
(2)火箭一般选用热值
(3)下列关于提高火箭发动机效率的说法中错误的是
A. 尽量使燃料充分燃烧
B. 尽量减小输出功率
C. 尽量减小摩擦
D. 尽量减小热量损失
10. 如图所示为“神舟二十一号”载人飞船升空,并完成与空间站组合体对接的过程。
(1)在加速升空阶段,忽略燃料质量变化,飞船的机械能
变大
(变大/不变/变小)。(2)火箭一般选用热值
较大
(较大/较小)的燃料。(3)下列关于提高火箭发动机效率的说法中错误的是
B
(填序号)。A. 尽量使燃料充分燃烧
B. 尽量减小输出功率
C. 尽量减小摩擦
D. 尽量减小热量损失
答案:10.(1)变大 (2)较大 (3)B
解析:
【分析】
本题结合航天场景考查机械能、热值、热机效率的相关知识,需逐一分析每个问题的物理原理:
(1)机械能由动能和重力势能组成,动能与质量、速度有关,重力势能与质量、高度有关,加速升空时速度和高度均增大,据此判断机械能变化;
(2)火箭燃料需要在相同质量下释放更多能量,结合热值的物理意义分析燃料选择;
(3)热机效率是有用功与燃料完全燃烧放出热量的比值,分析各选项对效率的影响,找出错误说法。
【解析】
(1)飞船加速升空时,质量不变,速度增大,动能增大;高度升高,重力势能增大。机械能=动能+重力势能,因此机械能变大;
(2)热值是单位质量燃料完全燃烧放出的热量,选用热值较大的燃料,相同质量的燃料完全燃烧时能释放更多热量,为火箭升空提供更多能量,因此选较大的;
(3)热机效率是有用功与燃料完全燃烧放出热量的比值:
A. 燃料充分燃烧,能释放更多可用能量,提高效率,正确;
B. 减小输出功率,是降低做功的快慢,与效率无关,错误;
C. 减小摩擦,减少额外功,能提高效率,正确;
D. 减小热量损失,减少能量浪费,提高效率,正确;
因此错误的是B。
【答案】
(1)变大 (2)较大 (3)B
【知识点】
机械能及其转化、热值、热机的效率
【点评】
本题结合航天实际场景考查基础物理知识点,难度较低,只需掌握相关概念即可顺利解答。
【难度系数】
0.6
本题结合航天场景考查机械能、热值、热机效率的相关知识,需逐一分析每个问题的物理原理:
(1)机械能由动能和重力势能组成,动能与质量、速度有关,重力势能与质量、高度有关,加速升空时速度和高度均增大,据此判断机械能变化;
(2)火箭燃料需要在相同质量下释放更多能量,结合热值的物理意义分析燃料选择;
(3)热机效率是有用功与燃料完全燃烧放出热量的比值,分析各选项对效率的影响,找出错误说法。
【解析】
(1)飞船加速升空时,质量不变,速度增大,动能增大;高度升高,重力势能增大。机械能=动能+重力势能,因此机械能变大;
(2)热值是单位质量燃料完全燃烧放出的热量,选用热值较大的燃料,相同质量的燃料完全燃烧时能释放更多热量,为火箭升空提供更多能量,因此选较大的;
(3)热机效率是有用功与燃料完全燃烧放出热量的比值:
A. 燃料充分燃烧,能释放更多可用能量,提高效率,正确;
B. 减小输出功率,是降低做功的快慢,与效率无关,错误;
C. 减小摩擦,减少额外功,能提高效率,正确;
D. 减小热量损失,减少能量浪费,提高效率,正确;
因此错误的是B。
【答案】
(1)变大 (2)较大 (3)B
【知识点】
机械能及其转化、热值、热机的效率
【点评】
本题结合航天实际场景考查基础物理知识点,难度较低,只需掌握相关概念即可顺利解答。
【难度系数】
0.6
11. 如图所示,当松手时,小球被弹簧弹起,弹簧的
(第11题)
弹性势能
(动能/重力势能/弹性势能,下同)转化为小球的动能
和重力势能
。答案:11.弹性势能 动能 重力势能
解析:
【分析】
要解决这道题,需明确不同能量的定义及转化逻辑:弹簧被压缩时发生弹性形变,具备弹性势能;松手后弹簧恢复原状,弹性势能减小,小球被弹起时,运动速度增大(动能增加)、高度升高(重力势能增加),因此弹簧的弹性势能会转化为小球的动能和重力势能。
【解析】
弹簧被压缩时储存了弹性势能;松手后,弹簧的弹性形变逐渐恢复,弹性势能减少,转化为小球的能量:小球被弹起过程中,运动速度变大,动能增大;同时小球的高度升高,重力势能增大,所以弹簧的弹性势能转化为小球的动能和重力势能。
【答案】
弹性势能 动能 重力势能
【知识点】
弹性势能 动能 重力势能
【点评】
本题考查能量转化的基本概念,结合弹簧和小球的运动状态分析能量变化即可,属于基础题型。
【难度系数】
0.7
要解决这道题,需明确不同能量的定义及转化逻辑:弹簧被压缩时发生弹性形变,具备弹性势能;松手后弹簧恢复原状,弹性势能减小,小球被弹起时,运动速度增大(动能增加)、高度升高(重力势能增加),因此弹簧的弹性势能会转化为小球的动能和重力势能。
【解析】
弹簧被压缩时储存了弹性势能;松手后,弹簧的弹性形变逐渐恢复,弹性势能减少,转化为小球的能量:小球被弹起过程中,运动速度变大,动能增大;同时小球的高度升高,重力势能增大,所以弹簧的弹性势能转化为小球的动能和重力势能。
【答案】
弹性势能 动能 重力势能
【知识点】
弹性势能 动能 重力势能
【点评】
本题考查能量转化的基本概念,结合弹簧和小球的运动状态分析能量变化即可,属于基础题型。
【难度系数】
0.7
12. 如图所示,当迅速地来回拉绳子,不一会儿筒内的液态乙醚消失。这是通过

做功
的方式使乙醚的内能增加
。当塞子被冲开后,乙醚蒸气的内能
减少,转化为塞子的机械能
。答案:12.做功 增加 内能 机械能
解析:
【分析】
本题考查内能改变的方式及能量转化,解题思路:首先判断改变内能的方式,来回拉绳子是对筒做功,机械能转化为内能,使乙醚内能变化;塞子被冲开时,蒸气对外做功,内能转化为塞子的机械能,据此分析各空。
【解析】
迅速来回拉绳子时,克服摩擦做功,将机械能转化为筒和筒内乙醚的内能,使乙醚的内能增加,液态乙醚汽化消失,这是通过做功的方式改变物体内能。当塞子被冲开后,乙醚蒸气对塞子做功,自身的内能减少,转化为塞子的机械能。
【答案】
做功;增加;内能;机械能
【知识点】
做功改变内能、能量转化
【点评】
本题结合实验场景,考查内能改变的方式和能量转化,需明确做功改变内能的两种情况:对物体做功,内能增加;物体对外做功,内能减少,是基础概念的应用。
【难度系数】
0.5
本题考查内能改变的方式及能量转化,解题思路:首先判断改变内能的方式,来回拉绳子是对筒做功,机械能转化为内能,使乙醚内能变化;塞子被冲开时,蒸气对外做功,内能转化为塞子的机械能,据此分析各空。
【解析】
迅速来回拉绳子时,克服摩擦做功,将机械能转化为筒和筒内乙醚的内能,使乙醚的内能增加,液态乙醚汽化消失,这是通过做功的方式改变物体内能。当塞子被冲开后,乙醚蒸气对塞子做功,自身的内能减少,转化为塞子的机械能。
【答案】
做功;增加;内能;机械能
【知识点】
做功改变内能、能量转化
【点评】
本题结合实验场景,考查内能改变的方式和能量转化,需明确做功改变内能的两种情况:对物体做功,内能增加;物体对外做功,内能减少,是基础概念的应用。
【难度系数】
0.5
13. 在两个相同的烧杯中分别盛有质量相等的水和食用油,再用同样的电热器加热,结果发现,它们升高相同温度时,水需要的加热时间长,即吸收的热量
多
。这表明物体温度升高时吸热多少,不仅跟质量与升高的温度有关,还跟物质种类
有关。答案:13.多 物质种类
解析:
【分析】本题需结合转换法和控制变量法分析:同样的电热器加热时,加热时间越长,物质吸收的热量越多(转换法,将吸热多少转换为加热时间)。当水和食用油质量相等、升高相同温度时,水加热时间更长,说明水吸收的热量更多;由此可知,物体温度升高时吸热多少,除了质量和升高的温度,还与物质的种类有关(不同物质的吸热能力不同)。
【解析】因为使用同样的电热器加热,相同时间内水和食用油吸收的热量相等,所以加热时间越长,吸收的热量越多。题目中,水和食用油质量相等,升高相同温度时,水的加热时间更长,因此水吸收的热量更多。这一现象表明,物体温度升高时吸热多少,不仅跟质量与升高的温度有关,还跟物质的种类有关。
【答案】多;物质种类
【知识点】热量的影响因素、比热容
【点评】本题通过实验探究考查热量的影响因素,利用转换法判断吸热多少,结合控制变量法分析变量,属于初中物理基础题,难度不大。
【难度系数】0.8
【解析】因为使用同样的电热器加热,相同时间内水和食用油吸收的热量相等,所以加热时间越长,吸收的热量越多。题目中,水和食用油质量相等,升高相同温度时,水的加热时间更长,因此水吸收的热量更多。这一现象表明,物体温度升高时吸热多少,不仅跟质量与升高的温度有关,还跟物质的种类有关。
【答案】多;物质种类
【知识点】热量的影响因素、比热容
【点评】本题通过实验探究考查热量的影响因素,利用转换法判断吸热多少,结合控制变量法分析变量,属于初中物理基础题,难度不大。
【难度系数】0.8
14. 质量为0.4 kg、温度为20 ℃的水吸收$8.4× 10^{4}\ \mathrm{J}$的热量,温度升高到________ ℃。
$[c_{\mathrm{水}}=4.2× 10^{3}\ \mathrm{J}/(\mathrm{kg}·°\mathrm{C})]$
$[c_{\mathrm{水}}=4.2× 10^{3}\ \mathrm{J}/(\mathrm{kg}·°\mathrm{C})]$
答案:14.70
解析:
【分析】
本题考查热量的计算,解题思路是:利用吸热公式$Q_{吸}=c_{水}m\Delta t$($\Delta t$为温度变化量),先计算水升高的温度$\Delta t$,再用初温加上升高的温度得到末温。明确已知量:水的质量$m=0.4\ \mathrm{kg}$,初温$t_0=20\ \mathrm{℃}$,吸收热量$Q_{吸}=8.4×10^4\ \mathrm{J}$,水的比热容$c_{水}=4.2×10^3\ \mathrm{J}/(\mathrm{kg·℃})$,代入公式变形计算即可。
【解析】
根据吸热公式$Q_{吸}=c_{水}m(t - t_0)$,变形得末温$t = t_0 + \frac{Q_{吸}}{c_{水}m}$。
代入数值计算:
$\frac{Q_{吸}}{c_{水}m} = \frac{8.4×10^4\ \mathrm{J}}{4.2×10^3\ \mathrm{J}/(\mathrm{kg·℃})×0.4\ \mathrm{kg}} = 50\ \mathrm{℃}$,
则末温$t = 20\ \mathrm{℃} + 50\ \mathrm{℃} = 70\ \mathrm{℃}$。
【答案】
70
【知识点】
热量的计算、比热容的应用
【点评】
本题是热学基础计算题,直接应用吸热公式变形求解,考查学生对热量计算公式的掌握和基本运算能力,属于热学部分的常规基础题。
【难度系数】
0.8
本题考查热量的计算,解题思路是:利用吸热公式$Q_{吸}=c_{水}m\Delta t$($\Delta t$为温度变化量),先计算水升高的温度$\Delta t$,再用初温加上升高的温度得到末温。明确已知量:水的质量$m=0.4\ \mathrm{kg}$,初温$t_0=20\ \mathrm{℃}$,吸收热量$Q_{吸}=8.4×10^4\ \mathrm{J}$,水的比热容$c_{水}=4.2×10^3\ \mathrm{J}/(\mathrm{kg·℃})$,代入公式变形计算即可。
【解析】
根据吸热公式$Q_{吸}=c_{水}m(t - t_0)$,变形得末温$t = t_0 + \frac{Q_{吸}}{c_{水}m}$。
代入数值计算:
$\frac{Q_{吸}}{c_{水}m} = \frac{8.4×10^4\ \mathrm{J}}{4.2×10^3\ \mathrm{J}/(\mathrm{kg·℃})×0.4\ \mathrm{kg}} = 50\ \mathrm{℃}$,
则末温$t = 20\ \mathrm{℃} + 50\ \mathrm{℃} = 70\ \mathrm{℃}$。
【答案】
70
【知识点】
热量的计算、比热容的应用
【点评】
本题是热学基础计算题,直接应用吸热公式变形求解,考查学生对热量计算公式的掌握和基本运算能力,属于热学部分的常规基础题。
【难度系数】
0.8
15. “溜溜球”是深受学生喜爱的一种玩具,其结构示意图如图所示。使用时将线绕好,然后手持绳的上端自由释放,若不计空气阻力,“溜溜球”下落过程中,

重力势
能转化为动
能。由于空气阻力,溜溜球上升的最大高度将越来越小,为使“溜溜球”上升的高度不变,在其上升的过程中,人必须提拉绳子,通过绳对“溜溜球”做功
,从而使它的机械能不断得到补充。答案:15.重力势 动 做功
解析:
【分析】
要解决本题,需掌握能量转化的判断方法(重力势能与高度、质量有关,动能与速度、质量有关),以及做功对机械能的影响。第一步,分析下落过程:溜溜球下落时,高度降低、速度增大,据此判断能量转化;第二步,分析上升过程:因空气阻力会损耗机械能,要保持上升高度不变需补充机械能,而做功是改变机械能的方式,据此确定操作。
【解析】
1. 下落过程:溜溜球下落时,质量不变,高度减小,重力势能减小;速度增大,动能增大,因此重力势能转化为动能。
2. 上升过程:由于空气阻力,溜溜球的机械能会不断减少,导致上升高度变小。要使上升高度不变,需补充机械能,人提拉绳子时,通过绳对溜溜球做功,为其补充机械能,维持机械能总量不变。
【答案】
重力势 动 做功
【知识点】
机械能转化、功与机械能
【点评】
本题结合溜溜球的实际场景,考查能量转化和功的应用,属于基础题,注重物理知识与生活实例的结合。
【难度系数】
0.8
要解决本题,需掌握能量转化的判断方法(重力势能与高度、质量有关,动能与速度、质量有关),以及做功对机械能的影响。第一步,分析下落过程:溜溜球下落时,高度降低、速度增大,据此判断能量转化;第二步,分析上升过程:因空气阻力会损耗机械能,要保持上升高度不变需补充机械能,而做功是改变机械能的方式,据此确定操作。
【解析】
1. 下落过程:溜溜球下落时,质量不变,高度减小,重力势能减小;速度增大,动能增大,因此重力势能转化为动能。
2. 上升过程:由于空气阻力,溜溜球的机械能会不断减少,导致上升高度变小。要使上升高度不变,需补充机械能,人提拉绳子时,通过绳对溜溜球做功,为其补充机械能,维持机械能总量不变。
【答案】
重力势 动 做功
【知识点】
机械能转化、功与机械能
【点评】
本题结合溜溜球的实际场景,考查能量转化和功的应用,属于基础题,注重物理知识与生活实例的结合。
【难度系数】
0.8