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专题5 机械能、核能和内能
考点分布 考查频率 命题趋势
考点1 机械能 ☆☆☆ 利用控制变量法、转换法等探究动能、重力势能、弹性势能的影响因素。动能和势能相互转化，能判断机械能是否守恒，知道做功和热传递是改变内能的两种途径。能利用比热容及热值公式进行热量计算。了解汽油机四个冲程和能量转化。
考点2 核能 ☆
考点3 物质的比热容、内能与内燃机 ☆☆
■考点一 机械能
动能与质量、速度有关；重力势能与质量、高度有关；弹性势能与形变程度有关
①探究动能大小与速度的关系:让同一小车从不同高度滑下，看哪次木块被推得远
②探究动能大小与质量关系:换用质量不同小车，从同一高度滑下，看哪个小车把木块推得远
动能和势能之和称为机械能。物体的动能和势能可以相互转化，而且在转化过程中，如果只有动能和势能的相互转化,机械能的总量就保持不变，即机械能守恒。
■考点二 核能
核裂变：质量较大的原子核在中子轰击下分裂成2个新原子并释放出巨大的能量。
核聚变：2个质量较小的原子核结合成质量较大的新原子并释放出巨大的能量。
核电站能量转化的过程：核能 → 热能 → 机械能 → 电能
■考点三 物质的比热容、内能与内燃机
改变物体内能方式：热传递、做功；吸热公式： Q吸=cm( t-to)。 放热公式：Q放=cm (to-t)。
冲程名称 吸气冲程 压缩冲程 做功冲程 排气冲程
工作示意图
能的转化 无能量转化 机械能转化成内能 内能转化成机械能 无能量转化
■考点一 机械能
◇典例1：（2024·浙江）某同学通过斜面实验认识能量、运动和力的关系（如图，A、B两点等高）。忽略摩擦及空气阻力，小滑块由静止滑下，下列说法错误的是（ ）
A．小滑块下滑过程中机械能守恒
B．小滑块上升过程中内能不断增加
C．小滑块从A点静止滑下，能到达B点
D．小滑块起始位置越高，到达斜面底端速度越大
【答案】B
【解析】（1）忽略摩擦及空气阻力，小滑块运动过程中机械能守恒；
（2）改变物体内能的方式有做功和热传递；
（3）动能大小的影响因素：质量、速度。质量越大，速度越大，动能越大；
重力势能大小的影响因素：质量、被举的高度。质量越大，高度越高，重力势能越大。
【解答】A、忽略摩擦及空气阻力，小滑块运动过程中只有动能和重力势能的转化，机械能守恒，故A正确；
B、小滑块上升过程中，因忽略摩擦及空气阻力，小滑块的内能不变，故B错误；
C、小滑块在滑动时机械能守恒，A点和B点等高，重力势能相等，所以从A点静止滑下，能到达B点，故C正确；
D、小滑块在斜面上由静止开始向下运动，重力势能转化为动能，起点位置越高，重力势能越大，到达斜面底端时的动能越大，速度越大，故D正确。
故答案为：B。
◆变式训练1：（2024·绍兴模拟）如图所示，将一个小球从h 高处以相同的速度抛出，一次斜上抛，沿a 运动轨迹落地；另一次水平抛；沿b 运动轨迹落地，不计空气阻力。关于小球落地时动能的大小，下列说法中正确的是 ( )
A．沿 a 轨迹大 B．沿b轨迹大
C．沿a、b轨迹一样大 D．条件不足，无法判断
【答案】C
【解析】（1）不计摩擦时机械能守恒，考虑摩擦时机械能转化为内能，机械能减小，内能增大。
（2）物体上升时动能转化为重力势能，下降时重力势能转化为动能。
（3）动能大小的影响因素：质量和速度。重力势能大小影响因素：质量和高度。机械能=动能+势能。
【解答】（1）小球有一定的质量，小球抛出时具有相同的速度和高度，小球抛出时有相同的动能和重力势能，根据“机械能=动能+势能”可知，所以机械能相同。
（2）小球水平抛出还是斜向上抛出到达地面只具有动能，不考虑摩擦，到达地面时机械能不变，此时的动能等于机械能，所以动能相等。
故C正确，而A、B、D错误。故选C。
◆变式训练2：（2022·浙江杭州·中考真题）如图所示为蹦极运动的简化示意图，弹性绳一端系在运动员双脚上，另一端固定在跳台O点。运动员由静止开始自由下落，A点处弹性绳正好处于原长；B点处运动员受到的重力与弹性绳对运动员的拉力大小相等；C点处是蹦极运动员到达的最低点。（整个过程忽略空气阻力，弹性绳的自重不计）
（1）从O点到A点的过程中，运动员的机械能___________（选填“增大”“减小”“不变”或“先增大后减小”）。
（2）从A点到C点的过程中，弹性绳的弹性势能___________（选填“增大”“减小”“不变”或“先增大后减小”，下同）；运动员的动能___________。
【答案】不变 增大 先增大后减小
【解析】（1）[1]O点到A点，运动员自由下落，其重力势能转化为动能，由于不计空气阻力，所以运动员的机械能不变。
（2）[2][3]在从A点至C点运动员的动能和重力势能转化为绳的弹性势能，所以运动员的机械能转为绳的弹性势能。A点到B点的过程中，重力大于弹性绳对运动员拉力，因此速度越来越大，动能越来越大；
B点处运动员受到的重力与弹性绳对运动员的拉力大小相等，所以B点到C点过程中，弹性绳对运动员拉力大于运动员重力，因此速度越来越小，动能越来越小；
到C点运动员动能变为0，弹性势能增大到最大值，所以从A点到C点的过程中，弹性绳的弹性势能增大，而运动员的动能先增大后减小。
◆变式训练3：（2024·滨江模拟）小滨同学在一次安全知识进校园的活动中了解到，骑车时速度太快、载重太多时，易发生事故。为什么速度太快、载重太多易引发安全事故呢 小滨查阅资料得知：物体速度大、质量大时，动能大。速度和质量哪个因素对动能影响更大呢 小滨请教老师获得了测量速度的方法后，找来了质量不同的小车、两块长木板、小木块、秒表和刻度尺，设计了如图甲所示的实验，请你和他一起探究。
（1）本实验的研究对象是 (选填“小车”或“木块”)
（2）通过实验探究，小滨记录的实验数据如下表所示：
实验次数 小车质量/g 小车到达木板底端速度/(m/s) 小木块滑行距离/cm
1 100 0.25 15
2 200 0.25 28
3 100 0.5 57
此实验通过 来判断物体动能的大小。
分析数据可知：物体动能的大小与物体质量和速度有关，且 对动能的影响更大。
（3）小江又设计了如图乙所示的方案：用同一个钢球两次将同一弹簧压缩到不同程度，放手后将小球弹出去撞击放在同一位置的小木块，此时速度也不同，从而验证了动能与速度的关系。接着让质量不同的两个钢球两次将同一弹簧压缩到相同程度，放手后将小球弹出去撞击放在同一位置的小木块，小滨认为这样做不能验证动能与质量的关系，你同意小滨的看法吗 请分析说明。 。
【答案】（1）小车
（2）木块移动的距离；速度
（3）同意，弹簧压缩相同的程度，具有的弹性势能相同，最终转化为小球的动能相同木块移动的距离相同，故不能验证动能与质量的关系
【解析】（1）实验中运用转换法来研究小车动能的大小，即观察小木块在长木板表面移动的距离；
（2）①木块滑行的距离越大，克服摩擦力做功越多，那么小车的动能越大；
②根据表格数据分析质量和速度分别增大到2倍时木块滑行距离大小，进而确定哪个因素对动能的的影响更大。
（3）探究弹性势能的大小与弹簧被压缩的程度有关，改变弹簧的形变大小，放手后小球被弹出，并与一木块相碰，观察木块被推动距离的远近来比较弹性势能的大小；弹簧的弹性势能与弹簧的形变有关，形变相同时动能相等。
【解答】（1）该实验研究的主体是小车，研究的是小车动能的大小与速度和质量的关系；
（2）①该实验中小车动能的大小是通过被撞小木块滑行的距离远近体现的；
②根据表格数据1和2可知，当质量增大到原来的2倍时，木块滑行距离是原来的2倍。根据表格数据1和3可知，当速度增大到原来的2倍时，木块滑行的距离是原来的4倍，因此速度对动能的影响更大。
（3）用同一个钢球两次将同一弹簧压缩到不同程度，两次实验弹簧具有的弹性势能不同；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，因此，木块最终移动的距离相同，这样是不能完成实验的。
■考点二 核能
◇典例1：（2022·浙江·中考真题）图表示用中子轰击铀原子核产生氪核和钡核模型。下列叙述正确的是（ ）
A．该模型表示的是核聚变
B．该反应产生的中子可继续轰击其他铀核形成链式反应
C．该反应不会产生放射性物质
D．不能用该反应获得能量的方式来发电
【答案】B
【解析】A、该模型表示的是核裂变，该选项说法不正确；
B、该反应产生的中子可继续轰击其他铀核形成链式反应，该选项说法正确；
C、过程中产生的氪原子具有放射性，该选项说法不正确；
D、可以通过核裂变来发电，例如核电站是利用核裂变发电，该选项说法不正确。
◆变式训练1：（2023·台州）如图是我市三门核电站的发电流程示意图。在发电时，能量转化过程是（ ）
A．核能→机械能→内能→电能 B．核能→内能→机械能→电能
C．内能→核能→机械能→电能 D．机械能→核能→内能→电能
【答案】B
【解析】 核电站的基本原理是核燃料在一回路反应堆内发生裂变产生大量热能，被高温高压水把热能带出，在蒸汽发生器内加热二回路给水产生蒸汽，蒸汽推动汽轮机带动发电机发电。能量转换过程如下：核能→热能(将冷却剂水加热，但不能沸腾)→热能(一回路的水将二回路的水加热变成蒸汽)→动能(推动汽轮机转动)→电能(汽轮机带动发电机转动，切割磁感线产生电能)。
【解答】核裂变产生的核能转化为内能，使电机转动转化为机械能，轮机带动发电机转动，切割磁感线产生电能。
◆变式训练2：（2023九上·柯城期末）核电站是通过核 （选填“裂变、聚变”）方式发电，把 能转化为电能。核反应堆工作时，会释放能量，也会产生放射线，如果大量放射线泄漏到反应堆外面， （选填“会”或“不会”）对人和其他生物造成伤害。
【答案】裂变；核；会
【解析】（1）根据对核电站的工作原理和能量转化的认识解答；
（2）根据反射线对人体的影响解答。
【解答】（1）核电站是通过核裂变方式发电，把核能转化为电能。
（2）核反应堆工作时，会释放能量，也会产生放射线，如果大量放射线泄漏到反应堆外面，会对人和其他生物造成伤害。
◆变式训练3：（2022九上·丽水期末）核电站是利用核反应堆提供能量，使水变成蒸汽，再利用高温高压的蒸汽推动汽轮发电机发电的。甲是核电站的原理示意图，乙是两种核反应示意图。
（1）核电站核反应堆利用的是 所示的核反应 (填“A"或“B" ) ；
（2）根据核电站原理图，请在方框内完成核电站发电过程中能量转化流程图： .
（3）核电站在运行过程中会产生大量的热，常用水作冷却剂，这是利用了水 的性质，所以核电站一般建在海边。
【答案】（1）A （2）机械能(或动能) （3）比热大
【解析】（1）根据核电站的工作原理判断；
（2）根据核电站的能量转化过程解答；
（3）比热容是反映物质吸放热本领的物理量。
【解答】（1）核电站反应堆利用的是核裂变，故选A；
（2）核电站工作过程中，将核能转化为内能，再将内能转化为机械能，最后将机械能转化为电能。
（3）核电站在运行过程中会产生大量的热，常用水作冷却剂，这是利用了水比热大的性质，所以核电站一般建在海边。
■考点三 物质的比热容、内能与内燃机
◇典例1：（2024·浙江）如图所示，取一个配有活塞的厚玻璃筒，选择一团可燃物置于筒内，压下活塞。为了可燃物更易燃烧，关于所选可燃物的着火点及对活塞的操作正确的是（ ）
A．着火点低，缓慢下压 B．着火点高，缓慢下压
C．着火点低，快速下压 D．着火点高，快速下压
【答案】C
【解析】①对物体做功，物体内能会增加；物体对外做功，物体内能会减少；
②可燃物的着火点越低，则越容易燃烧起来。
【解答】下压活塞的过程中，活塞对筒内气体做功，将机械能转化为筒内气体的内能，使气体的内能增加、温度升高，当温度升高到可燃物的着火点时，可燃物就燃烧起来。为了使可燃物燃烧，则可燃物的着火点要低一些，这样可以在更低的温度下被点燃，且要迅速下压活塞，从而提高里面的温度，故C正确，而A、B、D错误。
故选C。
◆变式训练1：（2024·平湖模拟） 某同学用图甲所示的两个完全相同的电加热器分别给A、B两杯中的液体加热，忽略散热，绘制它们的温度随时间变化的图像，如图乙所示。下列说法正确的是
A．给A、B两杯加热相同的时间，两种液体吸收的热量不同
B．若A、B两杯中是同种液体，那么A杯中液体的质量较大
C．若A、B两杯吸收相同的热量，A杯中的液体升温比B杯中的慢
D．若A、B两杯中的液体的质量相同，那么B杯中液体的比热较大
【答案】D
【解析】A.用同一加热器分别加热，加热相同的时间，吸收热量相同；
B.如果A和B都是水，甲的质量小于乙的质量，也会出现题中所示的图像；
C.由图可知，加热相同时间，A升高温度快，吸收热量少；
D.若A的质量等于B的质量，则A的比热容一定小于B的比热容。
【解答】A.加热相同的时间，A液体吸收的热量等于B液体吸收的热量，故A错误；
B.若A、B两杯中是同种液体，A液体升高温度快，所以A的质量小于B的质量，故B错误；
C.若A、B两杯吸收相同的热量，由图可知A液体升高温度快，吸收的热量少，故C错误；
D.若甲的质量等于乙的质量，B液体升高温度慢，B液体吸热能力强，比热容大，故D正确。
故选D。
◆变式训练2：（2023·绍兴）为了比较液体a和液体b的比热大小，小宁分别称取相同质量的a和b，在初温相同条件下，利用如图所示装置在沸水中加热
（1）做功和热传递是改变物体内能的两种途径。本实验中，液体a、b内能增加的途径是 。
（2）实验过程中，小宁观察到温度计甲的示数变化始终比乙快。由此可知，液体a的比热ca与液体b的比热cb的大小关系是：ca cb。
【答案】（1）热传递（2）<
【解析】（1）热传递改变物体内能的本质为能量的转移，做功改变物体内能的本质为能量的转化；
（2）根据Q=cm△t分析判断。
【解答】（1）根据图片可知，液体a、b吸收外面烧杯内水中的热量使自己温度升高，因此增加内能的方法为热传递。
（2）两个试管都放入同一烧杯中，则相同时间内二者吸收相同的热量，而甲的示数变化大于乙的示数变化，根据Q=cm△t可知，液体a的比热容◆变式训练3：（2024九下·杭州模拟）十八世纪，瓦特发明的冷凝器蒸汽机，推动了人类第一次工业革命。如图为利用瓦特蒸汽机提升物体的工作示意图，高压蒸汽进入汽缸，推动活塞上行。当活塞到达汽缸顶部时，蒸汽进入冷凝器，汽缸内压强减小
（1）蒸汽机活塞上行过程与汽油机的 冲程相似。
（2）蒸汽机活塞往复运动，通过杠杆和定滑轮对重物做功。若物体质量为200千克，活塞每次上升高度为0.6米，则活塞上升一次蒸汽机对物体做了多少有用功？
（3）假设活塞每分钟向上运动100次，该蒸汽机对物体做有用功的功率为多少？
【答案】（1）做功
（2）由图知杠杆左端的力臂是右端力臂的2倍，活塞每次上升高度为h＝0.3米，杠杆右端下降的高度为h；由定滑轮的特点可知，定滑轮右侧物体上升的高度为，物体的重力为
G＝mg＝200kg×10N/kg＝2000N
活塞上升一次蒸汽机对物体做的有用功为
W有用＝Gh'＝2000N×0.3m＝600J
（3）活塞每分钟向上运动100次，该蒸汽机对物体做有用功的功率为
【解析】（1）活塞上行，内能内能转化为机械能，与做功冲程的能量转化形式相同。
（2）功=力移动距离
（3）功率指的是做功的快慢，功率的公式为：。
【解答】（1）蒸汽推动活塞上行过程中，蒸汽对活塞做功；汽油机的做功冲程中，高温高压燃气推动活塞做功，内能转化为机械能，与蒸汽机活塞上行过程的能量转化相似。
1．（2023·衢州）在如图所示的“汽油机模型”实验中，将少量的汽油喷入筒内，用软木塞塞住筒口，摇动起电机，观察到放电针放电，汽油燃烧，软木塞被高温高压的气体冲出。该实验可模拟四冲程汽油机工作时的（ ）
A．吸气冲程 B．压缩冲程 C．做功冲程 D．排气冲程
【答案】C
【解析】四冲程汽油机的压缩冲程，将机械能转化为内能；做功冲程，将内能转化为机械能，据此分析判断。
【解答】汽油燃烧，生成高温高压的燃气，燃气推动软木塞跳出，将内能转化为机械能，这和四冲程内燃机的做功冲程相同，故C正确，而A、B、D错误。
2.（2023·绍兴）小金将小球竖直向上抛出，小球先上升后下落，不计空气阻力。小球从离开手后到落回手中之前，此过程中能量变化的分析，正确的是（ ）
A．动能先增大后减小 B．势能先减小后增大 C．机械能先减小后增大 D．机械能保持不变
【答案】D
【解析】动能与质量和速度有关，重力势能与质量和高度有关，而机械能等于动能与重力势能之和。
【解答】当小球上升时，高度增大，重力势能增大；速度减小，则动能减小，即将动能转化为重力势能。当小球下降时，高度减小，则重力势能减小；速度增大，则动能增大，即重力势能转化为动能。
因此动能先减小后增大，重力势能先增大后减小，故A、B错误；
由于不计空气阻力，那么机械能没有损失，即机械能保持不变，故C错误，D正确。
3．（2023·丽水）如图所示，物块在拉力F的作用下沿斜面向上做匀速直线运动。物块的相关科学量随时间变化规律的图像正确的是（ ）
A． B．
C． D．
【答案】B
【解析】（1）根据匀速直线运动的定义判断；
（2）动能的大小与质量和速度大小有关；
（3）重力势能的大小与质量和高度有关；
（4）机械能=动能+重力势能，据此分析判断。
【解答】A.物体沿斜面做匀速直线运动，则v不变，根据s=vt可知，它通过的路程与时间成正比，图像为一条通过坐标原点的斜线，故A错误；
B.物块的速度不变，质量不变，那么它的动能不变，故B正确；
C.物块的高度增大，质量不变，那么它的重力势能增大，故C错误；
D.根据机械能=动能+重力势能可知，物块的机械能不断增大，故D错误。
4．（2022·衢州）立定跳远是我是体育中考项目之一，其动作分解如图所示。下列对运动员在立定跳远过程中的相关分析正确的是（ ）
A．起跳时，没有受到地面对它的作用
B．起跳后，能继续往前是，由于他具有惯性
C．腾空到达最高点时，速度大小刚好减为零
D．落地后站稳，机械能全部转化为化学能
【答案】B
【解析】（1）根据力与运动的关系判断；
（2）物体保持运动状态不变的性质叫惯性；
（3）从竖直和水平两个方向分析速度是否为零；
（4）根据能量转化的过程分析。
【解答】A.起跳时，由静止变为运动，运动员的运动状态发生改变，那么肯定受到地面对它力的作用，故A错误；
B.起跳后，能继续往前是由于他具有惯性，故B正确；
C.腾空到达最高点时，它竖直方向上的速度为零，而水平方向上的速度保持不变，故C错误；
D.落地后站稳，机械能全部转化为内能，故D错误。
5．（2023·绍兴）如图是滚摆完成一次下降和上升的示意图。该过程中，滚摆处于甲、乙位置时（ ）
A．重力势能不同，动能相同 B．重力势能不同，动能不同
C．重力势能相同，动能相同 D．重力势能相同，动能不同
【答案】D
【解析】动能与质量和速度有关，重力势能与质量和高度有关，结合机械能与内能的转化分析判断。
【解答】甲和乙的高度相同，且滚摆的质量相同，那么二者的重力势能相等，故A、B错误；
在运动过程中，由于摩擦和阻力的存在，会有部分机械能转化为内能，且运动时间越长，机械能损失越多，那么甲的机械能大于乙的机械能。根据“机械能=动能+重力势能”可知，甲的动能大于乙的动能，故C错误，D正确。
6.（2022·浙江宁波·中考真题）单位质量的气体物质，在体积不变的条件下温度升高1℃所吸收的热量称为该气体的定容比热，已知氦气的定容比热为3100J/(kg·℃)。如图所示，质量为0.02kg的氦气被密封在圆柱形气缸内，气缸内氦气气压与外界大气压相同。用力把活塞AB固定，当氦气的温度从20℃升高到30℃时，氦气吸收的热量是___________J。撤去力，氦气推动活塞做功，这一过程的能量转化形式与四冲程汽油机的___________冲程相同。
【答案】620 做功
【解析】[1]氦气吸收的热量Q吸=cmΔt=3100J/(kg·℃)×0.02kg×(30℃-20℃)=620J
[2]撤去力，氦气推动活塞做功，内能转化为机械能，此过程与四冲程汽油机的做功冲程的能量转化相同。
7．（2023·衢州）小科用如图装置研究动能大小的影响因素。
（1）将质量不同的小钢球从斜面上相同的高度处分别由静止开始沿斜面滚下，比较木块被小钢球推出的距离大小，这样做的目的是为了研究动能大小与 的关系。
（2）木块向前移动一段距离后停止，这一过程中木块的机械能转化为 能。
【答案】（1）质量大小（2）内
【解析】（1）根据题目描述分析哪个因素发生改变即可；（2）根据能量转化的知识分析解答。
【解答】（1）小钢球从斜面上相同高度滚下，则到达斜面底端时速度相同，只有小球的质量不变，因此是为了研究动能与质量大小的关系；
（2）木块向前移动时，它要克服水平面的阻力做功，将木块的机械能转化为内能。
8.（2022·浙江绍兴·中考真题）在北京冬奥会上中国运动员苏翊鸣勇夺单板滑雪大跳台金牌。
（1）滑雪板底做得越宽大，对雪地的压强___________；
（2）若滑雪板与雪地总接触面积为0.4m2，苏谢鸣和滑雪板的总质量为72千克，当他穿着滑雪板站立在水平雪地上时，对雪地的压强为多大？___________
（3）图甲是他在决赛中的完美飞行轨迹，AB是飞跃跳台的上升阶段，BC是下落阶段，请在图乙中画出他在飞行过程中速度随时间变化的大致曲线图，（v0为A点的速度，不计空气阻力）___________
【答案】越小 1800Pa
【解析】（1）[1]滑雪板底做得越宽大，压力一定时，受力面积越大，对雪地的压强越小。
（2）[2]对雪地的压力F=G=mg=72kg×10N/kg=720N
对雪地的压强
（3）[3]不计空气阻力，空中运动过程中，机械能守恒，上升阶段：动能转化为重力势能，动能减小，速度减小；到达最高点B点时，速度最小，但不为零；下落阶段：重力势能转化为动能，动能增大，速度增大，由于C点的高度低于A点的高度，C点的重力势能小于A点的重力势能，C点的动能大于A点的动能，C点的速度会大于v0，如图所示：
9．（2021·衢州）如图所示，为两个光滑的圆弧槽和一段粗糙的水平面相连接的装置。将质量为m的物体从左侧圆弧槽A点由静止释放，最高到达右侧圆弧槽B点处，然后再次滑下，最高到达左侧圆弧槽C点处，其中A、B两点距离水平面的高度分别为H、h。(忽略空气阻力)
（1）物体从A点滑到水平面时，重力所做的功为 。
（2）物体从A点滑到B点的过程中，损失的机械能转化为物体内能的效率为η，则物体到达B点时温度升高了 。(物体比热容用c表示)
（3）C点距离水平面的高度为 。
【答案】（1）mgH
（2）(H-h)gη /c
（3）2h-H
【解析】（1）根据W=Gh计算出重力做的功；
（2）根据W=Gh分别计算出A、B两点时的机械能，然后将它们相减再乘以η计算出水平面上物体克服阻力做的功，也就是它增加的内能，最后根据公式计算升高的温度。
（3）物体从A到B，再从B到C，会在水平面上克服阻力做两次功，用物体最初的机械能减去克服摩擦做功的2倍得到物体在C点时的机械能，最后根据计算C点到水平面的高度。
【解答】（1）物体从A点滑到水平面时，重力所做的功为：W=Gh=mgH；
（2）物体从A点滑到B点的过程中，机械能减少：mgH-mgh；
物体吸收的热量Q=（mgH-mgh）η=mg（H-h）η；
物体到达B点时温度升高了：；
（3）物体从A点到B点，再回到C点时具有的机械能：mgH-2（mgH-mgh）=2mgh-mgH；
则C点到地面的高度为：。
10．（2023·台州）冰雹是一种灾害性天气，会损坏农作物和各种设施。
（1）冰霍在高空具有较大的重力势能，落到地面时速度较 。
（2）为探究不同速度的冰雹下落时对塑料薄膜的损坏程度，某同学进行模拟实验：取三块相同的塑料薄膜，画上20毫米×20毫米的小方格，让3个相同的圆冰球以不同的速度分别撞击，实验结果如图所示。利用方格计算受损面积，发现图甲、乙难以比较。若要更准确比较图甲、乙受损面积大小，不增加其它工具，可如何改进？
（3）在总厚度不变情况下，使用双层薄膜是否可以更好地抵挡冰雹？于是该同学再次进行模拟实验：选用材质相同单层和双层薄膜，利用大小和速度相同的圆冰球撞击，比较受损程度，实验结果如下表。
类型 单层薄膜
(厚度0.24 mm) 双层蒋膜(每层厚度0.12 mm)
间隔Оmm 间隔5mm 间隔10mm
受损程度 攻损 上下两层均轻微形变 上、下两层均中度形变 上层破损、下层严重形变
根据表中信息，请对大棚铺设塑料薄膜提出合理的建议。
【答案】（1）大（2）将方格划分得更小（3）铺设间隔为0的双层薄膜
【解析】（1）重力势能大小与物体所处高度和物体的质量均有关；
（2）转化法是指利用容易观察的物理量来判断不易观察的物理量；
（3）控制变量法指在研究多因素变量时，应控制其余无关变量相同且适宜。
【解答】（1）落大地面时重力势能转化为动能，故其速度变大；
（2） 探究不同速度的冰雹下落时对塑料薄膜的损坏程度 ，将方格划分得更小，方面计算受损面积；
（3）间隔为0的双层薄膜其形变程度最小，故铺设间隔为0的双层薄膜。
11．（2023·丽水）中国055型驱逐舰装配的“鹰击-21"”高超音速导弹，因其超强的攻击力，被称为“航母杀手”。
（1）当驱逐舰执行护航任务时，不能与其他舰艇近距离并列前行，这是因为两艘舰艇中间的水流速度快，压强 ，易造成海难事故。
（2）如图是导弹的飞行路线图，导弹发射升空至最高点后关闭发动机，仍能加速向下俯冲。请从能量转化的角度解释原因： 。
（3）导弹受到的空气阻力与导弹速度的关系
导弹速度v(米/秒) 50 100 150 200 500 1000
导弹受到的空气阻力F(牛) 50 200 450 800 5000 20000
若导弹在末端巡航阶段以1000米/秒的速度匀速直线飞行1000米，请结合上表信息，求该过程中导弹克服空气阻力做的功。
【答案】（1）小
（2）导弹的重力势能转化为动能，导弹的动能增大，速度加快。
（3）解：由表中数据可知，当v=1000m/s时，阻力F=20000N。
W=Fs=20000N×1000m=2×107J
答：该过程中导弹克服空气阻力做的功为2×107。
【解析】（1）根据流体压强和流速的关系解答；
（2）根据重力势能与动能的相互转化分析解答；
（3）首先根据表格确定速度为1000m/s时导弹受到的空气阻力，再根据W=Fs计算空气阻力做的功。
【解答】（1）当驱逐舰执行护航任务时，不能与其他舰艇近距离并列前行，这是因为两艘舰艇中间的水流速度快，压强小，易造成海难事故。
（2）当导弹从空中向下俯冲时，高度减小则重力势能减小，速度增大则动能增大，则加速俯冲的原因为：导弹的重力势能转化为动能，导弹的动能增大，速度加快。
12．（2022·浙江丽水·中考真题）火的使用推动了人类文明的进步。随着科技的发展，生活中的点火方式越来越使捷多样，但火柴仍是实验室常用的点火工具。火柴引燃过程：划动火柴→擦火皮（含微量易燃物）产生火星→引发火柴头燃烧。图乙是小丽设计的三种引燃火柴的方式，若F1=F2>F3，且B、C的火柴棒与擦火皮夹角相同，则哪种方式更容易将火柴引燃 请用所学知识解释。
【答案】见详解
【解析】火柴头与擦火皮之间的压力越大，产生的摩擦力越大；火柴滑动过程中，克服摩擦力做功越多，机械能转化为内能越多；内能增大，温度很高；温度达到擦火皮上易燃物的着火点，产生火星；放出的热量传递到火柴头，引发火柴头燃烧，综上所述，根据题意知道，B方式更容易将火柴引燃。
13．（2024·浙江）如图所示，狗拉着雪橇在水平雪地上做匀速直线运动，它对雪橇的水平拉力为100牛。
（1）以地面为参照物，雪橇处于 （填“静止状态”或“运动状态”）。
（2）雪橇运动5米，狗的拉力对雪橇做功为 焦。
（3）货物和雪橇保持相对静止且两者的接触面水平，不计空气阻力，则雪橇对货物的摩擦力为 牛。
【答案】（1）运动状态
（2）500
（3）0
【解析】（1）被研究的物体和参照物之间发生位置的变化，被研究的物体是运动的，否则被研究的物体是静止的；
（2）根据W=Fs求功；
（3）相对静止时，没有相对运动趋势，摩擦力为零。
【解答】（1）狗拉着雪橇在水平雪地上做匀速直线运动，雪橇和地面之间发生了位置的变化，所以以地面为参照物，雪橇是运动的；
（2）狗对雪橇的水平拉力为100牛，雪橇运动5米，W=Fs=100牛×5米=500焦；
（3）相对静止时，雪橇和货物没有相对运动趋势，雪橇对货物的摩擦力为0牛。
1．（2020·宁波模拟）下列事例中，改变物体内能的途径与其他三项不同的是（ ）
A．柴火烧水 B．压缩空气发热 C．冬天搓手取暖 D．钻木取火
【答案】A
【解析】改变物体内能的两种方式：热传递和做功；热传递改变物体内能的本质是能量的转移，做功改变物体内能的本质是能量的转换，据此判断。
【解答】柴火烧水，是将火焰的内能转移到水中，利用的热传递的方式改变内能；；压缩空气发热、冬天搓手取暖、钻木取火都是利用做功方式改变内能，故A符合题意。故选A。
2．（2024九下·杭州模拟）10月7日，杭州亚运会射箭反曲弓女子个人铜牌决赛在两名中国选手李佳蔓和海丽玕之间展开，最终李佳蔓战胜海丽玕，下列说法正确的是（ ）
A．离开弓的箭会继续向前运动，是因为受到惯性力的作用
B．手对弓的拉力大于弓对手的拉力
C．弓拉的越弯，弓的弹性势能越大
D．在空中向上飞行的箭，若所受的力全部消失，它将落向地面
【答案】C
【解析】弹性势能的大小与物体的弹性形变量有关，形变量越大，弹性势能越大。【解答】A、惯性是物体具有的性质，不是力，不能说受到惯性力的作用，故A错误；
B、手对弓的拉力与弓对手的拉力是一对相互作用力，大小相等，故B错误；
C、被拉弯的弓发生弹性形变，具有弹性势能，且弓越弯，具有的弹性形变就越大，故C正确；
D、在空中飞行的箭，由牛顿第一定律可知，将会一直沿消失力瞬间的速度，做匀速直线运动，故D错误。
故答案为：C。
3．（2024九下·钱塘模拟）如图是小应玩蹦蹦床的情景，A点是蹦床不发生形变时的原位置，B点是小应受到的重力与蹦床对小应的弹力相等处，C点是小应到达的最低点，下列分析不正确的是（ ）
A．当小应在最高点O时处于非平衡状态
B．小应在空中下落到A点的过程中重力势能转化为动能
C．小应下落到B点时的动能最大
D．从A点到C点的过程中，小应的动能增大
【答案】D
4．（2024·瑞安模拟）篮球运球投篮温州体育中考的项目之一。小科在操场上将一篮球抛出，篮球被抛出后的运动轨迹如图所示，a、c两点处于同一高度。则下列判断中正确的是 ( )
A．篮球由a到b时，动能逐渐增大 B．篮球在b 点时的机械能最大
C．篮球在a、c两点时动能相等 D．篮球由c到d时，机械能一直减小
【答案】D
【解析】A.动能与质量和速度大小有关；
BD.注意机械能和内能的转化；
C.首先比较a、c两点的机械能大小，再比较两点时重力势能减小，最后比较二者动能大小。
【解答】A.篮球由a到b时，其质量不变，速度减小，则动能逐渐减小，故A错误；
B.由图可知，篮球弹起的高度逐渐减小，这说明篮球在空中运动时受到了空气阻力，与地面碰撞时受到摩擦力，使得一部分机械能损失了，所以，篮球在a点（出手时的位置）的机械能最大，故B错误；
C.篮球在a、c两点时，高度相同，重力势能相同；由于运动过程中存在机械能损失，所以，篮球在a处的机械能大于在c处的机械能，则篮球在a处的动能大于在c处的动能，故C错误；
D.篮球在c到d的过程中，会克服空气阻力做功，机械能减小，故D正确。
故选D。
5．（2024·舟山模拟）教职工排球比赛正在如火如荼的进行中，如图是王老师发球的轨迹，O为发球点，A为最高点，B为落地点。排球在离开打排球教师的手后（ ）
A．O点后能继续上升，由于受到惯性力的作用
B．O点到A点的上升过程中，重力势能逐渐减小
C．在最高点A点时动能为零
D．O点到B点的整个过程中机械能不断减小
【答案】D
【解析】（1）我们把物体保持原来运动状态不变的性质叫做惯性，惯性是一种性质，不是力。
（2）重力势能的大小与质量、高度有关；
（3）动能的大小与质量和速度有关；
（4）克服摩擦做功，机械能转化为内能；
【解答】A、O点后能继续上升，是因为排球具有惯性，仍然要保持原来的运动状态，惯性不是力，A错误。
B、O点到A点的上升过程中，排球在脱离手后的上升过程中，质量不变，高度增大，重力势能增大，B错误。
C、排球在A点时有一定的高度，也有一定的速度，有动能也有势能，C错误。
D、O点到B点的整个过程中，排气克服空气阻力做功，一部分机械能转化为内能，排球的机械能减小，D正确。
故选D。
6．（2024九下·上城模拟）图甲是热机的四个冲程，图乙试管中有20毫升水，由初温60℃加热至90℃，塞子弹起，试管口出现“白气”，（ c水=4.2×103J/(kg ℃))。对此过程分析不合理的是（ ）
A．试管口看到的“白气”是液态水
B．水吸收的热量为2520焦
C．塞子弹起时，试管内气体对外做功，内能减少
D．图乙塞子弹起时发生的能量转化与图甲中的②冲程相同
【答案】D
7．（2024·乐清模拟）如图是摆球从A点静止释放，经过三点，到达最高点D的示意图，其中两点等高．下列说法正确的是（ ）
A．摆球在O点时动能等于零
B．摆球在AD两点的重力势能相等
C．摆球从A点到O点的过程中机械能减少
D．摆球在BC两点的动能相等
【答案】C
【解析】机械能包括动能和势能；物体由于运动而具有的能量叫动能；物体由于被举高而具有的能量叫重力势能；物体发生弹性形变而具有的能量叫弹性势能。动能的大小与质量和速度有关，重力势能大小与质量和高度有关。
【解答】A、摆球在O点时速度不为零，所以动能不等于零，故A错误。
B、摆球在A、D两点的高度不同，所以重力势能不相等，故B错误。
C、球由A点到O点过程中，由于克服空气阻力做功，消耗了一部分机械能，所以摆球从A点到O点的过程中机械能减少，故C正确。
D、球由B点运动到C点过程中，由于克服空气阻力做功，消耗了一部分机械能，所以B点的机械能大于C点的机械能，BC的高度相同、重力势能相同，所以B点的动能大于C点的动能，故D错误。
故答案为：C。
8．（2024九下·钱塘模拟）小应利用如图所示器材测量家中植物油的比热容。假设周围环境的气压为一个标准大气压，忽略鹅卵石、水和植物油在空气中热量散失。
实验步骤：
第一步：用案秤称出鹅卵石的质量m，然后在杯中分别倒入与鹅卵石质量相同的水和植物油，鹅卵石、水和植物油的温度均为25℃；
第二步：将两个相同的鹅卵石放入热水壶的沸水中，待它们与沸水同温后，夹起鹅卵石迅速分别放入装有水和植物油的杯中，测出鹅卵石与水、鹅卵石与植物油同温时的温度分别为t水=37℃，t油=50℃；
（1）鹅卵石放入沸水后，鹅卵石的内能 （选填“增大”或“减小”），这是通过 （选填“做功”或“热传递”）的方式改变内能；
（2）第二步中杯中水吸收的热量 植物油吸收的热量；（选填“大于”“小于”或“等于”）
（3）求植物油的比热容 cm（列式计算）。
【答案】增大；热传递；大于；
9．（2024·瑞安模拟）校科学兴趣小组同学进行“研究动能的大小与哪些因素有关”的实验，装置如图所示。实验中采用的器材有：斜面、钢球、木块、刻度尺等。请回答：
（1）实验中是通过观察 来判断钢球动能的大小。
（2）小科同学利用如图实验装置探究“物体的动能大小与质量的关系”，他将不同质量的钢球从斜面任意高度自由滑下，实验记录数据如下：
钢球的质量m/kg 0.1 0.15 0.20 0.25 0.30 0.35 0.40
木块滑行距离s/m 0.12 0.10 0.12 0.12 0.11 0.13 0.12
根据以上实验数据，小科得出“物体的动能大小与质量无关”的结论。你认为出现此实验现象的主要原因是 。
【答案】（1）钢球推动木块运动距离的大小
（2）没有控制钢球进入水平面时速度相同
【解析】（1）通过观察木块移动的距离长短，来判断钢球动能的大小，是将钢球动能的大小转换为木块移动的距离长短，符合转换法的思想；
（2）探究性实验应的是控制变量法，可根据控制变量法的思想分析。
【解答】（1）根据题意可知，实验中是将钢球动能的大小转换为木块移动距离的长短；
（2）探究物体的动能大小与质量的关系时，应控制物体的速度不变，改变物体的质量。题中的钢球是从斜面任意高度自由滑下，改变了钢球碰撞时的速度，所以出现此实验现象的主要原因是：没有控制钢球进入水平面时速度相同。
10．（2024·嘉兴模拟）小科同学利用如图所示的装置探究“物体的动能大小与哪些因素有关”。他先将小球A、B分别拉到与竖直方向成一定角度的位置，然后都由静止释放，当小球法动到竖直位置时，将与静止在水平面上的木块C发生碰撞，木块都会在水平面上滑行一定距离后停止。图中的摆长L都相同，球A、B的质量分别为、（）。
请回答：
（1）基于 的假设，小科进行甲、乙两组实验。
（2）在甲、乙两组实验中，小科每次都将小球拉到与竖直方向成的位置，然后都由静止释放。他这样做的主要目的是 。
（3）小科发现丙组木块C撞击最远，比较乙、丙实验，得出的结论是 。
【答案】（1）物体动能的大小与物体的质量有关
（2）控制物体的速度相同（碰撞时）
（3）物体质量相同时，速度越大动能越大
【解析】控制变量法实验注意控制变量，通过被撞物体滑行距离来反映动能的大小。
【解答】（1）甲乙除了小球质量不同，其他因素都相同，所以是探究物体动能的大小与物体的质量有关 ；
（2）每次小球从相同高度释放，可以控制物体的速度相同；
（3）丙图夹角大，撞击时速度更大，被撞物体运动远，说明物体质量相同时，速度越大动能越大。
11．（2024九上·杭州模拟）2023年4月16日，中国石油对外发布消息，用现有天然气管道长距离输送氢气的技术获得了突破。这为我国今后实现大规模、低成本的远距离氢能运输提供技术支撑。用氢、制氢、储氢是氢能研究的热点。
（1）用氢：如图为某氢能科技有限公司研制的氢能源环卫车。为了防止发动机过热，一般情况下用水来冷却，主要是利用了水的 的特点；
（2）技术专家对该车进行性能测试，环卫车以42kW的恒定功率匀速行驶25min，燃烧了0.9kg的氢燃料，氢燃料完全燃烧时，该车发动机的热效率是 ；[]
（3）制氢：科学家正在研究利用太阳能产生激光，再用激光使水分解得到氢气的新技术。利用此技术使海水分解，化学方程式可表示为，该反应属于 反应（填基本反应类型）；
（4）为了开发新能源，某同学设想了一个利用氢能的方案，如图所示是该同学的示意图。其他同学觉得该方案并不可行，你觉得他们的理由应该是： 。
【答案】比热容较大；50%；分解；电解水时消耗太多的电能
12．（2024九下·慈溪模拟）如图甲所示为水火箭制作项目化活动，在可乐瓶中装入适量的水，再用带有打气管的瓶塞将瓶口塞住，最后配置上火箭顶端的整流罩，将水火箭竖立于地面，利用打气筒通过打气管向瓶内打气，当瓶内压强足够大时，瓶塞脱落，瓶内的水向下喷出，水火箭竖直向上飞起。
（1）瓶内的水向下喷出的同时水火箭向上运动，这是因为 ；
（2）若水火箭发射前的总质量为2千克，则当水火箭竖直上升至10米高时，水火箭克服自身重力做功将 200焦（选填“等于”、“大于”或“小于”）；
（3）图乙为水火箭发射后的速度时间图像，则t1、t2.、t3时刻中水火箭受到平衡力的时刻有 。
【答案】物体间力的作用是相互的或力能改变物体的运动状态；小于；t1
13．（2024九下·西湖模拟）如图甲所示，一段粗糙程度相同的水平面和一个光滑的圆弧槽在B点处相连。质量为m的物体从离水平面高h的A点由静止释放，BC长为3m，最后静止于水平面上的C点。如图乙所示，若在水平面上的D点处再连接一个光滑的圆弧槽，且BD长为0.7m，物体从A点由静止释放，第一次到达左侧圆弧槽的E点，之后再下滑直至最终静止。
（1）甲图中，物体从A点滑到水平面时，重力所做的功为 （用题中符号表示）。物体从B点到C点的过程中，能量转化的情况是 ；
（2）乙图中，最后物体静止于水平面上的位置距B点 m。
【答案】mgh；动能转化为内能；0.2
【解析】（1）已知物体的质量和A点到水平面的高度，根据W=Gh求得物体从A点滑到水平面时，重力做的功；克服摩擦力做功，机械能转化为内能，根据斜面光滑，机械能不减小，据以上分析解答。
（2）结合两次在水平面上克服摩擦力做功相等分析解答。
【解答】（1）物体从A点滑到水平面时，重力做的功为W=Gh=mgh
甲图中，物体在BC段运动时，克服阻力做功，将动能转化为内能，直至动能为零。
（2）乙图中，两侧都是光滑的圆弧槽，圆弧槽上运动时，机械能不减小，因而在水面上的运动的距离相等，故可先来回运动4×0.7m=2.8m，然后再从B向左运动3m-2.8m=0.2m最后物体静止于水平面上的位置距B点0.2m。
14．（2023·鹿城模拟）小实设计的“井盖丢失自动警示装置”如图所示，当井盖丢失时上方没了压力，弹簧的弹力将标志弹起，起到警示作用。已知标志牌的重力为20牛，重心在A点，OA长度为1米。(轻质杆和弹簧的质量忽略不计)
（1）装置中的弹簧将标志弹起至竖直位置，是将弹簧的弹性势能转化为标志牌的 能。
（2）若将标志牌从水平地面弹起至竖直位置，则克服标志牌重力做功 焦。
（3）将弹簧固定在B点，若产生的弹力始终竖直向上，OB长0.4米。现有三种最大弹力不同的弹簧，请你选择最合适的弹簧并说明理由 。
弹簧种类 A B C
最大弹力 10牛 30牛 60牛
【答案】（1）重力势能(机械能)
（2）20
（3）选择弹簧C，根据杠杆的平衡条件20牛×1米=F×0.4米，弹簧需要提供的最大弹力为50牛
【解析】（1）物体由于被举高而具有的能量叫重力势能。
（2）根据W=Gh计算标志牌克服重力做的功；
（3）根据杠杆的平衡条件F1L1=F2L2列式，计算处弹簧需要产生的最大弹力即可。
【解答】（1）装置中的弹簧将标志牌弹起时，标志牌的高度增大，则将弹簧的弹性势能转化为标志牌的重力势能。
（2）克服标志牌重力做功：W=Gh=20N×1m=20J。
备考指南
知识导图
考点梳理
考点突破
真题在线
专项练习
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专题5 机械能、核能和内能
考点分布 考查频率 命题趋势
考点1 机械能 ☆☆☆ 利用控制变量法、转换法等探究动能、重力势能、弹性势能的影响因素。动能和势能相互转化，能判断机械能是否守恒，知道做功和热传递是改变内能的两种途径。能利用比热容及热值公式进行热量计算。了解汽油机四个冲程和能量转化。
考点2 核能 ☆
考点3 物质的比热容、内能与内燃机 ☆☆
■考点一 机械能
动能与质量、速度有关；重力势能与质量、高度有关；弹性势能与形变程度有关
①探究动能大小与速度的关系:让同一小车从不同高度滑下，看哪次木块被推得远
②探究动能大小与质量关系:换用质量不同小车，从同一高度滑下，看哪个小车把木块推得远
动能和势能之和称为机械能。物体的动能和势能可以相互转化，而且在转化过程中，如果只有动能和势能的相互转化,机械能的总量就保持不变，即机械能守恒。
■考点二 核能
核裂变：质量较大的原子核在中子轰击下分裂成2个新原子并释放出巨大的能量。
核聚变：2个质量较小的原子核结合成质量较大的新原子并释放出巨大的能量。
核电站能量转化的过程：核能 → 热能 → 机械能 → 电能
■考点三 物质的比热容、内能与内燃机
改变物体内能方式：热传递、做功；吸热公式： Q吸=cm( t-to)。 放热公式：Q放=cm (to-t)。
冲程名称 吸气冲程 压缩冲程 做功冲程 排气冲程
工作示意图
能的转化 无能量转化 机械能转化成内能 内能转化成机械能 无能量转化
■考点一 机械能
◇典例1：（2024·浙江）某同学通过斜面实验认识能量、运动和力的关系（如图，A、B两点等高）。忽略摩擦及空气阻力，小滑块由静止滑下，下列说法错误的是（ ）
A．小滑块下滑过程中机械能守恒
B．小滑块上升过程中内能不断增加
C．小滑块从A点静止滑下，能到达B点
D．小滑块起始位置越高，到达斜面底端速度越大
◆变式训练1：（2024·绍兴模拟）如图所示，将一个小球从h 高处以相同的速度抛出，一次斜上抛，沿a 运动轨迹落地；另一次水平抛；沿b 运动轨迹落地，不计空气阻力。关于小球落地时动能的大小，下列说法中正确的是 ( )
A．沿 a 轨迹大 B．沿b轨迹大
C．沿a、b轨迹一样大 D．条件不足，无法判断
◆变式训练2：（2022·浙江杭州·中考真题）如图所示为蹦极运动的简化示意图，弹性绳一端系在运动员双脚上，另一端固定在跳台O点。运动员由静止开始自由下落，A点处弹性绳正好处于原长；B点处运动员受到的重力与弹性绳对运动员的拉力大小相等；C点处是蹦极运动员到达的最低点。（整个过程忽略空气阻力，弹性绳的自重不计）
（1）从O点到A点的过程中，运动员的机械能___________（选填“增大”“减小”“不变”或“先增大后减小”）。
（2）从A点到C点的过程中，弹性绳的弹性势能___________（选填“增大”“减小”“不变”或“先增大后减小”，下同）；运动员的动能___________。
◆变式训练3：（2024·滨江模拟）小滨同学在一次安全知识进校园的活动中了解到，骑车时速度太快、载重太多时，易发生事故。为什么速度太快、载重太多易引发安全事故呢 小滨查阅资料得知：物体速度大、质量大时，动能大。速度和质量哪个因素对动能影响更大呢 小滨请教老师获得了测量速度的方法后，找来了质量不同的小车、两块长木板、小木块、秒表和刻度尺，设计了如图甲所示的实验，请你和他一起探究。
（1）本实验的研究对象是 (选填“小车”或“木块”)
（2）通过实验探究，小滨记录的实验数据如下表所示：
实验次数 小车质量/g 小车到达木板底端速度/(m/s) 小木块滑行距离/cm
1 100 0.25 15
2 200 0.25 28
3 100 0.5 57
此实验通过 来判断物体动能的大小。
分析数据可知：物体动能的大小与物体质量和速度有关，且 对动能的影响更大。
（3）小江又设计了如图乙所示的方案：用同一个钢球两次将同一弹簧压缩到不同程度，放手后将小球弹出去撞击放在同一位置的小木块，此时速度也不同，从而验证了动能与速度的关系。接着让质量不同的两个钢球两次将同一弹簧压缩到相同程度，放手后将小球弹出去撞击放在同一位置的小木块，小滨认为这样做不能验证动能与质量的关系，你同意小滨的看法吗 请分析说明。 。
■考点二 核能
◇典例1：（2022·浙江·中考真题）图表示用中子轰击铀原子核产生氪核和钡核模型。下列叙述正确的是（ ）
A．该模型表示的是核聚变
B．该反应产生的中子可继续轰击其他铀核形成链式反应
C．该反应不会产生放射性物质
D．不能用该反应获得能量的方式来发电
◆变式训练1：（2023·台州）如图是我市三门核电站的发电流程示意图。在发电时，能量转化过程是（ ）
A．核能→机械能→内能→电能 B．核能→内能→机械能→电能
C．内能→核能→机械能→电能 D．机械能→核能→内能→电能
◆变式训练2：（2023九上·柯城期末）核电站是通过核 （选填“裂变、聚变”）方式发电，把 能转化为电能。核反应堆工作时，会释放能量，也会产生放射线，如果大量放射线泄漏到反应堆外面， （选填“会”或“不会”）对人和其他生物造成伤害。
◆变式训练3：（2022九上·丽水期末）核电站是利用核反应堆提供能量，使水变成蒸汽，再利用高温高压的蒸汽推动汽轮发电机发电的。甲是核电站的原理示意图，乙是两种核反应示意图。
（1）核电站核反应堆利用的是 所示的核反应 (填“A"或“B" ) ；
（2）根据核电站原理图，请在方框内完成核电站发电过程中能量转化流程图： .
（3）核电站在运行过程中会产生大量的热，常用水作冷却剂，这是利用了水 的性质，所以核电站一般建在海边。
■考点三 物质的比热容、内能与内燃机
◇典例1：（2024·浙江）如图所示，取一个配有活塞的厚玻璃筒，选择一团可燃物置于筒内，压下活塞。为了可燃物更易燃烧，关于所选可燃物的着火点及对活塞的操作正确的是（ ）
A．着火点低，缓慢下压 B．着火点高，缓慢下压
C．着火点低，快速下压 D．着火点高，快速下压
◆变式训练1：（2024·平湖模拟） 某同学用图甲所示的两个完全相同的电加热器分别给A、B两杯中的液体加热，忽略散热，绘制它们的温度随时间变化的图像，如图乙所示。下列说法正确的是
A．给A、B两杯加热相同的时间，两种液体吸收的热量不同
B．若A、B两杯中是同种液体，那么A杯中液体的质量较大
C．若A、B两杯吸收相同的热量，A杯中的液体升温比B杯中的慢
D．若A、B两杯中的液体的质量相同，那么B杯中液体的比热较大
◆变式训练2：（2023·绍兴）为了比较液体a和液体b的比热大小，小宁分别称取相同质量的a和b，在初温相同条件下，利用如图所示装置在沸水中加热
（1）做功和热传递是改变物体内能的两种途径。本实验中，液体a、b内能增加的途径是 。
（2）实验过程中，小宁观察到温度计甲的示数变化始终比乙快。由此可知，液体a的比热ca与液体b的比热cb的大小关系是：ca cb。
◆变式训练3：（2024九下·杭州模拟）十八世纪，瓦特发明的冷凝器蒸汽机，推动了人类第一次工业革命。如图为利用瓦特蒸汽机提升物体的工作示意图，高压蒸汽进入汽缸，推动活塞上行。当活塞到达汽缸顶部时，蒸汽进入冷凝器，汽缸内压强减小
（1）蒸汽机活塞上行过程与汽油机的 冲程相似。
（2）蒸汽机活塞往复运动，通过杠杆和定滑轮对重物做功。若物体质量为200千克，活塞每次上升高度为0.6米，则活塞上升一次蒸汽机对物体做了多少有用功？
（3）假设活塞每分钟向上运动100次，该蒸汽机对物体做有用功的功率为多少？
1．（2023·衢州）在如图所示的“汽油机模型”实验中，将少量的汽油喷入筒内，用软木塞塞住筒口，摇动起电机，观察到放电针放电，汽油燃烧，软木塞被高温高压的气体冲出。该实验可模拟四冲程汽油机工作时的（ ）
A．吸气冲程 B．压缩冲程 C．做功冲程 D．排气冲程
2.（2023·绍兴）小金将小球竖直向上抛出，小球先上升后下落，不计空气阻力。小球从离开手后到落回手中之前，此过程中能量变化的分析，正确的是（ ）
A．动能先增大后减小 B．势能先减小后增大 C．机械能先减小后增大 D．机械能保持不变
3．（2023·丽水）如图所示，物块在拉力F的作用下沿斜面向上做匀速直线运动。物块的相关科学量随时间变化规律的图像正确的是（ ）
A． B．
C． D．
4．（2022·衢州）立定跳远是我是体育中考项目之一，其动作分解如图所示。下列对运动员在立定跳远过程中的相关分析正确的是（ ）
A．起跳时，没有受到地面对它的作用
B．起跳后，能继续往前是，由于他具有惯性
C．腾空到达最高点时，速度大小刚好减为零
D．落地后站稳，机械能全部转化为化学能
5．（2023·绍兴）如图是滚摆完成一次下降和上升的示意图。该过程中，滚摆处于甲、乙位置时（ ）
A．重力势能不同，动能相同 B．重力势能不同，动能不同
C．重力势能相同，动能相同 D．重力势能相同，动能不同
6.（2022·浙江宁波·中考真题）单位质量的气体物质，在体积不变的条件下温度升高1℃所吸收的热量称为该气体的定容比热，已知氦气的定容比热为3100J/(kg·℃)。如图所示，质量为0.02kg的氦气被密封在圆柱形气缸内，气缸内氦气气压与外界大气压相同。用力把活塞AB固定，当氦气的温度从20℃升高到30℃时，氦气吸收的热量是___________J。撤去力，氦气推动活塞做功，这一过程的能量转化形式与四冲程汽油机的___________冲程相同。
7．（2023·衢州）小科用如图装置研究动能大小的影响因素。
（1）将质量不同的小钢球从斜面上相同的高度处分别由静止开始沿斜面滚下，比较木块被小钢球推出的距离大小，这样做的目的是为了研究动能大小与 的关系。
（2）木块向前移动一段距离后停止，这一过程中木块的机械能转化为 能。
8.（2022·浙江绍兴·中考真题）在北京冬奥会上中国运动员苏翊鸣勇夺单板滑雪大跳台金牌。
（1）滑雪板底做得越宽大，对雪地的压强___________；
（2）若滑雪板与雪地总接触面积为0.4m2，苏谢鸣和滑雪板的总质量为72千克，当他穿着滑雪板站立在水平雪地上时，对雪地的压强为多大？___________
（3）图甲是他在决赛中的完美飞行轨迹，AB是飞跃跳台的上升阶段，BC是下落阶段，请在图乙中画出他在飞行过程中速度随时间变化的大致曲线图，（v0为A点的速度，不计空气阻力）___________
9．（2021·衢州）如图所示，为两个光滑的圆弧槽和一段粗糙的水平面相连接的装置。将质量为m的物体从左侧圆弧槽A点由静止释放，最高到达右侧圆弧槽B点处，然后再次滑下，最高到达左侧圆弧槽C点处，其中A、B两点距离水平面的高度分别为H、h。(忽略空气阻力)
（1）物体从A点滑到水平面时，重力所做的功为 。
（2）物体从A点滑到B点的过程中，损失的机械能转化为物体内能的效率为η，则物体到达B点时温度升高了 。(物体比热容用c表示)
（3）C点距离水平面的高度为 。
10．（2023·台州）冰雹是一种灾害性天气，会损坏农作物和各种设施。
（1）冰霍在高空具有较大的重力势能，落到地面时速度较 。
（2）为探究不同速度的冰雹下落时对塑料薄膜的损坏程度，某同学进行模拟实验：取三块相同的塑料薄膜，画上20毫米×20毫米的小方格，让3个相同的圆冰球以不同的速度分别撞击，实验结果如图所示。利用方格计算受损面积，发现图甲、乙难以比较。若要更准确比较图甲、乙受损面积大小，不增加其它工具，可如何改进？
（3）在总厚度不变情况下，使用双层薄膜是否可以更好地抵挡冰雹？于是该同学再次进行模拟实验：选用材质相同单层和双层薄膜，利用大小和速度相同的圆冰球撞击，比较受损程度，实验结果如下表。
类型 单层薄膜
(厚度0.24 mm) 双层蒋膜(每层厚度0.12 mm)
间隔Оmm 间隔5mm 间隔10mm
受损程度 攻损 上下两层均轻微形变 上、下两层均中度形变 上层破损、下层严重形变
根据表中信息，请对大棚铺设塑料薄膜提出合理的建议。
11．（2023·丽水）中国055型驱逐舰装配的“鹰击-21"”高超音速导弹，因其超强的攻击力，被称为“航母杀手”。
（1）当驱逐舰执行护航任务时，不能与其他舰艇近距离并列前行，这是因为两艘舰艇中间的水流速度快，压强 ，易造成海难事故。
（2）如图是导弹的飞行路线图，导弹发射升空至最高点后关闭发动机，仍能加速向下俯冲。请从能量转化的角度解释原因： 。
（3）导弹受到的空气阻力与导弹速度的关系
导弹速度v(米/秒) 50 100 150 200 500 1000
导弹受到的空气阻力F(牛) 50 200 450 800 5000 20000
若导弹在末端巡航阶段以1000米/秒的速度匀速直线飞行1000米，请结合上表信息，求该过程中导弹克服空气阻力做的功。
12．（2022·浙江丽水·中考真题）火的使用推动了人类文明的进步。随着科技的发展，生活中的点火方式越来越使捷多样，但火柴仍是实验室常用的点火工具。火柴引燃过程：划动火柴→擦火皮（含微量易燃物）产生火星→引发火柴头燃烧。图乙是小丽设计的三种引燃火柴的方式，若F1=F2>F3，且B、C的火柴棒与擦火皮夹角相同，则哪种方式更容易将火柴引燃 请用所学知识解释。
13．（2024·浙江）如图所示，狗拉着雪橇在水平雪地上做匀速直线运动，它对雪橇的水平拉力为100牛。
（1）以地面为参照物，雪橇处于 （填“静止状态”或“运动状态”）。
（2）雪橇运动5米，狗的拉力对雪橇做功为 焦。
（3）货物和雪橇保持相对静止且两者的接触面水平，不计空气阻力，则雪橇对货物的摩擦力为 牛。
1．（2020·宁波模拟）下列事例中，改变物体内能的途径与其他三项不同的是（ ）
A．柴火烧水 B．压缩空气发热 C．冬天搓手取暖 D．钻木取火
2．（2024九下·杭州模拟）10月7日，杭州亚运会射箭反曲弓女子个人铜牌决赛在两名中国选手李佳蔓和海丽玕之间展开，最终李佳蔓战胜海丽玕，下列说法正确的是（ ）
A．离开弓的箭会继续向前运动，是因为受到惯性力的作用
B．手对弓的拉力大于弓对手的拉力
C．弓拉的越弯，弓的弹性势能越大
D．在空中向上飞行的箭，若所受的力全部消失，它将落向地面
3．（2024九下·钱塘模拟）如图是小应玩蹦蹦床的情景，A点是蹦床不发生形变时的原位置，B点是小应受到的重力与蹦床对小应的弹力相等处，C点是小应到达的最低点，下列分析不正确的是（ ）
A．当小应在最高点O时处于非平衡状态
B．小应在空中下落到A点的过程中重力势能转化为动能
C．小应下落到B点时的动能最大
D．从A点到C点的过程中，小应的动能增大
4．（2024·瑞安模拟）篮球运球投篮温州体育中考的项目之一。小科在操场上将一篮球抛出，篮球被抛出后的运动轨迹如图所示，a、c两点处于同一高度。则下列判断中正确的是 ( )
A．篮球由a到b时，动能逐渐增大 B．篮球在b 点时的机械能最大
C．篮球在a、c两点时动能相等 D．篮球由c到d时，机械能一直减小
5．（2024·舟山模拟）教职工排球比赛正在如火如荼的进行中，如图是王老师发球的轨迹，O为发球点，A为最高点，B为落地点。排球在离开打排球教师的手后（ ）
A．O点后能继续上升，由于受到惯性力的作用
B．O点到A点的上升过程中，重力势能逐渐减小
C．在最高点A点时动能为零
D．O点到B点的整个过程中机械能不断减小
6．（2024九下·上城模拟）图甲是热机的四个冲程，图乙试管中有20毫升水，由初温60℃加热至90℃，塞子弹起，试管口出现“白气”，（ c水=4.2×103J/(kg ℃))。对此过程分析不合理的是（ ）
A．试管口看到的“白气”是液态水
B．水吸收的热量为2520焦
C．塞子弹起时，试管内气体对外做功，内能减少
D．图乙塞子弹起时发生的能量转化与图甲中的②冲程相同
7．（2024·乐清模拟）如图是摆球从A点静止释放，经过三点，到达最高点D的示意图，其中两点等高．下列说法正确的是（ ）
A．摆球在O点时动能等于零
B．摆球在AD两点的重力势能相等
C．摆球从A点到O点的过程中机械能减少
D．摆球在BC两点的动能相等
8．（2024九下·钱塘模拟）小应利用如图所示器材测量家中植物油的比热容。假设周围环境的气压为一个标准大气压，忽略鹅卵石、水和植物油在空气中热量散失。
实验步骤：
第一步：用案秤称出鹅卵石的质量m，然后在杯中分别倒入与鹅卵石质量相同的水和植物油，鹅卵石、水和植物油的温度均为25℃；
第二步：将两个相同的鹅卵石放入热水壶的沸水中，待它们与沸水同温后，夹起鹅卵石迅速分别放入装有水和植物油的杯中，测出鹅卵石与水、鹅卵石与植物油同温时的温度分别为t水=37℃，t油=50℃；
（1）鹅卵石放入沸水后，鹅卵石的内能 （选填“增大”或“减小”），这是通过 （选填“做功”或“热传递”）的方式改变内能；
（2）第二步中杯中水吸收的热量 植物油吸收的热量；（选填“大于”“小于”或“等于”）
（3）求植物油的比热容 cm（列式计算）。
9．（2024·瑞安模拟）校科学兴趣小组同学进行“研究动能的大小与哪些因素有关”的实验，装置如图所示。实验中采用的器材有：斜面、钢球、木块、刻度尺等。请回答：
（1）实验中是通过观察 来判断钢球动能的大小。
（2）小科同学利用如图实验装置探究“物体的动能大小与质量的关系”，他将不同质量的钢球从斜面任意高度自由滑下，实验记录数据如下：
钢球的质量m/kg 0.1 0.15 0.20 0.25 0.30 0.35 0.40
木块滑行距离s/m 0.12 0.10 0.12 0.12 0.11 0.13 0.12
根据以上实验数据，小科得出“物体的动能大小与质量无关”的结论。你认为出现此实验现象的主要原因是 。
10．（2024·嘉兴模拟）小科同学利用如图所示的装置探究“物体的动能大小与哪些因素有关”。他先将小球A、B分别拉到与竖直方向成一定角度的位置，然后都由静止释放，当小球法动到竖直位置时，将与静止在水平面上的木块C发生碰撞，木块都会在水平面上滑行一定距离后停止。图中的摆长L都相同，球A、B的质量分别为、（）。
请回答：
（1）基于 的假设，小科进行甲、乙两组实验。
（2）在甲、乙两组实验中，小科每次都将小球拉到与竖直方向成的位置，然后都由静止释放。他这样做的主要目的是 。
（3）小科发现丙组木块C撞击最远，比较乙、丙实验，得出的结论是 。
11．（2024九上·杭州模拟）2023年4月16日，中国石油对外发布消息，用现有天然气管道长距离输送氢气的技术获得了突破。这为我国今后实现大规模、低成本的远距离氢能运输提供技术支撑。用氢、制氢、储氢是氢能研究的热点。
（1）用氢：如图为某氢能科技有限公司研制的氢能源环卫车。为了防止发动机过热，一般情况下用水来冷却，主要是利用了水的 的特点；
（2）技术专家对该车进行性能测试，环卫车以42kW的恒定功率匀速行驶25min，燃烧了0.9kg的氢燃料，氢燃料完全燃烧时，该车发动机的热效率是 ；[]
（3）制氢：科学家正在研究利用太阳能产生激光，再用激光使水分解得到氢气的新技术。利用此技术使海水分解，化学方程式可表示为，该反应属于 反应（填基本反应类型）；
（4）为了开发新能源，某同学设想了一个利用氢能的方案，如图所示是该同学的示意图。其他同学觉得该方案并不可行，你觉得他们的理由应该是： 。
12．（2024九下·慈溪模拟）如图甲所示为水火箭制作项目化活动，在可乐瓶中装入适量的水，再用带有打气管的瓶塞将瓶口塞住，最后配置上火箭顶端的整流罩，将水火箭竖立于地面，利用打气筒通过打气管向瓶内打气，当瓶内压强足够大时，瓶塞脱落，瓶内的水向下喷出，水火箭竖直向上飞起。
（1）瓶内的水向下喷出的同时水火箭向上运动，这是因为 ；
（2）若水火箭发射前的总质量为2千克，则当水火箭竖直上升至10米高时，水火箭克服自身重力做功将 200焦（选填“等于”、“大于”或“小于”）；
（3）图乙为水火箭发射后的速度时间图像，则t1、t2.、t3时刻中水火箭受到平衡力的时刻有 。
13．（2024九下·西湖模拟）如图甲所示，一段粗糙程度相同的水平面和一个光滑的圆弧槽在B点处相连。质量为m的物体从离水平面高h的A点由静止释放，BC长为3m，最后静止于水平面上的C点。如图乙所示，若在水平面上的D点处再连接一个光滑的圆弧槽，且BD长为0.7m，物体从A点由静止释放，第一次到达左侧圆弧槽的E点，之后再下滑直至最终静止。
（1）甲图中，物体从A点滑到水平面时，重力所做的功为 （用题中符号表示）。物体从B点到C点的过程中，能量转化的情况是 ；
（2）乙图中，最后物体静止于水平面上的位置距B点 m。
14．（2023·鹿城模拟）小实设计的“井盖丢失自动警示装置”如图所示，当井盖丢失时上方没了压力，弹簧的弹力将标志弹起，起到警示作用。已知标志牌的重力为20牛，重心在A点，OA长度为1米。(轻质杆和弹簧的质量忽略不计)
（1）装置中的弹簧将标志弹起至竖直位置，是将弹簧的弹性势能转化为标志牌的 能。
（2）若将标志牌从水平地面弹起至竖直位置，则克服标志牌重力做功 焦。
（3）将弹簧固定在B点，若产生的弹力始终竖直向上，OB长0.4米。现有三种最大弹力不同的弹簧，请你选择最合适的弹簧并说明理由 。
弹簧种类 A B C
最大弹力 10牛 30牛 60牛
备考指南
知识导图
考点梳理
考点突破
真题在线
专项练习
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