初中物理做功改变物体内能实验题

大家都知道：“摩擦生热”。那摩擦做功与生热之间存在怎样的关系？焦耳等科学家运用多种方法、不同实验，测出做功 $\left(W\right)$和做功产生的热 $\left(Q\right)$两者之间的比值关系。其中最经典的是1847年焦耳设计的桨叶轮实验：如图甲，在一个装满水的绝热桶里放入铜制的翼轮，多次用下落的重物带动翼轮上的叶片转动，转动的叶片与水摩擦，产生的热使水的温度升高。焦耳通过测量　　和重物下落的距离，计算出重物做的功，即翼轮克服水的摩擦所做的功 $\left(W\right)$；测量绝热桶中水升高的温度，从而计算出水吸收的热 $\left(Q\right)$。

（1）焦耳做这个实验的目的是　　。

（2）小柯利用刻度尺、温度计、天平、双层真空平底圆柱体保温杯、水等器材，粗略测量做功和做功产生的热之间的比值关系。具体方案是：

①用刻度尺测量空保温杯内部高度，记为 $h_{杯}$。

②用天平称量一定质量的水，记为 $m_{水}$，用温度计测出水的温度，记为 $t_1$。

③将水倒入保温杯中，测量杯中水的高度，记为 $h_{水}$．计算出 $h_{杯}-h_{水}$，这也就是杯中水下落的高度。

④在保温杯盖子上安装一支分度值为 ${0.1}^{°}\text{C}$的温度计（连接处密闭绝热），盖紧保温杯，如图乙。

⑤　　（填写操作），计算出水的重力所做的功 $\left(W\right)$。

⑥测出杯中水的温度，记为 $t_2$，计算出水吸收的热 $\left(Q\right)$。

⑦根据⑤、⑥数据，得出两者的比值关系。

分根据图甲、乙、丙演示的实验现象，请你分别说明反映了什么物理规律：

图甲                         图乙                     图丙
(1)图甲的滚摆实验，说明                                                 ．
(2)图乙的空气压缩引火仪点火实验，说明                                 ．
(3)图丙绳和木棍体验“滑轮组”的威力实验，说明                           ．

有一种气垫起重装置，如图，它由高压气瓶、气管、阀门与气垫连接而成。起重时，气垫放入重物与地面的间隙之间，由高压气瓶向气垫内充气，气垫在短时间内可把重物举起一定高度。

（1）高压气瓶向气垫内充气时，气瓶内的气体温度       ，内能       。
（2）如果高压起重气垫在5s内可将10⁵N的物体举高0.1m，则其功率为多大。
（3）质地均匀的长方体石板长为2m、重为6×10⁴N。当气垫内最高气压比外界高10⁶Pa时，石板恰好被顶起，此时气垫和石板的接触面是边长为20cm的正方形。
气垫恰好顶起石板时，气垫的中心至少离石板左端的支点O多远？

写出下列测量仪器的读数或演示实验所揭示的结论.

甲                乙                 丙              丁
甲:________________________________  乙:________________________________
丙:________________________________  丁:________________________________

（每空1分，共4分）回顾我们学习过的实验，如图所示，请回答下列问题：
 
(1)在甲、乙两个实验中，闭合开关后，观察到磁场中的导体ab发生运动的是_____（填“甲”或“乙”）；若把甲图中的磁体N、S极上下对调，再闭合开关，则与对调前相比实验现象有什么不同？                                                             。
(2)在丙、丁两图中，演示物体对外做功本身内能减少的实验是________（“丙”或“丁”），这个实验中容器内出现的现象是：                                         。

阅读短文，回答问题：
灯丝的电阻
灯泡的灯丝是金属钨制成的，其电阻随灯丝温度变化而改变．
室温为27℃时，一只额定电压为12V的汽车灯泡，实验测得灯丝的电阻随电压变化的关系如下表．

U/V	0.2	0.5	1.0	2.0	4.0	6.0	8.0	10.0	12.0
R/Ω	0.12	0.18	0.25	0.35	0.50	0.62	0.70	0.77	0.80

 
研究表明，这种灯丝的电阻与温度满足关系R=R₀(t+273)，其中R₀为常数．
（1）当灯泡两端电压为4V时，流过灯泡的电流强度是  　 A；
（2）灯泡的额定功率是  　 W；
（3）电灯工作后，灯丝温度升高，其内能  　 （选填“增加”或“减少”），灯丝内能的变化是通过  　 （选填“做功”或“热传递”）方式来改变的．
（4）在图中作出灯丝电阻随电压变化的关系图线；
（5）室温为27℃时，灯泡正常工作时的温度约是  　 ℃．

在图所示的实验中，把活塞迅速压下去，可以看到玻璃筒里的硝化棉会被点燃，这个过程中压力对气体做功把机械能转化为       能。

如图所示，用活塞式打气筒打气的过程中，会发现气筒的上部筒壁只是略发热，而气筒下部筒壁，特别是底部附近筒壁的温度较高，甚至烫手。对于筒壁发热现象，有两个方面的原因：a、打气时活塞压缩气体做功使气体的内能增加，升温的气体通过热传递使筒壁温度升高；b、打气过程中活塞与筒壁之间不断地摩擦生热使筒壁的内能增加，温度升高，但这两个使筒壁发热的原因中有一个是主要原因。根据上述筒壁发热现象的描述：(1)你猜想______是主要原因(填“a"或“b”)；(2)你猜想的依据是：__________________________________________。