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5. (南通如皋期末)食物也是一种“燃料”,可以为体内细胞组织提供能量。某款饼干净含量90 g,所含能量约为“1 260 kJ/100 g”,其中“能量”的含义跟
热值
(填“热量”或“热值”)相似。若饼干能量全部被5 kg初温为$25\ °\mathrm{C}$的水吸收,可使水温升高54
$°\mathrm{C}$;若全部能量的10%用于提升重物,则能把378
kg的物体竖直提升30 m。$[c_{\mathrm{水}}=4.2×10^{3}\ \mathrm{J}/(\mathrm{kg}·\ °\mathrm{C}),g$取$10\ \mathrm{N}/\mathrm{kg}]$答案
5. 热值 54 378 提示:"1 260 kJ/100 g"的含义为每100 g饼干能够提供的能量为1 260 kJ,则1 kg提供的能量为12 600 kJ,即$1.26× 10^7\ \mathrm{J}$,可表达为$1.26× 10^7\ \mathrm{J/kg}$,其含义相当于热值的含义;90 g饼干产生的能量全被水吸收,水升高的温度$\Delta t=\frac{Q_{\mathrm{吸}}}{c_{\mathrm{水}}m_{\mathrm{水}}}=\frac{1\ 260× 10^3\ \mathrm{J}× \frac{90}{100}}{4.2× 10^3\ \mathrm{J}/(\mathrm{kg}·\ °\mathrm{C})× 5\ \mathrm{kg}}=54\ °\mathrm{C}$;全部能量的10%即提升重物做的功$W=1\ 260× 10^3\ \mathrm{J}× \frac{90}{100}× 10\%=1.134× 10^5\ \mathrm{J}$,重物质量$m=\frac{W}{gh}=\frac{1.134× 10^5\ \mathrm{J}}{10\ \mathrm{N/kg}× 30\ \mathrm{m}}=378\ \mathrm{kg}$。
解析
【分析】
本题分为三个小问题，需依次解决：第一空需明确热值的定义，对比“1260kJ/100g”的含义判断对应物理量；第二空先计算90g饼干的总能量，再利用热量公式求水温升高值；第三空先算出用于提升重物的能量，再通过功的公式求物体质量。
【解析】
1. 第一空：热值是单位质量燃料完全燃烧释放的能量，题目中“1260kJ/100g”表示每100g饼干提供的能量，与热值含义相似，故填热值。
2. 第二空：90g饼干的总能量 $ Q = \frac{1260×10^3\ \mathrm{J}}{100\ \mathrm{g}} ×90\ \mathrm{g} = 1.134×10^6\ \mathrm{J} $。水吸收的热量 $ Q_{\mathrm{吸}}=Q $，根据 $ Q_{\mathrm{吸}}=c_{\mathrm{水}}m_{\mathrm{水}}\Delta t $，变形得水温升高值：
$ \Delta t = \frac{Q_{\mathrm{吸}}}{c_{\mathrm{水}}m_{\mathrm{水}}} = \frac{1.134×10^6\ \mathrm{J}}{4.2×10^3\ \mathrm{J}/(\mathrm{kg·℃})×5\ \mathrm{kg}} = 54\ \mathrm{℃} $。
3. 第三空：用于提升重物的能量 $ W = Q×10\% = 1.134×10^6\ \mathrm{J}×10\% = 1.134×10^5\ \mathrm{J} $。根据功的公式 $ W=mgh $，变形得物体质量：
$ m = \frac{W}{gh} = \frac{1.134×10^5\ \mathrm{J}}{10\ \mathrm{N/kg}×30\ \mathrm{m}} = 378\ \mathrm{kg} $。
【答案】
热值；54；378
【知识点】
热值、热量计算、功的计算
【点评】
本题结合生活实际，综合考查热值概念、热量计算与功的计算，需准确理解物理量含义并熟练运用公式推导，是期末考常见的中等难度综合题型。
【难度系数】
0.6
本题分为三个小问题，需依次解决：第一空需明确热值的定义，对比“1260kJ/100g”的含义判断对应物理量；第二空先计算90g饼干的总能量，再利用热量公式求水温升高值；第三空先算出用于提升重物的能量，再通过功的公式求物体质量。
【解析】
1. 第一空：热值是单位质量燃料完全燃烧释放的能量，题目中“1260kJ/100g”表示每100g饼干提供的能量，与热值含义相似，故填热值。
2. 第二空：90g饼干的总能量 $ Q = \frac{1260×10^3\ \mathrm{J}}{100\ \mathrm{g}} ×90\ \mathrm{g} = 1.134×10^6\ \mathrm{J} $。水吸收的热量 $ Q_{\mathrm{吸}}=Q $，根据 $ Q_{\mathrm{吸}}=c_{\mathrm{水}}m_{\mathrm{水}}\Delta t $，变形得水温升高值：
$ \Delta t = \frac{Q_{\mathrm{吸}}}{c_{\mathrm{水}}m_{\mathrm{水}}} = \frac{1.134×10^6\ \mathrm{J}}{4.2×10^3\ \mathrm{J}/(\mathrm{kg·℃})×5\ \mathrm{kg}} = 54\ \mathrm{℃} $。
3. 第三空：用于提升重物的能量 $ W = Q×10\% = 1.134×10^6\ \mathrm{J}×10\% = 1.134×10^5\ \mathrm{J} $。根据功的公式 $ W=mgh $，变形得物体质量：
$ m = \frac{W}{gh} = \frac{1.134×10^5\ \mathrm{J}}{10\ \mathrm{N/kg}×30\ \mathrm{m}} = 378\ \mathrm{kg} $。
【答案】
热值；54；378
【知识点】
热值、热量计算、功的计算
【点评】
本题结合生活实际，综合考查热值概念、热量计算与功的计算，需准确理解物理量含义并熟练运用公式推导，是期末考常见的中等难度综合题型。
【难度系数】
0.6
6. (南通通州期末)小明设计并制作了一个如图所示的模拟调光灯。器材:电池、小灯泡(额定电流为0.3 A)、铅笔芯、金属回形针、开关、导线、电压表、电流表。
(1) 为安全使用调光灯,需在铅笔芯上标记安全位置P,将
(2) 甲、乙两根铅笔芯的长度都是17.5 cm,甲的电阻为20 Ω,乙的电阻为10 Ω。调节效果可从两方面评价:一是小灯泡亮度的变化范围;二是调节的精度,回形针移动一定距离时,电阻变化越小,调节精度越高。相对铅笔芯乙,铅笔芯甲调节范围较
(1) 为安全使用调光灯,需在铅笔芯上标记安全位置P,将
电流
表连入电路,调节回形针的位置,当表的示数为0.3 A
时,回形针的位置即为安全位置P,回形针不能从P位置向左
(填“右”或“左”)调节。(2) 甲、乙两根铅笔芯的长度都是17.5 cm,甲的电阻为20 Ω,乙的电阻为10 Ω。调节效果可从两方面评价:一是小灯泡亮度的变化范围;二是调节的精度,回形针移动一定距离时,电阻变化越小,调节精度越高。相对铅笔芯乙,铅笔芯甲调节范围较
大
,精度较低
。答案
6. (1) 电流 0.3 A 左 (2) 大 低
提示:(2) 甲、乙铅笔芯的长度相同,甲的电阻大,使通过小灯泡的最小电流更小,调节范围较大;回形针移动一定距离时,甲的电阻变化大,调节精度低。
提示:(2) 甲、乙铅笔芯的长度相同,甲的电阻大,使通过小灯泡的最小电流更小,调节范围较大;回形针移动一定距离时,甲的电阻变化大,调节精度低。
解析
【分析】
本题围绕模拟调光灯展开，第(1)问需结合小灯泡的额定电流，利用电流表测量电路电流确定安全位置，再根据电阻变化对电流的影响判断回形针的调节方向；第(2)问需对比两根长度相同、电阻不同的铅笔芯，分析其对小灯泡亮度变化范围和调节精度的影响，核心是理解电阻与电流的关系，以及调节范围、精度的含义。
【解析】
(1) 为保证小灯泡安全，不能超过其额定电流，因此需将电流表串联接入电路测量电流。小灯泡额定电流为0.3A，当电流表示数为0.3A时，电路处于安全状态，此时回形针的位置即为安全位置P。回形针向左调节时，铅笔芯接入电路的电阻减小，根据欧姆定律I=U/R，电源电压不变，电阻减小则电流增大，会超过小灯泡的额定电流，损坏灯泡，因此回形针不能从P位置向左调节。
(2) 甲、乙铅笔芯长度相同，甲的电阻（20Ω）大于乙的电阻（10Ω）。调节回形针时，甲接入电路的电阻变化范围更大，电路中电流的变化范围更大，因此小灯泡亮度的变化范围更大；调节精度指回形针移动一定距离时电阻变化的大小，甲的电阻更大，移动相同距离时电阻变化量更大，所以调节精度更低。
【答案】
(1) 电流；0.3 A；左 (2) 大；低
【知识点】
欧姆定律；滑动变阻器原理；电流表的使用
【点评】
本题以模拟调光灯为载体，将电学知识与实际应用结合，考查了电流表的安全使用、欧姆定律的应用，以及对调节范围和精度的理解，注重知识的实际运用，需要学生结合电阻、电流、亮度的关系分析问题。
【难度系数】
0.6
本题围绕模拟调光灯展开，第(1)问需结合小灯泡的额定电流，利用电流表测量电路电流确定安全位置，再根据电阻变化对电流的影响判断回形针的调节方向；第(2)问需对比两根长度相同、电阻不同的铅笔芯，分析其对小灯泡亮度变化范围和调节精度的影响，核心是理解电阻与电流的关系，以及调节范围、精度的含义。
【解析】
(1) 为保证小灯泡安全，不能超过其额定电流，因此需将电流表串联接入电路测量电流。小灯泡额定电流为0.3A，当电流表示数为0.3A时，电路处于安全状态，此时回形针的位置即为安全位置P。回形针向左调节时，铅笔芯接入电路的电阻减小，根据欧姆定律I=U/R，电源电压不变，电阻减小则电流增大，会超过小灯泡的额定电流，损坏灯泡，因此回形针不能从P位置向左调节。
(2) 甲、乙铅笔芯长度相同，甲的电阻（20Ω）大于乙的电阻（10Ω）。调节回形针时，甲接入电路的电阻变化范围更大，电路中电流的变化范围更大，因此小灯泡亮度的变化范围更大；调节精度指回形针移动一定距离时电阻变化的大小，甲的电阻更大，移动相同距离时电阻变化量更大，所以调节精度更低。
【答案】
(1) 电流；0.3 A；左 (2) 大；低
【知识点】
欧姆定律；滑动变阻器原理；电流表的使用
【点评】
本题以模拟调光灯为载体，将电学知识与实际应用结合，考查了电流表的安全使用、欧姆定律的应用，以及对调节范围和精度的理解，注重知识的实际运用，需要学生结合电阻、电流、亮度的关系分析问题。
【难度系数】
0.6
三、解答题
7.（南通通州期末）在“模拟打桩”活动中，用金属块作为“重锤”。小明提出猜想：打桩深度与“重锤”的质量、被举的高度有关。他的实验步骤如下：
①在沙槽中放入一定厚度的细沙。
②选择材质相同的三个金属块，款式如图甲所示。
③如图乙所示，将一根刻度尺竖直立在细沙内，零刻度线与沙面齐平，从空中静止释放金属块，当金属块静止在沙坑中时，记录相关距离。
④抹平沙坑，更换金属块，，重复步骤③，多次实验并计算沙坑凹陷深度填入下表。
⑤用同一金属块，改变下落高度$H$，重复步骤③，多次实验并计算沙坑凹陷深度填入下表。
(1) 步骤④中横线处的操作是
(2) 款式$A$为实心金属块，款式$B$为中空金属块。实验应选择
(3) 实验中，小明提出猜想的依据是
(4) 实验时，老师提醒不能用弹性海绵代替细沙，你认为理由是
7.（南通通州期末）在“模拟打桩”活动中，用金属块作为“重锤”。小明提出猜想：打桩深度与“重锤”的质量、被举的高度有关。他的实验步骤如下：
①在沙槽中放入一定厚度的细沙。
②选择材质相同的三个金属块，款式如图甲所示。
③如图乙所示，将一根刻度尺竖直立在细沙内，零刻度线与沙面齐平，从空中静止释放金属块，当金属块静止在沙坑中时，记录相关距离。
④抹平沙坑，更换金属块，，重复步骤③，多次实验并计算沙坑凹陷深度填入下表。
⑤用同一金属块，改变下落高度$H$，重复步骤③，多次实验并计算沙坑凹陷深度填入下表。
(1) 步骤④中横线处的操作是
控制下落高度H不变
。(2) 款式$A$为实心金属块，款式$B$为中空金属块。实验应选择
B
款金属块进行实验，理由是控制体积相同,质量不同
。(3) 实验中，小明提出猜想的依据是
重力势能大小与质量和高度有关
，图乙中沙坑的凹陷深度$h$是$H_1-H-H_2$
（用图中$H$、$H_1$和$H_2$来表示）。根据表格数据，可知当用质量为$400\ \mathrm{g}$的$4$号金属块从$12\ \mathrm{cm}$的高处静止释放时，沙坑的凹陷深度为3.84
$\mathrm{cm}$。(4) 实验时，老师提醒不能用弹性海绵代替细沙，你认为理由是
金属块撞击弹性海绵后会被反弹,无法准确反映金属块对其做功多少
。答案
7. (1) 控制下落高度H不变 (2) B 控制体积相同,质量不同 (3) 重力势能大小与质量和高度有关 $H_1-H-H_2$ 3.84 (4) 金属块撞击弹性海绵后会被反弹,无法准确反映金属块对其做功多少
提示:(1) 探究打桩深度与"重锤"的质量的关系时,应控制被举的高度不变,改变金属块的质量进行实验。(2) 该实验应选择B款金属块进行实验,理由是中空金属块能控制体积相同,质量不同,可以控制金属块的高度和与沙子的接触面积相同。(3) 重锤下落撞击细沙做功,沙子凹陷程度由重锤的重力势能大小决定,而重力势能大小与质量和高度有关;沙坑凹陷的深度$h=H_1-H-H_2$;由表格数据知,质量越大、释放的高度越大,沙坑凹陷深度越大,且沙坑凹陷深度与质量和释放的高度成正比,因此与2号金属块相比,4号金属块凹陷深度$h=\frac{400\ \mathrm{g}}{200\ \mathrm{g}}× \frac{12\ \mathrm{cm}}{5\ \mathrm{cm}}× 0.8\ \mathrm{cm}=3.84\ \mathrm{cm}$。(4) 弹性海绵具有弹性,金属块撞击后会被反弹,无法准确反映金属块对其做功的多少,也就不能准确比较金属块重力势能的大小。
提示:(1) 探究打桩深度与"重锤"的质量的关系时,应控制被举的高度不变,改变金属块的质量进行实验。(2) 该实验应选择B款金属块进行实验,理由是中空金属块能控制体积相同,质量不同,可以控制金属块的高度和与沙子的接触面积相同。(3) 重锤下落撞击细沙做功,沙子凹陷程度由重锤的重力势能大小决定,而重力势能大小与质量和高度有关;沙坑凹陷的深度$h=H_1-H-H_2$;由表格数据知,质量越大、释放的高度越大,沙坑凹陷深度越大,且沙坑凹陷深度与质量和释放的高度成正比,因此与2号金属块相比,4号金属块凹陷深度$h=\frac{400\ \mathrm{g}}{200\ \mathrm{g}}× \frac{12\ \mathrm{cm}}{5\ \mathrm{cm}}× 0.8\ \mathrm{cm}=3.84\ \mathrm{cm}$。(4) 弹性海绵具有弹性,金属块撞击后会被反弹,无法准确反映金属块对其做功的多少,也就不能准确比较金属块重力势能的大小。
解析
【分析】
本题是探究“模拟打桩”实验中影响打桩深度的因素，核心考查控制变量法在实验中的应用，以及重力势能相关知识。解题时需明确：探究打桩深度与质量的关系时，要控制下落高度不变；探究与高度的关系时，控制质量不变；同时要理解实验中凹陷深度的测量方法，以及实验材料选择的合理性依据。
【解析】
(1) 步骤④是探究打桩深度与重锤质量的关系，根据控制变量法，需保持下落高度不变，改变金属块质量，故横线处操作是控制下落高度H不变。
(2) 要探究质量对打桩深度的影响，需控制金属块体积相同、材质相同，仅改变质量。B款为中空金属块，与A款材质相同、款式相同，体积相同，可实现质量不同，因此选B款，理由是控制体积相同，质量不同，同时保证高度和接触面积相同。
(3) 小明猜想打桩深度与质量、高度有关，依据是重力势能大小与质量和高度有关，重锤的重力势能越大，对细沙做功越多，凹陷深度越大。图乙中，沙面零刻度线，金属块释放高度为H，最终位置对应刻度H₂，沙面初始到金属块释放点的总刻度为H₁，故凹陷深度h = H₁ - H - H₂。根据表格数据，凹陷深度与质量、高度成正比，2号金属块质量200g、高度5cm时深度0.8cm，4号金属块质量400g、高度12cm，计算得h = (400g/200g)×(12cm/5cm)×0.8cm = 3.84cm。
(4) 弹性海绵具有弹性，金属块撞击后会反弹，无法准确反映金属块对其做功的多少，不能准确比较重力势能大小，故不能替代细沙。
【答案】
(1) 控制下落高度H不变
(2) B；控制体积相同，质量不同
(3) 重力势能大小与质量和高度有关；$H_1 - H - H_2$；3.84
(4) 金属块撞击弹性海绵后会被反弹，无法准确反映金属块对其做功多少
【知识点】
重力势能的影响因素；控制变量法
【点评】
本题以“模拟打桩”实验为载体，考查探究重力势能影响因素的实验设计与分析，重点突出控制变量法的应用，同时涉及实验材料选择的合理性判断，是初中物理力学实验的典型题型，需学生掌握实验原理和方法。
【难度系数】
0.6
本题是探究“模拟打桩”实验中影响打桩深度的因素，核心考查控制变量法在实验中的应用，以及重力势能相关知识。解题时需明确：探究打桩深度与质量的关系时，要控制下落高度不变；探究与高度的关系时，控制质量不变；同时要理解实验中凹陷深度的测量方法，以及实验材料选择的合理性依据。
【解析】
(1) 步骤④是探究打桩深度与重锤质量的关系，根据控制变量法，需保持下落高度不变，改变金属块质量，故横线处操作是控制下落高度H不变。
(2) 要探究质量对打桩深度的影响，需控制金属块体积相同、材质相同，仅改变质量。B款为中空金属块，与A款材质相同、款式相同，体积相同，可实现质量不同，因此选B款，理由是控制体积相同，质量不同，同时保证高度和接触面积相同。
(3) 小明猜想打桩深度与质量、高度有关，依据是重力势能大小与质量和高度有关，重锤的重力势能越大，对细沙做功越多，凹陷深度越大。图乙中，沙面零刻度线，金属块释放高度为H，最终位置对应刻度H₂，沙面初始到金属块释放点的总刻度为H₁，故凹陷深度h = H₁ - H - H₂。根据表格数据，凹陷深度与质量、高度成正比，2号金属块质量200g、高度5cm时深度0.8cm，4号金属块质量400g、高度12cm，计算得h = (400g/200g)×(12cm/5cm)×0.8cm = 3.84cm。
(4) 弹性海绵具有弹性，金属块撞击后会反弹，无法准确反映金属块对其做功的多少，不能准确比较重力势能大小，故不能替代细沙。
【答案】
(1) 控制下落高度H不变
(2) B；控制体积相同，质量不同
(3) 重力势能大小与质量和高度有关；$H_1 - H - H_2$；3.84
(4) 金属块撞击弹性海绵后会被反弹，无法准确反映金属块对其做功多少
【知识点】
重力势能的影响因素；控制变量法
【点评】
本题以“模拟打桩”实验为载体，考查探究重力势能影响因素的实验设计与分析，重点突出控制变量法的应用，同时涉及实验材料选择的合理性判断，是初中物理力学实验的典型题型，需学生掌握实验原理和方法。
【难度系数】
0.6
