题目内容
【题目】根据能量转化与守恒定律,在与外界没有热传递的条件下,物体内能的增加量与外界对物体做功多少相等。为了验证此规律,某兴趣小组设计了如图所示的实验:在容器里装一定质量的水,中间装上带有叶片的转轴,转轴上绕上绳子,绳子另一端通过滑轮与一重物相连;当重物下降时,绳子拉动转轴转动,带动叶片旋转,使容器里的水温度升高,结合水的比热计算出水增加的内能,以此验证水的内能增加量与重物的重力做功多少是否相等。
(1)为了完成此实验,除已提供测质量的电子天平外,还需要的测量工具有:______、______。
(2)兴趣小组在实验过程中发现,水内能的增加量小于重物做功的大小,请写出造成这种现象的一种原因:______。
(3)改进实验后,获得了如下数据,规律得到验证。
实验 序号 | 重物质量 (kg) | 下降高度 (m) | 升高温度 (℃) | 实验 序号 | 重物质量 (kg) | 下降高度 (m) | 升高温度 (℃) | |
1 | 20 | 5 | 0.5 | 4 | 10 | 10 | 0.5 | |
2 | 20 | 10 | 1.0 | 5 | 30 | 10 | 1.5 | |
3 | 20 | 15 | 1.5 | 6 | 40 | 10 | 2.0 |
若使容器内相同质量水的温度升高2.5℃,则25kg的重物需下降______m。
(4)若已知容器中水的质量是0.2kg,计算第二次实验中,当重物下降,重物的重力做功转化为水的内能增加的效率______。
【答案】刻度尺 温度计 滑轮存在摩擦 20 42%
【解析】
(1)实验中应需要用刻度尺测量重物下降的高度,用温度计测水升高的温度;
(2)在实验的过程中,由于滑轮存在摩擦,液体会散热等情况,使得水内能的增加量小于重物做功的大小;
(3)由2次实验可知:20kg的重物下降10m,升高的温度为1℃,则每千克的重物下降1m,升高的温度为: ,使容器内相同质量水的温度升高2.5℃,则需要的高度为:;
(3)重物的重力: ,重物的重力做功: ;水增加的内能为: ,重物的重力做功转化为水的内能增加的效率:.