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2025年大学物理（能量实验）试题及答案

（考试时间：90分钟 满分100分）
班级______ 姓名______

第I卷（选择题 共30分）
答题要求：本大题共10小题，每小题3分。在每小题给出的四个选项中，只有一项是符合题目要求的。

1. 关于能量守恒定律在物理实验中的体现，以下说法正确的是
A. 一个孤立系统内，动能和势能之和始终不变
B. 能量可以从一种形式完全转化为另一种形式，且总量不变
C. 只有机械能守恒，其他形式能量不守恒
D. 能量守恒只在特定的实验条件下成立
答案：B

2. 在验证机械能守恒定律的实验中，对重物下落过程的能量分析，错误的是
A. 重力势能减小，动能增加
B. 若考虑空气阻力，机械能不守恒
C. 减少的重力势能一定等于增加的动能
D. 重力做功等于重力势能的减少量
答案：C

3. 关于能量转化效率的实验测定，以下操作正确的是
A. 只测量输入能量，不考虑输出能量
B. 实验过程中可忽略能量损失
C. 准确测量输入和输出能量，计算效率
D. 能量转化效率一定大于1
答案：C

4. 在研究能量与物体运动关系的实验中，发现物体速度增大时，其
A. 动能减小
B. 势能增大
C. 机械能不变
D. 动能增大
答案：D

5. 对于一个弹性碰撞的实验，碰撞前后系统的
A. 动能守恒，动量不守恒
B. 动能和动量都不守恒
C. 动能和动量都守恒
D. 动量守恒，动能不守恒
答案：C

6. 在能量实验中，测量热量的常用仪器是
A. 电压表
B. 电流表
C. 温度计
D. 天平
答案：C

7. 关于内能的实验研究，以下说法错误的是
A. 内能与物体温度有关
B. 物体内能增加，温度一定升高
C.. 改变物体内能有做功和热传递两种方式
D. 内能包括分子动能和分子势能
答案：B

8. 在探究能量转化的方向性实验中，发现
A. 能量转化都是可逆的
B. 热量可以自发地从低温物体传到高温物体
C. 能量转化具有一定方向性
D. 功可以全部转化为热，热也能全部转化为功
答案：C

9. 一个物体在光滑水平面上做匀速直线运动，其能量情况是
A. 动能不变，势能不变
B. 动能增加，势能减小
C. 动能减小，势能增加
D. 动能不变，势能增加
答案：A

10. 在测量电源电动势和内阻的实验中，从能量角度分析，电源输出的电能
A. 全部转化为外电路电阻的内能
B. 一部分转化为外电路电阻的内能，一部分转化为电源内阻的内能
C. 全部转化为电源内阻的内能
D. 与外电路电阻无关
答案：B

第II卷（非选择题 共70分）

二、填空题（共20分）
答题要求：本大题共5小题，每空2分。把答案填在题中的横线上。

11. 在自由落体实验中，质量为m的物体下落高度h，重力做功为______，若不计空气阻力，重力势能减少量等于______。
答案：mgh；动能增加量

12. 某热机从高温热源吸收Q1的热量，向低温热源放出Q2的热量，则该热机的效率η =______。
答案：(Q1 - Q2)/Q1

13. 在弹簧弹性势能实验中，弹簧的弹性势能Ep与弹簧的劲度系数k和形变量x的关系是Ep =______。
答案：1/2kx²

14. 一个物体以速度v运动，其动能Ek =______。
答案：1/2mv²

15. 在能量转化实验中，发现不同形式能量之间的转化是通过______来实现的。
答案：做功或热传递

三、简答题（共15分）
答题要求：简要回答问题，要有必要的文字说明。

16. 简述能量守恒定律在现代科技中的重要意义。（5分）
答案：能量守恒定律是现代科技的基石之一。在能源开发利用方面，它指导我们合理规划能源转化，提高能源利用效率，如研究新型电池提高电能存储和转化效率。在航天领域，确保飞行器能量转化与守恒，实现轨道控制和动力供应。在工业生产中，帮助优化工艺流程减少能量浪费，推动科技可持续发展。

17. 说明在验证机械能守恒定律实验中，如何减小实验误差。（5分）
答案：选用质量较大、密度大的重物，可减小空气阻力影响。安装打点计时器时要使其两限位孔在同一竖直线上，以减小纸带与限位孔间摩擦。选用打点清晰、点迹间距合适的纸带，准确测量各点间距离。多次重复实验，取平均值，减小偶然误差。

18. 分析在能量转化实验中，摩擦力对实验结果的影响。（5分）
答案：摩擦力会消耗能量，使能量转化不守恒。在物体运动实验中，摩擦力阻碍物体运动，使动能减少，机械能不守恒。在热传递实验中，摩擦力生热会改变系统内能，影响能量转化的准确测量。导致测量的能量变化与理论值不符，使实验结果产生偏差，降低实验精度。

四、实验题（共15分）
答题要求：根据所给材料，回答问题。

材料：在研究能量转化与守恒的实验中，设计了如下实验装置。将一个带有光滑斜面的小车放在水平桌面上，斜面上放置一个小滑块。通过释放小滑块，观察小车和滑块的运动情况，测量相关物理量来研究能量转化。
19. 描述实验过程中能量是如何转化的。（5分）
答案：小滑块在斜面上时，具有重力势能。释放后，重力势能转化为动能，小滑块下滑。小滑块滑到小车后，与小车相互作用，小滑块的动能一部分传递给小车，使小车获得动能，同时小滑块动能减小。整个过程中，机械能在小滑块重力势能、小滑块动能、小车动能之间相互转化，若考虑摩擦等因素，机械能会有部分损失转化为内能。

20. 若要验证能量守恒定律，需要测量哪些物理量？如何测量？（5分）
答案：需要测量小滑块质量m1、小车质量m2、小滑块下滑高度h、小车获得的速度v。用天平测量小滑块和小车质量。用刻度尺测量小滑块下滑高度。通过打点计时器在纸带上打点，利用纸带测量小车速度，根据匀变速直线运动规律计算速度，如v = (x2 - x1)/2T（x2、x1为相邻两点间距离，T为打点周期）。

21. 分析实验中可能存在的误差来源，并提出改进措施。（5分）
答案：误差来源有：斜面和桌面不光滑，存在摩擦力，使机械能损失；打点计时器打点不准确，测量距离和时间有误差；小滑块与小车碰撞有能量损失。改进措施：将斜面和桌面打磨光滑；校准打点计时器；多次测量取平均值减小误差；优化小滑块与小车碰撞方式，如采用弹性碰撞装置。

五、计算题（共20分）
答题要求：解答应写出必要的文字说明、方程式和重要的演算步骤。只写出最后答案的不能得分。有数值计算的题，答案中必须明确写出数值和单位。

22. 一个质量为2kg 的物体从5m高处自由下落，不计空气阻力，求：（1）物体下落过程中重力做的功；（2）物体落地时的动能。（共10分）
答案：（1）重力做功W = mgh = 2×10×5 = 100J。（2）根据机械能守恒，重力势能减少量等于动能增加量，所以物体落地时动能Ek = 100J。

23. 一热机从温度为500K的高温热源吸收热量Q1 = 1000J，向温度为300K的低温热源放出热量Q2 = 600J，求：（1）该热机的效率；（2）这个热机是否可逆？说明理由。（共10分）
答案：（1）热机效率η = (Q1 - Q2)/Q1 = (1000 - 600)/1000 = 0.4。（2）这个热机不可逆。因为根据卡诺定理，可逆热机效率η = 1 - T2/T1 = 1 - 300/500 = 0.4，该热机效率等于相同温度范围的可逆热机效率，但实际热机存在各种不可逆因素，如摩擦、热量散失等，所以它是不可逆的。