Question

【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______。

Answer 1

【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：.