第12章 机械能和内能（提优检测卷）（原卷版+解析版）

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（考试时间：100分钟 �试卷满分：100分）
注意事项：
1．本试卷分第Ⅰ卷（选择题）和第Ⅱ卷（非选择题）两部分。答卷前，考生务必将自己的姓名、准考证号填写在答题卡上。
2．回答第Ⅰ卷时，选出每小题答案后，用2B铅笔把答题卡上对应题目的答案标号涂黑。如需改动，用橡皮擦干净后，再选涂其他答案标号。写在本试卷上无效。
3．回答第Ⅱ卷时，将答案写在答题卡上。写在本试卷上无效。
4．测试范围：八年级下册（苏科版）。
5．考试结束后，将本试卷和答题卡一并交回。
第Ⅰ卷（选择题）
一、单选题（本题共12小题，每小题2分，共24分，每小题给出的四个选项中只有一个正确）
1．（本题2分）如图，农业基地的技术员正在遥控无人机给农田喷洒农药。若无人机喷洒农药的过程中保持在同一高度匀速飞行，则无人机（含农药）的（ ）
A．质量不变B．动能增大
C．重力势能减小D．机械能不变
【答案】C
【详解】A．无人机喷洒农药的过程，农药越来越少，质量减少，故A不符合题意；
B．动能与物体的质量与速度有关，无人机匀速飞行，速度不变，但质量减少，所以动能减小，故B不符合题意；
C．重力势能与物体的质量与高度有关，无人机高度不变，质量减少，所以重力势能减小，故C符合题意；
D．无人机的动能减小，重力势能减小；机械能为动能与势能的和，所以机械能减小。故D不符合题意。
故选C。
2．（本题2分）为了探究动能大小的影响因素，利用斜面、钢球、木块等器材在同一水平面上开展了如图所示的探究活动，下列分析正确的是（ ）

A．该实验探究的是钢球的动能
B．若水平面光滑，实验效果更明显
C．甲、丙两图探究的是物体动能与速度的关系
D．甲、乙两图探究的是物体动能与质量的关系
【答案】A
【详解】A．该实验中所探究物体的动能是指钢球的动能，故A正确；
B．实验通过木块移动的距离反映钢球动能的大小，若水平面光滑，木块将在水平面一直做匀速直线运动，这样的结果是判断不出钢球的动能大小，故B错误；
C．甲、丙两图，质量不同的两球滑到斜面底端的速度相同，木块移动的距离大，探究的是物体动能与质量的关系，故C错误；
D．甲、乙两图，质量相同的钢球由不同的高度静止下落，滑到斜面底端的速度不同，钢球的动能不同，这里探究的是物体动能与速度的关系，故D错误。
故选A。
3．（本题2分）如图所示，小明在做模拟“蹦极”的小实验时，将一根橡皮筋一端系一质量为m的小球，b点是橡皮筋不系小球自然下垂时下端所在的位置，c点是小球从a点自由下落所能到达的最低点，不考虑空气阻力，以下说法正确的是（ ）
A．小球到达b点时速度最大
B．小球到达c点时，受的合力为零
C．小球的动能一直在增加，重力势能一直在减小
D．在c点小球的动能为零，橡皮筋的弹性势能最大
【答案】D
【详解】A．b点是橡皮筋不系小球自然下垂时下端所在的位置，橡皮筋处于自然下垂状态，但此时小球速度未达到最大，故A错误；
B．c点是小球从a点自由下落所能到达的最低点，对小球的拉力大于小球的重力，故B错误；
C．小球从a到b的过程中，动能一直在增加，小球开始时速度增大，由于此时合力向上，在达到c点时，动能为零，小球的重力势能一直在减小，故C错误；
D．当小球经过b点后，当橡皮筋对小球的拉力大于小球的重力时，则小球的速度才逐渐减小，动能也逐渐减小，逐渐转化为弹性势能，在c点小球的动能为零，则弹性势能最大，故D正确。
故选D。
4．（本题2分）如图甲所示，用细线将一个钩码系在橡皮筋的中部，然后将橡皮筋穿过塑料罐两侧的小孔并固定，就制成一个“魔罐”。将“魔罐”放在图乙水平桌面O位置，用手向前推出，“魔罐”滚到M位置后又自动滚回到N位置，之后在MN之间来回滚动并停下来．以下分析正确的是（ ）
A．魔罐从M位置滚回到O位置过程中机械能不变
B．魔罐在M位置时橡皮筋的弹性势能最大
C．魔罐从N位置滚回到O位置过程中动能变小
D．魔罐在N位置时橡皮筋的弹性势能最大
【答案】B
【详解】A．“魔罐”从M位置滚回到O位置过程中，“魔罐”会克服摩擦做功消耗了一部分机械能，使机械能总量减小，故A错误；
BD．弹性势能与弹性形变有关，弹性形变越大，弹性势能越大，橡皮筋在M位置弹性形变最大，因此在M位置弹性形变最大，因此在M位置时橡皮筋的弹性势能最大，故B正确，D错误；
C．“魔罐”从N位置滚回到O位置过程中弹性势能逐渐减小，弹性势能转化为动能，因此动能增大，故C错误。
故选B。
5．（本题2分）关于温度、热量、比热容和内能，下列说法正确的是（ ）
A．热量可以从内能少的物体转移到内能多的物体
B．发生热传递时，温度从内能大的物体向内能小的物体传递
C．物体的温度为0℃，其内能也为零
D．物体的温度越高，所含热量越多
【答案】A
【详解】AB．热量总是从温度高的物体向温度低的物体转移，温度高的物体可能内能少，所以，热量可以从内能多的物体转移到内能少的物体，也可以从内能少的物体转移到内能多的物体，温度不能传递，故A正确，B错误；
C．一切物体都具有内能，物体的温度为0℃，其内能不为零，故C错误；
D．热量是过程量，不能用含有来描述，故D错误。
故选A。
6．（本题2分）松花江是中国东北地区的一条重要河流。水能较好地调节气候，是因为水的（ ）
A．温度高B．内能大C．沸点高D．比热容大
【答案】D
【详解】因为水的比热容较大，白天，相同质量的水和土壤、沙石比较，吸收相同的热量，水的温度升高的少；夜晚，放出相同的热量，水的温度降低的少，使得昼夜的温差小，故能有效调节气候。故ABC不符合题意，D符合题意。
故选D。
7．（本题2分）实验小组对冰持续加热，根据测得的数据画出温度随时间变化的图像如图所示，从图像中分析可知段比段温度变化快，由此可知（ ）
A．冰的比热容比水小B．冰的比热容比水大
C．冰的密度比水的小D．冰的密度比水的大
【答案】A
【详解】冰熔化前后，质量不变，即AB段与CD段质量相同，AB段比CD段温度变化快，则说明加热相同时间，AB段比CD段温度变化多，采用相同热源加热，则AB段与CD段吸热相同，由得，冰的比热容比水小，故A符合题意，BCD不符合题意。
故选A。
8．（本题2分）用相同的电加热器分别对质量相等的A和B两种液体加热（不计热量损失）。如图是A和B的温度随加热时间变化的图像，下列说法正确的是（ ）
①A的比热容与B的比热容之比为2∶1
②A的比热容与B的比热容之比为2∶3
③A和B升高相同的温度，A吸收热量较多
④都加热t时间，B吸收热量比A吸收热量多
A．只有②、④正确B．只有②、③正确
C．只有①、④正确D．只有①、③正确
【答案】D
【详解】由图可知，A、B两种液体质量相等，加热相同的时间，吸收相同的热量，A的温度升高20℃，B的温度升高40℃，根据公式可知，A的比热容与B的比热容之比为
①正确，②错误；由图可知，A和B升高相同的温度，A的加热时间比B长，吸收的热量较多，③正确；用相同的电加热器加热，加热相同的时间，吸收的热量一样多，④错误，故D正确，ABC错误。
故选D。
9．（本题2分）如图是古人发明的一种活塞式点火器，以牛角作套筒，木质推杆前端粘附艾绒。取火时，一手握住套筒，另一手猛推推杆，艾绒即燃，随即将杆拔出，口吹立见火苗。下列词语中与其改变内能的方式相同的是（ ）
A．釜底抽薪B．抱团取暖C．搓手取暖D．卧冰求鲤
【答案】C
【详解】封闭的气体被推杆压缩过程中，活塞对气体做功，气体内能增加，是机械能转化为内能。
ABD．釜底抽薪、抱团取暖、卧冰求鲤都属于热传递改变物体的内能，故ABD不符合题意；
C．搓手取暖属于做功改变物体的内能，故C符合题意。
故选C。
10．（本题2分）甲、乙两块铁，吸收热量之比为3∶1，它们升高的温度之比为2∶3，则甲、乙两物体的质量之比为（ ）
A．9∶2B．2∶9C．1∶2D．2∶1
【答案】A
【详解】甲、乙两块铁，比热容相同，吸收热量之比为3∶1，升高的温度之比为2∶3，根据Q=cmΔt可得，甲、乙两物体的质量之比为
故A符合题意，BCD不符合题意。
故选A。
11．（本题2分）如图是比较燃料热值的实验装置。下列说法正确的是（ ）
A．实验时应控制燃料燃烧的时间相同
B．实验时应控制烧杯中的液体升高的温度相同
C．两燃烧皿中应分别装入种类不同、质量相同的燃料
D．两烧杯中应分别装入种类不同、质量相同的液体
【答案】C
【详解】比较不同燃料的热值，应控制被加热液体的种类、质量相同而燃料的种类不同、质量相同；质量相同的不同燃料完全燃烧释放的热量被相同质量的同种液体吸收，根据可知，实验中可以通过温度计示数变化来反应放出热量多少，从而判断两种燃料热值的大小，所以实验中不控制烧杯中的液体升高的温度，应让燃料完全燃烧，故ABD错误，C正确。
故选C。
12．（本题2分）在交通运输中，常用“客运效率”来反映交通工具的某项效能，“客运效率”表示每消耗单位能量对应的载客数和运送路程的乘积，即客运效率= ，一个人骑电动自行车，在1.5h内行驶了30 km。其电动自行车的铭牌如下：
一辆载有4人的普通轿车，车的油耗为10L/100km，则电动自行车与这辆轿车的客运效率之比约为（ ）。（汽油的燃烧值为4.6×107J/kg，汽油的密度为0.72 ×103kg/m3，汽车发动机的效率约为30%）
A．250：1B．75：1C．8：1D．25：1
【答案】D
【详解】①电动车行驶30千米的客运效率，已知U=36V，I=5A
t=1.5h=5400s
则电动车消耗的行驶30千米消耗的能量
W1=UIt=36V×5A×5400s=9.72×105J
电动车的客运效率
②轿车行驶100千米的客运效率，已知q=4.6×107J/Kg，ρ=0.72×103kg/m3
V=10L=1×10−2m3
轿车行驶100千米所消耗的汽油质量
m=ρV=0.72×103kg/m3×1×10−2m3=7.2kg
轿车行驶100千米所消耗能量
Q=mq=7.2kg×4.6×107J/Kg=3.312×108J
轿车的客运效率
两者的客运效率之比
故选D。
第II卷（非选择题）
二、填空题（本题共9小题，每空1分，共29分）
13．（本题4分）如图所示，“蹦床”不仅是奥运会的正式比赛项目，也是小朋友非常喜欢的游戏项目。小朋友通过对蹦床施力，蹦床发生弹性形变，因而具有 能；同时由于力的作用是 的，蹦床对小朋友也施力，把小朋友弹到高处，小朋友由于被弹到高处而具有 能，小朋友达到最高点时动能大小为 焦。
【答案】 弹性势 相互 重力势 0
【详解】[1]物体发生弹性形变而具有的能叫弹性势能，小朋友落下接触到蹦床后，蹦床发生弹性形变，故具有了弹性势能。
[2][3]由于力的作用是相互的，蹦床对小朋友施加反作用力，小朋友被弹起时，蹦床的弹性势能减小，减小的弹性势能转化为小朋友的动能，把小朋友弹到高处，动能转化为重力势能，所以小朋友由于被弹到高处而具有重力势能。
[4]小朋友达到最高点时质量不变，速度为0，动能为0焦。
14．（本题4分）如图甲是“探究物体动能的大小与哪些因素有关”的实验装置，让同一小球从斜面的不同高度由静止滚下，推动木块做功，目的是为了探究 （小球/木块）动能的大小与 （高度/速度）的关系；换用质量不同的小球，从斜面的相同高度由静止滚下到达水平面时它们的速度 （相同/不同）。若小球在如图乙 AOB 所示光滑轨道从A点由静止滑下，沿轨道 AOB 到达 B 点后离开轨道，不计空气阻力，离开 B 点后最符合题意的运动轨迹是 （a/b/c/d）。
【答案】 小球 速度 相同 c
【详解】[1][2]让小球从斜面上滚下，小球运动，具有了动能。故此实验是探究小球动能大小与哪些因素有关。小球动能的大小是通过它推动木块的距离大小比较出来的。同一小球，质量不变；让小球从不同高度滚下，使小球到达平面时的速度不同，故此实验是探究小球动能大小与速度的关系。
[3]小球质量大小不同，受到的重力大小也不同，但由于小球受到的重力与小球的质量成正比，故在重力作用下，小球从同一高度滚下过程中，它们速度的变化程度是相同的，所以它们到达平面时的速度也是相同的。
[4]轨道是光滑的，且不考虑空气作用力，所以在整个过程中机械能没有损耗。在A点，小球有重力势能，没有动能；在B点，小球同时具有重力势能与动能。所以小球离开B点后到达最高点时，它的重力势能与动能总量与它在A点的重力势能相等，即它在B的点的重力势能小于它在A点的重力势能，故小球离开B点后的最高点比A点低。同时由于惯性，小球离开B点后还要继续上升。故它的轨迹最有可能是c。
15．（本题3分）如图所示，人手持大气球站在水平转盘上，松开气嘴，让气球沿垂直转盘半径方向喷气，人与转盘开始一起反向转动。从能量转化角度可知，此过程将 能转化为 能；在A、B两点中，人站在A点进行上述实验，更容易转动，原因是： 。
【答案】 内 机械 A点处力臂大
【详解】[1][2]松开气嘴，让气球沿垂直转盘半径方向喷气，喷出的气体因膨胀对外做功，内能转化为机械能。
[3]因转盘相当于轮轴，是变形的杠杆，在A点的力臂大于在B点的力臂，故在A点更容易转动。
16．（本题4分）物体内所有分子的分子动能和分子 的总和叫做内能， 的冰块（选填“具有”或“没有”）内能。质量相同的100℃水蒸气和100℃水，温度 大，内能 大（后两空均选填“水蒸气”、“水”或“一样”）。
【答案】 势能 具有 一样 水蒸气
【详解】[1] 分子热运动具有分子动能，分子间存在相互作用力，凭借其相对位置而具有能叫分子势能，物体内所有分子动能和分子势能的总和叫做物体的内能。
[2] 任何物体都具有内能，故的冰块具有内能。
[3] 质量相同的100℃水蒸气和100℃水，温度都是100℃，温度一样大。
[4] 100℃水变成100℃水蒸气需要吸收热量，故质量相同的100℃水蒸气和100℃水，100℃水蒸气内能大。
17．（本题3分）如图是海滨城市上海和古都西安同一天气温变化的曲线，其中上海对应的曲线是 （选填“A”或“B”），这是由于水的比热容 。相同质量的水和砂石、吸收或放出相同热量时，水的温度变化比砂石 。（后两空均选填“大”或“小”）
【答案】 B 大 小
【详解】上海是海滨城市，水较多，西安是内陆城市，砂石较多，由于水的比热容较大，相同质量的水和砂石，吸收或放出相同热量时，水的温度变化比砂石小，所以，其中上海对应的曲线是B。
18．（本题2分）两台汽油机，甲的功率是乙的2倍，甲的效率为20%，乙的效率为25%。做功快的汽油机是 ，那么甲与乙每小时消耗油量之比为 。
【答案】 甲 7∶2
【详解】[1]功率是表示做功快慢的物理量，功率越大，做功越快。所以甲做功快。
[2]设甲的功率为，则乙的功率为，则它们工作时油料燃烧时放出能量的功率为之比
据可知，在相等的一个小时内，甲乙机器内油料燃烧的能量之比为5：2，根据可知，它们消耗的油量之比为5：2。
19．（本题3分）如图一为空气压缩引火仪，活塞向下运动，利用做功方式使气体内能变化，其能量转化过程与图二中的 （选填“甲”、“乙”、“丙”或“丁”）冲程相同。若汽油机内对外做功次，则其曲轴的转速为 ，汽油机需要用冷却液进行降温，是利用了冷却液的 大的特性。
【答案】 乙 比热容
【详解】[1]图一中活塞压缩空气对空气做功，将机械能转化为内能，内能增加，温度升高，是通过做功的方法改变空气的内能；图二乙图中两个气门都关闭，活塞向上运动，因此是压缩冲程，此过程中机械能转化为内能，故图一中能量转化与图二乙图中能量转化相同。
[2]四冲程内燃机的曲轴转圈，完成个冲程，并对外做功次；汽油机每秒内对外做功次，曲轴转圈，则每分钟对外做功次，曲轴转圈，因此曲轴的转速为。
[3]汽油机工作时会产生大量热，一般用冷却液做冷却剂，是因为冷却液的比热容比较大，由可知，与其它液体相比，在质量和升高温度相同时，冷却液可以吸收更多的热量，降低发动机的温度。
20．（本题2分）在两个相同的容器内分别装有甲、乙两种液体，液体的质量和比热容分别为、和、。当两液体分别吸收相同热量后，液体甲升高的温度较多。现将两容器中分别抽出相同质量的液体后，当剩余液体再次吸收相同热量时，发现液体乙升高的温度较多。由上述信息可知： 、 。（均选填“大于、“等于”或“小于”）
【答案】 大于 小于
【详解】[1][2]由两液体分别吸收相同热量后，可知：，由，可知
将两容器中分别抽出相同质量的液体后，当剩余液体再次吸收相同热量时，可知
由可得
整理上式可得
由于可得
化简上式可得
又
c甲(m甲−Δm)>c乙(m乙−Δm)
故
21．（本题4分）用两个规格相同的电加热器，分别给质量相同的甲、乙两种液体同时加热，两液体的温度随时间变化的关系图像如图所示。结合图像判断，甲乙都加热10min时，甲液体吸收的热量 乙液体吸收的热量，甲液体的比热容 乙液体的比热容（两空均填“大于”、“等于”或“小于”）。如果乙液体是水，则甲液体的比热容为 J/（kg·℃）。若乙中的水在前20min内吸收2.52×104J的热量，则1.68×104J的热量可以使甲从0上升至 ℃。（不计热量损失）
【答案】 等于 小于 2.1×103 60
【详解】[1]用两个规格相同的电加热器，分别给质量相同的甲、乙两种液体同时加热，甲、乙都加热10min时，两个规格相同的电加热器放出热量相同，则两种液体吸收的热量也相等，所以甲液体吸收的热量等于乙液体吸收的热量。
[2]由于加热时间相等时，两种液体吸收的热量相等，由公式Q吸=cmΔt可知，在质量相等、初温相同、吸热也相同的情况下，温度升高快的液体比热容小，所以甲的比热容小于乙的比热容。
[3]由图可知，两液体都从0加热到60℃时，甲需要10min，而乙需要20min，即乙需要的时间是甲的两倍，那么吸收的热量
2Q甲=Q乙
所以
2c甲mΔt=c乙mΔt由于乙液体是水，比热容为4.2×103J/（kg·℃），则甲液体的比热容
[4]若乙中的水在前20min内吸收2.52×104J的热量，则10min内吸收的热量为1.25×104J，由于加热时间相等时，两种液体吸收的热量相等，则甲液体前10min内吸收的热量为1.25×104J，温度达到60℃，由图可知，甲液体温度达到60℃后，继续吸热，温度保持不变，所以1.68×104J的热量可以使甲从0上升至60℃。
三、计算题（本大题共3题，合计18分，解答时，应写出解题过程）
22．（本题6分）小明家用铁皮桶制作简易太阳能热水器，替代燃烧木柴的加热方式，小明观测到某日铁皮桶装满水后，经过一天的太阳光照，水温从20℃升高到60℃。已知铁皮桶的容积为70L，，。问：
（1）铁皮桶最多能装多少水？
（2）当日桶内的水吸收的热量有多大？
（3）设用燃烧木柴加热，木柴完全燃烧释放热量的28%被桶内水吸收，则当日使用该太阳能热水器可节约多少木柴：（）
【答案】（1）70kg ；（2）1.176×107J； （3）3.5kg
【详解】解：（1）由题意及可得，铁皮桶最多能装水的质量为
（2）由题意及可得，当日桶内的水吸收的热量为
（3）由题意及上述分析可得
答：（1）铁皮桶最多能装水的质量为70kg；
（2）桶内的水吸收的热量为1.176×107J；
（3）当日使用该太阳能热水器可节约3.5kg的木柴。
23．（本题6分）如图所示，这是某家庭安装的壁挂式太阳能热水器，假设太阳能面板受到阳光照射时，平均每小时吸收的太阳能，若热水器吸收8h的太阳能，可以使质量为100kg的水温度升高50℃。求：[]
（1）水吸收的热量；
（2）该太阳能热水器的效率；
（3）若用效率为50%的燃气灶对这些水加热，达到同样的效果需要的燃气质量。（燃气的热值为）
【答案】（1）2.1×107J；（2）；（3）
【详解】解：（1）水吸收的热量
（2）热水器吸收的太阳能（总能量）
热水器的效率
（3）由题知
Q吸​=Q放​×50%
即
因为Q放​=mq，所以需要的燃气质量
答：（1）水吸收的热量为2.1×107J；
（2）该太阳能热水器的效率为37.5%；
（3）若用效率为50%的燃气灶对这些水加热，达到同样的效果需要的燃气质量为1kg。
24．（本题6分）新型混合动力汽车具有节能、低排放等优点，当混合动力汽车启动或低速行驶时，内燃机不工作，蓄电池向车轮输送能量；当需要高速行驶或蓄电池电能过低时，内燃机启动，既可以向车轮输送能量，又可以给蓄电池充电，提高了内燃机的效率，如图所示是该汽车内燃机工作时热机的能量走向图。若该车在某次高速行驶测试中，内燃机启动消耗了汽油，汽油的密度为，匀速行驶了。查阅资料发现此过程中汽车发动机提供的牵引力为，汽油完全燃烧释放出的热量是，蓄电池的电能增加了。此过程中，
（1）内燃机消耗的汽油的质量是多少？
（2）牵引力做的功是多少？
（3）内燃机的效率是多少？
【答案】（1）；（2）；（3）42%
【详解】解：（1）若该车在某次高速行驶测试中，内燃机启动消耗了8L汽油，则汽油的体积
内燃机消耗的汽油的质量
（2）汽车通过的距离
汽车牵引力做的功
（3）该过程中内燃机内能转化为机械能和电能的总和为
此过程中内燃机的效率
答：（1）内燃机消耗的汽油的质量是；
（2）牵引力做的功是；
（3）内燃机的效率是42%。
四、实验题（本题共4题，每空1分，共25分）
25．（本题6分）小梦国庆假期到游乐场体验了惊险刺激的“过山车”游乐项目，满载游客的“过山车”从轨道的最高端飞驰而下，到达大回环的顶端，再疾驰而下。体验了“过山车”的惊险刺激后，小梦猜想：“过山车起始端的高度只要等于大回环高度就可以翻越大回环”。
（1）于是他设计了如图所示的装置，模拟过山车通过大回环的过程，探究小球通过大回环与释放高度的关系。大回环的高度为h1=10cm，用小钢球从斜面轨道上模拟过山车，要研究小球通过大回环与释放高度的关系，需要控制斜面坡度、摩擦及 相同；
（2）实验时，小梦让小球分别从斜面 由静止开始释放，注意观察小球通过大回环的情况，记录数据如下表所示，由实验数据可知，小梦的猜想是否正确 ；
（3）小梦分析数据得出结论：当小球释放高度h2≥22cm时，小球可以通过大回环。小梦得出的结论是否可靠 ，说明理由 ；
（4）经过探究可知，小钢球释放高度等于大回环高度时，小钢球并不能通过大回环，释放高度要超出大回环高度一定值后方可翻越大回环。满载游客的“过山车”要从足够高的轨道最高端飞驰而下才能翻越大回环到达终点。请你从能量转化的角度说明理由 。
【答案】 小球的质量 不同高度 不正确 不可靠 实验次数太少，具有偶然性 见解析
【详解】（1）[1]根据控制变量法可知，要探究小球通过大回环与释放高度的关系，需要控制小球的质量、斜面坡度、摩擦等相同。
（2）[2]根据表格中的数据可知，实验时，小梦让小球分别从斜面不同高度由静止开始释放，注意观察小球通过大回环的情况。
[3]由实验数据可知，当小球释放高度h2