内容正文:
专题特训 能量转化与转移
类型一 能量转化与转移的方向性
1.(2022·杭州)汽车开动和人的生命活动都需要能量,能量是各种运动的量度。给汽车开动和人的生命活动提供能量的两个过程如图所示,下列分析中,错误的是( A )
A. 都通过剧烈的氧化反应释放出能量
B. 都将化学能转化为其他形式的能
C. 都参与自然界的碳循环和氧循环
D. 都遵循能量的转化和守恒定律
A
2. (2022·六盘水)如图所示,弹簧一端固定在竖直墙面,另一端固定在置于粗糙水平面的木块上。现将木块从弹簧原长位置O点拉至A点,松手后木块向右运动,最终将弹簧压缩至B点(图中未画出)。请比较lAO和lOB的大小关系,并从能量转化的角度说明理由(不计空气阻力,弹簧始终在弹性限度内)。
(第2题)
解∶lAO>lOB,由题意可知,水平面是粗糙的,则木块在运动过程中,整个装置的机械能不守恒;弹簧被拉伸后具有弹性,对木块产生拉力,弹簧在恢复原状的过程中对木块做功,使得木块的速度变大,动能变大,到O点时弹簧恢复原状,拉力为0,此过程中弹簧的弹性势能转化为内能和木块的动能,装置的机械能减小;经过O点后,木块压缩弹簧,弹簧会缩短,木块对弹簧做功,木块的动能转化为内能和弹簧的弹性势能,木块的动能减小,速度变小,到B点时,木块的动能为0,速度为0,装置的机械能进一步减小,做的功更少,所以lAO>lOB
类型二 机械能与内能的转化
3. (2022·苏州)景颇族的祖先曾发明一种活塞式点火器,如图所示。以牛角作套筒,木质推杆前端黏附艾绒。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。手推杆入筒的过程中,筒内密封气体的( D )
A. 分子动能减小 B. 密度不变
C. 分子数增加 D. 内能增大
D
4. 如图所示为将空心橡胶球从水面上一定高度a处由静止释放的情景,其中c点表示橡胶球第一次刚接触水面,d点表示橡胶球所能到达的水面下的最深处,b点表示第一次反弹后到达的最高位置(整个过程不计空气阻力)。
(第4题)
(1) 橡胶球从a点运动到b点的整个过程中,橡胶球的机械能 不守恒 (填“守恒”或“不守恒”)。
(2) 橡胶球下落到c点时的动能 大于 (填“大于”“小于”或“等于”)反弹后到达c点时的动能。
不守恒
大于
类型三 电能与内能的转化
5. 由微电脑控制的多功能养生壶的简化电路图如图所示。发热电阻R2两端电压通过微电脑进行调节,发热功率的调节范围是200~800W。小明某次使用时选择药膳功能∶机器开始以800W的功率进行加热,经过8min加热到80℃,然后功率自动调节到200W,再加热30min直到结束。
(1) L为电源指示灯,标有“2.5V 0.1W”字样,请计算R1的阻值。(电源指示灯均正常工作)
解∶(1) IL===0.04A,I1=IL=0.04A,U1=U-UL=220V-2.5V=217.5V,R1===5437.5Ω
(2) 小明该次使用时,从开始加热到结束,整个过程中发热电阻R2消耗了多少电能?
解∶(2) 从开始加热到结束,发热电阻R2消耗的总电能W总=W2+W2'=P2t2+P2't2'=800W×8×60s+200W×30×60s=384000J+360000J=7.44×105J
(3) 发热电阻的功率从800W自动调节到200W是通过微电脑改变其两端电压来实现的,已知当功率为800W时发热电阻两端的电压为220V,则当它的功率变为200W时,它两端的电压为 110 V。
110
类型四 电能与机械能的转化
6. 随着生活水平的提高,扫地机器人逐步进入普通家庭。扫地机器人具有主动躲避障碍物、自动吸尘、自动返回充电座充电等诸多智能功能。如图所示为某款扫地机器人,如表所示为铭牌上的部分参数,请回答问题∶
项 目 参 数
工作电压 15V
功 率 30W
电池容量 2000mA·h
(1) 电池容量“2000mA·h”是指当工作电流为 2000mA 时,能持续供电 1h。若充满电后所有电量用于扫地,则可供机器人持续正常工作多少时间?
解∶(1) 根据P=UI可得,I===2A=2000mA,t==1h
(2) 机器人的供电系统设有自动充电功能,当检测到电池容量低至 10%时会自动返回充电座充电。返回过程中受到的阻力为20N,为确保机器人能顺利返回充电,需要充电时离充电座的最远距离为多少米?(剩余电池容量的 40%用于克服阻力做功)
解∶(2) W=UItη1η2=15V×2A×3600s×10%×40%=4320J,s====216m
7. 如图所示为小金研究“电动机转动是否会对小灯泡的亮度有影响”的电路图。开始时小金先抓住电动机的转轴并闭合开关,观察小灯泡的亮度;接着放开