第18章 能源与可持续发 复习-【拔尖特训】2024-2025学年九年级下册物理（苏科版）

79 第十八章复习 ▶ “答案与解析”见P42 考点一 能源的分类 典例1 为了推动风能的开发利用,我国规划在 “十四五”期间风力发电量实现翻倍.风能属于 ( ) A. 可再生的清洁能源 B. 不可再生的清洁能源 C. 可再生的非清洁能源 D. 不可再生的非清洁能源 跟踪训练 1. (2024·广州)了解能源分类对实现能源可持续 发展有重要的意义.下列能源既是来自太阳辐 射的能源,又属于可再生能源的一组是( ) A. 煤炭、沼气 B. 石油、潮汐能 C. 风能、水能 D. 柴薪、天然气 考点二 能量的转化 典例2 某学生设计并制作了一种发电足球,球 在被踢的过程中,其内部装置能够发电,并将产 生的电能储存在蓄电池中,用来点亮LED灯,该 过程中的能量转化形式为 ( ) A. 动能→电能→化学能→电能→光能 B. 电能→动能→化学能→电能→光能 C. 动能→电能→光能→化学能→电能 D. 电能→动能→光能→化学能→电能 跟踪训练 2. (2023·广州)某路灯照明系统的太阳能电池 白天将太阳能转化为电能,对蓄电池充电,晚 上蓄电池对路灯供电,对如图所示的方框中 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 第十八章　能源与可持续发展 80 能量形式判断正确的是 ( ) (第2题) A. 甲是“电能” B. 乙是“太阳能” C. 丙是“电能” D. 丁是“机械能” 考点三 能量转化的效率 典例3 请回答下列问题: (1) 将电动机工作过程的能量流向图补充完整 (忽略摩擦). (典例3图) (2) 电扇在电源电压为U的电路中工作时,电路 中的电流为I,电动机的线圈电阻为R,则电扇在 时间t内正常工作所消耗的电能W= ; 电扇的工作效率η= . 跟踪训练 3. 共享电动自行车的投放,为市民的出行提供 了极大的便利.小婕同学通过手机扫码解锁 了一辆电动自行车.若她骑着电动自行车在 平直的乡间小路上做直线运动,且以恒定的 功率行驶.通过收集数据,得到如图所示的v- t图像.在第16s时速度达到10m/s,然后以 10m/s的速度做匀速直线运动.已知小婕的 质量为50kg,电动自行车的质量为10kg,骑 行时所受阻力恒为人和车总重的1 15 ,则: (第3题) (1) 电动自行车做匀速直线运动时,加在电 动机上的电压为50V,通过的电流为10A,g 取10N/kg,该电动机的效率为 ,电 动机线圈的电阻是 Ω(不计电动机 的机械部件间的摩擦). (2) 在0~16s内,电动自行车通过的路程为 m. 提示:动能计算公式为E动= 1 2mv 2,m表示质量,v表示速度 考点四 物理阅读 典例4 阅读短文,回答问题. 智能机器人 我国研制的某款智能机器人,具有自主测 温、移动、避障等功能. 机器人利用镜头中的菲涅尔透镜将人体辐 射的红外线聚集到探测器上,通过处理系统转变 为热图像,实现对人群的体温检测.当发现发热 人员,系统会自动进行语音报警,并在显示屏上 用红色框标注人的脸部. 机器人利用磁敏电阻等器件来监控移动速 度,控制驱动电机运转,图甲为控制驱动电机运 转的原理电路,U 为输入电压,RB 为磁敏电阻, 其阻值随外加磁场强弱的变化而改变. (典例4图甲) 机器人为有效避障,在移动过程中会发射、 接收超声波(或激光)来侦测障碍物信息.当感知 到前方障碍物时,机器人依靠减速器进行减速, 并重新规划行驶路线. 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 物理(苏科版)九年级下 81 如表所示为机器人的部分参数.“电池比能 量”为单位质量的电池所能输出的电能;“减速 器的减速比”为输入转速与输出转速的比值. 电池的 质量 10kg 减速器的减速比 30∶1 电池比 能量 140W·h/kg 驱动电机的 输入总功率 400W 移动 速度 0.1~1m/s 驱动电机将电能转 化为机械能的效率 60% (1) 机器人在行进过程中遇到玻璃等透明障碍 物时,利用 (超声波/激光)才能较好感 知到障碍物;以移动的机器人为参照物,障碍物 是 的. (2) 下列关于机器人的说法,错误的是 (填字母). A. 菲涅尔透镜的作用相当于凹透镜 B. 菲涅尔透镜接收的是人体辐射的电磁波 C. 图甲中电磁铁的上端为N极 D. 机器人发现体温为38℃的人时会进行语音 报警并识别 (3) 若机器人以最大速度沿水平路面匀速直线 运动7min.此过程中机器人受到的阻力为 N,消耗的电能约占电池所输出总电能 的 %(结果精确到0.1%). (4) 控制电机运转的磁敏电阻的阻值随磁场强 弱变化的图线如图乙所示,当磁敏电阻在正常 工作区时,即使图甲电路中输入电压U 发生改 变,R1两端的电压U1都能维持在某一定值附 近,从而使控制电路中的电机稳定转动,则磁敏 电阻的正常工作区对应图中 (ab/bc) 段.已知无磁场时RB 的阻值为200Ω,R1的阻 值为400Ω,线圈电阻忽略不计.当U 为24V 时,处在磁场中的RB 的电功率为0.32W,则 R1两端的电压U1是 V. (典例4图乙) (5) 图丙是机器人测速系统的部分装置简化图, 磁敏电阻转速传感器安装在驱动电机旋转齿轮 的外侧,当传感器对准齿轮两齿间隙时,电缆输 出电流为0.某次当驱动电机的齿轮匀速转动 时,电缆输出如图丁所示的周期性变化的电流, 则1s内对准传感器的两齿间隙的次数为 ;若此时机器人遇到障碍物,减速器启动, 则经减速器减速后的齿轮转速为 r/min. (典例4图) 跟踪训练 4. 阅读短文,回答问题. 航速优化 化石燃料的广泛应用加快了人类文明的 进程,但同时也污染了环境.因为大量燃烧化 石燃料使大气中CO2浓度上升,加剧温室效 应而导致全球变暖,人们意识到环境保护的 重要性,开始从各个方面着手减少碳排放. 船舶大多使用柴油发动机,航行时受到 的阻力通常和航行速度的平方成正比,降低 航速可以大大减小航行阻力,发动机对推进 设备做功的功率即推进功率就会大大减小, 从而减少燃油消耗.但航速不是越小越好,因 为船舶航行过程中除了推进设备,还有其他 辅助设备在工作,需要发动机做功.发动机要 做的功包括推进功和辅助功两部分.航速减 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 第十八章　能源与可持续发展 82 小后,一段航程所需的航行时间就会延长,虽 然推进功减少,但是辅助功增加了.航速优化 就是要找到适合的航速,使发动机做的总功 减少,达到节能减排的目的. (1) 在柴油发动机的工作循环中,排出CO2 等气体的冲程是 (填字母). A. 吸气冲程 B. 压缩冲程 C. 做功冲程 D. 排气冲程 (2) 若船舶以速度v匀速直线航行,航行时受 到的阻力f=kv2(k为常量),则理想情况下, 推进功率和速度的关系为P推= . (3) 某船舶航行时,每千米航程的推进功、辅 助功和航速的关系如图所示,则最省油的航 速约为 m/s. (第4题) (4) 若(3)中船舶的最大航速为10m/s,柴油 发动机的效率为40%,柴油的热值为4.3× 107J/kg.航速从最大航速降低到最省油航 速,每千米航程少消耗柴油约 kg. (结果保留一位小数) 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 1. (2024·南通)2024年5月,中国嫦娥六号任 务搭载四个国际载荷成功发射升空.火箭发 射时,燃料燃烧获得的能量使其加速升空,与 该过程能量转化形式相同的是 ( ) A. 热机做功冲程 B. 钻木取火过程 C. 水力发电过程 D. 物体上抛过程 2. 如图甲所示,让一条形磁铁由静止从高处释 放,当磁铁穿过金属线圈时,线圈中有电流产 生.图乙中的金属线圈有一处断开了.不计空 气阻力,下列说法中,正确的是 ( ) (第2题) A. 图甲中以条形磁铁为参照物,线圈向下运动 B. 图甲中机械能不守恒,图乙中机械能守恒 C. 图甲中对应的是电动机的工作原理 D. 两图中磁铁落地瞬间的速度v甲>v乙 3. (2024·河北)风电的开发可以有效 助力我国实现“碳达峰、碳中和”的 战略目标.张北—雄安特高压交流 输变电工程投运后,实现了“张家口的风点亮 雄安的灯”.从能源的视角来看,“张家口的 风”属于 (可再生/不可再生)能源,它 实际上来源于 能.我国自主研发的单 个陆上风电机组功率可达107W,这样一个风 电机组在此功率下稳定工作 min产 生的电能,相当于200kg焦炭完全燃烧放出 的热量.(焦炭的热值为3.0×107J/kg) 4. 如图所示,将甲、乙两个微型电动机的转轴对 接并固定在一起,闭合开关后两电动机一起 转动,小灯泡亮.此处产生电磁感应现象的是 (甲/乙)电动机.该过程中发生的能 量转化是电能→ 能→电能→内能和 光能. (第4题) 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 物理(苏科版)九年级下 83 5. 如图所示,通过接在插座上的电流 转换器,将电能转化为超声波,电动 小车上的接收器接收到超声波信 号,可将其能量转化为电能给电池充电.已知 接收器接收到的超声波功率与它和转换器间 的距离L的平方成反比,它将超声波能量转 化为电能并储存在电池中的效率为50%.当 小车与转换器间的距离L0=1m时,接收器 接收到的超声波功率P0=8W.当小车在平 直路面上以0.2m/s的速度匀速行驶时,所 消耗的电池电能的80%用于维持小车的匀 速行驶,小车受到的阻力为16N. (第5题) (1) 当小车与转换器间的距离为1m时,求 电池充电1h所储存的电能. (2) 小车在平直路面上以0.2m/s的速度匀 速行驶5min,求该过程中消耗的电池电能. (3) 若充电时小车与转换器之间的距离L= 2m,则2h内所充电能可使小车以0.2m/s 的速度匀速行驶多远? 6. 阅读材料,回答问题. 电动机的能量 电动机利用通电线圈在磁场里转动的原 理,把电能转化为机械能.如果电动机输入端 的电压为U,且电动机不加任何负载,那么在 电动机接通瞬间,线圈没有转动,因而此时电 流可以计算为I=UR ,这是通过欧姆定律得出 的结论.但当电动机的线圈在磁场里转动时, 线圈导线切割磁感线,所以在线圈中必然要 产生感应电压,我们把它称作感应电动势E, 因其方向跟外加电压的方向相反,通常把这 个感应电动势称作反电动势,记为E反.线圈 的两条侧边都会切割磁感线,同时产生感应 电动势,如图所示,其大小分别为E1和E2, 反电动势E反=E1+E2,这样加在线圈上的 实际电压不再是U了,而变成了U-E反. (第6题) 从能量上看,由于存在着反电动势,有一 部分电能转化为机械能,电功并不等于电热, 此时电路供给电动机的功率(输入功率)UI, 转化为机械能的功率(输出功率)E反I,以及 线圈上的热功率I2R两部分. (1) 如果用E反 表示反电动势,U 表示外加 电压,R表示线圈电阻,那么电动机工作时通 过线圈的电流等于 (用字母表示). (2) 若一台额定电压为3V的小直流电动机 正常工作时,正常转动时反电动势为2.4V, 线圈的电阻为2Ω,该电动机正常转动时将电 能转化为机械能的效率为 %. 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 第十八章　能源与可持续发展 10. (1) 1 (2) 120 60 (3) 20 [解析](1) 由题意可知,向前推操纵 杆时轮椅前进且能调速,说明电动机 和滑动变阻器串联,由电路图可知,此 时开关S1和S2应同时都接“1”.向后 拉操纵杆时轮椅以恒定速度后退,说 明电动机与定值电阻串联,由电路图 可知,此时开关S1 和S2 应同时都接 “2”;电动轮椅既能前进又能后退,是 因为电动机线圈中电流的方向能够改 变.(2) 因轮椅匀速前进时处于平衡 状态,受到的牵引力和阻力是一对平 衡力,所以,轮椅受到的牵引力F= f=5N,轮椅克服阻力做功W=fs= 5N×3m/s×8s=120J,电流做功 W'=Pt=25W×8s=200J,此过程 中轮椅工作的效率η= W W'×100%= 120J 200J×100%=60%. (3) 当轮椅后退 时,电动机和R2串联,电流表测电路 中的电流,由P=UI可得,电动机两 端的电压UM= P' I= 7W 0.5A=14V ,因 串联电路中总电压等于各分电压之 和,所以,R2 两端的电压U2=U- UM=24V-14V=10V,由欧姆定律 可得R2 的阻值R2= U2 I = 10V 0.5A= 20Ω. 11. (1) mgH (2) g(H-h)η c (3) 2h-H [解析](1) 质量为m的 物体受到的重力G=mg,物体从A点 滑到水平面时,重力所做的功W= GH=mgH.(2) A、B两点距离水平 面的高度分别为H、h,物体从A点滑 到B点的过程中,损失的机械能(重 力势能的减少量)ΔE =GΔh= mg(H-h),损失的机械能转化为物 体内能的效率为η,则物体增加的内 能(吸 收 的 热 量)Q吸 = ΔEη = mg(H-h)η,物体到达B 点时温度 升高值 Δt= Q吸 cm = mg(H-h)η cm = g(H-h)η c . (3) 再次滑下的过程,水 平面的粗糙程度不变,长度也不变,即 物体克服摩擦力做的功不变,即损失 的机械能不变,所以达到C点时物体 的机械能(此时只有重力势能)EC= EB-ΔE=mgh-mg(H -h)= mg(2h-H),C点距离水平面的高度 hC = WC G = EC G = mg(2h-H) mg = 2h-H. 第十八章复习 ［知识体系构建］ 运动 化石能源 核能 可否从自然 界源源不断地获取 利用技术状况 对环境的污染情况 不可再生 非清 洁 经济 原子核的变化 裂 聚 光电 光化 保持不变 方向性 E有用 E总 ×100% ［高频考点突破］ 典例1 A [解析]风能作为一种能 从自然界直接获取的能源,清洁无污 染且可再生,被人类反复利用,属于可 再生的清洁能源,故A符合题意,B、 C、D不符合题意. [跟踪训练] 1. C 典例2 A [解析]球在被踢的过程 中,其内部装置工作,是将动能转化为 电能.然后将电能转化为化学能储存 在蓄电池中.LED灯发光时,蓄电池 将化学能转化为电能,电能再转化为 光能,故A正确,B、C、D错误. [跟踪训练] 2. C [解析]由题意可知整个过程是 太阳能电池将太阳能转化为电能,蓄 电池将电能转化为化学能储存起来, 晚上蓄电池对外放电,将化学能转化 为电能供应路灯工作,路灯工作时将 电能转化为光能,故C符合题意. 典例3 (1) 如图所示 (2) UIt U-IR U ×100% (典例3图) [解析](1) 电动机在工作时,消耗电 能,产生机械能和内能,且所产生的机 械能应大于所产生的内能.(2) 因为 消耗的电能W=UIt,线圈产生的热 量Q=I2Rt,所以电能转化成的机械 能W机 =W -Q =UIt-I2Rt= It(U-IR),η= W机 W ×100% = It(U-IR) UIt ×100%= U-IR U ×100%. [跟踪训练] 3. (1) 80% 1 (2) 85 [解析](1) 电 动机提供的电功率P电=UI=50V× 10A=500W;由题知,骑行时电动自 行车所受阻力f= 1 15G= 1 15× (m人+ m车)g= 1 15× (50kg+10kg)× 10N/kg=40N,因为电动自行车做匀 速直线运动,所受牵引力和阻力平衡, 大小相等,所以牵引力F=f=40N, 电动机的机械功率P机械=Fst=Fv= 40N×10m/s=400W,电动机的效率 η= W机械 W电 ×100%= P机械t P电t×100%= P机械 P电 ×100% = 400W 500W ×100% = 80%;不计电动机的机械部件间的摩 擦,则电动机线圈的发热功率为 P热=P电-P机械=500W-400W= 100W,根据P=I2R得,线圈的电阻 R线圈= P热 I2 =100W(10A)2=1Ω. (2) 由于 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 24 骑行过程中要克服地面的阻力做功, 所以,电动机输出的机械能一部分会 转化为车的动能,另一部分会转化为 内能,根据能量守恒定律可知,W机械= E动+W摩,即P机械t=12mv 2+fs,即 400W×16s=12× (50kg+10kg)× (10m/s)2+40N×s,解得s=85m. 典例4 (1) 超声波 运动 (2) A (3) 240 3.3 (4) bc 8 (5) 100 10 [解析](1) 机器人在行进过程中 遇到玻璃等透明障碍物时,若发射激 光,则绝大部分激光会透过障碍物继 续向前传播;而发射超声波,则绝大部 分超声波会被障碍物反射回来被机器 人接收,从而较好感知到障碍物;以移 动的机器人为参照物,障碍物的位置 改变,障碍物是运动的.(2) 据题意, 菲涅尔透镜对红外线(一种不可见光) 具有会聚作用,故它的作用相当于凸 透镜,A错;人体辐射的红外线,属于 光,光属于电磁波,B对;图甲中电磁 铁正面线圈中电流的方向从左向右, 据安培定则可知,电磁铁的上端为N 极,C对;人体的正常体温在37℃左 右,据题意可知,机器人发现体温为 38℃的人时会进行语音报警并识别, D对.(3) 机器人沿水平路面匀速行 驶的机械功率P机 =ηP电 =0.6× 400W=240W,若机器人以最大速度 vmax=1m/s运动,则机器人受到的阻 力f=F= P机 vmax =240W1m/s=240N ;机 器人运动7min消耗的电能W电= P电t=400W×7×60s=1.68× 105J,电池所能输出的总电能W总= 140W·h/kg×10kg=1400W× 3600s=5.04×106J, W电 W总×100%= 1.68×105J 5.04×106J×100% ≈3.3%.(4) 图 甲中RB 与R1 串联,U1=U-UB,U 改变时,若要使ΔU1很小,则ΔUB 要 几乎等于ΔU,据串联电路分压的特 点可知,RB 的变化要较大,由图乙可 知,RB 的正常工作区对应图中bc段 (ab段的RB 几乎不变,U 改变时, ΔU1较大).据I= U R 、I=PU 、串联电 路的电流特点和题意有 U1 400Ω= 0.32W 24V-U1 ,整理得U12-(24V)· U1+128V2=0,(U1-8V)(U1- 16V)=0,U1=8V,U1'=16V.由题 意和图乙可知,处在磁场中的RB 正 常工作时RB>R1,据串联电路分压 的特点可知UB>U1,因为U1+UB= 24V,所以U1=8V,UB =16V. (5) 由题意和图丁可知,驱动电机的 齿轮匀速转动时,在10×10-3s= 10-2s内,传感器分别对准齿和两齿 间隙各1次,故1s内传感器对准齿轮 两齿间隙的次数为 1s 10-2s=100 ;由图 丙可知,齿轮的齿数为20,故齿轮的 转速为100 20r /s=5r/s;据题意,减速 后的转速为 1 30×5r /s= 16r /s= 1 6r 1 60min =10r/min. [跟踪训练] 4. (1) D (2) kv3 (3) 6 (4) 29.1 [解析](1) 在柴油发动机的工作循环 中排气冲程排出汽缸中的废气.(2) 若 船舶以速度v匀速直线航行,则它在 水平方向上受到的推力F 与阻力f 是一对平衡力,F=f=kv2,在理想情 况下的推进功率P推=Fv=kv3.(3) 据 题意,当推进功与辅助功之和最小时 船舶航行最省油,由图可知,最省油的 航速约为6m/s.(4) 由图可知,当航 速为10m/s时,每千米所做的功 W1=3.5×108J+8.5×108J=1.2× 109J.当航速为6m/s时,每千米所 做的功W2=2×108J+5×108J= 7×108J.每千米少做功ΔW=W1- W2=1.2×109J-7×108J=5×108J, 每千米少消耗柴油的质量m=ΔW qη = 5×108J 4.3×107J/kg×40% ≈29.1kg. ［综合素能提升］ 1. A 2. B [解析]图甲中以条形磁铁为参 照物,线圈是向上运动的,故A错误; 图甲中磁铁下落过程中做切割磁感线 运动,会产生感应电流,这是电磁感应 现象,是发电机的原理,此过程中机械 能转化为电能,机械能减小;图乙中的 线圈是断开的,不会产生感应电流,又 因为不计空气阻力,所以机械能是守 恒的,故B正确,C错误;图甲中磁铁 的机械能变小,图乙中的机械能不变, 到达地面时,图乙中磁铁的机械能大, 动能大,速度大,故D错误. 3. 可再生 太阳 10 [解析]200kg 焦炭完全燃烧放出的热量Q放=mq= 200kg×3.0×107J/kg=6×109J,风 电机组在此功率下稳定工作的时间 t=WP = Q放 P = 6×109J 107W =600s= 10min. 4. 甲 机械(或动) [解析]如题图 所示,闭合开关后,蓄电池给乙电动机 供电,乙电动机在转动的同时带动甲 电动机内部线圈做切割磁感线运动, 甲电动机线圈产生的感应电流通过小 灯泡,则小灯泡亮,所以产生电磁感应 现象的是甲电动机;该过程中能量的 转化和转移情况是蓄电池的电能→乙 电动机的机械能(动能)→甲电动机的 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 34 机械能(动能)→电能→小灯泡的内能 和光能. 5. [解析](1) 电池充电1h后,接收 器接收到的超声波能量W1=P0t0= 8W×3600s=2.88×104J;由题意 知,电池所储存的电能E电=η1W1= 50%×2.88×104J=1.44×104J. (2) 由v=st 可得,小车在平直路面 上匀速行驶5min的过程中,行驶的 距离s=vt=0.2m/s×5×60s= 60m;克服阻力做的功 W2=fs= 16N×60m=960J;消耗的电池电能 E= W2 η2 =960J80%=1200J. (3) 由题意 得,P P0 = L02 L2 ,则 P 8W= 1m 2m 2 ,解得 P=2W,2h内转化成的机械能W'= Pt'η1η2=2W×2×3600s×50%× 80%=5760J;由W=fs可得,s'= W' f =5760J16N =360m. 6. (1) U-E反 R (2) 80 [解析](1) 电 动机工作时,加在线圈两端的电压为 U-E反,根据欧姆定律,线圈中的电 流I= U-E反 R . (2) 该电动机工作时, 消耗的电能W输入=UIt,转化为的机 械能W机械=E反It,电能转化为机械 能的效率η= W机械 W输入×100%= E反It UIt× 100% = E反 U ×100% = 2.4V 3V × 100%=80%. 期末压轴题特训 考向一　电学计算问题 1. 21 5∶3 2.1 25∶18 [解析]P移至中点时,灯泡正常发光, I=IL= PL UL =3W6V=0.5A ,U=UL+I× 1 2R变大=6V+0.5A× 1 2R变大 ① , 滑片P移至某一端点时,电流表示数 减小,R变 变大,说明此时滑片P在最 右端,电压表示数变化3V即增大 3V,UL 减小3V,UL'=UL-3V= 6V-3V=3V,U=UL'+I'× R变大=3V+0.3A×R变大 ②,联立 ①②式解得R变大=60Ω,U=21V. I I' = 0.5A 0.3A=5∶3.ΔPL=PL- PL'=3W-UL'I'=3W-3V× 0.3A=2.1W.P1∶P2=(U变I)∶ (U变'I')=[(21V-6V)×0.5A]∶ [(21V-3V)×0.3A]=25∶18. 2. 450 [解析]根据实物图可知,R1 与R2并联,电流表测流过R2 的电 流,电压表测电源电压;电流表选择小 量程,分度值为0.02A,故可知流过 R2的电流I2=0.2A;电压表选择小 量程,分度值为0.1V,故可知电源电 压U=2.5V;由欧姆定律可知,电阻 R2的阻值R2= U I2 =2.5V0.2A=12.5Ω , 则电阻R1的阻值R1= 1 2R2= 1 2× 12.5Ω=6.25Ω;由欧姆定律可得,流 过R1 的电流I1= U R1 =2.5V6.25A= 0.4A,由并联电路中的电流规律可 得,干路中的电流I=I1+I2= 0.4A+0.2A=0.6A;由焦耳定律可 得,通电5min后R1、R2产生的总热 量Q=W=UIt=2.5V×0.6A×5× 60s=450J. 3. A [解析]由W=U 2 Rt 得Rab= U2t Wab ,Rbc= U2t Wbc ,Rac=Rab+Rbc= U2t Wab +U 2t Wbc =U2t 1Wab+ 1 Wbc = U2t(Wab+Wbc) WabWbc ,把a、c端接入电路 时,Wac= U2 Rac t= U 2t U2t(Wab+Wbc) WabWbc = WabWbc Wab+Wbc= 120J×60J 120J+60J=40J. 4. B [解析]设滑动变阻器的最大阻 值为R,只闭合S、S1,滑片P位于AB 的中点时,电压表测量定值电阻R1 两端的电压,示数为4V,变阻器接入 电路的电阻为R 2 ,电流表示数为I1, 滑动变阻器消耗的功率为P1,此时滑 动变阻器消耗的功率P1=I12· R 2= (U-4V)2 1 2R ,只闭合S、S2,滑片P 位 于B端时,电压表测量定值电阻R2 两端的电压,示数为2V,变阻器接入 电路的电阻为R,电流表示数为I2, 滑动变阻器消耗的功率为P2,此时滑 动变阻器消耗的功率P2=I22·R= (U-2V)2 R ,已知P1∶P2=1∶2,则 有 I12· R 2 I22·R = (U-4V)2 1 2R (U-2V)2 R =12 ,解得 I1 I2 =11 ,U=6V,故A错误;只闭合 S、S1,滑片P 位于AB 的中点时,电 压表示数即R1两端的电压为4V,有 I1= 4V R1 ,只闭合S、S2,滑片P位于B 端时,电压表示数即R2 两端的电压 为2V,有I2= 2V R2 ,因为I1 I2 =11 ,所 以4V R1 =2VR2 ,即R1=2R2,当S、S1、S2 都闭合,滑片P 位于A 端时,电路是 R1与R2的并联电路,电路消耗的总 功率为3W,则U 2 R1 +U 2 R2 =3W,代入数 据得 (6V)2 2R2 + (6V)2 R2 =3W,解得 R2=18Ω,则R1=2R2=36Ω,故C 错误;只闭合S、S2,滑片P 位于B端 时,R2与滑动变阻器的最大阻值串 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 44