第3章 能量的转化与守恒（复习讲义）科学浙教版九年级上册

第3章 能量的转化与守恒（复习讲义） 1.掌握功、功率及机械能的核心概念；理解机械能转化与守恒的条件；掌握能量守恒定律的普适性。 2.理解内能、热量与温度的区别；掌握电功、电功率及焦耳定律的应用；了解核能释放的两种方式​。 3.辨析功率与机械效率；攻克非纯电阻电路的能量分析；运用能量转化规律解决综合实际问题。 知识点 重点归纳 常见易错点 机械能及其转化 ①动能：物体由于运动具有的能量； 影响因素：m、v ​​实验验证​​：质量相同的小球从不同高度滚下，速度越大，撞击木块距离越远。 ②​​势能的分类​​ 重力势能影响因素：m、h 弹性势能影响因素：弹性形变量 ③​​机械能守恒条件​​ 仅当重力或弹力做功（无摩擦阻力）时成立。 机械能守恒的认知偏差​​ ​​典型错误​​：忽略摩擦力的能量损耗 ​​实例​​：实际单摆运动中，空气阻力使振幅减小，机械能不守恒（部分转化为内能）。 功和功率 ①功​​ ​​ 功的定义​​：力作用在物体上，且物体在力的方向上通过距离， 称为做功。 计算公式：W=F⋅s（单位：焦耳）。 不做功情况：有F无s，有s无F，F和s垂直 ​​②功率​​ 单位时间内完成的功，表示能量转化快慢。 计算公式：P=W/t ​ 推导式P=F⋅v（适用匀速直线运动） 功的判断误区​​ ​​错误认知​​：认为有力必有功（如“人提水桶静止”不做功） ​​纠正要点​​：做功需满足两个条件 ​​案例​​：沿水平地面推箱子，推力与摩擦力平衡时，推力做功但机械能未增加（能量转化为内能）。 简单机械 ①杠杆原理与分类​​ ​​ 平衡条件​​：F1l1=F2l2​ ​​ 物理意义​​：动力×动力臂=阻力×阻力臂 ​​ 分类标准​​： 省力杠杆：l1>l2（如钢丝钳、开瓶器） 费力杠杆：l1<l2（如镊子、钓鱼竿） 等臂杠杆：l1=l2（如天平） ②滑轮系统​​ ​​定滑轮​​​​实质​​：等臂杠杆 ​​作用​​：改变力的方向，不省力（F=G） ​​动滑轮​​实质​​：动力臂=2×阻力臂 ​​作用​​：省一半力，不改变方向 ​​滑轮组​​：F=G总 ​​距离关系​​：s绳=n⋅h物 ③斜面机械效率​​ ​​有用功与总功​​： W有用=G⋅h W总=F⋅L（L为斜面长） ​​效率公式​​： ①杠杆力臂判断错误​​ ​​典型错误​​：将支点到力的作用点距离误认为力臂 ​​纠正方法​​：力臂是从支点到力的作用线的垂直距离 ​​②滑轮组绕线分析混淆​​ ​​错误类型​​：误判绳子股数 n（如将动滑轮承载绳股数计错） 忽略动滑轮自重G动​ ​​③机械效率概念误用​​ ​​混淆点​​：认为“省力机械=高效机械” ​​正解​​：机械效率由有用功占比决定。例如：斜面倾角越小越省力，但 η越低（因 L增大导致W总增加）润滑油可减少摩擦，提高η 内能与热量传递 ​​①内能的本质​​ 物体内部分子热运动的动能与分子势能总和。温度升高，分子 热运动加剧，内能增大。 ​​②热量计算​​ 比热容c：单位质量物质升温1℃所需热量 ​​ 公式​​：Q=c⋅m⋅Δt ③燃料热值q：单位质量燃料完全燃烧放热（Q= mq） 内能与热量辨析不清 误以为内能就是热量，内能是状态量，热量是过程量，只能说吸热和放热。 比热容与温度变化误算​​ ​​计算漏洞​​：混淆“升高到”与“升高了” 电能转化规律​ ①电功与电功率​​ 电功：W=U⋅I⋅t（电能转化为其他形式能） W=I2Rt、W=U2t/R 电功率：P=U⋅I（电流做功快慢） P=I2R、P=U2/R ​​②焦耳定律​​ 电流通过导体发热：Q=I2⋅R⋅t ​​适用条件​​：所有电路（纯电阻电路时 Q=W） 电路能量分配混淆​​ ​​非纯电阻电路陷阱​​ ​​错误​​：将电动机的输入功 W=UIt等同于发热量 ​​正解​​：电动机能量分配：W输入=W机械+Q热 ​​案例​​：电动机卡滞时电流剧增，Q 热显著增大（焦耳定律生效）。 能量守恒定律​ 普适性验证​​ 机械系统：过山车俯冲时势能→动能转化 核能系统：铀核裂变中质量亏损释放能量 生物系统：食物化学能→人体活动机械能 核能原理理解障碍​​ ​​裂变与聚变混淆​​ 裂变：重核分裂（如铀235受中子轰击）→ 核电站 聚变：轻核结合（如氘+氚）→ 太阳内部反应 ​​关键差异​​：裂变可控，聚变需超高温且不可控（氢弹）。 题型一 能量及其形式 【例1】校项目化小组为夜跑者设计制的节能夜跑灯结构图。晚上跑步时，随着手臂的摆动，磁体在水管中运动，LED灯就会发光。夜跑灯使用的过程中没有涉及到的能量形式是（　　） A．电能 B．内能 C．化学能 D．机械能 【解题思路】能量的各种形式 【易错点】结合生活实例分析能量的形式 【答案】C 【详解】设计制作节能夜跑灯，晚上跑步时，随着手臂的摆动，磁体在管中运动，线圈切割磁感线，产生感应电流使LED灯发光，是利用电磁感应原理。其中夜跑灯摆动过程中有机械能，LED在发光过程中会发热，所以这个过程是机械能转化为电能和内能，没有涉及化学能。 故选C。 【变式1-1】下列物体所具有能量的形式表述正确的是（　　） A．被大风摇动的树干不具有能量 B．米饭中储存着化学能 C．被拉伸的弹簧具有能量而被压缩的弹簧不具有能量入 D．水库中的水不具有能量，而只有当它从水库中流下时才具有能量 【答案】B 【详解】A．被大风摇动的树干具有动能，故A错误； B．储存在食物中的能量是化学能，米饭中储存着化学能，故B正确； C．被拉伸和被压缩的弹簧都有弹性势能，故C错误； D．水库中的水由于位置较高，具有重力势能，故D错误。 故选B。 题型二 机械能 【例2】镇海蹦技学校被誉为“冠军摇篮”，源源不断的蹦技健儿一次又一次“蹦”出新高度，将镇海蹦床的声音传递得越来越远。如图为蹦床运动简化示意图，其中运动员在O点时速度为零，A点是蹦床不发生形变时的原位置。B点是运动员受到的重力与蹦床对运动员的弹力相等处，C点是运动员到达的最低点。若整个过程忽略空气阻力，则： （1）从O点下落到A点的过程中，运动员的机械能 （填“增大”、“减小”或“不变”）。 （2）从B点运动到C点的过程中，运动员的重力势能 ，蹦床的弹性势能 （填“增大”、“减小”或“不变”）。 （3）从O点到C点的过程中，在 点（填A、B或C）处运动员的动能最大。 【解题思路】通过动能和重力势能影响因素分析动能和势能的变化；分析机械能守恒条件是否满足判断机械能是否守恒； 【易错点】忽略机械能守恒条件 【答案】（1）不变 （2） 减小 增大 （3）B 【详解】（1）从O点下落到A点的过程中，运动员自由下落，其重力势能转化为动能，由于不计空气阻力，机械能守恒，所以运动员的机械能不变。 （2）[1][2]从B点运动到C点的过程中，运动员的高度减小，质量一定，所以重力势能减小。蹦床的形变程度增大，弹性势能增大。 （3）从O点下落到A点的过程中，速度增大，动能增大；从A点到B点的过程中，重力大于蹦床对运动员弹力，所以速度增大，动能增大；B点是运动员受到的重力与蹦床对运动员的弹力相等处，所以从B点到C点的过程中，蹦床对运动员弹力大于重力，运动员的速度开始减小，到达C点时，速度为零；因此，从O点到C点的过程中，在B点处运动员的动能最大。 【变式2-1】下列有关能以及能的转化的说法正确的是（　　） A．过山车在运行中只有动能和势能之间的转化 B．挥拍击打网球时，越用力，网球拍形变就越大，球拍具有的弹性势能就越多 C．蹦极时，人从最高处下落到最低处，重力势能先转化为弹性势能，再转化为动能 D．人造卫星从近地点飞向远地点时势能转化为动能 【答案】B 【详解】A．过山车在运行过程中，由于存在摩擦力，需要克服摩擦力做功，部分机械能会转化为内能，并非只有动能和势能之间的转化，故A错误； B．挥拍击打网球时，越用力，网球拍形变就越大，根据弹性势能大小与弹性形变程度的关系可知，在一定形变范围内，形变程度越大，球拍具有的弹性势能就越多，故B正确； C．蹦极时，人从最高处下落到最低处，高度降低，速度先增大后减小，弹性绳形变程度逐渐增大，重力势能先转化为动能，再转化为弹性势能，故C错误； D．人造卫星从近地点飞向远地点时，质量不变，高度增加，速度减小，故动能减小，重力势能增大，因此是动能转化为势能，故D错误。 故选B。 题型三 能量转化的量度 【例3】在水平地面上有一长方体木箱。小林用水平推力F把木箱向前推，如图甲所示。此过程中，推力F随时间t的变化情况如图乙所示，木块前进的速度v的大小随时间t的变化情况如图丙所示。 （1）1~3秒内，推力F对木箱做功的功率将 （选填“增大”、“不变”、“减小”或“无法确定”）。 （2）3~5秒内，推力F对木箱做功 J。 （3）5~6秒内，物体受到的滑动摩擦力为 N。 【答案】（1）增大 （2）400 （3）200 【详解】（1）1~3秒内，由图乙可知，推力F大小不变，由图丙可知，物体运动速度v增大，根据可知，功率增大。 （2）3~5秒内，由图乙可知，推力F=200N，由图丙可知，木箱做匀速直线运动，速度v=1m/s，推力对木箱做功 （3）木箱在3~5s内做匀速直线运动，根据二力平衡可知，滑动摩擦力与拉力是一对平衡力，大小相等，由乙图可知，3-5s内物体受到的拉力是200N，则滑动摩擦力是200N，5~6秒内，物体做减速运动，产生的摩擦力是滑动摩擦力，由于压力和接触面的粗糙程度不变，则摩擦力不变，即仍为200N。 【变式3-1】如图为举重运动员做挺举连续动作时的几个状态图，下列说法正确的是（　　） A．从发力到上拉的过程中，运动员对杠铃不做功 B．从上拉到翻站的过程中，运动员对杠铃做功 C．从翻站到站立的过程中，运动员对杠铃不做功 D．举着杠铃站立的过程中，运动员对杠铃做功 【答案】B 【详解】A．从发力到上拉的过程中，运动员对杠铃施加一个向上的力，同时杠铃向上移动了距离，所以运动员对杠铃做了功，故A错误； B．从上拉到翻站的过程中，运动员对杠铃施加一个向上的力，同时杠铃向上移动了距离，所以运动员对杠铃做了功，故B正确； C．从翻站到站立的过程中，运动员对杠铃施加一个向上的力，同时杠铃向上移动了距离，所以运动员对杠铃做了功，故C错误； D．举着杠铃稳定站立的过程中，运动员对杠铃施加一个向上的力，但是杠铃静止不动，所以运动员没有对杠铃做功，故D错误。 故选B。 题型四 简单机械 【例4】如图所示，小科同学利用铁架台、带有刻度的杠杆、细线、若干相同钩码、弹簧测力计（单位N）等实验器材“探究杠杆的平衡条件”，一起完成以下问题： （1）实验前，杠杆总静止在图甲所示位置，此时杠杆处于 （填“平衡”或“不平衡”）状态；若将右端的螺母调至最左端后，发现杠杆仍然左端高、右端低，则应再将左端的螺母向 （填“左”或“右”）调，直至杠杆在水平位置平衡； （2）如图乙，杠杆处于水平平衡状态。若在A、B下方各减少一个相同的钩码，则杠杆 （填“左”或“右”）端将下沉； （3）图丙是已经调成水平平衡的杠杆，在某处挂上适当的钩码后，用弹簧测力计在图示位置竖直向上拉，使杠杆在水平位置重新平衡，则所挂钩码的位置和重力可能是________（填字母编号）。 A．A处挂4N B．B处挂2N C．C处挂6N D．D处挂3N 【解题思路】探究杠杆平衡条件 【易错点】实验要点 【答案】（1） 平衡 左 （2）右 （3）C 【详解】（1）[1]当杠杆静止或匀速转动，都是处于平衡状态。此时杠杆静止，处于平衡状态。 [2]若将右端的螺母调至最左端后，发现杠杆仍然左端高、右端低，说明右端质量大，应将平衡螺母向上翘的左端移动，直到杠杆在水平位置平衡。 （2）设每个钩码重为G，杠杆上每格长L，由图乙所示，若在A、B下方各减少一个相同的钩码，左侧力与力臂的乘积为3G×3L=9GL，右侧力与力臂的乘积为5G×2L=10GL 因为10GL>9GL，所以，杠杆右端将下沉。 （3）如图丙所示，测力计的分度值为0.2N，示数为3.0N，设杠杆的一个小格为L，钩码的重力为G。 A．当在A处挂钩码时，根据杠杆平衡条件可得GA×3L=3.0N×2L，则，即在A处所挂钩码的重力为2N，故A不符合题意； B．当在B处挂钩码时，根据杠杆平衡条件可得GB×2L=3.0N×2L，则，即在B处所挂钩码的重力为3N，故B不符合题意； C．当在C处挂钩码时，根据杠杆平衡条件可得GC×L=3.0N×2L，则，即在C处所挂钩码的重力为6N，故C符合题意； D．D处悬挂钩码不能平衡。故D不符合题意。 故选C。 【变式4-1】生活中有各种各样的剪刀，下列哪种剪刀适合剪断粗铁丝（　　） A． B． C． D． 【答案】D 【详解】杠杆可分为等臂杠杆、省力杠杆、费力杠杆等。剪断粗铁丝等较硬的物体，应选用省力杠杆。剪断粗铁丝的剪刀越省力越好，所以刀把比刀口长的越多，即动力臂比阻力臂大得越多，越省力，比较四幅图中可知D最省力，最适合剪断粗铁丝。故D符合题意，ABC不符合题意。 故选D。 【例5】关于如图所示“探究动滑轮的特点”的实验，下列说法正确的是（　　） A．匀速上升竖直向上拉和斜着向上拉时，弹簧测力计示数相等 B．改变钩码个数重复实验为了取平均值减小误差 C．所挂钩码个数越多弹簧测力计示数越接近钩码总重力 D．当钩码匀速上升和加速上升时，弹簧测力计的读数不相等 【解题思路】动滑轮的特点 【易错点】不了解动滑轮的特点和实质 【答案】D 【详解】A．因为此滑轮是动滑轮，当物体匀速运动时，若绳子竖直向上拉，其动力臂为滑轮的直径，若斜拉，则其动力臂小于滑轮的直径，所以两次的拉力会不同，拉力与竖直方向的夹角越小，所用的拉力越小，所以竖直向上的拉力始终小于斜向上拉的力，故A错误； B．实验中，需要改变钩码的个数进行多次实验，这是为了获取多组实验数据归纳动滑轮的工作特点，寻找普遍规律，故B错误； C．钩码越多，物体的重力越大，则动滑轮重力对拉力的影响越小，拉力F就越接近，故C错误； D．钩码匀速上升时，钩码和动滑轮处于平衡状态，弹簧测力计的示数；加速上升时，钩码和动滑轮处于非平衡状态，弹簧测力计的示数，弹簧测力计的读数不相等，故 D正确。 故选D。 【变式5-1】如图是古人利用滑轮打水的场景。绕过滑轮的绳索一端悬吊水桶，当人拉或放绳索的另一端即可让水桶升降。则滑轮的类型和作用分别是（　　） A．定滑轮，省力 B．定滑轮，改变力的方向 C．动滑轮，省力 D．动滑轮，改变力的方向 【答案】B 【详解】根据图片可知，该滑轮固定在支架上，不随水桶一起移动，属于定滑轮，只能改变拉力方向，故B正确，ACD错误。 故选B。 【例6】无障碍坡道属于斜面，坡度不宜太大。如图将轮椅沿坡道从底部推到相同高度时，斜面坡度越小，则（　　） A．推力越小 B．推力做功越少 C．路程越短 D．推力做功越快 【解题思路】斜面有用功、额外功 【易错点】有用功额外功的区分 A．无障碍坡道属于斜面，斜面坡度越小，越省力，则推力越小，故A符合题意； B．将轮椅沿坡道从底部推到相同高度时，斜面坡度越小，则斜面的机械效率越低，因为有用功不变，所以总功变大，所以推力做功变大，故B不符合题意； C．斜面坡度越小，上升到同样的高度，斜面会越长，故C不符合题意； D．斜面越小，推力做功变大，但是因为不确定时间，所以不能确定推力做功是否变快，故D不符合题意。 故选A。 【变式6-1】如图所示，小宁在探究“斜面的机械效率”的实验中，某次实验数据为斜面长，高，小宁将重的物体从斜面底端沿斜面向上匀速拉到顶端，拉力是（忽略绳子的重力）。则下列说法正确的是（　　） A．实验的额外功为 B．斜面的机械效率是 C．物体受到的摩擦力是 D．斜面的倾斜程度越大，机械效率越大，沿斜面所用的拉力越小 【答案】C 【详解】A．沿斜面提升物体的过程中，克服物体的重力做功为有用功，则有用功为，拉力做的功为总功，则总功为，则额外功为，故A错误； B．斜面的机械效率是，故B错误； C．物体受到的摩擦力做的功为额外功，则物体受到的摩擦力为，故C正确； D．斜面的倾斜程度越大，沿斜面所用的拉力越大，机械效率越大，故D错误。 故选C。 题型五 物体的内能 【例7】如图所示，在一个厚壁玻璃筒里放入一块没有少量乙醚的可燃物，用力把活塞快速压下，可燃物就会燃烧起来，据此分析下列说法正确的是（　　） A．所选可燃物着火点应当较高 B．活塞压缩筒内气体，使乙醚汽化放热 C．缓慢压下活塞也能得到相同实验结果 D．活塞压缩筒内气体时做功，使气体内能增大 【解题思路】外界对物体做功内能增大，物体对外界做功内能减小 【易错点】做功的实质及过程 【答案】D 【详解】A．实验中通过压缩气体做功使内能增大、温度升高，从而让可燃物燃烧，说明所选可燃物的着火点较低，容易被点燃，并非着火点较高，故A错误； B．活塞压缩筒内气体，是对气体做功，使气体的内能增大、温度升高，乙醚汽化是吸热过程，不是放热，故B错误； C．缓慢压下活塞时，气体有足够的时间向外散热，内能增加不明显，温度升高幅度小，难以达到可燃物的着火点，不能得到相同的实验结果，故C错误； D．活塞压缩筒内气体时，对气体做功，机械能转化为气体的内能，使气体的内能增大，温度升高，当温度达到可燃物的着火点时，可燃物就会燃烧，故D正确。 故选D。 【变式7-1】如图所示，在吸滤瓶中装入少量的水，并滴入几滴酒精。用气筒往瓶里打气，当塞子跳出时瓶内会充满白雾，这一实验现象表明（　　） A．气体对外界做功，瓶内温度降低，内能减少 B．气体对外界做功，瓶内温度升高，内能减少 C．外界对气体做功，瓶内温度升高，内能减少 D．外界对气体做功，瓶内温度降低，内能增加 【答案】A 【详解】塞子被冲开，是由于瓶内气体对其做功的结果；出现白雾是由于瓶内水蒸气温度降低时发生了液化，说明了气体对外做功内能减小、温度降低，故A符合题意，BCD不符合题意。 故选A。 【例8】如图为礼花喷射器的内部结构，气罐通过气阀与纸筒相连。使用时转动纸筒，气罐内的高压气体便将纸筒内的礼花喷向远处。下图所示的热机四冲程与上述能量转化原理相同的是（　　） A． B． C． D． 【解题思路】热机四冲程 【易错点】各冲程的识别及过程 【答案】C 【详解】在喷出礼花的过程中，罐内的压缩空气对礼花做功，空气内能转化为礼花的机械能，罐内气体内能减少，将内能转化为机械能。 A．图中进气门打开，排气门关闭，活塞向下运动，是吸气冲程，故A不符合题意； B．图中进气门和排气门都关闭，活塞向上运动，是压缩冲程，将机械能转化为内能，故B不符合题意； C．图中进气门和排气门都关闭，活塞向下运动，是做功冲程，将内能转化为机械能，故C符合题意； D．图中进气门关闭，排气门打开，活塞向上运动，是排气冲程，故D不符合题意。 故选C。 【变式8-1】如图表示四冲程汽油机的其中一个冲程，此时活塞压缩气缸内气体做功。对该冲程的认识错误的是（　　） A．该冲程是做功冲程 B．该冲程末火花塞点火 C．该冲程气缸内气体分子热运动加剧 D．该冲程机械能转换为内能 【答案】A 【详解】A．根据图片可知，活塞向上运动，两个气门关闭，则为压缩冲程，故A错误，符合题意； B．压缩冲程末火花塞点火，开始做功冲程，故B正确，不符合题意； CD．压缩冲程活塞对气缸内的气体做功，将活塞的机械能转化为内能，则缸筒内温度升高，气体分子运动加剧，故CD正确，不符合题意。 故选A。 题型六 电能 【例9】小虞设计了电热水器限温电路并接在家庭电路中，如图甲所示。R0为具有加热功能的定值电阻，R为热敏电阻，其阻值R随温度t变化的关系如图乙所示，S0为限流开关，其参数如图丙所示。当水温达到限制温度时，电路中的电流会达到的保护电流，使在内自动断开。下列说法正确的是（　　） A．R0的阻值为 B．R0消耗的最大电功率为 C．若将R0换成阻值为的定值电阻，则限制温度将变为 D．若用电高峰时家庭电路中的电压降低，则实际的限制温度将升高 【解题思路】电功电功率的计算 【易错点】动态电路分析 【答案】D 【详解】AB．由图可知，两电阻串联，当水温达到限制温度时，热敏电阻的阻值为，电路中的电流会达到的保护电流，根据图丙可知，保护电流为2A，此时电路中的总电阻为 的阻值为 根据可知，当电流最大2A时，消耗的最大电功率为 故AB错误； C．将换成阻值为的定值电阻，保护电流为2A，总电压不变，电路中的总电阻不变为，热敏电阻的阻值为 由图乙可知，限制温度小于，故C错误； D．若用电高峰时家庭电路中的电压降低，的保护电流不变，由可知，电路的总电阻变小，为具有加热功能的定值电阻，则热敏电阻的阻值变小，由图乙可知，实际限制温度升高，故D正确。 故选D。 【变式9-1】糖画是我国的一种传统民间手工艺，它亦糖亦画，可观可食，深受小朋友的喜爱。图甲是某款3D糖画打印笔进行绘画的场景，将糖装入打印笔，通电后笔内电热丝发热，糖受热后挤出，在空气中迅速冷却，最后凝固成型。图乙是打印笔的内部简化电路，电源电压为220V， R1和 为发热电阻丝（电阻丝电阻随温度变化忽略不计）。图丙是某次打印糖画时，打印笔的电功率与时间的关系图像。 （1）若要快速打印（高功率），需要闭合开关 ； （2）求的阻值； （3）计算该次打印糖画消耗的电能。 【答案】（1）S1、S2 （2） （3） 【详解】（1）据乙图可知，同时闭合两个开关，被短路，电路为R1单独串联，电路中总电阻最小，由可知，此时的电功率最大，为高功率档位。 （2）据丙图可知，高功率挡，电功率为22W，则的阻值为 当S1闭合，S2断开时，电路为两电阻串联，此时电路中的总电阻最大，根据可知，电功率最小为低功率挡，丙图中低功率挡的电功率为10W，电路中的总电阻为 的阻值为 （3）该次打印糖画消耗的电能为 【例10】能量的转化与守恒定律揭示了自然科学各个分支之间的普遍联系，是自然界内在统一性的一个有力证据。如图所示实验，设计原理没有体现此定律的是（　　） A．①研究电热与哪些因素有关 B．②研究动能大小与哪些因素有关 C．③测定小灯泡的电功率 D．④研究不同食物所含能量的多少 【解题思路】实验设计原理理解 【易错点】实验分析、能量守恒的理解 【答案】C 【分析】能量既不会凭空产生，也不会凭空消失，它只会从一种形式转化为其他形式，或者从一个物体转移到其他物体，而在转化和转移的过程中，能量的总量保持不变。 【详解】A．①研究电热与哪些因素有关，设计原理体现了能量的转化与守恒定律，故A不符合题意； B．②研究动能大小与哪些因素有关，设计原理体现了能量的转化与守恒定律，故B不符合题意； C．③测定小灯泡的电功率，设计原理没有体现能量的转化与守恒定律，故C符合题意； D．④研究不同食物所含能量的多少，设计原理体现了能量的转化与守恒定律，故D不符合题意。 故选C。 【变式9-1】图甲是小科“测量灯泡的电功率”实验的电路图，图乙是即将连接完成的实验电路。其中电源为四节新的干电池，灯泡的额定电压为4V，灯丝的电阻约为10Ω，滑动变阻器标有“20Ω　1 A”的字样。 （1）对照电路图，用笔画线代替导线，将实物图乙中未完成的部分连接好。 （2）小科刚闭合电路的开关，就出现灯泡很亮的现象，此时电压表示数为5V。请指出他操作上的错误： 。 （3）实验中，当灯泡正常发光时，电流表示数如图丙所示，则该灯泡的额定功率为 W。 （4）小科移动滑动变阻器的滑片，使灯泡两端的电压为2V，此时电流为0.18A，电压表示数与电流示数的比值与灯泡正常发光时不同。请帮他解释产生这个现象的原因： 。 【答案】（1） （2）滑动变阻器滑片未移到最大阻值处 （3）1.2 （4）灯泡的电阻随温度变化而变化 【详解】（1）将电压表并联在灯泡两端；滑动变阻器上下各选一个接线柱与灯泡串联在电路中，图如答案； （2）闭合电路的开关，灯泡很亮，此时电压表示数为5V，说明电路中的电流较大，由可知电路的总电阻较小，变阻器的连入电路的电阻较小，滑动变阻器滑片未移到最大阻值处。 （3）由图丙可知，电流表选用0~0.6A的量程，分度值0.02A，其示数为0.3A，则小灯泡额定功率为PL=ULIL=4V×0.3A=1.2W （4）移动滑动变阻器的滑片，使灯泡两端的电压为2V，此时电流为0.18A，由P=UI可知灯泡的功率较小，灯泡的亮度较暗，灯泡的电阻与温度有关，灯丝的温度较低，电阻较小，由欧姆定律可知电压表示数与电流示数的比值与灯泡正常发光时不同。 题型七 核能 【例11】位于温州市苍南县的浙江三澳核电站二期工程将采用我国完全自主知识产权的三代核电技术“华龙一号”。关于核电站，下列说法错误的是（　　） A．核电站实现了核能机械能内能电能的能量转化 B．三澳核电站利用了核聚变为电站提供能量 C．核电站周围核辐射严重，所以核电站要远离城市 D．放射性元素放出的射线有α射线、β射线和γ射线 【解题思路】核裂变和核聚变的应用 【易错点】核电站原理 【答案】B 【详解】A．核电站实现了核能→内能→机械能→电能的能量转化，故A正确； B．三澳核电站利用了可控核裂变为电站提供能量，核聚变还未实现可控发电，故B错误； C．核电站周围核辐射在安全范围内，核电站要远离城市，是为了防止核泄漏危害人们健康，故C正确； D．放射性元素衰变时放出的射线有射线、β射线和射线，其中射线穿透能力最强，故D正确。 故选B。 【变式11-1】2024年5月25日，我国第三代核电站“华龙一号”示范工程全面建成。关于核能的利用，下列说法正确的是（　　） A．核裂变是化学变化 B．“华龙一号”是利用聚变产生能量 C．核燃料中的铀原子核由大量质子和电子组成 D．核废料仍具有放射性，一般深埋在人烟稀少的地方 【答案】D 【详解】AB．我国已建成可控核裂变反应堆，则“华龙一号”是利用裂变产生能量，核裂变原子发生变化，不是化学变化，故AB错误； C．由于原子核内有质子和中子，所以核燃料中的铀原子核由大量质子和中子组成，故C错误； D．核电站产生的核废料仍具有放射性，为了防止核辐射，一般深埋在人烟稀少的地方，故D正确。 故选D。 题型八 能量的转化与守恒 【例12】如图所示，人们修筑拦河坝来提高上游的水位，在坝底安装水轮机带动发电机发电。当上游一定量的水，经水轮机流到下游的过程中，下列分析正确的是（　　） A．水的机械能始终保持不变 B．水的重力势能增大，动能减小 C．水冲击水轮机时，水的一部分动能转移为水轮机的动能 D．水轮机带动发电机发电，电能转化成机械能 【解题思路】能量的转化、机械能守恒 【易错点】分析能量转化情况 【答案】C 【详解】A．水从上游流到下游的过程中，由于存在摩擦等阻力，部分机械能会转化为内能，机械能会减小，并非始终保持不变，故A错误； B．水从上游流下，高度降低，速度增大，所以水的重力势能减小，动能增大，故B错误； C．水冲击水轮机时，水的一部分动能转移为水轮机的动能，使水轮机转动，故C正确； D．水轮机带动发电机发电，是将机械能转化为电能，而不是电能转化为机械能，故D错误。 故选C。 【变式12-1】小科将装有水和乒乓球的纸杯在一定高度静止释放，下落到达地面后，现象如图所示。乒乓球静止释放时与反弹到最高点时相比，下列说法正确的是（    ） A．乒乓球动能变大 B．乒乓球重力势能变小 C．乒乓球机械能变大 D．该过程不遵循能量守恒定律 【答案】C 【详解】A．乒乓球静止释放时与反弹到最高点时，乒乓球的质量不变，速度先变大，后减小，动能先变大，后减小，故A错误； B．乒乓球高度先减小，重力势能减小，高度后增加，重力势能增加，即乒乓球重力势能先减小后增加，故B错误； C．由于乒乓球静止释放时与反弹到最高点时，速度均为0，动能为0，反弹到最高点时的高度大于静止释放时的高度，即乒乓球的重力势能变大，机械能变大，故C正确； D．能量守恒定律是自然科学中最基本的定律之一，任何物体或任何能量转化过程中均遵循，故D错误。 故选C。 基础巩固通关测 1．利用核能发电是人们和平利用核能的重要方向。下面有关核电站的说法正确的是（　　） A．核反应堆是核电站的“心脏”，里面发生的是核聚变 B．核电站反应堆中发生的链式反应是可以控制的 C．核电站反应堆产生的废料对环境没有污染 D．核能发电发生的能量转化：核能→机械能→内能→电能 【答案】B 【详解】A．现在投入使用的核电站，利用核裂变发电。故A错误； B．反应堆中核裂变是可以控制的，才能根据需要平和地释放能量来发电。如果不可控，在短时间内释放出巨大的热量，是原子弹。故B正确； C．核废料具有放射性，能够污染环境。故C错误； D．核电站的能量转化为：核能→内能→机械能→电能。故D错误。 故选B。 2．小芳猜想电流产生的热量与电阻大小有关，下列能支持她猜想的现象是（　　） A．接线板上接入的用电器越多，导线越容易发热 B．正常工作时，“36V 54W”的灯泡比“12V 6W”的灯泡亮 C．电热水壶加热水时，水沸腾前，加热时间越长，温度越高 D．电熨斗工作时发热明显，而与之相连的导线却不怎么热 【答案】D 【详解】电流通过导体产生的热量与通过的电流、导体的电阻和通电时间有关，探究电流产生的热量与电阻大小有关，控制电流和通电时间相同，改变导体的电阻大小。 A．接线板上接入的用电器越多，总功率越大，由可知导线中的电流越大，没有控制电流相同，故A不符合题意； B．正常工作时，“36V 54W”的灯泡比“12V 6W”的灯泡亮，两灯的实际功率分别为54W和6W，由可知，此时两个灯泡的电流是不同的，没有控制电流相同，故B不符合题意； C．电热水壶加热水时，水沸腾前，加热时间越长，温度越高，说明电流产生的热量与时间长短有关，故C不符合题意； D．电熨斗工作时发热明显，而与之相连的导线却不怎么热，此时电熨斗中电流和通电时间相同，电阻不同，电流产生的热量与电阻大小有关，故D符合题意。 故选D。 3．关于温度、内能、热量，下列说法正确的是（   ） A．温度高的物体含有的热量多 B．物体内能增大，一定吸收了热量 C．物体吸收热量，温度一定升高 D．气体膨胀对外做功，自身内能会减少 【答案】D 【详解】A．热量是过程量，不能说含有或者具有热量，故A错误； B．物体内能增大，可能吸收了热量，也可能外界对物体做功，故B错误； C．物体吸收热量，内能增大，温度不一定升高，如晶体熔化时，吸热，内能变大，但温度不变，故C错误； D．气体膨胀对外做功，内能转化为机械能，自身内能会减少，故D正确。 故选D。 4．用如图所示的扳手拧螺丝时，一只手稳住扳手的十字交叉部位，另一只手分别握在扳手上A、B、C三个位置拧动螺丝，最省力的位置是（　　） A．A位置 B．B位置 C．C位置 D．一样省力 【答案】C 【详解】扳手拧螺丝运用了杠杆原理。在杠杆中，动力×动力臂=阻力×阻力臂。在使用扳手拧螺丝时，螺丝的轴心可视为支点，阻力是螺丝与接触物之间的摩擦力，阻力臂是固定不变的。而动力臂是手的施力点到支点的距离，手离支点越远，动力臂越长。在A、B、C三个位置中，C位置离支点最远，动力臂最长，根据杠杆原理，在阻力和阻力臂不变的情况下，动力臂越长，所需的动力越小，也就越省力。所以在C位置拧动螺丝最省力。故C符合题意，ABD不符合题意。 故选C。 5．如图所示，要粗略测量小金做“引体向上”时的功率，下面所列的科学量中，不需要测量的是（　　） A．小金的质量 B．小金手臂的长度 C．小金的身高 D．小金完成“引体向上”的时 【答案】C 【详解】小金做“引体向上”时，需要克服小金重力做功，因此小金做“引体向上”时的功率为 由此可知，需要测量小金的质量、身体每次上升的高度（即小金手臂的长度）、完成引体向上的时间，不需要测量小金的身高，故C符合题意，ABD不符合题意。 故选C。 6．一中间有孔的木块套在光滑杆上，用手将该木块按压至距桌面处（如图甲），松手后，木块将上升到最大高度H（如图乙）。若空气阻力不计，则木块上升过程中（　　） A．弹簧的弹性势能逐渐增大 B．木块的动能不断增大 C．木块的机械能逐渐增大 D．木块的机械能先增大后不变 【答案】D 【详解】A．在木块上升的过程中，弹簧逐渐恢复原来形状，即形变程度逐渐减小，因此弹性势能逐渐减小，故A不符合题意； BCD．在弹簧恢复原来形状的过程中，弹性势能转化为木块的机械能，此时机械能逐渐增大，即动能和重力势能增大，当弹簧恢复原来长度后，由于不计摩擦，因此木块没有机械能的损失，则它的机械能保持不变，动能减小，重力势能增大，故BC不符合题意，D符合题意。 故选D。 7. 小刚爱思考爱动手，以下是他做的一些电学探究活动：测量额定电压为2.5V的小灯泡L的额定功率。 （1）请按照电路图甲把实物图乙补充完整，要求滑片向左移动时，灯泡变亮； （2）闭合开关，当滑动变阻器滑片P移到某一位置时，电压表示数为2.2伏，为了使灯泡正常发光，接下来的操作是 ； （3）如图丙是小灯泡正常工作时电流表的读数，则小灯泡额定功率为 W。 【答案】（1） （2）将滑动变阻器的滑片向左移动，使电压表的示数为2.5V （3）0.7 【详解】（1）电路为灯泡、滑动变阻器和电流表组成的串联电路，滑片向左移动时灯泡变亮，即滑动变阻器连入电路的电阻变小，故变阻器左下接线柱连入电路中，连线如下图 （2）额定电压为2.5V，电压表示数为2.2伏，为了使灯泡正常发光，应让灯泡两端电压变大，滑动变阻器两端电压变小，根据串联分压特点知道，可让滑动变阻器接入电路的阻值变小，接下来的操作是将滑动变阻器的滑片向左移动，使电压表的示数为2.5V。 （3）电流表选用小量程，分度值为0.02A，示数为0.28A，由P=UI知道，小灯泡额定功率为 8．如图，电源电压恒定，小灯泡L标有“4V；2W”字样，为定值电阻，开关S闭合时，L恰好正常发光，电流表示数为1.3A，请计算： （1）小灯泡正常发光时的电阻； （2）流过的电流； （3）的电阻； （4）在10min内消耗的电能。 【答案】见解析 【分析】由图可知，闭合开关，R1与灯泡L并联，电流表测量电路的总电流。 【详解】（1）小灯泡正常发光时的电阻 （2）小灯泡正常发光，由P=UI可知，通过小灯泡的电流 根据并联电路的电流特点可知，通过R1的电流I1=I-IL=1.3A-0.5A=0.8A （3）根据并联电路的电压特点可知，R1两端的电压U1=UL=4V 由欧姆定律可知，R1的阻值 （4）R1在10min内消耗的电能W1=U1I1t=4V×0.8A×10×60s=1920J 能力提升进阶练 1．（24-25九年级上·浙江绍兴·期末）如图所示，一小球从A点以一定的速度v沿粗糙的弧形轨道滚下，依次经过高度相同的B点和C点。下列关于小球滚动过程的分析不正确的是（　　） A．小球在B点的动能等于C点动能 B．速度v达到一定大小时，小球能到达E点 C．小球在B点的机械能大于C点的机械能 D．小球从A点到B点的过程中，减少的重力势能大于小球增加的动能 【答案】A 【详解】AC．弧形轨道是粗糙的，小球运动过程中要克服摩擦做功，整个过程中小球的机械能逐渐减小，所以小球在B点的机械能大于C点的机械能；B点和C点等高，小球的质量不变，所以B点和C点的重力势能相同，则B点的动能大于C点的动能，故A错误，符合题意，C正确，不符合题意； B．运动过程中小球的机械能逐渐减小，当A点速度较大，动能较大时，到达E点时的动能可能不为0，小球能会到达E点，故B正确，不符合题意； D．小球从A点到B点的过程中，一部分机械能转化为内能，减少的重力势能大于小球增加的动能，故D正确，不符合题意。 故选A。 2．（24-25九年级上·浙江杭州·期末）如图所示，拉力F为10N，物体A以0.2m/s的速度在物体B表面向左做匀速直线运动（B表面足够长）；物体B静止在地面上，受到地面水平向左6N的摩擦力，弹簧测力计示数为20N。下列说法正确的是（　　） A．物体A受到物体B的摩擦力为20N B．此时拉力F的功率为2W C．此时滑轮组的机械效率为70% D．当拉力F增大到20N时，物体B将向左运动 【答案】C 【详解】A．对B进行受力分析，由于A向左运动，受到B的摩擦力水平向右，则B受到A对B水平向左的摩擦力，地面对B向左的摩擦力为6N，弹簧测力计的拉力为20N，这三个力平衡，则B受到A对B的摩擦力为，根据力的作用是相互的，则物体A受到物体B的摩擦力也为14N，故A错误； B．由n=2可知，绳子自由端移动的速度，此时拉力F的功率为，故B错误； C．此时滑轮组的机械效率为，故C正确； D．滑动摩擦力的大小只与压力大小和接触面的粗糙程度有关，与物体受到的拉力的大小无关，当拉力F增大到20N时，物体A受到B给A的滑动摩擦力不变，所以B受到A对B的摩擦力也不变，依然为14N，B受力平衡，仍保持静止，故D错误。 故选C。 3．（24-25九年级上·浙江杭州·期末）通过两定值电阻甲、乙的电流与电压关系如图所示，当将甲、乙两电阻并联在2V的电源两端，下列分析错误的是（  ） A．甲、乙电阻的电流之比为2：1 B．干路上的电流是0.6A C．甲消耗的电功率为0.4W D．乙在1分钟内消耗的电能为24J 【答案】C 【详解】A．由图象可知，当它们两端电压为2V时，通过它们的电流分别为I甲=0.4A，I乙=0.2A，则甲、乙电阻的电流之比为，故A正确，不符合题意； B．由图象可知，当它们两端电压为2V时，通过它们的电流分别为I甲=0.4A，I乙=0.2A，因干路电流等于各支路电流之和，所以干路电流：，故B正确，不符合题意； C．甲消耗的电功率为：，故C错误，符合题意； D．乙在1分钟内消耗的电能为：，故D正确，不符合题意。 故选C。 4．（24-25九年级上·浙江台州·期末）杆秤在古籍中被称为“权衡器”，《墨经》最早对权衡器的杠杆原理做了理论上的探讨。某同学进行“探究杠杆的平衡条件”实验后，制作了一把杆秤。 （1）图甲中“标”“本”指的是 。（选填“力臂”或“力”） （2）用图甲杆秤进行某次测量时，增大了“重”，此时应把“权” O点（选填“远离”或“靠近”）。 （3）图甲杆秤量程偏小，为了增大杆秤量程，以下方法中可行的是 。（可多选） A．增加“权”的质量 B．增长“标”的长度 C．增长“本”的长度 （4）乙图为另一把杆秤，已知秤纽在C点时杆秤最大可以测量的物体质量为1880g，那么秤纽移到 B点后该杆秤最大可测物体的质量为 g（杆秤自身重力不计，E点为秤砣可移动的最远端）。 【答案】（1）力臂 （2）远离 （3）AB （4）5000/5×103 【详解】（1）图甲中“标”“本”表示支点到力的作用线的垂直距离，指的是杠杆中的力臂。 （2）用图甲杆秤进行某次测量时，增大了“重”，根据杠杆平衡公式G重L本=G权L标，则左边力和力臂的乘积变大，为了使杠杆平衡，应该增大右边的力臂，所以应该把“权”远离支点。 （3）A．若换一个质量较大的“权”（秤砣），即动力变大，“本”（阻力臂）不变，“标”（动力臂）不变，由杠杆平衡条件可知，“重”（阻力）变大，则称量的最大质量变大，量程变大，故A符合题意； BC．在“权”不变时，将“本”变小，则“标”增大，“权”和“标”的乘积增大，由杠杆平衡可知“重”增大，即杆秤测量范围增大，故B符合题意，C不符合题意。 故选AB。 （4）当提着C处秤纽、秤砣挂在E点、A点秤钩挂着物体时，该杆秤称量的质量最大 根据杠杆平衡公式G物•AC=G秤砣•CE可得，解得，当提着B处秤纽、秤砣挂在E点、A点秤钩挂着物体时，该杆秤称量的质量最大，根据杠杆平衡公式G物•AB=G秤砣•BE可得，解得。 5．（24-25九年级上·浙江宁波·期末）项目化学习小组以“校园直饮水机结构探秘”为主题，开展项目化实践活动。 【项目一】加热原理 （1）现用电热片、b接入图甲电路模拟电热开水器的电路。已知电热片、b的阻值为或，但因铭牌不清无法确定，项目化小组同学利用图甲确认电热片阻值大小。已知电源电压恒为，变温油墨纸片温度升高到一定值时红色会褪去。将红色油墨纸片同时放在、b上面，闭合开关S，发现b上的油墨纸片红色先褪去，则b的阻值为 ； （2）图甲电路能模拟电热开水器保温和加热两档功能。根据（1）实验，计算图甲电路的加热功率为多少 ？ 【项目二】热交换器设计 项目化小组的同学想到将电热开水器中的开水变成温开水，需要冷却放热。若将冷却放出的热量利用起来，用于提高进电热开水器前水的温度，可以节约电能。于是小组同学设计如图乙所示的方案。 （3）该方案用波纹管比直管冷却效果更佳的原因是 。 【项目三】节能效果 （4）校园直饮水机采用上述热交换的方式，使进水管的常温自来水从变成的热水，再通电加热至。要得到的开水，相较于将的自来水直接烧开，可节约电能多少 ？[不计热量损失，] 【答案】（1）18 （2） （3）见解析 （4） 【详解】（1）由电路图可知电热片a、b串联，通过a、b的电流相等，由焦耳定律可知，在相同时间内，电阻大的电热片产生的热量多，则温度会更高，油墨纸片红色会先褪去，已知b上的油墨纸片红色先褪去，故电热片b的阻值更大，即b的阻值为18Ω。 （2）由图甲可知，只闭合开关S时，电热片a、b串联，电路的总电阻较大；闭合开关S和S1时，电路为a的简单电路，电路的电阻较小，根据可知，此时电路消耗的功率较大，处于加热状态，且加热功率 （3）波纹管可以大大增加冷、热水的接触面积，延长冷、热水接触时间，提高热交换效率，从而达到节约电能的目的。 （4）不计热量损失，节约的电能相当于将10kg的自来水从20℃加热到80℃所需要的热量，故节约的电能 1 / 3 学科网（北京）股份有限公司 $ 第3章 能量的转化与守恒（复习讲义） 1.掌握功、功率及机械能的核心概念；理解机械能转化与守恒的条件；掌握能量守恒定律的普适性。 2.理解内能、热量与温度的区别；掌握电功、电功率及焦耳定律的应用；了解核能释放的两种方式​。 3.辨析功率与机械效率；攻克非纯电阻电路的能量分析；运用能量转化规律解决综合实际问题。 知识点 重点归纳 常见易错点 机械能及其转化 ①动能：物体由于运动具有的能量； 影响因素：m、v ​​实验验证​​：质量相同的小球从不同高度滚下，速度越大，撞击木块距离越远。 ②​​势能的分类​​ 重力势能影响因素：m、h 弹性势能影响因素：弹性形变量 ③​​机械能守恒条件​​ 仅当重力或弹力做功（无摩擦阻力）时成立。 机械能守恒的认知偏差​​ ​​典型错误​​：忽略摩擦力的能量损耗 ​​实例​​：实际单摆运动中，空气阻力使振幅减小，机械能不守恒（部分转化为内能）。 功和功率 ①功​​ ​​ 功的定义​​：力作用在物体上，且物体在力的方向上通过距离， 称为做功。 计算公式：W=F⋅s（单位：焦耳）。 不做功情况：有F无s，有s无F，F和s垂直 ​​②功率​​ 单位时间内完成的功，表示能量转化快慢。 计算公式：P=W/t ​ 推导式P=F⋅v（适用匀速直线运动） 功的判断误区​​ ​​错误认知​​：认为有力必有功（如“人提水桶静止”不做功） ​​纠正要点​​：做功需满足两个条件 ​​案例​​：沿水平地面推箱子，推力与摩擦力平衡时，推力做功但机械能未增加（能量转化为内能）。 简单机械 ①杠杆原理与分类​​ ​​ 平衡条件​​：F1l1=F2l2​ ​​ 物理意义​​：动力×动力臂=阻力×阻力臂 ​​ 分类标准​​： 省力杠杆：l1>l2（如钢丝钳、开瓶器） 费力杠杆：l1<l2（如镊子、钓鱼竿） 等臂杠杆：l1=l2（如天平） ②滑轮系统​​ ​​定滑轮​​​​实质​​：等臂杠杆 ​​作用​​：改变力的方向，不省力（F=G） ​​动滑轮​​实质​​：动力臂=2×阻力臂 ​​作用​​：省一半力，不改变方向 ​​滑轮组​​：F=G总 ​​距离关系​​：s绳=n⋅h物 ③斜面机械效率​​ ​​有用功与总功​​： W有用=G⋅h W总=F⋅L（L为斜面长） ​​效率公式​​： ①杠杆力臂判断错误​​ ​​典型错误​​：将支点到力的作用点距离误认为力臂 ​​纠正方法​​：力臂是从支点到力的作用线的垂直距离 ​​②滑轮组绕线分析混淆​​ ​​错误类型​​：误判绳子股数 n（如将动滑轮承载绳股数计错） 忽略动滑轮自重G动​ ​​③机械效率概念误用​​ ​​混淆点​​：认为“省力机械=高效机械” ​​正解​​：机械效率由有用功占比决定。例如：斜面倾角越小越省力，但 η越低（因 L增大导致W总增加）润滑油可减少摩擦，提高η 内能与热量传递 ​​①内能的本质​​ 物体内部分子热运动的动能与分子势能总和。温度升高，分子 热运动加剧，内能增大。 ​​②热量计算​​ 比热容c：单位质量物质升温1℃所需热量 ​​ 公式​​：Q=c⋅m⋅Δt ③燃料热值q：单位质量燃料完全燃烧放热（Q= mq） 内能与热量辨析不清 误以为内能就是热量，内能是状态量，热量是过程量，只能说吸热和放热。 比热容与温度变化误算​​ ​​计算漏洞​​：混淆“升高到”与“升高了” 电能转化规律​ ①电功与电功率​​ 电功：W=U⋅I⋅t（电能转化为其他形式能） W=I2Rt、W=U2t/R 电功率：P=U⋅I（电流做功快慢） P=I2R、P=U2/R ​​②焦耳定律​​ 电流通过导体发热：Q=I2⋅R⋅t ​​适用条件​​：所有电路（纯电阻电路时 Q=W） 电路能量分配混淆​​ ​​非纯电阻电路陷阱​​ ​​错误​​：将电动机的输入功 W=UIt等同于发热量 ​​正解​​：电动机能量分配：W输入=W机械+Q热 ​​案例​​：电动机卡滞时电流剧增，Q 热显著增大（焦耳定律生效）。 能量守恒定律​ 普适性验证​​ 机械系统：过山车俯冲时势能→动能转化 核能系统：铀核裂变中质量亏损释放能量 生物系统：食物化学能→人体活动机械能 核能原理理解障碍​​ ​​裂变与聚变混淆​​ 裂变：重核分裂（如铀235受中子轰击）→ 核电站 聚变：轻核结合（如氘+氚）→ 太阳内部反应 ​​关键差异​​：裂变可控，聚变需超高温且不可控（氢弹）。 题型一 能量及其形式 【例1】校项目化小组为夜跑者设计制的节能夜跑灯结构图。晚上跑步时，随着手臂的摆动，磁体在水管中运动，LED灯就会发光。夜跑灯使用的过程中没有涉及到的能量形式是（　　） A．电能 B．内能 C．化学能 D．机械能 【变式1-1】下列物体所具有能量的形式表述正确的是（　　） A．被大风摇动的树干不具有能量 B．米饭中储存着化学能 C．被拉伸的弹簧具有能量而被压缩的弹簧不具有能量入 D．水库中的水不具有能量，而只有当它从水库中流下时才具有能量 题型二 机械能 【例2】镇海蹦技学校被誉为“冠军摇篮”，源源不断的蹦技健儿一次又一次“蹦”出新高度，将镇海蹦床的声音传递得越来越远。如图为蹦床运动简化示意图，其中运动员在O点时速度为零，A点是蹦床不发生形变时的原位置。B点是运动员受到的重力与蹦床对运动员的弹力相等处，C点是运动员到达的最低点。若整个过程忽略空气阻力，则： （1）从O点下落到A点的过程中，运动员的机械能 （填“增大”、“减小”或“不变”）。 （2）从B点运动到C点的过程中，运动员的重力势能 ，蹦床的弹性势能 （填“增大”、“减小”或“不变”）。 （3）从O点到C点的过程中，在 点（填A、B或C）处运动员的动能最大。 【变式2-1】下列有关能以及能的转化的说法正确的是（　　） A．过山车在运行中只有动能和势能之间的转化 B．挥拍击打网球时，越用力，网球拍形变就越大，球拍具有的弹性势能就越多 C．蹦极时，人从最高处下落到最低处，重力势能先转化为弹性势能，再转化为动能 D．人造卫星从近地点飞向远地点时势能转化为动能 题型三 能量转化的量度 【例3】在水平地面上有一长方体木箱。小林用水平推力F把木箱向前推，如图甲所示。此过程中，推力F随时间t的变化情况如图乙所示，木块前进的速度v的大小随时间t的变化情况如图丙所示。 （1）1~3秒内，推力F对木箱做功的功率将 （选填“增大”、“不变”、“减小”或“无法确定”）。 （2）3~5秒内，推力F对木箱做功 J。 （3）5~6秒内，物体受到的滑动摩擦力为 N。 【变式3-1】如图为举重运动员做挺举连续动作时的几个状态图，下列说法正确的是（　　） A．从发力到上拉的过程中，运动员对杠铃不做功 B．从上拉到翻站的过程中，运动员对杠铃做功 C．从翻站到站立的过程中，运动员对杠铃不做功 D．举着杠铃站立的过程中，运动员对杠铃做功 题型四 简单机械 【例4】如图所示，小科同学利用铁架台、带有刻度的杠杆、细线、若干相同钩码、弹簧测力计（单位N）等实验器材“探究杠杆的平衡条件”，一起完成以下问题： （1）实验前，杠杆总静止在图甲所示位置，此时杠杆处于 （填“平衡”或“不平衡”）状态；若将右端的螺母调至最左端后，发现杠杆仍然左端高、右端低，则应再将左端的螺母向 （填“左”或“右”）调，直至杠杆在水平位置平衡； （2）如图乙，杠杆处于水平平衡状态。若在A、B下方各减少一个相同的钩码，则杠杆 （填“左”或“右”）端将下沉； （3）图丙是已经调成水平平衡的杠杆，在某处挂上适当的钩码后，用弹簧测力计在图示位置竖直向上拉，使杠杆在水平位置重新平衡，则所挂钩码的位置和重力可能是________（填字母编号）。 A．A处挂4N B．B处挂2N C．C处挂6N D．D处挂3N 【变式4-1】生活中有各种各样的剪刀，下列哪种剪刀适合剪断粗铁丝（　　） A． B． C． D． 【例5】关于如图所示“探究动滑轮的特点”的实验，下列说法正确的是（　　） A．匀速上升竖直向上拉和斜着向上拉时，弹簧测力计示数相等 B．改变钩码个数重复实验为了取平均值减小误差 C．所挂钩码个数越多弹簧测力计示数越接近钩码总重力 D．当钩码匀速上升和加速上升时，弹簧测力计的读数不相等 【变式5-1】如图是古人利用滑轮打水的场景。绕过滑轮的绳索一端悬吊水桶，当人拉或放绳索的另一端即可让水桶升降。则滑轮的类型和作用分别是（　　） A．定滑轮，省力 B．定滑轮，改变力的方向 C．动滑轮，省力 D．动滑轮，改变力的方向 【例6】无障碍坡道属于斜面，坡度不宜太大。如图将轮椅沿坡道从底部推到相同高度时，斜面坡度越小，则（　　） A．推力越小 B．推力做功越少 C．路程越短 D．推力做功越快 【变式6-1】如图所示，小宁在探究“斜面的机械效率”的实验中，某次实验数据为斜面长，高，小宁将重的物体从斜面底端沿斜面向上匀速拉到顶端，拉力是（忽略绳子的重力）。则下列说法正确的是（　　） A．实验的额外功为 B．斜面的机械效率是 C．物体受到的摩擦力是 D．斜面的倾斜程度越大，机械效率越大，沿斜面所用的拉力越小 题型五 物体的内能 【例7】如图所示，在一个厚壁玻璃筒里放入一块没有少量乙醚的可燃物，用力把活塞快速压下，可燃物就会燃烧起来，据此分析下列说法正确的是（　　） A．所选可燃物着火点应当较高 B．活塞压缩筒内气体，使乙醚汽化放热 C．缓慢压下活塞也能得到相同实验结果 D．活塞压缩筒内气体时做功，使气体内能增大 【变式7-1】如图所示，在吸滤瓶中装入少量的水，并滴入几滴酒精。用气筒往瓶里打气，当塞子跳出时瓶内会充满白雾，这一实验现象表明（　　） A．气体对外界做功，瓶内温度降低，内能减少 B．气体对外界做功，瓶内温度升高，内能减少 C．外界对气体做功，瓶内温度升高，内能减少 D．外界对气体做功，瓶内温度降低，内能增加 【例8】如图为礼花喷射器的内部结构，气罐通过气阀与纸筒相连。使用时转动纸筒，气罐内的高压气体便将纸筒内的礼花喷向远处。下图所示的热机四冲程与上述能量转化原理相同的是（　　） A． B． C． D． 【变式8-1】如图表示四冲程汽油机的其中一个冲程，此时活塞压缩气缸内气体做功。对该冲程的认识错误的是（　　） A．该冲程是做功冲程 B．该冲程末火花塞点火 C．该冲程气缸内气体分子热运动加剧 D．该冲程机械能转换为内能 题型六 电能 【例9】小虞设计了电热水器限温电路并接在家庭电路中，如图甲所示。R0为具有加热功能的定值电阻，R为热敏电阻，其阻值R随温度t变化的关系如图乙所示，S0为限流开关，其参数如图丙所示。当水温达到限制温度时，电路中的电流会达到的保护电流，使在内自动断开。下列说法正确的是（　　） A．R0的阻值为 B．R0消耗的最大电功率为 C．若将R0换成阻值为的定值电阻，则限制温度将变为 D．若用电高峰时家庭电路中的电压降低，则实际的限制温度将升高 【变式9-1】糖画是我国的一种传统民间手工艺，它亦糖亦画，可观可食，深受小朋友的喜爱。图甲是某款3D糖画打印笔进行绘画的场景，将糖装入打印笔，通电后笔内电热丝发热，糖受热后挤出，在空气中迅速冷却，最后凝固成型。图乙是打印笔的内部简化电路，电源电压为220V， R1和 为发热电阻丝（电阻丝电阻随温度变化忽略不计）。图丙是某次打印糖画时，打印笔的电功率与时间的关系图像。 （1）若要快速打印（高功率），需要闭合开关 ； （2）求的阻值； （3）计算该次打印糖画消耗的电能。 【例10】能量的转化与守恒定律揭示了自然科学各个分支之间的普遍联系，是自然界内在统一性的一个有力证据。如图所示实验，设计原理没有体现此定律的是（　　） A．①研究电热与哪些因素有关 B．②研究动能大小与哪些因素有关 C．③测定小灯泡的电功率 D．④研究不同食物所含能量的多少 【变式9-1】图甲是小科“测量灯泡的电功率”实验的电路图，图乙是即将连接完成的实验电路。其中电源为四节新的干电池，灯泡的额定电压为4V，灯丝的电阻约为10Ω，滑动变阻器标有“20Ω　1 A”的字样。 （1）对照电路图，用笔画线代替导线，将实物图乙中未完成的部分连接好。 （2）小科刚闭合电路的开关，就出现灯泡很亮的现象，此时电压表示数为5V。请指出他操作上的错误： 。 （3）实验中，当灯泡正常发光时，电流表示数如图丙所示，则该灯泡的额定功率为 W。 （4）小科移动滑动变阻器的滑片，使灯泡两端的电压为2V，此时电流为0.18A，电压表示数与电流示数的比值与灯泡正常发光时不同。请帮他解释产生这个现象的原因： 。 题型七 核能 【例11】位于温州市苍南县的浙江三澳核电站二期工程将采用我国完全自主知识产权的三代核电技术“华龙一号”。关于核电站，下列说法错误的是（　　） A．核电站实现了核能机械能内能电能的能量转化 B．三澳核电站利用了核聚变为电站提供能量 C．核电站周围核辐射严重，所以核电站要远离城市 D．放射性元素放出的射线有α射线、β射线和γ射线 【变式11-1】2024年5月25日，我国第三代核电站“华龙一号”示范工程全面建成。关于核能的利用，下列说法正确的是（　　） A．核裂变是化学变化 B．“华龙一号”是利用聚变产生能量 C．核燃料中的铀原子核由大量质子和电子组成 D．核废料仍具有放射性，一般深埋在人烟稀少的地方 题型八 能量的转化与守恒 【例12】如图所示，人们修筑拦河坝来提高上游的水位，在坝底安装水轮机带动发电机发电。当上游一定量的水，经水轮机流到下游的过程中，下列分析正确的是（　　） A．水的机械能始终保持不变 B．水的重力势能增大，动能减小 C．水冲击水轮机时，水的一部分动能转移为水轮机的动能 D．水轮机带动发电机发电，电能转化成机械能 【变式12-1】小科将装有水和乒乓球的纸杯在一定高度静止释放，下落到达地面后，现象如图所示。乒乓球静止释放时与反弹到最高点时相比，下列说法正确的是（    ） A．乒乓球动能变大 B．乒乓球重力势能变小 C．乒乓球机械能变大 D．该过程不遵循能量守恒定律 基础巩固通关测 1．利用核能发电是人们和平利用核能的重要方向。下面有关核电站的说法正确的是（　　） A．核反应堆是核电站的“心脏”，里面发生的是核聚变 B．核电站反应堆中发生的链式反应是可以控制的 C．核电站反应堆产生的废料对环境没有污染 D．核能发电发生的能量转化：核能→机械能→内能→电能 2．小芳猜想电流产生的热量与电阻大小有关，下列能支持她猜想的现象是（　　） A．接线板上接入的用电器越多，导线越容易发热 B．正常工作时，“36V 54W”的灯泡比“12V 6W”的灯泡亮 C．电热水壶加热水时，水沸腾前，加热时间越长，温度越高 D．电熨斗工作时发热明显，而与之相连的导线却不怎么热 3．关于温度、内能、热量，下列说法正确的是（   ） A．温度高的物体含有的热量多 B．物体内能增大，一定吸收了热量 C．物体吸收热量，温度一定升高 D．气体膨胀对外做功，自身内能会减少 4．用如图所示的扳手拧螺丝时，一只手稳住扳手的十字交叉部位，另一只手分别握在扳手上A、B、C三个位置拧动螺丝，最省力的位置是（　　） A．A位置 B．B位置 C．C位置 D．一样省力 5．如图所示，要粗略测量小金做“引体向上”时的功率，下面所列的科学量中，不需要测量的是（　　） A．小金的质量 B．小金手臂的长度 C．小金的身高 D．小金完成“引体向上”的时 6．一中间有孔的木块套在光滑杆上，用手将该木块按压至距桌面处（如图甲），松手后，木块将上升到最大高度H（如图乙）。若空气阻力不计，则木块上升过程中（　　） A．弹簧的弹性势能逐渐增大 B．木块的动能不断增大 C．木块的机械能逐渐增大 D．木块的机械能先增大后不变 7. 小刚爱思考爱动手，以下是他做的一些电学探究活动：测量额定电压为2.5V的小灯泡L的额定功率。 （1）请按照电路图甲把实物图乙补充完整，要求滑片向左移动时，灯泡变亮； （2）闭合开关，当滑动变阻器滑片P移到某一位置时，电压表示数为2.2伏，为了使灯泡正常发光，接下来的操作是 ； （3）如图丙是小灯泡正常工作时电流表的读数，则小灯泡额定功率为 W。 8．如图，电源电压恒定，小灯泡L标有“4V；2W”字样，为定值电阻，开关S闭合时，L恰好正常发光，电流表示数为1.3A，请计算： （1）小灯泡正常发光时的电阻； （2）流过的电流； （3）的电阻； （4）在10min内消耗的电能。 能力提升进阶练 1．（24-25九年级上·浙江绍兴·期末）如图所示，一小球从A点以一定的速度v沿粗糙的弧形轨道滚下，依次经过高度相同的B点和C点。下列关于小球滚动过程的分析不正确的是（　　） A．小球在B点的动能等于C点动能 B．速度v达到一定大小时，小球能到达E点 C．小球在B点的机械能大于C点的机械能 D．小球从A点到B点的过程中，减少的重力势能大于小球增加的动能 2．（24-25九年级上·浙江杭州·期末）如图所示，拉力F为10N，物体A以0.2m/s的速度在物体B表面向左做匀速直线运动（B表面足够长）；物体B静止在地面上，受到地面水平向左6N的摩擦力，弹簧测力计示数为20N。下列说法正确的是（　　） A．物体A受到物体B的摩擦力为20N B．此时拉力F的功率为2W C．此时滑轮组的机械效率为70% D．当拉力F增大到20N时，物体B将向左运动 3．（24-25九年级上·浙江杭州·期末）通过两定值电阻甲、乙的电流与电压关系如图所示，当将甲、乙两电阻并联在2V的电源两端，下列分析错误的是（  ） A．甲、乙电阻的电流之比为2：1 B．干路上的电流是0.6A C．甲消耗的电功率为0.4W D．乙在1分钟内消耗的电能为24J 4．（24-25九年级上·浙江台州·期末）杆秤在古籍中被称为“权衡器”，《墨经》最早对权衡器的杠杆原理做了理论上的探讨。某同学进行“探究杠杆的平衡条件”实验后，制作了一把杆秤。 （1）图甲中“标”“本”指的是 。（选填“力臂”或“力”） （2）用图甲杆秤进行某次测量时，增大了“重”，此时应把“权” O点（选填“远离”或“靠近”）。 （3）图甲杆秤量程偏小，为了增大杆秤量程，以下方法中可行的是 。（可多选） A．增加“权”的质量 B．增长“标”的长度 C．增长“本”的长度 （4）乙图为另一把杆秤，已知秤纽在C点时杆秤最大可以测量的物体质量为1880g，那么秤纽移到 B点后该杆秤最大可测物体的质量为 g（杆秤自身重力不计，E点为秤砣可移动的最远端）。 5．（24-25九年级上·浙江宁波·期末）项目化学习小组以“校园直饮水机结构探秘”为主题，开展项目化实践活动。 【项目一】加热原理 （1）现用电热片、b接入图甲电路模拟电热开水器的电路。已知电热片、b的阻值为或，但因铭牌不清无法确定，项目化小组同学利用图甲确认电热片阻值大小。已知电源电压恒为，变温油墨纸片温度升高到一定值时红色会褪去。将红色油墨纸片同时放在、b上面，闭合开关S，发现b上的油墨纸片红色先褪去，则b的阻值为 ； （2）图甲电路能模拟电热开水器保温和加热两档功能。根据（1）实验，计算图甲电路的加热功率为多少 ？ 【项目二】热交换器设计 项目化小组的同学想到将电热开水器中的开水变成温开水，需要冷却放热。若将冷却放出的热量利用起来，用于提高进电热开水器前水的温度，可以节约电能。于是小组同学设计如图乙所示的方案。 （3）该方案用波纹管比直管冷却效果更佳的原因是 。 【项目三】节能效果 （4）校园直饮水机采用上述热交换的方式，使进水管的常温自来水从变成的热水，再通电加热至。要得到的开水，相较于将的自来水直接烧开，可节约电能多少 ？[不计热量损失，] 1 / 3 学科网（北京）股份有限公司 $