第2章 能的转化与能量守恒（专项训练）科学新教材浙教版九年级上册

**基本信息** 聚焦能量转化与守恒，按功和机械能、内能、电路电能、核能分考点设题，题型覆盖计算、实验、综合应用，知识逻辑从具体能量形式到守恒定律，注重科学思维与探究实践。 **专项设计** |模块|题量/典例|题型特征|知识逻辑| |----|-----------|----------|----------| |功和机械能|2题型/5题|功功率计算、动能势能转化|从机械功定义到机械能守恒，衔接生活实例（引体向上、蹦床）| |物体的内能|2题型/5题|内能影响因素、热量计算|从内能概念到能量转化（摩擦生热、热功当量），结合比热容应用| |电路中的电能|3题型/10题|电功率计算、实验测量、电功电热综合|从电路分析到功率计算，实验注重操作与数据处理（小灯泡功率测量）| |核能 能量守恒|2题型/10题|核能应用、能量守恒应用|从核能原理到能量守恒定律，结合新能源（干热岩、电动汽车）综合应用|

第2章 能的转化与能量守恒 常考题型·精准突破 考点一 功和机械能 题型1 功和功率的计算 题型2 动能势能机械能守恒 考点二 物体的内能 题型1 内能大小 影响因素 题型2 热量计算 考点三 电路中的电能 题型1 电功率的计算 题型2 小灯泡电功率的测量实验 题型3 电功电热综合计算 考点四 核能 能量守恒 题型1 核能及其应用 题型2 能量守恒应用 综合攻坚·知能拔高 常考题型·精准突破 考点一 功和机械能 ◆题型1 功和功率的计算 1．为深入贯彻“健康第一”教育理念，某校在教室外的墙体上安装了单杠，方便学生运动（如图）。 （1）小科双手握住单杠静止悬垂时，手对单杠施加向下的拉力，同时手部受到单杠向上的作用力，该现象说明 。 （2）小科在完成一次引体向上运动的过程中，身体从静止悬垂状态向上拉起，直到下巴超过单杠，若以小科为参照物，单杠是运动的，说明你的判断依据： 。 （3）已知小科的质量为50kg，引体向上时，其重心竖直升高0.5m。完成一次引体向上小科需要克服自身重力做功 J。 2．如图所示，用铁锤把小铁钉钉入木板，设木板对钉子的阻力与钉子进木板的深度成正比，已知铁锤第一次将钉子钉进d，如果铁锤第二次敲打钉子时对钉子做的功与第一次相同，那么，第二次钉子进入木板的深度是（　　） A．d B．d C．d D．d 3．如图为两个光滑圆弧槽和一段粗糙水平面相连接的装置。将质量为m的物体从左侧圆弧槽A点由静止释放，最高到达右侧圆弧槽B点处；然后再次滑下，最高到达左侧圆弧槽C点处。其中水平面长度为s，A、C两点距离水平面的高度分别为H、h。（忽略空气阻力） （1）物体在A点的机械能 B点的机械能（选填“＝”、“＞”或“＜”）； （2）物体从A点滑到水平面时，重力所做的功为 ；（用字母表示，下同） （3）物体从A点经B点返回至C点过程中克服摩擦力做功大小为 。 4．如图甲所示，现有一个放在水平地面上的物体，当受到方向不变的水平推力F的作用时，F的大小与时间t的关系和物体运动速度v与时间t的关系分别如图乙和图丙。读图完成以下问题： （1）由图像可知，当t＝1.5s时，物体处于 （填“静止”“匀速直线运动”或“变速直线运动”）状态。 （2）物体在2～4s的过程中，物体受到的摩擦力的大小是 N。 （3）物体在4～6s的过程中，力F对物体做功的功率是 W。 5．2024年9月25日，中国东风﹣31AG型洲际导弹划破天际，精准命中太平洋目标海域。洲际导弹的飞行过程分为初段OA、中段AB、末段BC三个阶段，如图所示。飞行初段，发动机内燃料燃烧推动导弹加速上升。飞行中段，发动机关闭，导弹依靠惯性在钱学森弹道飞行。飞行末段，发动机再次打开，急速坠落的导弹，还会释放多个干扰弹，大大降低拦截成功率。 请回答下列问题： （1）导弹飞行中段，距离地面等高的a、b两点速度的大小关系：va vb（选填“大于”“小于”或“等于”）。 （2）导弹飞行末段，除干扰弹外，导弹不断加速俯冲，从被发现到命中攻击点仅需十几秒。若某拦截导弹发射点距离攻击点60km，推力为1×105N，最大功率为3×108W，该拦截导弹能否成功拦截东风﹣31AG型洲际导弹，请计算说明。 【答案】（1）大于 ◆题型2 动能势能机械能守恒 6．运动的物体具有能量，我们把这种能量称为动能，物体的动能与物体的质量和速度的大小有关。若物体的质量为m，速度大小为V，则物体的动能EmV2。功是能量转化的量度，功有正功和负功之分，力对物体做正功，将使物体的动能增加，力对物体做负功，物体的动能将会减少。物体受到的所有外力对物体做功之和等于物体动能的变化，这就是物理中的一条重要规律——动能定理。如图所示是半径为R的固定半圆槽，有一质量为m的小球从半圆槽的最高点A处由静止开始释放，已知小球从A处滑到底部最低点B处的过程中，摩擦阻力对小球所做的功为，试用动能定理求小球滑到底部最低点B处时速度的大小。（在小球的下滑过程中支持力对小球做功为零） 7．蹦床是深受民众喜爱的一项运动。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”）。 （2）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。 8．某游客参加蹦极挑战，从开始自由下落至第1次到达最低点的过程中，下落速度与时间关系如图甲，若该过程中蹦极绳的弹力与时间的关系如图乙（忽略空气阻力）。t1至t2过程中，游客速度继续增大的原因是自身重力 （选填“＞”、“＜”或“＝”）游客受到的拉力，t2至t3过程中，游客和蹦极绳之间的能量转化情况是 。 9．“反向蹦极”是一项比蹦极更刺激的运动。如图所示，弹性轻绳的上端固定在O点，拉长后将下端固定在体验者的身上，并与固定在地面上的扣环相连。打开扣环，人从A点由静止释放，像火箭一样被“竖直发射”，上升到最高位置C点，其中在B点时速度最快。对此过程，下列描述不正确的是（　　） A．扣环打开前，弹性绳的弹性势能最大 B．到达B点时，弹性绳处于原长位置 C．人从A到C的过程中，重力势能增加，动能先增加后减少 D．人从A到B的过程中，弹性绳的弹性势能转化为人的机械能 10．小舟参加“过山车模型挑战赛”活动。具体要求如下： Ⅰ．将小车置于初始位置后松手，小车沿轨道滑落，最终能越过陡坡到达地面。 Ⅱ．陡坡高度越高，则最终成绩越好。 （1）如图甲为小舟设计的模型示意图，为完成要求Ⅰ，图中C点的高度需低于A点，其理由是 ； （2）在对制作的模型进行测试时发现，小车未能越过C点。为此，小舟重新设计并制作装置（如图乙，小车与弹簧并未连接）。使用时， （写出小舟的操作要求），最终成功完成挑战。 （3）为提高挑战成绩，小舟提升图乙装置中C点的高度。为保证挑战成功，在不更换小车和轨道材料的前提下，可采取的方法是 。 考点二 物体的内能 ◆题型1 内能大小 影响因素 11．将装有酒精的金属管固定在桌子上，并用塞子塞紧，快速来回拉动绕在管上的绳子，过一会儿塞子会跳起来，如图所示，则（　　） A．拉动绳子的过程中，通过做功改变了金属管的内能，金属管温度上升 B．拉动绳子的过程中，通过对金属管内的酒精做功，使酒精温度上升 C．塞子跳起时，管内气体温度上升，内能增加 D．塞子跳起时，管内气体对塞子做功，使塞子内能增加 12．如今越来越多的电车进入到了千家万户，已知某电动汽车的参数见表，在路面上匀速直线行驶时所受的阻力为车重的0.05倍，忽略空气阻力，请回答下列问题： 电池容量 60kW•h 整车质量 2t 最大续航里程 百公里加速 5.6s （1）当车辆减速或制动时，它的动能会以 能的形式流失。 （2）当该电车在路面上匀速直线行驶时，求该电车受到的阻力。 （3）车载电池的容量即最大储能量，求该电车保持匀速直线行驶的理论最大续航里程（假设电能全部转化为动能）。 13．为了探究做功与物体内能变化的关系某小组同学利用气压式喷雾器（壶的内部没有水）、数字式温度计、小叶轮等进行实验。实验步骤一：他们先测出壶内空气的温度（如图a）；步骤二：接着手压活塞快速打气，并测出喷雾器内部的气体温度（如图b）；步骤三：然后打开喷嘴处的阀门，迅速放出壶内的气体吹动小叶轮旋转，并测出喷雾器内部的气体温度（如图c）。请仔细观察图中的操作和测量结果，比较 和 两图可知：气体对外界做功，气体内能 。 14．能量转化和守恒定律是许多科学家经长期探索建立起来的，是科学史上的重大发现。 材料一：17﹣18世纪，科学家对“功”有不同看法： 笛卡尔：用物体的重量和速度相乘来衡量。 莱布尼兹：用物体的重量和速度平方相乘来衡量。 达朗贝尔：用活力（即物体受力的作用而通过一段距离）来衡量。 他们都在探索如何正确描述和衡量“功”。 材料二：温度计的不断改进给热与功研究的精确化准备了必要条件。焦耳通过400多次的实验，于1849年精确地测定了热功当量关系的数值，这一数值与现代公认值非常接近，为能量守恒定律的确立奠定了定量的实验基础。 （1）材料一中，哪位科学家的观点与“功”概念相符合？ A．笛卡尔 B．莱布尼兹 C．达朗贝尔 （2）如图所示是焦耳研究热功当量关系的实验装置，通过重物的上下运动，带动叶片转动，通过 （选填“做功”、“热传递”）使水的内能增大； （3）结合材料分析，以下观点正确的是 。 A．面对前人的观点要敢质疑 B．时间久远的理论是没有科学价值的 C．测量工具的发展有助于科学理论研究 D．对科学的认识是不断修正完善的过程 15．如图，高速公路长下坡路段右侧通常会建避险车道，刹车失灵的车辆可驶入避险车道实现安全减速。它由制动坡床和防撞设施等组成，制动坡床长100多米，有较大的坡度，坡床上铺满疏松的鹅卵石和砂土层；坡床尽头有废旧轮胎和防撞桶围起来的防撞设施。下列有关“避险车道”说法错误的是（　　） A．汽车在长下坡路段刹车时，机械能转化为内能，会导致刹车片温度上升 B．较大坡度有利于将车辆的动能转化为重力势能而达到减速目的 C．铺满疏松的鹅卵石和砂土层是为了增大车辆与路面的摩擦 D．上坡过程中，汽车所受重力与斜坡对汽车的支持力是一对平衡力 ◆题型2 热量计算 16．甲、乙两位同学对“雨滴的下落速度是否跟雨滴的大小有关”持有不同的意见，于是他们对此展开研究。他们从网上查到，雨滴在下落过程中接近地面时受到的空气阻力与雨滴的横截面积S成正比，与雨滴下落速度v的平方成正比，即f＝kSv2（其中k为比例系数，是个定值），雨滴接近地面时可看做匀速直线运动。把雨滴看做球形，其半径为r，密度为ρ，比热为c，球的体积为。（注：所有结果均用字母表示） （1）半径为r的雨滴重力为 。 （2）在接近地面时，大雨滴的下落速度 小雨滴的下落速度（选填“大于”“等于”“小于”）。 （3）假设半径为r的雨滴在近地面下落h高度的过程中，重力对它所做的功全部转化为雨滴的内能，则雨滴的温度升高了多少？ 17．如图所示，有一光滑圆弧槽与粗糙水平面连接。将质量为1kg的金属块从高2m的槽顶静止释放，在水平面上滑行8m后在B处停下来。（不计空气阻力） （1）金属块在AB段克服摩擦力做功W＝ J。 （2）金属块在水平面上受到的摩擦力f＝ N。 （3）若整个过程中产生的热量有80%被金属块吸收则金属块温度升高 ℃。[金属块的比热容c＝0.4×103J/（kg•℃）] 18．如图所示是探究“电流通过导体时产生热量的多少与哪些因素有关”的实验装置（电源和开关没有画出），两个透明容器中密封着等质量的空气。下列说法错误的是（　　） A．甲实验是为了研究电流产生的热量与电流的关系 B．乙实验通电一段时间后，右边U形管中液面高度差比左边小 C．电炉丝通过导线连接到电路里，电炉丝热得发红而导线几乎不发热，可以用图乙解释 D．图甲和图乙都可以研究电流产生的热量与时间的关系 19．杭州向阳处每平方米面积在1小时内得到的太阳辐射能平均为4.0×106焦。 如图为SQB型太阳能电辅热热水器，参数如下： 型号 外形尺寸 光照面积 水箱容积 电加热器 毫米 平方米 升 电压（伏） 电功率（瓦） SQB20/1.35/3 1190×1250×1190 1.35 100 220 1500 本题中各种数据如下：液化石油气的燃烧值q＝3.5×107焦/千克，g＝10牛/千克。请根据产品说明书上的参数和题给的条件回答： （1）该太阳能热水器的总有效接收光照的面积为1.35m2，如果以接收太阳能10小时/日计算，每天共吸收多少太阳能？ （2）如果该太阳能热水器每天（日照为10小时/日）能将满水箱的水从20℃加热到80℃，请你计算该太阳能热水器将太阳能转化为水的热能的效率是多少？ （3）已知液化石油气完全燃烧放出的热量有60%被水吸收，若用燃气热水器将满水箱的水从20℃加热到80℃，则需要多少费用？（杭州气价设为3元/米3，燃气的密度为0.72千克/米3） 20．如图甲、乙两个轨道形状形状相同，有一半径为R的一圆弧槽与粗糙程度相同的水平面相连接，但是甲的一圆弧槽是光滑的，乙的圆弧槽是粗糙的，现将质量为m两个完全相同的物体从斜面顶端由静止释放，在甲轨道水平面上滑行距离为S1后静止；而在乙水平面上滑行距离为S2后静止。求： （l）乙图中物体在水平面上的摩擦力为 ； （2）乙中物体在粗糙的弧槽上运动这段时间内，若克服摩擦力做的功全部转化为内能并被该物体吸收，则物体上升的温度为 。（物体比热容为c）。 考点三 电路中的电能 ◆题型1 电功率的计算 21．某同学用如图甲所示的电路进行实验，电源电压恒定，R1为定值电阻。闭合开关S后，当滑片P从变阻器R2的b端逐渐向左移到某位置的过程中，多次记录数据并绘制得到滑动变阻器R2的P﹣I图像如图乙所示。下列说法错误的是（　　） A．滑动变阻器的最大阻值为20欧 B．电源电压是12伏 C．定值电阻R1的阻值为6欧 D．已知Q点横坐标为1.5安，则Q点纵坐标为9瓦 22．小科家新购置了一辆新能源汽车，并安装了配套的家用充电桩。充电桩连接了独立的电能表，其参数如图所示。请回答下列问题： （1）使用该充电桩为车辆充电时，小科观察到电能表转盘在1分钟内恰好转过300转，此时该充电桩的充电功率为 kW。 （2）随着充电技术发展，华为数字能源推出的全液冷超级充电桩已投入运营，其最大充电功率可达600kW。若某款纯电动汽车配备容量为100kW•h的电池包，现使用该超级充电桩以最大功率为其充电，将电池电量从16%充至100%，不考虑充电过程中的能量损耗，理论上需要 分钟。 23．某科学兴趣小组利用电流表和定值电阻制作一款简易“电压表”。 【器材】 电流表（量程0～0.6A，内阻忽略不计）、两个定值电阻（20Ω、2000Ω）、导线若干。 【设计原理】 将电流表与定值电阻串联后组成一个装置（如图），并联接入待测电路两端，可近似测量电压。共测量原理为：U＝IR，其中，I为电流表示数，R为串联的定值电阻。 （1）若要测量家庭电路电压（约220V），应选用哪个定值电阻？通过计算说明理由。 （2）此时定值电阻消耗的电功率是多少？ 【交流讨论】 （3）该自制“简易电压表”结构简单，但不足也明显。请指出不足是 。 24．小科家购买了一只电中药壶，其铭牌如图甲所示，内部电路简化如图乙。R1、R2为发热电阻，S为旋转开关，a、b、c、d为触点，通过旋转可切换“关”“低温挡”“高温挡”。正常工作时先使用高温挡将中药煮沸，再转用低温挡慢熬。 （1）低温挡加热时，开关S应旋转至触点 （选填“ab”、“bc”或“cd”）。 （2）求发热电阻R2的阻值。 （3）某次煎药总用时1.5小时，电功率与加热时间关系如图丙所示，本次煎药共消耗多少电能？ 25．小科为学校草坪设计了一个自动注水喷淋系统，其电路设计如图甲，控制电路电源电压U1＝12V，R0为定值电阻，RF为压敏电阻，电磁铁线圈电阻忽略不计，压敏电阻路RF置于水箱底部（如图乙），其阻值与压力有关，阻值随水位变化关系如下表。工作电路包括注水系统和喷淋系统，其电源电压U2＝220V。圆柱体水箱底面积S＝0.4m2，当水箱内的水位上升到2m时，通过电磁铁线圈的电流Ia＝0.IA，衔铁恰好被吸下，注水系统停止工作，此时电流表示数I1＝lA，当水位下降到lm时，衔铁恰好被拉起，注水系统开始给水箱注水，此时电流表示数I2＝2A。 水位/m 0.25 0.50 0.75 1.00 1.25 1.50 1.75 2.00 2.25 压敏电阻RF阻值/Ω 300 200 125 90 70 66 62 60 59 （1）当水箱内水位达到2m时，控制电路中压敏电阻RF的功率为多少W？ （2）当水箱内水位下降到1m时，通电电磁铁线圈的电流Ib为多少？ （3）已知喷淋系统一直给草坪喷水，每秒针喷水量恒为0.001m3，注水系统工作时，每秒钟给水量箱注水恒为0.005m3，求相邻两次开始给水箱注水的这段时间内，工作电路消耗的电能？ ◆题型2 小灯泡电功率的测量实验 26．小金和小东进行“测定小灯泡电功率”的实验。实验中所用器材规格均相同，小灯泡标有“2.5V”字样，电源电压为6伏不变，他们各自连接电路开展实验。 （1）若小金的实验步骤正确，闭合开关后发现小灯泡不亮。接下来他移动滑动变阻器的滑片，小灯泡始终不亮，电流表没有示数，但电压表有示数，则电路故障是 。 （2）小金排除故障后获得了相关实验数据和现象，记录如下表： 实验次数 电压表示数/V 电流表示数/A 灯泡亮度 1 1 0.1 较暗 2 2.5 正常发光 3 3 0.22 强烈发光 由于小金的粗心，没有及时记录小灯泡正常发光时电流表的示数，于是他根据第一次实验数据计算出灯泡电阻：R10Ω，再计算出小灯泡两端电压为2.5V时的功率：P0.625W，请你帮他判断，小灯泡的额定功率P额 0.625W。 （3）小东按图1正确连接电路，闭合开关，移动滑动变阻器滑片P，发现小灯泡正常发光时电压表指针偏转角度较小。小东将电路略做改动后解决了该问题，则他的改动是 。 （4）小东解决问题后继续实验，当电压表示数为2.5V时，小灯泡正常发光。此时电流表的读数如图2所示，可算出小灯泡的额定功率为 W。 27．小刚做“测量小灯泡电功率”实验中，所用电源电压恒为6V，小灯泡的螺旋套上标有“2.5V”字样，其额定功率小于1W，滑动变阻器的规格是“40Ω；1A”。 （1）请你用笔画线代替导线，将图丙中未完成的电路连接好。（要求连好线后滑动变阻器滑片已经处于阻值最大处）； （2）闭合开关，发现灯泡不亮，电流表无示数，电压表有示数，电路的故障可能是 ； A．灯泡短路 B．滑动变阻器短路 C．灯泡断路 D．滑动变阻器断路 （3）测完小灯泡的电功率之后，他还想要绘制出该用电器的P﹣I2和P﹣U2图像，如图，则可能正确的是 ； A．B． C．D． （4）另一组同学不改变其它电路元件及电路连接，探究电流与电阻的关系：用6Ω、10Ω、15Ω的定值电阻分别替代灯泡，若设定不变的电压值为1.2V，为顺利完成实验，可以在电路中再串联一个定值电阻，则该定值电阻最小值是 Ω。 28．在“测量小灯泡电功率”的实验中，小晨所在的实验小组用的电源电压为9伏，小灯泡的额定电压为3.8伏，电阻大约为10欧。 （1）有两个规格分别为“10Ω 1A”、“20Ω 2A”的滑动变阻器可供选择。 本实验中应该选择规格 的滑动变阻器； （2）图甲是该小组连接的实物图，其中有一根导线连接错误，请你在图中连接错误的导线上打“×”，并在图上补画出正确的连线； （3）观察图乙，该实验小组发现无法准确判断电压表指针是否指向3.8伏。于是他们重复做3次实验，每次实验都认为电压表示数最接近3.8伏。相关实验记录及数据处理见下表： 实验序号 电流表示数/A 测得灯泡的额定功率/W 测得灯泡额定功率的平均值/W 1 0.28 1.06 2 0.30 1.14 3 0.31 1.18 你认为这样处理数据的方法是否合理并作说明 。 （4）实验结束后，小晨在整理实验器材时，发现滑动变阻器的BP部分比PC部分热，这是因为 。 29．宾宾同学利用如图1所示的电路来测量小灯泡的电功率（电源电压3V，小灯泡的额定电压2.5V）。 （1）闭合开关，发现两电表指针处于图2所示位置，此时电路中存在的故障可能是： ； （2）故障排除后，从滑动变阻器接入电路阻值最大时开始记录数据，得到小灯泡U﹣I图象如图3所示，则小灯泡的额定功率是 W。 （3）他做完以上实验后，又想测出一个未知电阻Rx的阻值，连接电路时发现电压表已损坏，于是他又设计了如图4所示的电路，也测出了电阻的阻值（R0是已知阻值的定值电阻）。请你帮他完成下列步骤。 ①只闭合开关S1时，电流表的示数为I1。 ②再闭合开关S2后，电流表的示数为I2。 ③请写出未知电阻Rx的阻值表达式：Rx＝ （用I1、I2和R0表示）。 （4）在图1中滑动变阻器滑片移动过程中，电路消耗的总功率、小灯泡的功率随电流变化如图5所示，请判断随电流增大，滑动变阻器的功率大小变化是 。 30．小欧在“测量小灯泡电功率”的实验中，所用小灯泡的额定电压为2.5V，电源电压可调。 （1）请根据图甲所示的电路图，用笔画线代替导线将乙所示的实物连接成完整电路（连线不得交叉）。 （2）闭合开关，调节滑动变阻器的滑片，当小灯泡正常发光时，电流表示数如图丙所示，则小灯泡的额定功率为 W。 （3）实验后，小欧利用该电路探究了“电流与电阻的关系”。 ①他分别用5Ω、10Ω、15Ω和20Ω的定值电阻替换小灯泡，测得的电流与电阻的关系如图丁所示。由图象可知，当电压一定时，导体中的电流与导体电阻成 。 ②若电源电压为4.5V，要顺利完成上述实验，应选滑动变阻器的规格为 （填选项前字母）。 A.20Ω 0.6A B.50Ω 0.5A C.60Ω 0.3A ◆题型3 电功电热综合计算 31．如图甲是某品牌的商用超声波洗碗机，可用于大型食堂的碗筷全自动化清洗。该洗碗机外部为金属外壳，内部有智能恒温系统，可实现热水洗净、暖风烘干、防干烧等功能。 商品名称 商用超声波洗碗机 总功率 6000W 额定电压 220V 水槽容积 140L 加热功率 3000W （1）为减少触电事故，洗碗机插头应插到图 （填“乙”或“丙”）的插座上。 （2）以下事例中，利用声波的应用原理与洗碗机相同的有 （多选，填字母）。 A.医生用B超查看胎儿的发育情况 B.利用声呐进行测距 C.用超声波清洗眼镜 D.用超声波击碎人体内的结石 （3）若水槽中的水为100L，水初温为20℃，加热程序的加热效率为80%（不考虑蒸发带走的热量），求将水加热至50℃所需的时间。[已知当地气压为1个标准大气压 32．为方便师生饮水，学校安装了直饮水机，如甲图所示，其工作电路原理如乙图，电热丝R1、R0绕在出水管上，水经过出水管时被加热，通过按“温水、开水选择开关”按钮，可以选择出温水或开水。该直饮水机的额定电压是220V，开水加热电功率是2200W，温水加热电功率是1000W。[已知：电热丝R1、R0电阻不随温度变化，水的比热容c＝4.2×103J/（kg•℃），水的密度ρ＝1×103kg/m3]。分析并计算： （1）当“温、开水选择开关”闭合时，饮水机处于出 （填“温水”或“开水”）状态。 （2）电阻R1的阻值为多大？ （3）现在需要50℃的温水1000mL，已知水的初温是20℃，不计热量损失，需要加热多长时间？ 33．科技小组打算设计一款多功能电饭煲。 【设计要求】 ①工作电压220V，能实现两挡调节：煮饭模式功率880W、保温模式功率88W。 ②电饭煲达到设定温度后能自动切换到保温模式，且处于保温模式时指示灯亮起。 【方案设计】 按要求①初步设计了如图甲的方案。图中开关S1、S2都闭合时，电饭煲处于 模式。要达到煮饭时功率为880W，则发热电阻 R1应选择多大的阻值？（写出计算过程） 【方案选代】 （1）为达到要求②，同学们利用电磁继电器与热敏电阻，又设计了如图乙的方案。热敏阻R的阻值与温度的关系如图丙。则发热电阻R1和指示灯应如何放置？答： 。 A.a处为R1，b处为指示灯 B.b处为R1，a处为指示灯 （2）当电饭煲内温度达到105℃时，自动切换到保温模式。控制电路的电源电压U1为20V，当电流达到002A时，衔铁会被吸下，启动保温模式。选用的定值电阻R0阻值应为多少欧？（不计电磁铁线圈阻值） 34．“空气炸锅”因烹饪方便、无油无烟而深受大众喜欢。如图是某品牌空气炸锅及其工作的简易电路图。已知R1＝55Ω，R2＝220Ω，空气炸锅有高温、中温、低温二挡，高温挡时电路中总电流最大，低温挡时电路中总电流最小。操作时可按食材要求选择适宜的温度。 （1）当开关S1闭合，开关S2连接 （选填“a“或“b“）时，处于中温挡。 （2）求空气炸锅处于低温挡时，R2两端的电压。 （3）家用普通插座的额定电流（正常工作时允许通过的最大电流）为10A，超过10A会烧坏插座，请通过计算说明此“空气炸锅”在高温挡时能否接入插座。 35．空气加湿器的工作原理是：加湿器水箱中部分水通过进水阀门进入电热槽中受热至沸腾，产生的水蒸气通过蒸汽扩散装置喷入空气中，从而提高空气湿度。如表是某同学设计的电热加湿器部分参数，其发热电路如图所示，R1、R2为阻值相同的发热电阻，1、2、3、4为触点，S为旋转型开关，实现关、低、高挡的转换。 额定电压 220伏 额定最大发热功率 400瓦 水箱容积 4升 适用面积 40～60米2 （1）水箱内装有一定量的水，水温从20℃加热至沸腾，需要吸收1.344×105J的热量，不计热损失，以最大发热功率加热，需要的时间为 秒。 （2）求R1的阻值。 （3）水沸腾后改用低挡加热，请计算低挡时的发热功率。 考点四 核能 能量守恒 ◆题型1 核能及其应用 36．北京时间2011年3月11日13时46分，日本本州岛附近海域发生强烈地震，强震致福岛第一核电站爆炸引发核危机，反应堆中的铀、钚等核材料进入海洋或大气，将对海洋和大气的环境产生严重的污染作用。下列有关说法中，不正确的是（　　） A．泄漏出来的铀、钚等核材料具有放射性 B．泄漏出来的铀、钚等核材料会造成核爆炸 C．泄漏出来的铀、钚等核材料因很长时间内都具有放射性而影响动植物健康 D．福岛核电站是利用裂变反应中产生的核能来进行发电的 37．大力发展核能是解决能源危机的主要出路之一。如图是核电站工作流程图，关于流程图中各装置的能量转化，合理的是（　　） A．核反应堆：核能转化为机械能 B．蒸汽轮机：机械能转化为内能 C．发电机：机械能转化为电能 D．应用：电能转化为机械能 38．关于核能的应用，下列说法中不正确的是（　　） A．人类利用核能的途径是核裂变和核聚变 B．太阳发光发热和氢弹爆炸都是轻核聚变释放能量造成的 C．原子弹是在可控的链式反应下进行的核裂变 D．α、β、γ三种放射线中，γ射线可以治疗癌症 39．2020年12月4日，由我国自主设计并建造的新一代“人造太阳”装置——中国环流器二M装置成功放电，标志着我国先进的磁约束核聚变实验研究装置建成并正式投入运行，为我国核聚变堆的自主设计与建造打下了坚实基础。下列关于核聚变的叙述中错误的是（　　） A．核聚变的原料是相对原子量较小的原子核，比如氘、氚等 B．核聚变的发生需要极高的温度，所以核聚变也叫热核反应 C．目前人类仍不能控制核聚变反应，可控核聚变正在研究中 D．原子弹是根据核聚变原理制造的，它的威力比氢弹大得多 40．人类对核能的开发和利用不断取得新的进展，根据目前的科研水平，你认为下列说法正确的是（　　） A．原子弹是利用核裂变，核电站是利用核聚变 B．氢弹是利用核聚变，太阳内部发生的是热核反应 C．原子弹对聚变的链式反应速度不加控制 D．核能是一种可再生资源，但它的污染较严重 ◆题型2 能量守恒应用 41．夏日傍晚，东钱湖马山湿地万千萤火虫飞舞，成为市民争相打卡的网红景点。 （1）萤火虫是萤科和凹眼萤科甲虫的统称，从生物分类角度可知它们一定属于相同的 （填“目”或“属”）。 （2）所谓的“腐草为萤”，指的是萤火虫在腐草中经历了受精卵、幼虫、 的阶段后成虫飞出草丛的现象，这是一个完全变态发育的过程。 （3）萤火虫发光依赖腹部末端细胞内的荧光素，在荧光素酶的作用下荧光素与氧气反应而发出荧光。该过程的能量转化是 能转化为光能。 42．干热岩是一种地热能源，是指存在于地壳深处的无水岩体，其温度一般在200℃以上。全球陆区干热岩资源量是全球石油、天然气和煤炭蕴藏能量的近30倍，我国干热岩资源占世界资源量的左右。如图为利用其发电的原理图，请回答下列问题。 （1）由图可知利用干热岩发电，主要涉及的能量转化有：内能→ →电能。 （2）干热岩是未来大力发展新能源之一，与火力发电相比，该能源的优点是： 。 43．端午节村里开展了丰富多彩的庆祝活动。 【活动一】包粽子一一粽子一般由糯米、馅料（如红枣、豆沙、肉类等）包裹在粽叶中制成。 （1）从能量的角度来看，粽子中储存了 能； 【活动二】赛龙舟——比赛使用的是12人龙舟，300米直道竞速。 （2）下图为某龙舟在直道上的行驶情况，根据图示可知龙舟在做 运动； （3）在正式比赛前，甲、乙两支龙舟队在300米不流动的水域中进行了友谊赛，结果乙队落后于甲队10秒完成比赛。若甲队划行的速度为6米/秒，则乙队的划行速度是多少？ 44．图1是矿井新型储能方式的示意图，其装置由竖井、电机、重物组成。在电力富余时，电机执行电动机功能，将重物提升至矿井内高处；当需要电能时，让重物下落，带动电机发电，该过程电机执行发电机功能。 （1）储能时，消耗电能，电机工作抬升重物，将电能以 形式存储。 （2）当重物上升速度不同时，矿井储能装置的机械效率不同，两者关系如图2所示。当竖井内重物以10米/秒速度上升，储存1.5×107焦耳能量时，需消耗电能为 焦耳。 （3）结合图3推测矿井储能装置机械效率随速度的增大在减小的可能原因 。 45．自动充电储能式电动汽车的前轮装有小型发电机，当电动汽车减速滑行时，就可以连通发电机向蓄电池充电，将部分动能转化为电能储存起来，以达到节能的目的。某电动汽车以100×103J的初动能在水平路面上减速滑行，受到的阻力大小保持不变。 （1）第一次关闭自动储能装置，让车自由滑行，其动能（Ek）随滑行距离变化关系如图中①所示，则此过程中动能转化为 能，车受到的阻力大小为 N。 （2）第二次启动自动储能装置，其动能随滑行距离变化关系如图中②所示，已知储能装置的能量转化效率为80%，则此过程中电池所充的电能为 J。 【答案】（1）内；103；（2）3.2×104。 【解答】解：（1）第一次关闭自充电装置，让车自由滑行过程，动能全部转化为内能，由图读出：位移大小为x1＝100m，初动能为100×103J，末动能为0，根据功能关系得到，fx＝Ek， f103N； （2）第二次启动自充电装置，让车自由滑行过程，由图读出：位移大小为x2＝60m，初动能为100×103J，末动能为0，根据能量守恒定律得，Ek＝fx2+E，得到第二次向蓄电池所充的电能E＝η（Ek﹣fx2）＝80%×（100×103J﹣103N×60m）＝3.2×104J. 故答案为：（1）内；103；（2）3.2×104。 综合攻坚·知能拔高 46．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 47．如图甲所示的电路中，R1为定值电阻，R2为滑动变阻器，电源电压不变。闭合开关S后，滑片P从a端移动到b端，电流表示数I与电压表示数U的变化关系如图乙所示，则下列判断正确的个数有（　　） ①电源电压为6V ②R2的最大阻值为10Ω ③R1的最大功率为0.2W ④电路的总功率变化了1.2W A．②③ B．①③ C．①④ D．②④ 48．图甲所示电路中，电源电压恒定，滑动变阻器滑片P从b端移动到a端，R1两端的电压随滑动变阻器R2连入电路电阻变化的图像如图乙所示。下列说法中错误的是（　　） A．电源电压为6伏 B．R1的阻值为10欧 C．该电路的最大总功率为1.8瓦 D．P在b点时，通过R1的电流为0.1安 49．“朱雀三号”是我国民营企业自主研制的新一代低成本、大运力、可回收液氧甲烷运载火箭，箭体采用不锈钢材料制作而成。 （1）运载火箭需面临诸多极端环境，因而不锈钢材料应具备 的性质。（写出一点即可） （2）液氧甲烷被视为下一代运载火箭的“理想燃料”，请写出其反应的化学方程式 。 （3）火箭回收的难点在于精确控制与稳定着陆。若火箭发动机通过控制推力，先从A点减速下降到B点，再从B点匀速下降到等距离的C点，如图所示。忽略空气阻力和火箭的质量变化，该过程中燃气推力做功的功率PAB （选填“＜”“＝”或“＞”）PBC。 50．千岛湖某景区配置了“飞天魔毯”，游客无需步行上山，坐在传送带上即可由“飞天魔毯”带至山上，如图甲所示。已知该“飞天魔毯”长度为400米，落差达100米，游客坐着“飞天魔毯”上山时，可以视为沿斜面匀速上升，模型图如图乙所示。 （1）上升过程中，传送带对游客的支持力对游客有无做功？答： （选填“有”或“无”）。 （2）游客乘坐“飞天魔毯”上升时，此时该游客受到摩擦力的方向是： 。 （3）游客坐在魔毯上从底部以1m/s的速度上升到顶部。已知该游客的质量为50kg，不计空气阻力，请计算“飞天魔毯”运行过程中，传送带对该游客做功的功率 。 51．我们给手机充电时，手机充电器将220V的电压降到5V左右，充电器内部会有电流通过，手机充电器插在插座上不给手机充电时，充电器内部也会有微电流通过。 （1）调查发现很多人有不及时拔掉充电器的习惯，如果每天就有的2亿（2×108）个充电器插在插线板上，每个充电器每天平均闲置时间约为20h，平均实际功率约为0.1W，则全国一天因此浪费的电能约为 kW•h。 （2）通过实验测得给手机充电时充电器的输出电压约为5V，输出功率约为6W，则输出电流与常见家用电器 （选填“电视机”、“空调”或“电热灭蚊器”）的正常工作电流最接近。 （3）某款手机电池上面标有电压为5V，容量为5000mAh，现有两个充电器，甲标注“输出5V，600mA”，乙标注“输出5V，4A”，为了快速充电选择哪个充电器？并说出你判断的原因是 。 52．图甲所示是小科在踢毽子的情形，开始上抛后，用脚踢了两次，最后毽子落地。假设毽子只在竖直方向作上下运动，整个过程中其高度随时间的变化情况如图乙所示，毽子的重力为G，不计空气阻力。 （1）毽子从A点运动到B点的过程中，速度 （选填“变大”、“变小”或“不变”），毽子的重力做功为 （用字母表示）。 （2）小科每次用不同的力踢毽子，则毽子在C点的机械能 D点的机械能（选填“大于”、“等于”或“小于”）。 53．如图为游乐园过山车的轨道，小科坐过山车从高处滑下的过程中，依次经过A、B、C、D四处位置，轨道对车的支持力 （选填“做”或“不做”）功，小科在 （选填“A”“B”“C”或“D”）处动能最大。从A到D的过程中，机械能在减小，理由是 。 54．“天问一号”是负责执行我国首次火星探测任务的探测器，由环绕器、着陆巡视器组成。如图甲着陆巡视器与环绕器分离，安全着陆火星表面，环绕器在如图乙所示的椭圆轨道运行。 （1）火箭点火加速升空过程中，火星探测器的机械能 ；关闭发动机，当环绕器从“近火点”向“远火点”运行时，其速度 （两空均填“变大”、“变小”或“不变”）。 （2）火星地表沙丘、砾石遍布，没有液态水，火星的昼夜温差应该 （填“较大”或“较小”）。 55．2025年9月29日，我国嫦娥六号任务团队获国际宇航联合会世界航天奖团体奖。嫦娥六号由如图所示的四部分结构组成。 （1）嫦娥六号探测任务中，喷出的燃气帮助着陆器减速，该过程体现了 科学原理。 （2）上升器的燃料中含有偏二甲肼，偏二甲肼的化学式是C2H8N2，热值为4.25×107J/kg。6千克的偏二甲肼含有氮元素 千克，完全燃烧最多可以使嫦娥六号获得 焦的能量。 （3）嫦娥六号肩负月球背面采集月壤的重任，完成采集后从月球表面发射，需要速度达到一定大小才能摆脱月球引力回到地球。为尽可能多的将月壤运输回地球，设计师提出降低其他结构的质量，请你从能量转化的角度分析以上设计方案的合理性： 。 56．如图所示，规格相同的甲、乙两容器中分别装有3kg和2kg的纯净水，并用不同加热器加热，不计热损失，得到如图丙所示的水温与加热时间的关系图，则甲杯水中每分钟吸收的热量为 J，加热相同的时间，甲、乙两杯水升高的温度之比为 。 57．如图所示，为两个光滑的圆弧槽和一段粗糙的水平面相连接的装置。将质量为m的物体从左侧圆弧槽A点由静止释放，最高到达右侧圆弧槽B点处；然后再次滑下，最高到达左侧圆弧槽C点处。其中A、B两点距离水平面的高度分别为H、h（忽略空气阻力）。 （1）物体从A点滑到水平面时，重力所做的功为 。 （2）物体从A点滑到B点的过程中，损失的机械能转化为物体内能的效率为η，则物体到达B点时温度升高了 。（物体比热容用c表示） （3）C点距离水平面的高度为 。 / 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $ 第2章 能的转化与能量守恒 常考题型·精准突破 考点一 功和机械能 题型1 功和功率的计算 题型2 动能势能机械能守恒 考点二 物体的内能 题型1 内能大小 影响因素 题型2 热量计算 考点三 电路中的电能 题型1 电功率的计算 题型2 小灯泡电功率的测量实验 题型3 电功电热综合计算 考点四 核能 能量守恒 题型1 核能及其应用 题型2 能量守恒应用 综合攻坚·知能拔高 常考题型·精准突破 考点一 功和机械能 ◆题型1 功和功率的计算 1．为深入贯彻“健康第一”教育理念，某校在教室外的墙体上安装了单杠，方便学生运动（如图）。 （1）小科双手握住单杠静止悬垂时，手对单杠施加向下的拉力，同时手部受到单杠向上的作用力，该现象说明 。 （2）小科在完成一次引体向上运动的过程中，身体从静止悬垂状态向上拉起，直到下巴超过单杠，若以小科为参照物，单杠是运动的，说明你的判断依据： 。 （3）已知小科的质量为50kg，引体向上时，其重心竖直升高0.5m。完成一次引体向上小科需要克服自身重力做功 J。 【答案】（1）物体间力的作用是相互的； （2）以小科为参照物，单杠相对于小科的位置不断发生改变； （3）250。 【解答】解：（1）小科双手握住单杠静止悬垂时，手对单杠施加向下的拉力，同时手部受到单杠向上的作用力，该现象说明物体间力的作用是相互的； （2）小科在完成一次引体向上运动的过程中，以小科为参照物，单杠相对于小科的位置不断发生改变，单杠是运动的； （3）完成一次引体向上小科需要克服自身重力做的功为： W＝Gh＝mgh＝50kg×10N/kg×0.5m＝250J。 故答案为：（1）物体间力的作用是相互的； （2）以小科为参照物，单杠相对于小科的位置不断发生改变； （3）250。 2．如图所示，用铁锤把小铁钉钉入木板，设木板对钉子的阻力与钉子进木板的深度成正比，已知铁锤第一次将钉子钉进d，如果铁锤第二次敲打钉子时对钉子做的功与第一次相同，那么，第二次钉子进入木板的深度是（　　） A．d B．d C．d D．d 【答案】B 【解答】解：由题意可知，阻力与深度d成正比，f﹣d图象如图所示， F﹣x图象与坐标轴所形成图形的面积等于力所做的功， 每次钉钉子时做功相同，如图所示可得： 力与深度成正比，则：f＝kd，f′＝kd′， 两次做功相同，df（f+f′）（d′﹣d）， 解得：d′d 第二次钉子进入木板的深度：h＝d′﹣d＝（ −1）d。 故选：B。 3．如图为两个光滑圆弧槽和一段粗糙水平面相连接的装置。将质量为m的物体从左侧圆弧槽A点由静止释放，最高到达右侧圆弧槽B点处；然后再次滑下，最高到达左侧圆弧槽C点处。其中水平面长度为s，A、C两点距离水平面的高度分别为H、h。（忽略空气阻力） （1）物体在A点的机械能 B点的机械能（选填“＝”、“＞”或“＜”）； （2）物体从A点滑到水平面时，重力所做的功为 ；（用字母表示，下同） （3）物体从A点经B点返回至C点过程中克服摩擦力做功大小为 。 【答案】（1）＞； （2）mgH； （3）mg（H﹣h）。 【解答】解：（1）已知圆弧槽光滑，水平面粗糙，忽略空气阻力，物体在水平面上运动时克服摩擦力做功，部分机械能转化为内能，导致机械能减小，故物体在A点的机械能大于B点的机械能，填“＞” （2）已知物体质量为m，A点距离水平面的高度为H，物体所受重力G＝mg，根据重力做功公式W＝Gh，代入高度H计算得重力所做的功W＝mgH （3）已知A点高度为H，C点高度为h，物体在A、C两点速度均为0，A点机械能EA＝mgH，C点机械能EC＝mgh，全过程中仅水平面粗糙，由能量守恒得：Wf＝EA﹣EC，代入计算得Wf＝mgH﹣mgh＝mg（H﹣h） 答：（1）＞； （2）mgH； （3）mg（H﹣h）。 4．如图甲所示，现有一个放在水平地面上的物体，当受到方向不变的水平推力F的作用时，F的大小与时间t的关系和物体运动速度v与时间t的关系分别如图乙和图丙。读图完成以下问题： （1）由图像可知，当t＝1.5s时，物体处于 （填“静止”“匀速直线运动”或“变速直线运动”）状态。 （2）物体在2～4s的过程中，物体受到的摩擦力的大小是 N。 （3）物体在4～6s的过程中，力F对物体做功的功率是 W。 【答案】（1）静止；（2）4；（3）16。 【解答】解：（1）由图丙可知，当t＝1.5s时，物体运动速度等于0，因此物体处于静止状态； （2）由v﹣t图像可知，在4～6s内物体做匀速直线运动，处于平衡状态，由平衡条件可知，此时物体所受到的摩擦力f与推力F是一对平衡力，即滑动摩擦力大小是4N；滑动摩擦力与运动速度大小无关，根据图像信息可以得出：当t＝3s时，物体加速运动，物体对水平面的压力和接触面的粗糙程度不变，物体受到的摩擦力大小不变，还是4N； （3）根据W＝Fs求得力F对物体做的功：W＝Fs＝4N×4m/s×2s＝32J， 利用P可得力F对物体做功的功率：P。 故答案为：（1）静止；（2）4；（3）16。 5．2024年9月25日，中国东风﹣31AG型洲际导弹划破天际，精准命中太平洋目标海域。洲际导弹的飞行过程分为初段OA、中段AB、末段BC三个阶段，如图所示。飞行初段，发动机内燃料燃烧推动导弹加速上升。飞行中段，发动机关闭，导弹依靠惯性在钱学森弹道飞行。飞行末段，发动机再次打开，急速坠落的导弹，还会释放多个干扰弹，大大降低拦截成功率。 请回答下列问题： （1）导弹飞行中段，距离地面等高的a、b两点速度的大小关系：va vb（选填“大于”“小于”或“等于”）。 （2）导弹飞行末段，除干扰弹外，导弹不断加速俯冲，从被发现到命中攻击点仅需十几秒。若某拦截导弹发射点距离攻击点60km，推力为1×105N，最大功率为3×108W，该拦截导弹能否成功拦截东风﹣31AG型洲际导弹，请计算说明。 【答案】（1）大于 （2）东风﹣31AG从被发现到命中攻击点仅十几秒，而拦截导弹飞行60km需要20s，因此该拦截导弹不能成功拦截。 【解答】解：（1）导弹飞行过程中，与空气摩擦生热，机械能转化为内能，机械能减小，距离地面等高的a、b两点，其重力势能相等，所以b处动能较小，速度较小，故距离地面等高的a、b两点速度的大小关系是va大于vb。 （2）根据P＝Fv可得该拦截导弹的最大速度为： ； 拦截导弹发射点距离攻击点60km，拦截导弹飞行的最短时间 由题可知，导弹飞行末段，除干扰弹外，导弹不断加速俯冲，从被发现到命中攻击点仅需十几秒，则比较可知该拦截导弹不能成功拦截东风﹣31AG型洲际导弹。 答：（1）大于 （2）东风﹣31AG从被发现到命中攻击点仅十几秒，而拦截导弹飞行60km需要20s，因此该拦截导弹不能成功拦截。 ◆题型2 动能势能机械能守恒 6．运动的物体具有能量，我们把这种能量称为动能，物体的动能与物体的质量和速度的大小有关。若物体的质量为m，速度大小为V，则物体的动能EmV2。功是能量转化的量度，功有正功和负功之分，力对物体做正功，将使物体的动能增加，力对物体做负功，物体的动能将会减少。物体受到的所有外力对物体做功之和等于物体动能的变化，这就是物理中的一条重要规律——动能定理。如图所示是半径为R的固定半圆槽，有一质量为m的小球从半圆槽的最高点A处由静止开始释放，已知小球从A处滑到底部最低点B处的过程中，摩擦阻力对小球所做的功为，试用动能定理求小球滑到底部最低点B处时速度的大小。（在小球的下滑过程中支持力对小球做功为零） 【答案】小球滑到底部最低点B处时速度的大小为。 【解答】解：根据图片可知，小球在A点时动能为0，只有重力势能，即mgR； 当小球从A到B时，克服摩擦阻力做负功，则到达B点时转化成的动能为：mgRmgRmgR； 根据动能EmV2 得到：mV2mgR； 解得：V。 答：小球滑到底部最低点B处时速度的大小为。 7．蹦床是深受民众喜爱的一项运动。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”）。 （2）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。 【答案】（1）减小；增大；（2）B。 【解答】解：（1）运动员从B点运动到C点的过程中，高度降低，重力势能减小，蹦床的弹性形变增加，运动员的机械能转化为蹦床的弹性势能，蹦床的弹性势能增大； （2）从O点到B点的过程中，重力大于蹦床对运动员的弹力，因此速度越来越大；从B点到C点的过程中，蹦床对运动员的弹力大于重力，运动员的速度减小，到达C点时，速度为零；因此，从O点到C点的过程中运动员在B点的速度最大，在B点处运动员的动能最大。 故答案为：（1）减小；增大；（2）B。 8．某游客参加蹦极挑战，从开始自由下落至第1次到达最低点的过程中，下落速度与时间关系如图甲，若该过程中蹦极绳的弹力与时间的关系如图乙（忽略空气阻力）。t1至t2过程中，游客速度继续增大的原因是自身重力 （选填“＞”、“＜”或“＝”）游客受到的拉力，t2至t3过程中，游客和蹦极绳之间的能量转化情况是 。 【答案】＞；游客的重力势能和动能转化成蹦极绳的弹性势能。 【解答】解：（1）t1至t2过程中，弹力开始有，但弹力较小，继续加速，则游客速度继续增大的原因是自身重力大于蹦极绳对游客的拉力，在t2时刻速度最大，弹力等于重力； （2）t2至t3过程中，游客的速度和高度减小，动能和重力势能减小，机械能减小，绳子伸长，弹性势能增大，则游客和蹦极绳之间的能量转化情况是游客的机械能转化为弹性绳子的弹性势能。 故答案为：＞；游客的重力势能和动能转化成蹦极绳的弹性势能。 9．“反向蹦极”是一项比蹦极更刺激的运动。如图所示，弹性轻绳的上端固定在O点，拉长后将下端固定在体验者的身上，并与固定在地面上的扣环相连。打开扣环，人从A点由静止释放，像火箭一样被“竖直发射”，上升到最高位置C点，其中在B点时速度最快。对此过程，下列描述不正确的是（　　） A．扣环打开前，弹性绳的弹性势能最大 B．到达B点时，弹性绳处于原长位置 C．人从A到C的过程中，重力势能增加，动能先增加后减少 D．人从A到B的过程中，弹性绳的弹性势能转化为人的机械能 【答案】B 【解答】解：A、扣环打开前，弹性绳的弹性形变程度最大，弹性势能最大，故A正确； B、人在B点时速度最快，此时弹力与人的重力相等，此时弹性绳对人还有弹力，则不是绳的原长位置，故B错误； C、人从A到C的过程中，质量不变，高度增大，重力势能增加；AB段速度逐渐变大，动能逐渐变大；BC段速度逐渐变小，动能逐渐变小，动能先增加后减少，故C正确； D、从A到B的过程中，人的质量不变、高度增大，重力势能增加；质量不变、速度逐渐变大，动能变大，所以机械能增大，人从A到B的过程中，弹性绳的弹性势能转化为人的机械能，故D正确。 故选：B。 10．小舟参加“过山车模型挑战赛”活动。具体要求如下： Ⅰ．将小车置于初始位置后松手，小车沿轨道滑落，最终能越过陡坡到达地面。 Ⅱ．陡坡高度越高，则最终成绩越好。 （1）如图甲为小舟设计的模型示意图，为完成要求Ⅰ，图中C点的高度需低于A点，其理由是 ； （2）在对制作的模型进行测试时发现，小车未能越过C点。为此，小舟重新设计并制作装置（如图乙，小车与弹簧并未连接）。使用时， （写出小舟的操作要求），最终成功完成挑战。 （3）为提高挑战成绩，小舟提升图乙装置中C点的高度。为保证挑战成功，在不更换小车和轨道材料的前提下，可采取的方法是 。 【答案】（1）机械能不守恒（有摩擦，部分机械能转化为内能）或C点有水平速度还具有动能； （2）向左推动小车，使弹簧压缩至某位置后松手； （3）弹簧压缩更短（释放时手向右推车/换弹性更好的弹簧）。 【解答】解：（1）如图甲为小明设计的模型示意图，为完成要求I，图中C点的高度需低于A点，这是因为小车运动时受到摩擦力作用，其机械能逐渐减小，且到达C点时必须有一定的速度（一定的动能）才能越过C点。 （2）使用时，向左推动小车，使弹簧压缩至某位置O点后松手，弹簧从O点至恢复原长的过程中，弹簧的弹性形变减小，小车的速度增大、动能增大，则该过程中弹簧的弹性势能转化为小车的动能，小车的机械能增大，使小车能越过C点。 （3）要提升图乙装置中C点的高度，即小车通过C点时的重力势能变大，必须增大小车初始位置的机械能，为保证挑战成功，在不更换小车和轨道材料的前提下，应增大最初弹簧的弹性势能，可采取的方法是使弹簧压缩的程度更大或换用劲度系数更大的弹簧（弹簧的劲度系数越大，在弹簧的压缩量相同时，其弹性势能越大）。 故答案为：（1）机械能不守恒（有摩擦，部分机械能转化为内能）或C点有水平速度还具有动能； （2）向左推动小车，使弹簧压缩至某位置后松手； （3）弹簧压缩更短（释放时手向右推车/换弹性更好的弹簧）。 考点二 物体的内能 ◆题型1 内能大小 影响因素 11．将装有酒精的金属管固定在桌子上，并用塞子塞紧，快速来回拉动绕在管上的绳子，过一会儿塞子会跳起来，如图所示，则（　　） A．拉动绳子的过程中，通过做功改变了金属管的内能，金属管温度上升 B．拉动绳子的过程中，通过对金属管内的酒精做功，使酒精温度上升 C．塞子跳起时，管内气体温度上升，内能增加 D．塞子跳起时，管内气体对塞子做功，使塞子内能增加 【答案】A 【解答】解：A．拉动绳子过程，绳子对金属管做功，金属管温度升高，内能增加，故A正确； B．拉动绳子过程，绳子对金属管做功，金属管温度升高，金属管又把能量传递给酒精，管内酒精温度升高是通过热传递的方式改变内能，酒精的温度会升高，故B错误： CD．塞子跳起时，管内气体对塞子做功，管内气体一部分内能转化为塞子的机械能，其内能减小，温度降低，故CD错误。 故选：A。 12．如今越来越多的电车进入到了千家万户，已知某电动汽车的参数见表，在路面上匀速直线行驶时所受的阻力为车重的0.05倍，忽略空气阻力，请回答下列问题： 电池容量 60kW•h 整车质量 2t 最大续航里程 百公里加速 5.6s （1）当车辆减速或制动时，它的动能会以 能的形式流失。 （2）当该电车在路面上匀速直线行驶时，求该电车受到的阻力。 （3）车载电池的容量即最大储能量，求该电车保持匀速直线行驶的理论最大续航里程（假设电能全部转化为动能）。 【答案】（1）内； （2）该电车受到的阻力为1000N； （2）该电车保持匀速直线行驶的理论最大续航里程为216km。 【解答】解：（1）当车辆减速或制动时，车的动能通过摩擦的方式转化为内能，所以它的动能会以及内能的形式流失； （2）车的重力：G＝mg＝2×1000kg×10N/kg＝2×104N， 根据题意可知，车受到的阻力：f＝0.05G＝0.05×2×104N＝1000N； （3）该电车保持匀速直线行驶时，车的牵引力：F＝f＝1000N， 电池能储存的能量：W＝60kW•h＝60×3.6×106J＝2.16×108J， 由W＝Fs可知，该电车保持匀速直线行驶的理论最大续航里程：s2.16×105m＝216km。 答：（1）内； （2）该电车受到的阻力为1000N； （2）该电车保持匀速直线行驶的理论最大续航里程为216km。 13．为了探究做功与物体内能变化的关系某小组同学利用气压式喷雾器（壶的内部没有水）、数字式温度计、小叶轮等进行实验。实验步骤一：他们先测出壶内空气的温度（如图a）；步骤二：接着手压活塞快速打气，并测出喷雾器内部的气体温度（如图b）；步骤三：然后打开喷嘴处的阀门，迅速放出壶内的气体吹动小叶轮旋转，并测出喷雾器内部的气体温度（如图c）。请仔细观察图中的操作和测量结果，比较 和 两图可知：气体对外界做功，气体内能 。 【答案】（b）；（c）；减小。 【解答】解：（1）比较（a）和（b）图，手压活塞，对壶内气体做功，观察到气体温度上升，即气体内能增大，所以外界对气体做功，气体的内能增加； （2）比较（b）和（c）图，气体被放出，使得小叶轮转动，即气体对外界做功，此时，观察到气体温度下降，即气体内能减小，所以气体对外界做功，气体内能减小。 故答案为：（b）；（c）；减小。 14．能量转化和守恒定律是许多科学家经长期探索建立起来的，是科学史上的重大发现。 材料一：17﹣18世纪，科学家对“功”有不同看法： 笛卡尔：用物体的重量和速度相乘来衡量。 莱布尼兹：用物体的重量和速度平方相乘来衡量。 达朗贝尔：用活力（即物体受力的作用而通过一段距离）来衡量。 他们都在探索如何正确描述和衡量“功”。 材料二：温度计的不断改进给热与功研究的精确化准备了必要条件。焦耳通过400多次的实验，于1849年精确地测定了热功当量关系的数值，这一数值与现代公认值非常接近，为能量守恒定律的确立奠定了定量的实验基础。 （1）材料一中，哪位科学家的观点与“功”概念相符合？ A．笛卡尔 B．莱布尼兹 C．达朗贝尔 （2）如图所示是焦耳研究热功当量关系的实验装置，通过重物的上下运动，带动叶片转动，通过 （选填“做功”、“热传递”）使水的内能增大； （3）结合材料分析，以下观点正确的是 。 A．面对前人的观点要敢质疑 B．时间久远的理论是没有科学价值的 C．测量工具的发展有助于科学理论研究 D．对科学的认识是不断修正完善的过程 【答案】（1）C；（2）做功；（3）ACD。 【解答】解：（1）功是力和力的方向上通过的距离的乘积，达朗贝尔用“活力”（即物体受力作用而通过一定距离）来量度，所以科学家达朗贝尔的观点与“功”概念相符合，故选C。 （2）通过重物的上下运动，带动叶片转动，通过做功的方式使水的内能增大。 （3）A．面对前人的观点要敢质疑，有自己的见解，故A正确； B．时间越久远的理论科学价值越小，但时间久远的理论是有科学价值的，故B错误； C．测量工具的发展有助于科学理论研究，故C正确； D．对科学的认识是一个不断修正完善的过程，故D正确。 故选ACD。 故答案为：（1）C；（2）做功；（3）ACD。 15．如图，高速公路长下坡路段右侧通常会建避险车道，刹车失灵的车辆可驶入避险车道实现安全减速。它由制动坡床和防撞设施等组成，制动坡床长100多米，有较大的坡度，坡床上铺满疏松的鹅卵石和砂土层；坡床尽头有废旧轮胎和防撞桶围起来的防撞设施。下列有关“避险车道”说法错误的是（　　） A．汽车在长下坡路段刹车时，机械能转化为内能，会导致刹车片温度上升 B．较大坡度有利于将车辆的动能转化为重力势能而达到减速目的 C．铺满疏松的鹅卵石和砂土层是为了增大车辆与路面的摩擦 D．上坡过程中，汽车所受重力与斜坡对汽车的支持力是一对平衡力 【答案】D 【解答】解：A、汽车在长下坡路段刹车较为频繁，此时克服摩擦做功，并将机械能转化为内能，因此刹车片发热，温度上升，故A正确； B、避险车道有一定坡度是为了汽车上坡时，动能转化为重力势能，使汽车的速度减小，便于汽车停下来，故B正确； C、在压力一定的情况下，通过铺上疏松的鹅卵石和砂土可增大接触面的粗糙程度，从而增大摩擦力，故C正确； D、上坡过程中，汽车所受重力与斜坡对汽车的支持力不是作用在一条直线上，不是一对平衡力，故D错误。 故选：D。 ◆题型2 热量计算 16．甲、乙两位同学对“雨滴的下落速度是否跟雨滴的大小有关”持有不同的意见，于是他们对此展开研究。他们从网上查到，雨滴在下落过程中接近地面时受到的空气阻力与雨滴的横截面积S成正比，与雨滴下落速度v的平方成正比，即f＝kSv2（其中k为比例系数，是个定值），雨滴接近地面时可看做匀速直线运动。把雨滴看做球形，其半径为r，密度为ρ，比热为c，球的体积为。（注：所有结果均用字母表示） （1）半径为r的雨滴重力为 。 （2）在接近地面时，大雨滴的下落速度 小雨滴的下落速度（选填“大于”“等于”“小于”）。 （3）假设半径为r的雨滴在近地面下落h高度的过程中，重力对它所做的功全部转化为雨滴的内能，则雨滴的温度升高了多少？ 【答案】（1）πr3ρg；（2）大于；推理过程详见解答；（3）雨滴的温度升高了。 【解答】解：（1）雨滴的体积：Vπr3， 则根据ρ得，其质量m＝ρVπr3ρ， 故重力G＝mgπr3ρg； （2）雨滴接近地面时可看做匀速直线运动，故f＝G， 因为f＝kSv2＝kπr2v2，Gπr3ρg， 所以，kπr2v2＝πr3ρg， 化简得，v， 又因为k、ρ、g均为定值， 所以，r越大，速度越大， 即在接近地面时，大雨滴的下落速度大于小雨滴的下落速度。 （3）设雨滴的质量为m， 因为重力对它所做的功全部转化为雨滴的内能，即W＝Q， 又因为W＝Gh＝mgh，Q＝cmΔt， 所以，mgh＝cmΔt， 则Δt. 答：（1）πr3ρg；（2）大于；推理过程详见解答；（3）雨滴的温度升高了。 17．如图所示，有一光滑圆弧槽与粗糙水平面连接。将质量为1kg的金属块从高2m的槽顶静止释放，在水平面上滑行8m后在B处停下来。（不计空气阻力） （1）金属块在AB段克服摩擦力做功W＝ J。 （2）金属块在水平面上受到的摩擦力f＝ N。 （3）若整个过程中产生的热量有80%被金属块吸收则金属块温度升高 ℃。[金属块的比热容c＝0.4×103J/（kg•℃）] 【答案】（1）20；（2）2.5；（3）0.04。 【解答】解：（1）金属块从圆弧槽顶端静止释放，运动至水平面时重力做功为： W1＝Gh＝mgh＝1kg×10N/kg×2m＝20J， 则此过程有20J的重力势能全部转化为动能，即金属块达到A点时动能为20J， 在水平面上滑行8m后在B处停下来，不计空气阻力，此过程克服摩擦力做功，又将动能全部转化为内能，则物体在AB段克服摩擦力做功：W＝W1＝20J； （2）根据W＝fs可得，物体在水平面上受到的摩擦力：f2.5N； （3）整个过程中产生的热量等于克服摩擦力做功，且整个过程中产生的热量有80%被金属块吸收， 则金属块吸收的热量为：Q吸＝80%W＝80%×20J＝16J， 由Q＝cmΔt可得，金属块升高的温度为： Δt0.04℃。 故答案为：（1）20；（2）2.5；（3）0.04。 18．如图所示是探究“电流通过导体时产生热量的多少与哪些因素有关”的实验装置（电源和开关没有画出），两个透明容器中密封着等质量的空气。下列说法错误的是（　　） A．甲实验是为了研究电流产生的热量与电流的关系 B．乙实验通电一段时间后，右边U形管中液面高度差比左边小 C．电炉丝通过导线连接到电路里，电炉丝热得发红而导线几乎不发热，可以用图乙解释 D．图甲和图乙都可以研究电流产生的热量与时间的关系 【答案】B 【解答】解：A、装置乙中一个5Ω的电阻与两个5Ω的电阻并联后再串联，根据串联电路的电流特点可知，右端两个电阻的总电流和左端的电阻电流相等，即I右＝I左，两个5Ω的电阻并联，根据并联电路的电流特点知I右＝I1+I2，两电阻阻值相等，则支路中电流相等，I1＝I2，所以通过右边容器中的电阻的电流是通过左侧电阻的电流的一半，乙实验是研究电流产生的热量与电流的关系，实验通电一段时间后，左边产生的热量多，右边U形管中液面高度差比左边小，故A正确； B、在乙装置中，容器中的两个电阻丝串联，通过它们的电流I与通电时间t相同，左边容器中的电阻小于右边容器中的电阻，所以乙实验是为了探究电流产生的热量与电阻大小的关系，右边U形管中液面高度差比左边大，故B错误； C、图乙中的实验结论为：电流产生热量的多少与电阻大小有关，电流、通电时间相同时，电阻越大，产生的热量越多，电炉丝通过导线连接到电路里，电炉丝和导线串联，电流是相同的，电炉丝的电阻比电线的电阻大得多，所以电阻丝产生的热量多，发红；导线产生的热量少，不发红；与图乙的实验结论相符，能用图乙中的实验结论解释，故C正确； D、甲、乙两次实验中，通过的电流相同、电阻相同，都可以改变通电时间，进而研究电流产生的热量与时间的关系，故D正确。 故选：B。 19．杭州向阳处每平方米面积在1小时内得到的太阳辐射能平均为4.0×106焦。 如图为SQB型太阳能电辅热热水器，参数如下： 型号 外形尺寸 光照面积 水箱容积 电加热器 毫米 平方米 升 电压（伏） 电功率（瓦） SQB20/1.35/3 1190×1250×1190 1.35 100 220 1500 本题中各种数据如下：液化石油气的燃烧值q＝3.5×107焦/千克，g＝10牛/千克。请根据产品说明书上的参数和题给的条件回答： （1）该太阳能热水器的总有效接收光照的面积为1.35m2，如果以接收太阳能10小时/日计算，每天共吸收多少太阳能？ （2）如果该太阳能热水器每天（日照为10小时/日）能将满水箱的水从20℃加热到80℃，请你计算该太阳能热水器将太阳能转化为水的热能的效率是多少？ （3）已知液化石油气完全燃烧放出的热量有60%被水吸收，若用燃气热水器将满水箱的水从20℃加热到80℃，则需要多少费用？（杭州气价设为3元/米3，燃气的密度为0.72千克/米3） 【答案】见试题解答内容 【解答】解：（1）太阳能热水器接收的太阳能Q总＝4.0×106J/（h•m2）×10h×1.35m2＝5.4×107J； （2）∵ρ ∴水的质量m水＝ρ水V水＝1×103kg/m3×100×10﹣3m3＝100kg， 水吸收的热量Q吸＝cm水（t﹣t0）＝4.2×103J/（kg•℃）×100kg×（80℃﹣20℃）＝2.52×107J， 该太阳能热水器将太阳能转化为水的热能的效率： η100%100%≈46.7%； （3）∵Q吸＝60%Q放 ∴燃烧石油气放出的热量： Q放4.2×107J， ∵Q放＝mq ∴燃烧石油气的质量： m气1.2kg， ∵ρ ∴石油气的体积： V气1.67m3， 费用＝3元/m3×1.67m3＝5元。 答：（1）每天共吸收5.4×107J太阳能； （2）该太阳能热水器将太阳能转化为水的热能的效率是46.7%； （3）需要5元费用。 20．如图甲、乙两个轨道形状形状相同，有一半径为R的一圆弧槽与粗糙程度相同的水平面相连接，但是甲的一圆弧槽是光滑的，乙的圆弧槽是粗糙的，现将质量为m两个完全相同的物体从斜面顶端由静止释放，在甲轨道水平面上滑行距离为S1后静止；而在乙水平面上滑行距离为S2后静止。求： （l）乙图中物体在水平面上的摩擦力为 ； （2）乙中物体在粗糙的弧槽上运动这段时间内，若克服摩擦力做的功全部转化为内能并被该物体吸收，则物体上升的温度为 。（物体比热容为c）。 【答案】（1）；（2）。 【解答】解：（1）甲中重力对物体做的功：W＝GR＝mgR 甲中物体在水平面上克服摩擦做的功等于物体沿光滑的半圆弧槽下滑重力做的功， 所以，GR＝fs1，那么，f 水平面上物体对它的压力和接触面粗糙程度相同，那么甲和乙水平面上的摩擦力相等， 即乙中物体在水平面上的摩擦力，f （2）物体在圆弧的最高点具有重力势能，即Ep＝mgR＝fs1，在下滑至水平轨道静止的过程中，重力势能全部转化为物体的内能，则有，Q＝mgR， 乙中物体在粗糙的弧槽上运动这段时间内使物体升温的能量为：Q﹣fs2＝cmΔt， mgRs2＝cmΔt， 解得，物体升高的温度为：Δt。 故答案为：（1）；（2）。 考点三 电路中的电能 ◆题型1 电功率的计算 21．某同学用如图甲所示的电路进行实验，电源电压恒定，R1为定值电阻。闭合开关S后，当滑片P从变阻器R2的b端逐渐向左移到某位置的过程中，多次记录数据并绘制得到滑动变阻器R2的P﹣I图像如图乙所示。下列说法错误的是（　　） A．滑动变阻器的最大阻值为20欧 B．电源电压是12伏 C．定值电阻R1的阻值为6欧 D．已知Q点横坐标为1.5安，则Q点纵坐标为9瓦 【答案】C 【解答】解：判断选项A： 当滑片P在b端时，滑动变阻器接入电路的电阻最大，电路中的电流最小。由图乙可知，最小电流Imin＝0.5A，此时滑动变阻器的功率P2＝5W。 根据电功率公式 P＝I2R，可得滑动变阻器的最大阻值： R2，max20Ω.所以，说法A正确。 2.判断选项B和C： 电源电压U恒定，根据串联电路的欧姆定律U＝I（R1+R2），我们可以利用图乙中的两组数据列出方程组。当I1＝0.5A时，R2，1＝R2，max＝20Ω。 U＝I1（R1+R2，1）＝0.5A（R1+20Ω）﹣﹣﹣（1） 当I2＝2A时，P2，2＝8 W。 此时滑动变阻器的阻值为：R2，22Ω U＝I2（R1+R2，2）＝2A（R1+2Ω）﹣﹣﹣（2）联立方程（1）和（2）， 可得：R1＝4Ω所以，说法C错误。 将R1＝4Ω代入方程（1）中，求得电源电压： U＝0.5A（4Ω+20Ω）＝12V。所以，说法B正确。 3.判断选项D： 当Q点横坐标为I＝1.5A时，电路中的电流为1.5A。 此时定值电阻R1两端的电压为：U1＝I×R1＝1.5 A×4Ω＝6 V 根据串联电路电压特点，滑动变阻器两端的电压为： U2＝U−U1＝12 V−6 V＝6 V 此时滑动变阻器的功率（即Q点纵坐标）为： P2＝U2×I＝6 V×1.5 A＝9 W。所以，说法D正确。 故答案选：C。 22．小科家新购置了一辆新能源汽车，并安装了配套的家用充电桩。充电桩连接了独立的电能表，其参数如图所示。请回答下列问题： （1）使用该充电桩为车辆充电时，小科观察到电能表转盘在1分钟内恰好转过300转，此时该充电桩的充电功率为 kW。 （2）随着充电技术发展，华为数字能源推出的全液冷超级充电桩已投入运营，其最大充电功率可达600kW。若某款纯电动汽车配备容量为100kW•h的电池包，现使用该超级充电桩以最大功率为其充电，将电池电量从16%充至100%，不考虑充电过程中的能量损耗，理论上需要 分钟。 【答案】（1）6；（2）8.4。 【解答】解：（1）3000r/（kW•h）表示的是电路中每消耗1kW•h的电能，电能表的转盘转3000r，则电能表转过300r消耗的电能为： W0.1kW•h， 则该充电桩的充电功率为： P6kW； （2）电池充满电消耗的电能：W＝（100%﹣16%）W电＝84%×100kW•h＝84kW•h， 根据P可知，充电需要的时间为： t0.14h＝8.4min。 故答案为：（1）6；（2）8.4。 23．某科学兴趣小组利用电流表和定值电阻制作一款简易“电压表”。 【器材】 电流表（量程0～0.6A，内阻忽略不计）、两个定值电阻（20Ω、2000Ω）、导线若干。 【设计原理】 将电流表与定值电阻串联后组成一个装置（如图），并联接入待测电路两端，可近似测量电压。共测量原理为：U＝IR，其中，I为电流表示数，R为串联的定值电阻。 （1）若要测量家庭电路电压（约220V），应选用哪个定值电阻？通过计算说明理由。 （2）此时定值电阻消耗的电功率是多少？ 【交流讨论】 （3）该自制“简易电压表”结构简单，但不足也明显。请指出不足是 。 【答案】（1）若要测量家庭电路电压（约220V），应选用2000Ω定值电阻，理由是电流表满量程时电阻至少为366.7Ω，20Ω电阻过小。 （2）此时定值电阻消耗的电功率是24.2W； （3）分度值过大，不准确。 【解答】解：（1）根据电流表的量程是0﹣0.6A，最大电流为0.6A，根据欧姆定律，最小电阻R366.7Ω，故选2000Ω电阻； （2）电流表内阻忽略不计，则定值电阻消耗的电功率是P24.2W； （3）根据欧姆定律知，电流表的分度值0.02A，对应的电压为U＝IR＝0.02A×2000Ω＝40V，分度值过大是不足之处。 答：（1）若要测量家庭电路电压（约220V），应选用2000Ω定值电阻，理由是电流表满量程时电阻至少为366.7Ω，20Ω电阻过小。 （2）此时定值电阻消耗的电功率是24.2W； （3）分度值过大，不准确。 24．小科家购买了一只电中药壶，其铭牌如图甲所示，内部电路简化如图乙。R1、R2为发热电阻，S为旋转开关，a、b、c、d为触点，通过旋转可切换“关”“低温挡”“高温挡”。正常工作时先使用高温挡将中药煮沸，再转用低温挡慢熬。 （1）低温挡加热时，开关S应旋转至触点 （选填“ab”、“bc”或“cd”）。 （2）求发热电阻R2的阻值。 （3）某次煎药总用时1.5小时，电功率与加热时间关系如图丙所示，本次煎药共消耗多少电能？ 【答案】（1）bc； （2）电阻R2的阻值为363Ω； （3）煎药消耗的电能为0.3kW•h。 【解答】解：（1）利用P可知，电源电压一定时，电阻越大，电功率越小；开关S接bc时，电阻R1、R2串联，电阻较大，电功率较小，是低温挡；开关S接cd时，电阻R2被短路，只有R1工作，电阻较小，电功率较大，是高温挡； （2）高温挡只有R1工作，电阻R1的阻值：， 低温挡电阻R1、R2串联，串联总电阻：， 电阻R2的阻值：R2＝R串﹣R1＝484Ω﹣121Ω＝363Ω； （3）由丙图可知，加热功率为P加热＝400W＝0.4kW，加热时间为t1＝0.5h；保温功率为P保温＝100W＝0.1kW，保温时间为t2＝1.5h﹣0.5h＝1h， 煎药消耗的电能：W总＝W保温+W加热＝P加热t1+P保温t2＝0.4kW×0.5h+0.1kW×1h＝0.3kW•h。 答：（1）bc； （2）电阻R2的阻值为363Ω； （3）煎药消耗的电能为0.3kW•h。 25．小科为学校草坪设计了一个自动注水喷淋系统，其电路设计如图甲，控制电路电源电压U1＝12V，R0为定值电阻，RF为压敏电阻，电磁铁线圈电阻忽略不计，压敏电阻路RF置于水箱底部（如图乙），其阻值与压力有关，阻值随水位变化关系如下表。工作电路包括注水系统和喷淋系统，其电源电压U2＝220V。圆柱体水箱底面积S＝0.4m2，当水箱内的水位上升到2m时，通过电磁铁线圈的电流Ia＝0.IA，衔铁恰好被吸下，注水系统停止工作，此时电流表示数I1＝lA，当水位下降到lm时，衔铁恰好被拉起，注水系统开始给水箱注水，此时电流表示数I2＝2A。 水位/m 0.25 0.50 0.75 1.00 1.25 1.50 1.75 2.00 2.25 压敏电阻RF阻值/Ω 300 200 125 90 70 66 62 60 59 （1）当水箱内水位达到2m时，控制电路中压敏电阻RF的功率为多少W？ （2）当水箱内水位下降到1m时，通电电磁铁线圈的电流Ib为多少？ （3）已知喷淋系统一直给草坪喷水，每秒针喷水量恒为0.001m3，注水系统工作时，每秒钟给水量箱注水恒为0.005m3，求相邻两次开始给水箱注水的这段时间内，工作电路消耗的电能？ 【答案】（1）当水箱内水位达到2m时，控制电路中压敏电阻RF的功率为0.6W； （2）当水箱内水位下降到1m时，通电电磁铁线圈的电流Ib为0.08A； （3）相邻两次开始给水箱注水的这段时间内，工作电路消耗的电能为1.32×105J。 【解答】解：（1）由图知，控制电路中R0、RF、电磁铁线圈串联，由表中数据知，当水箱内水位达到2米时，RF＝60Ω，控制电路中电流Ia＝0.1A，所以RF的功率为： PF＝ 代入数据解得PF＝0.6W； （2）当水位为2米时，根据串联电路特点和欧姆定律可得R0阻值为 当水位1米时，由表格数据知RF′＝90Ω 由串联电路特点和欧姆定律可得线圈的电流为 解得Ib＝0.08A （3）由工作电路知，注水和喷淋系统是并联的，注水系统从水位1米开始注水到2米，注水的体积： V＝Sh＝0.4m2×（2m.﹣1m）＝0.4m3 注水的同时喷淋系统一直工作，所以注水时间为 水位从2米下降到1m，需要的时间为 所以注水系统与喷淋系统同时工作时，工作电路电流做功为 W＝U2I2t1＝220×2×100J＝4.4×104J 喷淋系统单独工作时，工作电路的电流做功为 W'＝U2I1t2＝220×1×400J＝8.8×104J 则电路消耗的总电能为W总＝W+W'＝4.4×104J+8.8×104J＝1.32×105J。 答：（1）当水箱内水位达到2m时，控制电路中压敏电阻RF的功率为0.6W； （2）当水箱内水位下降到1m时，通电电磁铁线圈的电流Ib为0.08A； （3）相邻两次开始给水箱注水的这段时间内，工作电路消耗的电能为1.32×105J。 ◆题型2 小灯泡电功率的测量实验 26．小金和小东进行“测定小灯泡电功率”的实验。实验中所用器材规格均相同，小灯泡标有“2.5V”字样，电源电压为6伏不变，他们各自连接电路开展实验。 （1）若小金的实验步骤正确，闭合开关后发现小灯泡不亮。接下来他移动滑动变阻器的滑片，小灯泡始终不亮，电流表没有示数，但电压表有示数，则电路故障是 。 （2）小金排除故障后获得了相关实验数据和现象，记录如下表： 实验次数 电压表示数/V 电流表示数/A 灯泡亮度 1 1 0.1 较暗 2 2.5 正常发光 3 3 0.22 强烈发光 由于小金的粗心，没有及时记录小灯泡正常发光时电流表的示数，于是他根据第一次实验数据计算出灯泡电阻：R10Ω，再计算出小灯泡两端电压为2.5V时的功率：P0.625W，请你帮他判断，小灯泡的额定功率P额 0.625W。 （3）小东按图1正确连接电路，闭合开关，移动滑动变阻器滑片P，发现小灯泡正常发光时电压表指针偏转角度较小。小东将电路略做改动后解决了该问题，则他的改动是 。 （4）小东解决问题后继续实验，当电压表示数为2.5V时，小灯泡正常发光。此时电流表的读数如图2所示，可算出小灯泡的额定功率为 W。 【答案】（1）小灯泡断路；（2）小于；（3）将连接电压表“15”接线柱的导线改接到“3”的接线柱；（4）0.5。 【解答】解：（1）闭合开关后，移动滑动变阻器的滑片，观察到小灯泡始终不亮，电流表没有示数，说明电路为断路，电压表有示数，则电路故障是小灯泡断路； （2）小灯泡的电阻随温度升高而变大，所以小灯泡正常发光时的阻值应大于10Ω，根据可知，小灯泡的额定功率应小于0.625W； （3）电压表所选的量程越小，分度值越小，读数越准确。图1中，小红的电压表选用的是大量程。闭合开关，移动滑动变阻器滑片P，发现小灯泡正常发光时，电压表指针偏转角度较小，产生了较大误差。为减小误差，应将连接电压表“15”接线柱的导线改接到“3”的接线柱，即电压表改用小量程； （4）如图2所示，电流表选用小量程，分度值为0.02A，示数为0.2A。 小灯泡的额定功率为P额＝U额I额＝2.5V×0.2A＝0.5W。 故答案为：（1）小灯泡断路；（2）小于；（3）将连接电压表“15”接线柱的导线改接到“3”的接线柱；（4）0.5。 27．小刚做“测量小灯泡电功率”实验中，所用电源电压恒为6V，小灯泡的螺旋套上标有“2.5V”字样，其额定功率小于1W，滑动变阻器的规格是“40Ω；1A”。 （1）请你用笔画线代替导线，将图丙中未完成的电路连接好。（要求连好线后滑动变阻器滑片已经处于阻值最大处）； （2）闭合开关，发现灯泡不亮，电流表无示数，电压表有示数，电路的故障可能是 ； A．灯泡短路 B．滑动变阻器短路 C．灯泡断路 D．滑动变阻器断路 （3）测完小灯泡的电功率之后，他还想要绘制出该用电器的P﹣I2和P﹣U2图像，如图，则可能正确的是 ； A．B． C．D． （4）另一组同学不改变其它电路元件及电路连接，探究电流与电阻的关系：用6Ω、10Ω、15Ω的定值电阻分别替代灯泡，若设定不变的电压值为1.2V，为顺利完成实验，可以在电路中再串联一个定值电阻，则该定值电阻最小值是 Ω。 【答案】（1）； （2）C； （3）B； （4）20。 【解答】解：（1）滑动变阻器与灯泡串联，连好线后滑动变阻器滑片处于阻值最大处，则滑动变阻器应接右下接线柱，接线图如下所示： （2）闭合开关后灯泡不亮，电流表无示数，说明电路有断路故障，电压表有示数，说明电压表与电源之间是接通的，所以故障是灯泡断路，故选C； （3）AC、根据，若R不变，P与U2成正比，图象是一条经过原点的直线， 因灯泡电阻R随温度的升高而增大，所以P的取值会比R不变时P的取值小，图象相比正比例图象向下弯，故AC错误， BD、由P＝I2R知，若R不变，则P与I2成正比，图象是一条经过原点的直线， 因灯泡电阻R随温度的升高而增大，所以P的取值会比R不变时P的取值大，图象相比正比例图象向上弯，故B正确，D错误， 故选B； （4）当R＝15Ω电阻接入电路时，电路电流为：， 电路总电阻为，，滑动变阻器的最大阻值为40Ω， 则需串联电阻的最小阻值为：Rmin＝75Ω﹣40Ω﹣15Ω＝20Ω； 故答案为：（1）； （2）C； （3）B； （4）20。 28．在“测量小灯泡电功率”的实验中，小晨所在的实验小组用的电源电压为9伏，小灯泡的额定电压为3.8伏，电阻大约为10欧。 （1）有两个规格分别为“10Ω 1A”、“20Ω 2A”的滑动变阻器可供选择。 本实验中应该选择规格 的滑动变阻器； （2）图甲是该小组连接的实物图，其中有一根导线连接错误，请你在图中连接错误的导线上打“×”，并在图上补画出正确的连线； （3）观察图乙，该实验小组发现无法准确判断电压表指针是否指向3.8伏。于是他们重复做3次实验，每次实验都认为电压表示数最接近3.8伏。相关实验记录及数据处理见下表： 实验序号 电流表示数/A 测得灯泡的额定功率/W 测得灯泡额定功率的平均值/W 1 0.28 1.06 2 0.30 1.14 3 0.31 1.18 你认为这样处理数据的方法是否合理并作说明 。 （4）实验结束后，小晨在整理实验器材时，发现滑动变阻器的BP部分比PC部分热，这是因为 。 【答案】（1）“20Ω 2A”；（2）；（3）合理，三次实验电压表的示数都接近3.8V，此时对应的电流都为额定电流，为了减小误差，可以去这三次额定功率的平均值；（4）BP部分与PC部分串联，且BP部分电阻比PC部分电阻大，根据焦耳定律Q＝I2Rt可知，BP部分产生的热量多。 【解答】解：（1）当小灯泡正常发光时电路电流为： ； 滑动变阻器两端电压为： U滑＝9V﹣3.8V＝5.2V， 滑动变阻器接入电阻阻值为： ， 故应选“20Ω 2A”的滑动变阻器。 （2）由图可知小灯泡和滑动变阻器是并联电路，应改为串联电路，电压表测小灯泡两端电压，如图： （3）合理；三次实验电压表的示数都接近3.8V，此时对应的电流都为额定电流，为了减小误差，可以去这三次额定功率的平均值，故这种求平均功率的方法是合理的。 （4）BP部分与PC部分串联，且BP部分电阻比PC部分电阻大，根据焦耳定律Q＝I2Rt可知，BP部分产生的热量多。 故答案为：（1）“20Ω 2A”；（2）；（3）合理，三次实验电压表的示数都接近3.8V，此时对应的电流都为额定电流，为了减小误差，可以去这三次额定功率的平均值；（4）BP部分与PC部分串联，且BP部分电阻比PC部分电阻大，根据焦耳定律Q＝I2Rt可知，BP部分产生的热量多。 29．宾宾同学利用如图1所示的电路来测量小灯泡的电功率（电源电压3V，小灯泡的额定电压2.5V）。 （1）闭合开关，发现两电表指针处于图2所示位置，此时电路中存在的故障可能是： ； （2）故障排除后，从滑动变阻器接入电路阻值最大时开始记录数据，得到小灯泡U﹣I图象如图3所示，则小灯泡的额定功率是 W。 （3）他做完以上实验后，又想测出一个未知电阻Rx的阻值，连接电路时发现电压表已损坏，于是他又设计了如图4所示的电路，也测出了电阻的阻值（R0是已知阻值的定值电阻）。请你帮他完成下列步骤。 ①只闭合开关S1时，电流表的示数为I1。 ②再闭合开关S2后，电流表的示数为I2。 ③请写出未知电阻Rx的阻值表达式：Rx＝ （用I1、I2和R0表示）。 （4）在图1中滑动变阻器滑片移动过程中，电路消耗的总功率、小灯泡的功率随电流变化如图5所示，请判断随电流增大，滑动变阻器的功率大小变化是 。 【答案】（1）灯泡断路；（2）0.75；（3）；（4）先增大，后减小为0。 【解答】解：（1）由图2知，电流表示数为0，电路可能断路，电压表示数为电源电压，则电压表与电源连通，故此时电路中存在的故障可能是：灯泡断路。 （2）根据小灯泡U﹣I图象可知，灯在额定电压下的电流为0.3A，则小灯泡的额定功率是： P＝U灯I灯＝2.5V×0.3A＝0.75W； （3）③在①中，只闭合开关S1时，两电阻串联，电流表测电路中的电流，电流表的示数为I1。在②中，只有R0工作，电流表测量电路的电流，电流表的示数为I2。根据串联电阻的规律及欧姆定律，两次实验中电源电压为U＝I2R0＝I1（R0+Rx） 未知电阻Rx的阻值表达式为； （4）电路消耗的总功率P总＝P滑+P灯，则变阻器的功率为P滑＝ P总﹣P灯，从图5可知，在电流变大的过程中，P总和P灯的差先变大后减小为0，故滑动变阻器的功率大小变化是先增大，后减小为0。 故答案为：（1）灯泡断路；（2）0.75；（3）；（4）先增大，后减小为0。 30．小欧在“测量小灯泡电功率”的实验中，所用小灯泡的额定电压为2.5V，电源电压可调。 （1）请根据图甲所示的电路图，用笔画线代替导线将乙所示的实物连接成完整电路（连线不得交叉）。 （2）闭合开关，调节滑动变阻器的滑片，当小灯泡正常发光时，电流表示数如图丙所示，则小灯泡的额定功率为 W。 （3）实验后，小欧利用该电路探究了“电流与电阻的关系”。 ①他分别用5Ω、10Ω、15Ω和20Ω的定值电阻替换小灯泡，测得的电流与电阻的关系如图丁所示。由图象可知，当电压一定时，导体中的电流与导体电阻成 。 ②若电源电压为4.5V，要顺利完成上述实验，应选滑动变阻器的规格为 （填选项前字母）。 A.20Ω 0.6A B.50Ω 0.5A C.60Ω 0.3A 【答案】（1）；（2）0.8；（3）①反比；②B。 【解答】解：（1）由图甲可知，滑动变阻器的左下接线柱与灯泡的右端接线柱相连，据此作图，完整图如下所示： （2）电流表使用0～0.6A量程，分度值是0.02A，由图丙可知，示数I＝0.32A；小灯泡额定电压U额＝2.5V，根据P＝UI，其额定功率P额＝U额I＝2.5V×0.32A＝0.8W。 （3）①由图丁可知，U＝IR＝0.4A×5Ω＝0.2A×10Ω＝0.1A×20Ω＝2V，可知当电压一定时，IR乘积为定值，所以导体中的电流与导体电阻成反比。 ②电源电压U总＝4.5V，探究电流与电阻关系时要控制电阻两端电压UR＝2V不变。 根据串联电路电压特点，滑动变阻器两端电压U滑＝U总﹣UR＝4.5V﹣2V＝2.5V。 当接入20Ω电阻时，电路中电流I0.1A。 此时滑动变阻器接入电阻R滑25Ω， 当接入5Ω定值电阻时，电路电流I'0.4A， 所以滑动变阻器规格选50Ω 0.5A，即选B。 故答案为：（1）；（2）0.8；（3）①反比；②B。 ◆题型3 电功电热综合计算 31．如图甲是某品牌的商用超声波洗碗机，可用于大型食堂的碗筷全自动化清洗。该洗碗机外部为金属外壳，内部有智能恒温系统，可实现热水洗净、暖风烘干、防干烧等功能。 商品名称 商用超声波洗碗机 总功率 6000W 额定电压 220V 水槽容积 140L 加热功率 3000W （1）为减少触电事故，洗碗机插头应插到图 （填“乙”或“丙”）的插座上。 （2）以下事例中，利用声波的应用原理与洗碗机相同的有 （多选，填字母）。 A.医生用B超查看胎儿的发育情况 B.利用声呐进行测距 C.用超声波清洗眼镜 D.用超声波击碎人体内的结石 （3）若水槽中的水为100L，水初温为20℃，加热程序的加热效率为80%（不考虑蒸发带走的热量），求将水加热至50℃所需的时间。[已知当地气压为1个标准大气压 【答案】（1）乙；（2）CD；（3）1.5h。 【解答】解：（1）洗碗机外部为金属外壳，应该使用三孔插座，选择图乙的插座。 （2）A.医生用B超查看胎儿的发育情况，说明超声波可以传递信息，故A不符合题意； B.利用声呐进行测距，说明超声波可以传递信息，故B不符合题意； C.用超声波清洗眼镜，说明超声波可以传递能量，故C符合题意； D.用超声波击碎人体内的结石，说明超声波可以传递能量，故D符合题意。 故选：CD。 （3）水的质量为：m＝ρV＝1.0×103kg/m3×100×10﹣3m3＝100kg； 将100kg的水加热到50℃需要吸收的热量为：； 根据效率公式，需要消耗的电能为：； 根据W＝Pt，需要加热的时间为：。 故答案为：（1）乙；（2）CD；（3）1.5h。 32．为方便师生饮水，学校安装了直饮水机，如甲图所示，其工作电路原理如乙图，电热丝R1、R0绕在出水管上，水经过出水管时被加热，通过按“温水、开水选择开关”按钮，可以选择出温水或开水。该直饮水机的额定电压是220V，开水加热电功率是2200W，温水加热电功率是1000W。[已知：电热丝R1、R0电阻不随温度变化，水的比热容c＝4.2×103J/（kg•℃），水的密度ρ＝1×103kg/m3]。分析并计算： （1）当“温、开水选择开关”闭合时，饮水机处于出 （填“温水”或“开水”）状态。 （2）电阻R1的阻值为多大？ （3）现在需要50℃的温水1000mL，已知水的初温是20℃，不计热量损失，需要加热多长时间？ 【答案】（1）当“温、开水选择开关”闭合时，饮水机处于出 开水状态。 （2）电阻R1的阻值为26.4Ω。 （3）现在需要50℃的温水1000mL，已知水的初温是20℃，不计热量损失，需要加热126s。 【解答】解：（1）当“温、开水选择开关”闭合时，R1被短路，R0单独工作。根据P，此时电路中电阻最小，电功率较大，所以饮水机处于出开水状态。 （2）当开关闭合，R0单独工作时，开水加热电功率P开＝2200W， 由P可得，R022Ω， 当开关断开，R1与R0串联，此时温水加热电功率P温＝1000W， 总电阻R总48.4Ω， 则R1＝R总﹣R0＝48.4Ω﹣22Ω＝26.4Ω。 （3）水的质量，m＝ρV＝1×103kg/m3×1000×10﹣6m3＝1kg， 根据吸热公式可得水吸收的热量为：Q＝cmΔt＝4.2×103J/（kg•℃）×1kg×（50℃﹣20℃）＝1.26×105J， 由于不计热量损失，则加热时间t126s。 答：（1）当“温、开水选择开关”闭合时，饮水机处于出 开水状态。 （2）电阻R1的阻值为26.4Ω。 （3）现在需要50℃的温水1000mL，已知水的初温是20℃，不计热量损失，需要加热126s。 33．科技小组打算设计一款多功能电饭煲。 【设计要求】 ①工作电压220V，能实现两挡调节：煮饭模式功率880W、保温模式功率88W。 ②电饭煲达到设定温度后能自动切换到保温模式，且处于保温模式时指示灯亮起。 【方案设计】 按要求①初步设计了如图甲的方案。图中开关S1、S2都闭合时，电饭煲处于 模式。要达到煮饭时功率为880W，则发热电阻 R1应选择多大的阻值？（写出计算过程） 【方案选代】 （1）为达到要求②，同学们利用电磁继电器与热敏电阻，又设计了如图乙的方案。热敏阻R的阻值与温度的关系如图丙。则发热电阻R1和指示灯应如何放置？答： 。 A.a处为R1，b处为指示灯 B.b处为R1，a处为指示灯 （2）当电饭煲内温度达到105℃时，自动切换到保温模式。控制电路的电源电压U1为20V，当电流达到002A时，衔铁会被吸下，启动保温模式。选用的定值电阻R0阻值应为多少欧？（不计电磁铁线圈阻值） 【答案】【方案设计】煮饭；发热电阻R1应选择的阻值为55Ω； 【方案优化】①A；②选用的定值电阻R0阻值应为400Ω。 【解答】解：【方案设计】当开关S1、S2都闭合时，只有R1接入电路，电功率较大，电饭煲处于煮饭模式，功率为880W，电压为220V， 由P＝UI可知发热电阻R1应选择的阻值R155Ω； 【方案优化】①电磁继电器本质上是一个开关，如图所示，当控制电路电流大，电磁铁磁性增强，向下吸引衔铁，工作电路a、b处电阻串联接入电路；当控制电路电流小，电磁铁磁性减弱，没有吸引衔铁，衔铁在左端弹簧作用下向上恢复，b处电阻与工作电路断开，只有a处电阻接入电路，可知电磁继电器控制的是电阻R2在工作电路中的通断，与甲图进行对比，工作电路中的发热电阻R1应设计在a处，指示灯在b处；故选：A； ②控制电路的电源电压为24V，当电流达到0.03A时，电磁铁会吸下衔铁， 此时控制电路总电阻R总1000Ω； 当电饭煲内温度达到设定温度105℃时，由图丙可知此时热敏电阻R＝600Ω， 选用的定值电阻阻值R0＝R总﹣R＝1000Ω﹣600Ω＝400Ω。 故答案为：【方案设计】煮饭；发热电阻R1应选择的阻值为55Ω； 【方案优化】①A；②选用的定值电阻R0阻值应为400Ω。 34．“空气炸锅”因烹饪方便、无油无烟而深受大众喜欢。如图是某品牌空气炸锅及其工作的简易电路图。已知R1＝55Ω，R2＝220Ω，空气炸锅有高温、中温、低温二挡，高温挡时电路中总电流最大，低温挡时电路中总电流最小。操作时可按食材要求选择适宜的温度。 （1）当开关S1闭合，开关S2连接 （选填“a“或“b“）时，处于中温挡。 （2）求空气炸锅处于低温挡时，R2两端的电压。 （3）家用普通插座的额定电流（正常工作时允许通过的最大电流）为10A，超过10A会烧坏插座，请通过计算说明此“空气炸锅”在高温挡时能否接入插座。 【答案】（1）a； （2）空气炸锅处于低温挡时，R2两端的电压176V； （3）“空气炸锅”在高温挡时能接入插座。 【解答】解：（1）由电路图可知，当开关S1断开、S2接a时，R1、R2串联，根据串联电路的电阻特点可知，此时电路中的总电阻最大，由P可知，电路的总干路最小，空气炸锅处于低温挡； 当开关S1闭合、S2接b时，R1、R2并联，根据并联电路的电阻特点可知，此时电路中的总电阻最小，总功率最大，空气炸锅处于高温挡； 当开关S1闭合、S2接a时，只有R2自己工作，空气炸锅处于中温挡； （2）根据串联电路的电阻特点可知，空气炸锅处于低温挡时电路中的总电阻：R总＝R1+R2＝55Ω+220Ω＝275Ω， 电路中的电流为：I2＝I总0.8A， 则R2两端的电压为：U2＝I2R2＝0.8A×220Ω＝176V； （3）由并联电路的电流特点和欧姆定律可知，高温挡工作时，电路的总电流：I14A+1A＝5A＜10A，所以“空气炸锅”在高温挡时可以接入插座。 答：（1）a； （2）空气炸锅处于低温挡时，R2两端的电压176V； （3）“空气炸锅”在高温挡时能接入插座。 35．空气加湿器的工作原理是：加湿器水箱中部分水通过进水阀门进入电热槽中受热至沸腾，产生的水蒸气通过蒸汽扩散装置喷入空气中，从而提高空气湿度。如表是某同学设计的电热加湿器部分参数，其发热电路如图所示，R1、R2为阻值相同的发热电阻，1、2、3、4为触点，S为旋转型开关，实现关、低、高挡的转换。 额定电压 220伏 额定最大发热功率 400瓦 水箱容积 4升 适用面积 40～60米2 （1）水箱内装有一定量的水，水温从20℃加热至沸腾，需要吸收1.344×105J的热量，不计热损失，以最大发热功率加热，需要的时间为 秒。 （2）求R1的阻值。 （3）水沸腾后改用低挡加热，请计算低挡时的发热功率。 【答案】（1）336。 （2）R1的阻值为121Ω。 （3）水沸腾后改用低挡加热，低挡时的发热功率为200W。 【解答】解：（1）不计热损失，消耗电能W＝1.344×105J， 以最大发热功率加热，根据W＝Pt可知需要的时间为t336s； （2）S旋至1、2时，电路断开； S旋至2、3时，两电阻串联，总电阻较大，根据P可知总功率较小，处于低挡； S旋至3、4时，电路为R1的简单电路，总电阻较小，根据P可知总功率较大，处于高挡； 根据P可知R1的阻值R1121Ω； （3）根据P可知低挡时的发热功率P′200W； 答：（1）336。 （2）R1的阻值为121Ω。 （3）水沸腾后改用低挡加热，低挡时的发热功率为200W。 考点四 核能 能量守恒 ◆题型1 核能及其应用 36．北京时间2011年3月11日13时46分，日本本州岛附近海域发生强烈地震，强震致福岛第一核电站爆炸引发核危机，反应堆中的铀、钚等核材料进入海洋或大气，将对海洋和大气的环境产生严重的污染作用。下列有关说法中，不正确的是（　　） A．泄漏出来的铀、钚等核材料具有放射性 B．泄漏出来的铀、钚等核材料会造成核爆炸 C．泄漏出来的铀、钚等核材料因很长时间内都具有放射性而影响动植物健康 D．福岛核电站是利用裂变反应中产生的核能来进行发电的 【答案】B 【解答】解：A、泄漏出来的铀、钚等核材料具有放射性，故A正确； B、泄漏出来的铀、钚等核材料不会造成核爆炸，故B错误； C、泄漏出来的铀、钚等核材料因很长时间内都具有放射性而影响动植物健康，故C正确； D、福岛核电站是利用裂变反应中产生的核能来进行发电的，故D正确。 故选：B。 37．大力发展核能是解决能源危机的主要出路之一。如图是核电站工作流程图，关于流程图中各装置的能量转化，合理的是（　　） A．核反应堆：核能转化为机械能 B．蒸汽轮机：机械能转化为内能 C．发电机：机械能转化为电能 D．应用：电能转化为机械能 【答案】C 【解答】解：A．核反应堆：核能转化为内能，故A不合理； B．蒸汽轮机：内能转化为机械能，故B不合理； C．发电机：机械能转化为电能，故C合理； D．应用：电采暖是电能转化为内能，故D不合理。 故选：C。 38．关于核能的应用，下列说法中不正确的是（　　） A．人类利用核能的途径是核裂变和核聚变 B．太阳发光发热和氢弹爆炸都是轻核聚变释放能量造成的 C．原子弹是在可控的链式反应下进行的核裂变 D．α、β、γ三种放射线中，γ射线可以治疗癌症 【答案】C 【解答】解：A、人类利用核能的途径是核裂变和核聚变，故A正确； B、太阳发光发热和氢弹爆炸都是轻核聚变释放能量造成，故B正确； C、原子弹是在不可控的链式反应下进行的核裂变，故C错误； D、α、β、γ三种放射线中，γ射线可以治疗癌症，故D正确。 故选：C。 39．2020年12月4日，由我国自主设计并建造的新一代“人造太阳”装置——中国环流器二M装置成功放电，标志着我国先进的磁约束核聚变实验研究装置建成并正式投入运行，为我国核聚变堆的自主设计与建造打下了坚实基础。下列关于核聚变的叙述中错误的是（　　） A．核聚变的原料是相对原子量较小的原子核，比如氘、氚等 B．核聚变的发生需要极高的温度，所以核聚变也叫热核反应 C．目前人类仍不能控制核聚变反应，可控核聚变正在研究中 D．原子弹是根据核聚变原理制造的，它的威力比氢弹大得多 【答案】D 【解答】解：A．核聚变是指质量较小的原子核在超高温下结合成新的原子核的过程，故A正确； B．核聚变发生的条件是高温高压，又叫热核反应，故B正确； C．核聚变反应现在还不能人为控制，可控核聚变正在研究中，故C正确； D．氢弹是根据核聚变原理制造的，原子弹是根据核裂变原理制造的，故D错误。 故选：D。 40．人类对核能的开发和利用不断取得新的进展，根据目前的科研水平，你认为下列说法正确的是（　　） A．原子弹是利用核裂变，核电站是利用核聚变 B．氢弹是利用核聚变，太阳内部发生的是热核反应 C．原子弹对聚变的链式反应速度不加控制 D．核能是一种可再生资源，但它的污染较严重 【答案】B 【解答】解：A.原子弹是利用核裂变，核电站利用的也是核裂变，核反应堆发生的链式反应是可以控制的，故A错误； B.氢弹是核聚变原理，太阳内部发生的热核反应也是聚变原理，故B正确； C.原子弹是利用核裂变原理释放出巨大的能量，故C错误。 D.核能属于不可再生资源，故D错误； 故选：B。 ◆题型2 能量守恒应用 41．夏日傍晚，东钱湖马山湿地万千萤火虫飞舞，成为市民争相打卡的网红景点。 （1）萤火虫是萤科和凹眼萤科甲虫的统称，从生物分类角度可知它们一定属于相同的 （填“目”或“属”）。 （2）所谓的“腐草为萤”，指的是萤火虫在腐草中经历了受精卵、幼虫、 的阶段后成虫飞出草丛的现象，这是一个完全变态发育的过程。 （3）萤火虫发光依赖腹部末端细胞内的荧光素，在荧光素酶的作用下荧光素与氧气反应而发出荧光。该过程的能量转化是 能转化为光能。 【答案】（1）目； （2）蛹； （3）化学。 【解答】解：（1）生物分类等级从大到小依次是：界、门、纲、目、科、属、种；萤科和凹眼萤科都属于鞘翅目，所以它们一定属于相同的目； （2）昆虫在个体发育中，经过卵、幼虫、蛹和成虫等4个时期的叫完全变态发育。完全变态发育的幼虫与成虫在形态构造和生活习性上明显不同，差异很大。所谓的“腐草为萤”，指的是萤火虫在腐草中经历了受精卵、幼虫、蛹的阶段后成虫飞出草丛的现象，这是一个完全变态发育的过程； （3）萤火虫发光依赖腹部末端细胞内的荧光素，在荧光素酶的作用下荧光素与氧气反应而发出荧光。该过程的能量转化是化学能转化为光能。 故答案为： （1）目； （2）蛹； （3）化学。 42．干热岩是一种地热能源，是指存在于地壳深处的无水岩体，其温度一般在200℃以上。全球陆区干热岩资源量是全球石油、天然气和煤炭蕴藏能量的近30倍，我国干热岩资源占世界资源量的左右。如图为利用其发电的原理图，请回答下列问题。 （1）由图可知利用干热岩发电，主要涉及的能量转化有：内能→ →电能。 （2）干热岩是未来大力发展新能源之一，与火力发电相比，该能源的优点是： 。 【答案】（1）机械能；（2）清洁环保，无污染等（合理即可） 【解答】解：（1）从图中可知，干热岩提供的高温蒸汽推动涡轮机转动（将热的内能转化为机械能），然后带动发电机发电（机械能转化为电能），故主要涉及的能量转化有：内能→机械能→电能； （2）干热岩是地热资源，与火力发电相比，它无需消耗煤、石油等化石燃料，在发电过程中几乎不排放污染物或温室气体，因此更清洁环保。 故答案为：（1）机械能；（2）清洁环保，无污染等（合理即可） 43．端午节村里开展了丰富多彩的庆祝活动。 【活动一】包粽子一一粽子一般由糯米、馅料（如红枣、豆沙、肉类等）包裹在粽叶中制成。 （1）从能量的角度来看，粽子中储存了 能； 【活动二】赛龙舟——比赛使用的是12人龙舟，300米直道竞速。 （2）下图为某龙舟在直道上的行驶情况，根据图示可知龙舟在做 运动； （3）在正式比赛前，甲、乙两支龙舟队在300米不流动的水域中进行了友谊赛，结果乙队落后于甲队10秒完成比赛。若甲队划行的速度为6米/秒，则乙队的划行速度是多少？ 【答案】（1）化学；（2）匀速直线；（3）5m/s。 【解答】解：（1）从能量的角度来看，粽子中储存了化学能。 （2）龙舟在直道上的行驶情况，根据图示可知龙舟在相同的时间内通过的距离相等，做匀速直线运动。 （3）甲队运动的时间为：； 乙队的运动时间为：t2＝t1+10s＝50s+10s＝60s； 乙队运动的速度为：。 故答案为：（1）化学；（2）匀速直线；（3）5m/s。 44．图1是矿井新型储能方式的示意图，其装置由竖井、电机、重物组成。在电力富余时，电机执行电动机功能，将重物提升至矿井内高处；当需要电能时，让重物下落，带动电机发电，该过程电机执行发电机功能。 （1）储能时，消耗电能，电机工作抬升重物，将电能以 形式存储。 （2）当重物上升速度不同时，矿井储能装置的机械效率不同，两者关系如图2所示。当竖井内重物以10米/秒速度上升，储存1.5×107焦耳能量时，需消耗电能为 焦耳。 （3）结合图3推测矿井储能装置机械效率随速度的增大在减小的可能原因 。 【答案】（1）机械能；（2）2×107；（3）速度增大、阻力增大，克服阻力做的额外功增大，在有用功一定时，机械效率减小。 【解答】解：（1）储能时，消耗电能，电机工作抬升重物，将电能以机械能形式存储。 （2）由图得出，当竖井内重物以10m/s速度上升时的机械效率为75%， 由η可得消耗的电能： W电2×107J。 （3）由图丙可知重物受到的阻力随速度的增大而增大，速度增大、阻力增大，克服阻力做的额外功增大，在有用功一定时，机械效率减小。 故答案为：（1）机械能；（2）2×107；（3）速度增大、阻力增大，克服阻力做的额外功增大，在有用功一定时，机械效率减小。 45．自动充电储能式电动汽车的前轮装有小型发电机，当电动汽车减速滑行时，就可以连通发电机向蓄电池充电，将部分动能转化为电能储存起来，以达到节能的目的。某电动汽车以100×103J的初动能在水平路面上减速滑行，受到的阻力大小保持不变。 （1）第一次关闭自动储能装置，让车自由滑行，其动能（Ek）随滑行距离变化关系如图中①所示，则此过程中动能转化为 能，车受到的阻力大小为 N。 （2）第二次启动自动储能装置，其动能随滑行距离变化关系如图中②所示，已知储能装置的能量转化效率为80%，则此过程中电池所充的电能为 J。 【答案】（1）内；103；（2）3.2×104。 【解答】解：（1）第一次关闭自充电装置，让车自由滑行过程，动能全部转化为内能，由图读出：位移大小为x1＝100m，初动能为100×103J，末动能为0，根据功能关系得到，fx＝Ek， f103N； （2）第二次启动自充电装置，让车自由滑行过程，由图读出：位移大小为x2＝60m，初动能为100×103J，末动能为0，根据能量守恒定律得，Ek＝fx2+E，得到第二次向蓄电池所充的电能E＝η（Ek﹣fx2）＝80%×（100×103J﹣103N×60m）＝3.2×104J. 故答案为：（1）内；103；（2）3.2×104。 综合攻坚·知能拔高 46．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 【答案】C 【解答】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；若磁体从图中位置向右运动时灯发光，则当它从右端运动到左端时，磁场方向没有变化，线圈切割磁感线的方向与原来相反，产生的感应电流方向与原来相反，由于LED灯具有单向导电性，所以不会发光；节能夜跑灯工作时能量的转化过程为机械能转化为电能，长时间晃动会发热，故ABD不符合题意，C符合题意。 故选：C。 47．如图甲所示的电路中，R1为定值电阻，R2为滑动变阻器，电源电压不变。闭合开关S后，滑片P从a端移动到b端，电流表示数I与电压表示数U的变化关系如图乙所示，则下列判断正确的个数有（　　） ①电源电压为6V ②R2的最大阻值为10Ω ③R1的最大功率为0.2W ④电路的总功率变化了1.2W A．②③ B．①③ C．①④ D．②④ 【答案】D 【解答】解：由图1可知，两电阻串联，电压表测R2两端的电压，电流表测电路中的电流。 当滑动变阻器接入电路中的电阻为0时，电路中的电流最大，由图2可知I1＝0.6A， 电源的电压： U＝I1R1＝0.6A×R1﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣① 当滑动变阻器接入电路中的电阻最大时，电路中的电流最小， 由图2可知，I2＝0.2A，U2＝2V， 滑动变阻器的最大阻值： ，故②正确； 因串联电路中总电压等于各分电压之和，所以，电源的电压： U＝I2R1+U2＝0.2A×R1+2V﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣② 解①②得：R1＝5Ω，U＝3V，故①错误； 当电路中的电流最小时，电路的总功率最小，则 P小＝UI2＝3V×0.2A＝0.6W， 当电路中的电流最大时，电路为R1的简单电路，其电功率最大即为电路的最大总功率，则 P1大＝P大＝UI1＝3V×0.6A＝1.8W，故③错误； 所以，电路的总功率的变化量： ΔP＝P1大﹣P1小＝1.8W﹣0.6W＝1.2W，故④正确。 故选：D。 48．图甲所示电路中，电源电压恒定，滑动变阻器滑片P从b端移动到a端，R1两端的电压随滑动变阻器R2连入电路电阻变化的图像如图乙所示。下列说法中错误的是（　　） A．电源电压为6伏 B．R1的阻值为10欧 C．该电路的最大总功率为1.8瓦 D．P在b点时，通过R1的电流为0.1安 【答案】C 【解答】解：由电路图可知，定值电阻R1与滑动变阻器R2串联，电压表测R1两端电压； A．当滑动变阻器的滑片P在a端时，电路为R1的简单电路，此时电压表测电源两端的电压，其示数最大，由图乙所示图象可知，电源电压U＝6V，故A正确； B．从图乙可知，当滑动变阻器阻值最大时，分压最大，即R滑大＝50Ω，U1＝1V，根据串联电路的分压特点可知，滑动变阻器两端的电压为：U滑大＝U﹣U1＝6V﹣1V＝5V，由于，则，故B正确； C．当变阻器接入电路中的阻值最小时，电路中的电流最大，则电路中的最大电流为：，则该电路的最大总功率为：P大＝UI最大＝6V×0.6A＝3.6W，故C错误； D．P在b点时，电路为定值电阻与变阻器的最大电阻串联，此时电路中的电流最小，由图可知R1两端电压为1V，通过R1的电流为，故D正确。 故选：C。 49．“朱雀三号”是我国民营企业自主研制的新一代低成本、大运力、可回收液氧甲烷运载火箭，箭体采用不锈钢材料制作而成。 （1）运载火箭需面临诸多极端环境，因而不锈钢材料应具备 的性质。（写出一点即可） （2）液氧甲烷被视为下一代运载火箭的“理想燃料”，请写出其反应的化学方程式 。 （3）火箭回收的难点在于精确控制与稳定着陆。若火箭发动机通过控制推力，先从A点减速下降到B点，再从B点匀速下降到等距离的C点，如图所示。忽略空气阻力和火箭的质量变化，该过程中燃气推力做功的功率PAB （选填“＜”“＝”或“＞”）PBC。 【答案】（1）耐高温；（2）CH4+2O2→CO2+2H2O；（3）＞。 【解答】解：（1）根据“运载火箭需面临诸多极端环境”，结合物质的属性可知，不锈钢材料需要具备耐高温、耐腐蚀、高强度、抗冲击等性质。 （2）液氧（O2）和甲烷（CH4）在火箭发动机中发生完全燃烧反应，生成二氧化碳（CO2）和水（H2O），其反应方程式为：CH4+2O2→CO2+2H2O。 （3）从A到B：火箭减速下降，说明推力大于重力；从B到C：火箭匀速下降，说明推力等于重力。忽略火箭的质量变化，则其重力不变，所以FAB＞FBC。 A到B减速，后B到C匀速，说明了AB段的平均速度大于BC段的平均速度，根据PFv可知，PAB＞PBC。 故答案为：（1）耐高温；（2）CH4+2O2→CO2+2H2O；（3）＞。 50．千岛湖某景区配置了“飞天魔毯”，游客无需步行上山，坐在传送带上即可由“飞天魔毯”带至山上，如图甲所示。已知该“飞天魔毯”长度为400米，落差达100米，游客坐着“飞天魔毯”上山时，可以视为沿斜面匀速上升，模型图如图乙所示。 （1）上升过程中，传送带对游客的支持力对游客有无做功？答： （选填“有”或“无”）。 （2）游客乘坐“飞天魔毯”上升时，此时该游客受到摩擦力的方向是： 。 （3）游客坐在魔毯上从底部以1m/s的速度上升到顶部。已知该游客的质量为50kg，不计空气阻力，请计算“飞天魔毯”运行过程中，传送带对该游客做功的功率 。 【答案】（1）无；（2）沿传送带向上；（3）125W。 【解答】解：（1）上升过程中，传送带对游客的支持力方向垂直于传送带向上，而游客在支持力的方向上没有移动距离，所以传送带对游客的支持力对游客无做功； （2）因为游客乘坐“飞天魔毯”上升时，有沿传送带向下滑动的趋势，根据摩擦力的方向与物体相对运动趋势的方向相反，所以此时该游客受到摩擦力的方向是沿传送带向上； （3）该游客的重力G＝mg＝50kg×10N/kg＝500N， 不计空气阻力，传送带对游客做的功等于克服游客重力做的功，则W＝Gh＝500N×100m＝5×104J 游客上升的时间， 传送带对该游客做功的功率。 故答案为：（1）无；（2）沿传送带向上；（3）125W。 51．我们给手机充电时，手机充电器将220V的电压降到5V左右，充电器内部会有电流通过，手机充电器插在插座上不给手机充电时，充电器内部也会有微电流通过。 （1）调查发现很多人有不及时拔掉充电器的习惯，如果每天就有的2亿（2×108）个充电器插在插线板上，每个充电器每天平均闲置时间约为20h，平均实际功率约为0.1W，则全国一天因此浪费的电能约为 kW•h。 （2）通过实验测得给手机充电时充电器的输出电压约为5V，输出功率约为6W，则输出电流与常见家用电器 （选填“电视机”、“空调”或“电热灭蚊器”）的正常工作电流最接近。 （3）某款手机电池上面标有电压为5V，容量为5000mAh，现有两个充电器，甲标注“输出5V，600mA”，乙标注“输出5V，4A”，为了快速充电选择哪个充电器？并说出你判断的原因是 。 【答案】（1）4×105；（2）电视机；（3）乙的充电速度快；因为乙的充电功率大于甲的充电功率。 【解答】解：（1）全国一天浪费的电能约为W＝Pt＝2×108×0.1×10﹣3kW×20h＝4×105kW•h； （2）由于充电器的输出电流为，在家庭电路中的用电器以1.2A的电流工作，功率为P＝UI＝220V×1.2A＝264W，和家庭电路中的电视机的功率接近； （3）甲、乙两个充电器的充电功率分别为，P2＝U2I2＝5V×4A＝20W＞P1，那么乙的充电功率大于甲的充电功率，所以乙的充电速度快。 故答案为：（1）4×105；（2）电视机；（3）乙的充电速度快；因为乙的充电功率大于甲的充电功率。 52．图甲所示是小科在踢毽子的情形，开始上抛后，用脚踢了两次，最后毽子落地。假设毽子只在竖直方向作上下运动，整个过程中其高度随时间的变化情况如图乙所示，毽子的重力为G，不计空气阻力。 （1）毽子从A点运动到B点的过程中，速度 （选填“变大”、“变小”或“不变”），毽子的重力做功为 （用字母表示）。 （2）小科每次用不同的力踢毽子，则毽子在C点的机械能 D点的机械能（选填“大于”、“等于”或“小于”）。 【答案】（1）变大；G（h1﹣h2）；（2）小于。 【解答】解：（1）毽子从A点运动到B点的过程中，重力势能转化为动能，毽子的动能增大，质量不变，根据动能的影响因素可知其速度的变大； 毽子的重力所做的功为W＝Gh＝G（h1﹣h2）； （2）毽子只在竖直方向作上下运动，则在C点处其速度为零，动能为零；在D点处速度大于零，动能大于零，两处的重力势能相同，由此可毽子在C点的机械能小于D点的机械能。 故答案为：（1）变大；G（h1﹣h2）；（2）小于。 53．如图为游乐园过山车的轨道，小科坐过山车从高处滑下的过程中，依次经过A、B、C、D四处位置，轨道对车的支持力 （选填“做”或“不做”）功，小科在 （选填“A”“B”“C”或“D”）处动能最大。从A到D的过程中，机械能在减小，理由是 。 【答案】不做；B；过山车克服空气阻力和轨道的摩擦力做功，一部分机械能转化为内能。 【解答】解：支持力的方向始终与轨道垂直，而过山车的运动方向是沿轨道切线方向，支持力方向与运动方向垂直，根据做功的条件可知，轨道对车的支持力不做功。 过山车从高处滑下时，重力势能转化为动能，在最低点时速度最大，动能最大。图中B点是轨道的最低点，所以动能最大的位置是B。 从A到D的过程中，过山车需要克服空气阻力和轨道的摩擦力做功，一部分机械能转化为内能，所以机械能减小。 故答案为：不做；B；过山车克服空气阻力和轨道的摩擦力做功，一部分机械能转化为内能。 54．“天问一号”是负责执行我国首次火星探测任务的探测器，由环绕器、着陆巡视器组成。如图甲着陆巡视器与环绕器分离，安全着陆火星表面，环绕器在如图乙所示的椭圆轨道运行。 （1）火箭点火加速升空过程中，火星探测器的机械能 ；关闭发动机，当环绕器从“近火点”向“远火点”运行时，其速度 （两空均填“变大”、“变小”或“不变”）。 （2）火星地表沙丘、砾石遍布，没有液态水，火星的昼夜温差应该 （填“较大”或“较小”）。 【答案】（1）变大；变小；（2）较大。 【解答】解：（1）火箭点火加速升空过程中，火星探测器的速度加快，高度增加，则机械能变大；关闭发动机，当环绕器从“近火点”向“远火点”运行时，质量不变，速度变小，其动能变小； （2）火星地表沙丘、砾石遍布，没有液态水，火星的昼夜温差应该较大，因为沙石的比热容较小。 故答案为：（1）变大；变小；（2）较大。 55．2025年9月29日，我国嫦娥六号任务团队获国际宇航联合会世界航天奖团体奖。嫦娥六号由如图所示的四部分结构组成。 （1）嫦娥六号探测任务中，喷出的燃气帮助着陆器减速，该过程体现了 科学原理。 （2）上升器的燃料中含有偏二甲肼，偏二甲肼的化学式是C2H8N2，热值为4.25×107J/kg。6千克的偏二甲肼含有氮元素 千克，完全燃烧最多可以使嫦娥六号获得 焦的能量。 （3）嫦娥六号肩负月球背面采集月壤的重任，完成采集后从月球表面发射，需要速度达到一定大小才能摆脱月球引力回到地球。为尽可能多的将月壤运输回地球，设计师提出降低其他结构的质量，请你从能量转化的角度分析以上设计方案的合理性： 。 【答案】（1）力的作用是相互的（或力能改变物体的运动状态）； （2）2.4；2.55×108J； （3）抛出其他结构减小返回器的总质量，相同能量下更多能量转化为返回器的动能，使速度达到脱离月球引力的要求（合理即可）。 【解答】解：（1）喷出的燃气帮助着陆器减速，是因为力的作用是相互的（着陆器向下喷出燃气，燃气给着陆器一个向上的反作用力，从而减速），同时也体现了力可以改变物体的运动状态，这里核心原理是力的作用是相互的（或力能改变物体的运动状态）； （2）偏二甲肼化学式C2H8N2，碳元素的质量分数为：100%＝40%；6kg偏二甲肼中碳元素质量：6kg×40% ＝2.4kg；完全燃烧6kg偏二甲肼放出的热量：Q ＝mq＝6kg×4.25×107J/kg ＝2.55×108J； （3）从能量转化角度：尽可能多的将月球返回器落地，设计师抛出其他结构的质量，减小了返回器的总质量；在月球表面发射时，相同的动力（能量）下，质量越小，获得的速度越大；同时，月球引力对质量小的物体束缚力更小，更容易达到脱离月球引力的速度，满足返回地球的速度要求；（或：抛出其他结构，减小返回器质量，在相同燃料提供的能量下，更多的能量转化为返回器的动能，使速度达到脱离月球引力的要求）。 故答案为： （1）力的作用是相互的（或力能改变物体的运动状态）； （2）2.4；2.55×108； （3）抛出其他结构减小返回器的总质量，相同能量下更多能量转化为返回器的动能，使速度达到脱离月球引力的要求（合理即可）。 56．如图所示，规格相同的甲、乙两容器中分别装有3kg和2kg的纯净水，并用不同加热器加热，不计热损失，得到如图丙所示的水温与加热时间的关系图，则甲杯水中每分钟吸收的热量为 J，加热相同的时间，甲、乙两杯水升高的温度之比为 。 【答案】1.26×105；3：2。 【解答】解： （1）由图丙的甲图线可知，加热2min时，甲容器中水升高的温度：Δt＝40℃﹣20℃＝20℃； 由图象还可知，水的温度变化随时间的增加而均匀升高，所以，加热1min 时，甲容器中水升高的温度： Δt′Δt20℃＝10℃； 此时甲杯水中每分钟吸收的热量为： Q吸1＝cm1Δt＝4.2×103J/（kg•℃）×3kg×10℃＝1.26×105J； （2）由图丙可知，水的温度从20℃升高到40℃时，乙的加热时间为3min；此时乙容器中的水吸收热量： Q乙吸＝cm2Δt＝4.2×103J/（kg•℃）×2kg×（40℃﹣20℃）＝1.68×105J， 乙容器中的水每分钟吸收热量为： Q吸2Q乙吸1.68×105J＝5.6×104J； 由于忽略散热损失，所以两加热器每分钟放出的热量与水每分钟吸收的热量相同，则： 加热器每分钟放出的热量之比为：Q甲放：Q乙放＝Q吸1：Q吸2＝（1.26×105J）：（5.6×104J）＝9：4， 在相同时间内，两杯水吸收的热量之比为9：4，根据Δt可得两杯水升高的温度之比为： 。 故答案为：1.26×105；3：2。 57．如图所示，为两个光滑的圆弧槽和一段粗糙的水平面相连接的装置。将质量为m的物体从左侧圆弧槽A点由静止释放，最高到达右侧圆弧槽B点处；然后再次滑下，最高到达左侧圆弧槽C点处。其中A、B两点距离水平面的高度分别为H、h（忽略空气阻力）。 （1）物体从A点滑到水平面时，重力所做的功为 。 （2）物体从A点滑到B点的过程中，损失的机械能转化为物体内能的效率为η，则物体到达B点时温度升高了 。（物体比热容用c表示） （3）C点距离水平面的高度为 。 【答案】（1）mgH；（2）；（3）2h﹣H。 【解答】解： （1）质量为m的物体的重力为：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）为：ΔE＝GΔh＝mg（H﹣h）， 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， 由Q吸＝cmΔt可知，物体到达B点时温度升高了：Δt； （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）， 由W＝Gh可得，C点距离水平面的高度为：hC2h﹣H。 故答案为：（1）mgH；（2）；（3）2h﹣H。 / 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $