第2章 能的转化与能量守恒（知识清单）科学新教材浙教版九年级上册

该初中科学知识清单系统梳理了“能的转化与能量守恒”知识体系。从功和机械能切入，涵盖动能、势能及其转化，进而学习内能、比热容、燃料热值，再到电路中的电能（电功、电功率、电热），延伸至核能（裂变、聚变、核电站），最终落脚于能量转化与守恒定律，形成从具体能量形式到普遍规律的学习支架。 知识链路按“具体能量形式→转化规律→守恒定律”逻辑展开，每个知识点包含定义、影响因素、实验探究（如控制变量法）、公式应用及易错点分析。通过对比表格（温度/热量/内能）、实验步骤（伏安法测功率）和对点训练，培养科学思维的模型建构与推理论证，强化探究实践能力，帮助学生建立能量转化的系统认知。

第2章 能的转化与能量守恒 第1节 功和机械能 知识点 功 （一）功的含义 物体受到力的作用，并且在这个力的方向上通过一段距离，我们就说这个力对物体做了功。力做功也常说成物体做功，如人的推力对小车做功，也可以说成人对小车做功。 （二）做功的两个必要因素 做功包括两个必要因素：一是作用在物体上的力F；二是物体在力的方向上通过一段距离S。两者缺一不可，否则就没有做功，例如：运动员把杠铃举过头顶不动时，虽然有力但杠铃并没有在力的方向上移动一段距离，所以不做功。 (1)力对物体不做功的三种情况 ①有距离无力：物体没有受到力的作用，但由于惯性通过一段距离； ②有力无距离：有力作用在物体上，但物体没动，即物体没有通过一段距离； ③力与距离垂直：物体受到了力的作用，也通过了一段距离，但通过的距离与力的方向垂直。 (2)物体在力的方向上通过一段距离是指力与距离具有同向性、同体性和同时性。 （三）功的计算 功有大小，科学上规定：功等于力跟物体在力的方向上通过的距离的乘积。即功=力×距离。如果用F表示力，s表示物体在力的方向上通过的距离，W表示功，则功的计算公式为W=Fs。 应用功的计算公式时，必须注意以下三点： (1)要明确是哪个力对物体做功，或是哪个施力物体对哪个受力物体做功。 (2)公式W=Fs中的F是作用在物体上的力，s是物体在力F方向上通过的距离。 (3)F是使物体沿力F方向通过距离s的过程中，始终作用在物体上的力，它的大小和方向都是不变的。 （四）功的单位 在国际单位制中，力的单位是牛( N )，距离的单位是米( m)，功的单位是牛.米(N. m )，在国际单位制中，用专门的名称“焦耳”来表示，简称为焦，符号是J。1焦=1牛.米。 （五）做功的实质 做功的过程实质上就是能量转化的过程，力对物体做了多少功，就有多少能量发生了转化。因此，可以用功来量度能量转化的多少。 知识点 功率 （一）比较做功的快慢 比较做功的快慢有三种方法： (1)若做功相同，比较做功的时间，所用时间越短做功越快，所用时间越长做功越慢； (2)若做功时间相同，比较所做功的多少，做功越多做功越快，做功越少做功越慢； (3)若做功的多少和所用时间都不相同，则通过计算(做功的多少与做功所用时间的比值)进行比较。 通过以上三种方法的比较，说明做功的快慢与做功的多少和做功所用时间这两个因素都有关系。 （二）功率 (1)定义：单位时间里完成的功叫做功率。 (2)意义：反映做功快慢的量(即表示能量转化快慢的量)。 (3)符号： P (4)功率的公式：由功率的定义知，功率=功/时间，如果用P表示功率，W表示功，t表示时间，则功率的公式可表示为P=W/t (5)功率的单位 在国际单位制中，功率的单位是瓦特，简称瓦，符号为W。1瓦=1焦/秒。在实际应用中还常用千瓦( kW )、兆瓦( MW )作为功率的单位。1千瓦=1000瓦，1兆瓦=106瓦。 知识点 动能 （一）动能的概念 物体由于运动而具有的能量叫做动能。一切做机械运动的物体都具有动能。例如:飞翔的小鸟、行走的人、行驶的汽车、流动的水和空气等，都具有动能。 （二）探究影响动能大小的因素 (1)提出问题:动能的大小与哪些因素有关? (2)猜想与假设:物体动能大，表示物体由于运动而具有的能量大，所以动能可能与物体的运动速度有关，还可能与物体的质量有关。 (3)设计实验与制订计划:让小车从斜面上滑下，碰到一个木块上，推动木块做功。在同样的水平面上，通过木块被推动的距离大小，判断出小车动能的大小。 ①探究动能大小与速度的关系:让同一小车从不同高度滑下，看哪次木块被推得远 ②探究动能大小与质量的关系:换用质量不同小车，让它们从同一高度滑下，看哪个小车把木块推得远 (4)进行实验与收集证据: ①同一小车从不同高度滑下，小车碰撞木块时的速度不同。高度越高，小车滑下时速度越大，木块被推得越远，说明物体动能的大小与物体的速度有关。 ②不同小车从同一高度滑下，小车碰撞木块时的速度相同。质量大的小车将木块推得远，说明物体动能的大小与物体的质量有关。 (5)实验结论:物体动能的大小与物体的质量和运动速度有关。质量相同的物体，运动的速度越大，它的动能越大；运动速度相同的物体，质量越大，它的动能也越大。 （三）在探究和理解动能大小与哪些因素有关时，应注意以下两点 (1)因动能的大小与物体的质量、运动的速度两个因素有关，所以要用控制变量的方法进行实验。 (2)一切运动的物体都具有动能，物体的动能由物体的质量和其速度的大小共同决定，在比较物体的动能大小或分析物体动能大小的变化时，要同时考虑到物体的质量和物体的速度两个因素，不能只考虑其中的一个方面。例如:一颗子弹的速度大于火车的速度，并不能说明子弹的动能就一定比火车的动能大，因为子弹的质量比火车的质量小得多；也不能因为火车的质量比子弹的质量大得多，就认为火车的动能就一定比子弹的动能大，因为火车的速度比子弹小得多。 知识点 势能 （一）重力势能 (1)定义:物体由于被举高而具有的能量叫做重力势能。 判断一个物体是否具有重力势能，关键是看此物体相对某一个平面有没有被举高，即相对此平面有没有一定的高度。 若有，则物体具有重力势能；若没有，则物体不具有重力势能。 (2)探究影响重力势能大小的因素的实验 实验原理 金属小球的重力势能由被金属小球所撞出的沙坑的深度和大小来表示，撞出的沙坑越深越大，表明金属小球的重力势能越大 实验过程 a.探究重力势能与高度的关系:从不同高度自由释放同一金属小球，观察并记录金属小球所撞出沙坑的深度和大小； b.探究重力势能与质量的关系:从同一高度自由释放质量不同的金属小球，观察并记录金属小球所撞出沙坑的深度和大小 实验现象 a.同一个金属小球，下落高度越高，金属小球所撞出的沙坑越深越大； b.下落相同的高度，质量越大的金属小球撞出的沙坑越深越大 分析现象 得出结论 a.在质量相同时，物体被举得越高，它具有的重力势能越大； b.物体被举高的高度相同，物体的质量越大，它具有的重力势能就越大 (3)物体的重力势能大小与物体的质量和被举高的高度有关。物体的质量越大，被举得越高，它具有的重力势能就越大。 （二）弹性势能 (1)定义:物体由于发生弹性形变而具有的能量叫做弹性势能。例如，张开的弓、拉长的橡皮条、卷紧的钟表发条、压弯的杆等都是由于发生形生弹性形变而具有了弹性势能。判断一个物体是否具有弹性势能，关键是看物体是否发生了弹性形变，若物体发生了弹性形变，则此物体具有弹性势能。 (2)影响弹性势能大小的因素:弹性势能的大小与物体弹性形变的大小有关。物体的弹性形变越大，弹性势能就越大。例如，射箭时手拉弓弦使弓的弹性形变越大，弹性势能就越大，箭就射得越远。同样，机械表内发条卷得越紧，弹性形变越大，弹性势能就越大，机械表走动的时间就越长。 知识点 动能势能相互转化 （一）动能和重力势能的相互转化 动能和重力势能之间可以相互转化，一般发生在重力作用下的运动过程中。 (1)摆锤的摆动:在摆锤向下摆动的过程中，高度越来越低，速度越来越大，重力势能减小，动能增大，重力势能转化为动能:在摆锤摆过中点向上摆动的过程中，高度越来越高，速度越来越小，重力势能增大，动能减小，动能转化为重力势能。 (2)滚摆的运动:在滚摆下降的过程中，高度越光越低，速度越来越大，重力势能减小，动能增大，重力势能转化为动能；在滚摆上升的过程中，高度越来越高，速度越来越小，重力势能增大，动能减小，动能转化为重力势能。 (3)高处滚下的小球:小球在最高点运动速度是零，不具有动能，只具有重力势能； 到最低点只具有动能；之间既有动能又有重力势能。最高点开始小球在滚动过程中，重力势能转化为动能；最低点开始动能转化为重力势能。 （二）动能和弹性势能的相互转化 一个木球从高处滚下来，撞击到弹簧片上。 研究的过程 球的速度 动能 弹簧片形变程度 弹性势能 能的转化 木球压弯弹簧片 不断减小直至为零 不断减小直至为零 由小变大 不断增大 动能转化为弹性势能 弹簧片把木球弹回 由零不断增大 由零不断增大 由大变小 不断减小，直至为零 弹性势能转化为动能 （三）机械能守恒 动能和势能之和称为机械能。物体的动能和势能可以相互转化，而且在转化过程中，如果只有动能和势能的相互转化,机械能的总量就保持不变，即机械能守恒。 （四）动能和势能转化的应用 动能和势能的相互转化有着广泛的应用。如撑杆跳高运动员起跳后，身体不断上升，撑竿剧烈弯曲，动能转化为运动员的重力势能和撑竿的弹性势能。当上升到一定高度时，动能变得很小。此后，撑竿的弹性势能将逐渐转化为运动员的重力势能。水力发电站是利用水的势能转化为水的动能，再转化为叶轮的动能，进而带动发电机发电的。 第2节 物体的内能 知识点 内能 内能的改变 （一）内能 (1)分子动能：分子永不停息地做无规则运动，同一切运动着的物体一样,运动着的分子也具有动能。物体的温度越高,分子具有的动能越大。 (2)分子势能：由于分子之间存在相互作用力,因此分子之间也具有势能。 (3)物体的内能：物体内部所有分子热运动的动能和和势能的总和，叫做物体的内能，俗称热能，内能的单位是焦耳( J)。 (4)影响内能大小的因素：物体的温度、质量、状态、种类等。如在其他因素相同时，温度越高物体的内能越大；在其他因素相同时，物体的质量越大，物体的内能越大；在其他因素相同时，物体的状态不同，物体的内能可能不同；在其他因素相同时，物体的种类不同，物体的内能也可能不同。 （二）物体内能的改变 (1)热传递可以改变物体的内能 ①热传递的条件：物体之间或同一物体的不同部分之间存在温度差。 ②热传递对物体的影响：温度高的物体放出热量，温度降低，内能减少；温度低的物体吸收热量，温度升高，内能增加。 ③内能变化的量度：用热量来量度内能的变化。热量是指在热传递过程中，传递内能的多少。 ④热传递的实质：是内能从高温物体(或同一物体的高温部分)传递到低温物体(或同一物体的低温部分)。 (2)做功可以改变物体的内能 ①大量生活现象和实验表明：外界对物体做功，可以使物体的内能增加。常见对物体做功四种方法如下： 压缩体积(如：用打气简打气) 摩擦生热(如：钻木取火) 锻打物体(如：用铁锤敲打铁块) 弯折物体 (如： 来回多次拧弯细铁丝 ) ②大量实验表明，物体对外做功，物体的内能会减少，如气体体积膨胀 ③通过做功改变物体的内能，实质是其他形式的能与物体内能相互转化的过程。对物体做了多少功，就有多少其他形式的能转化为内能；物体对外做了多少功，就有多少内能转化为其他形式的能。可见，功可以用来量度内能改变的多少。 （三）温度、热量、内能之间的区别与联系 温度 热量 内能 定义不同 宏观上：表示物体的冷热程度 微观上：反映物体中大量分子 在热传递过程中， 传递热量的无规则运动的剧烈程度多少 物体内所有分子无规则运动的动能与势能的总和 量的性质 状态量 过程量 状态量 表述 “降低”或“升高” “放出”或“吸收” “有”“具有”“改变”“增加”“减少” 单位 摄氏度(℃) 焦耳(J) 焦耳(J) 联系 温度的变化，可以改变一个物体的内能，,传递热量的多少可以量度物体内能改变的多少。物体吸收或放出热量，它的内能将发生改变，但它的温度不一定改变。如冰融化时要吸收热量，内能增加，但温度却保持在0℃不变。同样，物体放出热量时，温度也不一定降低 知识点 比热容与热量计算 （一）比热容 (1)定义及单位：单位质量的某种物质，温度升高1℃所吸收的热量叫做这种物质的比热容，比热容用符号℃表示，单位为焦/(千克. ℃)，读作焦每千克摄氏度。 (2)水的比热容表示的物理意义意义：水的比热容为4.2x103焦/(千克.℃ ),它的意义是质量为1千克的水，温度升高(或降低)1 ℃所吸收(或放出)的热量为4.2x103焦。 (3)水的比热容的特点和应用：一定质量的水升高(或降低)一定温度吸收（或放出）的热量较多，根据这特点， 我们用水作为降温物质或用来取暖，用来降温时，让水吸收并带走更多的热量：用来取暖时，让水放出更多的热量。另一方面，由于水的比热容大，在吸收(或放出)相同的热量时，温度升高(或降低)得小，故沿海沿海地区昼夜温差小，沿海地区冬暖夏凉等。 （二）热量的计算公式 (1)吸热公式： Q吸=cm( t-to)。 式中C表示物质的比热容，m表示物体的质量，to表示物体加热前的温度,t表示物体加热后的温度,“t-to”表示升高的温度，有时可用△to表示，此时吸热公式可写成Q吸=cm△to (2)放热公式：Q放=cm (to-t)。 式中c、m的含义不变，to表示物体放热前的温度，t表示物体放热后的温度，“to-t”表示降低的温度，有时可用△to表示，此时放热公式可写成Q放=cm△to (3)热量计算的一般式： Q=cm△t △t表示温度的变化量。 可见，物体吸收或放出热量的多少由物体的质量、物质的比热容和物体温度的变化量这三个量的乘积决定，跟物体温度的高低无关。 Q吸与Q放公式中各物理量的单位：比热容C的单位是焦/(千克.℃),质量m的单位是千克，温度(t、t或△to)的单位是℃(摄氏度)，热量Q的单位是焦，计算时要注意单位的统一。 (4)两个温度不同物体放在一起时，高温物体放出热量,温度降低；低温物体吸收热量，温度升高。若放出热量没有损失，全部被低温物体吸收，最后两物体温度相同，称为“达到热平衡”。用公式表示为Q吸=Q放 (热平衡方程)。 知识点 燃料的热值 （一）定义：1千克某种燃料完全燃烧时放出的热量，叫做这种燃料的热值。 （二）单位：焦/千克，如木炭的热值是3.4x107焦/千克，它表示1千克木炭完全燃烧时放出的热量是3.4x107焦。 （三）能量转化：燃料燃烧释放热量的过程，就是将贮存在燃料中的化学能转化为内能的过程。 （四）热值是燃料的一种特性， 它只与燃料的种类有关，不同燃料的热值一般不同；与燃料的形状质量、体积、是否完全燃烧均无关。 （五）燃料完全燃烧放出热量的计算公式： Q放=mq。其中m代表燃料的质量,其单位为千克,q代表燃料的热值，其单位为焦/千克，Q代表热量，其单位为焦。 （六）燃料很难完全燃烧，燃料燃烧放出的热量也不可能完全得到利用。因此，改善燃烧条件，使燃料尽可能完全燃烧，同时应尽可能减少各种热损失，既可以节约燃料、提高效率，又可以减少污染、保护环境。 注意：对于热值的定义，我们要抓住其中的三个关键词：1千克、某种燃料、完全燃烧。 ①“1千克”指出热值是对一定质量的燃料而言的，这一定质量是1千克。如果燃烧的不是1千克的燃料，那么，完全燃烧时放出的热量与热值的大小便不同。 ②“某种燃料”是说明热值与燃料的种类有关。确定的燃料有确定的热值，不同的燃料一般有不同的热值。由此可见，热值反映了燃料的燃烧特性。热值大，反映1千克的这种燃料完全燃烧时放出的热量多,或者说化学能转化成的内能多。 ③“完全燃烧”的含义是烧完、烧尽。1千克某种燃料只有在完全燃烧时放出的热量才是这种燃料的热值，如果没有完全燃烧，放出的热量就比热值的值小。利用Q放=mq计算燃料燃烧放出的热量是理论值，因为在实际情况下，燃料不可能是完全燃烧的。 第3节 电路中的电能 知识点 电能与电功 （一）电功 (1)定义:电流所做的功叫做电功。 (2)实质:电流做功的过程实质上就是电能转化为其他形式能量的过程。电能转化为其他形式能量的多少可以用电功来度量。如电流通过电动机，把电能转化为机械能，说明电流对电动机做了功。 (3)单位，电能电功的单位是焦耳，还有千瓦时(kW·h)俗称“度”。焦耳与千瓦时之间的换算关系:1千瓦时=3.6× 106焦耳。 （二）电能表 (1)电能表的作用:测量用电器在一段时间里消耗的电能的多少。电能表也叫电度表。 (2)电能表的参数含义 (3)电能表测量电能的方法: ①读数法:电能表计数器上显示着数字，计数器前后两次示数之差就是这段时间内用电的度数(消耗电能的多少)，单位是千瓦时(度)。例如:家中电能表在月初的示数是03248，月末的示数是03365，则这个电能表计数器示数中最后一位数月家中用电量为336.5千瓦时-324.8千瓦时=11.7千瓦时，即这个月家中用电量为11.7度。 ②计算法:由电能表参数Nr/ kW.h (N由不同电能表规格而定)，数出某段时间电能表转盘转过的转数n，则这段时间消耗的电能W=n/N千瓦时=n/N ×3.6× 106焦耳 知识点 电功率 （一）电功率 (1)物理意义:描述电流做功的快慢。 (2)定义:电流在单位时间内做的功。用字母P表示。 (3)单位:瓦( W )或千瓦(kW)，换算关系为1千瓦=1 000瓦。 (4)公式:P= W/t，其中W代表电功，t表示时间，其变形式为W=Pt，t= W/P （二）额定电压和额定功率 (1)额定电压:用电器正常工作时的电压。用电器铭牌上标有的电压值就是额定电压，常用U额表示。 (2)额定功率:用电器在额定电压下消耗的电功率。用电器铭牌上标有的电功率值就是额定功率，常用P额表示。 （三）实际电压和实际功率 (1)实际电压:用电器实际工作时的电压，它可能与额定电压相等，也可能比额定电压大或小，还可能为零。常用U实表示。 (2)实际功率:用电器在实际电压下工作时的电功率，它可能与额定功率相等，也可能比额定功率大或小，当用电器中无电流通过时实际功率为零。常用P实表示。 (3)灯泡的亮度取决于其实际功率的大小。无论额定电压如何，额定功率如何，在没有损坏的前提下，只要灯泡的实际功率相等，其发光的亮度就相同。 (4)实际功率和额定功率之间的关系: 用电器两端的电压 电功率 用电器工作情况 U实=U额 P实=P额 正常工作 U实>U额 P实>P额 容易损坏 U实<U额 P实<P额 不能正常工作 知识点 电功 电功计算公式 （一）影响电功率大小的因素 (1)研究电功率与电流的关系 实验方案:如图所示，将两只小灯泡并联，目的是控制两者两端的电压相同，比较通过两只小灯泡的电流大小和亮度(亮度反映实际功率的大小)。观察两只小灯泡的亮暗，并记录两只电流表的示数，把观察结果记录在下表中。 灯L1 灯L2 条件控制(电压关系) 亮度(亮暗) 电流(安) 实验结果:在电压相等的情况下，通过小灯泡的电流越大，小灯泡的电功率越大。 (2)研究电功率与电压的关系 实验方案:如图所示，将两只小灯泡串联，目的是控制通过两者的电流相同，比较两只小灯泡两端的电压大小和亮度(亮度反映实际功率的大小)。观察两只小灯泡的亮暗，并记录两只电压表的示数，把观察结果记录在下表中。 灯L1 灯L2 条件控制(电流关系) 亮度(亮暗) 电压(安) 实验结果:在电流相等的情况下，小灯泡两端的电压越高，小灯泡的电功率越大。 （二）电功率的计算公式 (1)实验表明，用电器的电功率等于用电器两端的电压与通过用电器的电流的乘积。 (2)电功率的公式可表示为P=UI (电功率的基本公式，适用于所有电路的计算)，由公式得出，电功率的单位瓦特也可表示为1瓦=1伏·安。 (3)电功率的推导公式:将公式I=U/R代入上述公式，可推导出:P=I2R或P= U2/R(只适用于纯电阻电路的计算)。 (4)无论用电器串联或并联，电路的总功率都等于各用电器的实际功率之和，关系式为P=P1+P2+..+Pn。 （三）电功的计算 (1)根据功率和功的关系P=W/t可以得到电功的计算式，即W=Pt=UIt。这就是说，电流在某段电路上做的功，等于这段电路两端的电压与通过这段电路的电流，以及通电时间的乘积。 (2)根据公式W=UIt,电功的单位焦耳也可表示为1焦=1伏·安·秒。 (3)将公式I=U/R代入电功公式，可得W=U2t/R或W=I2Rt。同样的，这两个公式只能运用于纯电阻电路中。 （四）电功率的测量 (1)伏安法测量电功率:用电压表测量用电器两端的电压，用电流表测量通过用电器的电流，再根据公式P=UI间接求出用电器的电功率，这种方法叫做伏安法。 (2 )实验器材:常用的小灯泡1只(标明额定电压，未标明额定功率)，电流表、电压表各1只，滑动变阻器1只,开关1只，电池组(总电压高于小灯泡的额定电压)1只，导线若干。 (3)过程和步骤: ①按正确的电路图连接电路。 ②调节滑动变阻器，使小灯泡两端的电压恰好等于小灯泡的额定电压。读出此时两只电表的示数，并记录在下表中。 ③调节滑动变阻器，使小灯泡两端的电压约为小灯泡额定电压的1.2倍。观察小灯泡的亮度变化(相对于额定电压下的亮度)，读出两只电表的示数，并记录在下表中。 ④调节滑动变阻器，使小灯泡两端的电压约为小灯泡额定电压的0.8。观察小灯泡的亮度变化(相对于额定电压下的亮度)，读出两只电表的示数，并记录在下表中。 ⑤计算出三种情况下小灯泡的电功率;分析小灯泡的亮度和实际功率的关系。 知识点 伏安法测小灯泡电功率 实验目的 用电流表和电压表测量小灯泡的额定功率和实际功率 实验原理和方法 （1）原理：P=UI。 （2）根据电功率的计算公式P=UI，用电压表测量小灯泡两端电压，用电流表测通过小灯泡的电流，就可以求出小灯泡的电功率。 实验器材 两节电池、滑动变阻器、电压表、电流表、小灯泡一个（额定电压2.5V）、灯座、开关、导线 实验电路图和实物图 甲 乙 实验步骤 （1）根据实验要求，设计电路，画出电路图（如图甲所示）。 （2）按照图甲所示电路图连接实物电路，如图乙所示。在开关闭合之前，将滑动变阻器的滑片移到阻值最大处（保护电路）。 （3）检查连接无误后，闭合开关，调节滑动变阻器的滑片，使电压表的示数等于小灯泡的额定电压，观察此时小灯泡的发光情况，记下此时电压表和电流表的示数，填在实验数据记录表中。 （4）调节滑动变阻器的滑片（改变小灯泡两端电压，实现多次测量），使小灯泡两端电压低于额定电压，观察此时小灯泡的发光情况与在额定电压下的发光情况有什么不同，记下此时电压表和电流表的示数，数据记录表中。 （5）调节滑动变阻器的滑片，使电压表的示数约为额定电压的1.2倍，观察此时小灯泡的发光情况与在额定电压下的发光情况有什么不同，记下此时电压表和电流表的示数，数据记录表中。 （6）实验结束后，断开开关，将连接电路的导线拆开，并整理好实验器材。 （7）根据测出的三组数据（不是为了求平均值，而是为了得到不同电压下的实际功率），计算出小灯泡在不同发光情况下的电功率，并填在实验数据表中。 实验数据记录表 实验次数 电压U/V 电流I/A 电功率P/W 小灯泡的亮度 1 2.5 0.24 0.6 正常 2 2.0 0.20 0.4 较暗 3 3.0 0.28 0.84 较亮 分析论证 （1）分析表格中的实验数据后，发现小灯泡两端的实际电压越高，小灯泡电功率越大，小灯泡越亮。 （2）小灯泡的亮度时由它的实际功率决定的。 （3）小灯泡的实际电功率有多个，额定功率只有一个。 实验结论 当U实=U额时，P实=P额，小灯泡正常发光，测得P额=0.6W。 当U实<U额时，P实<P额，小灯泡发光较暗。 当U实>U额时，P实>P额，小灯泡发光较亮。 知识点 电热器与焦耳定律 （一）电流的热效应 (1)定义:电流通过各种导体时，会使导体的温度升高，这种现象叫做电流的热效应。 (2)实质:电流通过导体发热的过程实际上是电能转化为内能的过程。 (3)应用:各种各样的电热器都是利用电流的热效应工作的，如电熨斗、电热毯、电热壶、电饭煲等。电热器的主要组成部分是发热体，发热体一般是由电阻大、熔点高的金属导体制成的。 （二）探究影响电热的因素 提出问题:电流通过导体产生的热的多少跟哪些因素有关呢? 猜想与假设:结合生活经验，可能与导体的电阻有关，可能与电流的大小有关，还可能与通电时间有关。设计实验:如图(注意控制变量法的运用) 控制t、I相同，研究热效应与电阻的关系。 控制t、R相同，研究热效应与电流的关系。 控制I、R相同，研究热效应与时间的关系。 进行实验: ①将两根电阻丝串联，通电加热一段时间后，观察两玻璃管中煤油上升的高度，并作出标记。 ②当两玻璃管中的液面降到原来的高度后，减小滑动变阻器接人电路的阻值使电流增大，在与①相同的时间内，观察同一玻璃管中煤油上升的高度，并作出标记。 ③保持②电流大小不变，延长通电加热时间，观察同一玻璃管中煤油上升的高度，并作出标记。 ④比较玻璃管中煤油上升高度的变化，得出结论。 获得结论: ①当通电时间、电流相等时，电阻越大，电流产生的热量越多。 ②当通电时间、电阻相等时，电流越大，电流产生的热量越多。 ③当通电电流和电阻相等时，通电时间越长,电流产生的热量越多。 （三）焦耳定律 (1)焦耳定律的内容:电流通过导体产生的热量跟电流的二次方成正比，跟导体的电阻成正比，跟通电时间成正比。焦耳定律是由英国科学家焦耳最先发现的。 (2)公式:Q=I2Rt。 (3)对焦耳定律的计算公式Q=I2Rt的理解要注意以下几点: ①讲到影响电流通过导体产生热量的因素时要控制好变量，要同时考虑到通过导体的电流、导体电阻和通电时间。例如不能说导体通电时间越长，产生的热量就越多。 ②不能说导体产生的热量跟电流成正比，只能说跟电流的二次方成正比。 ③公式中的各个物理量都是对同一导体或电路而言的，计算时不能张冠李戴。 ④电热和电功的单位是相同的，都是焦(J)。 第4节 核能 知识点 核裂变与核聚变 原子由原子核和核外电子构成，而原子核又由质子和中子构成，质子带正电荷，中子不带电，对于原子来说，质子和中子几乎集中了原子的全部质量，却挤在原子中心非常小的空间内，构成很小的原子核，这使得原子核分裂或重新组合极其困难，但是一旦使原子核分裂或聚合，就可释放出惊人的能量。 （一）核能的概念 原子核是可以转变的，原子核在转变过程中所释放出的能量叫做核能。核裂变和核聚变是获得核能的两种途径。 （二）裂变 (1)含义:核裂变是质量较大的原子核在中子轰击下分裂成2个新原子核，并释放出巨大能量的现象。如中子轰击铀235，铀核就会分裂成2个新核，并释放出能量，同时产生几个新的中子，1千克铀全部裂变，释放的能量超过2000吨煤完全燃烧释放的能量。 (2)链式反应:每个铀核裂变时会产生几个中子，这些中子又会继续轰击其他铀核，使其他铀核裂变并产生更多的中子，这样就会导致一系列铀核持续裂变，产生链式反应，如图所示。快速的裂变反应可以引起猛烈的爆炸，原子弹就是利用快速裂变制成的，我们]还可以控制链式反应的速度，把核能用于和平建设事业。“核反应堆”就是控制裂变反应的装置。 (3)应用:原子弹、核电站都是根据核裂变的原理制成的。原子弹属于不加控制的链式反应；核电站属于可控制的链式反应。 （三）聚变 (1)含义:2个质量较小的原子核结合成质量较大的新原子核，同时释放出能量的现象。由于核聚变需要极高的温度，所以核聚变也叫热核反应。 如图所示，氘核(1个质子和1个氘核中子)和氚核(1个质子和2个中子)在超高温下聚合成新的原子核一氦核，并释放出1个中子，同时释放巨大的能量。 (2)释放能量情况:质量相同的核燃料，核聚变反应释放的核能比核裂变反应释放的核能要多得多。 (3)应用:氢弹是根据核聚变的原理制造的，它的威力比原子弹大得多。太阳的内部在不停地发生这种核聚变，从而向外释放出巨大的能量。 知识点 核电站 利用核能发电的电站叫核电站。利用核能发电是人们和平利用核能的一个重要方向。 （一）核电站的原理 (1)核反应堆:可控制地进行核反应的装置，称为核反应堆。核反应堆是核电站核心部分，它以铀为核燃料。 (2)核电站的原理:利用核反应堆提供的能量，使水变成蒸汽，再利用高温高压的蒸汽推动汽轮发电机发电。 工作过程 反应堆中放出的核能转化为高温蒸汽的内能,通过汽轮机带动发电机发电，内能转化为机械能,再转化为电能。核电站的工作过程:第一回路中的水被泵压人反应堆，在那里被加热，然后进人热交换器，把热量传给第二回路的水，然后又被泵压回到反应堆里；在热交换器内，第二回路的水经加热生成高温高压蒸汽，被送入汽轮机驱动汽轮机做功后温度降低、压强减小，进人冷凝器，最后又由水泵把它压回热交换器。高速旋转的汽轮机带动发电机发电。 (3)核电站的能量转化:核电站并非将核能直接转化为电能。目前人类使用的电能大多数是通过发电机发出的，而发电机是把机械能转化为电能的装置，所以核电站必须把核能通过某些途径转化为机械能，再通过发电机转化为电能。核反应堆以铀235为燃料，反应堆中放出的核能转化为高温蒸汽的内能，通过汽轮机做功，将内能转化为机械能，带动发电机发电，将机械能转化为电能。 （二）核电站的特点 (1)消耗燃料少，废渣也少,产生的能量巨大，可以大大减少燃料的运输量。 (2)特别适合于缺少煤、石油和水力资源的区域。 (3)核电站需防止放射性物质泄漏造成的放射性污染，因此必须采用可靠的保护措施，同时要处理好废渣。 (4)成本低，一些发达国家的核电已占相当大的比例，我国的核电事业发展得也很快。 （三）太阳能 (1)在太阳内部，氢原子核在超高温下发生核聚变。 (2)太阳的巨大能量是内部核聚变产生的。 (3)大部分太阳能以热和光的形式向四周辐射出去,其中有一部分到达地球表面。 知识点 放射性 （一）放射性 早在100多年前，科学家贝克勒尔、居里夫妇等发现铀、钍、镭等元素能够自发地放出穿透能力很强的射线。居里夫人把元素具有的这种辐射能力叫做放射性。 原子核的裂变和聚变都会产生些放射性物质，这些物质的原子核内部会向外辐射出肉眼看不见的、能量很高的射线，如a射线、β射线和γ射线。 （二）三种主要的放射线 射线 组成 穿透本领 a射线 带正电的高速运动的氦原子核 最弱，在空气中只能前进几厘米 β射线 带负电的高速运动的电子流 较强，很容易穿透黑纸，还能穿透几厘米厚的铝板 γ射线 能量很高的电磁波 很强，能穿透几厘米厚的铅板和几十厘米厚的混凝土 （三）放射性的利与弊 (1)利:少量的放射线可以为人类服务，如r射线可以对机械设备进行探伤；可以使种子变异，培育出新的优良品种；利用放射线可以杀菌。医疗上利用γ射线可以治疗肿瘤等疾病。 (2)弊:过量的高能量的放射线照射对人体和动植物的组织有破坏作用。 第5节 能的转化与能量守恒 知识点 能的相互转化 （一）能量可以在两个物体之间转移，能量形式也可以转化 (1)太阳能的转化 照射到植物叶片上----植物的化学能 照射到大气层中------空气的动能 照射到太阳能热水器--水的内能 照射到电池板上------电能 (2)人体能量的来源及转化:人体所需的能量都来自食物，食物被消化后且被分解的过程，是食物的化学能转化为人体的内能、电能、机械能等能量的过程。被吸收的营养物质由血液输送到人体各处。 (3)火力发电厂的能量转化:燃料燃烧将燃料的化学能转化为内能来加热水，水沸腾后，产生的蒸汽驱动涡轮机转动将内能转化为机械能，涡轮机带动发电机发电将机械能转化为电能。 （二）能量转化的普遍性 自然界中的能量有多种表现形式，如机械能、内能、化学能、电能、电磁能、核能等。自然界中各种形式的能量不是孤立的，它们可以在一定的条件下发生转化，能量也可以在同一物体或不同的物体间相互转移。能量转化是普遍现象，自然界中物质运动形式的变化中伴随着能量的相互转化。 知识点 能量守恒定理 （一）内容 能量既不会消灭，也不会创生，它只会从一种形式转化为另一种形式，或者从一个物体转移到另一个物体。而在转化和转移的过程中，能的总量保持不变。这就是能量转化和守恒定律。 （二）意义 能量转化和守恒定律是自然界最普遍、最重要的基本定律之一。无论是机械运动，还是生命运动，无论是宇宙天体，还是微观粒子，都遵循这个定律。 （三）永动机一不可能成功 所谓“永动机”是指不消耗任何能量和燃料,却能源源不断对外做功的机器。“永动机”不可能成功的事实告诉我们，违反能量转化和守恒定律的事件是不可能发生的。能量是不可能凭空创造出来的。即所谓的“消耗能量”“利用能量”“获得能量"的实质是能量相互转化或转移的过程。 （四）机械能守恒与能量守恒定律的区别 (1)机械能守恒是有条件的一没有能量损失或额外的能量补充。 因为机械能守恒是指一个物体如果只存在着动能和势能之间的转化时，机械能的总量将保持不变。如果存在机械能与其他形式的能之间的转化，机械能总量发生改变，机械能不再守恒，例如克服摩擦做功，产生内能，机械能的总量将减少，损失的机械能将转化为其他形式的能。 (2)能量守恒定律的成立不需要条件。这是因为能量转化形式是多样的，可以在机械能、内能、化学能、电能、光能、声能间相互转化，不限于动能和势能之间的转化，在转化过程中，一种形式的能减少，另一种形式的能必然增加，能的总量保持不变。 知识点 能量转化和转移的方向性 （一）内能总是自发地从高温物体转移到低温物体，而不能从低温物体自发地转移到高温物体 如烧杯中的热水变冷等，是内能自发地从高温物体转移到低温物体。电冰箱、空调制冷，都是从低温物体的内部吸热，向外面放热，使内能从低温物体转移到高温物体。这种转移不是自发进行的，必须要有附加的条件:消耗电能，电动机(压缩机)做功。 （二）机械能可自发地转化为内能，但内能无法自发地转化为机械能 如汽车制动刹车时，由于摩擦，机械能转变成地面、轮胎及空气的内能，但是这些内能不能再次转化为汽车的机械能而使汽车重新启动。可见，能量的转移和转化是有 一定的方向性的。能量可以自发地朝一个方向进行，但不能自发地朝反方向进行。 易错点一、动能、势能、机械能易错 1.动能由质量+速度共同决定；速度大但质量很小，动能不一定大。 2.重力势能看质量+高度，高度高质量小，重力势能不一定大。 3.橡皮泥塑性形变，没有弹性势能。 4.机械能减少是转化成内能散失；总能量守恒，机械能不一定守恒。只有不计摩擦、不计空气阻力，机械能才守恒。 【对点训练】 1．反曲弓由弓体和弓弦结构组成。拉弓时，弓弦长度几乎不变，弓体发生明显弯曲。在拉弓过程中，拉力与张弓距离的关系如图乙所示。下列说法正确的是（　　） A．拉弓的过程中，拉力与张弓距离的关系是成正比的 B．若换用更重的箭，其他条件不变，射出的箭的速度会变大 C．阶段一和阶段三，人做的功大小相同 D．若张弓后不搭箭直接释放弓弦，弓的弹性势能会转化为弓的动能 2．如图所示，粗糙的弧形轨道竖直固定于水平面上，小球由A点以速度v沿轨道滚下，经过右侧等高点B后到达最高点C。下列分析正确的是（　　） A．小球在A、B两点的速度相同 B．小球在A、C两点的机械能相同 C．小球在A、B两点的重力势能相同 D．小球在A、C两点的重力势能相同 3．体育运动蕴含很多科学道理，下面有关图中实例的描述正确的是（　　） A．如图﹣1，踢出去的足球会慢慢停下来，是因为没有受到力的作用 B．如图﹣2，实心球对手的力使实心球飞了出去 C．如图﹣3，运动员用力扣击排球时，手会感觉到疼，说明球对手的力大于手对球的力 D．如图﹣4，运动员举起杠铃的过程中对杠铃做了功 4．如图所示为游乐园中的“空中飞人”项目：甲静躺在水平放置的弹性垫上，乙从高处的跳板跳下，利用弹性垫的弹力作用将甲弹起。不计空气阻力，下列说法正确的是（　　） A．乙下落的过程中，动能减小 B．甲弹起上升的过程中，重力势能增大 C．整个过程中，甲的机械能始终不变 D．为提高甲弹起高度，可以减小乙的下落高度 5．随着冬奥带来的冰雪热潮持续升温，冰壶运动正从专业赛场走向大众生活。图1为冰壶场地的示意图，其冰面粗糙程度处处相同。运动员从a点推动冰壶至b点时松手，运动员留在投掷线左侧，冰壶继续运动直至停在c点，整个过程冰壶速度变化如图2所示。下列说法正确的是（　　） A．a到b的过程中冰壶的动能一直增大 B．运动员在t1～t2时间内对冰壶不做功 C．运动员是在t2时刻松开冰壶的 D．冰壶能够从b运动到c是由于冰壶受到惯性的作用 易错点二、功与功率（机械功率） 1.做功两个条件：有力+在力的方向上移动距离 三种不做功：①有力无距离（推不动）； ②有距离无力（惯性运动）； ③力和运动方向垂直（提水桶水平走，拉力不做功）。 2.功率表示做功快慢；做功多，时间很长，功率也可以很小。 【对点训练】 6．如图甲所示，水平路面由三段粗糙程度不同的区域组成。物块在F＝2牛的水平拉力作用下从区域①的最左端由静止开始运动，在刚进入区域③时撤去拉力，物块最终停在区域③的最右端。图乙为物块运动的v﹣t图像，下列说法正确的是（　　） A．区域②F的功率为4瓦 B．区域③F做功12焦 C．区域①路面最粗糙 D．区域①②③F所做的功相同 7．物体在水平地面上做直线运动，当物体运动的路程和时间图象如图甲时，受到的水平推力为F1；当物体运动的速度和时间图象如图乙时，受到的水平推力为F2．两次推力的功率分别为P1、P2，则下列关系正确的是（　　） A．F1＝F2 P1＞P2 B．F1＝F2 P1＜P2 C．F1＞F2 P1＞P2 D．F1＜F2 P1＞P2 8．每年校运动会中都会有跳远、实心球和4×100接力赛等传统项目。 （1）如图甲，小科在跳远比赛中助跑是为了增大 （填“惯性”或“动能”）。 （2）如图乙是同学在投掷实心球的场景，若不计空气阻力，A处动能 C处动能（填“大于”“小于”或“等于”）。 （3）如图丙，四位同学在田径场指定位置按照A→B→C→D顺序参加4×100接力，他们总平均功率为1200瓦，共做了66000焦的功，通过计算分析，他们 （填“已经”或“没有”）打破学校该项目56.07秒的记录。 9．如图所示，物块在水平拉力F（大小未知）的作用下，在水平直线轨道上运动，其中AB＝CD＝10m。已知物块在AB段和CD段分别以2m/s和4m/s的速度匀速运动，且在AB段、CD段所受摩擦力分别为1N和2N，则该物块通过AB段和CD段所用的时间之比为 ，拉力F在AB段做功的功率为 W。 10．一辆满载物资的总重为G牛顿的运输车，将物资沿ABCD路线运至D处，AB段海拔高度为h1米，CD段海拔高度为h2米，如图所示。在整个运输过程中，汽车以恒定速度v米/秒运动，汽车t＝0时经过A处，t1时经过B处，t2时经过C处，在此过程中汽车牵引力功率P随时间变化的图像可简化为图所示（P1、P2、t1和t2也为已知量）。 （1）汽车在AB段运动时牵引力 （选填“大于”、“小于”或“等于”）在BC段运动时牵引力。 （2）求汽车在由B处上升到C处的过程中克服重力做的功 （用字母表示）。 易错点三、内能、比热容 1.内能由质量、温度、状态共同决定；一小杯沸水内能小于一大桶温水。 2.晶体熔化、液体沸腾：吸热，温度不变，内能增大。 3.热传递转移的是内能，温度不能转移。 4.吸热由比热容、质量、温度变化三者共同决定；比热容是物质属性，与质量、吸放热多少无关。 【对点训练】 11．近年来，一款特色风味的黄油年糕成了烘焙店里的人气单品。店家将裹有黄油的年糕放入烤箱烤制，出炉后香气四溢，广受食客青睐。下列说法正确的是（　　） A．刚出炉的黄油年糕很烫，是因为黄油年糕含有的热量很多 B．烤制年糕时黄油香味在烘焙店内四溢，这是扩散现象 C．冰箱里冷藏的黄油的温度很低，其分子不做热运动 D．黄油年糕刚放入烤箱时，烤箱内的热空气将温度传递给黄油年糕 12．直线下降一定比曲线快吗？科技馆的展厅里有一个演示装置（图甲），其示意图如图乙所示。将两个完全相同的小球M、N从同一高度同时由静止释放（不计摩擦和空气阻力），分别沿直轨道和弧形轨道运动，N球先到达终点。下列说法正确的是（　　） A．释放时，两球的重力势能不同 B．运动中，N球的机械能大于M球 C．到达各自轨道中点时，N球的动能大于M球 D．运动过程中，两球的内能逐渐增大 13．干冰（固态二氧化碳）清洗技术如今被广泛应用于精密仪器的清洁。起爆前高压泵将CO2压缩成高压气体，液化后输入爆破筒内。如图所示，爆破时电加热管发热，使筒内的液态CO2迅速汽化，高速喷射到仪器表面，将污垢剥离。以下说法正确的是（　　） A．加压时，二氧化碳内能增大，温度降低 B．加压时，二氧化碳内能减小，温度升高 C．二氧化碳气体高速喷出时，内能增大，温度升高 D．二氧化碳气体高速喷出时，内能减小，温度降低 14．如图所示，是冷水与热水混合时，温度随时间变化的图象。假设在热传递过程中没有热量损失，那么，由图中所给的信息可知，冷热水的质量与吸放热之比分别是（　　） A．2：1、1：1 B．1：1、2：1 C．1：1、1：2 D．1：2、1：1 15．将质量为10kg的热水与冷水混合，不考虑热量散失，混合过程中温度随时间变化的图像如图所示。 （1）混合后，达到热平衡时的温度为 ℃。 （2）热水放出的热量与冷水吸收的热量 （填“相等”或“不相等”）。 （3）实验所用的冷水质量 （填“＞”“＜”或“＝”）10kg。 易错点四、电功率、电功、电热 1.电能W=Pt；耗电多少由功率和通电时间共同决定，功率大时间短，消耗电能不一定多。 2.额定功率：额定电压下的功率（铭牌固定值，不会改变）； 实际功率：实际电压下工作功率，电压改变，实际功率改变；灯泡亮度由实际功率决定，不是额定功率。 灯泡铭牌“220V 40W”：220V额定电压，40W额定功率。电压不等于220V时，实际功率≠40W。 3.串联（电流相同）：，电阻越大，实际功率越大； 并联（电压相同）：，电阻越大，实际功率越小。 不看串并联，直接说“电阻大，功率大”是错误。 4.纯电阻电路（电炉、电烙铁）：电能全部转化内能 W=Q； 非纯电阻（电动机）：电能→机械能+内能，W>Q，电热只能用计算，不能用。 5.额定电压相同的灯泡，额定功率越大，电阻越小；串联电流一样，电阻小实际功率小，反而更暗。 【对点训练】 16．如图所示，在“比较两个灯泡亮暗”的实验中，闭合开关后，调节滑动变阻器，使两图中的灯L1和L2均发光，L1的规格为“2.5V 0.3A”，L2的规格为“3.8V 0.3A”（忽略灯丝的电阻变化）。下列说法正确的是（　　） A．图甲实验中，灯L1比灯L2亮 B．图乙实验中，灯L1比灯L2亮 C．图甲实验可探究“电流做功多少与电流大小的关系” D．图乙实验可探究“电流做功多少与电压大小的关系” 17．用如图所示电路探究电流通过导体产生的热量与什么因素有关，两个透明容器中密封着等量的空气，通电进行实验。下列说法错误的是（　　） A．该装置可用于探究电流通过导体产生的热量与电流的关系 B．U形管中液面高度差的变化反映导体产生热量的多少 C．通电相同时间，电阻R1与R2产生的热量之比为2：1 D．通电相同时间，左边透明容器中的气压大于右边透明容器中的气压 18．小科同学用如图甲所示的电路探究影响电流热效应的影响因素，把热熔胶棒竖直压在两根阻值不同电阻丝上，其中R1大于R2（夹持仪器未画出）。用刻度尺测量两根热熔胶棒下降高度，分别记为L1和L2，来比较电阻丝产生热量的多少。 （1）本实验通过设计串联电路来研究电阻对电流产生热量的影响，应控制相同的变量有 。 （2）通电一段时间后，L1 L2（选填“大于”“小于”或“等于”）。 （3）小科同学继续延长通电时间，获得更多组数据，并画出L（L1与L2之和）随通电时间的变化情况，得到如图乙所示的曲线。请解释在t0时间后曲线增速变缓的原因： 。 19．如图甲所示，电源电压保持不变，闭合开关S，滑动变阻器滑片P从b点向a点滑动的过程中，两个电压表示数随电流表示数变化的情况如图乙所示。 （1）图乙中的曲线 （选填“dc”或“ec”）表示电压表V1的示数随电流表示数变化的图像。 （2）闭合开关后，该电路消耗的功率最小为 W。 20．如图甲所示为测量标有“3.8V”字样的小灯泡额定功率的电路图。 （1）连接电路时，开关应处于断开状态，滑动变阻器的滑片应移到最 （填“左”或“右”）端。 （2）当电压表示数为3.8V时，电流表示数如图乙所示，则小灯泡的额定功率为 W。 （3）在实验中，甲同学把电流表与电压表的位置互换，闭合开关后造成 。（填选项） A.电流表被烧坏 B.电压表被烧坏 C.小灯泡被烧坏 D.小灯泡不亮 （4）乙同学的电流表损坏了，老师告诉他已经没有电流表可换了，而给了他一个已知阻值为R的定值电阻和若干个开关，该同学重新设计了如图丙所示的电路，在不改变该电路连接的情况下，也能测出小灯泡的额定功率。他正确连接电路后，接下来的实验步骤是：闭合开关S、S1断开S2，移动滑动变阻器的滑片至某一位置，使电压表的示数为3.8V；保持滑片位置不动，断开开关S1，闭合开关S、S2，记下电压表的示数U2；得出小灯泡额定功率的表达式P＝ 。 易错点五、能量转化与守恒定律 1.机械能转化为内能散失，总能量不变，机械能减少。 2.机械能守恒是特殊情况（无摩擦损耗）；现实大多机械能不守恒，但总能量永远守恒。 3.永动机不可以制造，总会有内能损耗，违背能量守恒，永动机不可能实现。 【对点训练】 21．中国是全球小水电发展最活跃的国家之一，山区开发建设小水电站可带动新能源发展，实现水资源综合利用。 （1）如图，某地建造水电站有甲、乙两种方案。从能量利用角度来看，选择 方案更合理。（选填“甲”或“乙”） （2）水电站涉及多种能量的转化：水的机械能→水轮机的动能→ 能。 22．图甲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）装置中用于储能的重物质量非常大，其目的是 。 （2）当重物上升速度不同时，矿井储能装置的机械效率不同，两者关系如图乙所示。当竖井内重物以10米/秒速度上升，储存1.5×107焦耳的能量时，需消耗的电能为 焦耳。 （3）结合图丙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是 。 23．如图是鱼缸中电动增氧泵的原理图。将增氧泵浸没在水中，打开电动机后，电动机驱动叶轮转动，缸底的水从进水口被吸入后，经叶轮加速，水流快速流过喷水管。空气通过进气管进入水中，最终携带氧气的水流从喷水管流出。 （1）电动机工作时带动叶轮转动，使水高速喷出，将电能转化为水的 。 （2）在叶轮推动下，喷水管中的水高速流过，此时进气管下部的气压 （填变大、变小或不变）。 （3）下列是小金总结的缸底的水被吸入泵内的原因，请对其过程排序 。 ①外界大气压把水压入进水口 ②外界大气压强大于泵壳内压强 ③叶轮转动把泵壳内的水甩出，在泵壳内形成了低压区 24．我国“东风﹣31AG”型洲际导弹利用钱学森弹道提升突防能力、打击精度。飞行过程如图所示。 （1）飞行初段，发动机中燃料燃烧推动导弹加速上升，其能量主要来自燃料储存的 。 （2）飞行中段，发动机关闭，距离地面等高的a、b两点速度的大小关系：va vb（选填“＞”、“＜”或“＝”）。 （3）导弹在突防过程中通过发动机喷气方向和推力大小的改变来实现高速机动变轨，说明力可以改变物体的 。 25．为实现节能减排目标，国家鼓励发展新能源汽车，我国在2024年一年内电车销量突破1000万辆。某车企对生产的一新能源汽车进行性能测试：在平直公路上，测试车从静止开始加速到20m/s后，继续匀速行驶。其速度v与时间t的关系图像如图所示，已知前10s轿车运动的路程为100m。请根据上述信息回答： （1）电车行驶的原理是将储存在电车电池中的能量转化为电能，电能再转化为 能。 （2）该电车在匀速直线运动阶段通过的路程。 （3）该电车在整个过程中的平均速度（结果保留一位小数）。 （4）若电车以20m/s的速度行驶72km，需要多少小时？ 学科网（北京）股份有限公司1 / 10 学科网（北京）股份有限公司 $ 第2章 能的转化与能量守恒 第1节 功和机械能 知识点 功 （一）功的含义 物体受到力的作用，并且在这个力的方向上通过一段距离，我们就说这个力对物体做了功。力做功也常说成物体做功，如人的推力对小车做功，也可以说成人对小车做功。 （二）做功的两个必要因素 做功包括两个必要因素：一是作用在物体上的力F；二是物体在力的方向上通过一段距离S。两者缺一不可，否则就没有做功，例如：运动员把杠铃举过头顶不动时，虽然有力但杠铃并没有在力的方向上移动一段距离，所以不做功。 (1)力对物体不做功的三种情况 ①有距离无力：物体没有受到力的作用，但由于惯性通过一段距离； ②有力无距离：有力作用在物体上，但物体没动，即物体没有通过一段距离； ③力与距离垂直：物体受到了力的作用，也通过了一段距离，但通过的距离与力的方向垂直。 (2)物体在力的方向上通过一段距离是指力与距离具有同向性、同体性和同时性。 （三）功的计算 功有大小，科学上规定：功等于力跟物体在力的方向上通过的距离的乘积。即功=力×距离。如果用F表示力，s表示物体在力的方向上通过的距离，W表示功，则功的计算公式为W=Fs。 应用功的计算公式时，必须注意以下三点： (1)要明确是哪个力对物体做功，或是哪个施力物体对哪个受力物体做功。 (2)公式W=Fs中的F是作用在物体上的力，s是物体在力F方向上通过的距离。 (3)F是使物体沿力F方向通过距离s的过程中，始终作用在物体上的力，它的大小和方向都是不变的。 （四）功的单位 在国际单位制中，力的单位是牛( N )，距离的单位是米( m)，功的单位是牛.米(N. m )，在国际单位制中，用专门的名称“焦耳”来表示，简称为焦，符号是J。1焦=1牛.米。 （五）做功的实质 做功的过程实质上就是能量转化的过程，力对物体做了多少功，就有多少能量发生了转化。因此，可以用功来量度能量转化的多少。 知识点 功率 （一）比较做功的快慢 比较做功的快慢有三种方法： (1)若做功相同，比较做功的时间，所用时间越短做功越快，所用时间越长做功越慢； (2)若做功时间相同，比较所做功的多少，做功越多做功越快，做功越少做功越慢； (3)若做功的多少和所用时间都不相同，则通过计算(做功的多少与做功所用时间的比值)进行比较。 通过以上三种方法的比较，说明做功的快慢与做功的多少和做功所用时间这两个因素都有关系。 （二）功率 (1)定义：单位时间里完成的功叫做功率。 (2)意义：反映做功快慢的量(即表示能量转化快慢的量)。 (3)符号： P (4)功率的公式：由功率的定义知，功率=功/时间，如果用P表示功率，W表示功，t表示时间，则功率的公式可表示为P=W/t (5)功率的单位 在国际单位制中，功率的单位是瓦特，简称瓦，符号为W。1瓦=1焦/秒。在实际应用中还常用千瓦( kW )、兆瓦( MW )作为功率的单位。1千瓦=1000瓦，1兆瓦=106瓦。 知识点 动能 （一）动能的概念 物体由于运动而具有的能量叫做动能。一切做机械运动的物体都具有动能。例如:飞翔的小鸟、行走的人、行驶的汽车、流动的水和空气等，都具有动能。 （二）探究影响动能大小的因素 (1)提出问题:动能的大小与哪些因素有关? (2)猜想与假设:物体动能大，表示物体由于运动而具有的能量大，所以动能可能与物体的运动速度有关，还可能与物体的质量有关。 (3)设计实验与制订计划:让小车从斜面上滑下，碰到一个木块上，推动木块做功。在同样的水平面上，通过木块被推动的距离大小，判断出小车动能的大小。 ①探究动能大小与速度的关系:让同一小车从不同高度滑下，看哪次木块被推得远 ②探究动能大小与质量的关系:换用质量不同小车，让它们从同一高度滑下，看哪个小车把木块推得远 (4)进行实验与收集证据: ①同一小车从不同高度滑下，小车碰撞木块时的速度不同。高度越高，小车滑下时速度越大，木块被推得越远，说明物体动能的大小与物体的速度有关。 ②不同小车从同一高度滑下，小车碰撞木块时的速度相同。质量大的小车将木块推得远，说明物体动能的大小与物体的质量有关。 (5)实验结论:物体动能的大小与物体的质量和运动速度有关。质量相同的物体，运动的速度越大，它的动能越大；运动速度相同的物体，质量越大，它的动能也越大。 （三）在探究和理解动能大小与哪些因素有关时，应注意以下两点 (1)因动能的大小与物体的质量、运动的速度两个因素有关，所以要用控制变量的方法进行实验。 (2)一切运动的物体都具有动能，物体的动能由物体的质量和其速度的大小共同决定，在比较物体的动能大小或分析物体动能大小的变化时，要同时考虑到物体的质量和物体的速度两个因素，不能只考虑其中的一个方面。例如:一颗子弹的速度大于火车的速度，并不能说明子弹的动能就一定比火车的动能大，因为子弹的质量比火车的质量小得多；也不能因为火车的质量比子弹的质量大得多，就认为火车的动能就一定比子弹的动能大，因为火车的速度比子弹小得多。 知识点 势能 （一）重力势能 (1)定义:物体由于被举高而具有的能量叫做重力势能。 判断一个物体是否具有重力势能，关键是看此物体相对某一个平面有没有被举高，即相对此平面有没有一定的高度。 若有，则物体具有重力势能；若没有，则物体不具有重力势能。 (2)探究影响重力势能大小的因素的实验 实验原理 金属小球的重力势能由被金属小球所撞出的沙坑的深度和大小来表示，撞出的沙坑越深越大，表明金属小球的重力势能越大 实验过程 a.探究重力势能与高度的关系:从不同高度自由释放同一金属小球，观察并记录金属小球所撞出沙坑的深度和大小； b.探究重力势能与质量的关系:从同一高度自由释放质量不同的金属小球，观察并记录金属小球所撞出沙坑的深度和大小 实验现象 a.同一个金属小球，下落高度越高，金属小球所撞出的沙坑越深越大； b.下落相同的高度，质量越大的金属小球撞出的沙坑越深越大 分析现象 得出结论 a.在质量相同时，物体被举得越高，它具有的重力势能越大； b.物体被举高的高度相同，物体的质量越大，它具有的重力势能就越大 (3)物体的重力势能大小与物体的质量和被举高的高度有关。物体的质量越大，被举得越高，它具有的重力势能就越大。 （二）弹性势能 (1)定义:物体由于发生弹性形变而具有的能量叫做弹性势能。例如，张开的弓、拉长的橡皮条、卷紧的钟表发条、压弯的杆等都是由于发生形生弹性形变而具有了弹性势能。判断一个物体是否具有弹性势能，关键是看物体是否发生了弹性形变，若物体发生了弹性形变，则此物体具有弹性势能。 (2)影响弹性势能大小的因素:弹性势能的大小与物体弹性形变的大小有关。物体的弹性形变越大，弹性势能就越大。例如，射箭时手拉弓弦使弓的弹性形变越大，弹性势能就越大，箭就射得越远。同样，机械表内发条卷得越紧，弹性形变越大，弹性势能就越大，机械表走动的时间就越长。 知识点 动能势能相互转化 （一）动能和重力势能的相互转化 动能和重力势能之间可以相互转化，一般发生在重力作用下的运动过程中。 (1)摆锤的摆动:在摆锤向下摆动的过程中，高度越来越低，速度越来越大，重力势能减小，动能增大，重力势能转化为动能:在摆锤摆过中点向上摆动的过程中，高度越来越高，速度越来越小，重力势能增大，动能减小，动能转化为重力势能。 (2)滚摆的运动:在滚摆下降的过程中，高度越光越低，速度越来越大，重力势能减小，动能增大，重力势能转化为动能；在滚摆上升的过程中，高度越来越高，速度越来越小，重力势能增大，动能减小，动能转化为重力势能。 (3)高处滚下的小球:小球在最高点运动速度是零，不具有动能，只具有重力势能； 到最低点只具有动能；之间既有动能又有重力势能。最高点开始小球在滚动过程中，重力势能转化为动能；最低点开始动能转化为重力势能。 （二）动能和弹性势能的相互转化 一个木球从高处滚下来，撞击到弹簧片上。 研究的过程 球的速度 动能 弹簧片形变程度 弹性势能 能的转化 木球压弯弹簧片 不断减小直至为零 不断减小直至为零 由小变大 不断增大 动能转化为弹性势能 弹簧片把木球弹回 由零不断增大 由零不断增大 由大变小 不断减小，直至为零 弹性势能转化为动能 （三）机械能守恒 动能和势能之和称为机械能。物体的动能和势能可以相互转化，而且在转化过程中，如果只有动能和势能的相互转化,机械能的总量就保持不变，即机械能守恒。 （四）动能和势能转化的应用 动能和势能的相互转化有着广泛的应用。如撑杆跳高运动员起跳后，身体不断上升，撑竿剧烈弯曲，动能转化为运动员的重力势能和撑竿的弹性势能。当上升到一定高度时，动能变得很小。此后，撑竿的弹性势能将逐渐转化为运动员的重力势能。水力发电站是利用水的势能转化为水的动能，再转化为叶轮的动能，进而带动发电机发电的。 第2节 物体的内能 知识点 内能 内能的改变 （一）内能 (1)分子动能：分子永不停息地做无规则运动，同一切运动着的物体一样,运动着的分子也具有动能。物体的温度越高,分子具有的动能越大。 (2)分子势能：由于分子之间存在相互作用力,因此分子之间也具有势能。 (3)物体的内能：物体内部所有分子热运动的动能和和势能的总和，叫做物体的内能，俗称热能，内能的单位是焦耳( J)。 (4)影响内能大小的因素：物体的温度、质量、状态、种类等。如在其他因素相同时，温度越高物体的内能越大；在其他因素相同时，物体的质量越大，物体的内能越大；在其他因素相同时，物体的状态不同，物体的内能可能不同；在其他因素相同时，物体的种类不同，物体的内能也可能不同。 （二）物体内能的改变 (1)热传递可以改变物体的内能 ①热传递的条件：物体之间或同一物体的不同部分之间存在温度差。 ②热传递对物体的影响：温度高的物体放出热量，温度降低，内能减少；温度低的物体吸收热量，温度升高，内能增加。 ③内能变化的量度：用热量来量度内能的变化。热量是指在热传递过程中，传递内能的多少。 ④热传递的实质：是内能从高温物体(或同一物体的高温部分)传递到低温物体(或同一物体的低温部分)。 (2)做功可以改变物体的内能 ①大量生活现象和实验表明：外界对物体做功，可以使物体的内能增加。常见对物体做功四种方法如下： 压缩体积(如：用打气简打气) 摩擦生热(如：钻木取火) 锻打物体(如：用铁锤敲打铁块) 弯折物体 (如： 来回多次拧弯细铁丝 ) ②大量实验表明，物体对外做功，物体的内能会减少，如气体体积膨胀 ③通过做功改变物体的内能，实质是其他形式的能与物体内能相互转化的过程。对物体做了多少功，就有多少其他形式的能转化为内能；物体对外做了多少功，就有多少内能转化为其他形式的能。可见，功可以用来量度内能改变的多少。 （三）温度、热量、内能之间的区别与联系 温度 热量 内能 定义不同 宏观上：表示物体的冷热程度 微观上：反映物体中大量分子 在热传递过程中， 传递热量的无规则运动的剧烈程度多少 物体内所有分子无规则运动的动能与势能的总和 量的性质 状态量 过程量 状态量 表述 “降低”或“升高” “放出”或“吸收” “有”“具有”“改变”“增加”“减少” 单位 摄氏度(℃) 焦耳(J) 焦耳(J) 联系 温度的变化，可以改变一个物体的内能，,传递热量的多少可以量度物体内能改变的多少。物体吸收或放出热量，它的内能将发生改变，但它的温度不一定改变。如冰融化时要吸收热量，内能增加，但温度却保持在0℃不变。同样，物体放出热量时，温度也不一定降低 知识点 比热容与热量计算 （一）比热容 (1)定义及单位：单位质量的某种物质，温度升高1℃所吸收的热量叫做这种物质的比热容，比热容用符号℃表示，单位为焦/(千克. ℃)，读作焦每千克摄氏度。 (2)水的比热容表示的物理意义意义：水的比热容为4.2x103焦/(千克.℃ ),它的意义是质量为1千克的水，温度升高(或降低)1 ℃所吸收(或放出)的热量为4.2x103焦。 (3)水的比热容的特点和应用：一定质量的水升高(或降低)一定温度吸收（或放出）的热量较多，根据这特点， 我们用水作为降温物质或用来取暖，用来降温时，让水吸收并带走更多的热量：用来取暖时，让水放出更多的热量。另一方面，由于水的比热容大，在吸收(或放出)相同的热量时，温度升高(或降低)得小，故沿海沿海地区昼夜温差小，沿海地区冬暖夏凉等。 （二）热量的计算公式 (1)吸热公式： Q吸=cm( t-to)。 式中C表示物质的比热容，m表示物体的质量，to表示物体加热前的温度,t表示物体加热后的温度,“t-to”表示升高的温度，有时可用△to表示，此时吸热公式可写成Q吸=cm△to (2)放热公式：Q放=cm (to-t)。 式中c、m的含义不变，to表示物体放热前的温度，t表示物体放热后的温度，“to-t”表示降低的温度，有时可用△to表示，此时放热公式可写成Q放=cm△to (3)热量计算的一般式： Q=cm△t △t表示温度的变化量。 可见，物体吸收或放出热量的多少由物体的质量、物质的比热容和物体温度的变化量这三个量的乘积决定，跟物体温度的高低无关。 Q吸与Q放公式中各物理量的单位：比热容C的单位是焦/(千克.℃),质量m的单位是千克，温度(t、t或△to)的单位是℃(摄氏度)，热量Q的单位是焦，计算时要注意单位的统一。 (4)两个温度不同物体放在一起时，高温物体放出热量,温度降低；低温物体吸收热量，温度升高。若放出热量没有损失，全部被低温物体吸收，最后两物体温度相同，称为“达到热平衡”。用公式表示为Q吸=Q放 (热平衡方程)。 知识点 燃料的热值 （一）定义：1千克某种燃料完全燃烧时放出的热量，叫做这种燃料的热值。 （二）单位：焦/千克，如木炭的热值是3.4x107焦/千克，它表示1千克木炭完全燃烧时放出的热量是3.4x107焦。 （三）能量转化：燃料燃烧释放热量的过程，就是将贮存在燃料中的化学能转化为内能的过程。 （四）热值是燃料的一种特性， 它只与燃料的种类有关，不同燃料的热值一般不同；与燃料的形状质量、体积、是否完全燃烧均无关。 （五）燃料完全燃烧放出热量的计算公式： Q放=mq。其中m代表燃料的质量,其单位为千克,q代表燃料的热值，其单位为焦/千克，Q代表热量，其单位为焦。 （六）燃料很难完全燃烧，燃料燃烧放出的热量也不可能完全得到利用。因此，改善燃烧条件，使燃料尽可能完全燃烧，同时应尽可能减少各种热损失，既可以节约燃料、提高效率，又可以减少污染、保护环境。 注意：对于热值的定义，我们要抓住其中的三个关键词：1千克、某种燃料、完全燃烧。 ①“1千克”指出热值是对一定质量的燃料而言的，这一定质量是1千克。如果燃烧的不是1千克的燃料，那么，完全燃烧时放出的热量与热值的大小便不同。 ②“某种燃料”是说明热值与燃料的种类有关。确定的燃料有确定的热值，不同的燃料一般有不同的热值。由此可见，热值反映了燃料的燃烧特性。热值大，反映1千克的这种燃料完全燃烧时放出的热量多,或者说化学能转化成的内能多。 ③“完全燃烧”的含义是烧完、烧尽。1千克某种燃料只有在完全燃烧时放出的热量才是这种燃料的热值，如果没有完全燃烧，放出的热量就比热值的值小。利用Q放=mq计算燃料燃烧放出的热量是理论值，因为在实际情况下，燃料不可能是完全燃烧的。 第3节 电路中的电能 知识点 电能与电功 （一）电功 (1)定义:电流所做的功叫做电功。 (2)实质:电流做功的过程实质上就是电能转化为其他形式能量的过程。电能转化为其他形式能量的多少可以用电功来度量。如电流通过电动机，把电能转化为机械能，说明电流对电动机做了功。 (3)单位，电能电功的单位是焦耳，还有千瓦时(kW·h)俗称“度”。焦耳与千瓦时之间的换算关系:1千瓦时=3.6× 106焦耳。 （二）电能表 (1)电能表的作用:测量用电器在一段时间里消耗的电能的多少。电能表也叫电度表。 (2)电能表的参数含义 (3)电能表测量电能的方法: ①读数法:电能表计数器上显示着数字，计数器前后两次示数之差就是这段时间内用电的度数(消耗电能的多少)，单位是千瓦时(度)。例如:家中电能表在月初的示数是03248，月末的示数是03365，则这个电能表计数器示数中最后一位数月家中用电量为336.5千瓦时-324.8千瓦时=11.7千瓦时，即这个月家中用电量为11.7度。 ②计算法:由电能表参数Nr/ kW.h (N由不同电能表规格而定)，数出某段时间电能表转盘转过的转数n，则这段时间消耗的电能W=n/N千瓦时=n/N ×3.6× 106焦耳 知识点 电功率 （一）电功率 (1)物理意义:描述电流做功的快慢。 (2)定义:电流在单位时间内做的功。用字母P表示。 (3)单位:瓦( W )或千瓦(kW)，换算关系为1千瓦=1 000瓦。 (4)公式:P= W/t，其中W代表电功，t表示时间，其变形式为W=Pt，t= W/P （二）额定电压和额定功率 (1)额定电压:用电器正常工作时的电压。用电器铭牌上标有的电压值就是额定电压，常用U额表示。 (2)额定功率:用电器在额定电压下消耗的电功率。用电器铭牌上标有的电功率值就是额定功率，常用P额表示。 （三）实际电压和实际功率 (1)实际电压:用电器实际工作时的电压，它可能与额定电压相等，也可能比额定电压大或小，还可能为零。常用U实表示。 (2)实际功率:用电器在实际电压下工作时的电功率，它可能与额定功率相等，也可能比额定功率大或小，当用电器中无电流通过时实际功率为零。常用P实表示。 (3)灯泡的亮度取决于其实际功率的大小。无论额定电压如何，额定功率如何，在没有损坏的前提下，只要灯泡的实际功率相等，其发光的亮度就相同。 (4)实际功率和额定功率之间的关系: 用电器两端的电压 电功率 用电器工作情况 U实=U额 P实=P额 正常工作 U实>U额 P实>P额 容易损坏 U实<U额 P实<P额 不能正常工作 知识点 电功 电功计算公式 （一）影响电功率大小的因素 (1)研究电功率与电流的关系 实验方案:如图所示，将两只小灯泡并联，目的是控制两者两端的电压相同，比较通过两只小灯泡的电流大小和亮度(亮度反映实际功率的大小)。观察两只小灯泡的亮暗，并记录两只电流表的示数，把观察结果记录在下表中。 灯L1 灯L2 条件控制(电压关系) 亮度(亮暗) 电流(安) 实验结果:在电压相等的情况下，通过小灯泡的电流越大，小灯泡的电功率越大。 (2)研究电功率与电压的关系 实验方案:如图所示，将两只小灯泡串联，目的是控制通过两者的电流相同，比较两只小灯泡两端的电压大小和亮度(亮度反映实际功率的大小)。观察两只小灯泡的亮暗，并记录两只电压表的示数，把观察结果记录在下表中。 灯L1 灯L2 条件控制(电流关系) 亮度(亮暗) 电压(安) 实验结果:在电流相等的情况下，小灯泡两端的电压越高，小灯泡的电功率越大。 （二）电功率的计算公式 (1)实验表明，用电器的电功率等于用电器两端的电压与通过用电器的电流的乘积。 (2)电功率的公式可表示为P=UI (电功率的基本公式，适用于所有电路的计算)，由公式得出，电功率的单位瓦特也可表示为1瓦=1伏·安。 (3)电功率的推导公式:将公式I=U/R代入上述公式，可推导出:P=I2R或P= U2/R(只适用于纯电阻电路的计算)。 (4)无论用电器串联或并联，电路的总功率都等于各用电器的实际功率之和，关系式为P=P1+P2+..+Pn。 （三）电功的计算 (1)根据功率和功的关系P=W/t可以得到电功的计算式，即W=Pt=UIt。这就是说，电流在某段电路上做的功，等于这段电路两端的电压与通过这段电路的电流，以及通电时间的乘积。 (2)根据公式W=UIt,电功的单位焦耳也可表示为1焦=1伏·安·秒。 (3)将公式I=U/R代入电功公式，可得W=U2t/R或W=I2Rt。同样的，这两个公式只能运用于纯电阻电路中。 （四）电功率的测量 (1)伏安法测量电功率:用电压表测量用电器两端的电压，用电流表测量通过用电器的电流，再根据公式P=UI间接求出用电器的电功率，这种方法叫做伏安法。 (2 )实验器材:常用的小灯泡1只(标明额定电压，未标明额定功率)，电流表、电压表各1只，滑动变阻器1只,开关1只，电池组(总电压高于小灯泡的额定电压)1只，导线若干。 (3)过程和步骤: ①按正确的电路图连接电路。 ②调节滑动变阻器，使小灯泡两端的电压恰好等于小灯泡的额定电压。读出此时两只电表的示数，并记录在下表中。 ③调节滑动变阻器，使小灯泡两端的电压约为小灯泡额定电压的1.2倍。观察小灯泡的亮度变化(相对于额定电压下的亮度)，读出两只电表的示数，并记录在下表中。 ④调节滑动变阻器，使小灯泡两端的电压约为小灯泡额定电压的0.8。观察小灯泡的亮度变化(相对于额定电压下的亮度)，读出两只电表的示数，并记录在下表中。 ⑤计算出三种情况下小灯泡的电功率;分析小灯泡的亮度和实际功率的关系。 知识点 伏安法测小灯泡电功率 实验目的 用电流表和电压表测量小灯泡的额定功率和实际功率 实验原理和方法 （1）原理：P=UI。 （2）根据电功率的计算公式P=UI，用电压表测量小灯泡两端电压，用电流表测通过小灯泡的电流，就可以求出小灯泡的电功率。 实验器材 两节电池、滑动变阻器、电压表、电流表、小灯泡一个（额定电压2.5V）、灯座、开关、导线 实验电路图和实物图 甲 乙 实验步骤 （1）根据实验要求，设计电路，画出电路图（如图甲所示）。 （2）按照图甲所示电路图连接实物电路，如图乙所示。在开关闭合之前，将滑动变阻器的滑片移到阻值最大处（保护电路）。 （3）检查连接无误后，闭合开关，调节滑动变阻器的滑片，使电压表的示数等于小灯泡的额定电压，观察此时小灯泡的发光情况，记下此时电压表和电流表的示数，填在实验数据记录表中。 （4）调节滑动变阻器的滑片（改变小灯泡两端电压，实现多次测量），使小灯泡两端电压低于额定电压，观察此时小灯泡的发光情况与在额定电压下的发光情况有什么不同，记下此时电压表和电流表的示数，数据记录表中。 （5）调节滑动变阻器的滑片，使电压表的示数约为额定电压的1.2倍，观察此时小灯泡的发光情况与在额定电压下的发光情况有什么不同，记下此时电压表和电流表的示数，数据记录表中。 （6）实验结束后，断开开关，将连接电路的导线拆开，并整理好实验器材。 （7）根据测出的三组数据（不是为了求平均值，而是为了得到不同电压下的实际功率），计算出小灯泡在不同发光情况下的电功率，并填在实验数据表中。 实验数据记录表 实验次数 电压U/V 电流I/A 电功率P/W 小灯泡的亮度 1 2.5 0.24 0.6 正常 2 2.0 0.20 0.4 较暗 3 3.0 0.28 0.84 较亮 分析论证 （1）分析表格中的实验数据后，发现小灯泡两端的实际电压越高，小灯泡电功率越大，小灯泡越亮。 （2）小灯泡的亮度时由它的实际功率决定的。 （3）小灯泡的实际电功率有多个，额定功率只有一个。 实验结论 当U实=U额时，P实=P额，小灯泡正常发光，测得P额=0.6W。 当U实<U额时，P实<P额，小灯泡发光较暗。 当U实>U额时，P实>P额，小灯泡发光较亮。 知识点 电热器与焦耳定律 （一）电流的热效应 (1)定义:电流通过各种导体时，会使导体的温度升高，这种现象叫做电流的热效应。 (2)实质:电流通过导体发热的过程实际上是电能转化为内能的过程。 (3)应用:各种各样的电热器都是利用电流的热效应工作的，如电熨斗、电热毯、电热壶、电饭煲等。电热器的主要组成部分是发热体，发热体一般是由电阻大、熔点高的金属导体制成的。 （二）探究影响电热的因素 提出问题:电流通过导体产生的热的多少跟哪些因素有关呢? 猜想与假设:结合生活经验，可能与导体的电阻有关，可能与电流的大小有关，还可能与通电时间有关。设计实验:如图(注意控制变量法的运用) 控制t、I相同，研究热效应与电阻的关系。 控制t、R相同，研究热效应与电流的关系。 控制I、R相同，研究热效应与时间的关系。 进行实验: ①将两根电阻丝串联，通电加热一段时间后，观察两玻璃管中煤油上升的高度，并作出标记。 ②当两玻璃管中的液面降到原来的高度后，减小滑动变阻器接人电路的阻值使电流增大，在与①相同的时间内，观察同一玻璃管中煤油上升的高度，并作出标记。 ③保持②电流大小不变，延长通电加热时间，观察同一玻璃管中煤油上升的高度，并作出标记。 ④比较玻璃管中煤油上升高度的变化，得出结论。 获得结论: ①当通电时间、电流相等时，电阻越大，电流产生的热量越多。 ②当通电时间、电阻相等时，电流越大，电流产生的热量越多。 ③当通电电流和电阻相等时，通电时间越长,电流产生的热量越多。 （三）焦耳定律 (1)焦耳定律的内容:电流通过导体产生的热量跟电流的二次方成正比，跟导体的电阻成正比，跟通电时间成正比。焦耳定律是由英国科学家焦耳最先发现的。 (2)公式:Q=I2Rt。 (3)对焦耳定律的计算公式Q=I2Rt的理解要注意以下几点: ①讲到影响电流通过导体产生热量的因素时要控制好变量，要同时考虑到通过导体的电流、导体电阻和通电时间。例如不能说导体通电时间越长，产生的热量就越多。 ②不能说导体产生的热量跟电流成正比，只能说跟电流的二次方成正比。 ③公式中的各个物理量都是对同一导体或电路而言的，计算时不能张冠李戴。 ④电热和电功的单位是相同的，都是焦(J)。 第4节 核能 知识点 核裂变与核聚变 原子由原子核和核外电子构成，而原子核又由质子和中子构成，质子带正电荷，中子不带电，对于原子来说，质子和中子几乎集中了原子的全部质量，却挤在原子中心非常小的空间内，构成很小的原子核，这使得原子核分裂或重新组合极其困难，但是一旦使原子核分裂或聚合，就可释放出惊人的能量。 （一）核能的概念 原子核是可以转变的，原子核在转变过程中所释放出的能量叫做核能。核裂变和核聚变是获得核能的两种途径。 （二）裂变 (1)含义:核裂变是质量较大的原子核在中子轰击下分裂成2个新原子核，并释放出巨大能量的现象。如中子轰击铀235，铀核就会分裂成2个新核，并释放出能量，同时产生几个新的中子，1千克铀全部裂变，释放的能量超过2000吨煤完全燃烧释放的能量。 (2)链式反应:每个铀核裂变时会产生几个中子，这些中子又会继续轰击其他铀核，使其他铀核裂变并产生更多的中子，这样就会导致一系列铀核持续裂变，产生链式反应，如图所示。快速的裂变反应可以引起猛烈的爆炸，原子弹就是利用快速裂变制成的，我们]还可以控制链式反应的速度，把核能用于和平建设事业。“核反应堆”就是控制裂变反应的装置。 (3)应用:原子弹、核电站都是根据核裂变的原理制成的。原子弹属于不加控制的链式反应；核电站属于可控制的链式反应。 （三）聚变 (1)含义:2个质量较小的原子核结合成质量较大的新原子核，同时释放出能量的现象。由于核聚变需要极高的温度，所以核聚变也叫热核反应。 如图所示，氘核(1个质子和1个氘核中子)和氚核(1个质子和2个中子)在超高温下聚合成新的原子核一氦核，并释放出1个中子，同时释放巨大的能量。 (2)释放能量情况:质量相同的核燃料，核聚变反应释放的核能比核裂变反应释放的核能要多得多。 (3)应用:氢弹是根据核聚变的原理制造的，它的威力比原子弹大得多。太阳的内部在不停地发生这种核聚变，从而向外释放出巨大的能量。 知识点 核电站 利用核能发电的电站叫核电站。利用核能发电是人们和平利用核能的一个重要方向。 （一）核电站的原理 (1)核反应堆:可控制地进行核反应的装置，称为核反应堆。核反应堆是核电站核心部分，它以铀为核燃料。 (2)核电站的原理:利用核反应堆提供的能量，使水变成蒸汽，再利用高温高压的蒸汽推动汽轮发电机发电。 工作过程 反应堆中放出的核能转化为高温蒸汽的内能,通过汽轮机带动发电机发电，内能转化为机械能,再转化为电能。核电站的工作过程:第一回路中的水被泵压人反应堆，在那里被加热，然后进人热交换器，把热量传给第二回路的水，然后又被泵压回到反应堆里；在热交换器内，第二回路的水经加热生成高温高压蒸汽，被送入汽轮机驱动汽轮机做功后温度降低、压强减小，进人冷凝器，最后又由水泵把它压回热交换器。高速旋转的汽轮机带动发电机发电。 (3)核电站的能量转化:核电站并非将核能直接转化为电能。目前人类使用的电能大多数是通过发电机发出的，而发电机是把机械能转化为电能的装置，所以核电站必须把核能通过某些途径转化为机械能，再通过发电机转化为电能。核反应堆以铀235为燃料，反应堆中放出的核能转化为高温蒸汽的内能，通过汽轮机做功，将内能转化为机械能，带动发电机发电，将机械能转化为电能。 （二）核电站的特点 (1)消耗燃料少，废渣也少,产生的能量巨大，可以大大减少燃料的运输量。 (2)特别适合于缺少煤、石油和水力资源的区域。 (3)核电站需防止放射性物质泄漏造成的放射性污染，因此必须采用可靠的保护措施，同时要处理好废渣。 (4)成本低，一些发达国家的核电已占相当大的比例，我国的核电事业发展得也很快。 （三）太阳能 (1)在太阳内部，氢原子核在超高温下发生核聚变。 (2)太阳的巨大能量是内部核聚变产生的。 (3)大部分太阳能以热和光的形式向四周辐射出去,其中有一部分到达地球表面。 知识点 放射性 （一）放射性 早在100多年前，科学家贝克勒尔、居里夫妇等发现铀、钍、镭等元素能够自发地放出穿透能力很强的射线。居里夫人把元素具有的这种辐射能力叫做放射性。 原子核的裂变和聚变都会产生些放射性物质，这些物质的原子核内部会向外辐射出肉眼看不见的、能量很高的射线，如a射线、β射线和γ射线。 （二）三种主要的放射线 射线 组成 穿透本领 a射线 带正电的高速运动的氦原子核 最弱，在空气中只能前进几厘米 β射线 带负电的高速运动的电子流 较强，很容易穿透黑纸，还能穿透几厘米厚的铝板 γ射线 能量很高的电磁波 很强，能穿透几厘米厚的铅板和几十厘米厚的混凝土 （三）放射性的利与弊 (1)利:少量的放射线可以为人类服务，如r射线可以对机械设备进行探伤；可以使种子变异，培育出新的优良品种；利用放射线可以杀菌。医疗上利用γ射线可以治疗肿瘤等疾病。 (2)弊:过量的高能量的放射线照射对人体和动植物的组织有破坏作用。 第5节 能的转化与能量守恒 知识点 能的相互转化 （一）能量可以在两个物体之间转移，能量形式也可以转化 (1)太阳能的转化 照射到植物叶片上----植物的化学能 照射到大气层中------空气的动能 照射到太阳能热水器--水的内能 照射到电池板上------电能 (2)人体能量的来源及转化:人体所需的能量都来自食物，食物被消化后且被分解的过程，是食物的化学能转化为人体的内能、电能、机械能等能量的过程。被吸收的营养物质由血液输送到人体各处。 (3)火力发电厂的能量转化:燃料燃烧将燃料的化学能转化为内能来加热水，水沸腾后，产生的蒸汽驱动涡轮机转动将内能转化为机械能，涡轮机带动发电机发电将机械能转化为电能。 （二）能量转化的普遍性 自然界中的能量有多种表现形式，如机械能、内能、化学能、电能、电磁能、核能等。自然界中各种形式的能量不是孤立的，它们可以在一定的条件下发生转化，能量也可以在同一物体或不同的物体间相互转移。能量转化是普遍现象，自然界中物质运动形式的变化中伴随着能量的相互转化。 知识点 能量守恒定理 （一）内容 能量既不会消灭，也不会创生，它只会从一种形式转化为另一种形式，或者从一个物体转移到另一个物体。而在转化和转移的过程中，能的总量保持不变。这就是能量转化和守恒定律。 （二）意义 能量转化和守恒定律是自然界最普遍、最重要的基本定律之一。无论是机械运动，还是生命运动，无论是宇宙天体，还是微观粒子，都遵循这个定律。 （三）永动机一不可能成功 所谓“永动机”是指不消耗任何能量和燃料,却能源源不断对外做功的机器。“永动机”不可能成功的事实告诉我们，违反能量转化和守恒定律的事件是不可能发生的。能量是不可能凭空创造出来的。即所谓的“消耗能量”“利用能量”“获得能量"的实质是能量相互转化或转移的过程。 （四）机械能守恒与能量守恒定律的区别 (1)机械能守恒是有条件的一没有能量损失或额外的能量补充。 因为机械能守恒是指一个物体如果只存在着动能和势能之间的转化时，机械能的总量将保持不变。如果存在机械能与其他形式的能之间的转化，机械能总量发生改变，机械能不再守恒，例如克服摩擦做功，产生内能，机械能的总量将减少，损失的机械能将转化为其他形式的能。 (2)能量守恒定律的成立不需要条件。这是因为能量转化形式是多样的，可以在机械能、内能、化学能、电能、光能、声能间相互转化，不限于动能和势能之间的转化，在转化过程中，一种形式的能减少，另一种形式的能必然增加，能的总量保持不变。 知识点 能量转化和转移的方向性 （一）内能总是自发地从高温物体转移到低温物体，而不能从低温物体自发地转移到高温物体 如烧杯中的热水变冷等，是内能自发地从高温物体转移到低温物体。电冰箱、空调制冷，都是从低温物体的内部吸热，向外面放热，使内能从低温物体转移到高温物体。这种转移不是自发进行的，必须要有附加的条件:消耗电能，电动机(压缩机)做功。 （二）机械能可自发地转化为内能，但内能无法自发地转化为机械能 如汽车制动刹车时，由于摩擦，机械能转变成地面、轮胎及空气的内能，但是这些内能不能再次转化为汽车的机械能而使汽车重新启动。可见，能量的转移和转化是有 一定的方向性的。能量可以自发地朝一个方向进行，但不能自发地朝反方向进行。 易错点一、动能、势能、机械能易错 1.动能由质量+速度共同决定；速度大但质量很小，动能不一定大。 2.重力势能看质量+高度，高度高质量小，重力势能不一定大。 3.橡皮泥塑性形变，没有弹性势能。 4.机械能减少是转化成内能散失；总能量守恒，机械能不一定守恒。只有不计摩擦、不计空气阻力，机械能才守恒。 【对点训练】 1．反曲弓由弓体和弓弦结构组成。拉弓时，弓弦长度几乎不变，弓体发生明显弯曲。在拉弓过程中，拉力与张弓距离的关系如图乙所示。下列说法正确的是（　　） A．拉弓的过程中，拉力与张弓距离的关系是成正比的 B．若换用更重的箭，其他条件不变，射出的箭的速度会变大 C．阶段一和阶段三，人做的功大小相同 D．若张弓后不搭箭直接释放弓弦，弓的弹性势能会转化为弓的动能 【答案】D 【解答】解：A、由拉力与张弓距离的图像可知，二者的关系曲线为非线性曲线，因此拉力与张弓距离不成正比，故A错误； B、拉弓过程中人做的功转化为弓的弹性势能，其他条件不变时，弓的弹性势能大小不变，射出箭时弹性势能转化为箭的动能，箭的质量变大时，速度会变小，故B错误； C、拉力对弓做的功等于拉力—距离图像与横轴围成的面积，阶段一的图像面积远小于阶段三的面积，因此人做的功大小不同，故C错误； D、张弓后弓具有弹性势能，不搭箭直接释放弓弦时，弓的弹性势能会转化为弓体和弓弦的动能，瞬间全部甩回弓体，弓体的材料承受不了这样的冲击而损坏，故D正确 故选：D。 2．如图所示，粗糙的弧形轨道竖直固定于水平面上，小球由A点以速度v沿轨道滚下，经过右侧等高点B后到达最高点C。下列分析正确的是（　　） A．小球在A、B两点的速度相同 B．小球在A、C两点的机械能相同 C．小球在A、B两点的重力势能相同 D．小球在A、C两点的重力势能相同 【答案】C 【解答】解：A、A、B是等高点，但轨道粗糙，小球从A到B的过程中会克服摩擦力做功，机械能减小，速度会变小；同时A点和B点的运动方向不同（A点沿轨道向下，B点沿轨道向上），因此两点的速度不同，故A错误。 B、轨道粗糙，小球从A到C的过程中，始终受到摩擦力作用，克服摩擦力做功，机械能不断减小，因此A点的机械能大于C点的机械能，故B错误。 C、重力势能的大小与质量和高度有关，A、B是等高点，小球的质量不变，因此两点的重力势能相同，故C正确。 D、C点是最高点，高度高于A点，小球质量不变，因此C点的重力势能大于A点的重力势能，故D错误。 故选：C。 3．体育运动蕴含很多科学道理，下面有关图中实例的描述正确的是（　　） A．如图﹣1，踢出去的足球会慢慢停下来，是因为没有受到力的作用 B．如图﹣2，实心球对手的力使实心球飞了出去 C．如图﹣3，运动员用力扣击排球时，手会感觉到疼，说明球对手的力大于手对球的力 D．如图﹣4，运动员举起杠铃的过程中对杠铃做了功 【答案】D 【解答】解：A．力是改变物体运动状态的原因，足球停下来是因为它受到了摩擦阻力的作用，是阻力改变了足球的运动状态，故A错误； B．手对实心球的力使实心球飞了出去，故B错误； C．运动员用力扣击排球时，手对球有作用力，同时球对手也有作用力，所以手会感觉到疼，球对手的力和手对球的力是相互作用力，大小相等，故C错误； D．由做功的两个必要因素可知，运动员举起杠铃的过程中，对杠铃有向上的力，杠铃在力的方向上通过一定的距离，对杠铃做了功，故D正确。 故选：D。 4．如图所示为游乐园中的“空中飞人”项目：甲静躺在水平放置的弹性垫上，乙从高处的跳板跳下，利用弹性垫的弹力作用将甲弹起。不计空气阻力，下列说法正确的是（　　） A．乙下落的过程中，动能减小 B．甲弹起上升的过程中，重力势能增大 C．整个过程中，甲的机械能始终不变 D．为提高甲弹起高度，可以减小乙的下落高度 【答案】B 【解答】解：A、乙下落的过程中，质量不变，速度变大，高度变小，所以动能增大，重力势能减小，故A错误。 B、甲弹起上升的过程中，质量不变，高度变大，所以重力势能增大，故B正确。 C、整个过程中，不计空气阻力，弹性垫对甲做功，甲的机械能变大，不是始终不变，故C错误。 D、为提高甲弹起高度，需要增大乙的重力势能，应该增大乙的下落高度，而不是减小，故D错误。 故选：B。 5．随着冬奥带来的冰雪热潮持续升温，冰壶运动正从专业赛场走向大众生活。图1为冰壶场地的示意图，其冰面粗糙程度处处相同。运动员从a点推动冰壶至b点时松手，运动员留在投掷线左侧，冰壶继续运动直至停在c点，整个过程冰壶速度变化如图2所示。下列说法正确的是（　　） A．a到b的过程中冰壶的动能一直增大 B．运动员在t1～t2时间内对冰壶不做功 C．运动员是在t2时刻松开冰壶的 D．冰壶能够从b运动到c是由于冰壶受到惯性的作用 【答案】C 【解答】解；A、a到b过程，冰壶受推力和阻力。速度先增后减（v‑t图有峰值），动能先增大后减小，非一直增大，故A错误。 B、t1～t2对应a到b，没有松手，有推力并且在力的方向上运动了距离；做功需“力+距离”，故此阶段运动员做功，故B错误。 C、松手在b点，对应v‑t图速度开始持续下降的时刻（t2），故C正确。 D、惯性是固有属性，不是力；应说“冰壶具有惯性”，不能说“受到惯性作用”，故D错误。 故选：C。 易错点二、功与功率（机械功率） 1.做功两个条件：有力+在力的方向上移动距离 三种不做功：①有力无距离（推不动）； ②有距离无力（惯性运动）； ③力和运动方向垂直（提水桶水平走，拉力不做功）。 2.功率表示做功快慢；做功多，时间很长，功率也可以很小。 【对点训练】 6．如图甲所示，水平路面由三段粗糙程度不同的区域组成。物块在F＝2牛的水平拉力作用下从区域①的最左端由静止开始运动，在刚进入区域③时撤去拉力，物块最终停在区域③的最右端。图乙为物块运动的v﹣t图像，下列说法正确的是（　　） A．区域②F的功率为4瓦 B．区域③F做功12焦 C．区域①路面最粗糙 D．区域①②③F所做的功相同 【答案】A 【解答】解：A、物块在2s～3s内是在区域②上运动，由图乙可知物块在2s～3s内的速度是2m/s，根据PFv得到区域②F的功率P2＝Fv＝2N×2m/s＝4W，故A正确； B、在刚进入区域③时撤去拉力，有距离无力，F没有做功，故B错误； C、物块运动时，在水平方向上受到向右的拉力和向左的摩擦力的作用；由题目和图像可知：物块在0～2s内在区域①内做加速运动，此时的拉力要大于摩擦力，拉力为2N，故摩擦力小于2N；在2s～3s内在区域②内在做匀速运动，则拉力和摩擦力是一对平衡力，大小相同，滑动摩擦力大小只与压力大小和接触面的粗糙程度有关，压力大小不变，物块在区域②受到的摩擦力较大，所以区域①路面的粗糙程度比区域②路面的粗糙程度小，故C错误； D、区域①F做的功W1＝Fs1＝Fvt1＝2N2m/s×2s＝4J， 区域②F做的功W2＝Fs2＝F×vt2＝2N×2m/s×1s＝4J， 区域③F做的功为零，区域①②③F所做的功不相同，故D错误。 故选：A。 7．物体在水平地面上做直线运动，当物体运动的路程和时间图象如图甲时，受到的水平推力为F1；当物体运动的速度和时间图象如图乙时，受到的水平推力为F2．两次推力的功率分别为P1、P2，则下列关系正确的是（　　） A．F1＝F2 P1＞P2 B．F1＝F2 P1＜P2 C．F1＞F2 P1＞P2 D．F1＜F2 P1＞P2 【答案】B 【解答】解：由图象甲可知，物体做匀速直线运动，速度大小为v甲2m/s； 由v﹣t图象乙可知，物体的速度保持不变，即物体做匀速直线运动，速度大小为v乙＝4m/s； 因为两次都是匀速直线运动，根据二力平衡条件可知，推力都等于摩擦力，摩擦力没变，故受到的水平推力为F1＝F2； 已知v甲＜v乙，由PFv可得，两次推力的功率P1＜P2。 故选：B。 8．每年校运动会中都会有跳远、实心球和4×100接力赛等传统项目。 （1）如图甲，小科在跳远比赛中助跑是为了增大 （填“惯性”或“动能”）。 （2）如图乙是同学在投掷实心球的场景，若不计空气阻力，A处动能 C处动能（填“大于”“小于”或“等于”）。 （3）如图丙，四位同学在田径场指定位置按照A→B→C→D顺序参加4×100接力，他们总平均功率为1200瓦，共做了66000焦的功，通过计算分析，他们 （填“已经”或“没有”）打破学校该项目56.07秒的记录。 【答案】（1）动能； （2）小于； （3）已经。 【解答】解：（1）惯性是物体的性质，只与物体的质量有关，人在奔跑过程中质量不变，则人的惯性不变，小科在跳远比赛中助跑是为了增大动能； （2）小球上升的过程中，速度越来越小，动能越来越小，下落的过程中，速度越来越大，动能越来越大，若不计空气阻力，A处动能小于C处动能； （3）根据P可知，t55s，已经打破学校该项目56.07秒的记录。 故答案为： （1）动能； （2）小于； （3）已经。 9．如图所示，物块在水平拉力F（大小未知）的作用下，在水平直线轨道上运动，其中AB＝CD＝10m。已知物块在AB段和CD段分别以2m/s和4m/s的速度匀速运动，且在AB段、CD段所受摩擦力分别为1N和2N，则该物块通过AB段和CD段所用的时间之比为 ，拉力F在AB段做功的功率为 W。 【答案】2：1；2。 【解答】解：由速度公式可得，该物块通过AB段所用时间：tAB5s， 通过CD段所用时间：tCD2.5s， 则该物块通过AB段和CD段所用的时间之比为：2：1； 物块在AB段做匀速直线运动，处于平衡状态，所受的拉力F＝f1＝1N， 根据PFv可知拉力F在AB段做功的功率P＝FvAB＝1N×2m/s＝2W。 故答案为：2：1；2。 10．一辆满载物资的总重为G牛顿的运输车，将物资沿ABCD路线运至D处，AB段海拔高度为h1米，CD段海拔高度为h2米，如图所示。在整个运输过程中，汽车以恒定速度v米/秒运动，汽车t＝0时经过A处，t1时经过B处，t2时经过C处，在此过程中汽车牵引力功率P随时间变化的图像可简化为图所示（P1、P2、t1和t2也为已知量）。 （1）汽车在AB段运动时牵引力 （选填“大于”、“小于”或“等于”）在BC段运动时牵引力。 （2）求汽车在由B处上升到C处的过程中克服重力做的功 （用字母表示）。 【答案】（1）小于；（2）G（h2﹣h1）。 【解答】解：（1）设汽车的牵引力为F，，故，又因为P2＞P1，速度一定，故汽车在BC段运动时牵引力大； （2）上升过程中克服重力做的功为：W＝Gh＝G（h2﹣h1）。 故答案为：（1）小于；（2）G（h2﹣h1）。 易错点三、内能、比热容 1.内能由质量、温度、状态共同决定；一小杯沸水内能小于一大桶温水。 2.晶体熔化、液体沸腾：吸热，温度不变，内能增大。 3.热传递转移的是内能，温度不能转移。 4.吸热由比热容、质量、温度变化三者共同决定；比热容是物质属性，与质量、吸放热多少无关。 【对点训练】 11．近年来，一款特色风味的黄油年糕成了烘焙店里的人气单品。店家将裹有黄油的年糕放入烤箱烤制，出炉后香气四溢，广受食客青睐。下列说法正确的是（　　） A．刚出炉的黄油年糕很烫，是因为黄油年糕含有的热量很多 B．烤制年糕时黄油香味在烘焙店内四溢，这是扩散现象 C．冰箱里冷藏的黄油的温度很低，其分子不做热运动 D．黄油年糕刚放入烤箱时，烤箱内的热空气将温度传递给黄油年糕 【答案】B 【解答】解：A、热量是热传递过程中内能转移的量度，是过程量，不能用“含有”“具有”来描述，只能说“吸收热量”或“放出热量”。年糕烫是因为温度高，内能大，而非含有的热量多。故A错误。 B、扩散现象是指不同物质相互接触时彼此进入对方的现象，黄油的香味分子扩散到空气中，充满整个烘焙店，属于扩散现象。故B正确。 C、分子热运动是一切物质的固有属性，温度越低，分子热运动越缓慢，但永远不会停止。故C错误。 D、热传递的本质是内能的转移，传递的是热量，温度是状态量，不能被传递。故D错误。 故选：B。 12．直线下降一定比曲线快吗？科技馆的展厅里有一个演示装置（图甲），其示意图如图乙所示。将两个完全相同的小球M、N从同一高度同时由静止释放（不计摩擦和空气阻力），分别沿直轨道和弧形轨道运动，N球先到达终点。下列说法正确的是（　　） A．释放时，两球的重力势能不同 B．运动中，N球的机械能大于M球 C．到达各自轨道中点时，N球的动能大于M球 D．运动过程中，两球的内能逐渐增大 【答案】C 【解答】解：A．重力势能的影响因素是质量和高度，两个小球完全相同，又从同一高度静止释放，高度相同、质量相同，所以它们的重力势能是相同的，故A错误； B．不计摩擦和空气阻力，机械能守恒，且初始机械能相同，所以运动中N球和M球的机械能是相等的，故B错误； C．由于N球先到达终点，且路程较长，故整体的平均速度较大，对于一半时，弧形轨道一开始更陡，小球N在运动初期下落得更快，N球的速度比M球大，而两个小球质量相同，速度大的动能就大，所以N球的动能大于M球的动能，故C正确； D．因为不计摩擦和空气阻力，小球运动时不会有能量转化为内能，所以它们的内能不会变大，故D错误。 故选：C。 13．干冰（固态二氧化碳）清洗技术如今被广泛应用于精密仪器的清洁。起爆前高压泵将CO2压缩成高压气体，液化后输入爆破筒内。如图所示，爆破时电加热管发热，使筒内的液态CO2迅速汽化，高速喷射到仪器表面，将污垢剥离。以下说法正确的是（　　） A．加压时，二氧化碳内能增大，温度降低 B．加压时，二氧化碳内能减小，温度升高 C．二氧化碳气体高速喷出时，内能增大，温度升高 D．二氧化碳气体高速喷出时，内能减小，温度降低 【答案】D 【解答】解：AB、加压时，对气体做功，二氧化碳内能增大，温度升高，故AB错误； CD、二氧化碳气体高速喷出时，气体对外做功，自身内能减小，温度降低，故C错误，D正确。 故选：D。 14．如图所示，是冷水与热水混合时，温度随时间变化的图象。假设在热传递过程中没有热量损失，那么，由图中所给的信息可知，冷热水的质量与吸放热之比分别是（　　） A．2：1、1：1 B．1：1、2：1 C．1：1、1：2 D．1：2、1：1 【答案】A 【解答】解：由图可知：热水的初温为80℃、末温为40℃，Δt热＝80℃﹣40℃＝40℃， 冷水的初温为20℃、末温为40℃，Δt冷＝40℃﹣20℃＝20℃， 根据热平衡方程：Q吸＝Q放，则Q吸：Q放＝1：1 ∴C冷m冷Δt冷＝C热m热Δt热。 即：4.2×103J/（kg•℃）×m冷×20℃＝4.2×103J/（kg•℃）×m热×40℃。 所以m冷：m热＝2：1。 故选：A。 15．将质量为10kg的热水与冷水混合，不考虑热量散失，混合过程中温度随时间变化的图像如图所示。 （1）混合后，达到热平衡时的温度为 ℃。 （2）热水放出的热量与冷水吸收的热量 （填“相等”或“不相等”）。 （3）实验所用的冷水质量 （填“＞”“＜”或“＝”）10kg。 【答案】（1）40；（2）相等；（3）＞。 【解答】解：（1）图像中热水降温、冷水升温，最终水平段对应共同温度，即40℃。 （2）热量关系不考虑热量散失，热水放出的热量全部被冷水吸收，故Q放＝Q吸（相等）。 （3）冷水质量判断根据热平衡方程：cm冷（t−t冷初）＝cm热（t热初−t）约去c，得：，由图可知：热水初温70℃，冷水初温约20℃，末温40℃。代入： 1.5，故m冷＝15kg，大于10kg。 故答案为：（1）40；（2）相等；（3）＞。 易错点四、电功率、电功、电热 1.电能W=Pt；耗电多少由功率和通电时间共同决定，功率大时间短，消耗电能不一定多。 2.额定功率：额定电压下的功率（铭牌固定值，不会改变）； 实际功率：实际电压下工作功率，电压改变，实际功率改变；灯泡亮度由实际功率决定，不是额定功率。 灯泡铭牌“220V 40W”：220V额定电压，40W额定功率。电压不等于220V时，实际功率≠40W。 3.串联（电流相同）：，电阻越大，实际功率越大； 并联（电压相同）：，电阻越大，实际功率越小。 不看串并联，直接说“电阻大，功率大”是错误。 4.纯电阻电路（电炉、电烙铁）：电能全部转化内能 W=Q； 非纯电阻（电动机）：电能→机械能+内能，W>Q，电热只能用计算，不能用。 5.额定电压相同的灯泡，额定功率越大，电阻越小；串联电流一样，电阻小实际功率小，反而更暗。 【对点训练】 16．如图所示，在“比较两个灯泡亮暗”的实验中，闭合开关后，调节滑动变阻器，使两图中的灯L1和L2均发光，L1的规格为“2.5V 0.3A”，L2的规格为“3.8V 0.3A”（忽略灯丝的电阻变化）。下列说法正确的是（　　） A．图甲实验中，灯L1比灯L2亮 B．图乙实验中，灯L1比灯L2亮 C．图甲实验可探究“电流做功多少与电流大小的关系” D．图乙实验可探究“电流做功多少与电压大小的关系” 【答案】B 【解答】解：根据欧姆定律可得灯泡的电阻：，， AC、甲图中两灯串联，两电压表分别测两灯两端的电压，根据串联分压原理可知电阻大的灯泡其两端电压大，比较可知灯泡L2两端的电压大，串联电路各处电流相等，根据P＝UI可知灯泡两端的电压越大，实际功率大，灯泡的亮度由灯泡的实际功率决定，所以灯泡L2比L1亮，相同时间做功也多，所以可“探究电流做功多少与电压大小的关系”，故AC错误； BD、乙图中两灯并联，两电流表分别测通过两灯电流，根据P＝UI可知通过电流大的灯泡，实际功率大，相同时间做功也越多，可“探究电流做功多少与电流大小的关系”， 根据P可知灯泡L1的实际功率大，所以灯泡L1比灯泡L2亮，故B正确，D错误。 故选：B。 17．用如图所示电路探究电流通过导体产生的热量与什么因素有关，两个透明容器中密封着等量的空气，通电进行实验。下列说法错误的是（　　） A．该装置可用于探究电流通过导体产生的热量与电流的关系 B．U形管中液面高度差的变化反映导体产生热量的多少 C．通电相同时间，电阻R1与R2产生的热量之比为2：1 D．通电相同时间，左边透明容器中的气压大于右边透明容器中的气压 【答案】C 【解答】解：A．该装置可用于探究电流通过导体产生的热量与电流的关系，因为电阻R相同，通电时间t相同，只有电流I不同，完全符合控制变量法，用来探究Q与I的关系，故A正确。 B．U形管中液面高度差的变化反映导体产生热量的多少，热量越多→空气温度越高→压强越大→液面差越大，这是转换法，故B正确。 C．通电相同时间，电阻R1与R2产生的热量之比为：，故C错误。 D．通电相同时间，左边透明容器中的气压大于右边透明容器中的气压，即Q1＞Q2，左边产生热量更多→空气更热→压强更大，故D正确。 故选：C。 18．小科同学用如图甲所示的电路探究影响电流热效应的影响因素，把热熔胶棒竖直压在两根阻值不同电阻丝上，其中R1大于R2（夹持仪器未画出）。用刻度尺测量两根热熔胶棒下降高度，分别记为L1和L2，来比较电阻丝产生热量的多少。 （1）本实验通过设计串联电路来研究电阻对电流产生热量的影响，应控制相同的变量有 。 （2）通电一段时间后，L1 L2（选填“大于”“小于”或“等于”）。 （3）小科同学继续延长通电时间，获得更多组数据，并画出L（L1与L2之和）随通电时间的变化情况，得到如图乙所示的曲线。请解释在t0时间后曲线增速变缓的原因： 。 【答案】（1）电流、通电时间；（2）大于；（3）导体电阻在温度升高到一定程度后，其阻值随温度升高而增大。 【解答】解：（1）探究串联电路来研究电阻对电流产生热量的影响，根据控制变量法，控制电流和通电时间相同。 （2）两个电阻串联，通过两个电阻的电流和通电时间相同，R1大于R2，R1产生的热量较大，R1这端热熔棒下降的高度较大，即L1大于L2。 （3）由可知，在电阻、电压一定时，电流通过导体产生热量应与时间成正比，电源电压一定，图乙所示的曲线在t0时间后曲线L增速变缓是因为导体电阻在温度升高到一定程度后，其阻值随温度升高而增大。 故答案为：（1）电流、通电时间；（2）大于；（3）导体电阻在温度升高到一定程度后，其阻值随温度升高而增大。 19．如图甲所示，电源电压保持不变，闭合开关S，滑动变阻器滑片P从b点向a点滑动的过程中，两个电压表示数随电流表示数变化的情况如图乙所示。 （1）图乙中的曲线 （选填“dc”或“ec”）表示电压表V1的示数随电流表示数变化的图像。 （2）闭合开关后，该电路消耗的功率最小为 W。 【答案】（1）ec；（2）0.6。 【解答】解：（1）由甲图可知，R0与R串联，电压表V1测R0两端的电压，电压表V2测R两端的电压，电流表测电路中的电流，滑动变阻器滑片P从b点滑向a点的过程中，滑动变阻器R接入电路的阻值变小，电路中的电流变大，由U＝IR0可知定值电阻的电压随着电流的增大而增大，故ec表示电压表V1的示数随电流表示数变化的图像。 （2）根据串联电路的电压规律可知，电源电压为：U＝5V+1V＝6V； R0阻值为：R010Ω； 滑片P在a点时，只有接入R0电路，电路中的电阻最小，电流最大，最大电流为：Ia0.6A，由P＝UI可知，电路总功率最大； 滑片P在b点时，电路中的电阻最大，电流最小，电流Ib＝0.1A，电路总功率最小，由P＝UI可知P＝UIb＝6V×0.1A＝0.6W。 故答案为：（1）ec；（2）0.6。 20．如图甲所示为测量标有“3.8V”字样的小灯泡额定功率的电路图。 （1）连接电路时，开关应处于断开状态，滑动变阻器的滑片应移到最 （填“左”或“右”）端。 （2）当电压表示数为3.8V时，电流表示数如图乙所示，则小灯泡的额定功率为 W。 （3）在实验中，甲同学把电流表与电压表的位置互换，闭合开关后造成 。（填选项） A.电流表被烧坏 B.电压表被烧坏 C.小灯泡被烧坏 D.小灯泡不亮 （4）乙同学的电流表损坏了，老师告诉他已经没有电流表可换了，而给了他一个已知阻值为R的定值电阻和若干个开关，该同学重新设计了如图丙所示的电路，在不改变该电路连接的情况下，也能测出小灯泡的额定功率。他正确连接电路后，接下来的实验步骤是：闭合开关S、S1断开S2，移动滑动变阻器的滑片至某一位置，使电压表的示数为3.8V；保持滑片位置不动，断开开关S1，闭合开关S、S2，记下电压表的示数U2；得出小灯泡额定功率的表达式P＝ 。 【答案】（1）左；（2）1.14；（3）D；（4）3.8V。 【解答】解：（1）为保护电路，闭合开关前要将变阻器滑片移动阻值最大处，到由图甲知，滑动变阻器的下面接了右边一个接线柱，所以应将滑片移至最左端； （2）由乙图知，电流表的量程为0～0.6A，分度值为0.02A，所以示数为0.3A； P＝UI＝3.8V×0.3A＝1.14W； （3）把电流表与电压表的位置互换后，电压表串联在电路中，由于电阻很大，相当于断路，所以即使将电流表与灯泡并联，电路中的电流也是很弱的，电流表无示数，灯泡不发光，电压表示数为电源电压，根据小灯泡的额定电压，电压表应选择0～15V量程，所以电压表不会被烧坏，故选：D； （4）连好电路后，可先闭合开关S、S1，断开S2，此时电压表测量灯泡两端的电压，移动滑片至某一位置，使电压表的示数为3.8V； 保持滑片位置不动，断开开关S1，闭合开关S、S2，此时电压表测量灯泡和电阻两端的总电压，记下电压表的示数U2 则定值电阻两端的电压U＝U2﹣U1；所以I； 所以P＝3.8V×I＝3.8V。 故答案为：（1）左；（2）1.14；（3）D；（4）3.8V。 易错点五、能量转化与守恒定律 1.机械能转化为内能散失，总能量不变，机械能减少。 2.机械能守恒是特殊情况（无摩擦损耗）；现实大多机械能不守恒，但总能量永远守恒。 3.永动机不可以制造，总会有内能损耗，违背能量守恒，永动机不可能实现。 【对点训练】 21．中国是全球小水电发展最活跃的国家之一，山区开发建设小水电站可带动新能源发展，实现水资源综合利用。 （1）如图，某地建造水电站有甲、乙两种方案。从能量利用角度来看，选择 方案更合理。（选填“甲”或“乙”） （2）水电站涉及多种能量的转化：水的机械能→水轮机的动能→ 能。 【答案】（1）乙； （2）电。 【解答】解：（1）从能量利用角度来看，水电站是把水的重力势能，最后转化为电能；乙中的水轮机位置更低，水的落差更大，能更好地利用水的重力势能。（2）水电站发电时，水从高处流下，运动的水流冲击水轮机使水轮机转动，水流的一部分机械能转移为水轮机的动能，然后转化为电能，所以涉及多种能量的转化：水的机械能→水轮机的动能→电能。故答案为：（1）乙；（2）电。 22．图甲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）装置中用于储能的重物质量非常大，其目的是 。 （2）当重物上升速度不同时，矿井储能装置的机械效率不同，两者关系如图乙所示。当竖井内重物以10米/秒速度上升，储存1.5×107焦耳的能量时，需消耗的电能为 焦耳。 （3）结合图丙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是 。 【答案】（1）在提升高度一定时，增大重物的重力势能；（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）重力储能实质上是将能量以重力势能的形式储存起来。装置中用于储能的重物质量非常大，其目的是在提升高度一定时，增大重物的重力势能。 （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）在提升高度一定时，增大重物的重力势能；（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。 23．如图是鱼缸中电动增氧泵的原理图。将增氧泵浸没在水中，打开电动机后，电动机驱动叶轮转动，缸底的水从进水口被吸入后，经叶轮加速，水流快速流过喷水管。空气通过进气管进入水中，最终携带氧气的水流从喷水管流出。 （1）电动机工作时带动叶轮转动，使水高速喷出，将电能转化为水的 。 （2）在叶轮推动下，喷水管中的水高速流过，此时进气管下部的气压 （填变大、变小或不变）。 （3）下列是小金总结的缸底的水被吸入泵内的原因，请对其过程排序 。 ①外界大气压把水压入进水口 ②外界大气压强大于泵壳内压强 ③叶轮转动把泵壳内的水甩出，在泵壳内形成了低压区 【答案】（1）动能；（2）变小；（3）③②①。 【解答】解：（1）电动机工作时带动叶轮转动，使水高速喷出，此过程中消耗了电能，获得了动能，将电能转化为水的动能。 （2）在叶轮推动下，喷水管中的水高速流过，此时进气管下部气体的流速快，压强小，进气口的气压变小，于是空气通过进气管融入水中。 （3）缸底的水被吸入泵内的原因是，叶轮转动把泵壳内的水甩出，在泵壳内形成了低压区，外界大气压强大于泵壳内压强，外界大气压把水压入进水口。故其顺序应为③②①。 故答案为：（1）动能；（2）变小；（3）③②①。 24．我国“东风﹣31AG”型洲际导弹利用钱学森弹道提升突防能力、打击精度。飞行过程如图所示。 （1）飞行初段，发动机中燃料燃烧推动导弹加速上升，其能量主要来自燃料储存的 。 （2）飞行中段，发动机关闭，距离地面等高的a、b两点速度的大小关系：va vb（选填“＞”、“＜”或“＝”）。 （3）导弹在突防过程中通过发动机喷气方向和推力大小的改变来实现高速机动变轨，说明力可以改变物体的 。 【答案】（1）化学能； （2）＞； （3）运动状态。 【解答】解：（1）燃料燃烧时，燃料储存的化学能转化为内能，内能再转化为导弹的机械能推动导弹加速上升，所以其能量主要来自燃料储存的化学能； （2）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，即距离地面登高的a、b两点的速度大小关系是va＞vb； （3）导弹在突防过程中通过发动机喷气方向和推力大小的改变来实现高速机动变轨，导弹的运动状态发生了改变，这说明力可以改变物体的运动状态。 故答案为： （1）化学能； （2）＞； （3）运动状态。 25．为实现节能减排目标，国家鼓励发展新能源汽车，我国在2024年一年内电车销量突破1000万辆。某车企对生产的一新能源汽车进行性能测试：在平直公路上，测试车从静止开始加速到20m/s后，继续匀速行驶。其速度v与时间t的关系图像如图所示，已知前10s轿车运动的路程为100m。请根据上述信息回答： （1）电车行驶的原理是将储存在电车电池中的能量转化为电能，电能再转化为 能。 （2）该电车在匀速直线运动阶段通过的路程。 （3）该电车在整个过程中的平均速度（结果保留一位小数）。 （4）若电车以20m/s的速度行驶72km，需要多少小时？ 【答案】（1）机械；（2）该电车在匀速直线运动阶段通过的路程为700m；（3）该电车在整个过程中的平均速度为17.8m/s；（4）若电车以20m/s的速度行驶72km，需要1小时。 【解答】解：（1）电车行驶的原理是将储存在电车电池中的能量转化为电能，电能再转化为机械能。 （2）由v﹣t图象可知，电车在0～10s内做匀加速直线运动，10～45秒后做匀速直线运动， 该电车在匀速直线运动阶段通过的路程s＝vt＝20m/s×（45s﹣10s）＝700m。 （3）该电车在10s前的路程为s′100m，该电车在整个过程中的总路程为s总＝s′+s＝100m+700m＝800m，整个过程的平均速度v总17.8m/s。 （4）若电车以20m/s的速度行驶72km，需要的时间为t″3600s＝1h。 答：（1）机械；（2）该电车在匀速直线运动阶段通过的路程为700m；（3）该电车在整个过程中的平均速度为17.8m/s；（4）若电车以20m/s的速度行驶72km，需要1小时。 学科网（北京）股份有限公司1 / 10 学科网（北京）股份有限公司 $