同步精讲精练第2章 能的转化与能量守恒 单元综合复习高频题、易错题、素养题精练）2026-2027学年浙教版科学九年级上册

第2章 能的转化与能量守恒 高频题、易错题、素养题精练 【高频题、易错题序列】 一、功和功率 五、电能、电功、电功率 二、动能和势能及相互转化 六、电功率、电功的计算与焦耳定律探究 三、内能和物体内能的改变 七、电功率的测量 四、比热容、热值和热量的计算 八、核能、能的转化与能量守恒 【素养题序列】  ★题型一 功和功率 1．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 【解析】（1）根据甲图可求得速度，由图象可知，物体做匀速直线运动，（2）根据速度﹣时间图象确定物体做匀速直线运动的阶段，并读出速度大小，由此可知两次水平推力的关系；最后利用PFv可知其功率关系。 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。 2．2025年中国航天取得了历史性突破，全年完成92次发射任务，创历史新高。如图是火箭发射模拟实验。气球模拟火箭，水平细绳模拟轨道。松开手指，“火箭”沿着细绳“轨道”发射过程中，对“火箭”做功的力是（　　） A．“火箭”对喷出气体的力F1 B．喷出气体对“火箭”的力F2 C．“火箭”受到的重力G D．“火箭”对“轨道”的摩擦力f 【答案】B 【解析】判定是否做功，就看其是否同时满足做功的两个必要因素：①作用在物体上的力；②物体在力的方向上通过的距离，两个条件缺一不可。 A、“火箭”对喷出气体的力F1对气体做功，故A错误； B、喷出气体对“火箭”的力F2对火箭向前的力，“火箭”在力的方向上通过一定的距离，对火箭做功，故B正确； C、重力的方向竖直向下，“火箭”水平向前运动，没有在力的方向上通过一定的距离，没有做功，故C错误； D、“火箭”对“轨道”的摩擦力对轨道做功，故D错误。 3．下列体育测试项目中对是否做功的判断正确的是（　　） A．①引体向上最高点停顿，人的重力做功 B．②垫起排球后，人对排球做功 C．③跳起扣篮过程中，人对篮球做功 D．④人在水平方向游动时，人的重力做功 【答案】C 【解析】力学里所说的功包括两个必要因素：一是作用在物体上的力；二是物体在力的方向上通过的距离。 A．引体向上在最高点停顿时，人处于静止状态，在重力方向上没有移动距离，人的重力没有做功，故A错误；B．垫起排球后，人不再对排球施加力的作用，排球由于惯性继续向上运动，人对排球没有做功，故B错误；C．跳起扣篮过程中，人对篮球施加了力，并且篮球在力的方向上移动了一段距离，故人对篮球做了功，故C正确；D．重力方向竖直向下，人在水平方向游动时，在重力方向上没有移动一段距离，故人的重力没有做功，故D错误。 4．在做“探究滑动摩擦力的大小与哪些因素有关”实验时，小科将木块A放置于水平木板B上，加载一个砝码，把弹簧测力计系在A上，并固定在墙上，如图所示。在实验的某个阶段，小科拉动水平木板B，弹簧测力计示数不变。此阶段关于做功的说法正确的是（　　） A．弹簧测力计对A做了功 B．力F没有对B做功 C．砝码没有对A做功 D．力F对A做了功 【答案】C 【解析】做功的两个必要因素：一是作用在物体上的力，二是在力的方向上移动的距离，据此分析判断。 A、弹簧测力计对A的拉力方向水平向右，但木块A保持静止，未在拉力方向上移动距离，弹簧测力计对A没有做功，故A错误； B、力F作用在木板B上，且木板B在力F的方向上向左移动了距离，力F对B做了功，故B错误； C、砝码对A的压力方向竖直向下，木块A未在压力的方向上移动距离，砝码没有对A做功，故C正确； D、力F没有作用在木块A上，故力F对A不做功，故D错误。 5．府东路过江通道是连接我县瓯北与鹿城区的重要工程，该通道以隧道跨越瓯江。工程现已开工，将使用盾构机（如图）挖掘隧道。盾构机体积极为庞大，需将其拆成多个部件吊装到施工现场。已知部件总质量3×104千克，部件花费10秒钟水平平移10米，再竖直移动16秒钟下降20米，则部件重力做功__________焦，下降时重力做功功率为__________瓦。 【答案】6×106；3.75×105。 【解析】根据W＝Gh＝mgh计算部件重力做的功。利用P计算下降时重力做功功率。 解：将部件水平平移10米时，重力方向竖直向下，部件在重力的方向上没有移动距离，此过程中重力不做功；再竖直下降20米过程中，部件在重力的方向上移动了距离，所以此过程中重力做了功，则部件重力做的功：W＝Gh＝mgh＝3×104kg×10N/kg×20m＝6×106J。 下降时重力做功功率：P3.75×105W。 ★题型二 动能和势能及相互转化 6．如图，小观在荡秋千，从左侧最高点入静止向右运动，经过最低点O摆动到右侧最高点D，再摆回到左侧最高点C（图中未画由）、图中B与D等高。则（　　） A．点C与点B重合 B．从A到O，减小的重力势能全部转化为动能 C．AD之间的高度差等于DC之间的高度差 D．从A﹣D过程中，若在P点没坐稳，最可能沿着方向3掉落 【答案】D 【解析】在荡秋千过程中，要克服阻力做功，因此部分机械能转化为内能，机械能不断减小。 A、在运动过程中，秋千要克服阻力做功，因此机械能不断减小，由于B点在D点后，因此B点的重力势能只能肯定小于D点的重力势能，则二者不重合，故A错误；B、从A到O，减小的重力势能转化为动能和内能，故B错误；C、由于AD之间运动的距离长，因此机械能的损失更多，AD之间的高度差大于DC之间的高度差，故C错误；D、从A﹣D过程中，若在P点没坐稳，由于小科做斜抛运动，因此在最高点时动能不为零，所以他到达的最高点肯定低于A点，最可能沿着方向3掉落，故D正确。 7．如图甲所示，反曲弓主要由弓体和弓弦组成。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．运动员在拉满弓后，保持静止瞄准的这3s内，拉力对弓做了大量的功 B．若张弓距离相同，则为了提高箭射出瞬间的速度，运动员应换用质量更大的箭 C．拉弓的过程中，拉力与张弓距离的关系是成正比的 D．若张弓后不搭箭直接释放弓弦，则弓的弹性势能会转化为弓的动能 【答案】D 【解析】先根据做功的两个必要因素，判断静止瞄准阶段弓弦是否在拉力方向上通过了距离来分析选项A。再根据张弓距离相同则弹性势能相同，结合动能大小的影响因素分析箭的质量与射出瞬间速度的关系来判断选项B。接着观察图乙中拉力与张弓距离的图像走势，判断图线是否为过原点的直线来分析选项C。最后明确不搭箭释放弓弦时弹性势能的转化对象，判断弓的弹性势能是否转化为弓自身的动能来分析选项D。 A．做功的两个必要因素是作用在物体上的力和物体在力的方向上通过的距离，运动员在拉满弓后保持静止瞄准的这3s内，虽然有力作用在弓上，但弓在力的方向上没有移动距离，因此拉力对弓不做功，故A错误；B．若张弓距离相同，弓具有的弹性势能相同，释放弓弦时弹性势能转化为箭的动能，箭获得的动能相同，根据动能的影响因素可知，在动能相同时，质量越小速度越大，因此为了提高箭射出瞬间的速度，运动员应换用质量更小的箭，故B错误；C．由图乙可知，拉弓的过程中，拉力与张弓距离的关系图像是一条曲线，不是一条过原点的直线，因此拉力与张弓距离不成正比，故C错误；D．若张弓后不搭箭直接释放弓弦，弓体恢复原状的过程中，弓的弹性形变程度减小，弹性势能减小，同时弓体和弓弦运动，动能增大，所以弓的弹性势能会转化为弓的动能，故D正确。 8．如图所示，是小明掷实心球的示意图，图中虚线表示球的运动轨迹，球从A点上升到最高点B，然后下落到水平地面C点，后又继续向前滚动到D点静止。下列说法正确的是（　　） A．在B点球上升到了最高，所以球在B点时受平衡力 B．忽略空气阻力，球由A点运动到B点时动能转化为重力势能 C．若球运动到B点时突然所有力都消失了，它将保持静止状态 D．球在D点时对地的压力就是球受到的重力 【答案】B 【解析】球升到最高点时，受重力和空气阻力，不受平衡力，球也不处于平衡状态，故A错误； B.忽略空气阻力，球由A点运动到B点时，动能减小，重力势能变大，动能转化为重力势能，故B正确； C.若球运动到B点时突然所有力都消失了，球由于惯性要保持原来运动状态，继续运动，不能保持静止状态，故C错误； D.压力和重力是不同性质的两种力。球在D点时对地的压力等于球受到的重力，但不能说压力就是球受到的重力，故D错误。 9．AB为光滑弧形凹槽，底部与水平面平滑连接。平面BC段粗糙、CD段光滑。一个质量为m的小球从A处由静止滑下，运动到C点接触弹簧。弹簧最终被压缩到D点后将小球反弹并滚回弧形槽，最高上升到0.5h处（不计空气阻力、不计小球与弹簧碰撞时的能量损失）。 （1）小球由A到B的过程中，机械能__________（选填“守恒”或“不守恒”）。 （2）整个过程中，小球速度最大值位于__________点（选填“A、B、C、D”）。 （3）小球由B到C的过程中，克服摩擦力做功为__________（用题中给出的字母表示）。 【答案】（1）守恒；（2）B；（3）0.25mgh。 【解析】（1）AB是光滑弧形凹槽，没有摩擦，不计空气阻力，只有重力势能、动能相互转化，机械能守恒。 （2）AB光滑加速；BC粗糙受摩擦力减速；CD光滑，接触弹簧后小球受到向左弹簧弹力，继续减速。B点刚到水平面，还没有弹簧弹力阻碍，速度最大。 （3）初态重力势能EA＝mgh；反弹最高0.5h，重力势能E末＝mg•0.5h；CD段光滑，弹簧碰撞无能量损失，全部能量损失来自BC往返克服摩擦力做功。往返BC，克服摩擦总功W总＝mgh‑mg•0.5h＝0.5mgh；单程B到C克服摩擦力做功是总损失的一半。 解：（1）AB凹槽光滑，没有摩擦损耗，不计空气阻力，只有动能重力势能转化，机械能守恒。 （2）A静止速度为0；A到B加速；B到C受摩擦力减速；C之后受到弹簧弹力，继续减速；所以速度最大值在B点。 （3）小球初始重力势能：E1＝mgh；返回最高重力势能：E2＝mg×0.5h。 CD光滑，弹簧碰撞无能量损失，全部机械能损失来自BC段往返摩擦。 往返BC克服摩擦总功：W总＝mgh‑0.5mgh＝0.5mgh，B到C单程克服摩擦力做功：。 ★题型三 内能和物体内能的改变 10．下列改变物体内能的方法与其他三种不同的是（　　） A．钻木取火 B．用热水袋取暖 C．压缩气体，棉花燃烧 D．来回拉动绳子，木塞冲出 【答案】B 【解析】做功改变内能的实质是能量的转化，同时伴随着物体的运动。热传递可以改变物体的内能，它的实质是内能的转移。 A、钻木取火属于克服摩擦力做功，是做功改变物体的内能； B、用热水袋取暖，热水没有运动，是热水把它的内能转移给了人，是热传递改变物体的内能； C、压缩气体做功，属于做功改变物体的内能； D、来回拉动绳子，克服摩擦做功，机械能转化成了内能；木塞冲出时，瓶内蒸汽对木塞做功，内能转化为机械能，是做功改变了物体的内能。 所以改变物体内能的方法与其他三种不同的是B。 11．如图为一种蒸汽船玩具，在玻璃瓶内装适量水，将小船放置在水面上，点燃蜡烛加热玻璃瓶一段时间，玻璃瓶内产生大量水蒸气，并和受热膨胀的空气一起从细窄的吸管冲出，推动小船前进。下列有关该实验的说法不合理的是（　　） A．加热过程中，玻璃瓶内的水通过热传递的方式增大内能 B．冲出的水蒸气内能减小，温度降低，使吸管处出现白雾 C．蒸汽推动小船前进，小船的动能增大，重力势能不变 D．蒸汽小船开始前进和最后停止两种状态相比，所受的浮力减小 【答案】C 【解析】（1）改变物体内能的方式有两种：做功和热传递。（2）物体对外做功，内能减少，温度降低。（3）动能与质量和速度有关；重力势能与质量和高度有关。（4）小船漂浮时，浮力等于重力。 A、加热过程中，玻璃瓶内的水通过热传递的方式增大内能，故A正确； B、吸管处出现白雾，冲出的水蒸气内能减小，温度降低，故B正确； C、蒸汽推动小船前进，水蒸气的质量减小，速度增大，小船的动能增大，同时小船在水面上，高度不变，重力势能会减小，故C错误。 D、小船始终漂浮在水面上，根据漂浮条件，浮力等于重力。开始前进时，瓶内水较多，总质量大，重力大，浮力大；最后停止时，瓶内水减少，总质量减小，重力减小，浮力随之减小，故D正确。 ★题型四 比热容和热量的计算、热值 12．现有甲、乙、丙三种初温度相同的液体，其中甲、乙为质量相等的不同液体，乙、丙为质量不等的同种液体，若对这三种液体分别加热，根据它们各自吸收的热量和末温度，在温度一热量图象上分别画出对应的甲、乙、丙三点，如图所示。则关于甲、丙之间比热容和质量的大小关系判断正确的是（　　） ①c甲＞c丙 ②c甲＜c丙 ③m甲＞m丙 ④m甲＜m丙 A．①③ B．②③ C．①④ D．②④ 【答案】C 【解析】甲乙丙三种物质初温相同，甲、乙是质量相等的不同液体，从图上可以看出，在吸收热量相同的情况下，乙末温高，可知乙的比热容小。乙、丙是质量不等的同种液体，比热容相同，在吸收热量相同的情况下，乙末温高，可知丙的质量大。 ①②、甲、乙为质量相等的不同液体，由下图可知，甲、乙吸收相同的热量时，甲的温度变化小，由Q＝cmΔt可知，甲比乙的比热容大；而乙、丙是同种液体则比热容相同，所以甲比丙的比热容大，即c甲＞c丙，故①正确，②错误； ③④、乙、丙为质量不等的同种液体，其比热容相同，由下图可知，乙、丙吸收相同的热量时，乙的温度变化大，由Q＝cmΔt可知，乙的质量比丙小，又因为甲、乙的质量相等，所以甲的质量比丙小，故③错误、④正确。 13．某校科学小组用规格相同的小烧杯装入等量清水，采用相同酒精灯同步加热三组装置：甲为水浴加热、乙为油浴加热、丙为砂浴加热。加热一段时间后，测得外部介质稳定温度：水浴100℃、油浴280℃、砂浴550℃，则三杯小烧杯内清水的温度高低顺序为（　　） A．t甲＞t乙＞t丙 B．t甲＝t乙＝t丙 C．t甲＜t乙＝t丙 D．t甲＜t乙＜t丙 【答案】B 【解析】液体的沸腾条件到达沸点，继续吸热；液体的沸腾的特点：液体沸腾时，温度不变，继续吸热。 甲、乙、丙小烧杯中均为水，沸点相同。甲中水能达到沸点但是不能继续吸热，不会沸腾。乙和丙中水达到沸点后能继续吸热并沸腾，温度保持100℃，所以甲、乙、丙的温度相同。 14．汽车生产中往往会使用摩擦焊接的工艺，即通过材料之间的高速摩擦产生热量，使其表面紧密结合。 （1）摩擦焊接本质是通过__________（填“做功”或“热传递”）方式改变材料的内能。 （2）以摩擦焊接铁棒为例，将焊接点附近的铁（质量约1kg），从20℃上升到1020℃，在不考虑能量损耗的情况下，摩擦焊接过程中至少产生了__________J的热量。[铁的比热为460J/（kg•℃）] 【答案】（1）做功；（2）460000。 【解析】（1）摩擦焊接，克服摩擦做功，机械能转化为内能，通过做功的方式改变材料的内能； （2）铁吸收的热量Q吸＝c铁mΔt＝460J/（kg•℃）×1kg×（1020℃﹣20℃）＝460000J。 在不考虑能量损耗的情况下，摩擦焊接过程中至少产生了460000J的热量。 15．目前有一种倍受关注的喷气飞行背包（如图），人背上后能通过该设备获得动力，实现人类自由单人飞翔的梦想。 （1）该背包燃料为汽油，汽油燃烧将化学能转化为内能，一部分对人和飞行背包做功，还有部分散失到空气中，这些内能却无法再被利用来对人和飞行背包做功，说明能量的转移和转化具有__________。 （2）某次飞行过程中消耗10千克汽油，这些汽油完全燃烧放出的热量为__________焦。（焦/千克） 【答案】（1）方向性；（2）4.6×108。 【解析】（1）汽油燃烧时将化学能转化为内能，用来对人和飞行背包做功，还有部分内能散失到空气中，但这些内能却无法再被利用来对人和飞行背包做功，这是因为能量的转移和转化具有方向性； （2）10kg汽油完全燃烧放出的热量为：Q放＝mq汽油＝10kg×4.6×107J/kg＝4.6×108J。 ★题型五 电能、电功、电功率 16．有两只灯泡L1和L2，分别标有“110V 40W”“110V 60W”字样，若不考虑温度对电阻的影响，下列说法正确的是（　　） A．它们都正常工作时，通过L1的电流大 B．它们都正常工作时，L2消耗的电能一定更多 C．串联后，接在220V的电源上，它们都能正常发光 D．串联后，接在110V的电源上，L1的实际功率大 【答案】D 【解析】A．正常发光时两灯泡的电压和额定电压相等，根据I可知，L1的额定功率小于L2的额定功率，则I1＜I2，故A错误； B．根据W＝Pt知，电能不仅与功率有关，还与时间有关，由于时间未知，无法比较电能多少，故B错误； C、灯泡铭牌可知，两灯泡额定电压相等，P1＜P2，由P＝UI的变形式R可知，R1＞R2，由串联电路的分压特点可知，两灯泡串联在220V的电路中时，灯泡两端电压不等于其额定电压，灯泡不能正常工作，故C错误； D．两灯泡串联在110V的电路中时，通过它们的电流相等，根据P＝UI＝I2R可知，P1实＞P2实，故D正确。 17．小易家上次查看电能表示数为，本次查看时电能表读数如图所示，则下列说法正确的是（　　） A．他家在这段时间内消耗的电能为70.3kW•h B．电能表是直接测量电功率的仪表 C．若只让一个标有“220V1000W”的电热水器正常工作5min，则电能表的圆盘转了300转 D．这个电能表的额定功率为2200W 【答案】C 【解析】A．上次电能表读数8543.2kW•h；本次电能表读数8633.5kW•h，他家在这段时间内消耗的电能为8633.5kW•h﹣8543.2kW•h＝90.3kW•h，故A错误； B．电能表是直接测量电能（电功）的仪表，故B错误； C．电热水器的额定功率P＝1000W＝1kW，工作时间， 消耗的电能， 电能表参数为3600r/（kW•h），表示每消耗1kW•h的电能，圆盘转3600转，则转数为，故C正确； D．电能表的工作电压为220V、平时工作允许通过的最大电流为10A，电能表允许接入的用电器的最大电功率P最大＝UI最大＝220V×10A＝2200W，该电功率并非是电能表的额定功率，故D错误。 18．如图所示，小明将两只灯泡L1、L2串联在电路中。闭合开关后，发现灯泡L1较亮，灯泡L2较暗，这现象说明（　　） A．通过两只灯泡的电流不相同 B．两只灯泡的电阻可能相等 C．两只灯泡的额定功率一定不相同 D．两只灯泡两端的电压一定不相同 【答案】D 【解析】A、两只灯泡串联接入同一电路，串联电路中电流处处相等，所以通过两灯的电流大小相同，故A错误； B、灯泡的亮暗由其实际功率决定，L1较亮说明L1的实际功率较大，串联电流相同，由P＝I2R可知R1＞R2，两灯电阻不可能相等，故B错误； C、额定功率是灯泡在额定电压下工作时的电功率，与灯泡此时的实际亮度没有必然关系，额定功率与额定电压和电阻的关系，两灯额定功率可能相同也可能不同，不能确定一定不相同，故C错误； D、两灯串联电流相等，且R1＞R2，由U＝IR可得U1＞U2，所以两灯两端电压一定不相同，故D正确。 19．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 【解析】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。 ★题型六 电功率、电功的计算、焦耳定律探究 20．甲、乙两只灯泡，其I﹣U关系图像如图所示。现将甲、乙两灯串联在电路中，当通过甲灯的电流为0.4A时，乙灯消耗的功率是（　　） A．3W B．0.8W C．2W D．1.2W 【答案】D 【解析】串联电路中电流处处相等，当通过甲灯的电流为0.4A时，通过乙灯的电流也为0.4A， 结合图像可知此时乙灯两端的电压为3V，故乙灯的电功率为P＝UI＝3V×0.4A＝1.2W。 21．在如图所示的电路中，不计温度对灯丝电阻的影响，且电源电压保持不变。当电路中接入“6V 6W”的灯泡L，在a、b之间接入一段导线时，闭合开关，灯泡L恰能正常发光；断开开关，在a、b之间换接入一个“6V 3W”的灯泡后，再闭合开关，下列说法不正确的是（　　） A．灯泡L亮度将变暗些 B．电路中的总功率变小 C．换接灯泡接入后实际电功率为1.5W D．换接灯泡的亮度大于灯泡L的亮度 【答案】C 【解析】A、a、b间接导线时，灯泡L单独接入电路且正常发光，则电源电压 U＝6V，灯泡L的电阻 ；换接“6V 3W”灯泡后，其电阻 。两灯串联总电阻为 6Ω+12Ω＝18Ω，电路中电流 。灯泡L的实际功率 ，比原来正常发光时的6W小，因此灯泡L亮度变暗，故A正确； B、原来只有灯泡L正常工作，电路总功率 P＝6W；换接后总电阻为 18Ω，电路总功率 ，总功率变小，故B正确； C、换接灯泡的实际功率 ，不等于1.5W，故C错误； D、换接灯泡实际功率 大于灯泡L实际功率 ，实际功率越大灯泡越亮，所以换接灯泡的亮度大于灯泡L的亮度，故D正确。 22．如图甲所示，电源电压恒定，电压表V1量程为0～15V，电压表V2量程为0～3V，电流表A量程为0～0.6A，滑动变阻器规格为“20Ω，1A”。在保证电路元件安全的前提下，闭合开关S，移动滑动变阻器的滑片P，某一电压表示数与电流表示数关系图像如图乙所示。则下列说法正确的有（　　） A．电源电压为3.5V B．定值电阻R1的阻值为2.5Ω C．定值电阻R1的最小电功率为0.45W D．滑动变阻器的调节范围2.5～20Ω 【答案】C 【解析】由图可知，电阻R1、R2串联，电压表V1测电源电压U，电压表V2测滑动变阻器R2两端的电压U2；闭合开关S，向左移动滑动变阻器的滑片P，R2 接入电路的电阻变小，电路中的电流变大，电流表的示数变大，电压表V1的示数保持不变，电压表V2的示数变小，因此图乙是电压表V2示数与电流表示数的关系图像； AB．当电路中的电流I＝0.3A时，电压表V2示数U2＝3V，电源电压为：U＝3V+0.3A×R1……①； 当电路中的电流I′＝0.6A时，电压表V2示数U2′＝1.5V，电源电压为：U＝1.5V+0.6A×R1……②； 联立①②可得：U＝4.5V，R1＝5Ω，故AB错误； C．由图像乙可知，电路中的电流最小为I＝0.3A，此时定值电阻R1的最小电功率为： P1＝I2R1＝（0.3A）2×5Ω＝0.45W，故C正确； D．当电路中的电流I＝0.3A时，电压表V2示数U2＝3V，则滑动变阻器的最大阻值为：R210Ω；当电路中的电流I′＝0.6A时，电压表V2示数U2′＝1.5V，则滑动变阻器的最小阻值为：R2′2.5Ω；则滑动变阻器的调节范围2.5～10Ω，故D错误。 23．如图是研究“电热多少与哪些因素有关”的实验电路，甲、乙、丙为三只相同的烧瓶，其中装有等量的煤油，并插入三支相同的温度计，烧瓶中电阻丝的阻值R甲＝R丙＜R乙，下列分析正确的是（　　） A．闭合开关S1断开S，可探究电热与电阻的关系，甲瓶煤油升温更快 B．闭合开关S、断开S1将滑动变阻器向A端移动，丙瓶中升温会变快 C．闭合开关S与S1则可同时探究电热与电阻、电流和通电时间的关系 D．闭合开关S与S1通电相同时间，可观察到甲瓶中温度计示数是最大 【答案】C 【解析】电流通过导体产生的热量与通过导体的电流、导体的电阻和通电时间有关，根据控制变量法分析；实验中通过温度计示数的变化来反映电阻丝放出热量的多少，这用到了转换法。 A、只闭合开关S1，电阻丝甲、乙以及滑动变阻器串联，而R甲＜R乙，根据焦耳定律，乙瓶煤油升温更快，故A错误； B、只闭合开关S，将滑动变阻器向A端移动，滑动变阻器接入电路中的电阻最大，电流较小，丙瓶中升温会变慢，故B错误； C、同时闭合S和S1，电阻丝甲、乙串联再与丙并联，甲、乙可以探究电热与电阻的关系；甲、丙可以探究电热与电流的关系；改变通电时间甲、乙、丙任意一个都可以探究电热与通电时间的关系，故C正确； D、同时闭合S和S1，电阻丝甲、乙串联再与丙并联，甲、乙两端的总电压等于丙两端的电压（即U丙＞U甲，U丙＞U乙），且R甲＝R丙＜R乙，所以根据Q＝W＝t可知，相同时间内电流通过丙电阻丝产生热量最多，则通电一段时间以后丙瓶内煤油的温度升得最高，故D错误。 24．如图，甲、乙为两只相同电表（可视为电流表或电压表），当闭合S1、S2时，甲、乙两表示数之比为3：2，则甲、乙均为__________表，此时电路总功率为P1。若同时更换两电表种类，并只闭合其中一个开关，两表均有正常示数，此时电路总功率为P2。则P1：P2为__________。 【答案】电压；2：9。 【解析】（1）两表为电流表时电源短路，所以两表为电压表；（2）两表为电压表，闭合S1、S2时，两电阻串联，甲电压表测电源电压，乙电压表测R2两端电压，根据串联分压和两表示数，算出两电阻的阻值之比，用功率公式列出P1的表达式；将两表更换为电流表，根据两表示数正常可分析闭合的开关为S1，此时两电阻并联，甲电流表测通过R2的电流，乙电流表测干路电流，用电功率公式列出P2的表达，将两功率进行比值计算。 解：（1）若甲、乙两表均为电流表，当闭合S1、S2时，电源会短路，甲电流表会烧坏，不符合题意； 由以上分析可知，甲、乙均为电压表，当闭合S1、S2时，R1与R2串联，甲电压表测电源电压，乙电压表测R2两端电压，甲、乙两表示数之比为3：2，由串联分压可知，两电阻的阻值之比为：，电路总功率为：，其中U为电源电压，同时更换两电表种类，即两表都换成电流表，并只闭合其中一个开关，两表均有正常示数，则闭合的开关为S1（闭合S2电路不通，两表无示数），此时R1与R2并联，甲电流表测通过R2的电流，乙电流表测干路电流，则电路的总功率为：，两功率之比为：。 25．如图所示的电路，小灯泡标有“6V 6W”的字样，电源电压恒为9V，小灯泡电阻不变。闭合开关S，当滑动变阻器滑片P移到某一位置时，小灯泡恰好正常发光。求： （1）小灯泡的额定电流IL及电阻RL。 （2）灯泡正常发光时滑动变阻器的功率PR。 （3）我市新年灯会某灯组需要用2000个这样的小灯泡正常工作30天，每天平均工作5小时，消耗的总电能W是多少？ 【解析】（1）已知小灯泡标有“6V 6W”的字样，根据P＝UI变形可求得小灯泡正常工作的电流； （2）已知电源电压，根据串联分压的特点可求得滑动变阻器R两端的电压，根据串联电路电流关系判断出电流，根据P＝UI计算电功率； （3）先算出小灯泡的总功率，利用W＝Pt计算消耗的总电能。 【答案】解：（1）由P＝UI可得，小灯泡电阻不变，恰好正常发光，小灯泡工作的电流： IL 1A，电阻：RL6Ω； （2）由图可知，灯泡L与R串联，电源电压U＝9V，根据串联电路的特点知，滑动变阻器的电压UR＝U﹣UL＝9V﹣6V＝3V，根据串联电路电流处处相等知滑动变阻器的电流等于灯泡的电流为1A； 电功率：PR＝URI＝3V×0.5A＝1W； （3）2000个小灯泡的总功率为：P总＝2000PL＝2000×6W＝12000W＝12kW， 这些灯泡消耗的总电能为：W＝Pt＝12kW×5h×30＝1800kW•h。 答：（1）小灯泡正常工作的电流为0.5A，电阻RL是12Ω； （2）滑动变阻器的功率PR为1.5W； （3）消耗的总电能W为1800kW•h。 26．某校的学生发明的电热课椅主要由坐垫和脚踏组成，它的电路示意图如下。坐垫内的电热丝R1、R2的阻值分别为260Ω、150Ω，脚踏内的电热丝R1的阻值为400Ω。闭合开关S1，调节开关S2，可以使脚踏分别处于“低温挡”、“中温挡”、“高温挡”（不考虑温度的变化对电阻的影响）。 （1）开关S1闭合，S2接b触点时，总电阻为多大？ （2）该电热课椅消耗的最大功率是多少瓦？ （3）当脚踏处于中温挡时，坐垫与脚踏在10秒内产生的热量是多少焦？ 【解析】（1）串联总电阻公式：R总＝R1+R2； （2）电功率公式：，电源电压不变，总电阻越小，总功率越大； （3）焦耳定律：，纯电阻电路产生热量等于消耗电能。 【答案】解：已知电源电压U＝220V，R1＝260Ω，R2＝150Ω，R3＝400Ω。 （1）开关S1闭合，S2接b触点时，R1与R3串联。根据串联电阻规律R总1＝R1+R3＝260Ω+400Ω＝660Ω。 （2）电源电压不变，由可知，电路总电阻越小，总功率越大。S2接c触点时，R2与R3串联，总电阻最小。 R总最小＝R2+R3＝150Ω+400Ω＝550Ω最大功率：。 （3）脚踏处于中温挡，对应S2接b触点，总电阻R总1＝660Ω，时间t＝10s。 纯电阻电路，产生热量等于电路消耗电能：。 答：（1）总电阻为660Ω；（2）电热课椅消耗的最大功率是88W；（3）坐垫与脚踏在10秒内产生的热量约为733.3J。 ★题型七 电功率的测量 27．小科做测定“小灯泡额定功率”实验时，所用器材有电压恒为6V的电源，额定电压为2.5V的小灯泡，滑动变阻器、电表、开关和导线。 （1）闭合开关，小科发现灯泡不亮，电流表无示数，电压表有示数，故障原因可能是__________； A．灯泡断路 B．灯泡短路 C．滑动变阻器断路 D．滑动变阻器短路 （2）小科测得小灯泡在不同电压下的电流，在图乙中画出图线a，根据图像提供的信息，可计算出小灯泡的额定功率P额＝__________W； （3）根据曲线a小科发现小灯泡灯丝的阻值会随着温度的变化而变化，但不能直观判断“小灯泡电阻是随着温度的升高而变大还是变小”。老师建议他在图乙中再画出定值电阻曲线b，只要比较图乙中的A、B、C三点，就能比较出灯丝电阻随温度变化的情况。请简要说明小科的比较过程；__________________ ______________________________________________________________________________________________________________。 （4）为能顺利完成该实验探究，下列两种规格的滑动变阻器应选用__________。 A．“10Ω 1A”的滑动变阻器 B．“20Ω0.5A”的滑动变阻器 【答案】（1）A；（2）0.75W； （3）b是定值电阻的图线，故A、B点电阻相同，C与A点的电压相同，由图知，C比A电流大，由欧姆定律可知，C比A电阻小，即C比B电阻小，即小灯泡的电阻随温度的变大而变大； （4）B 【解析】（1）闭合开关后，小灯泡不亮且电流表无示数，说明电路中有断路；电压表有示数，说明电压表两接线柱到电源两极是连通的，所以故障是与电压表并联的小灯泡发生了断路，故A正确，BCD错误。 （2）由图线a可知，当小灯泡两端电压达到额定电压2.5V时，通过它的电流为0.3A，则小灯泡的额定功率P额＝U额I额＝2.5V×0.3A＝0.75W。 （3）b是定值电阻的图线，故A、B点电阻相同，C与A点的电压相同，由图知，C比A电流大，由欧姆定律可知，C比A电阻小，即C比B电阻小，即小灯泡的电阻随温度的变大而变大。 （4）小灯泡正常发光时，U额＝2.5V，I额＝0.3A，滑动变阻器分得的电压U滑＝U﹣U额＝6V﹣2.5V＝3.5V，所需阻值，可见滑动变阻器的最大阻值应大于11.7Ω，且允许通过的电流应不小于0.3A，故应选用“20Ω 0.5A”的滑动变阻器，B正确，A错误。 28．小华在做“测量小灯泡电功率”的实验中，实验室有如下器材：电源（电压恒为6V），小灯泡L（额定电压为2.5V，灯丝电阻约为10Ω），电流表、电压表、开关、规格分别为“10Ω 1A”的滑动变阻器R1和“50Ω 0.5A”的滑动变阻器R2各一个，导线若干。 （1）请用笔画线代替导线，帮小华同学将图甲中的电路连接完整； （2）为了顺利完成实验，小华应选用规格为__________（选填“R1”或“R2”）的滑动变阻器； （3）连接电路后，闭合开关，发现小灯泡不亮，电流表有示数，电压表无示数，原因可能是_________ ________________________________________； （4）排除故障后，移动滑动变阻器滑片P的位置，获得多组对应的电压值和电流值，绘制小灯泡U﹣I图像如图乙所示，小灯泡的额定功率为__________W，分析乙中图像发现小灯泡电阻是变化的，影响其变化的主要原因是________________________________________； （5）小华打算增加一个阻值为15Ω的定值电阻R0，只利用一只电表，通过操作图中单刀双掷开关（单刀双掷开关分别接“a”、“b”各一次）测量小灯泡的额定电功率，图丙、图丁是他设计的两种不同方案的电路图，则以下判断正确的是__________。 A．两种方案都能 B．两种方案都不能 C．丙方案能，丁方案不能 D．丙方案不能，丁方案能 【答案】（1）如图所示；（2）R2；（3）灯泡（或电压表）短路 （4）0.625；小灯泡的电阻受温度的影响；（5）B。 【解析】（1）灯的额定电压为2.5V，故电压表选用小量程与灯并联，灯丝电阻约为10Ω 由欧姆定律，灯泡正常发光时电路中电流约为：I0.25A，所以电流表要选用小量程与灯串联。 （2）灯泡正常发光时电路中的电流为0.25A，根据串联电路的电压特点，变阻器应分得的电压：U变＝6V﹣2.5V＝3.5V， 由欧姆定律，变阻器的阻值至少为：R变14Ω＞10Ω，所以应选择滑动变阻器的规格为“50Ω 0.5A”； （3）闭合开关后，移动滑动变阻器的滑片，电流表有示数，说明电路为通路，发现小灯泡始终不发光，电压表无示数，若电路只有一处故障，故障原因是灯泡（或电压表）短路了； （4）由图像可知，灯泡电压为2.5V时的电流为0.25A，所以灯泡的额定功率： P＝UI＝2.5V×0.25A＝0.625W；灯泡电阻是变化的，原因是受温度的影响； （5）图丙中，无论开关接a还是接b都无法得知小灯泡是否正常发光，此方案不能测定小灯泡的额定电功率；图丁中，R0、小灯泡、变阻器三者串联，S接a时，电压表测定值电阻的电压，当开关接b时测量灯和定值电阻的总电压，不能通过调节滑动变阻器使灯泡两端的电压为2.5V，所以此方案不能测出小灯的额定电功率，故选B。 29．探究小灯泡电功率——数字化实验的深度应用。 某小组利用“电流传感器+电压传感器”数字化系统测量标有“2.5V”小灯泡的额定功率，并探究其电阻特性。实验装置如图所示（电源电压恒为4.5V，滑动变阻器规格为“20Ω 1A”）。 实验步骤如下： [连接电路] （1）按如图所示连接电路，闭合开关前，滑动变阻器滑片P应移至__________端（选填“A”或“B”）。 [调试与故障排除] （2）闭合开关，发现电流表示数为0，电压表示数接近4.5V。故障原因可能是__________（填字母）。 A．小灯泡断路 B．滑动变阻器断路 C．电压表短路 [数据采集]排除故障后，移动滑片P，记录多组电压U和电流I数据（如表所示）。 电压U（V） 0.5 1.0 1.5 2.0 2.5 3.0 电流I（A） 0.10 0.16 0.20 0.23 0.26 0.28 [额定功率计算] （3）①计算小灯泡的额定功率P额＝__________W（保留两位小数）。 ②若先用公式计算小灯泡在两端电压为2.5V时的电阻，再求功率，得到的结果是否相同并说明原因：______________________________________________________________________ __________________________________________________。 【答案】（1）A；（2）A；（3）①0.65；②不相同；灯泡不是纯电阻电路（电能转化为光能和热能，且灯丝电阻随温度变化），电阻R不是定值，不能直接用R算出的电阻再代入P求功率得到相同结果。 【解析】（1）为保护电路，在闭合开关前，滑动变阻器的滑片应滑至最大阻值处，由图可知，应将滑片滑至A端。 （2）闭合开关，发现电流表示数为0，说明电路断路；电压表示数接近4.5V，说明电压表与电源连接的部分电路通路；则故障原因可能是与电压表并联的小灯泡断路，故选：A。 （3）①小灯泡的额定功率：P额＝UI＝2.5V×0.26A＝0.65W； ②因为灯泡不是纯电阻电路（电能转化为光能和热能，且灯丝电阻随温度变化），电阻R不是定值，因此先用公式计算小灯泡在两端电压为2.5V时的电阻，再求功率，得到的结果不相同。 ★题型八 核能、能的转化与能量守恒 30．2025年5月，我国自主三代核电“华龙一号”全球首堆实现连续安全稳定运行1000天，持续稳定输送清洁电能超370亿度。下列有关核电站的描述错误的是（　　） A．能将核能转化为电能 B．核反应堆通过核聚变释放核能 C．产生的核废料具有放射性 D．消耗燃料少，可以大大减少燃料的运输量 【答案】B 【解析】核电站能量转化的过程是：通过核裂变把核能转化为热能，得到高温水蒸气；水蒸气推动气轮机转动，把内能又转化为机械能；气轮机再带动发电机发电，得到电能。 A、核电站的核心工作流程就是将核能转化为电能：核反应堆中的核能先转化为水的内能，推动汽轮机转动将内能转化为机械能，最后汽轮机带动发电机将机械能转化为电能，故A正确，不符合题意。 B、核电站的核反应堆是通过核裂变释放核能的，目前人类还无法实现可控核聚变来大规模发电，故B错误，符合题意。 C、核电站产生的核废料中含有未反应完的核燃料和衰变产物，这些物质会持续释放射线，具有很强的放射性，需要进行特殊的密封处理和长期存储，故C正确，不符合题意。 D、核能的能量密度极高，少量的核燃料就能释放出巨大的能量，相比传统的化石能源发电，核电站消耗的燃料量极少，大大减少了燃料的运输量和存储成本，故D正确，不符合题意。 31．位于浙江省嘉兴市海盐县的秦山核电站，是我国首座自主设计、建造和运营管理的30万千瓦压水堆核电站。关于核电站，下列说法正确的是（　　） A．核电站发生的能量转化过程为：核能→机械能→内能→电能 B．核电站常建在海边，主要是因为水的比热容较大有利于冷却 C．秦山核电站利用核聚变反应为电站提供能量 D．过量的核辐射不会对人体和动物的组织造成损伤 【答案】B 【解析】A、核电站发生的能量转化过程为：核能→内能→机械能→电能，故A错误； B、核电站常建在海边，主要是因为水的比热容较大有利于冷却，相同质量的水和其它物质相比，升高相同的温度，可以吸收更多的热量，故B正确； C、秦山核电站利用核裂变反应为电站提供能量，故C错误； D、过量的核辐射会对人体和动物的组织造成损伤，故D错误。 32．2025年10月1日，我国首部紧凑型聚变能实验装置BEST完成底部安装，标志着我国在实现核能发电的道路上又迈出重要一步。 （1）如图为核聚变示意图的是__________（填“甲”或“乙”）。 （2）上图模型中白色“〇”代表__________（填“质子”或“中子”）。 【答案】（1）甲；（2）中子。 【解析】（1）氘核和氚核在超高温高压下聚合成氦核的过程叫核聚变，核聚变示意图的是甲，甲示意的是氘核和氚核聚合成氦核的过程。（2）上图模型中白色“〇”代表中子，黑色的●代表质子，氘核是一个质子和一个中子组成的，氚核是一个质子和两个中子组成的。 1．2024年6月25日，嫦娥六号返回器成功着陆，实现了人类首次月球背面采样返回。其着陆过程的部分轨迹如图所示。已知返回器质量不变，且在大气层外运动时不受空气阻力，下列分析错误的是（　　） A．从A到B，返回器动能变大 B．从B到C，返回器机械能守恒 C．从C到D，返回器重力势能变小 D．返回器的机械能在A点时大于D点 【答案】A 【解析】（1）影响动能的因素是物体的质量和物体运动的速度，影响重力势能的因素是物体的质量和物体的高度，其中动能和势能统称为机械能。在分析各个能量的变化时，根据各自的影响因素进行分析。 （2）不计空气阻力时，机械能没有转化为内能，机械能守恒；考虑空气和摩擦阻力时，一部分机械能会转化为内能，机械能总和会减少。 A、AB段，返回器的质量不变，高度变大，重力势能变大，是返回器的动能转化为重力势能和内能，所以返回器的动能变小，故A错误。 B、BC段没有受到空气的阻力，机械能是守恒的，保持不变，故B正确。 C、CD段，返回器质量不变，高度变小，重力势能减小，故C正确。 D、A到D的过程中，由于克服空气阻力做功，使得机械能不断减小，所以返回器的机械能在A点时大于D点，故D正确。 2．杭州亚运会中国撑杆跳名将李玲打破赛会纪录夺冠赢得观众阵阵掌声。如图所示，运动员撑杆跳全过程可分为四个阶段：A→B阶段，助跑加速；B→C阶段，杆弯曲程度增大、人上升；C→D阶段，杆弯曲程度减小、人上升；D→E阶段，人越过横杆后下落，整个过程空气阻力忽略不计。下列说法不正确的是（　　） A．在A→B阶段人的动能逐渐增大 B．在B→C阶段杆的弹性势能增大 C．在C→D阶段人的重力势能增大 D．在D→E阶段中人的机械能减小 【答案】D 【解析】（1）动能大小的影响因素：质量、速度；质量越大，速度越大，动能越大；（2）重力势能大小的影响因素：质量、被举的高度；质量越大，高度越高，重力势能越大；（3）弹性势能与物体弹性形变的程度有关，弹性形变的程度越大，弹性势能越大；（4）动能和势能统称为机械能。 A、A→B阶段，运动员助跑加速，质量不变，速度增大，动能增大，故A正确； B、B→C阶段，杆弯曲程度增大，杆的弹性势能增大，故B正确； C、C→D阶段，杆弯曲程度减小、人上升，人的质量不变，高度增加，重力势能增加，故C正确； D、整个过程空气阻力忽略不计，D→E阶段，人越过横杆后下落，重力势能转化为动能，机械能不变，故D错误。 3．《天工开物》记录了我国古代的传统手工技术。如图所示是匠人正在将铁水凝固成釜，在此过程中，下列说法正确的是（　　） A．热量可能由低温的空气传递给高温的铁水 B．匠人手中石勺的温度升高，石勺含有的热量增多 C．石勺中的铁水与空气接触时，铁水的温度降低，内能减小 D．铁水冷却凝固成釜后，釜的内能为零 【答案】C 【解析】A、热传递的条件是存在温度差，热量只能自发地从高温物体传给低温物体，空气温度低于铁水，不可能反向传递热量，故A错误； B、热量是热传递过程中转移能量的多少，属于过程量，不能说物体“含有”热量，石勺温度升高说明其内能增大，故B错误； C、铁水刚倒入石勺时温度高于周围空气，与空气接触会向空气放热，铁水自身温度降低，内能随之减小，故C正确； D、一切物体的分子都在永不停息地做无规则运动，因此任何物体都具有内能，铁水凝固成釜后内能也不会为零，故D错误。 4．央视节目《一馔千年》再现了《清明上河图》中荔枝膏（如图所示）的制作过程：先用清水煮荔枝，煮到水剩一半，去掉荔枝继续煮，陆续放入各种辅料直到最后熬成稠膏。制成的荔枝膏，清香扑鼻，舀起荔枝膏时会拉出细丝。下列说法中正确的是（　　） A．熬膏的过程是通过做功的方式改变其内能的 B．荔枝膏清香扑鼻，说明分子在不停地做无规则运动 C．用清水煮荔枝的过程中荔枝温度升高，内能不变 D．舀起荔枝膏时会拉出细丝，是因为分子间有间隙 【答案】B 【解析】（1）改变物体内能的方式有两种：做功和热传递，热传递过程是能量的转移过程，做功过程是能量的转化过程。（2）不同物质互相接触时彼此进入对方的现象叫扩散，扩散现象说明分子在不停地做无规则运动。（3）内能与温度有关，温度越高，内能越大。（4）舀起荔枝膏时拉出细丝，是因为分子间存在引力。 A．熬膏是用火加热，热量从火焰传递给锅、再传递给荔枝膏，属于热传递改变内能，不是做功，故A错误； B．闻到香味是扩散现象，本质就是分子在永不停息地做无规则运动，故B正确； C．用清水煮荔枝时，荔枝吸收热量，温度升高，质量不变的情况下，内能增大。因为内能与温度有关，温度越高，内能越大，故C错误； D．拉出细丝说明分子间存在引力，而不是间隙。分子间有间隙无法用肉眼直接观察到，也不是拉丝现象的原因，故D错误。 5．春晚《武BOT》节目是我国传统文化创新表达，机器人丝滑的动作将中华武术演绎得淋漓尽致。下列说法正确的是（　　） A．机器人充电时，化学能转化为电能 B．机器人挥剑舞动时，不需要消耗能量 C．机器人运动时，电能主要转化为机械能 D．机器人做空翻动作上升时，重力势能不变 【答案】C 【解析】A．机器人充电时，消耗电能，将电能转化为化学能，储存在电池中，故A错误； B．机器人挥剑舞动时，需要消耗能量，故B错误； C．机器人运动时，电能主要转化为机械能，还有一小部分电能转化为内能，故C正确； D．机器人做空翻动作上升时，质量不变，高度增加，重力势能变大，故D错误。 6．小宁家新买了一台自动擦窗机器人，解决了高层擦窗的难题。机器人的质量为1.2kg，研究发现它的“腹部”有吸盘，工作时，电动真空泵将吸盘内的空气抽出，使其能吸在竖直玻璃表面，如图甲所示。某次机器人擦窗时，大气压为1.0×105Pa，小宁观察其工作情况并绘制出路程s与时间t图象如图乙，利用传感器测得吸盘内气压p与时间t图象如图丙。 （1）其中运动阶段，机器人沿玻璃表面竖直向上运动。求机器人在4～7s内克服重力做功__________J。 （2）吸盘与玻璃接触总面积为500cm2，在0～4s内吸盘对玻璃的压力是__________N。 （3）0～4s与7～10s对比，自动擦窗机器人受到的摩擦力是否发生变化，并说明理由__________ ______________________________________________________________________。 【答案】（1）7.2；（2）4840； （3）没有改变；理由：机器人处于静止状态，受力平衡，摩擦力大小等于重力，重力没有改变，摩擦力大小不变。 【解析】（1）机器人的重力：G＝mg＝1.2kg×10N/kg＝12N， 机器人在4～7s内克服重力所做的功：W＝Gh＝12N×（1m﹣0.4m）＝7.2J； （2）在0﹣4秒时吸盘的气压是3200Pa，则吸盘对玻璃的压强： p＝p0﹣p内＝1.0×105Pa﹣3200Pa＝0.968×105Pa； 由p可得，吸盘对玻璃的压力：F＝pS＝0.968×105Pa×500×10﹣4m2＝4840N； （3）由乙图知，机器人在0～4s与7～10s，运动路程始终没有改变，说明都处于静止状态，受力平衡，竖直方向的重力与摩擦力是一对平衡力，大小相等，因而摩擦力始终等于重力，故摩擦力没有改变。 7．我市鼓励家庭使用峰谷电，具体收费方案如表所示。小科家使用的电子式电能表的铭牌上标有1200imp/kW•h，即每消耗1kW•h电能，指示灯闪烁1200次。 时段 时间范围 电价（元/kW•h） 峰电 8：00﹣22：00 0.568 谷电 22：00﹣次日8：00 0.288 （1）小科使用电热水器将50千克的水温度升高20℃，此过程中水至少吸收的热量为__________焦。 （2）小科家调整用电时段，每天将原本峰电时段的2kW•h用电调整到谷电时段，每月（以30天计）可省__________元。 （3）小科观察电能表在5分钟内闪烁200次，这段时间内小科家消耗的电能是__________焦。 【答案】（1）4.2×106；（2）16.8；（3）6×105。 【解析】（1）此过程中水至少吸收的热量： 由Q＝cmΔt＝4.2×103J/（kg•℃）×50kg×20℃＝4.2×106J； （2）峰电时段应交电费为：2kW•h×30×0.568元/kW•h＝34.08元， 谷电时段应交电费为：2kW•h×30×0.288元/kW•h＝17.28元， 则每月（以30天计）可省：34.08元﹣17.28元＝16.8元； （3）电能表指示灯在5分钟内闪烁了200次，则这段时间内电水壶消耗的电能： WkW•h3.6×106J＝6×105J。 8．喝水鸟是一款玩具，其结构如图。给头部滴一次水，能发现玻璃管内乙醚逐渐上升，“鸟身”逐渐绕支点顺时针转动；当身体接近水平时，玻璃管底部露出气体，头部的液体又回到底部，“鸟身”逐渐绕支点逆时针转动恢复初始状态。若鸟身前放一杯水，使鸟头前倾时能够沾到，保持鸟头湿润，则此过程可反复进行，因此又被称为“永动鸟”。请回答。 （1）给头部滴水的目的是利用水蒸发__________（选填“吸热”或“放热”）热量，使头部温度下降。 （2）头部温度降低后，头部玻璃泡内的乙醚蒸气会__________（填物态变化名称），使头部气压小于尾部气压。 （3）喝水鸟并非“永动机”，其运动过程消耗了__________能，转化为鸟的机械能。 【答案】（1）吸热；（2）液化；（3）内。 【解析】（1）给头部滴水，水汽化时会吸收热量，使得使头部温度下降，气压降低。 （2）头部温度降低后，头部玻璃泡内的乙醚蒸气会遇冷液化，使头部气压小于尾部气压； （3）“饮水鸟”之所以能够循环往复，是因为水分蒸发吸收热能，使上面乙醚的内能减少，这时在气压的作用下引起水的流动，从而使它运动起来，因此它获得的机械能是由空气的内能转化而来。 9．《天工开物》是我国古代的科学著作，书中记载着大量的古代机械或工具。 （1）筒车是一种以水流作动力，用来取水的机械，如图甲所示。其工作原理是将水的__________能转化为水的重力势能； （2）如图乙是我国古代发明的取火器的模型图。取火时，一手握住套筒，另一手猛推推杆，艾绒立刻燃烧起来。其原理是通过__________的方式改变内能，使筒内空气内能__________，温度升高，达到艾绒的着火点。 【答案】（1）动；（2）做功；增大。 【解析】（1）动能的大小与质量、速度有关，重力势能的大小与质量、高度有关，二者可以相互转化；（2）做功可以改变物体的内能；对物体做功，物体的内能增大，温度升高。 解：（1）水流具有一定的质量和速度，具有一定的动能，水流对筒车做功，使水筒内水的高度增大，重力势能增大，所以是将动能转化为重力势能； （2）封闭的气体被推杆压缩过程中，活塞对气体做功，所以气体内能增大，则温度升高，达到艾绒的着火点，使艾绒着火。 10．根据能量转化和守恒定律，在与外界没有热传递的条件下，物体内能的增加量与外界对物体做功多少相等。为了验证此规律，某科学兴趣小组设计了如图所示的实验：在容器里装一定质量的水，中间装上带有叶片的转轴，转轴上绕上绳子，绳子另一端通过滑轮与一重物相连；当重物下降时，绳子拉动转轴转动，带动叶片旋转，使容器里的水温度升高，结合水的比热计算出水增加的内能，以此验证水内能的增加量与重物的重力做功多少是否相等。 （1）为了完成此实验，除已提供测质量的电子天平外，还需要的测量工具有__________________。 （2）科学兴趣小组在实验过程中发现，水内能的增加量小于重物做功的大小，请写出造成这种现象的一种原因：__________。 （3）改进实验后，获得了如下数据，规律得到验证。 实验序号 重物质量（kg） 下降高度（m） 升高温度（℃） 1 20 5 0.5 2 20 10 1. 3 20 15 1.5 4 10 10 0.5 5 30 10 1.5 6 40 10 2. 若使容器内相同质量的水温度升高5.0℃，则40kg的重物需下降__________m。 【答案】（1）刻度尺、温度计；（2）滑轮存在摩擦；（3）25。 【解析】（1）实验中应需要用刻度尺测量重物下降的高度、用温度计水升高的温度； （2）在实验的过程中，由于滑轮存在摩擦、液体会散热等情况，使得水内能的增加量小于重物做功的大小； （3）20kg的重物高度下降5m，水温升高0.5℃，即1kg的重物高度下降1m，水温升高0.005℃，则有40kg的重物高度下降1m，水温升高0.2℃，要使水温升高5℃，根据比例可知需要下降的高度为25m。 11．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＝0.1A，衔铁恰好被吸下，注水系统停止工作，此时电流表示数I1＝1A，当水位下降到1m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？ 【解析】（1）当根据表格可知压敏电阻RF阻值，结合电功率公式解答； （2）根据串联电路特点和欧姆定律求得R0阻值，再根据欧姆定律解答； （3）计算注水系统与喷淋系统同时工作时，工作电路电流做功和喷淋系统单独工作时，工作电路的电流做功，两者相加即可。 【答案】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＝I2RF， 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。 1 / 36 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 高频题、易错题、素养题精练 【高频题、易错题序列】 一、功和功率 五、电能、电功、电功率 二、动能和势能及相互转化 六、电功率、电功的计算与焦耳定律探究 三、内能和物体内能的改变 七、电功率的测量 四、比热容、热值和热量的计算 八、核能、能的转化与能量守恒 【素养题序列】  ★题型一 功和功率 1．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 2．2025年中国航天取得了历史性突破，全年完成92次发射任务，创历史新高。如图是火箭发射模拟实验。气球模拟火箭，水平细绳模拟轨道。松开手指，“火箭”沿着细绳“轨道”发射过程中，对“火箭”做功的力是（　　） A．“火箭”对喷出气体的力F1 B．喷出气体对“火箭”的力F2 C．“火箭”受到的重力G D．“火箭”对“轨道”的摩擦力f 3．下列体育测试项目中对是否做功的判断正确的是（　　） A．①引体向上最高点停顿，人的重力做功 B．②垫起排球后，人对排球做功 C．③跳起扣篮过程中，人对篮球做功 D．④人在水平方向游动时，人的重力做功 4．在做“探究滑动摩擦力的大小与哪些因素有关”实验时，小科将木块A放置于水平木板B上，加载一个砝码，把弹簧测力计系在A上，并固定在墙上，如图所示。在实验的某个阶段，小科拉动水平木板B，弹簧测力计示数不变。此阶段关于做功的说法正确的是（　　） A．弹簧测力计对A做了功 B．力F没有对B做功 C．砝码没有对A做功 D．力F对A做了功 5．府东路过江通道是连接我县瓯北与鹿城区的重要工程，该通道以隧道跨越瓯江。工程现已开工，将使用盾构机（如图）挖掘隧道。盾构机体积极为庞大，需将其拆成多个部件吊装到施工现场。已知部件总质量3×104千克，部件花费10秒钟水平平移10米，再竖直移动16秒钟下降20米，则部件重力做功__________焦，下降时重力做功功率为__________瓦。 ★题型二 动能和势能及相互转化 6．如图，小观在荡秋千，从左侧最高点入静止向右运动，经过最低点O摆动到右侧最高点D，再摆回到左侧最高点C（图中未画由）、图中B与D等高。则（　　） A．点C与点B重合 B．从A到O，减小的重力势能全部转化为动能 C．AD之间的高度差等于DC之间的高度差 D．从A﹣D过程中，若在P点没坐稳，最可能沿着方向3掉落 7．如图甲所示，反曲弓主要由弓体和弓弦组成。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．运动员在拉满弓后，保持静止瞄准的这3s内，拉力对弓做了大量的功 B．若张弓距离相同，则为了提高箭射出瞬间的速度，运动员应换用质量更大的箭 C．拉弓的过程中，拉力与张弓距离的关系是成正比的 D．若张弓后不搭箭直接释放弓弦，则弓的弹性势能会转化为弓的动能 8．如图所示，是小明掷实心球的示意图，图中虚线表示球的运动轨迹，球从A点上升到最高点B，然后下落到水平地面C点，后又继续向前滚动到D点静止。下列说法正确的是（　　） A．在B点球上升到了最高，所以球在B点时受平衡力 B．忽略空气阻力，球由A点运动到B点时动能转化为重力势能 C．若球运动到B点时突然所有力都消失了，它将保持静止状态 D．球在D点时对地的压力就是球受到的重力 9．AB为光滑弧形凹槽，底部与水平面平滑连接。平面BC段粗糙、CD段光滑。一个质量为m的小球从A处由静止滑下，运动到C点接触弹簧。弹簧最终被压缩到D点后将小球反弹并滚回弧形槽，最高上升到0.5h处（不计空气阻力、不计小球与弹簧碰撞时的能量损失）。 （1）小球由A到B的过程中，机械能__________（选填“守恒”或“不守恒”）。 （2）整个过程中，小球速度最大值位于__________点（选填“A、B、C、D”）。 （3）小球由B到C的过程中，克服摩擦力做功为__________（用题中给出的字母表示）。 ★题型三 内能和物体内能的改变 10．下列改变物体内能的方法与其他三种不同的是（　　） A．钻木取火 B．用热水袋取暖 C．压缩气体，棉花燃烧 D．来回拉动绳子，木塞冲出 11．如图为一种蒸汽船玩具，在玻璃瓶内装适量水，将小船放置在水面上，点燃蜡烛加热玻璃瓶一段时间，玻璃瓶内产生大量水蒸气，并和受热膨胀的空气一起从细窄的吸管冲出，推动小船前进。下列有关该实验的说法不合理的是（　　） A．加热过程中，玻璃瓶内的水通过热传递的方式增大内能 B．冲出的水蒸气内能减小，温度降低，使吸管处出现白雾 C．蒸汽推动小船前进，小船的动能增大，重力势能不变 D．蒸汽小船开始前进和最后停止两种状态相比，所受的浮力减小 ★题型四 比热容和热量的计算、热值 12．现有甲、乙、丙三种初温度相同的液体，其中甲、乙为质量相等的不同液体，乙、丙为质量不等的同种液体，若对这三种液体分别加热，根据它们各自吸收的热量和末温度，在温度一热量图象上分别画出对应的甲、乙、丙三点，如图所示。则关于甲、丙之间比热容和质量的大小关系判断正确的是（　　） ①c甲＞c丙 ②c甲＜c丙 ③m甲＞m丙 ④m甲＜m丙 A．①③ B．②③ C．①④ D．②④ 13．某校科学小组用规格相同的小烧杯装入等量清水，采用相同酒精灯同步加热三组装置：甲为水浴加热、乙为油浴加热、丙为砂浴加热。加热一段时间后，测得外部介质稳定温度：水浴100℃、油浴280℃、砂浴550℃，则三杯小烧杯内清水的温度高低顺序为（　　） A．t甲＞t乙＞t丙 B．t甲＝t乙＝t丙 C．t甲＜t乙＝t丙 D．t甲＜t乙＜t丙 14．汽车生产中往往会使用摩擦焊接的工艺，即通过材料之间的高速摩擦产生热量，使其表面紧密结合。 （1）摩擦焊接本质是通过__________（填“做功”或“热传递”）方式改变材料的内能。 （2）以摩擦焊接铁棒为例，将焊接点附近的铁（质量约1kg），从20℃上升到1020℃，在不考虑能量损耗的情况下，摩擦焊接过程中至少产生了__________J的热量。[铁的比热为460J/（kg•℃）] 15．目前有一种倍受关注的喷气飞行背包（如图），人背上后能通过该设备获得动力，实现人类自由单人飞翔的梦想。 （1）该背包燃料为汽油，汽油燃烧将化学能转化为内能，一部分对人和飞行背包做功，还有部分散失到空气中，这些内能却无法再被利用来对人和飞行背包做功，说明能量的转移和转化具有__________。 （2）某次飞行过程中消耗10千克汽油，这些汽油完全燃烧放出的热量为__________焦。（焦/千克） ★题型五 电能、电功、电功率 16．有两只灯泡L1和L2，分别标有“110V 40W”“110V 60W”字样，若不考虑温度对电阻的影响，下列说法正确的是（　　） A．它们都正常工作时，通过L1的电流大 B．它们都正常工作时，L2消耗的电能一定更多 C．串联后，接在220V的电源上，它们都能正常发光 D．串联后，接在110V的电源上，L1的实际功率大 17．小易家上次查看电能表示数为，本次查看时电能表读数如图所示，则下列说法正确的是（　　） A．他家在这段时间内消耗的电能为70.3kW•h B．电能表是直接测量电功率的仪表 C．若只让一个标有“220V1000W”的电热水器正常工作5min，则电能表的圆盘转了300转 D．这个电能表的额定功率为2200W 18．如图所示，小明将两只灯泡L1、L2串联在电路中。闭合开关后，发现灯泡L1较亮，灯泡L2较暗，这现象说明（　　） A．通过两只灯泡的电流不相同 B．两只灯泡的电阻可能相等 C．两只灯泡的额定功率一定不相同 D．两只灯泡两端的电压一定不相同 19．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” ★题型六 电功率、电功的计算、焦耳定律探究 20．甲、乙两只灯泡，其I﹣U关系图像如图所示。现将甲、乙两灯串联在电路中，当通过甲灯的电流为0.4A时，乙灯消耗的功率是（　　） A．3W B．0.8W C．2W D．1.2W 21．在如图所示的电路中，不计温度对灯丝电阻的影响，且电源电压保持不变。当电路中接入“6V 6W”的灯泡L，在a、b之间接入一段导线时，闭合开关，灯泡L恰能正常发光；断开开关，在a、b之间换接入一个“6V 3W”的灯泡后，再闭合开关，下列说法不正确的是（　　） A．灯泡L亮度将变暗些 B．电路中的总功率变小 C．换接灯泡接入后实际电功率为1.5W D．换接灯泡的亮度大于灯泡L的亮度 22．如图甲所示，电源电压恒定，电压表V1量程为0～15V，电压表V2量程为0～3V，电流表A量程为0～0.6A，滑动变阻器规格为“20Ω，1A”。在保证电路元件安全的前提下，闭合开关S，移动滑动变阻器的滑片P，某一电压表示数与电流表示数关系图像如图乙所示。则下列说法正确的有（　　） A．电源电压为3.5V B．定值电阻R1的阻值为2.5Ω C．定值电阻R1的最小电功率为0.45W D．滑动变阻器的调节范围2.5～20Ω 23．如图是研究“电热多少与哪些因素有关”的实验电路，甲、乙、丙为三只相同的烧瓶，其中装有等量的煤油，并插入三支相同的温度计，烧瓶中电阻丝的阻值R甲＝R丙＜R乙，下列分析正确的是（　　） A．闭合开关S1断开S，可探究电热与电阻的关系，甲瓶煤油升温更快 B．闭合开关S、断开S1将滑动变阻器向A端移动，丙瓶中升温会变快 C．闭合开关S与S1则可同时探究电热与电阻、电流和通电时间的关系 D．闭合开关S与S1通电相同时间，可观察到甲瓶中温度计示数是最大 24．如图，甲、乙为两只相同电表（可视为电流表或电压表），当闭合S1、S2时，甲、乙两表示数之比为3：2，则甲、乙均为__________表，此时电路总功率为P1。若同时更换两电表种类，并只闭合其中一个开关，两表均有正常示数，此时电路总功率为P2。则P1：P2为__________。 25．如图所示的电路，小灯泡标有“6V 6W”的字样，电源电压恒为9V，小灯泡电阻不变。闭合开关S，当滑动变阻器滑片P移到某一位置时，小灯泡恰好正常发光。求： （1）小灯泡的额定电流IL及电阻RL。 （2）灯泡正常发光时滑动变阻器的功率PR。 （3）我市新年灯会某灯组需要用2000个这样的小灯泡正常工作30天，每天平均工作5小时，消耗的总电能W是多少？ 26．某校的学生发明的电热课椅主要由坐垫和脚踏组成，它的电路示意图如下。坐垫内的电热丝R1、R2的阻值分别为260Ω、150Ω，脚踏内的电热丝R1的阻值为400Ω。闭合开关S1，调节开关S2，可以使脚踏分别处于“低温挡”、“中温挡”、“高温挡”（不考虑温度的变化对电阻的影响）。 （1）开关S1闭合，S2接b触点时，总电阻为多大？ （2）该电热课椅消耗的最大功率是多少瓦？ （3）当脚踏处于中温挡时，坐垫与脚踏在10秒内产生的热量是多少焦？ ★题型七 电功率的测量 27．小科做测定“小灯泡额定功率”实验时，所用器材有电压恒为6V的电源，额定电压为2.5V的小灯泡，滑动变阻器、电表、开关和导线。 （1）闭合开关，小科发现灯泡不亮，电流表无示数，电压表有示数，故障原因可能是__________； A．灯泡断路 B．灯泡短路 C．滑动变阻器断路 D．滑动变阻器短路 （2）小科测得小灯泡在不同电压下的电流，在图乙中画出图线a，根据图像提供的信息，可计算出小灯泡的额定功率P额＝__________W； （3）根据曲线a小科发现小灯泡灯丝的阻值会随着温度的变化而变化，但不能直观判断“小灯泡电阻是随着温度的升高而变大还是变小”。老师建议他在图乙中再画出定值电阻曲线b，只要比较图乙中的A、B、C三点，就能比较出灯丝电阻随温度变化的情况。请简要说明小科的比较过程；__________________ ______________________________________________________________________________________________________________。 （4）为能顺利完成该实验探究，下列两种规格的滑动变阻器应选用__________。 A．“10Ω 1A”的滑动变阻器 B．“20Ω0.5A”的滑动变阻器 28．小华在做“测量小灯泡电功率”的实验中，实验室有如下器材：电源（电压恒为6V），小灯泡L（额定电压为2.5V，灯丝电阻约为10Ω），电流表、电压表、开关、规格分别为“10Ω 1A”的滑动变阻器R1和“50Ω 0.5A”的滑动变阻器R2各一个，导线若干。 （1）请用笔画线代替导线，帮小华同学将图甲中的电路连接完整； （2）为了顺利完成实验，小华应选用规格为__________（选填“R1”或“R2”）的滑动变阻器； （3）连接电路后，闭合开关，发现小灯泡不亮，电流表有示数，电压表无示数，原因可能是_________ ________________________________________； （4）排除故障后，移动滑动变阻器滑片P的位置，获得多组对应的电压值和电流值，绘制小灯泡U﹣I图像如图乙所示，小灯泡的额定功率为__________W，分析乙中图像发现小灯泡电阻是变化的，影响其变化的主要原因是________________________________________； （5）小华打算增加一个阻值为15Ω的定值电阻R0，只利用一只电表，通过操作图中单刀双掷开关（单刀双掷开关分别接“a”、“b”各一次）测量小灯泡的额定电功率，图丙、图丁是他设计的两种不同方案的电路图，则以下判断正确的是__________。 A．两种方案都能 B．两种方案都不能 C．丙方案能，丁方案不能 D．丙方案不能，丁方案能 29．探究小灯泡电功率——数字化实验的深度应用。 某小组利用“电流传感器+电压传感器”数字化系统测量标有“2.5V”小灯泡的额定功率，并探究其电阻特性。实验装置如图所示（电源电压恒为4.5V，滑动变阻器规格为“20Ω 1A”）。 实验步骤如下： [连接电路] （1）按如图所示连接电路，闭合开关前，滑动变阻器滑片P应移至__________端（选填“A”或“B”）。 [调试与故障排除] （2）闭合开关，发现电流表示数为0，电压表示数接近4.5V。故障原因可能是__________（填字母）。 A．小灯泡断路 B．滑动变阻器断路 C．电压表短路 [数据采集]排除故障后，移动滑片P，记录多组电压U和电流I数据（如表所示）。 电压U（V） 0.5 1.0 1.5 2.0 2.5 3.0 电流I（A） 0.10 0.16 0.20 0.23 0.26 0.28 [额定功率计算] （3）①计算小灯泡的额定功率P额＝__________W（保留两位小数）。 ②若先用公式计算小灯泡在两端电压为2.5V时的电阻，再求功率，得到的结果是否相同并说明原因：______________________________________________________________________ __________________________________________________。 ★题型八 核能、能的转化与能量守恒 30．2025年5月，我国自主三代核电“华龙一号”全球首堆实现连续安全稳定运行1000天，持续稳定输送清洁电能超370亿度。下列有关核电站的描述错误的是（　　） A．能将核能转化为电能 B．核反应堆通过核聚变释放核能 C．产生的核废料具有放射性 D．消耗燃料少，可以大大减少燃料的运输量 31．位于浙江省嘉兴市海盐县的秦山核电站，是我国首座自主设计、建造和运营管理的30万千瓦压水堆核电站。关于核电站，下列说法正确的是（　　） A．核电站发生的能量转化过程为：核能→机械能→内能→电能 B．核电站常建在海边，主要是因为水的比热容较大有利于冷却 C．秦山核电站利用核聚变反应为电站提供能量 D．过量的核辐射不会对人体和动物的组织造成损伤 32．2025年10月1日，我国首部紧凑型聚变能实验装置BEST完成底部安装，标志着我国在实现核能发电的道路上又迈出重要一步。 （1）如图为核聚变示意图的是__________（填“甲”或“乙”）。 （2）上图模型中白色“〇”代表__________（填“质子”或“中子”）。 1．2024年6月25日，嫦娥六号返回器成功着陆，实现了人类首次月球背面采样返回。其着陆过程的部分轨迹如图所示。已知返回器质量不变，且在大气层外运动时不受空气阻力，下列分析错误的是（　　） A．从A到B，返回器动能变大 B．从B到C，返回器机械能守恒 C．从C到D，返回器重力势能变小 D．返回器的机械能在A点时大于D点 2．杭州亚运会中国撑杆跳名将李玲打破赛会纪录夺冠赢得观众阵阵掌声。如图所示，运动员撑杆跳全过程可分为四个阶段：A→B阶段，助跑加速；B→C阶段，杆弯曲程度增大、人上升；C→D阶段，杆弯曲程度减小、人上升；D→E阶段，人越过横杆后下落，整个过程空气阻力忽略不计。下列说法不正确的是（　　） A．在A→B阶段人的动能逐渐增大 B．在B→C阶段杆的弹性势能增大 C．在C→D阶段人的重力势能增大 D．在D→E阶段中人的机械能减小 3．《天工开物》记录了我国古代的传统手工技术。如图所示是匠人正在将铁水凝固成釜，在此过程中，下列说法正确的是（　　） A．热量可能由低温的空气传递给高温的铁水 B．匠人手中石勺的温度升高，石勺含有的热量增多 C．石勺中的铁水与空气接触时，铁水的温度降低，内能减小 D．铁水冷却凝固成釜后，釜的内能为零 4．央视节目《一馔千年》再现了《清明上河图》中荔枝膏（如图所示）的制作过程：先用清水煮荔枝，煮到水剩一半，去掉荔枝继续煮，陆续放入各种辅料直到最后熬成稠膏。制成的荔枝膏，清香扑鼻，舀起荔枝膏时会拉出细丝。下列说法中正确的是（　　） A．熬膏的过程是通过做功的方式改变其内能的 B．荔枝膏清香扑鼻，说明分子在不停地做无规则运动 C．用清水煮荔枝的过程中荔枝温度升高，内能不变 D．舀起荔枝膏时会拉出细丝，是因为分子间有间隙 5．春晚《武BOT》节目是我国传统文化创新表达，机器人丝滑的动作将中华武术演绎得淋漓尽致。下列说法正确的是（　　） A．机器人充电时，化学能转化为电能 B．机器人挥剑舞动时，不需要消耗能量 C．机器人运动时，电能主要转化为机械能 D．机器人做空翻动作上升时，重力势能不变 6．小宁家新买了一台自动擦窗机器人，解决了高层擦窗的难题。机器人的质量为1.2kg，研究发现它的“腹部”有吸盘，工作时，电动真空泵将吸盘内的空气抽出，使其能吸在竖直玻璃表面，如图甲所示。某次机器人擦窗时，大气压为1.0×105Pa，小宁观察其工作情况并绘制出路程s与时间t图象如图乙，利用传感器测得吸盘内气压p与时间t图象如图丙。 （1）其中运动阶段，机器人沿玻璃表面竖直向上运动。求机器人在4～7s内克服重力做功__________J。 （2）吸盘与玻璃接触总面积为500cm2，在0～4s内吸盘对玻璃的压力是__________N。 （3）0～4s与7～10s对比，自动擦窗机器人受到的摩擦力是否发生变化，并说明理由__________ ______________________________________________________________________。 7．我市鼓励家庭使用峰谷电，具体收费方案如表所示。小科家使用的电子式电能表的铭牌上标有1200imp/kW•h，即每消耗1kW•h电能，指示灯闪烁1200次。 时段 时间范围 电价（元/kW•h） 峰电 8：00﹣22：00 0.568 谷电 22：00﹣次日8：00 0.288 （1）小科使用电热水器将50千克的水温度升高20℃，此过程中水至少吸收的热量为__________焦。 （2）小科家调整用电时段，每天将原本峰电时段的2kW•h用电调整到谷电时段，每月（以30天计）可省__________元。 （3）小科观察电能表在5分钟内闪烁200次，这段时间内小科家消耗的电能是__________焦。 8．喝水鸟是一款玩具，其结构如图。给头部滴一次水，能发现玻璃管内乙醚逐渐上升，“鸟身”逐渐绕支点顺时针转动；当身体接近水平时，玻璃管底部露出气体，头部的液体又回到底部，“鸟身”逐渐绕支点逆时针转动恢复初始状态。若鸟身前放一杯水，使鸟头前倾时能够沾到，保持鸟头湿润，则此过程可反复进行，因此又被称为“永动鸟”。请回答。 （1）给头部滴水的目的是利用水蒸发__________（选填“吸热”或“放热”）热量，使头部温度下降。 （2）头部温度降低后，头部玻璃泡内的乙醚蒸气会__________（填物态变化名称），使头部气压小于尾部气压。 （3）喝水鸟并非“永动机”，其运动过程消耗了__________能，转化为鸟的机械能。 9．《天工开物》是我国古代的科学著作，书中记载着大量的古代机械或工具。 （1）筒车是一种以水流作动力，用来取水的机械，如图甲所示。其工作原理是将水的__________能转化为水的重力势能； （2）如图乙是我国古代发明的取火器的模型图。取火时，一手握住套筒，另一手猛推推杆，艾绒立刻燃烧起来。其原理是通过__________的方式改变内能，使筒内空气内能__________，温度升高，达到艾绒的着火点。 10．根据能量转化和守恒定律，在与外界没有热传递的条件下，物体内能的增加量与外界对物体做功多少相等。为了验证此规律，某科学兴趣小组设计了如图所示的实验：在容器里装一定质量的水，中间装上带有叶片的转轴，转轴上绕上绳子，绳子另一端通过滑轮与一重物相连；当重物下降时，绳子拉动转轴转动，带动叶片旋转，使容器里的水温度升高，结合水的比热计算出水增加的内能，以此验证水内能的增加量与重物的重力做功多少是否相等。 （1）为了完成此实验，除已提供测质量的电子天平外，还需要的测量工具有__________________。 （2）科学兴趣小组在实验过程中发现，水内能的增加量小于重物做功的大小，请写出造成这种现象的一种原因：__________。 （3）改进实验后，获得了如下数据，规律得到验证。 实验序号 重物质量（kg） 下降高度（m） 升高温度（℃） 1 20 5 0.5 2 20 10 1. 3 20 15 1.5 4 10 10 0.5 5 30 10 1.5 6 40 10 2. 若使容器内相同质量的水温度升高5.0℃，则40kg的重物需下降__________m。 11．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＝0.1A，衔铁恰好被吸下，注水系统停止工作，此时电流表示数I1＝1A，当水位下降到1m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？ 20 / 20 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $