专题02 能的转化与能量守恒(期中复习讲义)九年级科学上学期新教材浙教版
2026-10-22
|
2份
|
53页
|
6人阅读
|
1人下载
精品
内容正文:
专题02 能的转化与能量守恒
01 期中考情透视
02 复习目标锚定
03 知识体系构建
04 核心考点精讲
考点一 功和机械能 / 考点二 物体的内能 / 考点三 电路中的电能 / 考点四 核能/ 考点五 核能
05 重难题型突破
题型一功和功率 / 题型二 动能和势能大小的影响因素 / 题型三 内能的改变/ 题型四 电功、电功率和电热 / 题型五测量用电器的功率
06 限时分层演练
基础固本练 / 综合进阶练
本专题以“能量”为主线,围绕“做功是能量转化的量度”这一核心思想展开。
考点一 功和机械能:基础必考。功的两个必要因素、功率计算是重点;动能与势能的相互转化常结合单摆、过山车等情境进行选择或简答考查,探究动能影响因素实验为高频实验题。
考点二 物体的内能:易错高频。重点辨析“温度、热量、内能”的关系(如“吸收热量温度不一定升高”);改变内能的两种方式(做功与热传递)常结合生活实例考查。
考点三 电路中的电能:核心计算大题。欧姆定律与电功结合是压轴常态。焦耳定律及其探究实验必考,常结合电热水器、电动机等多挡位电器进行综合计算(含效率问题)。
考点四 核能:以识记为主。常考核裂变(核电站、原子弹)与核聚变(氢弹、太阳)的区别,多作为选择题出现,考查新能源分类。
考点五 能量的转化与守恒:统领性考点。考查能量守恒定律的普遍性(永动机不存在的原理),以及能量转化和转移的方向性。常串联各考点,融入综合情境(如汽车行驶、发电过程)考查能量流向图。
总体趋势:期中考试不考死记,极其侧重“电学综合计算”与“能量转化分析”。需重点突破多挡位用电器计算、电路故障分析及机械能与内能的综合压轴题。
识记
知道功和功率的概念与意义。了解动能和势能的影响因素。知道改变内能的途径。认识燃料的热值。知道用电器消耗的电能可以用电功来量度。了解家用电器的额定功率。通过实验探究,知道影响电流热效应的因素。知道核能及其应用,知道放射性的应用与防护。
理解
掌握功和功率的计算。知道动能和势能可以相互转化,以及机械能守恒的含义。知道可用热量来量度热传递过程中的内能变化。知道电能表的作用并会计算用电器消耗的电能。通过实验探究,知道影响电流热效应的因素。
应用
结合实例了解能的多种形式(机械能、内能、电磁能、化学能、核能等)。描述克服摩擦做功与物体内能改变的关系。通过实验了解比热容,尝试用比热容解释有关自然现象。能举例说明化学能与内能的转化,说明生物体能量的来源和转化。通过实例认识能的转化的普遍性。知道能量守恒定律,初步了解“永动机”是不可能实现的。能举出能的转化与转移有一定的方向性的实例。
考点一 功和机械能
一、功
1.做功的两个必要因素:作用在物体上的_______;物体在_______通过的_______。
两个因素缺一不可。
2.公式:_______
(1)F为力(N),s为在力的方向上移动的距离(m),W为功。
(2)单位:_______,1J=1N·m。
(3)克服重力做功(竖直方向)常用_______。
3.三种“不做功”的情形(必考):
(1)有力无距离——劳而无功,如用力推石头但未推动;
(2)有距离无力——不劳无功,如物体靠惯性在光滑面上滑行;
(3)力与运动方向垂直——垂直无功,如提着水桶在水平路面匀速前进(提力竖直,运动水平,提力不做功)。
★关键提醒:(1)功是过程量,对应“一段位移”;比较功的大小要看F与s的乘积。
(2)判断是否做功:紧扣“有力+力方向上有距离”两要素,特别警惕“垂直无功”。
二、功率
1.定义:物体做的功与做功所用时间的_______。
2.意义:反映物体_______。
3.公式_______
(1)单位:_______,_______,1kW=1000W。
(2)推导式:当物体_______运动时_______,即功率等于力与速度的乘积。
4.功与功率的区别:功表示做功的_______,功率表示做功的_______。功率大表示做功快,但做功不一定多(还与时间有关)。
★关键提醒:判断是否做功:紧扣“有力+力方向上有距离”两要素,特别警惕“垂直无功”。
P=Fv的应用:机动车爬坡时减速(减小v)以增大牵引力F(功率P一定时,F与v成反比)。
三、机械能及其转化
1.能(能量):一个物体能够对外做功,就说它具有能量,单位是焦耳(J)。
2.动能:物体由于_______而具有的能。
影响因素:_______和_______。质量越大、速度越大,动能越_______。
3.势能(包括重力势能和弹性势能):
(1)重力势能:物体由于_______而具有的能。影响因素:_______和_______。
(2)弹性势能:物体由于发生_______而具有的能。影响因素:_______。
4.机械能:动能和势能(重力势能、弹性势能)统称为机械能,即机械能=动能+势能。
5.机械能的转化与守恒:
(1)物体的动能和势能可以_______(如自由下落:重力势能→动能;上抛:动能→重力势能;撑杆跳、滚摆、荡秋千都是典型实例)。
(2)机械能守恒条件:_______(不计摩擦和空气阻力),机械能的_______。若存在摩擦或空气阻力,一部分机械能会转化为内能,机械能减少(但总能量仍守恒)。
️方法归纳
1.机械能转化分析四步法:①确定研究对象;②分别判断动能(看质量、速度)和势能(看高度或形变)如何变化;③由“减小的能→增加的能”确定转化方向;④判断机械能是否守恒(有无摩擦、空气阻力、是否发生非弹性形变)。
2.探究动能/势能影响因素:用控制变量法(分别控制质量或速度),用转换法(如木块被撞击后移动的距离反映动能大小)。
考点二 物体的内能
一、内能
1.分子动理论(内能的微观基础):
(1)物质由大量_______构成,分子间存在空隙;
(2)分子在永不停息地做无规则运动(扩散现象是其直接证据,温度越高运动越剧烈,故称热运动);
(3)分子间同时存在相互作用的_______和_______。
2.内能的定义:构成物质的_______和_______的总和。
(1)一切物体在任何温度下都具有内能(0℃的冰也有内能)。
(2)内能大小与物体的_______等有关。
3.改变内能的两种方式:
(1)做功:能量的_______(如摩擦生热、压缩空气升温、钻木取火,机械能→内能;气体对外做功内能减小)。
(2)热传递:能量的_______(内能从高温物体转移到低温物体,或从物体高温部分转移到低温部分)。
两种方式在改变内能上是_______。热传递的条件是存在_______,方向由_______→_______,直到温度相同。
二、热量
定义:_______叫做热量,符号Q,单位焦耳(J)。
热量是_______,只存在于热传递过程中,不能说“物体含有(具有)多少热量”,只能说“吸收或放出多少热量”。
️概念辨析
1.内能、温度、热量辨析:温度是状态量(“是/升高/降低”),内能是状态量(“有/改变”),热量是过程量(“吸收/放出”,不能说“含有”)。
2.区分做功与热传递改变内能:看能量是“转化”(做功,常伴随机械运动)还是“转移”(热传递,因温度差)。
三、比热容
1.定义:一定质量的某种物质,在温度升高时_______,叫做这种物质的比热容,符号c。
比热容是物质的一种_______,与质量、吸放热多少、温度变化大小无关,只与物质的种类和状态有关。
水的比热容较大:_______。应用:用水作冷却剂、暖气用水循环、沿海地区昼夜温差小等。
2.热量计算公式:_______
吸热:Q吸=cm(t−t₀);放热:Q放=cm(t₀−t)。
c单位J/(kg·℃),m单位kg,Δt为温度变化(℃)。
★关键提醒:改变内能与温度变化并非一一对应:温度不变时内能也可能改变(如晶体熔化吸热,温度不变但内能增大)。
水的比热容大的意义:相同条件下吸(放)热多而温度变化小,故常用于冷却、取暖和调节气温。
四、燃料的热值
1.定义:_______叫做这种燃料的热值,符号q。
单位:J/kg(气体燃料常用J/m³)。
热值是燃料的特性,与燃料是否燃烧、燃烧程度、质量多少_______。
2.完全燃烧放热公式:_______(气体用Q放=Vq)。
考点三 电路中的电能
一、电功(W)
1.定义:_______。实质是电能转化为其他形式形式的能,电流做了多少功,就有多少电能转化为其他形式的能。
2.公式:_______
(1)U为电压(V),I为电流(A),t为通电时间(s),W为电功。
(2)单位:_______;常用单位_______,_______。
(3)变形公式(纯电阻电路):_______。
3.测量:家庭电路中用_______测量用电器消耗的电能(电功)。
二、电功率(P)
1.定义:_______,表示电流做功的快慢。
2.公式:_______
(1)单位:_______,常用kW,_______。
(2)变形(纯电阻电路):_______。
3.额定功率与实际功率:
(1)额定电压_______:用电器_______的电压;额定功率_______:在_______下的功率。
(2)实际功率_______:在_______下的功率。当U实=U额时P实=P额;U实<U额时P实<P额(灯变暗)。
灯泡的亮度由_______决定,而不是额定功率。
️方法归纳
(1)公式选择:已知U、I、t用W=UIt、P=UI;纯电阻电路才可用P=I²R、P=U²/R及W=I²Rt。
(2)串、并联中电功与电功率的比例:串联电流相等,相同时间内P与R成正比、W与R成正比;并联电压相等,P与R成反比。
(3)实际功率计算:先求电阻R=U额²/P额(视为不变),再用P实=U实²/R。
(4)电能表算电功:由转数n与参数N(r/kW·h)得W=n/N;或前后示数之差即为消耗电能。
(5)多档位(高温/低温档):由P=U²/R判断——总电阻越小功率越大(高温档,常为并联),电阻越大功率越小(低温档)。
三、焦耳定律(电热Q)
1.内容:电流通过导体产生的热量,跟_______方成正比,跟导体的_______成正比,跟_______成正比。
2.公式:_______
3.电功与电热的关系:
(1)纯电阻电路(电热器、白炽灯等,电能全部转化为内能):W=Q,即UIt=I²Rt。
(2)非纯电阻电路(电动机、给电池充电等):W>Q,电功W=UIt中只有一部分Q=I²Rt转化为内能,其余转化为机械能等其他形式的能。
考点四 核能
一、原子与原子核
1.结构:原子由居于中心的_______和绕核运动的_______构成;原子核又由_______和_______构成(氢原子核只有质子、无中子)。
2.核能:原子核发生变化(核裂变或核聚变)时释放出的巨大能量,又称_______。核能来自原子核内部,与分子层面的化学能本质不同。
二、获得核能的两种途径
1.核裂变:_______(如铀核)分裂成两个或多个_______,并放出巨大能量。裂变形成的新核又会引发后续裂变,形成_______。
_______链式反应→_______(核心设备是核反应堆);
_______链式反应→_______。
2.核聚变:_______(如氘、氚)在超高温下结合成_______,放出比裂变更巨大的能量,又称_______。
氢弹、太阳内部进行的是核聚变;
目前人类尚不能实现可控核聚变发电(仍在研究中),因此现有核电站都利用核裂变。
三、核电站与能量转化
1.能量转化链:核反应堆(_______→_______,产生高温蒸汽)→汽轮机(内能→机械能)→发电机(机械能→电能)。
2.特点:核能能量密集、运输量小,但核燃料(铀等)是_______;核废料具有放射性污染,必须安全处理和严格防护。
概念辨析
1.区分裂变与聚变:重核分裂是裂变(已用于发电,可控);轻核结合是聚变(目前不可控,仅氢弹与太阳)。
2.核变化与化学变化:核能变化发生在原子核层面,化学变化发生在核外电子(分子)层面,二者不可混淆。
考点五 转化与能量守恒
一、能的相互转化
1.各种形式的能:自然界中存在机械能、内能、电能、化学能、光能、核能等多种形式的能。
2.能的相互转化:不同形式的能之间可以相互转化,也可以从一个物体_______到另一个物体。常见实例:
摩擦生热、电流发热:机械能/电能→内能;
电动机、发电机:电能⇄机械能;
燃料燃烧、电池放电:化学能→内能/电能;
核电站:核能→内能→机械能→电能;
光合作用:光能→化学能。
二、能量守恒定律
1.内容:能量既不会消灭,也不会创生,它只会从一种形式_______为另一种形式,或者从一个物体_______到另一个物体,而在转化和转移的过程中,_______。
2.理解要点:
(1)能量守恒是自然界最普遍、最重要的基本规律之一,适用于一切变化过程。
(2)某种形式的能减少,必然伴随着其他形式的能等量增加——“减少的能量转化为增加的能量”,而不是“能量消失了”。
因此违反能量守恒的_______。
三、能的转移和转化的方向性
能量的转化和转移是_______的:如内能自发地从高温物体传向低温物体,而不会自发地反向进行;机械能可以全部转化为内能,但内能无法在不引起其他变化的情况下全部转化为机械能。
虽然能量总量守恒,但能量在转化中可利用的品质会降低(耗散为难以收集的内能),所以仍需节约能源、提高能量利用效率。
题型一 功和功率
典例1(2026春•西湖区期中)如图所示的四种情景中,人对物体做功的是( )
A.人用力搬石头,没有搬动
B.叉车把货物从地面抬升到一定高度
C.人提书包在水平路面上匀速通过一段距离
D.足球踢出后,在草地上滚动了一段距离
💡破题要诀
功包含两个必要因素:力和力的方向上通过的距离;功的大小等于力乘以距离,即W=Fs,根据功的公式可明确单位关系。
迁移应用
1.(淳安县期中)如图是一辆汽车在一恒定不变的牵引力作用下,沿水平面匀速直线运动,在下列图象中,能反映这个牵引力所做的功W与时间t的关系是( )
A. B.
C. D.
2.(东阳市期中)在学习了能量转化的量度后小科同学利用身边的物体感受做功。下列感受符合科学的是( )
A.把质量为1千克的物体沿力F的方向移动10米,力F所做的功等于10焦
B.把质量为2千克的物体竖直匀速举高5米,举力所做的功等于10焦
C.把重为10牛的物体沿水平方向移动1米,水平推力所做的功为10焦
D.把重为5牛的物体竖直匀速举高2米,克服重力所做的功为10焦
3.(2025秋•杭州期中)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)。
题型二 动能和势能大小的影响因素
典例2(浙江期中)某运动员做蹦极运动,如图甲所示,从高处O点开始下落,A点是弹性绳的自由长度,在B点运动员所受弹力恰好等于重力,C点是第一次下落到达的最低点。运动员所受弹性绳弹力F的大小随时间t变化的情况如图乙所示(蹦极过程视为在竖直方向的运动)。下列判断错误的是( )
A.运动员在B点的动能大于在C点动能
B.从B点到C点绳的弹性势能增大
C.运动员重力大小大于F0
D.t0时刻运动员动能为0
💡破题要诀
迁移应用
1.(2025秋•萧山区校级期中)如图所示,将系在细线下的小球拿至A点,然后释放,小球将在A、C两点之间往复摆动,如果不考虑空气对小球的阻力,下列分析中正确的是( )
A.小球在摆动过程中始终受到平衡力的作用
B.小球在B位置的重力势能最大,动能最小
C.当小球摆至B位置时,如果细线突然断裂,则小球将竖直下落
D.当小球摆至C位置时,如果小球所受的力同时消失,小球将静止在C位置
2.(2025秋•吴兴区校级期中)投篮时,篮球从A点经B、C点飞向D点,运动轨迹如图所示,若空气阻力不可忽略且大小恒定,则下列说法正确的是( )
A.篮球在最高点时动能为零
B.篮球从A到B点的动能逐渐变小
C.篮球在B点的动能等于在C点的动能
D.篮球在整个过程中的机械能守恒
3.(2025秋•萧山区期中)下列有关如图所示四幅图的观点中(不计摩擦),分析错误的是( )
A.图甲中,起跳离开地面后,人只受到重力的作用
B.图乙中,在下降过程中,滚摆的动能逐渐减小
C.图丙中,卫星在近地点的速度最大
D.图丁中,小球运动到③位置时速度不为零
题型三 内能的改变
典例3(杭州期中)二氧化碳(CO2)爆破技术是现代工程建设中非常环保的技术。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,形成的高压气体从泄气孔中喷出,实施爆破。下列说法正确的是( )
A.高压泵压缩CO2,气体内能增大,温度降低
B.高压泵压缩CO2,气体内能减小,温度升高
C.高压CO2气体喷出时,内能增大,温度升高
D.高压CO2气体喷出时,内能减小,温度降低
💡破题要诀
做功可以改变物体的内能,对物体做功,物体的内能增加,物体对外做功,物体内能减小。
迁移应用
1.(2025秋•婺城区校级期中)最近气温大幅度下降,家庭取暖设备投入使用。图甲为油汀取暖器,当中的导热油尤为关键,要求通电后导热油能尽可能快地升温。现在有质量、初温相同的两种材料甲、乙,在相同的加热条件下,甲、乙的温度与加热时间关系如图乙所示。试比较甲、乙两种材料的比热容c甲、c乙大小,并判断用哪种材料更适合做导热油( )
A.c甲>c乙,选乙材料 B.c甲>c乙,选甲材料
C.c甲<c乙,选乙材料 D.c甲<c乙,选甲材料
2.(2025秋•三台县期中)如图是小徽学了能量守恒后设计的一个小蒸汽轮机,下列说法不正确的是( )
A.能量在转化的过程中总量越来越少
B.酒精在燃烧的过程中,是将化学能转化为内能
C.能量的转化和转移都是有方向的
D.轮子的转动说明永动机是不可以实现的
题型四 电功、电功率和电热
典例4(2025秋•拱墅区校级期中)甲、乙两只普通照明灯泡的铭牌如图所示,甲灯上标有“220V 25W”字样,乙灯上标有“220V 100W”字样,下列说法中正确的是( )
A.“220V”表示灯泡工作时,两端的实际电压为220V
B.两灯均正常发光时,乙灯消耗的电能较多
C.当两灯并联时,流过甲灯的电流更大
D.当两灯串联时,甲灯单位时间内消耗的电能更多
C、由P=UI可得,甲灯丝电阻:R甲1936Ω,乙灯丝电阻:R乙484Ω,
💡破题要诀
迁移应用
1.(余姚市期中)现有“6V 3W”的灯泡L1和“6V 6W”的灯泡L2,将它们接入电路中,不考虑灯丝电阻的变化,下列关于两只灯泡的说法正确的是( )
A.串联后接到12V电源的两端。两灯均能正常发光
B.串联工作时,L1和L2两端的电压之比为1:2
C.串联工作时,L1和L2中的电流之比为2:1
D.串联工作时,L1和L2的功率之比为2:1
2.(拱墅区校级期中)如图所示,图甲是某款即热式电热水龙头,图乙是它的电路原理图,R1和R2是阻值分别为22Ω和44Ω的电热丝。通过旋转手柄改变与开关S接触的两个相邻触点,实现冷水、温水、热水挡的切换。则以下说法正确的是( )
A.开关S接触2、3触点时,水龙头放出的是热水
B.开关S接触3、4触点时,电热丝R1、R2串联
C.水龙头在温水挡正常工作时的电流是10A
D.水龙头在热水挡正常工作时的功率是3300W
3.(2025秋•婺城区校级期中)如图甲所示的电路中,电源电压保持不变,闭合开关S,滑动变阻器滑片从b点向左移动到某点的过程中,两个电压表示数随电流表示数变化的图像如图乙所示。
(1)电源电压为_________V。
(2)当滑片在a点时,通电1分钟,R0消耗的电能为_________J。
题型五 测量用电器的功率
典例5.(义乌市校级期中)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
💡破题要诀
迁移应用
1.小明利用如图甲所示电路测量小灯泡的功率,被测小灯泡的额定电压为2.5V,电阻约为10Ω左右,实验室有如下器材:电源(U=6V),电流表(0~0.6A,0~3A),电压表(0~3V,0~15V),滑动变阻器、电阻箱各一只,单刀单掷、单刀双掷开关各一个,导线若干。
(1)图甲是小明刚连好的实物图,实验前小华帮他检查了一遍,发现有两处不合实验规范。请你指出来:_______________________________________________________________。
(2)完善电路后,闭合开关,小明改变滑动变阻器的阻值测量出了5组数据,并描点画出了小灯泡中电流随其两端电压变化的关系图像,如图乙所示,则小灯泡的额定功率为 _________W。
(3)实验中所使用的滑动变阻器的规格可能为_________。
A.10Ω 3A B.30Ω 1A C.60Ω 1A
(4)现要测量另一个额定电流已知的小灯泡L2的额定电功率,在实验过程中,电压表发生故障,小明和小华增加一只电阻箱和一个单刀双掷开关设计出了丙、丁两种电路图,则能测出小灯泡额定电功率的是_________。
2.(2025春•杭州校级期中)为“测定小灯泡电功率”,小滨连接了如图甲所示的实验电路,已知小灯泡L的额定电压为2.5V,多次实验,获得数据和现象记录在表:
序号
电压U/V
电流I/A
灯泡亮度
1
0.5
0.10
微亮
2
2.5
正常发光
3
3.0
0.34
很亮
(1)小滨发现:“小灯泡的亮度由实际功率决定”,该实验中支持此结论的证据是__________________
____________________________________。
(2)实验中,变阻器滑片移到某一位置时电压表示数如图乙所示,为测定小灯泡额定功率,应将滑片向_________移动。
(3)第二次实验中,电流表示数如图丙所示,则小灯泡的额定功率是_________瓦。
(4)小滨发现小灯泡在不同亮度下,两端的电压与电流比值不一样,小灯泡的额定功率为P0,若某次实验小灯泡两端电压U1=1.25V,则实际功率P1与额定功率P0的数值关系为P0_________4P1(选填“<”或“=”或“>”)。
基础固本练(限时:15分钟)
1.(温州期中)如图为一名举重运动员做挺举连续动作时的几个状态图。下列说法中不正确的是( )
A.从发力到上拉的过程中,运动员对杠铃做功
B.从上拉到翻站的过程中,运动员对杠铃做功
C.从翻站到上挺的过程中,运动员对杠铃做功
D.举着杠铃稳定站立等待裁判亮灯的过程中,运动员对杠铃做功
2.(2025秋•西湖区校级期中)三个相同的小球以同样的速度v从同一高度抛出,甲、乙沿着与水平方向成θ角斜向上抛出,甲沿光滑斜面、乙在空中、丙沿竖直方向抛出,若不计空气阻力,小球能到达的最高点分别为h1、h2和h3,则三者的关系是( )
A.h1=h2=h3 B.h3=h1>h2 C.h3>h1=h2 D.h3>h1>h2
3.(绍兴期中)在水平地面上铺一张白纸,将皮球表面涂黑,使其分别从不同高度处自由下落,在纸上留下黑色圆斑A、B,如图所示。下列说法中正确的是( )
A.皮球下落过程中动能转化为重力势能
B.皮球落地发生形变的过程中动能转化为弹性势能
C.形成圆斑B时皮球是从更高处下落的
D.形成圆斑A时皮球接触地面后形变程度更小
4.(2025秋•拱墅区校级期中)关于温度、热量和内能,下列说法正确的是( )
A.温度高的物体内能一定大,温度低的物体内能一定小
B.物体的内能与温度有关,只要温度不变,物体的内能就一定不变
C.内能小的物体也可能将热量传递给内能大的物体
D.物体的温度越高,所含热量越多
5.(2025秋•上城区校级期中)中间有孔的一木块套在光滑杆上,用手将该木块按压至距桌面H0处,如图甲。松手后,木块将上升到最大高度H,如图乙。若忽略空气阻力,则下列说法不正确的是( )
A.木块接触弹簧后下降过程中,木块重力势能一直减小
B.木块接触弹簧后下降过程中,弹簧的弹性势能增大
C.松手后木块上升过程中,木块的重力势能一直增大
D.松手后木块上升过程中,木块的动能先增大后减小,刚离开弹簧时动能最大
6.(2025秋•西湖区校级期中)图甲和图乙是释放核能的两种方式,下列说法正确的是( )
A.图甲方式表示的是核裂变
B.目前核电站是利用图乙方式发电的
C.图甲方式目前还不能人为控制
D.两种释放核能的方式都不会产生放射性物质
7.(2022秋•临海市期中)根据两种用电器铭牌上提供的信息及所学知识判断,下列说法正确的是( )
A.电风扇消耗的电能全部转化成内能
B.电风扇消耗的电能一定比电冰箱多
C.两用电器正常运转时,冰箱耗电更快
D.两用电器都正常工作24小时,电风扇耗电少
8.(镇海区校级期中)如图所示,光滑的水平面上有一足够长的木板,在木板的右端固定着一个滑轮(不计滑轮重,绳与滑轮间的摩擦),木板上面放置一个小木块,小木块一端连接着弹簧测力计。当拉力F为5N时,木板向右匀速运动了0.4米,拉力F做功为_________J;当把拉力增大到8N时,弹簧秤的示数是_________N。
9.(2025秋•拱墅区校级期中)在家用电器调查活动中,小亮让电热水器单独工作2min,测得家中如图所示的电能表的转盘转了70r,热水器的实际功率为_________W;若不计能量损失,这段时间内热水器中50L的水可升温_________℃。由于热水器的功率远大于冰箱,从安全用电的角度考虑,热水器的电源线比冰箱的要_________(选填“粗”或“细”)。[已知ρ水=1.0×103kg/m3,c水=4.2×103J/(kg•℃)]
10.(2025秋•海宁市校级期中)如图甲所示,离手后的篮球在空中依次从A点运动到D点,在_________点动能最大。根据图乙的能量柱状图,可知B和D的高度_________(选填“一定”或“不一定”)相同,而且篮球在B点的机械能_________(选填“大于”“等于”或“小于”)在D点的机械能。
11.(2025秋•上城区校级期中)英国伦敦展出了新研发的“侦探猎犬”超音速汽车,如图所示。该车功率极大,最大车速能达到1609km/h,创造了短期内无法超越的世界纪录。在一次测试中,“侦探猎犬”以400m/s的速度匀速直线行驶了2000m,受到水平方向的阻力为2×105N。问:在测试过程中,
(1)汽车受到水平方向的牵引力是多少?
(2)汽车牵引力所做的功和功率分别是多少?
12.(2025秋•余姚市期中)如图甲是家用电吹风的工作原理图,电吹风工作时可以吹出热风也可以吹出凉风。
(1)要让电吹风工作时吹出热风,它的开关应置于图甲中_________(选填“1”“2”或“3”)位置,此时电风扇与电热丝的连接方式是_________。
(2)某次用该电吹风将头发吹干的过程中,电吹风的功率随时间的变化关系如图乙所示,则在该次吹干头发过程中电吹风消耗的总电能是_________J;
(3)电热丝在工作时的电阻值是_________Ω
(4)使用几年后,发现电热丝变细,它的实际功率将变_________。
综合进阶练(限时:15分钟)
1.(2025秋•舟山期中)如图1所示,水平拉力F1作用在物体甲上,使其沿水平面以速度v1向右做匀速直线运动;如图2所示,在甲上放置物体乙,水平拉力F2作用在甲上,使两物体一起沿同一水平面以速度v2向右做匀速直线运动。F1和F2作用时间均为t,忽略空气阻力,下列判断正确的是( )
A.v1一定小于v2
B.F1一定小于F2
C.F1做的功一定小于F2做的功
D.F1的功率一定小于F2的功率
2.(2025秋•杭州期中)某小球被水平抛出,其部分运动轨迹如图甲所示,小球在运动过程中经过M、N两点,对应甲图①②③点处的某两个位置,其动能和重力势能的参数如图乙所示,以下说法正确的是( )
A.小球在点①的动能大于260J
B.小球在N点的重力势能为500J
C.小球在M点的高度等于N点
D.N点可能在位置①
3.(2025秋•淳安县期中)在九三阅兵式上亮相的100型主战坦克采用了新型混合动力系统。在常规行驶时,由柴油发动机提供主要动力,并可同时为蓄电池充电。在静默行驶和加速行驶时,仅由蓄电池驱动电动机工作,给坦克的行进和坦克上的电子设备提供动力。关于100型主战坦克,描述不正确的是( )
A.当坦克给蓄电池充电时,燃料的化学能直接转化为电池的化学能
B.用蓄电池提供电力驱动坦克行驶时,能量的转化路径是:化学能→电能→机械能
C.坦克配备大容量电池组,不仅是为了驱动车辆,也是为了给雷达、通信等电子设备提供稳定电力
D.坦克刹车时,其动能可以通过发电机转化为电能并储存回电池,实现了能量的回收利用
4.(拱墅区校级期中)小乐猜想:“电流通过导体产生的热量的多少可能跟电流、电阻和通电时间有关”,于是设计了如图所示的装置①和②,先将电阻丝(R1<R2)分别装入规格相同的烧瓶中,然后将带有相同玻璃管的塞子塞紧烧瓶,玻璃管在外侧的一端与相同的瘪气球相连。实验过程中电源电压保持不变,下列叙述正确的是( )
A.探究电流产生的热量与电流大小的关系,可比较气球甲、乙的体积变化
B.探究电流产生的热量与电阻大小的关系,可比较气球丙、丁的体积变化
C.装置①和②同时实验,通电相同时间后,体积变化最大的气球是丙气球
D.装置①和②同时实验,通电相同时间后,体积变化最大的气球是乙气球
5.(慈溪市期中)标有“6V 1.5W”的灯泡,通过它的电流随其两端电压变化的物理图象如图所示,若把这只灯泡与一个10Ω的定值电阻串联起来,接在电压为6V的电源两端。则下列说法中正确的是( )
A.此时该灯泡的电阻为24Ω
B.此时通过定值电阻的电流为0.25A
C.此时电路的实际总功率为1.2W
D.此时灯泡的额定功率为0.8W
6.(2025秋•婺城区校级期中)某同学所做电学实验的电路如图所示,电源电压恒为4.5V,定值电阻R1标有“5Ω 0.5A”,滑动变阻器R2规格“20Ω 1A”,电压表量程“0~3V”,在不损坏电路元件的情况下,下列判断不正确的是( )
A.R1的最小功率是0.45W
B.该电路的最大功率是2.25W
C.电路中电流变化的范围是0.18A~0.5A
D.滑动变阻器阻值变化的范围是4Ω~10Ω
7.(杭州校级期中)如图所示,原长为L的轻质弹簧一端固定在竖直墙面上,另一端与水平面上的木块相连。推动木块压缩弹簧,其左端至A点时,弹簧具有的弹性势能为10J。松手后,木块在弹簧的作用下往复运动若干次后静止,此时弹簧具有的弹性势能为2J,则木块运动过程中克服阻力做的功是_________J。整个运动过程中木块速度最大时其左端可能位于_________(选填:“B”、“C”或“D”)点。
8.(余姚市期中)如图,甲,乙为两只相同电表,当闭合S1、S2时,甲,乙两表示数之比为4:3,则两表均为_________表,电路总功率为P1;同时更换两电表种类,调整开关状态,使两表均有正常示数,此时电路总功率为P2,则P1:P2为_________。
9.(2025秋•丽水期中)质量为m的物体,以速度v运动时,它的动能表达式为Ekmv2,重力势能表达式为Ep=mgh,当该表达式中各物理量为国际单位制中基本单位时,动能和重力势能的单位都为焦耳(J)。现有质量为10kg的物体从距离地面80m的高度沿水平方向以30m/s的速度射出,如图所示。不考虑空气阻力的影响。(g=10N/kg)
(1)该物体从抛出到落地过程中,动能大小如何变化。
(2)求该物体从抛出到落地过程中,重力对物体所做的功。
(3)物体在只受重力时机械能是守恒的。请根据机械能守恒的相关知识求该物体落地瞬间的速度大小。
10.(2025春•西湖区校级期中)智能家居为我们的生活提供了很多便利。香茗家新购置了一台mini智能空气加湿器,如图甲所示,R1、R2为发热电阻,且R2=3R1,U1=U2=5V,S为旋转型开关,1、2、3、4为触点,通过旋转开关S可依次实现“关”、“低挡”和“高挡”之间的转换,其高挡时电流为0.4A。
(1)低挡模式时,mini工作电路中的电流是多少?
(2)mini具有智能断电功能,当水量偏低时会自动切断电源,防止干烧。控制电路中,R0=60Ω,R为压敏电阻,其阻值随压力的变化关系如图所示。当控制电路中的电流达到时50mA,衔铁才会吸合,mini工作电路接通。请通过计算说明,工作时至少需要加水多少千克?(g=10N/kg)
学科网(北京)股份有限公司zxxk.com
学科网(北京)股份有限公司21 / 21
zxxk.com
学科网(北京)股份有限公司
学科网(北京)股份有限公司
$
专题02 能的转化与能量守恒
01 期中考情透视
02 复习目标锚定
03 知识体系构建
04 核心考点精讲
考点一 功和机械能 / 考点二 物体的内能 / 考点三 电路中的电能 / 考点四 核能/ 考点五 核能
05 重难题型突破
题型一功和功率 / 题型二 动能和势能大小的影响因素 / 题型三 内能的改变/ 题型四 电功、电功率和电热 / 题型五测量用电器的功率
06 限时分层演练
基础固本练 / 综合进阶练
本专题以“能量”为主线,围绕“做功是能量转化的量度”这一核心思想展开。
考点一 功和机械能:基础必考。功的两个必要因素、功率计算是重点;动能与势能的相互转化常结合单摆、过山车等情境进行选择或简答考查,探究动能影响因素实验为高频实验题。
考点二 物体的内能:易错高频。重点辨析“温度、热量、内能”的关系(如“吸收热量温度不一定升高”);改变内能的两种方式(做功与热传递)常结合生活实例考查。
考点三 电路中的电能:核心计算大题。欧姆定律与电功结合是压轴常态。焦耳定律及其探究实验必考,常结合电热水器、电动机等多挡位电器进行综合计算(含效率问题)。
考点四 核能:以识记为主。常考核裂变(核电站、原子弹)与核聚变(氢弹、太阳)的区别,多作为选择题出现,考查新能源分类。
考点五 能量的转化与守恒:统领性考点。考查能量守恒定律的普遍性(永动机不存在的原理),以及能量转化和转移的方向性。常串联各考点,融入综合情境(如汽车行驶、发电过程)考查能量流向图。
总体趋势:期中考试不考死记,极其侧重“电学综合计算”与“能量转化分析”。需重点突破多挡位用电器计算、电路故障分析及机械能与内能的综合压轴题。
识记
知道功和功率的概念与意义。了解动能和势能的影响因素。知道改变内能的途径。认识燃料的热值。知道用电器消耗的电能可以用电功来量度。了解家用电器的额定功率。通过实验探究,知道影响电流热效应的因素。知道核能及其应用,知道放射性的应用与防护。
理解
掌握功和功率的计算。知道动能和势能可以相互转化,以及机械能守恒的含义。知道可用热量来量度热传递过程中的内能变化。知道电能表的作用并会计算用电器消耗的电能。通过实验探究,知道影响电流热效应的因素。
应用
结合实例了解能的多种形式(机械能、内能、电磁能、化学能、核能等)。描述克服摩擦做功与物体内能改变的关系。通过实验了解比热容,尝试用比热容解释有关自然现象。能举例说明化学能与内能的转化,说明生物体能量的来源和转化。通过实例认识能的转化的普遍性。知道能量守恒定律,初步了解“永动机”是不可能实现的。能举出能的转化与转移有一定的方向性的实例。
考点一 功和机械能
一、功
1.做功的两个必要因素:作用在物体上的力;物体在力的方向上通过的一段距离。
两个因素缺一不可。
2.公式:W=Fs
(1)F为力(N),s为在力的方向上移动的距离(m),W为功。
(2)单位:焦耳(J),1J=1N·m。
(3)克服重力做功(竖直方向)常用W=Gh。
3.三种“不做功”的情形(必考):
(1)有力无距离——劳而无功,如用力推石头但未推动;
(2)有距离无力——不劳无功,如物体靠惯性在光滑面上滑行;
(3)力与运动方向垂直——垂直无功,如提着水桶在水平路面匀速前进(提力竖直,运动水平,提力不做功)。
★关键提醒:(1)功是过程量,对应“一段位移”;比较功的大小要看F与s的乘积。
(2)判断是否做功:紧扣“有力+力方向上有距离”两要素,特别警惕“垂直无功”。
二、功率
1.定义:物体做的功与做功所用时间的比。
2.意义:反映物体做功的快慢。
3.公式:P=W/t
(1)单位:瓦特(W),1W=1J/s,1kW=1000W。
(2)推导式:当物体匀速运动时P=W/t=Fs/t=Fv,即功率等于力与速度的乘积。
4.功与功率的区别:功表示做功的多少,功率表示做功的快慢。功率大表示做功快,但做功不一定多(还与时间有关)。
★关键提醒:判断是否做功:紧扣“有力+力方向上有距离”两要素,特别警惕“垂直无功”。
P=Fv的应用:机动车爬坡时减速(减小v)以增大牵引力F(功率P一定时,F与v成反比)。
三、机械能及其转化
1.能(能量):一个物体能够对外做功,就说它具有能量,单位是焦耳(J)。
2.动能:物体由于做机械运动而具有的能。
影响因素:质量和速度。质量越大、速度越大,动能越大。
3.势能(包括重力势能和弹性势能):
(1)重力势能:物体由于被举高而具有的能。影响因素:质量和被举高的高度。
(2)弹性势能:物体由于发生弹性形变而具有的能。影响因素:弹性形变的大小。
4.机械能:动能和势能(重力势能、弹性势能)统称为机械能,即机械能=动能+势能。
5.机械能的转化与守恒:
(1)物体的动能和势能可以相互转化(如自由下落:重力势能→动能;上抛:动能→重力势能;撑杆跳、滚摆、荡秋千都是典型实例)。
(2)机械能守恒条件:只有动能和势能相互转化时(不计摩擦和空气阻力),机械能的总量保持不变。若存在摩擦或空气阻力,一部分机械能会转化为内能,机械能减少(但总能量仍守恒)。
️方法归纳
1.机械能转化分析四步法:①确定研究对象;②分别判断动能(看质量、速度)和势能(看高度或形变)如何变化;③由“减小的能→增加的能”确定转化方向;④判断机械能是否守恒(有无摩擦、空气阻力、是否发生非弹性形变)。
2.探究动能/势能影响因素:用控制变量法(分别控制质量或速度),用转换法(如木块被撞击后移动的距离反映动能大小)。
考点二 物体的内能
一、内能
1.分子动理论(内能的微观基础):
(1)物质由大量分子构成,分子间存在空隙;
(2)分子在永不停息地做无规则运动(扩散现象是其直接证据,温度越高运动越剧烈,故称热运动);
(3)分子间同时存在相互作用的引力和斥力。
2.内能的定义:构成物质的所有分子热运动的动能和分子势能的总和。
(1)一切物体在任何温度下都具有内能(0℃的冰也有内能)。
(2)内能大小与物体的温度、质量、状态(材料、体积)等有关。
3.改变内能的两种方式:
(1)做功:能量的转化(如摩擦生热、压缩空气升温、钻木取火,机械能→内能;气体对外做功内能减小)。
(2)热传递:能量的转移(内能从高温物体转移到低温物体,或从物体高温部分转移到低温部分)。
两种方式在改变内能上是等效的。热传递的条件是存在温度差,方向由高温→低温,直到温度相同。
二、热量
定义:热传递过程中转移的能量叫做热量,符号Q,单位焦耳(J)。
热量是过程量,只存在于热传递过程中,不能说“物体含有(具有)多少热量”,只能说“吸收或放出多少热量”。
️概念辨析
1.内能、温度、热量辨析:温度是状态量(“是/升高/降低”),内能是状态量(“有/改变”),热量是过程量(“吸收/放出”,不能说“含有”)。
2.区分做功与热传递改变内能:看能量是“转化”(做功,常伴随机械运动)还是“转移”(热传递,因温度差)。
三、比热容
1.定义:一定质量的某种物质,在温度升高时吸收的热量与它的质量和升高温度乘积的比,叫做这种物质的比热容,符号c。
比热容是物质的一种特性,与质量、吸放热多少、温度变化大小无关,只与物质的种类和状态有关。
水的比热容较大:c水=4.2×10³J/(kg·℃)。应用:用水作冷却剂、暖气用水循环、沿海地区昼夜温差小等。
2.热量计算公式:Q=cmΔt
吸热:Q吸=cm(t−t₀);放热:Q放=cm(t₀−t)。
c单位J/(kg·℃),m单位kg,Δt为温度变化(℃)。
★关键提醒:改变内能与温度变化并非一一对应:温度不变时内能也可能改变(如晶体熔化吸热,温度不变但内能增大)。
水的比热容大的意义:相同条件下吸(放)热多而温度变化小,故常用于冷却、取暖和调节气温。
四、燃料的热值
1.定义:1kg某种燃料完全燃烧时放出的热量叫做这种燃料的热值,符号q。
单位:J/kg(气体燃料常用J/m³)。
热值是燃料的特性,与燃料是否燃烧、燃烧程度、质量多少无关。
2.完全燃烧放热公式:Q放=mq(气体用Q放=Vq)。
考点三 电路中的电能
一、电功(W)
1.定义:电流所做的功。实质是电能转化为其他形式形式的能,电流做了多少功,就有多少电能转化为其他形式的能。
2.公式:W=UIt
(1)U为电压(V),I为电流(A),t为通电时间(s),W为电功。
(2)单位:焦耳(J);常用单位千瓦时(kW·h,俗称“度”),1kW·h=3.6×10⁶J。
(3)变形公式(纯电阻电路):W=Pt=I²Rt=U²t/R。
3.测量:家庭电路中用电能表(电度表)测量用电器消耗的电能(电功)。
二、电功率(P)
1.定义:电功与所用时间的比,表示电流做功的快慢。
2.公式:P=W/t=UI
(1)单位:瓦特(W),常用kW,1kW=1000W。
(2)变形(纯电阻电路):P=I²R=U²/R。
3.额定功率与实际功率:
(1)额定电压U额:用电器正常工作时的电压;额定功率P额:在额定电压下的功率。
(2)实际功率P实:在实际电压下的功率。当U实=U额时P实=P额;U实<U额时P实<P额(灯变暗)。
灯泡的亮度由实际功率决定,而不是额定功率。
️方法归纳
(1)公式选择:已知U、I、t用W=UIt、P=UI;纯电阻电路才可用P=I²R、P=U²/R及W=I²Rt。
(2)串、并联中电功与电功率的比例:串联电流相等,相同时间内P与R成正比、W与R成正比;并联电压相等,P与R成反比。
(3)实际功率计算:先求电阻R=U额²/P额(视为不变),再用P实=U实²/R。
(4)电能表算电功:由转数n与参数N(r/kW·h)得W=n/N;或前后示数之差即为消耗电能。
(5)多档位(高温/低温档):由P=U²/R判断——总电阻越小功率越大(高温档,常为并联),电阻越大功率越小(低温档)。
三、焦耳定律(电热Q)
1.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。
2.公式:Q=I²Rt
3.电功与电热的关系:
(1)纯电阻电路(电热器、白炽灯等,电能全部转化为内能):W=Q,即UIt=I²Rt。
(2)非纯电阻电路(电动机、给电池充电等):W>Q,电功W=UIt中只有一部分Q=I²Rt转化为内能,其余转化为机械能等其他形式的能。
考点四 核能
一、原子与原子核
1.结构:原子由居于中心的原子核和绕核运动的核外电子构成;原子核又由质子和中子构成(氢原子核只有质子、无中子)。
2.核能:原子核发生变化(核裂变或核聚变)时释放出的巨大能量,又称原子能。核能来自原子核内部,与分子层面的化学能本质不同。
二、获得核能的两种途径
1.核裂变:重核(如铀核)分裂成两个或多个较轻原子核,并放出巨大能量。裂变形成的新核又会引发后续裂变,形成链式反应。
可控链式反应→核电站(核心设备是核反应堆);
不可控链式反应→原子弹。
2.核聚变:轻核(如氘、氚)在超高温下结合成较重原子核,放出比裂变更巨大的能量,又称热核反应。
氢弹、太阳内部进行的是核聚变;
目前人类尚不能实现可控核聚变发电(仍在研究中),因此现有核电站都利用核裂变。
三、核电站与能量转化
1.能量转化链:核反应堆(核能→内能,产生高温蒸汽)→汽轮机(内能→机械能)→发电机(机械能→电能)。
2.特点:核能能量密集、运输量小,但核燃料(铀等)是不可再生能源;核废料具有放射性污染,必须安全处理和严格防护。
概念辨析
1.区分裂变与聚变:重核分裂是裂变(已用于发电,可控);轻核结合是聚变(目前不可控,仅氢弹与太阳)。
2.核变化与化学变化:核能变化发生在原子核层面,化学变化发生在核外电子(分子)层面,二者不可混淆。
考点五 转化与能量守恒
一、能的相互转化
1.各种形式的能:自然界中存在机械能、内能、电能、化学能、光能、核能等多种形式的能。
2.能的相互转化:不同形式的能之间可以相互转化,也可以从一个物体转移到另一个物体。常见实例:
摩擦生热、电流发热:机械能/电能→内能;
电动机、发电机:电能⇄机械能;
燃料燃烧、电池放电:化学能→内能/电能;
核电站:核能→内能→机械能→电能;
光合作用:光能→化学能。
二、能量守恒定律
1.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。
2.理解要点:
(1)能量守恒是自然界最普遍、最重要的基本规律之一,适用于一切变化过程。
(2)某种形式的能减少,必然伴随着其他形式的能等量增加——“减少的能量转化为增加的能量”,而不是“能量消失了”。
因此违反能量守恒的永动机不可能制成。
三、能的转移和转化的方向性
能量的转化和转移是有方向的:如内能自发地从高温物体传向低温物体,而不会自发地反向进行;机械能可以全部转化为内能,但内能无法在不引起其他变化的情况下全部转化为机械能。
虽然能量总量守恒,但能量在转化中可利用的品质会降低(耗散为难以收集的内能),所以仍需节约能源、提高能量利用效率。
题型一 功和功率
典例1(2026春•西湖区期中)如图所示的四种情景中,人对物体做功的是( )
A.人用力搬石头,没有搬动
B.叉车把货物从地面抬升到一定高度
C.人提书包在水平路面上匀速通过一段距离
D.足球踢出后,在草地上滚动了一段距离
【答案】B
【解析】A、人用力搬石头,没有搬动,没有在力的方向上通过距离,所以力对物体不做功,故A不符合题意;
B、叉车把货物从地面抬升到一定高度,在重力方向上通过了距离,所以克服重力做了功,故B符合题意;
C、人提书包在水平路面上匀速通过一段距离,力与距离的方向垂直,所以不做功,故C不符合题意;
D、足球踢出后,在草地上滚动了一段距离,人对足球不再施加力,所以人没有对足球做功,故D不符合题意。
💡破题要诀
功包含两个必要因素:力和力的方向上通过的距离;功的大小等于力乘以距离,即W=Fs,根据功的公式可明确单位关系。
迁移应用
1.(淳安县期中)如图是一辆汽车在一恒定不变的牵引力作用下,沿水平面匀速直线运动,在下列图象中,能反映这个牵引力所做的功W与时间t的关系是( )
A. B.
C. D.
【答案】B
【解析】由题意可知,汽车受到的牵引力大小不变,沿水平面匀速直线运动的速度不变,由P=Fv可知,该汽车运动时的功率P不变;牵引力所做的功为W=Pt,所以牵引力所做的功与运动时间成正比;故B正确。
2.(东阳市期中)在学习了能量转化的量度后小科同学利用身边的物体感受做功。下列感受符合科学的是( )
A.把质量为1千克的物体沿力F的方向移动10米,力F所做的功等于10焦
B.把质量为2千克的物体竖直匀速举高5米,举力所做的功等于10焦
C.把重为10牛的物体沿水平方向移动1米,水平推力所做的功为10焦
D.把重为5牛的物体竖直匀速举高2米,克服重力所做的功为10焦
【答案】D
【解析】A.没有告诉拉力F的大小,故无法计算力F做的功,故A错误;
B.把质量为2千克的物体竖直匀速举高5米,举力所做的功等于:W=Gh=2kg×10N/kg×5m=100J,故B错误;
C.把重为10牛的物体沿水平方向移动1米,不知道推力大小,无法计算水平推力做功,故C错误;
D.把重为5牛的物体竖直匀速举高2米,克服重力所做的功为W=Gh=5N×2m=10J,故D正确。
3.(2025秋•杭州期中)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)。
【解析】(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)。
题型二 动能和势能大小的影响因素
典例2(浙江期中)某运动员做蹦极运动,如图甲所示,从高处O点开始下落,A点是弹性绳的自由长度,在B点运动员所受弹力恰好等于重力,C点是第一次下落到达的最低点。运动员所受弹性绳弹力F的大小随时间t变化的情况如图乙所示(蹦极过程视为在竖直方向的运动)。下列判断错误的是( )
A.运动员在B点的动能大于在C点动能
B.从B点到C点绳的弹性势能增大
C.运动员重力大小大于F0
D.t0时刻运动员动能为0
【答案】C
【解析】由题知,在B点运动员所受弹力恰好等于重力,C点是第一次下落到达的最低点;
A、运动员从B点到C点过程中,由于弹力大于重力,所以人的运动速度减小,动能减小,因此运动员在B点的动能大于在C点动能,故A正确;
B、从B点到C点过程中,绳子的长度越来越长,形变程度越来越大,则绳的弹性势能越来越大,故B正确;
C、由图乙可知,最后绳的弹力几乎不变,说明此时运动员已经静止下来,此时弹力与重力平衡,则由图象可知运动员的重力小于F0,故C错误;
D、由图乙可知,t0时刻弹力最大,则绳子的弹性形变是最大的,所以运动员应达到了最低点,此时速度为零,动能最小为零,故D正确。
💡破题要诀
迁移应用
1.(2025秋•萧山区校级期中)如图所示,将系在细线下的小球拿至A点,然后释放,小球将在A、C两点之间往复摆动,如果不考虑空气对小球的阻力,下列分析中正确的是( )
A.小球在摆动过程中始终受到平衡力的作用
B.小球在B位置的重力势能最大,动能最小
C.当小球摆至B位置时,如果细线突然断裂,则小球将竖直下落
D.当小球摆至C位置时,如果小球所受的力同时消失,小球将静止在C位置
【答案】D
【解析】A、小球在摆动过程中,小球的运动状态不断发生变化,所以小球一直受到非平衡力作用。选项错误。
B、小球在B位置时小球的高度最小,小球的重力势能最小;小球在B点时速度最大,小球的动能最大。选项错误。
C、当小球摆至B位置时,如果细线突然断裂,小球由于惯性继续向右运动,小球还受到重力作用要向下运动,所以小球要向右下方运动。选项错误。
D、当小球摆至C位置时,小球的速度为零,小球瞬间处于静止状态,此时如果小球所受的力同时消失,小球将保持静止状态。选项正确。
2.(2025秋•吴兴区校级期中)投篮时,篮球从A点经B、C点飞向D点,运动轨迹如图所示,若空气阻力不可忽略且大小恒定,则下列说法正确的是( )
A.篮球在最高点时动能为零
B.篮球从A到B点的动能逐渐变小
C.篮球在B点的动能等于在C点的动能
D.篮球在整个过程中的机械能守恒
【答案】B
【解析】A、篮球在最高点时,虽然竖直方向速度为零,但水平方向仍有速度,故速度不为零则动能不为零,故A错误。
B、篮球从A到B点的过程中,高度增加,重力势能增大,同时空气阻力不可忽略且做负功,根据能量守恒,机械能减少,而重力势能增大,所以动能逐渐变小,故B正确。
C、从B点到C点,篮球克服空气阻力做功,机械能减少,B、C两点高度相同,重力势能相同,那么C点的动能小于B点的动能,故C错误。
D、因为空气阻力不可忽略,篮球在运动过程中要克服空气阻力做功,机械能不守恒,故D错误。
3.(2025秋•萧山区期中)下列有关如图所示四幅图的观点中(不计摩擦),分析错误的是( )
A.图甲中,起跳离开地面后,人只受到重力的作用
B.图乙中,在下降过程中,滚摆的动能逐渐减小
C.图丙中,卫星在近地点的速度最大
D.图丁中,小球运动到③位置时速度不为零
【答案】B
【解析】A、不计摩擦,起跳离开地面后,人只受到重力的作用,故A正确;
B、在下降过程中,滚摆的质量不变,速度变大,动能逐渐变大,故B错误;
C、卫星在运动的过程中,质量不变、机械能守恒,在近地点时,高度最小,重力势能最小,动能最大,速度最大,故C正确;
D、不计摩擦,小球的机械能守恒,小球运动到③位置时,重力势能小于①处的重力势能,由于机械能守恒,所以在③处有一定的动能,速度不为零,故D正确。
题型三 内能的改变
典例3(杭州期中)二氧化碳(CO2)爆破技术是现代工程建设中非常环保的技术。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,形成的高压气体从泄气孔中喷出,实施爆破。下列说法正确的是( )
A.高压泵压缩CO2,气体内能增大,温度降低
B.高压泵压缩CO2,气体内能减小,温度升高
C.高压CO2气体喷出时,内能增大,温度升高
D.高压CO2气体喷出时,内能减小,温度降低
【答案】D
【解析】AB、对物体做功,物体的内能增加,高压泵压缩CO2,对气体做功,气体内能增大,温度升高,故AB错误;
CD、物体对外做功,物体内能减小,高压CO2气体喷出时,气体对外做功,气体内能减小,温度降低,故C错误、D正确。
💡破题要诀
做功可以改变物体的内能,对物体做功,物体的内能增加,物体对外做功,物体内能减小。
迁移应用
1.(2025秋•婺城区校级期中)最近气温大幅度下降,家庭取暖设备投入使用。图甲为油汀取暖器,当中的导热油尤为关键,要求通电后导热油能尽可能快地升温。现在有质量、初温相同的两种材料甲、乙,在相同的加热条件下,甲、乙的温度与加热时间关系如图乙所示。试比较甲、乙两种材料的比热容c甲、c乙大小,并判断用哪种材料更适合做导热油( )
A.c甲>c乙,选乙材料 B.c甲>c乙,选甲材料
C.c甲<c乙,选乙材料 D.c甲<c乙,选甲材料
【答案】D
【解析】已知两种液体质量相等,由图象可以看出:在加热相同时间即吸收热量相同时,甲液体升高的温度更大,由公式Q吸=cmΔt,可知c甲<c乙;由于c甲<c乙,加热相同时间,两种液体吸收的热量相同,甲温度升高快,所以选甲材料,故D正确.
2.(2025秋•三台县期中)如图是小徽学了能量守恒后设计的一个小蒸汽轮机,下列说法不正确的是( )
A.能量在转化的过程中总量越来越少
B.酒精在燃烧的过程中,是将化学能转化为内能
C.能量的转化和转移都是有方向的
D.轮子的转动说明永动机是不可以实现的
【答案】A
【解析】A.轮子转动的机械能是由蒸气的内能转化而来的,根据能量守恒定律可知,能量在转化和转移过程中总量保持不变,故A错误;
B.酒精在燃烧的过程中,是将化学能转化为内能,故B正确;
C.能量的转化或转移都是有方向的,我们都是在能量转化或转移过程中利用能量,故C正确;
D.永动机违反了能量守恒定律,是不可能实现的,故D正确。
题型四 电功、电功率和电热
典例4(2025秋•拱墅区校级期中)甲、乙两只普通照明灯泡的铭牌如图所示,甲灯上标有“220V 25W”字样,乙灯上标有“220V 100W”字样,下列说法中正确的是( )
A.“220V”表示灯泡工作时,两端的实际电压为220V
B.两灯均正常发光时,乙灯消耗的电能较多
C.当两灯并联时,流过甲灯的电流更大
D.当两灯串联时,甲灯单位时间内消耗的电能更多
【答案】D
【解析】A、“220V”为灯泡的额定电压,并不一定就是工作电压,故A错误;
B、由电流所在的功W=Pt可知,所在功的大小还有时间有关,故B错误;
C、由P=UI可得,甲灯丝电阻:R甲1936Ω,乙灯丝电阻:R乙484Ω,
当两灯并联,两灯两端的电压相等,由欧姆定律可知,电阻大的甲灯的电流小,故C错误;
D、串联电路中电流相等,由W=I2Rt可知,电阻越大,相同的时间内用电器消耗的电能越大,因为R甲>R乙,所以甲灯单位时间内消耗的电能更多,故D正确。
💡破题要诀
迁移应用
1.(余姚市期中)现有“6V 3W”的灯泡L1和“6V 6W”的灯泡L2,将它们接入电路中,不考虑灯丝电阻的变化,下列关于两只灯泡的说法正确的是( )
A.串联后接到12V电源的两端。两灯均能正常发光
B.串联工作时,L1和L2两端的电压之比为1:2
C.串联工作时,L1和L2中的电流之比为2:1
D.串联工作时,L1和L2的功率之比为2:1
【答案】D
【解析】(1)由灯泡的铭牌可知,两灯泡的额定电压相同,额定功率不同,
由P=UI可知,两灯泡正常发光时的电流不同,则两灯泡串联时不可能同时正常发光,故A错误;
(2)由P可得,两灯泡的电阻之比:
,
两灯泡串联时,
因串联电路中各处的电流相等,
所以,通过L1和L2中的电流之比为1:1,故C错误;
由I可得,两灯泡两端的电压之比:
,故B错误;
两灯泡的功率之比:
,故D正确。
2.(拱墅区校级期中)如图所示,图甲是某款即热式电热水龙头,图乙是它的电路原理图,R1和R2是阻值分别为22Ω和44Ω的电热丝。通过旋转手柄改变与开关S接触的两个相邻触点,实现冷水、温水、热水挡的切换。则以下说法正确的是( )
A.开关S接触2、3触点时,水龙头放出的是热水
B.开关S接触3、4触点时,电热丝R1、R2串联
C.水龙头在温水挡正常工作时的电流是10A
D.水龙头在热水挡正常工作时的功率是3300W
【答案】D
【解析】(1)当开关S接触1、2触点时,电路不通电,电热丝不工作,水龙头放出的是冷水;
(2)当开关S接触2、3触点时,电路中只有R2电热丝工作,根据P可知,此时的电功率:P1100W;
此时电路的电流:I5A;
(3)当开关S接触3、4触点时,电路中R1、R2电热丝并联,此时的电功率:P′2200W+1100W=3300W;
(4)比较可知,当开关S接触2、3触点时,水龙头放出的是温水,当开关S接触3、4触点时,水龙头放出的是热水;
根据以上分析可知,ABC错误,D正确。
3.(2025秋•婺城区校级期中)如图甲所示的电路中,电源电压保持不变,闭合开关S,滑动变阻器滑片从b点向左移动到某点的过程中,两个电压表示数随电流表示数变化的图像如图乙所示。
(1)电源电压为_________V。
(2)当滑片在a点时,通电1分钟,R0消耗的电能为_________J。
【答案】(1)6;(2)1080。
【解析】(1)滑动变阻器R和电阻R0串联,电压表V1测R0两端电压,V2测R两端电压,电流表测电路中电流。
当滑动变阻器的滑片P从b点滑到某点的过程中,滑动变阻器R连入电路的电阻变小,电路中的电流变大,根据串联电路的分压原理可知:滑动变阻器两端的电压变小,R0两端的电压变大;所以图乙中5V~3V是表示电压表V2的示数随电流表示数变化的图线,1V~3V是表示电压表V1的示数随电流表示数变化的图线。
P在b点时,电路中电阻最大,电流最小,滑片P在b点时电流Ib=0.5A,U1=1V、U2=5V,
所以电源电压U=U1+U2=1V+5V=6V;
(2)电阻R0的阻值
,
当滑片在a点时,滑动变阻器连入电路中的电阻为0,此时R0消耗的电能为
。
题型五 测量用电器的功率
典例5.(义乌市校级期中)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】见试题解答内容
【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,如下所示:
(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。
💡破题要诀
迁移应用
1.小明利用如图甲所示电路测量小灯泡的功率,被测小灯泡的额定电压为2.5V,电阻约为10Ω左右,实验室有如下器材:电源(U=6V),电流表(0~0.6A,0~3A),电压表(0~3V,0~15V),滑动变阻器、电阻箱各一只,单刀单掷、单刀双掷开关各一个,导线若干。
(1)图甲是小明刚连好的实物图,实验前小华帮他检查了一遍,发现有两处不合实验规范。请你指出来:_______________________________________________________________。
(2)完善电路后,闭合开关,小明改变滑动变阻器的阻值测量出了5组数据,并描点画出了小灯泡中电流随其两端电压变化的关系图像,如图乙所示,则小灯泡的额定功率为 _________W。
(3)实验中所使用的滑动变阻器的规格可能为_________。
A.10Ω 3A B.30Ω 1A C.60Ω 1A
(4)现要测量另一个额定电流已知的小灯泡L2的额定电功率,在实验过程中,电压表发生故障,小明和小华增加一只电阻箱和一个单刀双掷开关设计出了丙、丁两种电路图,则能测出小灯泡额定电功率的是_________。
【答案】(1)闭合开关前,滑片P没有处于阻值最大处;电流表所选量程太大;(2)0.625;(3)C;(4)丙。
【解析】(1)为保护电路,连接电路时,开关要断开,闭合开关前,滑片P应处于连入阻值最大处;
因为灯正常发光时的电流约为:I0.25A,所以电流表应选0~0.6A量程,所以图中不符合实验规范处有:①闭合开关前滑片P没有处于阻值最大处;②电流表所选量程太大;
(2)由I﹣U图象可得,小灯泡在额定电压下的电流为0.25A,则小灯泡的额定功率为:P额=U额I额=2.5V×0.25A=0.625W。
(3)根据I﹣U图像知,小灯泡的电压为0.5V时,电流为0.1A,由串联电路电压规律及欧姆定律,此时实验中所使用的滑动变阻器连入电路的电阻为:
R滑55Ω,
故变阻器的规格可能为60Ω 1A,故选C;
(4)灯泡L2的额定电流已知,设为I额;丙图中,将S2置于a,移动滑片,使电流表示数为I额,则灯正常发光;
保持滑片的位置不动,将S2置于b,调节电阻箱的旋钮,使电流表的示数仍为I额,记下电阻箱连入电路中的电阻大小R箱,由等效替代法,则灯正常发光时的电阻等于R箱,则灯的额定功率:P=I额2R箱;
丁图中,将S2置于b,电流表没有接入电路,将S2置于a,电流表测通过电阻箱中的电流,即无论S2置于a、b,灯的电流都不能测量,故不能使灯正常发光,不能测出灯泡额定功率;
故选丙。
2.(2025春•杭州校级期中)为“测定小灯泡电功率”,小滨连接了如图甲所示的实验电路,已知小灯泡L的额定电压为2.5V,多次实验,获得数据和现象记录在表:
序号
电压U/V
电流I/A
灯泡亮度
1
0.5
0.10
微亮
2
2.5
正常发光
3
3.0
0.34
很亮
(1)小滨发现:“小灯泡的亮度由实际功率决定”,该实验中支持此结论的证据是__________________
____________________________________。
(2)实验中,变阻器滑片移到某一位置时电压表示数如图乙所示,为测定小灯泡额定功率,应将滑片向_________移动。
(3)第二次实验中,电流表示数如图丙所示,则小灯泡的额定功率是_________瓦。
(4)小滨发现小灯泡在不同亮度下,两端的电压与电流比值不一样,小灯泡的额定功率为P0,若某次实验小灯泡两端电压U1=1.25V,则实际功率P1与额定功率P0的数值关系为P0_________4P1(选填“<”或“=”或“>”)。
【答案】(1)灯泡实际功率越大,亮度越亮;(2)左;(3)0.75;(4)<。
【解析】(1)由表中数据可知,当灯泡两端电压增大,通过灯泡的电流也增大,根据P=UI可知,灯泡实际功率变大,亮度变亮,故可得出小灯泡的亮度由实际功率决定;
(2)实验中,变阻器滑片移到某一位置时电压表示数如图乙所示,电压表选用小量程,分度值0.1V,其示数为2V,小于灯泡额定电压2.5V,为测定小灯泡额定功率,应增大灯泡两端电压,根据串联电路电压规律,应减小滑动变阻器两端电压,根据分压原理,应减小滑动变阻器接入电路的阻值,故应将滑片向左移动;
(3)第二次实验中,电流表示数如图丙所示,电流表选用小量程,分度值0.02A,其示数为0.3A,则小灯泡额定功率为:
PL=ULIL=2.5V×0.3A=0.75W;
(4)若小灯泡的电阻不变,且小灯泡额定电压等于实际电压的2倍时,根据P可知,小灯泡的额定功率P0等于实际功率P1的4倍;
当小灯泡的实际电压等于额定电压的0.5倍时,小灯泡的电阻随温度降低而减小,由P可知,小灯泡的额定功率P0小于实际功率P1的4倍。
基础固本练(限时:15分钟)
1.(温州期中)如图为一名举重运动员做挺举连续动作时的几个状态图。下列说法中不正确的是( )
A.从发力到上拉的过程中,运动员对杠铃做功
B.从上拉到翻站的过程中,运动员对杠铃做功
C.从翻站到上挺的过程中,运动员对杠铃做功
D.举着杠铃稳定站立等待裁判亮灯的过程中,运动员对杠铃做功
【答案】D
【解析】A、从发力到上拉的过程中,运动员对杠铃施加一个向上的力,杠铃向上移动了距离,所以人对杠铃做了功,故A正确;
B、从上拉到翻站的过程中,运动员对杠铃施加一个向上的力,杠铃向上移动了距离,所以人对杠铃做了功,故B正确;
C、从翻站到上挺的过程中,运动员对杠铃施加一个向上的力,杠铃向上移动了距离,所以人对杠铃做了功,故C正确;
D、举着杠铃稳定站立的过程中,运动员施加了力,但杠铃没移动距离,所以人对杠铃不做功,故D错误。
2.(2025秋•西湖区校级期中)三个相同的小球以同样的速度v从同一高度抛出,甲、乙沿着与水平方向成θ角斜向上抛出,甲沿光滑斜面、乙在空中、丙沿竖直方向抛出,若不计空气阻力,小球能到达的最高点分别为h1、h2和h3,则三者的关系是( )
A.h1=h2=h3 B.h3=h1>h2 C.h3>h1=h2 D.h3>h1>h2
【答案】B
【解析】已知小球的质量和抛出时的速度相同,所以具有的动能Ek相同,无论小球沿什么方向抛出,不考虑空气阻力,小球上升过程中都是将动能转化为重力势能EP,而重力势能等于克服重力做的功W=Gh=mgh,所以小球的动能和克服重力做的功相同,而小球质量一定,所以甲丙上升高度相同,乙到达最高处时在水平方向还有速度,因此上升高度小一些。
3.(绍兴期中)在水平地面上铺一张白纸,将皮球表面涂黑,使其分别从不同高度处自由下落,在纸上留下黑色圆斑A、B,如图所示。下列说法中正确的是( )
A.皮球下落过程中动能转化为重力势能
B.皮球落地发生形变的过程中动能转化为弹性势能
C.形成圆斑B时皮球是从更高处下落的
D.形成圆斑A时皮球接触地面后形变程度更小
【答案】B
【解析】A、皮球在下落的过程中,质量不变,高度减小,重力势能减小,速度变大,动能变大,重力势能转化为动能,故A错误;
B、当球接触地面时,球会发生形变,球的动能转化为球的弹性势能,故B正确;
CD、球的动能越大,转化成的弹性势能越大,则小球的形变越大,在地面上形成的圆斑越大,所以形成圆斑A时皮球接触地面后形变程度更大,形成圆斑B时皮球是从较低处下落的,故CD错误。
4.(2025秋•拱墅区校级期中)关于温度、热量和内能,下列说法正确的是( )
A.温度高的物体内能一定大,温度低的物体内能一定小
B.物体的内能与温度有关,只要温度不变,物体的内能就一定不变
C.内能小的物体也可能将热量传递给内能大的物体
D.物体的温度越高,所含热量越多
【答案】C
【解析】内能的多少与物体的质量、温度、状态有关,温度不是决定物体内能大小的唯一因素,故A、B不符合题意;
发生热传递的条件是温度的高低,不是内能的大小。内能小的物体也可能是温度高的物体,所以,内能小的物体也可能将热量传递给内能大的物体,故C符合题意;
热量是一个过程量,不能说“某物体含有或具有多少热量”,故D不符合题意。
5.(2025秋•上城区校级期中)中间有孔的一木块套在光滑杆上,用手将该木块按压至距桌面H0处,如图甲。松手后,木块将上升到最大高度H,如图乙。若忽略空气阻力,则下列说法不正确的是( )
A.木块接触弹簧后下降过程中,木块重力势能一直减小
B.木块接触弹簧后下降过程中,弹簧的弹性势能增大
C.松手后木块上升过程中,木块的重力势能一直增大
D.松手后木块上升过程中,木块的动能先增大后减小,刚离开弹簧时动能最大
【答案】D
【解析】A、下落过程中,木块的质量保持不变,高度不断减小,重力势能不断减小,故A正确;
B、木块在下降过程中,由于木块压缩弹簧,使弹簧不断发生形变,弹性势能不断增大,故B正确;
C、上升过程中,木块的质量保持不变,高度不断增加,重力势能不断增加,故C正确;
D、上升过程中,木块的高度在增加,重力势能增大;木块的重力小于弹力,木块向上做加速运动,到达其中一点时,弹力等于重力,小球的速度最大,动能最大;
过这一点后,弹力小于重力,小球做减速运动;
离开弹簧后,小球的动能转化为重力势能。所以小球的速度先增大后减小,小球的动能先增大后减小,故D错误。
6.(2025秋•西湖区校级期中)图甲和图乙是释放核能的两种方式,下列说法正确的是( )
A.图甲方式表示的是核裂变
B.目前核电站是利用图乙方式发电的
C.图甲方式目前还不能人为控制
D.两种释放核能的方式都不会产生放射性物质
【答案】A
【解析】A、图甲方式表示的是核裂变,故A正确;
B、目前核电站是利用图甲方式发电的,采用的是可控的核裂变,图乙是核聚变,故B错误;
C、图甲方式目前能人为控制,故C错误;
D、图甲释放核能的方式会产生放射性物质,故D错误。
7.(2022秋•临海市期中)根据两种用电器铭牌上提供的信息及所学知识判断,下列说法正确的是( )
A.电风扇消耗的电能全部转化成内能
B.电风扇消耗的电能一定比电冰箱多
C.两用电器正常运转时,冰箱耗电更快
D.两用电器都正常工作24小时,电风扇耗电少
【答案】C
【解析】A.电风扇将电能转化为内能和机械能,故A错误;
B.根据铭牌可知,电风扇的电功率小于电冰箱的电功率,如果二者时间相同,那么电风扇消耗的电能小于冰箱,故B错误;
因为冰箱的额定功率大于电风扇的额定功率,所以两个用电器正常运转时,冰箱耗电更快,故C正确;
24小时电风扇消耗的电能为W=Pt=0.06kW×24h=1.44kW•h>0.6kW•h,故D错误。
8.(镇海区校级期中)如图所示,光滑的水平面上有一足够长的木板,在木板的右端固定着一个滑轮(不计滑轮重,绳与滑轮间的摩擦),木板上面放置一个小木块,小木块一端连接着弹簧测力计。当拉力F为5N时,木板向右匀速运动了0.4米,拉力F做功为_________J;当把拉力增大到8N时,弹簧秤的示数是_________N。
【答案】4;10。
【解析】当拉力F为5N时,木板向右匀速运动了0.4米,拉力移动的距离s=2s'=2×0.4m=0.8m;
拉力F做功W=Fs=5N×0.8m=4J;
光滑的水平面上有一足够长的木板,木板水平方向只受到物体的摩擦力,f=2F=2×5N=10N;
当把拉力增大到8N时,木板加速运动,而压力和接触面的粗糙程度不变,摩擦力不变,故弹簧秤的示数不变,仍为10N。
9.(2025秋•拱墅区校级期中)在家用电器调查活动中,小亮让电热水器单独工作2min,测得家中如图所示的电能表的转盘转了70r,热水器的实际功率为_________W;若不计能量损失,这段时间内热水器中50L的水可升温_________℃。由于热水器的功率远大于冰箱,从安全用电的角度考虑,热水器的电源线比冰箱的要_________(选填“粗”或“细”)。[已知ρ水=1.0×103kg/m3,c水=4.2×103J/(kg•℃)]
【答案】2100;1.2;粗。
【解析】(1)1000r/(kW•h)表示电路中每消耗1kW•h的电能,电能表的转盘转过1000r,
电能表的转盘转70r,电热水器消耗的电能:
WkW•h=0.07kW•h=0.07×3.6×106J=2.52×105J,
工作时间t=2minhh,
该电热水器的实际功率:
P2.1kW=2100W;
(2)水的体积V水=50L=0.05m3,
由ρ可得水的质量:
m水=ρ水V水=1.0×103kg/m3×0.05m3=50kg;
因为不计能量损失,所以水吸收的热量:Q吸=W=2.52×105J,
由Q吸=cmΔt得水升高的温度:
Δt1.2℃;
(3)由于电热水器的功率远大于冰箱,则根据P=UI可知,电热水器工作时通过的电流远大于通过冰箱电流,由Q=I2Rt可知,在电源线电阻和通电时间相同时热水器的电源线上产生的热量较多;
为保证线路安全,电热水器选择较粗的电源线,可以减小电源线的电阻,根据Q=I2Rt可知,在其他条件相同时电源线上产生的热量减少,可防止电源线过热而引发安全事故。
10.(2025秋•海宁市校级期中)如图甲所示,离手后的篮球在空中依次从A点运动到D点,在_________点动能最大。根据图乙的能量柱状图,可知B和D的高度_________(选填“一定”或“不一定”)相同,而且篮球在B点的机械能_________(选填“大于”“等于”或“小于”)在D点的机械能。
【答案】A;一定;大于。
【解析】离手后的篮球在空中依次从A点运动到D点,在A点时速度最大,则在A点动能最大。
根据篮球在等高点B和D的能量柱状图知道,篮球在B点和D点重力势能相等,所以,B和D的高度一定相同;
根据篮球在等高点B和D的能量柱状图知道,在D点的动能小于在B点的动能,由于动能和势能统称为机械能,所以,篮球在B点的机械能大于在D点的机械能。
故答案为:A;一定;大于。
11.(2025秋•上城区校级期中)英国伦敦展出了新研发的“侦探猎犬”超音速汽车,如图所示。该车功率极大,最大车速能达到1609km/h,创造了短期内无法超越的世界纪录。在一次测试中,“侦探猎犬”以400m/s的速度匀速直线行驶了2000m,受到水平方向的阻力为2×105N。问:在测试过程中,
(1)汽车受到水平方向的牵引力是多少?
(2)汽车牵引力所做的功和功率分别是多少?
【答案】(1)汽车受到水平方向的牵引力是2×105N;
(2)汽车牵引力所做的功是4×108J,功率分别是8×107W。
【解析】(1)汽车做匀速直线运动,受到的牵引力与阻力平衡,大小相等,即:F=f=2×105N;
(2)汽车牵引力做的功:W=Fs=2×105N×2000m=4×108J,
牵引力做功的功率:PFv=2×105N×400m/s=8×107W。
答:(1)汽车受到水平方向的牵引力是2×105N;
(2)汽车牵引力所做的功是4×108J,功率分别是8×107W。
12.(2025秋•余姚市期中)如图甲是家用电吹风的工作原理图,电吹风工作时可以吹出热风也可以吹出凉风。
(1)要让电吹风工作时吹出热风,它的开关应置于图甲中_________(选填“1”“2”或“3”)位置,此时电风扇与电热丝的连接方式是_________。
(2)某次用该电吹风将头发吹干的过程中,电吹风的功率随时间的变化关系如图乙所示,则在该次吹干头发过程中电吹风消耗的总电能是_________J;
(3)电热丝在工作时的电阻值是_________Ω
(4)使用几年后,发现电热丝变细,它的实际功率将变_________。
【答案】见试题解答内容
【解析】(1)要让电吹风工作时吹出热风,需要电动机和电热丝同时工作,则开关应置于图甲中的1位置,此时电风扇与电热丝是并列连接的,即它们的连接方式是并联;
(2)根据功率随时间的变化关系图象可知:
P热=290.4W,t热=20s,P凉=48.4W,t凉=30s﹣20s=10s,
由P可得,在该次吹干头发过程中电吹风消耗的总电能:
W总=W热+W冷=P热t热+P凉t凉=290.4W×20s+48.4W×10s=6292J;
(3)因为吹热风时电动机和电热丝同时工作,吹冷风时只有电动机工作,
所以,电热丝的功率:
P=P热﹣P凉=290.4W﹣48.4W=242W,
由P=UI可得,电热丝的电阻:
R200Ω;
(4)使用几年后,发现电热丝变细,横截面积变小,长度、材料不变,导致电热丝的电阻变大;
而电热丝两端的电压不变,根据公式P=UI可知,电热丝的实际功率会变小。
综合进阶练(限时:15分钟)
1.(2025秋•舟山期中)如图1所示,水平拉力F1作用在物体甲上,使其沿水平面以速度v1向右做匀速直线运动;如图2所示,在甲上放置物体乙,水平拉力F2作用在甲上,使两物体一起沿同一水平面以速度v2向右做匀速直线运动。F1和F2作用时间均为t,忽略空气阻力,下列判断正确的是( )
A.v1一定小于v2
B.F1一定小于F2
C.F1做的功一定小于F2做的功
D.F1的功率一定小于F2的功率
【答案】B
【解析】A、匀速运动的速度由平衡条件决定,与拉力大小无关。题目未提供速度关系的任何信息,因此无法确定速度的大小关系,故A错误;
B、物体匀速运动时,根据平衡条件可知,拉力大小等于摩擦力的大小,摩擦力与接触面的粗糙程度和压力有关,图2中的压力大于图1中的压力,即图2中的摩擦力大于图1的摩擦力,即F2大于F1,故B正确;
CD、因无法判断速度的大小关系,便不能确定路程的关系,故不能确定功的大小关系,功率等于功除以时间,即也不能确定功率的大小关系,故CD错误。
2.(2025秋•杭州期中)某小球被水平抛出,其部分运动轨迹如图甲所示,小球在运动过程中经过M、N两点,对应甲图①②③点处的某两个位置,其动能和重力势能的参数如图乙所示,以下说法正确的是( )
A.小球在点①的动能大于260J
B.小球在N点的重力势能为500J
C.小球在M点的高度等于N点
D.N点可能在位置①
【答案】A
【解析】小球在M点的重力势能为240J,占机械能的75%,则小球在M点的机械能为:EM320J,机械能等于动能与重力势能之和,故小球在M点的动能为:320J﹣240J=100J;
小球在N点的动能为200J,占机械能的40%,则小球在N点的机械能为:EN500J,机械能等于动能与重力势能之和,故小球在N点的重力势能为:500J﹣200J=300J;
小球在运动过程中,由于受到空气阻力的影响,机械能会逐渐减小,小球在点①②③的机械能依次减小;
因为M点的机械能EM小于N点的机械能EN,所以M点在N点的后方,M点不可能是①;
小球在N点的重力势能大于在M点的重力势能,所以小球在N点的高度大于在M点的高度,所以N点在位置②,又因为M点在N点的后方,所以M点在位置③;
A.由以上分析可知,小球在点①的机械能大于点②,点②即N点的机械能为500J,则小球在点①的机械能大于500J,而点①③高度相同,小球在点①的重力势能与点③即M点相同,为240J,故小球在点①的动能大于500J﹣240J=260J,故A正确;
B.由以上分析可知,小球在N点的重力势能为300J,而不是500J,故B错误;
C.由以上分析可知,N点在位置②,M点在位置③,所以小球在M点的高度小于N点,故C错误;
D.由以上分析可知,N点在位置②,故D错误。
3.(2025秋•淳安县期中)在九三阅兵式上亮相的100型主战坦克采用了新型混合动力系统。在常规行驶时,由柴油发动机提供主要动力,并可同时为蓄电池充电。在静默行驶和加速行驶时,仅由蓄电池驱动电动机工作,给坦克的行进和坦克上的电子设备提供动力。关于100型主战坦克,描述不正确的是( )
A.当坦克给蓄电池充电时,燃料的化学能直接转化为电池的化学能
B.用蓄电池提供电力驱动坦克行驶时,能量的转化路径是:化学能→电能→机械能
C.坦克配备大容量电池组,不仅是为了驱动车辆,也是为了给雷达、通信等电子设备提供稳定电力
D.坦克刹车时,其动能可以通过发电机转化为电能并储存回电池,实现了能量的回收利用
【答案】A
【解析】A、当坦克给蓄电池充电时,柴油发动机工作,燃料的化学能首先转化为内能,内能再转化为机械能,机械能通过发电机转化为电能,电能最终转化为电池的化学能,
故A不正确。
B、蓄电池提供电力驱动坦克行驶时,蓄电池内部发生化学反应,化学能转化为电能;电能驱动电动机工作,电动机将电能转化为机械能,故B正确。
C、题目明确提到“给坦克的行进和坦克上的电子设备提供动力”,因此大容量电池组不仅驱动车辆,还为雷达、通信等电子设备提供稳定电力,故C正确。
D、坦克刹车时,动能带动发电机转动,发电机将动能转化为电能并储存回电池,实现能量回收利用,这是混合动力系统常见的功能,故D正确。
4.(拱墅区校级期中)小乐猜想:“电流通过导体产生的热量的多少可能跟电流、电阻和通电时间有关”,于是设计了如图所示的装置①和②,先将电阻丝(R1<R2)分别装入规格相同的烧瓶中,然后将带有相同玻璃管的塞子塞紧烧瓶,玻璃管在外侧的一端与相同的瘪气球相连。实验过程中电源电压保持不变,下列叙述正确的是( )
A.探究电流产生的热量与电流大小的关系,可比较气球甲、乙的体积变化
B.探究电流产生的热量与电阻大小的关系,可比较气球丙、丁的体积变化
C.装置①和②同时实验,通电相同时间后,体积变化最大的气球是丙气球
D.装置①和②同时实验,通电相同时间后,体积变化最大的气球是乙气球
【答案】C
【解析】气球体积的变化越大,表明导体产生的热量最多;
A、探究电流产生的热量与电流大小的关系时,应控制电阻和通电时间相同,电流不同,①图中电流是相同的,故A错误;
B、探究电流产生的热量与电阻大小的关系时,应控制电流和通电时间相同,电阻不同,②图中电流是不同的,故B错误;
CD、使用装置①、②同时实验时,体积变化最大的说明温度高,产生的热量最多;
在串联电路中,用电器两端的电压之和等于电源电压,并联电路中,各支路两端的电压等于电源电压,故②中的每个电阻两端的电压都要高于①中的每个电阻两端的电压;在这两个实验中,电流产生的热量Q=I2Rt,通电时间相同,故②中的R1产生的热量最多,故体积变化最大的气球是丙气球,故C正确,D错误。
5.(慈溪市期中)标有“6V 1.5W”的灯泡,通过它的电流随其两端电压变化的物理图象如图所示,若把这只灯泡与一个10Ω的定值电阻串联起来,接在电压为6V的电源两端。则下列说法中正确的是( )
A.此时该灯泡的电阻为24Ω
B.此时通过定值电阻的电流为0.25A
C.此时电路的实际总功率为1.2W
D.此时灯泡的额定功率为0.8W
【答案】C
【解析】(1)灯泡L与定值电阻R串联时,
因串联电路中各处的电流相等,且电源的电压等于两者电压之和,
所以,由I可得,电源的电压:
U=UL+IR,即6V=UL+I×10Ω,
由图象可知,当UL=4V,I=IL=0.2A时符合,故B错误;
则此时该灯泡的电阻:
RL20Ω,故A错误;
此时电路的实际总功率:
P=UI=6V×0.2A=1.2W,故C正确;
(2)额定电压下用电器的功率为额定功率,则灯泡的额定功率为1.5W,故D错误。
6.(2025秋•婺城区校级期中)某同学所做电学实验的电路如图所示,电源电压恒为4.5V,定值电阻R1标有“5Ω 0.5A”,滑动变阻器R2规格“20Ω 1A”,电压表量程“0~3V”,在不损坏电路元件的情况下,下列判断不正确的是( )
A.R1的最小功率是0.45W
B.该电路的最大功率是2.25W
C.电路中电流变化的范围是0.18A~0.5A
D.滑动变阻器阻值变化的范围是4Ω~10Ω
【答案】C
【解析】由电路图可知,R1与R2串联,电压表测R2两端的电压,电流表测电路中的电流。
(1)当滑动变阻器接入电路中的电阻为零时,电路中的电流:
I0.9A,
因串联电路中各处的电流相等,且定值电阻允许通过的最大电流为0.5A,滑动变阻器允许通过的最大电流为1A,
所以,为了不损坏电路元件,电路中的最大电流为0.5A,此时滑动变阻器接入电路中的电阻最小,电路的电功率最大,
此时电路中的总电阻:
R9Ω,
因串联电路中总电阻等于各分电阻之和,
所以,滑动变阻器接入电路中的最小阻值:
R2小=R﹣R1=9Ω﹣5Ω=4Ω,
该电路的最大功率:
P大=UI大=4.5V×0.5A=2.25W,故B正确;
(2)当电压表的示数为3V时,滑动变阻器接入电路中的电阻最大,电路中的电流最小,R1的功率最小,
因串联电路中总电压等于各分电压之和,
所以,R1两端的电压:
U1=U﹣U2=4.5V﹣3V=1.5V,
电路中的最小电流:
I小0.3A,
则电路中电流变化的范围是0.3A~0.5A,故C错误;
滑动变阻器接入电路中的最大阻值:
R2大10Ω,
则滑动变阻器阻值变化的范围是4Ω~10Ω,故D正确;
R1的最小功率:
P1小=U1I小=1.5V×0.3A=0.45W,故A正确。
7.(杭州校级期中)如图所示,原长为L的轻质弹簧一端固定在竖直墙面上,另一端与水平面上的木块相连。推动木块压缩弹簧,其左端至A点时,弹簧具有的弹性势能为10J。松手后,木块在弹簧的作用下往复运动若干次后静止,此时弹簧具有的弹性势能为2J,则木块运动过程中克服阻力做的功是_________J。整个运动过程中木块速度最大时其左端可能位于_________(选填:“B”、“C”或“D”)点。
【答案】8;B
【解析】推动木块压缩弹簧,其左端至A点时,弹簧具有的弹性势能为10J;松手后,木块在弹簧的作用下往复运动若干次后静止,此时弹簧具有的弹性势能为2J;
木块在运动过程中,需要克服摩擦力做功,根据能量守恒定律可知,总的能量不变,则克服阻力所做的功为:W=10J−2J=8J;
弹簧被压缩时具有弹力,弹力的方向是向右的,木块向右运动时,阻力与木块运动方向相反,是向左的;
开始运动时,弹力大于阻力,木块向右运动的过程中,弹力慢慢减小,阻力不变,木块做加速运动,当木块受到的弹力等于阻力时速度最大,此时弹簧未恢复至原长;
木块由于惯性仍然会保持原来的运动状态向右运动,此时弹力小于阻力,做的是减速运动,当弹簧恢复原长时阻力为0;由图可知,整个运动过程中木块速度最大时其左端,可能位于B点。
8.(余姚市期中)如图,甲,乙为两只相同电表,当闭合S1、S2时,甲,乙两表示数之比为4:3,则两表均为_________表,电路总功率为P1;同时更换两电表种类,调整开关状态,使两表均有正常示数,此时电路总功率为P2,则P1:P2为_________。
【答案】电压;3:16。
【解析】①甲、乙为两只相同电表,当闭合S1,S2时,若甲表为电流表,则甲表会将电源短路,故甲、乙两表均为电压表;
②当闭合S1,S2时,两电阻R1、R2串联,电压表甲测量电源电压U,电压表乙测量R2两端的电压U2,甲、乙两表示数之比为4:3,则根据串联分压原理可得:;即R1:R2=1:3;
设R1=R,则R2=3R,此时电路总功率为:P1;
同时把两表更换为电流表,若要使两表均有正常示数,则应闭合S1、断开S2,此时R1与R2并联;
此时电路总功率为:P2=P′1+P′2;
则P1:P23:16。
9.(2025秋•丽水期中)质量为m的物体,以速度v运动时,它的动能表达式为Ekmv2,重力势能表达式为Ep=mgh,当该表达式中各物理量为国际单位制中基本单位时,动能和重力势能的单位都为焦耳(J)。现有质量为10kg的物体从距离地面80m的高度沿水平方向以30m/s的速度射出,如图所示。不考虑空气阻力的影响。(g=10N/kg)
(1)该物体从抛出到落地过程中,动能大小如何变化。
(2)求该物体从抛出到落地过程中,重力对物体所做的功。
(3)物体在只受重力时机械能是守恒的。请根据机械能守恒的相关知识求该物体落地瞬间的速度大小。
【答案】(1)该物体从抛出到落地过程中,动能变大;
(2)求该物体从抛出到落地过程中,重力对物体所做的功为8000J;
(3)该物体落地瞬间的速度大小约为50m/s
【解析】(1)该物体从抛出到落地过程中,物体的质量不变,速度变大,动能变大;
(2)重力对物体所做的功为:W=Gh=mgh=10kg×10N/kg×80m=8000J;
(3)抛出时,物体的动能为:Ekmv210kg×(30m/s)2=4500J;
抛出时,物体的动能为:Ep=mgh=10kg×10N/kg×80m=8000J;
则物体的机械能为:E=Ek+Ep=4500J+8000J=12500J;
不考虑空气阻力的影响,物体的机械能是守恒的,物体落地时的重力势能为0,所以此时的动能为:E'k=E=12500J;则:E'kmv'2,12500J10kg×v'2,解得:v'=50m/s。
答:(1)该物体从抛出到落地过程中,动能变大;
(2)求该物体从抛出到落地过程中,重力对物体所做的功为8000J;
(3)该物体落地瞬间的速度大小约为50m/s。
10.(2025春•西湖区校级期中)智能家居为我们的生活提供了很多便利。香茗家新购置了一台mini智能空气加湿器,如图甲所示,R1、R2为发热电阻,且R2=3R1,U1=U2=5V,S为旋转型开关,1、2、3、4为触点,通过旋转开关S可依次实现“关”、“低挡”和“高挡”之间的转换,其高挡时电流为0.4A。
(1)低挡模式时,mini工作电路中的电流是多少?
(2)mini具有智能断电功能,当水量偏低时会自动切断电源,防止干烧。控制电路中,R0=60Ω,R为压敏电阻,其阻值随压力的变化关系如图所示。当控制电路中的电流达到时50mA,衔铁才会吸合,mini工作电路接通。请通过计算说明,工作时至少需要加水多少千克?(g=10N/kg)
【答案】见试题解答内容
【解析】(1)当开关S接3、4时,电路为R1的简单电路,加湿器处于高挡,
由I可得,R1的阻值:
R112.5Ω,
当开关S接2、3时,R1、R2串联,加湿器处于低挡,
因串联电路中总电阻等于各分电阻之和,
所以,低挡模式时mini工作电路中的电流:
I0.1A;
(2)由题意可知,当电流为50mA时,此时控制电路的总电阻:
R总100Ω,
则压敏电阻的阻值:
R=R总﹣R0=100Ω﹣60Ω=40Ω,
由图可知,当R=40Ω时,压敏电阻受到的压力F=0.2N,
因物体对水平面的压力和自身的重力相等,
所以,由F=G=mg可得,加水的最少质量:
m0.02kg。
答:(1)低挡模式时,mini工作电路中的电流是0.1A;
(2)mini工作时至少需要加水0.02kg。
学科网(北京)股份有限公司zxxk.com
学科网(北京)股份有限公司26 / 32
zxxk.com
学科网(北京)股份有限公司
学科网(北京)股份有限公司
$
相关资源
示范课
由于学科网是一个信息分享及获取的平台,不确保部分用户上传资料的 来源及知识产权归属。如您发现相关资料侵犯您的合法权益,请联系学科网,我们核实后将及时进行处理。