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第3章 能量的转化与守恒
专项一 功和简单机械
【知识梳理】
一、机械能
1、动能和势能总称为机械能。动能和势能之间可以相互转化。
（1） 动能：物体由于运动而具有的能量，叫做动能。
（2） 重力势能：物体由于被举高而具有的能量叫做重力势能。
（3） 弹性势能：物体由于发生了弹性形变而具有的能量叫做弹性势能。
2、动能的决定因素： 运动物体的质量和速度。
重力势能的决定因素：物体的质量和高度。
弹性势能的决定因素：弹性形变的程度。
3、认清“标志”，确定机械能
1 动能的标志：是否运动。
2 重力势能的标志：是否被举高。
3 弹性势能的标志：是否发生弹性形变。
4、确定机械能转化的方法
（1） 重力势能转化为动能的标志：速度增加时，高度降低；
（2） 动能转化为重力势能的标志：速度减小时，高度增加；
（3） 弹性势能转化为动能的标志：速度增加时，弹性形变减小；
（4） 动能转化为弹性势能的标志：速度减小时，弹性形变增大。
5、机械能守恒
（1） 如果只有动能和势能相互转化，机械能的总和不变，或者说机械能守恒。
（2） 如果物体与其他物体间有摩擦，机械能就会转化成其他形式的能，机械能不会守恒（有摩擦时机械能不守恒）。
6、用“控制变量法”探究机械能的影响因素
（1） 探究影响动能的因素
1 动能大小的确定：让小球从斜面上滚下，撞击纸盒，根据纸盒的远近确定动能的大小。纸盒被撞得越远，说明小球的动能越大。
2 变量的控制： 用控制小球在斜面上的高度来控制在水平面上的速度；
用体积相同的木球和铁球来控制小球的质量。
（2） 探究影响重力势能的因素
让高处物体自由下落，撞击同一水平面的物体，根据物体的形变大小确定重力势能大小。
二、能量转化的量度
（一）功
1、做功的两个必要因素： （1）作用在物体上的力；（2）物体在力的方向上移动的距离。
不做功的三种情况：
（1）有力无距离：“劳而无功”，如搬石头未搬动；
（2）有力，也有距离，但力的方向和距离垂直：“劳而无功”，如手提水桶在水平面走动。
（3）有距离无力：（“不劳无功”），如物体在光滑平面上自由滑动，足球被踢出后运动；
2、功的计算：物体上的力与力的方向上通过距离的乘积。
公式：W=FS=Pt 单位必须统—W：J , F：N , S：m, P：W, t：s （1J=1 N·m）
公式应用注意：①分清力，计算时F一定是对物体做功的这个力；
②分清S， 一定是在力的方向上通过的距离，且与力对应。
③功的单位“焦”（1N·m = 1焦）。
3、常见的功： 克服重力做功：W=Gh； 克服阻力（摩擦力）做功：W=fs
4、功的原理：使用任何机械都不省功
使用机械时，人们所做的功，都不会少于直接用手所做的功。
注意：①功的原理对于任何机械都适用。
②使用机械要省力必须费距离，要省距离必须费力，既省力又省距离的机械没有。
③人类使用机械，是因为使用机械或者可以省力、或者可以省距离、也可以改变力的方向，给人类工作带来很多方便。
④对于理想机械（忽略摩擦和机械本身的重力）：
人做的功（FS）= 直接用手对重物所做的功（Gh）
5、应用：斜面
①理想斜面：斜面光滑（不计摩擦） ②理想斜面遵从功的原理
③理想斜面公式：FL=Gh
其中—F：沿斜面方向的推力；L：斜面长；G：物重；h：斜面高度
④实际斜面：斜面粗糙（考虑摩擦）
若斜面与物体间的摩擦为f ，则：FL=fL+Gh；这样F做功FL就大于直接对物体做功Gh 。（二）功率
功率：单位时间内做的功—P(单位：W)
1、公式： 单位：瓦，符号W， 换算：1kW=103W 1MW=106 W
2、物理意义：表示做功快慢的物理量。
【经典例题】
考点一 有无做功的判断
1．在下列情况下，力对物体做了功的是（ ）
A．用力举着物体在空中不动 B．手提重物在水平方向上匀速移动
C．小球在光滑的水平面上匀速滚动 D．木块在光滑的斜面上匀速滑下
2．小球受到力的作用，同时又前进了一段距离，那么作用力对小球________做功（填“一定”或“不一定”）。
考点二 功与功率的计算比较
1．下列有关功率的说法正确的是（ ）
A．功率大的机器做功一定多 B．做功越多的机器的功率越大
C．功率大的机器做功越快 D．完成相同的功用时越小功率越大
2．关于功的原理，下列说法正确的是（ ）
A．使用任何机械，动力对机械所做的功一定等于机械克服阻力所做的功
B．使用先进的机械可以省功
C．使用机械不能省功但能省力
D．使用省力的机械做功一定费距离
3．甲、乙两斜面的高度相同但长度不同（L甲＞L乙），今把质量相同的两物以相同的速度从斜面底端匀速拉到顶端，若斜面是光滑的，则拉力的功率是（ ）
A．P甲＞P乙 B．P甲＜P乙 C．P甲=P乙 D．无法比较
4．一人用同样大的力拉木箱，在光滑地面和粗糙地面前进相同距离，下列说法正确的是（ ）
A．在粗糙地面做功多 B．在光滑地面做功多
C．两次做功一样多 D．无法比较
5． 如用所示，在不计滑轮的摩擦和绳重时人拉绳的自由端沿水平面向右移动，使200N的重物匀速提高lm，在这一过程中，手拉绳的力F和人拉绳做功为（ ）
A．100N 200J B．200N 200J
C．200N 100J D．无法计算
6．一只箱重100N，放在水平地面上，用100N的水平拉力，使箱沿水平方向匀速移动lm，则（ ）
A．箱子受到的摩擦力是1100N
B．箱子受到的摩擦力是100N
C．推力做功1100J
D．推力做功100J
7．一人将质量为20kg的物体搬到5m高的楼房顶，如果用定滑轮、动滑轮将此物提到同样高的楼顶上，不计摩擦和动滑轮重，则对重物做功较多的是（ ）
A．人直接搬 B．用定滑轮 C．用动滑轮 D．三种情况一样多
8．在水平地面上，用同样大的力F使质量、阻力、速度不同的物体前进相同距离则（ ）
A．质量越大的物体力F做功越多
B．物体运动速度越大的物体力F做功越多
C．摩擦阻力越大的物体力F的做功越多
D．作用力F做功一样多
9．使用机械，下列说法不正确的是（ ）
A．可以省力 B．可以省距离 C．可以省功 D．可以改变力的方向
10．一重力20N的物体在水平拉力的作用下作匀速直线运动，2S内沿水平地面移动了10m，若物体受到的摩擦力为4N，那么重力做功________J，拉力功率为________W。
11．如图所示，绳子一端固定，另一端绕过重为G的油桶，在绳的自由端用大小不变的水平力F使桶沿水平地面滚动一周，设油桶半径为R，拉力F做功为________。
12．某同学要估测自己爬杆的功率，需测的物理量是________，________和________。
13．李林同学用98N的力将质量为2kg的铅球沿水平方向掷出5m，则他做功________。
14．一台抽水机每秒把20kg的水抽到10m高处，则每分钟做功________焦，这台抽水机的功率是________Kw。
15．相同功率的汽车装满货后跑得慢是因为________________________________。
三、简单机械
（一）杠杆
1．杠杆的定义：一根硬棒能够在力的作用下围绕着一个固定点转动，这样的硬棒称为杠杆。
注意：(1)杠杆可直可曲，形状任意。(2)不确定支点时，可模拟将杠杆实际转一下，来帮助确定支点。
2．杠杆的五要素：支点O、动力F1、阻力F2、动力臂l1、阻力臂l2。
(1)O：杠杆绕着转动的点。
(2)F1：促使杠杆转动的力。
(3)F2：阻碍杠杆转动的力。
(4)l1：从支点到动力作用线的_垂直距离__。（找到支点和力；延长力，过支点作垂线）
(5)l2：从支点到阻力作用线的_垂直距直__。
3. 杠杆的平衡条件：
（1）动力×动力臂＝阻力×阻力臂，即F1l1＝F2l2。
（2）比例形式：＝。杠杆平衡时，动力臂是阻力臂的几倍，动力就是阻力的几分之一。
杠杆类型 杠杆特点 杠杆优点 杠杆缺点 应用
省力杠杆 l1＞l2F1＜F2(动力＜阻力) 省力 费距离 剪子
费力杠杆 l1＜l2F1＞F2(动力＞阻力) 省距离 费力 镊子
等臂杠杆 l1＝l2F1＝F2(动力＝阻力) 既不省力也不省距离 ------- 天平
【经典例题】
题组一 杠杆作图题
【提示】力臂必须经过支点，并且与力的作用线垂直。
1．如图所示，以O为支点质量忽略不计的杠杆挂上10 N重物A，杠杆同时还受另一个大小与FA不等、竖直向上的力FB作用，处于平衡。在图中画出：(1)FA的力臂lA；(2)FB的示意图并标示它的大小。
2．如图所示是活塞式抽水机的示意图。其手柄相当于一个杠杆，O是支点。请画出阻力F2对支点O的力臂l2，并画出在a点施加的最小动力F1的示意图。
3. 如图甲所示为两位同学在玩翘翘板，他们对板的作用力分别为F1和F2，请在图中画出F1的力臂l1和F2的力臂l2。
4. 如右上图所示，粗细均匀的棒一端放在地上，另一端与支点O连接。试作出地面对棒的支持力和力臂l和棒所受重力G的示意图。
5. 如图所示的杠杆中，动力的力臂l表示，图中所画力臂正确的是(　　)
题组二 杠杆平衡条件
1．下列测量工具没有利用杠杆原理的是( )
A．弹簧测力计 B．杆秤C．台秤 D．天平
2．下列仪器或工具在使用过程中，利用了杠杆原理的一组是( )
①量筒　②剪刀　③烧杯　④试管夹　⑤托盘天平⑥弹簧测力计
A．①②③　　B．②④⑤　　C．①③⑤　　D．④⑤⑥
3.如图是研究杠杆平衡条件的实验装置，要使杠杆在水平位置平衡，B处应挂与A处同样大小的钩码个数为( )
A．6个　　　B．4个　　　C．3个　　　D．2个
4. 如上图所示，OA＝AB＝10 cm，重物G＝20 N，要使杠杆平衡，FN＝_______N，此杠杆属于____(填“省力”“费力”或“等臂”)杠杆。若将重物向O点移动，要使杠杆仍然保持平衡，则FN______(填“变大”“不变”或“变小”)。
5．如上图所示，轻质杠杆支点为O，在已调平的杠杆两端分别挂上一些钩码，每一个钩码的质量相等，杠杆恰好在水平位置平衡，如果两边各拿走一个钩码，杠杆将( )
A．仍保持平衡并静止
B．不平衡，向顺时针方向转动
C．不平衡，向逆时针方向转动
D．仍保持平衡，但要转动
6.小明在做探究杠杆的平衡条件的实验前发现杠杆处于如图所示的位置，为了使杠杆在水平位置平衡，应将平衡螺母向_______(填“左”或“右”)移动。杠杆平衡后，若在a点挂了4个50 g的钩码，那么在c点应挂_______个50 g的钩码或在_______点挂3个50 g的钩码，才可使杠杆重新平衡。
7．如图所示，是“探究杠杆平衡条件”的实验，实验前没挂钩码时杠杆在水平位置平衡，在C点挂一重60 N的物体，要使杠杆平衡可以在A点加一个方向为_________(填“竖直向上”或“竖直向下”)的60 N的力；也可以在B点加一个方向为竖直向上的_______N的力。
题组三 杠杆最省力的判断
【重点提示】要使杠杆的动力最小，其动力臂就必须最长。在找最长动力臂时，应先确定支点，再在杠杆上找离支点最远的点，则以这两点的连线为力臂的力最小。
1．如图所示，一位母亲推着婴儿车行走，当前轮遇到障碍物时，母亲向下按扶把，若把婴儿车视为杠杆，这时杠杆的支点是__________；当后轮遇到障碍物时，母亲向上抬起扶把，这时婴儿车可视为___________(填“省力”或“费力”)杠杆。
2．下列工具是生活中常见的杠杆，其中属于省力杠杆的是________，属于费力杠杆的是________。(填写字母代号)
A．钓鱼竿　　B．道钉撬　　C．筷子　　D．钢丝钳
3.(2014·丽水)如图所示，杠杆OAB能绕O点转动，在A点挂一重物G，为保持杠杆在水平位置平衡，在B点分别作用的四个力中最小的是(　　)
A．F1　　　B．F2　　　C．F3　　　D．F4
（二） 滑轮
滑轮：周边有槽，能绕固定转轴转动的轮子，是一种变形的杠杆。
1、定滑轮
(1)特点1：使用时既不省力，也不费力，但能改变力的方向。
特点2：转轴不随物体运动。
(2)实质：是一个等臂杠杆，其支点在轴上，力臂等于半径。
(3)对理想的定滑轮(不计轮轴间摩擦)F＝G；
绳子自由端移动距离sF(或速度vF)＝重物移动的距离sG(或速度vG)。
2、动滑轮
(1)特点1：转轴随物体一起运动
特点2：使用动滑轮可以省一半力(不计摩擦和动滑轮重)，但不能改变力的方向。
（2）实质：动力臂为阻力臂2倍的杠杆，其支点在动滑轮边缘与悬绳相切的一点。动力臂和阻力臂分别等于轮的直径和半径。
（3）理想的动滑轮(不计摩擦和动滑轮重力)，F＝G。只忽略轮轴间的摩擦，则拉力F＝(G物＋G动)，绳子自由端移动的距离sF(或速度vF)＝2倍的重物移动的距离sG(或速度vG)。
【经典例题】
1．如图所示，物体A和B所受重力均为30 N，滑轮组、绳重和摩擦均不计。当用力F1和F2分别匀速提升A和B时，力F1的大小为_______N，力F2的大小为_______N。
2．如图所示，轻绳连接质量为m1和m2的两个物体，处于静止状态。已知m1＜m2，K为放在水平地面上的磅秤。(不计滑轮的摩擦)：
(1)绳A的拉力为____________。
(2)磅秤读出的质量为____________。
3．小李的质量为50 kg，他可以举起80 kg的杠铃；小胖的质量为70 kg，他可以举起60 kg的杠铃。他们两人通过如图所示的装置来比赛，双方都竭尽全力，看谁能把对方拉起来。比赛结果应是( )
A．小李把小胖拉起　　　B．小胖把小李拉起
C．两个都拉不起 D．两个都拉起
4．如图所示，物体A的质量m＝12 kg，在拉力F的作用下，物体A以0.1 m/s的速度在水平面上做匀速直线运动，弹簧测力计的示数为12 N，忽略滑轮与绳子的摩擦力以及滑轮、弹簧测力计和绳子所受的重力，并且绳子足够长。求：
(1)物体A与水平面间摩擦力Ff的大小。
(2)拉力F的大小。
5．用如图所示的装置匀速提起一个物体，弹簧测力计的示数为2 N，若不计摩擦和滑轮自重，则该物体重为( )
A．1 N　　B．2 N　　C．4 N　　D．8 N
（三）滑轮组
1．滑轮组的构成：滑轮组是由动滑轮和定滑轮组合而成的。
2．滑轮组的优点：使用滑轮组既可以省力，同时也可以改变力的方向。
3．理想的滑轮组(不计轮轴间摩擦和动滑轮重力)，拉力F＝G。只忽略轮轴间的摩擦，拉力F＝(G物＋G动)，绳子自由端移动的距离sF(或vF)＝n倍的重物移动的距离sG(或vG)。
【经典例题】
1．为了既可以省力，又能改变力的方向，可以把定滑轮和动滑轮组成滑轮组。如图所示，物体A重为100 N，挂重物的钩子承受的拉力是_______N，人匀速拉绳子的力是______N(动滑轮自重、摩擦和绳重均不计)。
2. 如图是胖子和瘦子两人用滑轮组锻炼身体的简易装置(不考虑轮重和摩擦)。使用时：
(1)瘦子固定不动，胖子用力FA拉绳使货物G匀速上升。
(2)胖子固定不动，瘦子用力FB拉绳使货物G匀速上升。
下列说法中正确的是(　　)　　　　　
A．FA＜G B．FB＜G C．FA＝2G D．FB＝2G
3．如图所示，甲是_______滑轮，物重由_____股绳子承担。若物重12 N(不计动滑轮重及摩擦时)，要使物体匀速上升，拉力F＝____N，若绳子自由端拉高3 m，则物体升高____m。若实际拉力F＝5 N，则可知动滑轮重______N。
四、机械效率
1、有用功：对人们有用的功。（举高物体或者拉动物体）
公式：W有用＝Gh（提升重物）=W总－W额=ηW总
2、 额外功：并非我们需要但又不得不做的功。
公式：W额= W总－W有用=G动h（忽略轮轴摩擦的动滑轮、滑轮组）
3、 总功：有用功加额外功或动力所做的功
公式：W总=W有用＋W额=FS= W有用／η
4、 机械效率：有用功跟总功的比值。
（1）公式：
（2）有用功总小于总功，所以机械效率总小于1 ，通常用 百分数 表示。
例如：某滑轮机械效率为60%表示有用功占总功的60% 。
（3）提高机械效率的方法：减小机械自重、减小机件间的摩擦。
5、机械效率的测定 ① 原 理：
②应测物理量：钩码重力G、钩码提升的高度h、拉力F、绳的自由端移动的距离S
③器材：除钩码、铁架台、滑轮、细线、还需 刻度尺、弹簧测力计。
④步骤：必须匀速拉动弹簧测力计使钩码升高，目的：保证测力计示数大小不变。
⑤结论：影响滑轮组机械效率高低的主要因素有：
a. 动滑轮重力大小和个数多少：
提升同一物体用的动滑轮越重，个数越多则额外功相对就多而有用功不变，机械效率就越低。
b. 物体的重力大小：
用同一滑能组所提升得重物越重，做的有用功相对就多而额外功不变，机械效率就越高。
c. 摩擦：若各种摩擦越大做的额外功就多，机械效率相对就低。
d. 绕线方法和重物提升高度不影响滑轮机械效率。
6、简单机械的机械效率
（1）斜面 ①W有用=G·h
②W额外=f·S
③W总=F·S=G·h＋fS
（2）杠杆 ①W有用=G物·h
②W额外
③W总=F·S
（3）定滑轮竖直方向提升重物（a）
①W有用=Gh
②W额外：摩擦及绳重
③W总=F·S=F·h
（4）定滑轮水平方向拉动物体（b）
①W有用=f·S物
②W额外：滑轮转动摩擦
③W总=F·SF=F·S物
（5）动滑轮（a）及竖直方向滑轮组
1 W有用=G物·h
W额外
③W总=F·S=F·nh=（G物＋G动）·h （n为连接动滑轮绳子段数）
（6）动滑轮（b）及水平方向滑轮组
①W有用=fS物
②W额外：绳重及滑轮转动摩擦
③W总=F·SF=F·nS物 （n为连接动滑轮绳子段数）
注：a. 所有机械克服自身摩擦做功均是额外功的组成部分，故对机械进行润滑一般都可以提高机械效率．
b. 所有的有用功均等于不使用机械时所做的功
c. 对于所有机械均有
【经典例题】
1．关于机械效率下列说法正确的是（ ）
A．机械效率高的机械使用时越省力
B．机械效率高的机械使用时越省功时
C．机械效率高的机械做的有用功越多
D．机械效率高的机械省做额外功
2．用某一滑轮组提升重物，下列几种做法能够提高它的机械效率的是（ ）
A．改变绳子的绕法 B．增加重物提高的高度
C．增加重物的质量 D．减轻动滑轮的重力
3．下列说法正确的是（ ）
A．机械功率越大，机械效率越高
B．机械功率越大，机械做功越多
C．机械效率越大，机械做功越多
D．机械效率越大，额外功占总功的比越小
4．甲、乙两台机器，其效率甲＞乙，则（ ）
A使用甲机器省力些 B．使用甲机器做功快些
C．使用甲机器做功多些 D．以上说法都不对
5．用定滑轮、动滑轮，滑轮组分别提升同一重物，在不计摩擦的情况下机械效率最高的是（ ）
A．定滑轮 B．动滑轮 C．滑轮组 D．一样高
6．下列叙述错误的是（ ）
A．滑轮组的省力情况是由动滑轮个数决定
B．使用机械一定省功
C．提高功率就是提高效率
D．功率是单位时间内完成的功
7．在“测定滑轮组的机械效率”的实验中，需要的测量仪器是__________________，实验过程中要注意向_________________拉弹簧测力计，使钩码上升一段距离。
8．提高机械效率的主要办法是________________________________________。
【拔高训练】
1．(2014·咸宁)如图所示,在水平地面上,小聪用力将箱子拉走了;小明用力推箱子,但箱子没有移走。下面关于做功的分析,正确的是……………………( )
A.小明用了力,他对箱子做了功
B.小聪用力拉动了箱子,她对箱子做了功
C.小聪在箱子的过程中,箱子的重力做了功
D.小明,小聪都没有对箱子做功
2．如图甲，邻居大叔正 吃力地把一重物送往高台，放学回家的小翔看见后急忙前去帮忙。他找来一块木板，搭成图乙所示的斜面，结果非常轻松的把重物推到了高台上。关于这两种方法，下列说法正确的是…………………………………（ ）
A．甲、乙机械效率是一样的
B．大叔克服重力做功较多
C．两人做同样多的有用功
D．小翔做功的功率要大些
3．（2014·泰安）如图所示，用F ="20" N的水平推力推着重为40 N的物体沿水平方向做直线运动，若推力F对物体做了 40 J的功，则在这一过程中…………………（ ）
A．重力做的功一定为40J
B．物体一定受到20 N的摩擦力
C．物体一定运动了2 m
D．物体一定运动了4m
4．(2015·模拟)下列仪器或工具在使用过程中利用了杠杆原理的一组是……………（ ）
①剪刀 ②钢锯 ③试管夹 ④托盘天平 ⑤弹簧测力计 ⑥量筒
A．①④⑤ B．②③④ C．①②④ D．①③④
5．右图为吊车从图示位置向上起吊货物的工作示意图，利用伸缩撑杆可使吊臂绕O点缓慢转动，伸缩撑杆为圆弧状，伸缩时伸缩撑杆对吊臂的支持力始终与吊臂垂直。下列说法正确的是………………（ ）
A．匀速缓慢顶起吊臂的过程中，伸缩撑杆的支持力大小保持不变
B．匀速缓慢顶起吊臂的过程中，伸缩撑杆的支持力渐渐变小
C．匀速缓慢顶起吊臂的过程中，伸缩撑杆的支持力渐渐变大
D．吊臂是一个省力杠杆
6．小龙背着质量为25kg的实验器材从实验楼的一楼上到三楼，又沿着走廊水平走了5m到达实验室．每层楼高3m，小龙对实验器材做功________ J。若在搬运实验器材的整个过程中小龙总共做功4500J，则小龙自身体重________ kg。（g=10N/kg）
7．下面是小明在探究“杠杆平衡”实验中的情景，请回答下列问题：
（1）应先调节杠杆两端的平衡螺母，使杠杆在位置平衡；如发现杠杆左端偏高，则可将平衡螺母向________ 调节。
（2）如图是小明同学三次实验的情景，实验时所用的每个钩码重0.5N，杠杆上每一格长5cm，部分实验数据已记录在表中。请将表格中的实验数据补充完整。
（3）小明的第3次实验存在错误，其错误是________________________ 。
（4）在探究杠杆平衡条件的实验中，多次改变力和力臂的大小主要是为了___________ 。
A．减小摩擦
B．使每组数据更准确
C．多次测量取平均值减小误差
D．获取多组实验数据，归纳出科学规律。
8．在人体中有许许多多杠杆，甚至踮一下脚尖都是人体杠杆在
起作用。如图所示，人以_____（填字母）为支点，通过小腿腓肠肌用力，踮起脚尖，按杠杆的分类，这是一个________杠杆（填“省力”或“费力”）。
小明体重为600N，当小明踮起脚尖时，假设体重落在“杠杆”中心，则两腿肌肉共用力至少__________N。
9．使用机械可以极大地减轻人们的劳动强度，提高工作效率。
（1）如图甲，工人在铺设电缆时，要在转弯处安装一组导向轮，这组导向轮属于________ （选填“动滑轮”或“定滑轮”）。
（2）如图乙，尖嘴钳是常用的电工工具，刀刃部分靠近转动轴，这是为了________ ，从而在使用时更加省力。
10．如图甲，物体A在水平拉力F的作用下，以0.2米/秒的速度在水平面上作匀速直线运动，此时弹簧秤示数如图乙所示。若不计滑轮、弹簧秤和绳的重及滑轮与绳之间的摩擦，则下列说法中正确的是……………………………( ）
A．拉力F为2牛 B．此滑轮是定滑轮
C．拉力F的功率为0.4瓦 D．以物体A为参照物，弹簧秤是静止的
11.小明利用如图所示的简单机械移动物体A。当沿不同方向分别用F1、F2、F3的力，以不同速度匀速拉动物体时，忽略绳子与滑轮的摩擦，下 列说法中正确的是…………( )
A．F1= F2＜F3 B．F1＜F2＜F3 C．F1＞F2＞F3 D．F1=F2=F3
12.如图所示，用简单机械使重力都为150牛的物体处于静止状态，不计摩擦、机械自重及绳重，巳知OB=2 OA．
（1）F1、F2、F3从大到小的顺序为　 　；
（2）求图乙中F2的大小；
（3）利用图丙的机械，小科把此物体匀速提高2米，用时10秒，求拉力F3的功率。
图4-19　　　　　　　图4-20　　　　　　　图4-21
13. 用图 4－19的滑轮组，从水中匀速地把体积为1m3的重物打捞上岸，设装置的机械效率为 80％保持不变，重物的密度为l×103kg/m3，不计水的阻力，求在整个打捞过程中拉力F的变化范围（g取10N／kg）。
14. 如图4－20所示的绳子一端固定在斜面顶端O点，另一端绕过圆木，已知圆木质量为200kg，斜面长4m，高2m，g取10N／kg，求：
(1)不计摩擦时将圆木匀速地拉上斜面顶端所需拉力多大？
（2）若所需拉力600N则斜面的机械效率多大？
15. 如图4－21所示装置的机械效率为75％，质量为9kg的重物在拉力F的作用下匀速上升，不计绳与滑轮的摩擦时求：
（l）拉力F多大。
（2）若绳能承受最大拉力为50N，此装置机械效率可提高到多少？（g取10N／kg）
16. 用绳子把图中的滑轮组成一个最省力的滑轮组，若每个滑轮重100N，绳子承受的最大拉力200N，要求：
（1）画出滑轮组的装配图；
（2）求用滑轮组最多能提取的物体；
（3）若在1秒内重物上升0.1m，求拉力的功率；
（4）求此滑轮组的最大机械效率。
*17. 某人用两个定滑轮和两个动滑轮组成的滑轮组把矿井底的重物匀速提到地面用了50S，已知重物上升的功率为225W，拉力为250N，滑轮组的机械效率为75％，求井深及物重。
*18. 有一动滑轮，利用它提取浸没在水中的物体，当重物完全在水中匀速上升时需500N的拉力，当重物完全离开水面在空中匀速上升时需600N的拉力，不计水的阻力和绳与滑轮的摩擦，动滑轮的重不能忽略，求此重物的体积。（g取10N／kg）
*19．由两个动滑轮组成一个滑轮组，如图4－23所示机械效率为80％，利用它提升重为200牛的物体，如果绳子的自由端被匀速拉动20m，求：
（1） 拉力多大；
（2） 重物上升的高度；
（3） 所做的额外功。
图4-23
专项二 内能和电能
【知识梳理】
一、内能
1、内能的概念：
①物体的内能是指物体内所有分子的无规则运动的分子动能和分子势能的总和。
其大小是决定于物体状态（温度和体积）的。
a. 分子的动能是指分子无规则运动时所具有的能量，即分子作热运动时的能量，分子动能由温度决定；
b. 分子间存在着引力和斥力，所以由分子间相对位置所决定的势能，叫分子势能，分子势能由体积决定。在分子间的距离r＞r0时，分子力表现为引力，分子间距离增大，必须克服分子间引力做功，分子势能逐渐增大；在分子间距r＜r0时，分子力表现为斥力，减小分子间距离时，必须克服分子间斥力做功，分子势能也越来越大。在分子间距离r=r0时，分子势能为最小值。
②内能和机械能是两种不同形式的能量，一个物体可以同时是有内能和机械能，而且二者在一定条件下可相互转化。
③一个物体当状态确定时，内能就一定，但不可能计算出来。可以量度物体内能的变化。
2、内能的改变：
①做功：对物体做功，物体的内能增加，是其它形式的能转化为内能；物体对外界做功，物体的内能减少，是内能转化为其它形式的能。
②热传递：是物体间分子无规则运动能量的转移，是物体内能的传递。
3、热量的计算：
（比热容c是物质本身的属性，与温度、体积等无关）
【经典例题】
考点一 内能的概念及其影响因素
1. 组成物质的分子总是处于不断地运动，因此像一切运动着的物体一样，运动着的分子具有________。由于分子间存在相互作用力，因此分子又有由它们的________所决定的势能。
2. 我们把物体内所有分子的动能的平均值叫做分子的平均动能，从分子动理论的观点来看________是物体分子平均动能的标志。
3. 如果分子间的相互作用显引力时，分子势能随着分子间的距离增大而__________；当分子间的相互作用为斥力时，分子势能随分子间的距离减小而________。所以分子势跟物体的________有关系。
4. 关于内能的说法，正确的是___________。
(1)温度高的物体内能大；
(2)热的物体把温度传给冷的物体，最后两物体的温度相同，它们是有相等的内能；
(3)比热大的物体容易吸收内能；
(4)质量和温度都相同的物体，不一定具有相同的内能。
5. 一块木块沿着粗糙的曲面滑下，在它下滑的过程中，它的_________。
(1)机械能是守恒的； (2)机械能在逐渐地增加，内能逐渐减少；
(3)机械能逐渐减少，内能逐渐增多； (4)总能量是守恒的。
6. 下列说法中正确的是_________。
(1)运动着的物体机械能和内能都不为零，而静止着的物体机械能和内能都为零；
(2)质量大的物体一定比质量小的物体是有较多的机械能和热能；
(3)温度高的物体是有较多的机械能和内能；
(4)物体的机械能为零时，它的内能不为零；
(5)在一定条件下，物体的内能和机械能可以相互转化；
(6)物体的机械减少，同时它的内能也减少。
7. 下列的说法中正确的是_________。
(1)温度高的物体比温度低的物体热量多；
(2)温度高的物体不一定比温度低的物体内能多；
(3)温度高的物体比温度低的物体机械能多；
(4)在达到热平衡时，两物体的内能相等。
8. 下列说法正确的是 (　　)
A．温度从高温物体传递到低温物体 B．物体温度越高，含有的热量越多
C．物体温度为0℃时，其内能为零 D．晶体熔化吸热，温度保持不变
9. 关于温度、热量、内能，以下说法正确的是(　　)
A．一个物体温度升高，它的内能一定增加
B．一个物体温度升高，一定是吸收了热量
C．一个物体吸收了热量，它的温度一定会升高
D．一块0℃的冰没有内能，它的分子不会运动
考点二 内能的改变
1. 火柴可以点燃，也可以擦燃。前者是用 的方法使火柴燃烧起来，后者是用 的方法使火柴燃烧起来，这两种方法都可以用来改变物体的 。用热传递的方法来改变物体的内能，实际上是 从一个物体 到另一个物体的过程，热量表示热传递过程中物体内能的 。
2. 在图中的四种情景中，属于内能转化为机械能的是（ ）
3. 如图所示，用热传递改变物体内能的是 （ ）
4.关于物体的内能，下列说法正确的是………（ ）
A．温度为0℃的物体没有内能
B．物体内能增加，一定是通过外界对物体做功
C．正在沸腾的水吸收热量，温度升高，内能不变
D．在相同物态下，同一物体温度降低，它的内能会减少
5. 如图所示，在一个配有活塞的厚玻璃筒内放一小团硝化棉，迅速下压活塞，硝化棉燃
烧。下列说法正确的是 (　 )
A．迅速向上抽活塞，硝化棉也能燃烧
B．此实验只通过热传递改变筒内空气的内能
C．下压活塞的过程中，空气的内能转化为活塞的机械能
D．硝化棉燃烧，是因为玻璃筒内空气的温度升高，内能增大
6. 爆米花是将玉米放入铁锅内，边加热边翻动一段时间后，“砰”的一声变成了玉米花。下列说法正确的是…（ ）
A．玉米粒主要通过翻动铁锅对其做功，使其内能增加
B．玉米粒主要通过与铁锅间的热传递，使其内能增加
C．玉米粒内水份受热膨胀对粒壳做功爆开，内能不变
D．玉米粒内水份受热膨胀对粒壳做功爆开，内能增加
7. 下列关于功、内能和热量的描述中正确的是 ( )
A．物体的温度不变，内能一定不变
B．做功和热传递都能改变物体的内能
C．温度高的物体含有的热量比温度低的物体多
D．热量总是从内能大的物体向内能小的物体传递
8. 关于物体内能的变化，在下列叙述中错误的是_______。
(1)当物体的温度升高时，它的内能一定随着增加；
(2)当物体的机械能不变时，它的内能也保持不变；
(3)质量小的物体比质量大的物体内能容易发生变化；
(4)在一定条件下物体的内能和机械能之间可相互转化；
(5)做功和热传递是改变物体内能的两种方式；
(6)做功和热传递是以不同的能量换方式来改变物体的内能；
(7)传递相同热量的两个物体，具有相同的内能；
(8)若物体从粗糙的斜面滑下，物体的机械能减少，其内能也减少；
(9)若物体从粗糙的斜面滑下，物体的机械能减少，其内能要增加。
9．质量相等的铁块和水，吸收相等的热量后，把铁块投入水中，则（ ）
　　A．热从铁块传给水 　B．热从水传给铁块
　　C．铁块与水间不发生热传递 D．无法确定是否发生热传递
考点三 能量的计算
1. 在标准大气压下，1kg20℃的水吸收了3．78×105J的热量后，其温度为（ ）
　　A．80℃B．90℃C．100℃D．110℃
2. 计算中用到的参数：g=10N/㎏, C冰=2.1×103J/(㎏. ℃)，C铝=0.88×103J/(㎏. ℃)
1) 要使10kg、20℃的水温度升高50℃，需要多少热量？
2) 质量为500g的金属块温度从80℃降低到30℃时放出的热量是3.25×103J。问该金属的比热容是多大
3) 质量为800克、温度为-2℃的冰块放出8.4×103J的热量后温度变为多高？

4) 在质量为0.2kg的铝壶中盛有1.5kg的水，把它们从10℃加热到100℃，共需要多少热量？
5) 把500g的水加热到100℃，需要吸收1.68×105J的热量。问：水原来的温度是多少？把一壶水从20℃加热到100℃，水吸收的热量是8.4×105J。求这壶水的质量。
6) 小鹏在一次实验中,需要40℃的温水6kg,但手边只有100℃的开水和10℃的冷水。小鹏想用开水和冷水混合的办法得到温水，若不计混合过程中的热量损失，问应取开水和冷水各多少kg混合才行？
3. 有一台汽油机在一个工作循环中消耗了10g汽油（热值为4．6×107J／kg），这些汽油完全燃烧产生的热量是 J。若这台汽油机的效率为30％，则一个工作循环中输出的有用机械能为 J。
4. 一太阳能热水器水箱内装有质量为80kg的水，经太阳晒2h后，温度从20℃升高到50℃所吸收的热量是 J，这是用 ________ 的方法增加了水的内能。
5. 我国许多城市中建有大型绿地，绿地中的人工湖具有“吸热”功能，盛夏时节能大大减弱周围地区的“热岛效应”若某一人工湖湖水的质量为1.0×107kg，水温升高2℃，则湖水吸收的热量为 J．若这些热量被同等质量的砂石吸收（c砂石6.从高处落下的水，若它的势能全部变成热能，问它应从多高处降落下可使水的温度升高1℃？（取g=10）。
7. 三峡水电站是世界上最大的水力发电站，年均发电量预计为8.5×1010kW·h，这些电能将送往江苏、上海等九省市，所以人们说“三峡可‘照亮’半个中国”。专家介绍：三峡水电站的年发电量，相当于一个每年消耗5×1010kg煤的火力发电站的年发电量，而且是廉价、清洁、可再生的能源。
（1）已知煤的热值为2.9×107J／kg，求5×1010kg煤完全燃烧将放出的热量。
（2）向大气中排放过量的二氧化碳等温室气体是造成“温室效应”的主要原因。三峡水电站与同等供电量的火力发电站相比，每年将少排放二氧化碳1．2×1010kg，已知在通常情况下二氧化碳气体的密度为1．98kg/m3，求这些二氧化碳气体在通常情况下的体积约为多少m3。
（3）设火力发电站在单位时间内产生的电能为E，它在这段时间内所消耗的燃料完全燃烧所产生的热量为，求火力发电站的效率。
二、热机
1.热机是把_______能转化为_______能的机器；在热机里，用来做__________的那部分能量，与燃料__________放出的能量之比，叫做热机效率.
2.内燃机的特点是：燃料在__________燃烧，生成_______的燃气，燃气推动活塞_______，将_______能转化为_______能.
3.内燃机的工作过程由_______、_______、_______、_______四个冲程组成，内燃机中，将机械能转化为内能的是_______冲程，将内能转化为机械能的是_______冲程.
1) 吸气：活塞向下，空气进入；
2）压缩：活塞向上，机械能转化为空气内能，气体温度升高；
3) 做功：活塞向下，气体内能转化为机械能，气体温度降低；
4) 排气：活塞向上，空气排出。
【经典例题】
1. 如图所示实验，试管口木塞冲出过程 (　 )
A．试管口出现的白雾是水蒸气B．试管口出现白雾说明水蒸气内能增加
C．能量转化情况与内燃机压缩冲程相同D．水蒸气对木塞做功，水蒸气的内能减少
2.汽油机在某个冲程中，进气门和排气门都关闭，活塞向上运动，此冲程是（ ）
A.吸气冲程 B.压缩冲程
C.做功冲程 D.排气冲程
3.在图所示的内燃机工作的一个循环中，其四个冲程的顺序应当是（ ）
A.乙、甲、丁、丙 B.甲、乙、丙、丁
C.乙、丁、甲、丙 D.甲、乙、丁、丙
4.关于热机错误的说法是（ ）
A.利用内能来做功的机器叫热机
B.蒸汽机、内燃机、燃气轮机、喷气发动机都叫热机
C.一切热机的工作过程都包括四个冲程
D.用来做有用功的那部分能量和燃料完全燃烧放出的能量之比叫做热机的效率
5.关于燃料的热值，以下说法正确的是（ ）
A.燃料的热值与燃料的燃烧情况有关
B.容易燃烧的燃料，热值一定大
C.煤的热值比干木柴大，燃烧煤放出的热量一定比燃烧干木柴放出的热量多
D.0.5 g汽油和2 kg汽油，它们的热值是一样的
6.甲、乙两台汽油机，甲的效率比乙高，则（ ）
A.甲每秒钟做的功比乙每秒钟做的功多
B.甲消耗的汽油比乙消耗的汽油少
C.消耗同样多的汽油，甲做的有用功比乙做的有用功多
D.做同样多的有用功，甲消耗的汽油比乙消耗的汽油多
【专题训练】
1．中国跳水队被人们称为“梦之队”．图是跳水运动员跳水时的情景，运动员在离开跳板到落入水的过程中（ ）
A．他的动能一直增大，机械能不变
B．他的重力势能一直减小，机械能减小
C．他的动能先减小后增大，机械能不变
D．他的重力势能先减小后增大，机械能增大
2．体积相同的实心钢球和铝球，钢球静止在水平桌面上，铝球则在同一水平桌面上匀速运动，由此可知（　　）
A.　两球的势能相等　　　　　　　　　　　　　　B.　两球的动能相等
C.　两球的机械能一定不等　　　　　　　　　　　D.　两球的机械能可能相等
3．小红在学习中收集了一些与机械能有关的实例，如图所示，其中机械能增大的是（ ）
4．如图所示，轨道ABC光滑，弹簧固定在水平轨道末端，小球从A处由静止滚下，撞击弹簧后又将沿水平轨道返回，接着滚上斜面。在这整个过程中，机械能转化情况是（ ）
A. 重力势能→动能→重力势能
B. 动能→弹性势能→动能
C. 动能→势能→动能→势能→动能
D. 重力势能→动能→弹性势能→动能→重力势能
5．“神舟5号”载人飞船在震天的轰鸣声中腾空而起，飞向太空。完成任务后于次日凌晨准确降落在内蒙古中部预定地区。返回舱进入大气层一段时间后，由于受空气阻力做匀速运动。返回舱匀速下降过程中 （ ）
A．重力势能减少，动能增加，内能增加 B．机械能减少，动能不变，内能增加
C．重力势能减少，动能增加，内能不变 D．机械能不变，动能不变，内能增加
6.下面说法正确的是 ( )
A． 一切物体都具有内能 B.抛在空中的球只具有机械能，不具有内能
B． 0℃的冰块不具有内能 D.一个物体的温度升高，它的内能不一定增加
7.在下列过程中，由于做功而使物体内能增加的是 （ ）
A. 把铁丝反复弯曲，弯曲处变热 B. 用酒精灯对烧杯中的水加热
C. 山芋在炉膛内烤熟 D. 烧开水时蒸汽将壶盖项起
8.下面关于能量转化的说法中错误的是　　（　　）
A.　用砂轮磨刀时，刀的温度升高了，内能转化为机械能
B.　陨石进入大气层成为流星时，机械能转化为内能
C.　壶中的水沸腾时，壶盖不停地跳动，水蒸气的内能转化为壶盖的机械能
D.　用打气筒给车胎打气时，筒内空气的内能转移到筒上，使筒壁温度升高
9. 质量相等，初温相同的铜铁铝三种物质，放出相等的热量后，终温的高低是（已知c铝＞c铁＞c铜） （ ）
A. 铜最低 B. 铁最低 C. 铝最低 D. 都相同
10.质量相等、初温相同的水和酒精，分别用两个相同的加热器加热（不计热量损失），加热过程中温度随时间的变化如图所示，关于a、b两种液体的鉴别结论正确是（ ）
A．a的比热大，是水
B．a的比热大，是酒精
C．b的比热大，是水
D．b的比热大，是酒精
11.下列说法正确的是 （ ）
　A．燃烧值大的燃料比燃烧值小的燃料完全燃烧时放出的热量多
　　B．柴油机工作时，燃料燃烧每放出1焦的热量就可得到1焦的机械能
　　C．热机的效率越大，它的功率就越大
　　D．柴油机的效率一般比汽油机高，就是说完成相同的有用功，柴油机所用燃料完全燃烧放出能量比汽油机
12.“五一”黄金周，吴昊同学和爸爸妈妈一起游览花果山，在他们乘坐旅游车沿盘山公路下山的过程中，发现司机师傅要不时地踩踏刹车踏板，当车行驶至中途还要停下来，让工作人员用水龙头向车轮闸片部位喷水。吴昊同学提出了以下几种看法：
①喷水的主要目的是为了降低车闸的温度，以防车闸因温度过高而损坏;②下山过程中，机械能不变;③下山过程中，重力对汽车不做功;④刹车过程中有部分机械能转化为内能.
你认为这些看法中符合实际的是( )
A．①②④ B．①④ C．①③④ D．①②③④
13.小明家最近开通了天然气，细心的小明发现，现在烧开一锅水比过去他们家用液化气所用的时间少了，你觉得这是由于这两种燃料具有不同的（ ）
A.质量　 　B.比热　 C.密度　　　 D.热值
14．关于四冲程汽油机的工作过程有以下几种说法：
①在压缩冲程中，是机械能转化为内能 ②在做功冲程中，是内能转化为机械能
③只有做功冲程是燃气对外做功 ④汽油机吸气冲程吸入的是空气和汽油混合物
以上说法中正确的是 ( )
A．只有②③ B．只有①③ C．只有②④ D．只有①②③④
15.在热机工作过程中的各类能量损失中　　　　　　　　　　　　　　　　（　　）
　　　A.　散热损失的热量最多　　　　　　　B.　燃料不完全燃烧带走的热量最多
　C.　克服摩擦损失的能量最多　　　　　D.　废气带走的能量最多
16．“流星”进入大气层后速度越来越快，这是___________能转化成了动能，同时它与空气摩擦引起温度升高，这个过程中除了动能增大之外，它的___________能也增大。
17.如图5所示，在试管中装些水，用软木塞塞住.加热使水沸腾，水蒸气会把软木塞冲出去.在这个过程中，酒精燃烧将能转化为能，并传给水和水蒸气.水蒸气把塞子冲出时，水蒸气的能转化为塞子的能.此外，我们还观察到，在木塞冲出去的同时，它的周围出现一团“白气”，这是由于水蒸气而形成的.
18.把两块冰相互搓擦，冰会熔化，这表明通过_________方式 可以改变物体的内能；将冰块放在温水中也能熔化，这是通过_________方式改变物体的内能的，实验表明这两种方式改变物体的内能是________。
19.行车下坡时，不蹬脚踏板速度也会越来越大，在此过程中，自行车的动能逐渐_______，自行车的重力势能逐渐_______．（选填“增大”“减小”或“不变”）
20．人工湖和城市绿化带均能有效地降低城市的“热岛效应”，改善城市的空气质量．试从不同的角度说明其中的道理（说明2点）：
（1）________________________________________________________；
（2）________________________________________________________；
21.汽油机的工作过程是由吸气、压缩、_______和排气四个冲程组成的。完全燃烧10kg的汽油可以放出_______ J的热量（汽油的热值为4.6×107J/kg）。而随着人们物质生活水平逐步提高，农村的厨灶发生了革命性的变化．煤球炉、沼气灶和液化气灶等灶具已走进家庭.液化气与煤相比,热学方面突出的优点是____________________________；环保方面突出的优点是____________________________.
22.观看杂技里的绷床表演时，发现演员从高处落下接触绷床时都下蹲，而上跳时又要用力蹬绷床，说明其中包含的物理道理。
23. 如图所示，在“研究物体动能与哪些因素有关”的实验中，将A、B、C三小球先后从同一装置的、、高处滚下（mA＝mB＜mC, hA＝hC＞hB），推动纸盒运动一段距离后静止．
(1) 在此实验中我们通过观察什么来比较各小球动能的大小？___________________________________
(2)从图中可以看出A、B、C三个小球刚到达水平面时，
_______球的动能最大．
(3) 要研究动能与质量的关系，我们应选择_______两图来进行比较．
(4) 比较图A和C，得出的结论是：_____________________________________________________________________。
24. 在综合实践活动课上，王艳同学发现学校运动场地上有若干大小不等的铅球，如图所示，于是他想利用这些器材亲自体验一下“重力势能的大小与哪些因素有关”。
（1）请你帮他设计应如何去做。
___________________________________________________________________________________________________________________________________
（2）说明该实践中怎样判断物体重力势能的大小。
______________________________________________________________________
25.下表列出了几种燃料的热值，单位是J/kg。
燃料种类 无烟煤 酒精 煤油 干木柴 氢气
热 值 3.4×107 3.0×107 4.6×107 1.2×107 1.4×108
（1）那么，完全燃烧1g的酒精，可放出热量_______J；放出相同的热量，完全燃烧干木柴与氢气的质量比是_______。
（2）为了探究燃料燃烧时放出热量的多少是否与燃料的种类有关，某同学设计了一个探究方案如下：
①你为小名同学在实验时所选用燃料种类应_______，质量应_______（选填“相同”或“不同”）
②若燃烧放出的热量用水吸收，则实验中，除了盛水容器相同，水的质量要相等外，你认为还应注意什么？_______________________________________________________________
③通过比较，可以得出燃料燃烧放出的热量与燃料的种类有关。
26. 家庭中使用的液化石油气储存在钢罐里，钢罐顶部有一个阀门开关，罐内气压大于大气压。石油气泄漏时易发生中毒、爆炸和火灾事故，已知石油气热值为3.5×107J/kg,烧水时，设石油气燃烧放出的热量只有60%被水吸收，问：（1）将质量为5kg，初温为20OC的水加热到100OC，需完全燃烧液体石油气多少克？（2）当发现家中钢罐内的液化石油气泄漏时，为防止事帮的发生你应采取哪些措施？
产品名称 燃气热水器
燃气种类 天然气
温升25℃热水产率： 8L/min
额定热负荷 16KW
27. 南京呼应“西气东输”早作谋划 ，预计将在三年内用天然气将取代煤气 。表格中是某燃气热水器的技术参数:其中“温升25℃热水产率8L/min”含义是：每分钟进水8L，并可使水的温度升高25℃；“额定热负荷16kw”表示的含义：是热水器每秒钟能够产生的最大热量是16kJ。
(1) 热水器正常工作一分钟时水所吸收热量是多少？（水的比热容为4.2×103J/(kg ℃).
(2) 已知天然气的热值为8×107J/m3 ,热水器每分钟消耗的天然气为26.25dm3,那么热水器的效率η为多少？
(3)你认为在南京推广天然气的有益之处是什么？
三、电功与电功率
1、电功：电流做功是电能转化为其它形式能（内能、机械能和化学能）的过程。
电功基本计算公式：W=UIt=Pt( 适用于任何电路 )
根据欧姆定律I=U/R推出：W=I2Rt，W=U2/Rt和只适用于纯电阻电路。（电能全部转化为电阻热能，无电机等机械能的转化） 1kW.h=1J
2、电功率：表示电流做功的快慢，即电流在单位时间内做的功。　基本公式：P=UI
P=I2R，P=U2/R，仅适用于将电能完全转化为内能的用电器或电路。（纯电阻电路）
3、额定功率和实际功率
用电器上标出的正常工作时两端的电压叫做额定电压。用电器在额定电压下工作（正常工作）时的功率称为额定功率。
实际功率是指用电器某一电压下工作时的功率。当实际加在用电器两端的电压为额定电压时，实际功率就等于额定功率。
解题技巧：串联电路一般用P=I2R计算更方便；并联电路用P=U2/R 计算更方便。
4、焦耳定律
焦耳通过大量实验精确地确定了电流产生热量跟电流强度、电阻和时间的关系：电流通过导体产生的热量，跟电流强度的平方成正比，跟导体的电阻成正比，跟通电的时间成正比。
即：Q=I2Rt， 它适用于任何用电器热量的计算。
在仅有电流热效应存在的电路中，电能全部转化成了内能，而没有转化为其他形式的能，这时电流产生的热量等于电流所做的功。即Q=W（纯电阻电路）。W=UIt和Q=I2Rt。
焦耳定律的公式也可以表述为：（纯电阻电路）
用它解决某些问题比较方便，但必须注意它适用于只存在电流热效应的电路中。
【经典例题】
考点一 电功与电功率公式的应用
1.标有“220V 100W”的电灯正常工作30小时，消耗了多少度电？
2.标有“PZ220-40”的电灯正常工作100小时，消耗多少千瓦时的电能？
3. 一度电能供“220V 40W”的电灯正常工作多少小时？
可供“220V 100W”的电饭锅正常工作多少小时？
4. 2千瓦时能供2个“220V 100W”的电灯正常工作多少小时？
5.在家庭电路中，0.6度电可供一台电冰箱正常工作4小时，则该电冰箱的额定功率是多少？
6.1千瓦时点可供“220V 40W”的电烙铁工作50小时改电烙铁的实际功率？
7.一盏电灯接在家庭电路中，电流为0.2安，求10秒内电流做的功？电灯消耗的电功率？
8.一个电阻为484欧的电灯接在家庭电路中，求1分钟内电流做的功？电灯消耗的电功率？
9. 一个电阻为50欧的用电器，接在电路中，电流为2安，求半分钟内电流做的功？电灯消耗的电功率？
考点二 由电器铭牌计算实际功率或实际电流
1.将标有“220V 40W”的电烙铁接在110伏电路中它的实际功率？
2.将标有“220V 100W”的电烙铁接在110伏电路中它的实际功率？
3.将标有“12V 9W”的灯泡接在某电路两端它的实际功率是4瓦，求灯的实际电压？
4.将标有“220V 60W”的灯泡接在某电路两端它的实际功率是15瓦，求灯的实际电压？
5.将标有“6V 12W”的灯泡接在某电路，通过灯的实际电流为1安，求灯的实际功率？
6.将标有“36V 40W”的灯泡接在某电路，通过灯的实际电流为1安，求灯的实际功率？
7.将标有“8V 8W”的灯泡接在某电路两端它的实际功率是2瓦，求灯的实际电流？
8.将标有“6V 9W”的灯泡接在某电路两端它的实际功率是1瓦，求灯的实际电流？
考点三 比较灯泡亮度
1.将“PZ220-40”的灯泡L1和“PZ220-100”的灯泡L2串联在220伏的电路中，求两盏灯的实际功率并比较哪个灯更亮？
2.将“PZ220-40”的灯泡L1和“PZ220-100”的灯泡L2并联在110伏的电路中，求两盏灯的实际功率并比较哪个灯更亮？
3.有三个灯泡L1“36V 40W”L2“110V 40W”L3“220V 40W”，若（1）三个灯泡都正常工作，则它们的实际功率分别为多少？哪个亮？
（2）若三个灯泡串联后接在电路中，哪个灯亮？
（3）若三个灯泡并联后接在电路中，哪个灯亮？
考点四 比例计算
1.如图所示，写出串联电路之比
（1）电流之比：______________
（2）电功之比：______________
2.电阻R1:R2=3:2，当它们串联时，R1两端电压为12伏，R2两端电压为______伏，电路两端电压为______伏；若R2的电功率为12瓦，则 R1的电功率为______瓦，电路的总电功率为______瓦；R1，R2在一分钟内做的电功为120焦，则R1在一分钟内做的电功为______焦
3.电阻R1:R2=1:2，它们串联时，R1两端电压为12伏，R2电阻为24欧姆，则通过R1的电流为 ______安，R2的电功率为______瓦。
4.如图所示，写出并联电路之比：
（1）电压之比：_____________
（2）电功之比：_____________
5.电阻R1=3R2，则将R1与R2并联起来，若R1的电功率为1.2瓦，通过R2的电流为0.3安，则电路两端电压为______伏，R1的电阻为______欧姆，电路的总电阻为______欧姆
6.电阻4R1 = 5R2，当它们并联时，电路的总电功率为36瓦，R2电阻为20欧，则通过R1的电流为________安，电路两端电压为________伏。
7.电阻R1:R2=2:3，当它们并联时的总电阻为24欧姆，R1的电功率为3.6瓦，则通过R2的电流为_________安，电路两端电压为________伏。
8.有三个电阻，R1=3R3，R2 =2R3 ，将它们串联后接入电路中，R1两端电压为6伏，R2的电功率为2瓦，则电路两端电压为________伏，R2的电阻为________欧。
9.有三个电阻，R1:R2=1:3， R2:R3=2:3 ，将它们并联后接入电路，R2电阻为24欧，则通过R3的电流为0.75安，R1的电功率为______瓦，电路两端电压为_______伏。
考点五 多档位电器问题（熟练运用电功率公式P=U2/R）
1. 分析下面两个电路能实现几档？说出各档开关状态（加热或保温）。
2. 下图是一家用电吹风的主要技术参数和简化电路图，请你仔细观察后解决下列问题:
(1)电吹风吹冷风时，开关旋至处。
(2)电吹风吹冷风5min消耗的电能是多少？
(3)电吹风正常工作时，通过电吹风插头处的最大电流是多少？
3. 如图是额定电压为220V的理发用电吹风的典型电路．其中电热丝通电后可以发热，电动机通电后可以送风，正常工作时：
(1)要送热风，选择开关应放在_______间．(填"AB”、“BC”或“CD”)
(2)已知电动机的额定功率是120W,，当送冷风时，通电5min，电流所做的功是多少
（3）如果电热丝电阻是55Ω，当送热风时，电路消耗的总功率是多少
4. 如图甲所示为现在家庭、宾馆常用的无线电水壶(一种在倒水时导线脱离，用电加热的方便水壶)，图乙是该电水壶的铭牌。某同学用这种电水壶烧开水，他将水放至最大水量，测得水的温度是18℃，通电5分50秒，水烧开(在一个标准大气压下)。试通过计算，回答下面的问题：
(1)算一算此电水壶正常工作时的电流。
(2)该电水壶电热丝的电阻多大
(3)现测得电源电压为210伏，算一算此电水壶工作的效率。
(4)为了测定该无线电水壶的效率，你应该准备哪些实验器材
RATED VOLTAGE 110V
RATED POWER 500W
VOLUME． 1L
额定电压 110V
额定功率 500W
容 积 1L
小明在国外的姑姑首次回国探亲时，给小明带了一个旅行电热壶，但小明发现家庭电路中不能直接使用．这个电热壶的英文和中文铭牌如下：
(1)请问该电热壶为什么不能直接使用
(2)请你设计一种不改造电热壶而又能正常使用的方法(简要论述)
(3)请计算该电热壶正常工作5min消耗的电能是多少J
6. 小明家的太阳能热水器，可以贮水100kg ,天气好时，吸收太阳幅射能可以使水温升的足够高；阴雨天可用电辅助加热，它的电加热棒的额定电压是220V，额定功率是2000W，
（1）若在阳光的照射下，100kg的水温度从20OC上升至50OC吸收的太阳的热量是多少？（水的比热c=4.2×103J/(kg.OC)
(2)若在阴雨天仅用电热棒在额定电压下将这些水加热，使之升高相同的温度，需要多长时间？（假设消耗的电能全部转化为水吸收的内能）
（3）实际上用电加热时间需要2h,请你写出产生这种现象的两个原因。
7. 用电饭锅的工作原理如图所示，当开关S闭合或断开时可以实现电饭锅的加热或保温状态。已知电饭锅在一种状态下的总功率为100W，在另一种状态下总功率为800W，且R1、R2的阻值不随温度变化，求
（1）加热时的电流。
（2）R1和R2的阻值。
（3）保温时R1的功率。
8. 电烙铁使用前需要一定的预热时间，因而若暂时不用也要接在电源上，这样既费电又会
造成烙铁头氧化而不易沾锡。小明将一把标有“220V 55W”的电烙铁与一只灯泡（灯丝在预热状态下的电阻为495Ω）连接成如图17所示的电路。断开S，电烙铁处于预热状态；闭合S，电烙铁很快达到焊接温度。求：
（1）预热状态下电烙铁消耗的功率为多少瓦？
（2）预热状态下整个电路消耗的功率是电烙铁正常工作时消耗功率的百分之几？
【拔高训练】
1. 两只小灯泡上分别标有甲“6V 3W”、乙“4V 2W”字样，现在把它们按不同方式接在不同电路中．下列判断错误的是（　　）
A．若把它们串联在10V电路中，两只灯泡恰好都能正常发光
B．若把它们串联在10V电路中，两只灯泡都不能正常发光
C．若把它们并联在6V电路中，只有甲灯泡能正常发光
D．若把它们并联在4V电路中，只有乙灯泡能正常发光
2.把标有“220V 40W”的灯泡L1和“220V 60W”的灯泡L2串联接人220V电路两端，下列说法正确的是（ ）
A．两灯泡的额定电压都变小了
B．两灯泡的额定电功率都变小了
C．灯泡L1两端的实际电压比L2两端的实际电压大
D．通过灯泡L1的实际电流比L2的实际电流大
3. （多选）图7所示的电路中a、b、c为三只电表（电压表或电流表），闭合开关S，标有“3V 3W”的灯泡L1正常发光，标有“6V 3W”的灯泡L2虽然放光但较暗，若不考虑温度对灯丝电阻的影响，下列说法正确的是（ ）
A．电表a为电流表，且示数为1.5A B．电表b为电压表，且示数为3V
C．电表c为电压表，且示数为3V D．灯泡L2的实际功率为0.75W
4. 一只标有220V 100W 的灯泡与一电阻串联后，接在220V的电源上，电阻消耗的功率为10W，则此时灯泡消耗的功率（ ）
A．大于90W B .等于90W C.小于90W D.等于 9W
5. 将两只额定电压相同的小灯泡L1．L2 串联在电路中，如图所示．闭合开关后，发现灯 L1较亮，灯 L2较暗，其原因是（ ）
A．灯 L1 额定功率较大 B．灯 L2 两端电压较大
C．灯 L1 的电阻较大 D．通过灯 L1 的电流较大
6. 如图，电源电压恒定，忽略温度对灯丝的影响。当在a、 b间接入“6V 9W”的灯泡L1时，闭合开关，灯L1恰能正常发光；断开开关，在a、b间更换一个“8V 16W”的灯L2后，再闭合开关。下列说法正确的是 （ ）
A． 电阻R的功率变小 B． 电阻R两端电压变大
C. 灯泡L2可能被烧坏 D. 灯泡L1．L2亮度相同
7. 把标有“3V 3W”的灯L1和标有“3V 1.5W”的灯L2按图5连接，电源电压3V保持不变，开关S闭合后，（设灯丝电阻不变）下列说法正确的是（ ）
A．灯L1消耗的实际功率是3W
B．灯L2消耗的实际功率是1.5W
C．两灯消耗的总功率是1W
D．电压表的示数与电源电压之比是1︰2
8. 将灯L1接在电压为6V的电路中，额定功率为6W。若保持电路电压不变，再在电路中连入灯L2（规格如图），它们工作时，下列说法正确的是（不考虑温度对电阻的影响） （ ）
A ．电路的总电阻是9Ω B．灯L1的实际电流为0.5A
C．灯L2比L1亮 D．电路的总功率为4.5W
9. —个标有“6V 3W”的小灯泡接在9V的电源上，若使灯泡正常发光，应该给它串联一个Ω的电阻。若小灯泡两端的实际电压是3V，则小灯泡的实际功率是________W.
10. （2016巴中）灯泡L1．L2分别标有“4V、4W”和“3V、3W”的字样，将他们并联连接起来使用，干路中允许的最大电流为　　　　　　A，此时L1消耗的电功率为　　　　　　W．
11. （2016四川遂宁）如图所示电路，灯泡L1、L2、L3分别标有“6V 3W”、“6V 3.6W”、“10V 5W”字样（不考虑温度对灯丝电阻的影响）．
（1）只闭合开关S1时，要使其中一只灯泡正常发光，另一只不烧坏，电源最大电压是　 　V，通电1min灯泡L2产生的热量是　 J．
（2）如果电源电压为2.4V，要使电流表示数最大，则应闭合开关　 　，电流表示数为　 　A．
达标训练
1．夏天来临，为了避免蚊虫的侵扰，许多家庭都会使用电热灭蚊器，图甲为某品牌电热灭蚊器的简化电路，其中指示灯的电阻不随温度变化，
(1)电热灭蚊器是根据____________原理制成的。
(2)某次使用时，通过热敏发热体的电流与使用时间的关系如图乙所示，则热敏发热体两端的电压变化情况为_________________ 。
2．对于图中的各种数据，说法不正确的是……（ ）
A．电能表正常工作时的电压一定为220V，电流一定为10A
B．每消耗1kW·h的电能，电能表的转盘转3000转
C．同时使用的用电器总功率不能超过2200W
D．电能表读数的单位是kW·h
3.一位同学家上周末电能表的示数如图A所示，本周末示数如图B所示 ，则该同学家本周用电__________kW·h。若电 能表铭牌上标有 “3000 r/kW·h”，
则这周内电能表的转盘转______圈。
4．2015年3月，全球最大的太阳能飞机“阳光动力2号”(如图所示)开始首次环球航行，途径我国重庆和南京两个城市，此行的重要目的是传播新能源理念。
（1）该机白天飞行时，利用高效太阳能电池板将电磁能(太阳能)转化成______能；夜间飞行时，利用其超轻薄锂离子电池储备的______能转化成电能，首次实现昼夜飞行而不耗费一滴燃油。
（2）该机计划从南京起飞后直飞美国夏威夷。是此次环球航行中最具挑战性的一段航程，飞行时间长达120小时。飞行过程中依靠平均功率为10千瓦的电动机提供动力，
其消耗的能量全部由电池板吸收的太阳能提供，则此段航行中至少需要吸收多少太阳能
(太阳能电池板的转化效率约为30％)
5．“220V 40W”和“110V 40W”的两只灯泡都正常工作时………( )
A．因为通过它们的电流不同，所以亮度不同
B．因为两只灯泡的灯丝电阻不同，所以亮度不同
C．因为两只灯泡两端的电压值不同，所以亮度不同
D．因为它们的电功率相同，所以亮度相同
6．下列家用电器的额定功率接近800W的是……………………………( )
A.台灯 B.电视机 C.电风扇 D.电饭锅
7．如图所示的电路中，电源电压为30V，定值电阻为60Ω，滑动变阻器标有“30Ω 1.5A”字样，在该电路正常使用的情况下，则……………（　　）
　 A．滑动变阻器消耗的最小功率为45W
　 B．电流表的最大示数为1.5A
　 C．电路消耗的最大功率为60W
　 D．当滑片P滑到最右端时，定值电阻R消耗的功率为75W
8. 如图所示的电路中，闭合开关S，滑动变阻器的滑片P向右滑动时，则………（ ）
A．R1的电功率一定减小
B．R2的电功率一定增大
C．电流表的示数增大
D．电压表的示数减小
9. 在“测量小灯泡电功率”的实验中，电源电压恒为6V，小灯泡的额定电压为2.5V，正常发光时的电阻约为10Ω，所用滑动变阻器的规格为“50Ω 1A”。
（1）请用笔画线代替导线将甲图中实物电路连接完整；
（2）连接电路后闭合开关，发现小灯泡不发光，电压表无示数，电流表有示数，则电路中发生的故障是　 　（选填“小灯泡断路”或“小灯泡短路”）；
（3）排除故障后，继续进行实验，闭合开关前，滑片P应移到　 　（选填“A”或“B”）端，闭合开关后，移动滑片P使灯泡L正常发光，此时电流表的示数如图乙所示，则小灯泡的额定电功率是　 　W；
（4）某同学还想探究电流与电阻的关系，于是将甲图中小灯泡换成定值电阻R，并使电压表的示数始终保持2V不变，多次更换阻值不同的定值电阻R，记录各次电流表示数，在不更换其他器材的情况下，为了能够完成实验，更换定值电阻R的阻值不能大于　 　Ω。
10. 某兴趣小组在测量额定电压为2.5伏小灯泡电功率的实验中，实验电路图如图甲所示。
（1）闭合开关前，应将滑动变阻器滑片P移到____________；
（2）实验时，电压表和电流表读数记录上表丙中。实验结束后，同学们想知道小灯泡的额定功率，却发现没有测小灯泡正常工作时的电流，能否利用表中数据求出小灯泡的额定功率？有同学认为可利用表中某组数据求出电阻R，再利用P额=U额2/R求出小灯泡的额定功率。请判断是否可行并说明理_________________________________________________；
（3）有同学将表中数据转换为图乙的U—I曲线，由图可知小灯泡的额定功率为_______瓦。
11. 如图13所示，电源电压保持不变，小灯泡的额定电压为12V。闭合开关S后，当滑片P从最右端滑到最左端的过程中，小灯泡的I—U关系图像如图14所示。则小灯泡的额定功率为______W，电源电压为______V，滑动变阻器的最大阻值为______Ω。
12. 如图甲所示电路，电源电压恒为1.5V，闭合开关后，把滑动变阻器R2的滑片P从最右端向左移动．由于滑动变阻器某处发生断路，滑片P向左移动一段距离后，电流表才有读数，此时电压表的示数为1.35V．且电流表读数I与滑片P移动的距离x的关系如图乙所示．求：
（1）当电流表开始有读数时，滑片P移动的距离x的值和R2接入电路的阻值；
（2）电阻R1的阻值；
（3）当滑片P移到x等于10cm处时，R2消耗的电功率．
η
W有 用
W总
=
η
W有用
W总
=
Gh
FS
=
实验次数 动力F1/N 动力臂L1/cm 阻力F2/N 阻力臂L2/cm
1 1.5 10 1
2 1 20 10
3 1 20 1.5 10
时间/min
温度/℃
a
b
0
220V
R1
R2
S
R1
S2
R2

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