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第3章 能量的转化与守恒复习
考点1 动能和势能的相互转化
典例1 （2022·杭州中考）如图所示为蹦极运动的简化示意图，弹性绳一端系在运动员双脚上，另一端固定在跳台 点。运动员由静止开始自由下落， 点处弹性绳正好处于原长； 点处运动员受到的重力与弹性绳对运动员的拉力大小相等； 点处是蹦极运动员到达的最低点。（整个过程忽略空气阻力，弹性绳的自重不计）
（1）从 点到 点的过程中，运动员的机械能______（选填“增大”“减小”“不变”或“先增大后减小”）。
不变
[解析] 由于不考虑空气阻力，不计弹性绳的重力，从 点到 点的过程中，弹性绳没有发生弹性形变，即运动员的机械能没有转化为弹性绳的弹性势能，故运动员的机械能保持不变。
（2）从 点到 点的过程中，弹性绳的弹性势能______（选填“增大”“减小”“不变”或“先增大后减小”，下同）；运动员的动能______________。
增大
先增大后减小
[解析] 点处弹性绳刚好处于原长，即弹性绳没有发生弹性形变， 点处运动员到达最低点，弹性绳伸长量最大，即弹性形变的程度最大，故从 点到 点的过程中，弹性绳的弹性势能一直在增大。运动员从 点到 点的过程中，受到的竖直向上的弹性绳的拉力小于其自身重力，向下做加速运动，动能增大；到 点时，弹性绳的拉力大小等于运动员的重力，此时运动员的速度最大，其动能最大；从 点到 点的过程中，运动员继续向下运动，弹性绳的拉力大于重力，运动员向下做减速运动，速度减小，动能减小。故运动员从 点运动到 点的过程中，运动员的动能先增大后减小。
链接教材 （教材第80页“撑杆跳高”）求解此类问题的关键是先明确决定动能大小的因素（质量和速度）、决定重力势能大小的因素（质量和高度）、决定弹性势能大小的因素（弹性形变）如何变化，再看动能、重力势能或弹性势能如何变化。同时注意，只有动能和势能相互转化时，机械能才守恒。“忽略空气阻力”“不计摩擦”等词语是判断机械能守恒的关键词，审题时一定要抓住这些关键词。
考点2 功和功率的计算
典例2 （2022·丽水中考）
&1& 如图甲是清代的手持消防水枪，它在消防灭火中发挥过一定作用，其部分结构如图乙：枪身由内外两个套管组成，外管底部是进水口，内管顶端是喷水口,底
部有带阀门的活塞。使用时将进水口浸没在水中，先向上提内管吸水，再向下压内管喷水，如此反复。
【原理分析】使用消防水枪吸水时，主要是利用了________。
大气压
[解析] 使用此消防水枪吸水时，首先将水枪管内的空气排出，然后将进水口浸没在水中，再拉动活塞，此时管内气压减小，在外界大气压的作用下，水被压入水枪管内，故主要是利用了大气压。
【方案设计】如图丙和丁是小丽设计的消防水枪进水口的两种结构，合理的是____。
丙
[解析] 将进水口浸没在水中，吸水时阀门应打开，再向下压喷水时，阀门应关闭，丙符合要求。
【尝试实践】为了解消防水枪的使用效果，小丽和小科仿制了消防水枪并进行演示，用30秒将20千克水喷到15米高处， ，求他们对水做功的功率。
[答案]
[解析] 喷水时对水做的功 ，对水做功的功率 。
链接教材 （教材第86页“例题”）本题考查了功和功率的简单计算，求解的关键是掌握功和功率的计算公式，即 表示功， 表示力， 表示物体在力的方向上通过的距离 和 表示功率， 表示功， 表示时间 。
考点3 杠杆
典例3 （2022·台州中考）
&2& 图甲是一种太阳能“摆叶花”，其摆动原理如图乙所示。塑料摆叶 是硬质整体，由摆杆 和叶瓣 组成，可视为绕固定点 自由转动的杠杆。
（1）图乙为断电静止时的状态，叶瓣 的重力为0.04牛， 是其重力作用点。摆杆 质量不计， 端固定着一块小磁铁， 、 、 在同一水平线上。则磁铁受到的重力是多少牛？
[答案] 摆叶 可视为杠杆，此时 厘米， 厘米， 牛，根据杠杆平衡条件 得， 牛 厘米 厘米，求得 牛，磁铁受到的重力 牛。
（2）线圈 有电流时，推动磁铁向左上方运动，则线圈 上端的磁极是______________极。
南（或“ ”）
（3）线圈 推动磁铁向左上方运动，使摆叶 顺时针小幅摆动后，立即断电，摆叶 会自动逆时针摆回来。请利用杠杆知识对上述现象作出分析。
[答案] 摆动后，力臂 变小，力臂 变大，则 ，摆叶 会逆时针自动摆回来。
链接教材 （教材第92页“例题”）本题考查了杠杆平衡条件的应用，求解的关键是找准杠杆的动力臂、阻力臂，掌握杠杆平衡的条件： （动力乘以动力臂等于阻力乘以阻力臂）。
考点4 滑轮
典例4 （2022·舟山中考）如图是广泛应用于建筑的强夯机，使用时夯锤从高处下落撞击地面，从而起到夯实地基的作用。 取
（1）如图所示， 是____滑轮。
动
（2）为确保安全，应考虑钢绳的承受力。若夯机使用了质量为 千克的夯锤，则钢绳能承受的拉力至少多大？（不计滑轮、钢绳自重及摩擦）
[答案] 不计滑轮、钢绳自重及摩擦，动滑轮的本质是动力臂是阻力臂二倍的杠杆，可以省一半的力，夯锤受到的重力
因此，钢绳至少能承受的拉力
（3）夯实地基所需要的能量来自夯锤的重力势能。若质量为 千克的夯锤从10米高处下落至地面，重力做了多少功？
[答案] 夯锤重力做的功
链接教材 （教材第93页“定滑轮和动滑轮”）求解本题的关键是掌握动滑轮的特点。
考点5 电能的相关计算
典例6 （2022·绍兴中考）图甲是某款电火锅，其内部简化电路如图乙所示， 是旋钮开关， 是温控开关（当锅体温度达到设定值时自动断开，当锅体温度低于一定值时自动闭合）， 是指示灯的分压电阻，不起到加热作用。发热管内部结构如图丙所示，滑片转动时只能与滑动触头接触，0挡为断开状态，Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ挡是不同功率的
挡位，电热丝被均分为四段接入电路，其他元件的电阻均忽略不计。
（1） 从0挡转到Ⅰ挡开始工作，温控开关 的状态是______（填“断开”或“闭合”）。
闭合
[解析] 从0挡转到Ⅰ挡开始工作， 是温控开关，当锅体温度低于一定值时自动闭合，故温控开关 的状态应是闭合的。
（2）加热时，锅内水温逐渐升高，其中改变水的内能的方式是________（填“做功”或“热传递”）。
热传递
[解析] 锅内的水温度升高，水吸收了热量，这是通过热传递的方式增加了水的内能。
（3）图丙中，滑片顺时针转动，发热管的加热功率增大，Ⅳ挡时功率最大，则接线柱 、 、 中连入电路的应该是_______。
、
[解析] Ⅳ挡时功率最大，由 可知，滑片顺时针转动时，发热管接入电路的电阻逐渐减小，当接线柱 、 连入电路时，满足要求。
（4）已知电火锅Ⅳ挡加热功率为1 000瓦，假设电火锅在Ⅲ挡工作5分钟，求发热管消耗的电能。
[答案] 由于电热丝被均分为四段接入电路，由图丙可知，Ⅲ挡时电热丝接入电路的长度是Ⅳ挡时的2倍，由 可知，Ⅳ挡时电热丝接入电路的电阻 所以Ⅲ挡时，电热丝接入电路的阻值为 ，此时功率
电火锅在Ⅲ挡工作5分钟，发热管消耗的电能
链接教材 （教材第118页“练习第7题”）求解此类问题的关键是掌握电能及电功率的计算公式。
考点6 测量小灯泡的电功率
典例7 （2022·宁波中考）小宁用如图甲所示电路研究小灯泡的电学特性，所用小灯泡上标有“ ”字样。闭合开关，移动滑动变阻器滑片 ，读取并记录电压表、电流表的示数。实验数据记录如下（第4次实验时电流表指针位置如图乙所示）：
实验次数 1 2 3 4 5
电压表示数/ 1.0 1.5 2.0 2.5 3.0
电流表示数/A 0.17 0.24 0.30 0.37
（1）该小灯泡的额定功率为_____ 。

[解析] 小灯泡的额定电压为 ，额定电压下的电流表读数为 ，所以小灯泡的额定功率 。
（2）用描点法（实验数据对应的点用“ ”表示）在图丙上画出该小灯泡灯丝的 曲线。
（3）小宁计算小灯泡的灯丝电阻值时，发现灯丝电阻随着其两端电压的升高而增大。小宁反思：电阻是导体的一种性质，决定和影响导体阻值大小的因素中并没有电压这一因素，那么导体两端电压的变化可能引起了某个因素发生变化！小宁思考后得出这个因素就是______。
温度
链接教材 （教材第114页“实验：测定小灯泡的功率”）此类问题的求解关键是掌握实验原理及正确的实验操作步骤。

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