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第三章 能量的转化与守恒 单元测试
本试卷共100分，考试时间70分钟。
注意事项：
1、答第I卷前，考生务必将自己的姓名、准考证号、考试科目用铅笔涂写在答题卡上。
2、选出答案后，用2B铅笔把答题卡上对应题目的答案标号涂黑。如需改动，用橡皮擦干净后，再填涂其它答案，不能答在试卷上。
、选择题（本题共14个小题；每小题3分，共42分。在每小题给出的四个选项中，只有一项是正确的）
当前市场上有一种声控玩具，只要在它附近拍一下手就会动起来。这种玩具接收信号的能量形式是（　　）
A．电磁能 B．光能 C．声能 D．化学能
下列电器工作时，主要利用电流热效应的是（　　）
A．电视机 B．洗衣机 C．电风扇 D．电热毯
下列关于能量转化的实例，你认为说法正确的是（　　）
A．水轮机带动发电机发电——电能转化为机械能
B．干电池放电——化学能转化为电能
C．汽油燃烧——内能转化为化学能
D．给蓄电池充电——化学能转化为电能
某家用电器正常工作时的功率为15瓦，它可能是(　　) 。
A．节能灯 B．电视机 C．微波炉 D．空调机
如图所示的工具在正常使用时，属于省力杠杆的是（　　）
A．撬棒 B．筷子 C．食品夹 D．天平
科学中经常看到形如x= 的公式。一种情形是x的大小与y、z都有关；另一种是x虽然可由y、z计算，但与y、z无关。下列四个公式中，属于前一种情形的是(　　)
A．功率P= B．电阻R= C．比热容c= D．热值q=
为了研究电热跟哪些因素有关，某同学将阻值不同的电阻丝R1、R2分别密封在两个完全相同的烧瓶中，并设计了如图所示的甲、乙两套装置。已知电源电压相等且保持不变，R1A．实验中选用煤油是因为它的比热大，实验效果明显
B．甲装置可研究电流通过导体产生的热量与电流大小是否有关
C．在乙装置中，通电相同的时间后温度计示数cD．两个装置相比较，通电相同时间后温度计示数b如图所示，要粗略测量小科做“引体向上”时的功率。下面所列的科学量中，不需要测量的是（　　）
A．自身的质量 B．每次身体上升的高度
C．单杠的高度 D．完成“引体向上”的时间
俄罗斯车里雅宾斯克州曾经发生过天体坠落事件，坠落的陨石在穿越大气层时激烈摩擦发出耀眼的白光，如图所示。若下落过程中不考虑陨石的质量变化，则陨石在空中加速降落时（　　）
A．重力势能不断减少，动能不断增加，机械能不变
B．重力势能不断增加，动能不断减小，机械能不变
C．重力势能不断增加，动能不断增加，机械能增加
D．重力势能不断减小，动能不断增加，机械能减小
某电能表标有“600r/kW·h”字样，用它来测量某一用电器的功率。在15分钟的时间内，电能表转动30圈，则该用电器的电功率为(　　)
A． B．0.2W C．kW D．200W
如图所示是“探究电流通过导体时产生热的多少跟什么因素有关”的实验装置，两个透明容器 中密封着等量的空气，通电一段时间后，左侧U形管中液面高度差比右侧的大。下列说法错误的是（　　）
A．U形管中液面高度的变化反映了电阻产生热量的多少
B．通过左、右两边容器中电阻丝的电流相同
C．通电时间相同，两个容器中空气吸收的热量相同
D．右边容器中的电阻R2比左边容器中的电阻R1小
用弹簧测力计沿水平方向两次拉着同一物体在同一水平面上运动，两次运动的s-t图像如图所示。其对应的弹簧测力计示数分别为F1、F2，相同时间内所做的功分别为W1、W2，则它们的关系正确的是(　　)。
A．F1>F2，W1>W2 B．F1=F2，W1>W2
C．F1=F2，W1如图所示，把同一物体沿斜面BA和CA分别拉到顶端A，若沿斜面的拉力F1=F2，则斜面两边的机械效率ηB、ηC，斜面两边的摩擦力分别为fB和fC，则下列判断正确的是（　　）
A．fB＞fC B．fB＜fC C．ηB＜ηC D．ηB=ηC
创新小组的同学设计了一个粉尘浓度监测装置，图甲为该监测装置的简化电路图，它是通过传感器R来进行检测的，R的阻值随粉尘浓度β变化的关系如图乙所示。已知电源压为4V，定值电阻R0的阻值为15Ω，电压表的量程为0~3V。下列分析正确的是（　　）
A．电压表示数随粉尘浓度增大而减小
B．电路可测的最大粉尘度为25mg/m3
C．定值电阻R0的最大功率为0.6W
D．整个电路的最小总功率为0.8W
、填空题（30分）把答案填在题中的横线上或按题目要求作答
在水平地面上,用50N的力沿水平方向拉着重为100N的小车前进4m,拉力做功为　 　J,重力做功为　 　J.
在如图所示的“汽油机模型”实验中，厚壁有机玻璃圆筒内底部装有两根与静电起电机相连接的放电针。将适量的汽油喷入筒内，用软木塞塞住筒口，摇动起电机。如果观察到放电针放电，汽油燃烧，软木塞被高温高压的气体　 　，即可模拟四冲程汽油机工作时的　 　冲程。
如图是中国自主设计的“人造太阳”实验装置——东方超环，它在1亿度超高温度下运行了近10秒。
（1）其反应原理与太阳类似，通过核 　 　，释放巨大的核能，从而获得高温。
（2）“人造太阳”加热功率超过1×1012瓦，若利用“人造太阳”发电，发电效率为60%，则每小时发电量达 　 　。
一辆汽油车在高速公路上以72km/h的速度匀速行驶20km的过程中，汽车发动机的输出功率始终为69kW，发动机的效率为25%。则此过程中，发动机做的功是　 　J，汽油车受到的阻力是　 　N。消耗的汽油为　 　kg。（汽油的热值为4.6×107J/kg）
学校新近买了60套总质量为300千克的实验器材，每套一箱。实验员需要把这批实验器材搬运到7米高的3楼实验室。
（1）该实验员在搬运中，对器材总共做功　 　焦；
（2）假设实验员做功功率与质量的关系（如图所示），排除搬起箱子、放下箱子和下楼的时间，他搬运这批实验器材的最短时间　 　分钟．
、实验探究题（16分）把答案填在题中的横线上或按题目要求作答
小晨在“探究杠杆平衡条件”的实验中：
（1）小晨把杠杆放在支架上后，杠杆如图甲所示位置静止，为了将杠杆调至水平位置 平衡，他应该将右端的平衡螺母向　 　（选填“左”或“右”）调节。
（2）通过乙得出来杠杆平衡的规律，于是小晨同学将图丙中的竖拉位置变为斜拉位置， 要使杠杆在水平位置平衡且弹簧测力计的示数不变，应将钩码向　 　（选填“左”或“右”）调节。
（3）小晨采用图丁进行探究时，与之前得出结论不符合，可能的原因为：　 　。
风车可以将风能转化成其他形式的能。小宛制作了如图所示的一架小风车，想粗略测定风车在一定风速下做功的功率。
（1）观察实验装置，小宛还需要准备的实验仪器有刻度尺、托盘天平、　 　。
（2）实验时，逐渐增加挂在细线下的回形针数量，直到细线恰好缓慢匀速提升回形针为止。若测得回形针匀速上升的高度h、所用的时间t、回形针的总质量m，则风车对回形针做功的功率P＝　 　（表达式中的物理量均用符号表示）。
（3）看了小宛的实验，小郑认为他的测量结果小于此过程中风对风车做功的功率。以下理由支持小郑观点的有 。
A．旋转的风车也具有一定的动能
B．悬挂回形针的细线具有一定质量
C．风车的转轴与支架之间存在摩擦
、解答题（12分）解答应写出必要的文字说明、方程式和重要演算步骤。只写出最后答案的不能得分。 有数值计算的题，答案中必须明确写出数值和单位。
如图所示，动滑轮的重力为20牛，用该滑轮组提升质量为50千克的物体，使物体以0.2米／秒的速度匀速上升，g取10N/kg(不计轮轴的摩擦）求：
（1）人对绳子的拉力F的大小
（2）拉力做功的功率
（3）若人的体重为500牛，则物体匀速上升时人对地面的压力为多少牛
爆米花松脆可口，几乎是年轻人看电影时的“标配”。如图是舟山某影城中爆米花机的电路图，该爆米花机具有制作和保温功能。只闭合开关S2时，R2加热，电动机搅拌，开始制作爆米花；只闭合开关S1时，R1保温，防止爆米花变凉。爆米花机的铭牌如表所示。
额定电压 220V
加热功率 200W
保温功率 20W
电动机功率 44W
（1）保温电阻R1的阻值是多少？
（2）将100克20℃玉米粒加热到300℃成为爆米花时，玉米粒吸收热量是多少？【不考虑热量的损失，C玉米＝1.2×103J／（kg·℃）】
（3）制作一份爆米花用时5分钟，为了防止糊锅，需要电动机不停搅拌。已知电动机线圈电阻是1欧，求此过程中电动机线圈产生的热量是多少？
第三章 能量的转化与守恒 单元测试答案解析
本试卷共100分，考试时间70分钟。
注意事项：
1、答第I卷前，考生务必将自己的姓名、准考证号、考试科目用铅笔涂写在答题卡上。
2、选出答案后，用2B铅笔把答题卡上对应题目的答案标号涂黑。如需改动，用橡皮擦干净后，再填涂其它答案，不能答在试卷上。
、选择题（本题共14个小题；每小题3分，共42分。在每小题给出的四个选项中，只有一项是正确的）
C
【解析】声音是由物体的振动产生的，声音能传递能量.
拍手时手发出声音，引起空气的振动，声音在空气中以声波的形式向外传播，玩具接收到声能，玩具内部电路接通，就会动作起来.故答案为C.
D
【解析】分析各个选项中用电器的能量转化分析。
利用电流热效应工作的用电器，将电能转化为内能。
电视机将电能转化为声能和光能；洗衣机将电能转化为机械能；电风扇将电能转化为机械能；电热毯将电能转化为内能，故D正确，而A．B、C错误。
故选D。
B
【解析】根据能量转化和转移的知识分析即可。
A．水轮机带动发电机发电，将机械能转化为电能，故A错误；
B．干电池放电，将化学能转化为电能，故B正确；
C.汽油燃烧，将燃料的化学能转化为热能，故C错误；
D.给蓄电池充电，将电能转化为电池的化学能，故D错误。
故选B。
A
【解析】根据对家用电器的功率分析。
节能灯的功率大约再15W左右，而电视机的功率大约在100W左右，微波炉的功率大约在1000W，空调机的功率大约1000W，故A符合题意，而B、C、D不合题意。
故选A．
A
【解析】比较动力臂和阻力臂的大小，从而确定杠杆的分类。
A．使用撬棒时，阻力的作用点距离支点近，动力的作用点距离支点远，即动力臂大于阻力臂，为省力杠杆，故A符合题意；
B.使用筷子时，支点在大拇指接触的位置，阻力作用在筷子的尖端，动力作用在食指上，此时动力臂小于阻力臂，为费力杠杆，故B不合题意；
C.使用食品夹时，支点在夹片的相连处，阻力作用在夹片的顶端，动力作用在夹片的中间，此时动力臂小于阻力臂，为费力杠杆，故C不合题意；
D.在天平上，左右两个托盘到支点的距离相等，即动力臂等于阻力臂，为等臂杠杆，故D不合题意。
故选A．
A
【解析】根据电阻、比热容和热值的特性分析判断。
A．功率中，功率P与电能成正比，与时间成反比，故A符合题意；
B． 电阻中，电阻在数值上等于电压和电流的比值，但是与它们无关，只与导体的材料、长度、横截面积等因素有关，故B不合题意；
C． 比热容 中，比热容与热量、质量和温度的变化量无关，只与物质的种类和状态有关，故C不合题意；
D． 热值 中， 热值与放出的热量和质量无关，只与燃料的种类有关，故D不合题意。
故选A．
D
【解析】（1）根据Q=cm△t可知，当吸收相同的热量时，比热容越小，液体升高的温度越大，实验效果越明显；
（2）串联电路中，各处电流都相等；
（3）首先根据分析产生热量的多少，然后根据Q=cm△t分析温度计的示数大小；
（4）根据串并联电路的电压特点分析两个电阻电压的大小关系，然后根据公式分析即可。
A．实验中选用煤油是因为它的比热容小，实验效果明显，故A错误；
B.探究电流通过导体产生的热量与电流大小的关系时，必须改变电流的大小，控制电阻相同，而甲中两个电阻串联时电流始终相等，且电阻大小无法相同，故B错误；
C.根据公式可知，当电阻并联时电压相等，因为R1D.根据甲乙两图可知，甲中R2的电压小于U总，而乙图中R1的电压等于U总，那么U1>U2；因为R1故选D。
C
【解析】根据功率的公式分析判断。
根据公式可知，要测量“引体向上”的功率，必须测量人的质量或重力、重心上升的高度和运动时间，不必测量单杠的高度，故C符合题意，而A．B、D不合题意。
故选C。
D
【解析】动能与质量和速度有关，重力势能与质量和高度有关，根据机械能和内能的转化确定机械能的变化。
在陨石下落的过程中，陨石的质量不变，高度减小，则重力势能减小；质量不变，速度增大，则动能增大。由于不断与空气摩擦，将机械能转化为内能，因此它的机械能减小。
故D正确，而A．B、C错误。
故选D。
D
【解析】已知消耗1kW h的电能，电能表的转盘转动600转，可求转30转消耗的电能，根据公式P= 可求该电器的额定功率．
解：转10转消耗的电能W= kW h×30= kW h
该电器的额定功率P= = = kW=200W
故选D．
C
【解析】（1）电流通过导体产生的热量不能直接观察，可以通过U形管液面高度差的变化来反映，这种研究方法叫转换法；
（2）串联电路电流处处相等；
（3）（4）两电阻丝串联，电流相同，根据Q=I2Rt分析容器内空气吸收热量的多少和电阻的大小关系。据实验装置可知，电流通过导体产生热量使容器中的空气受热膨胀，从而导致U形管中的液面会发生变化，虽然产生热量的多少不能直接观察，但可以通过U形管液面高度差的变化来反映，故A正确不合题意；
由图可知，两阻值不同的电阻丝串联，则通过两电阻丝的电流大小相等，故B正确不合题意；
由图可知，左侧U形管中液面高度差比右侧的大，说明在相同时间内，电流在左容器中产生的热量较多，则左侧器中空气吸收的热量多。两电阻丝串联，电流相同，根据Q=I2Rt可知，图中左边容器的电阻丝阻值较大，故C错误符合题意，D正确不合题意。
故选C。
B
【解析】（1）根据图像确定物体的运动状态，然后根据二力平衡的知识比较拉力的大小；
（2）根据图像确定二者相同时间内路程的大小，再根据W=Fs比较做功的大小。
（1）根据图像可知，这两次物体都做匀速直线运动，则它受到的拉力和摩擦力相互平衡，即拉力都等于摩擦力。因为摩擦力保持不变，所以两次的拉力相等，即F1=F2。
（2）根据图像可知，相同时间内第①次通过的路程大于第②次通过的路程，即s1>s2。且F1=F2，根据W=Fs可知，两次做功W1>W2。
故B正确，而A．C、D错误。
故选B。
B
【解析】已知高度相同，根据公式W=Gh可求有用功的大小，还知道拉力的大小和通过的路程大小，根据公式W=Fs可求拉力做的总功；根据比较机械效率的大小。
同一物体升高的高度相同，根据公式W有=Gh可知，有用功相同；
因为CA＞BA，拉力相同，根据公式W总=Fs可知，F2做的功多；
有用功相同，F2做的总功多，由可知，其机械效率低，即ηB＞ηC，故C、D错误。
影响滑动摩擦力大小的因素有两个：压力大小和接触面的粗糙程度；
物体分别沿斜面BA和CA运动，可认为接触面的粗糙程度相同，斜面越陡，则压力越小，滑动摩擦力越小，则fB＜fC，故B正确，A错误。
故选B。
C
【解析】由电路图可知，闭合开关S，传感器电阻R和定值电阻R0串联，电压表测R两端的电压，电流表测电路中的电流。
（1）根据图丙可知粉尘浓度增大时传感器R的阻值变化，根据欧姆定律可知电路中电流的变化和定值电阻R0两端的电压变化，利用串联电路的电压特点可知电压表示数的变化；
（2）当传感器R的阻值最小时，电路中的总电阻最小，电路中的电流最大，根据电阻的串联和欧姆定律求出电流表的最大示数；
此时传感器R的阻值最小，粉尘浓度最大，则根据欧姆定律可得此时的总电阻，根据串联电路的特点求出此时传感器R的阻值，由图乙知可知此时对应的粉尘度；
根据P=UI计算定值电阻R0的最大功率；
（3）根据串联电路电阻规律结合可知要使电功率最小，需要传感器R的阻值最大，由图乙可知，传感器R的最大阻值，进一步求出电路的最小总功率。
A．由图甲可知该电路为串联电路，电压表测量定值电阻两端的电压，由图乙可知，随着粉尘浓度的增加，传感器R的电阻减小，所以当粉尘浓度增大时，电路中的总电阻变小，由欧姆定律得电路中的电流变大，定值电阻两端的电压变大，即电压表示数变大，故A错误；
BC.因为电压表的量程为0～3V，所以当定值电阻两端电压达到电压表量程的最大值3V时，由欧姆定律得此时电路中的电流最大，即，
此时的总电阻最小，即传感器R的阻值最小，粉尘浓度最大，则根据欧姆定律可得此时的总电阻为：；
因为定值电阻R0的阻值为15Ω，所以此时传感器R的阻值为5Ω，由图乙知此时对应的粉尘度为14mg/m3，所以电路可测的最大粉尘度为14mg/m3，故B错误；
定值电阻R0的最大功率为：，故C正确；
D.由可得电路的总功率为：，要使电功率最小，需要传感器R的阻值最大，由图乙可知，传感器R的最大阻值为45Ω，所以电路的最小总功率为：，故D错误。
故答案为：C。
、填空题（30分）把答案填在题中的横线上或按题目要求作答
200；0
【解析】已知拉力和距离根据公式W=Fs计算拉力做的功，已知重力和高度根据公式W=Gh计算克服重力所做的功。
拉力做的功为：W=Fs=50N×4m=200J；
克服重力做的功为：W'=Gh=100N×0m=0J。
冲出；做功
【解析】（1）汽油燃烧，产生大量高温高压的燃气，对软木塞产生巨大的压力。当压力大于瓶口的摩擦力时，软木塞被里面的气体冲出来，将气体的内能转化为软木塞的机械能。
（2）内燃机的压缩冲程，将机械能转化为内能；做功冲程，将内能转化为机械能。
（1）如果观察到放电针放电，汽油燃烧，软木塞被高温高压的气体冲出；
（2）可模拟四冲程汽油机工作时的做功冲程。
（1）聚变
（2）2.16×1015J
【解析】（1）根据太阳的发光原理解答；
（2）根据W=Pt计算即可。
（1）其反应原理与太阳类似，通过核聚变，释放巨大的核能，从而获得高温。
（2）“人造太阳”每小时的发电量为：W=Pt=1×1012W×60%×3600s=2.16×1015J。
6.9×107；3450；6
【解析】（1）根据公式计算出汽车行驶的时间，根据W=Pt计算出发动机做的功；
（2）根据计算出汽车受到的阻力；
（3）根据计算汽油燃烧放出的热量，再根据计算消耗汽油的质量。
（1）汽车行驶的时间；、
发动机做的功：W=Pt=69000W×1000s=6.9×107J；
（2）汽车受到的阻力；
（3）汽油燃烧放出的热量；
消耗汽油的质量：。
（1）2.1×104
（2）5
【解析】功与做功所用时间之比为功率。
（1）300kg×10N/kg=3000N，3000N×7m= 2.1×104
（2）排除搬起箱子、放下箱子和下楼的时间，由图可知实验员搬运10kg物体做功功率为50W，搬运30kg物体做功功率为70W，所以
比较两者300秒最短的时间，也就是5分钟。
故答案为：（1） 2.1×104 （2）5
、实验探究题（16分）把答案填在题中的横线上或按题目要求作答
（1）右
（2）右
（3）杠杆自重对实验有影响
【解析】（1）平衡螺母总是向轻的那端调节；
（2）首先分析动力臂的大小变化，然后根据杠杆的平衡条件F1L1=F2L2分析钩码位置的改变；
（3）当支点在杠杆的重心正下方时，杠杆的重力对平衡没有影响。当支点不在重心正下方时，它的重力就会对平衡产生影响，据此分析解答。
（1）根据图甲可知，杠杆左端下沉右端上翘，则右端轻，因此平衡螺母应该向右调节。
（2）小晨同学将图丙中的竖拉位置变为斜拉位置，动力臂L1会变小。根据杠杆的平衡条件F1L1=F2L2得到：F1L1=G钩码×L2，在动力和钩码重力不变的情况下，需要减小阻力臂L2，即钩码向右移动。
（3）小晨采用图丁进行探究时，与之前得出结论不符合，可能的原因为：杠杆自重对实验有影响。
（1）秒表
（2）mgh/t
（3）A；B；C
【解析】（1）根据实验目的确定要测量的物理量，从而确定需要的测量工具；
（2）根据功和功率的计算式解答；（3）风车的动能、细线的质量、风车转轴处摩擦等都会消耗能量，而总能量不变，所以测得风车的功率值会小于此过程中风对风车做功的功率。
（1）观察实验装置，测量功率就必须测量时间，则小宛还需要准备的实验仪器有刻度尺、托盘天平和秒表；
（2）风车对回形针做的功：W=Gh=mgh；
风车对回形针做功的功率：。
（3）A．风对风车做功时，旋转的风车也具有一定的动能，即消耗一定的风能，使测量结果小于此过程中风对风车做功的功率，故A符合题意；
B.悬挂回形针的细线具有一定质量，提升细线也会做功，使测量结果小于此过程中风对风车做功的功率，故B符合题意；
C.风车的转轴与支架之间存在摩擦会消耗能量，使测量结果小于此过程中风对风车做功的功率，故C符合题意。
故选ABC。
、解答题（12分）解答应写出必要的文字说明、方程式和重要演算步骤。只写出最后答案的不能得分。 有数值计算的题，答案中必须明确写出数值和单位。
（1）根据图片可知，承担重力的绳子段数n=2，
物体的重力为：G=mg=50kg×10N/kg=500N；
那么自由端的人对绳子的拉力为：。
（2）拉力的移动速度v=nv物=2×0.2m/s=0.4m/s；
那么拉力的功率：P=Fv=260N×0.4m/s=104W。
（3）地面对人的支持力F支持=G人-F拉=500N-260N=240N；
人对地面的压力与地面对人的支持力为相互作用力，
那么二者相等；
因此人对地面的压力为240N。
【解析】（1）首先根据G=mg计算出物体的重力，再根据计算人对绳子的拉力；
（2）首先根据v=nv物计算出拉力的移动速度，再根据P=Fv计算拉力的功率；
（3）首先根据F支持=G人-F拉计算出地面对人的支持力，再根据相互作用力的原理计算人对地面的压力。
（1）
（2）解：Q=c玉米m（t2-t1）=1.2×103J／（kg·℃）×0.1kg×（300℃-20℃）=3.36×104J
（3）解：I==0.2A
Q=I2Rt=（0.2A）2×1Ω×5×60S=12J
【解析】（1）只闭合开关S1时，R1保温，根据 计算出它的阻值；
（2）根据公式Q=cm△t计算玉米粒吸收的热量；
（3）根据表格确定电动机的功率，然后根据计算出通过电动机线圈的电流，最后根据Q=I2Rt计算出线圈产生的热量。
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