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/ 让教学更有效 精品试卷 | 科学
第2章 能的转化与能量守恒
2.1 功和机械能 2
知识点1 功 2
知识点2 功的计算 3
知识点3 功率 3
知识点4 功与能 4
知识点5 动能 5
知识点6 势能 6
知识点7 动能和势能的转化 7
2.2 物体的内能 10
知识点1 内能的概念 10
知识点2 改变内能的两种方式 11
知识点3 比热容 12
知识点4 热量计算 14
知识点5 燃料的热值 14
知识点6 化学反应中的能量变化 15
2.3 电路中的电能 16
知识点1 电能、电功与电能表 16
知识点2 额定功率与实际功率 18
知识点3 电功率、电功计算 19
知识点4 伏安法测小灯泡电功率 20
知识点5 电流热效应与焦耳定律 23
知识点1 核裂变与核聚变 25
知识点2 核电站 26
知识点3 放射性与三种放射线 27
2.5 能的转化与能量守恒 29
知识点1 能的相互转化 29
知识点2 能量守恒定律 30
知识点3 能的转移和转化的方向性 31
考点梳理
2.1 功和机械能
知识点1 功
1.功的定义：一个力作用在物体上，物体在这个力的方向移动一段距离，就说力对物体做功。
2.做功两个必要因素，二者缺一不可
① 作用在物体上的力F；② 物体在力的方向移动距离s
3.三种不做功情况
① 有距离无力：依靠惯性运动，不受推力拉力；
② 有力无距离：用力推、拉物体，物体保持静止；
③ 力与距离垂直：力竖直，物体水平移动，力不做功。
4.克服力做功：物体运动方向与受力方向相反，称为克服该力做功；竖直上升时克服重力做功。
【学以致用1】下列所示现象中，对物体做了功的是（　　）
A．
搬而未起
B．
提着滑板在水平路面上前行
C．
人将木箱推到斜面的顶端
D．
举着杠铃在空中不动
【答案】C
【解答】解：A、搬而未起，有力但没有移动距离，不做功。故A不合题意；B、提着滑板在水平路面上前行，有力但在力的方向上没有移动距离，不做功。故B不合题意；C、将木箱推到斜面顶端，施加了力，并且在力的方向上移动了距离，对木箱做了功。故C符合题意；D、举着杠铃静止不动，有力但没有移动距离，不做功。故D不合题意。故选：C。
知识点2 功的计算
1.计算公式：功=力×距离，即W=Fs；竖直提升物体克服重力做功W=Gh。
2.单位：焦耳（J），1J=1N·m；含义：1 牛的力使物体移动 1 米，做功 1 焦。
【学以致用2】在水平地面上，小孩用50牛的水平推力推着120牛重的箱子匀速前进了10米，在这个过程中，小孩对箱子做的功和重力对箱子做的功分别是（　　）
A．0焦和1200焦 B．300焦和1200焦
C．500焦和0焦 D．500焦和1200焦
【答案】C
【解答】解：箱子在水平地面上前进，则小孩对箱子做的功是W＝Fs＝50N×10m＝500J，物体在重力的方向上没有移动距离，所以重力对箱子做的功为0。故选：C。
知识点3 功率
1. 功率
（1） 定义：物体做的功与做功所用时间之比叫作功率。
（2） 意义：反映做功快慢的量，即表示能量转化快慢的量。
（3） 符号：P。
（4）功率的公式：由功率的定义知，功率=， P= P=Fv
（5） 功率的单位
在国际单位制中，功率的单位是瓦特，简称瓦，符号为W。1W=1J/s。在实际应用中还常用千瓦（kW）、兆瓦（MW）作为功率的单位。1kW=1×103W，1MW=1×106W。
【学以致用3】如图甲所示，水平路面由三段粗糙程度不同的区域组成。物块在F=2牛的水平拉力作用下从区域①的最左端由静止开始运动，在刚进入区域③时撤去拉力，物块最终停在区域③的最右端。图乙为物块运动的v-t图像，下列说法正确的是（　　）
A．区域②F的功率为4瓦
B．区域③F做功12焦
C．区域①路面最粗糙
D．区域①②③F所做的功相同
【答案】A
【解答】解：A、物块在2s～3s内是在区域②上运动，由图乙可知物块在2s～3s内的速度是2m/s,根据P=Fv得到区域②F的功率P2=Fv=2N×2m/s=4W，故A正确；B、在刚进入区域③时撤去拉力，有距离无力，F没有做功，故B错误；C、物块运动时，在水平方向上受到向右的拉力和向左的摩擦力的作用；由题目和图像可知：物块在0～2s内在区域①内做加速运动，此时的拉力要大于摩擦力，拉力为2N，故摩擦力小于2N；在2s～3s内在区域②内在做匀速运动，则拉力和摩擦力是一对平衡力，大小相同，滑动摩擦力大小只与压力大小和接触面的粗糙程度有关，压力大小不变，物块在区域②受到的摩擦力较大，所以区域①路面的粗糙程度比区域②路面的粗糙程度小，故C错误；D、区域①F做的功W1=Fs1=F×vt1=2N×2m/s×2s=4J，区域②F做的功W2=Fs2=F×vt2=2N×2m/s×1s=4J，区域③F做的功为零，区域①②③F所做的功不相同，故D错误。故选：A。
知识点4 功与能
1.物体具有做功的本领，科学上就说这个物体具有能。
2.对物体做功使物体获得相应的能，而具有能的物体也可以对外做功。
3.做功的实质
物体具有做功的本领，是因为它具有能。做功的实质是能的转化过程，力对物体做了多少功，就有多少能发生转化。因此，可以用做功的多少来量度能的转化的多少。能的单位和功的单位一样，也是焦耳。
【学以致用4】关于功和能的关系，下列说法正确的是（　　）
A．物体具有的能越多，它做的功越多
B．物体有了能就一定正在做功
C．做功的物体一定具有能
D．物体做功的多少与它具有的能无关
【答案】C
【解答】解：A、物体具有的能越多，它做功的本领越大，故A错误；B、物体有了能就有了做功本领，但不一定正在做功，故B错误；C、做功的物体一定具有能，故C正确；D、一个物体具有的能量越多，那么这个物体就可以做更多的功，故D错误；故选：C。
知识点5 动能
1. 定义
物体由于运动而具有的能叫作动能。一切做机械运动的物体都具有动能。
2.动能的大小的影响因素：物体动能大小与物体质量和运动速度有关。质量相同的物体，速度越大，它的动能越大；速度相同的物体，质量越大，它的动能越大。
3. 实验注意事项
①使质量不同的小钢球从同一高度静止释放的目的：使小钢球到达水平面时的初速度相同；
②如何改变小钢球的速度：使小钢球从不同高度滚下；
③斜面的作用：使小钢球具有速度并改变小钢球速度的大小；
④当水平面绝对光滑，小钢球将做匀速直线运动，不能达到探究目的；
⑤用小钢球做实验的不足之处：不能保证小钢球在水平面上沿直线运动。
【学以致用5】在“探究物体的动能大小与哪些因素有关”的实验中，同学们做了如图所示三个实验，将小球沿着同一斜面由静止释放，并与同一水平面上的同一木块相碰，木块在水平面上移动一段距离后静止。关于该实验的说法中，不正确的是（　　）
A．该实验的设计思路是采用转换法，用木块移动的距离来表示动能的大小
B．在实验器材的选择时，除用同一斜面外，还需考虑被撞木块的质量和软硬等因素
C．甲、乙实验对比可以研究动能与高度的关系
D．甲、丙实验对比可以研究动能与质量的关系
【答案】C
【解答】解：A、小球的动能是从木块被推出的距离看出的，这里采用了转换法的思想，故A正确；B、斜面的光滑程度影响小球滚下的速度，木块的质量和软硬影响碰撞的程度，所以在实验器材的选择时，除用同一斜面外，还需考虑被撞木块的质量和软硬等因素，故B正确；CD、球的动能与质量和速度都有关系，研究与质量的关系控制小球滚下的高度相同，研究与速度的关系，控制小球的质量相等，这是控制变量法的应用；球滚到水平面上时获得的速度与球在斜面上的高度有关，同一小球从不同高度落下，目的是为了让小球在斜面上获得不同的运动速度，甲、乙实验对比可以研究动能与速度的关系，甲、丙实验对比可以研究动能与质量的关系，故C错误，D正确；故选：C。
知识点6 势能
1. 重力势能
(1) 定义：物体由于受到重力并被举高时所具有的能叫作重力势能。
(2)重力势能的大小的影响因素：物体的重力势能大小与物体的质量和被举高的高度有关。物体的质量越大，被举得越高，具有的重力势能就越大。
2.弹性势能
（1）定义：物体发生弹性形变具备的能；塑性形变无弹性势能，如橡皮泥；超出弹性限度形变后无弹性势能。
（2）影响因素：弹性形变程度越大，弹性势能越大；例：弓拉得越满、发条拧越紧，势能越大。
【学以致用6】小实利用空心塑料管、质量不同的小球（m1＜m2）、大头针和泡沫来研究“影响重力势能大小的因素”。如下图所示，他将小球放在塑料管正上方释放，观察大头针插入泡沫的深度，重复实验。下列说法不正确的是（　　）
A．三组实验中，小球的体积应该要保持完全相同
B．三组实验中，都应让小球从静止状态自由下落
C．比较①和③，可以探究重力势能与高度的关系
D．比较②和③，可以探究重力势能与质量的关系
【答案】C
【解答】解：A．根据控制变量的原则，三组实验中，小球的体积应该要保持完全相同，故A正确；B．为了避免小球的动能干扰实验，三组实验中，都应让小球从静止状态自由下落，故B正确；C．①和③组实验中，小球的质量和高度都不相同，不符合控制变量的原则，因此不能探究重力势能与高度的关系，故C错误；D．②和③组实验中，小球的高度相同，质量不同，可以探究重力势能与质量的关系，故D正确。故选：C。
知识点7 动能和势能的转化
1. 动能和重力势能之间可以相互转化，一般发生在仅有重力作用下的运动过程中。
(1) 摆锤的摆动：在摆锤向下摆动的过程中，高度越来越低，速度越来越大，重力势能减小，动能增大，重力势能转化为动能；在摆锤摆过中点向上摆动的过程中，高度越来越高，速度越来越小，重力势能增大，动能减小，动能转化为重力势能。
(2) 滚摆的运动：在滚摆下降的过程中，高度越来越低，速度越来越大，重力势能减小，动能增大，重力势能转化为动能；在滚摆上升的过程中，高度越来越高，速度越来越小，重力势能增大，动能减小，动能转化为重力势能。
(3) 光滑轨道上从高处滚下的小球：小球在A点速度是零，不具有动能，只具有重力势能；B点是最低点，只具有动能；C、D两点既有动能又有重力势能。小球在滚动过程中，从A点到B点，重力势能转化为动能；从B点到C点，动能转化为重力势能；从C点到B点，重力势能转化为动能；从B点到D点，动能转化为重力势能。
2. 动能和弹性势能的相互转化
当压缩弹簧时，弹簧就储存了弹性势能，放手后弹簧的弹性势能转化为木块运动的动能。弹簧被压缩得越短，即弹性形变越大，弹簧的弹性势能越大，放手后木块运动距离越远。
3. 机械能守恒
动能和势能统称为机械能。物体的动能和势能可以相互转化，而且在转化过程中，如果只有动能和势能的相互转化，机械能的总量就保持不变，即机械能守恒。
4.伽利略斜面实验
在不存在摩擦、阻力的理想条件下，小球只有动能和重力势能相互转化，动能与重力势能总和（机械能）保持不变，即机械能守恒。
【学以致用7】某同学组装了如图所示的滚摆，将滚摆从最高处由静止释放，观察到滚摆上下往复运动几次后最终静止下来。下列说法正确的是（　　）
A．滚摆上升时，重力势能转化为动能
B．滚摆下降时，它的重力势能减小，机械能增大
C．滚摆每次到达最高点的重力势能都比上次小
D．滚摆到达最低点时，若所有外力消失，它将保持静止
【答案】C
【解答】解：A．滚摆上升时，质量不变，高度升高，重力势能增大，速度减小，动能减小，不是重力势能转化为动能，故A错误；B．滚摆下降时，质量不变，高度减小，它的重力势能减小，滚摆上下往复运动几次后最终静止下来，说明存在空气阻力，机械能转化为内能，机械能减小，故B错误；C．由于存在空气阻力，机械能减小，滚摆每次到达最高点时动能都为零，机械能是动能和势能的总和，因此重力势能都比上次小，故C正确；D．滚摆到达最低点速度不为0，假如一切外力消失，它将做匀速直线运动，故D错误。故选：C。
2.2 物体的内能
知识点1 内能的概念
1.分子动能：分子无规则热运动具有的能，温度越高，分子动能越大。
2.分子势能：分子间存在相互作用力产生的势能。
3.内能定义：物体内部所有分子热动能与分子势能的总和，单位焦耳（J），也称热能。
4.特点
① 普遍性：无论高温钢水、低温冰雪，一切物体任何状态都具有内能；
② 影响因素：同种物质，质量越大、温度越高，内能越大，物态改变内能也会变化；
③ 内能≠机械能：内能是微观分子能量总和，永远不为零；机械能是物体宏观运动或形变能量，可以为零，二者可相互转化。
5. 内能和机械能的区别和联系
内能 机械能
影响因素 与物体的温度、质量等有关 与物体的质量、速度、被举高的高度、弹性形变有关
大小 内能 = 分子动能 + 分子势能；内能不可能为零 机械能 = 动能 + 势能；机械能可以为零
相同点 都是能的形式，具有能的物体都能够对外做功
联系 一个物体可以同时具有机械能和内能，机械能和内能可以相互转化
【学以致用8】下列说法中正确的是（　　）
A．静止在地面上的冰块没有内能
B．空中飞行的飞机比地面上静止的火车的内能多
C．动能大的物体内能一定大
D．自然界中任何状态下处于任何位置的物体都有内能
【答案】D
【解答】解：A、静止在地面上的冰块有内能，因为一切物体都具有内能。故A不正确。B、空中飞行的飞机和地面上静止的火车的内能无法比较，因为内能的大小和温度、质量、状态等有关。故B不正确。C、动能大的物体内能不一定大，因为内能和动能是两种不同形式的能，两者的大小没什么关系。故C不正确。D、自然界中任何状态下处于任何位置的物体都有内能，因为一切物体都具有内能。故D正确。故选：D。
知识点2 改变内能的两种方式
1.热传递
（1）发生条件：两物体或同一物体不同部位存在温度差；
（2）终止条件：温度相同。
（3）能量变化：能量从高温物体转移到低温物体，能的形式不变。
（4）热量定义：热传递过程中转移内能的多少，是过程量。只能说吸收或放出热量，不能说物体 “含有热量”。
（5）规律：吸热内能增加，放热内能减少，吸放热多少等于内能变化量。
2.做功
（1）外界对物体做功，物体的内能增加。
（2）物体对外做功，物体内能减少。
（3）能量变化：机械能和内能相互转化，做功多少等于内能改变量。
3.二者关系：做功、热传递改变内能效果完全等效，仅通过末状态无法判断改变方式。
4.温度、内能、热量辨析
（1）温度（状态量）：表征分子运动剧烈程度；升温内能增加，但吸热温度不一定升高，如晶体熔化。
（2）内能（状态量）：物体固有能量；内能大温度不一定高。
（3）热量（过程量）：只存在热传递过程，无传递则无热量。
【学以致用9】2025年4月19日，全球首届人形机器人半程马拉松比赛在北京开赛，全程约21km。如图所示。机器人全身共有18个靠电机驱动的关节，在奔跑过程中，腿部关节温度会上升。下列实例中，改变内能的方式与“关节温度上升”相同的是（　　）
A．野外烤火御寒
B．古人钻木取火
C．用热水袋取暖
D．冰袋冷敷降温
【答案】B
【解答】解：机器人在奔跑过程中，腿部关节温度会上升，克服摩擦做功，温度升高，内能增大，是通过做功改变内能的。A．野外烤火御寒，内能增加，温度升高，是通过热传递改变了物体的内能，故A不符合题意；B．古人钻木取火，机械能转化为内能，温度升高，是通过做功改变内能的，故B符合题意；C．用热水袋取暖，是通过热传递改变了物体的内能，故C不符合题意；D．冰袋冷敷降温，是通过热传递改变物体的内能，故D不符合题意。故选：B。
知识点3 比热容
1.定义：一定质量物质升温吸收热量，与质量、升温乘积的比值，符号c。
2.公式： Q=cmt
Q：吸收（或放出）的热量（单位：J）
m：物质的质量（单位：kg）
t：温度的变化量、表示物体升高（或降低）的温度（单位：）
3.单位：J/(kg·)；水的比热容4.2103 J/(kg·)。
4.物理意义：1kg 水升高或降低 1℃，吸收或放出4.2103 J热量。
5.特性：
（1）比热容是物质的一种特性，同种物质在相同状态下的比热容是一定的，但在不同的状态下，比热容不相同。
（2） 比热容与物质的种类、状态有关，与物质的质量、温度、吸收或放出的热量无关。
【学以致用10】用相同的电加热器分别给质量相等的A和B两种液体加热（不计热量损失），如图所示的是它们的温度随加热时间的变化图像。下列说法正确的是（　　）
A．液体A的比热容比B的大
B．液体A与B的比热容之比为1：2
C．加热相同时间，液体B吸收的热量比A吸收的热量多
D．液体A和B升高相同的温度，A吸收的热量较多
【答案】B
【解答】解：AB．用相同的电加热器，加热相同时间，电加热器放出的热量相同，根据Q＝cmΔt可知，在质量相等、升高相同的温度时，A的加热时间为10min，B的加热时间为20min，加热时间之比为1：2，吸收的热量之比为QA：QB＝1：2。A与B的比热容之比为cA/cB= (QA/(mΔt))/(QB/(mΔt)) =QA/QB= 1/2故A错误，B正确；C．分别用两只完全相同的电加热器加热，相同的时间内吸收的热量相等，故C错误；D．由图象可以看出，当升高的温度相同时，B的加热时间更长，说明B吸收的热量更多，故D错误。故选：B。
知识点4 热量计算
1.升温吸热：Q吸=cm(t-t0)
t0初温，t末温，t=t- t0升高温度
2.降温放热：Q放=cm (t0 - t)，t = t0 - t降低温度
3.通用公式：Q=cmt，仅适用于物态不变的升温、降温过程。
4.热平衡方程：无热量损耗时，高温放出热量 = 低温吸收热量，Q吸=Q放。
【学以致用11】有三杯质量都不相等的水A、B、C，其中A杯温度为15℃，B杯温度为25℃，C杯温度为35℃。将A、B两杯混合后温度为21℃，将A、C两杯混合后温度为32℃，则三杯水混合后的温度为（不考虑热量的散失）（　　）
A．25℃
B．30.7℃
C．32.1℃
D．37.5℃
【答案】B
【解答】解：不考虑热量的散失，不同的水混合时，低温水吸收的热量等于高温水放出的热量，将A、B两杯混合后，水的比热容一定，根据Q=cmΔt可得：cmA×（21℃-15℃）=cmB×（25℃-21℃），即：3mA=2mB……①将A、C两杯混合后，同理可得：cmA×（32℃-15℃）=cmC×（35℃-32℃），即：17mA=3mC……②三杯水混合后，同理可得：cmA×（t-15℃）+cmB×（t-25℃）=cmC×（35℃-t）……③由①②③解得：t=30.7℃，故B正确。故选：B。
知识点5 燃料的热值
1. 燃料：木柴、煤、石油、天然气、沼气等都是燃料，燃料燃烧放出热量，将贮存在燃料中的化学能转化为内能。
2.热值定义：一定质量的某种燃料完全燃烧放出的热量与它的质量的比，叫作这种燃料的热值，用符号q表示。1kg某种燃料完全燃烧放出的热量，符号q。
3.对完全燃烧的理解
（1）完全燃烧含义：氧气充足、烧完、烧尽；
（2）条件：只有在完全燃烧时放出的热量与其质量之比才是这种燃料的热值；
（3）注意：用没有完全燃烧时放出的热量计算出的热值比实际值偏小，但这时不能说燃料的热值变小。
4.单位：固液J/kg；气体J/m3。
5.计算公式
（1）固液体燃料：Q放=mq
Q放：燃料完全燃烧放出的热量，单位： J；
q：燃料热值，单位： J/kg；
m：燃料的质量，单位： kg。
（2）气体燃料：Q放=Vq
6.特性：热值是燃料固有属性，只和燃料种类有关，与质量、燃烧是否完全无关。
7.燃料利用率提升途径：充分燃烧、减少散热损失；热效率：=100%。
【学以致用12】天然气是一种优质燃料，其主要成分是甲烷，甲烷的化学式是 。2024年中国天然气发展报告中提到天然气在2023年消费量高达3945亿立方米，同比增速7.6%。为此，我国自主研发了全球首套12000米特深井自动化钻机，以科技助力生产，改善生活。天然气与煤炭相比，其优点是天然气的热值大，污染 （选填“较大”或“较小”），完全燃烧0.5m3的天然气放出的热量是 J。（已知：q天然气=4×103J/m3）
【答案】CH4；较小；2×103J。
【解答】解：甲烷是由碳、氢两种元素组成，其化学式为CH4；天然气与煤炭相比，天然气燃烧后产生的污染物相对较少，即污染较小；已知天然气的体积V=0.5m3，天然气的热值q=4×103J/m3，根据燃料完全燃烧放热公式Q放=Vq,可得Q放=0.5m3×4×103J/m3=2×103J。故答案为：CH4；较小；2×103J。
知识点6 化学反应中的能量变化
1.放热反应：反应过程向外释放热量，体系温度升高。
如：燃烧、镁和稀盐酸、生石灰加水。
2.吸热反应：反应吸收外界热量，体系温度降低。
如：氢氧化钡和氯化铵、碳酸钙高温分解、碳还原二氧化碳。
3.本质：化学能与内能之间相互转化。
【学以致用13】据记载：在虎门销烟中，把烟土倒入盐水池浸泡，再投入生石灰，生石灰遇水便沸，烟土湮灭。吗啡（化学式C17H19NO3）是烟土中最主要的生物碱，吸食容易成瘾，危害极大。
（1）生石灰“遇水便沸”，说明生石灰与水反应 （填“放热”或“吸热”）；
（2）生石灰与水生成Ca（OH）2，请写出Ca（OH）2的一种用途： 。
（2）改良酸性土壤。
【答案】（1）放热；
【解答】解：（1）生石灰"遇水便沸"，说明生石灰与水反应是放热反应；（2）Ca（OH）2可以用于改良酸性土壤。故答案为：（1）放热；（2）改良酸性土壤。
2.3 电路中的电能
知识点1 电能、电功与电能表
1.电能
（1）来源：水能、风能、太阳能等转化而来；用电器可将电能转化为光能、声能、机械能、内能、化学能。
（2）单位：国际单位J；常用单位 度kW·h，换算1kW·h=3.6106J
2．电功
（1）定义：电流做的功，符号W；
（2）实质：电能转化为其他形式的能，消耗多少电能，电流就做多少功。
3．电能表
【学以致用14】如图所示是小科家的电能表，下列说法正确的是（　　）
A．电能表是测量电功率的仪表
B．电能表应安装在家庭电路的总开关之前
C．此时电能表读数为20244kW h
D．小科家同时工作的用电器的总功率不能超过2200W
【答案】B
【解答】解：A、电能表是测量消耗电能（电功）的仪表，不是测量电功率，故A错误；B、在家庭电路中，电能表安装在家庭电路的总开关之前，故B正确；C、电能表的最后一位数是小数，计数单位是kW h,图示电能表的示数为2024.4kW h,故C错误；D、220V 10（20）A中，220V是指电能表的工作电压，20A是指电能表平时工作允许通过的最大电流，小科家同时使用的用电器最大总功率：P最大=UI最大=220V×20A=4400W，故D错误。故选：B。
知识点2 额定功率与实际功率
1.电功率
（1）物理意义：电流做功快慢
（2）定义：电流所做的功与所用时间之比叫作电功率，数值上等于电流单位时间内做的功，符号P。
（3）公式：P=
（4）单位：W、kW，1kW=1000W；
2.额定电压和额定功率
（1）额定电压U额：用电器正常工作电压
（2）额定功率P额：额定电压下的功率
（3） 注意：额定电压、额定功率是定值，不随实际工作电压改变。
3.实际电压和实际功率
（1）实际电压U实：实际两端电压
（2）实际功率P实：实际工作功率。
（3）功率和电压的关系:灯泡亮度只由实际功率决定。
【学以致用15】小明写作业时，发现家里的电灯突然变暗，推测主要的原因可能是电灯（　　）
A．实际电压变大 B．实际功率变小
C．额定功率变小 D．额定电压变小
【答案】B
【解答】解：AB．电灯的亮度取决于它的实际功率，电灯突然变暗，实际功率变小，根据电功率公式P=U2/R可知，白炽灯的实际电压会变小，故B正确，A错误；CD．用电器正常工作时的电压叫做额定电压，额定电压下的功率叫额定功率，白炽灯的额定电压和额定功率是不变的，故CD错误。故选：B。
知识点3 电功率、电功计算
1. 探究实践：小灯泡的电功率跟哪些因素有关
① 探究：电功率与电流的关系
实验结论：在电压相等的情况下，通过小灯泡的电流越大，小灯泡的电功率越大。
② 探究：电功率与电压的关系
实验结论：在电流相等的情况下，加在小灯泡两端的电压越高，小灯泡的电功率越大。
2.计算公式
（1）通用式（所有电路）：P=UI、W=UIt
（2）纯电阻推导式（电热器、白炽灯）：
P=I2R（串联常用，电流相等）、P=（并联常用，电压相等）
W=I2Rt=t
3.串并联功率
（1）串联：功率与电阻成正比=；
（2）并联：功率与电阻成反比=；
（3）总功率：P总=P1+P2+……
【学以致用16】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
【解答】解：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。故选：D。
知识点4 伏安法测小灯泡电功率
1.实验原理： P=UI
2.器材：电源、开关、导线、小灯泡、电流表、电压表、滑动变阻器（一上一下接线）
3.实验步骤
① 连接电路，开关断开，滑片调到最大阻值；
②调节滑片，使U=U额，记录电流，观察正常亮度，计算额定功率；
③调高电压至1.2U额，短时测量，防止烧坏；
④调低电压至0.8 U额，记录数据；
⑤计算三次实际功率，对比亮度。
4.实验结论：实际电压越高，实际功率越大，灯泡越亮；
注意：测电阻多次测量求平均值减小误差；测电功率三次是三种不同工作状态，不能取平均。
5.常见电路故障
（1）滑动变阻器全上：灯泡超亮，调节无变化；全下：灯泡极暗；
（2）电表正负接反：指针反向偏转；量程选错：指针偏出 / 偏太小；
（3）灯泡短路：灯不亮，电压表无示数，电流表有示数；
（4）灯泡断路：灯不亮，电压表示数接近电源电压，电流表无示数。
【学以致用17】小建在“测量小灯泡的电功率”实验活动中，使用的小灯泡额定电压为3.8V，电源电压6V恒定不变，滑动变阻器规格为“50Ω 1A”。
（1）该同学连接了如图所示的部分实验电路，请用笔画线代替导线，将电路连接完整；
（2）连接好电路，闭合开关，小建发现电流表示数为0、电压表示数为6伏。造成该现象的原因可能是 ；
（3）排除故障后继续实验，闭合开关，发现电压表示数为3.2V。若要测得小灯泡的额定功率，应将滑动变阻器滑片向 （选填“左”或“右”）端滑动；
（4）实验过程中现象和测得的数据如下表。第四次实验中，电流表如图所示，读得I= 安，小灯泡的额定功率为 瓦。
实验次数 1 2 3 4 5
发光情况 很暗 较暗 较亮 亮 很亮
电压U/V 1.0 2.0 3.0 3.8 4.5
电流I/A 0.20 0.22 0.25 I 0.34
【答案】（1）；（2）灯泡断路；（3）左；（4）0.3；1.14。
【解答】解：（1）根据实验，电路是串联的，电压表测灯泡两端电压，电流表测电路中的电流，据表格数据可知，电流不超过电流表的小量程，电流表选择小量程接入电路，如下图所示：；（2）连接好电路，闭合开关，小嘉发现电流表示数为0，说明电路可能断路，电压表示数为6V，说明电压表与电源连通，电压表被串联在电路中，则与电压表并联的电路以外的电路是完好的，则与电压表并联的电路断路了，即造成该现象的原因可能是灯泡断路；（3）灯在额定电压下正常发光，3.2V小于灯的额定电压3.8V，应增大灯的电压，根据串联电路电压的规律，应减小滑动变阻器两端的电压，由分压原理，应减小滑动变阻器连入电路中的电阻大小，故滑片向左移动，直到电压表示数为额定电压；（4）由图可知，第四次实验中，电流表选用小量程，分度值0.02A，其示数为0.3A；由表中数据可知，第四次实验中，小灯泡的额定电压3.8V，故额定功率为P=UI=3.8V×0.3A=1.14W。故答案为：（1）；（2）灯泡断路；（3）左；（4）0.3；1.14。
知识点5 电流热效应与焦耳定律
1.电流热效应：电流通过导体发热，电能转化为内能，导体温度升高，称为电流热效应。
2. 实质：电能→内能。
3.应用：电热器发热体选用电阻率大、熔点高的合金丝。
4.实验：电热的影响因素探究
（1）猜想：电热与电阻、电流、通电时间有关。
（2）实验设计（控制变量 + 转换法）：用煤油液面上升高度反映产生热量多少。
①串联两电阻丝（t、I相同，R不同）：R越大，液面上升越高，产热越多；
②同一电阻，改变滑动变阻器电流（t、R相同）：电流越大，产热越多；
③同一电阻、电流不变，延长通电时间：时间越长，产热越多。
（3）实验结论
① I、t相同时，R越大，电热越多；
② R、t相同时，I越大，电热越多；
③ I、R相同时，t越长，电热越多。
5.焦耳定律
（1）内容：电流产生热量与电流平方、电阻、通电时间成正比；
（2）公式（所有电路通用）：Q=I2Rt。
6.纯电阻与非纯电阻区分
项目 电热Q 电功W
定义 电流发热产生的内能 电流做的功，电能可转多种能
适用 全部电路，Q=I2Rt 全部电路W=UIt；纯电阻W= Q
联系 纯电阻：Q=W；非纯电阻（电动机）：W电=W机+Q
【学以致用18】在“探究电流通过导体产生的热量与哪些因素有关”的实验中，某同学采用了如图甲、乙所示的实验装置（两个透明容器中封闭着等量的空气）。下列说法正确的是（　　）
①U形管中液面高度变化主要是由液体热胀冷缩引起的
②图甲装置能探究电流通过导体产生的热量与电阻的关系
③图乙实验过程中右边透明容器中电阻丝阻值应该等于10Ω
④用图甲中的实验结论能解释“电炉丝热得发红而与电炉丝相连的导线几乎不发热”的现象
A．①②
B．②③
C．②④
D．③④
【答案】C
【解答】解：①、U形管内液面高度变化是由容器内气体受热膨胀引起的，故①错误；②、由图甲可知，两阻值不同的电阻丝串联，通过两电阻丝的电流相同，探究的电流通过导体产生热量跟导体的电阻是否有关，故②正确；③、乙实验是研究电流产生的热量与电流的关系，通过它们的电流不同、通电时间都相同和电阻要相同，右边容器中的电阻要等于左边容器中的电阻5Ω，故③错误；④、图甲中两电阻串联，电阻不同，通过两电阻的电流相同，10Ω电阻产生的热量更多，电炉丝与和它相连的导线也是电阻不同，电流相同，电炉丝电阻更大，产生的热量更多，故④正确；故选：C。
2.4 核能
知识点1 核裂变与核聚变
1.核能
（1）概念：原子核由质子、中子依靠核力紧密结合；重核分裂、轻核聚合会释放巨大核能，能量远大于化学反应化学能。
（2）获得方式：核裂变、核聚变。
2.核裂变
（1）原理：中子轰击铀 - 235 等重原子核，分裂为两个中等质量原子核，释放能量同时生成新中子。
（2）链式反应：裂变产生的中子持续轰击其他铀核，反应持续扩大。
（3）分类：不加控制链式反应，如原子弹；可控链式反应，如核电站核反应堆。
（4）能量对比：1kg 铀完全裂变释放能量远超两千吨煤完全燃烧放热。
3.核聚变：热核反应
（1）原理：2 个质量很小的原子核结合成新原子核，同时释放出能的现象。由于核聚变需要极高的温度引发，所以核聚变也叫作热核反应。氘核（核内有 1 个质子和 1 个中子的氢核）和氚核（核内有 1 个质子和 2 个中子的氢核）在超高温下聚合成新的原子核 —— 氦核，并释放出 1 个中子，同时释放巨大的核能。
（2）特点：同等质量燃料，聚变释放能量远大于裂变。
（3）实例：太阳内部持续发生聚变；氢弹依靠原子弹引爆聚变；人造太阳模拟聚变反应。
（4）局限：现阶段人类无法实现平稳可控核聚变，仅能瞬时引爆。
3.裂变、聚变区分
（1）裂变：重核拆分，链式反应可控，用于核电站、原子弹；
（2）聚变：轻核聚合，需超高温，现阶段不可控，用于氢弹、恒星。
【学以致用19】为探索清洁能源，我国“人造太阳”研究获重大进展，其核心原理是利用氢的同位素发生核反应释放巨大能量。下列关于“人造太阳”说法正确的是（　　）
A．“人造太阳”的核心原理是核裂变反应
B．核反应不会对环境造成任何影响
C．核能属于可再生能源，可无限开发利用
D．氘和氚互为同位素原子，因为它们原子核内质子数相同，中子数不同
【答案】D
【解答】解：A、"人造太阳"是利用氢的同位素发生核聚变反应，不是核裂变，故A错误；B、核反应会产生放射性废物，对环境和人体健康有潜在危害，需严格处理，故B错误；C、核能利用的燃料（如氘、氚等）在地球上储量有限，且开采利用过程中有环境影响，不可无限开发利用，故C错误；D、氘和氚都是氢的同位素，它们的原子核内质子数相同，但中子数不同（氘有1个中子，氚有2个中子），因此互为同位素，故D正确；故选：D。
知识点2 核电站
1.装置：核反应堆，实现可控核裂变。
2.工作过程：第一回路中的水被水泵压入反应堆，在那里被加热，然后进入热交换器，把热量传给第二回路的水，然后又被水泵压回到反应堆里；在热交换器内，第二回路的水经加热生成高温高压蒸汽，被送入汽轮机驱动汽轮机做功后温度降低、压强减小，进入冷凝器，最后又由水泵把它压回热交换器。高速旋转的汽轮机带动发电机发电。
3.能量转化：核能 → 内能（加热水）→ 机械能（汽轮机转动）→ 电能
4.核废料处理:短期存放于厂区专用仓库，长期运送至人烟稀少、地质稳定、远离水源的地下处置场永久深埋。
【学以致用20】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
【解答】解：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。故选：B。
知识点3 放射性与三种放射线
1.放射性：物质自发向外释放射线的性质。
2.放射性元素：铀、镭、钍等具备放射性的元素。
3.天然放射现象：原子核自发释放射线，无需外界条件。
4.特性：元素无论单质、化合物形态均有放射性，放射强弱不受温度、压强影响。
5.放射性的利弊
（1）有利应用：工业金属探伤、测板材厚度；辐射育种、食品杀菌；射线放疗治癌。
（2）危害：大剂量辐射破坏动植物、人体细胞组织，损伤器官。
补充：核裂变、聚变均会产生放射性废弃物，分天然、人工两类放射物质。
【学以致用21】以下对于放射线的说法正确的是（　　）
A．放射线无污染，无公害，使用时十分安全简单
B．利用放射线时，要进行有效的防护和防止污染
C．放射线对人畜伤害严重，有弊无利，难于利用
D．α射线和β射线是有益的，而γ射线是有害的
【答案】B
【解答】解：A、放射线有污染，有公害，使用时十分注意安全，故A错误；
B、利用放射线时，要进行有效的防护和防止污染，故B正确；
C、放射线对人畜有伤害，但利大于弊，比如X射线、磁共振都要运用放射线，故C错误；
D、α射线和β射线是有益的，而γ射线也可以利用来制成γ刀进行手术，故D错误。
故选：B。
2.5 能的转化与能量守恒
知识点1 能的相互转化
1. 能的转移和转化
(1) 能的转移：同一形式的能从一个物体转移到另一个物体或从物体的一部分转移到另一部分。
(2) 能的转化：不同形式的能从一种形式转化为另一种形式。
① 太阳能的转化
照射植物叶片：光能 → 植物化学能（光合作用）
照射大气层：光能 → 空气动能
太阳能热水器：光能 → 水的内能
太阳能电池板：光能 → 电能
② 人体能量来源转化
食物中的化学能，经消化吸收转化为人体的内能、机械能、电能等。
③ 火力发电厂能量转化
燃料燃烧加热水生成水蒸气：化学能→内能
水蒸气推动涡轮：内能→机械能
发电机：机械能→电能
④ 化学反应中的能量转化
原电池（锌、稀硫酸）：化学能 → 电能
烟花燃放：化学能 → 光能 + 内能
蓄电池放电：化学能 → 电能
2. 能的转化和转移的普遍性
(1) 自然界各种形式的能不是孤立的，不同形式的能可在一定条件下相互转化，同种形式的能可在物体间相互转移。
(2) 物质运动形式变化，一定伴随能量相互转化；日常 “消耗、利用、获得能量” 本质都是能量转移或转化。
【学以致用22】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
【解答】解：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。故选：C。
知识点2 能量守恒定律
1. 定律内容：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；在转化和转移过程中，能量的总量保持不变，这就是能量守恒定律。
2. 意义：自然界最普遍、最重要基本定律，宏观机械运动、生命活动、天体、微观粒子全部遵守该规律。
3. 永动机 —— 不可能成功
（1）永动机定义：不消耗任何能量、燃料，却能源源不断对外做功的机器。
（2）结论：违背能量守恒定律，不可能制造出来；能量无法凭空产生。
4. 机械能守恒 vs 能量守恒
（1）机械能守恒：有条件，只有重力、弹力做功，仅动能、势能相互转化，无其他形式能参与；
（2）能量守恒：无条件，所有能量转化、转移过程总量均不变。
【学以致用23】如图是小球在地面弹跳的频闪照片，下列说法中正确的是（　　）
A．小球弹起的高度越来越小，说明在此过程中能量不守恒
B．在此过程中小球的机械能总量是保持不变的
C．小球运动到相同的高度，具有相同的动能
D．在小球的运动中，有一部分机械能转化成了内能
【答案】D
【解答】解：AB、小球质量不变，运动过程中弹起的高度越来越小，说明重力势能越来越小；小球速度越来越慢，说明动能越来越小；机械能等于动能和势能的总和，则小球的机械能减少；机械能减少的原因是克服与空气摩擦做功，与地面撞击做功，能量的总量是不变的，故AB错误；C、小球运动到相同的高度，质量不变，速度不同，动能不同，重力势能相同，故C错误；D、在小球的运动中，与空气摩擦做功或与地面撞击做功，有一部分机械能转化成了内能，故D正确。故选：D。
知识点3 能的转移和转化的方向性
1. 转移的方向性：内能只能自发从高温物体转移到低温物体；反向不能自发发生，必须额外消耗电能做功（冰箱、空调压缩机）。
2. 转化的方向性：机械能、电能等其他形式能，可自发全部转化为内能；但内能不能自发变回机械能、电能。
实例：汽车刹车摩擦，机械能变成轮胎、地面内能，这部分内能无法自动变回汽车动能。
3.结论：能量转移、转化有固定方向，能自发单向进行，反向无法自发发生。
【学以致用24】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
【解答】解：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。故选：A。
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第2章 能的转化与能量守恒
2.1 功和机械能 2
知识点1 功 2
知识点2 功的计算 3
知识点3 功率 3
知识点4 功与能 4
知识点5 动能 4
知识点6 势能 5
知识点7 动能和势能的转化 6
2.2 物体的内能 8
知识点1 内能的概念 8
知识点2 改变内能的两种方式 9
知识点3 比热容 11
知识点4 热量计算 12
知识点5 燃料的热值 12
知识点6 化学反应中的能量变化 13
2.3 电路中的电能 14
知识点1 电能、电功与电能表 14
知识点2 额定功率与实际功率 15
知识点3 电功率、电功计算 16
知识点4 伏安法测小灯泡电功率 17
知识点5 电流热效应与焦耳定律 19
知识点1 核裂变与核聚变 21
知识点2 核电站 23
知识点3 放射性与三种放射线 23
2.5 能的转化与能量守恒 24
知识点1 能的相互转化 24
知识点2 能量守恒定律 26
知识点3 能的转移和转化的方向性 27
考点梳理
2.1 功和机械能
知识点1 功
1.功的定义：一个　作用在物体上，物体在这个力的方向移动一段　　，就说力对物体　　。
2.做功两个必要因素，二者缺一不可
① 　　　　　　　　　；② 　　　　　　　　　　　　
3.三种不做功情况
① 　　　　　　依靠惯性运动，不受推力拉力；
② 　　　　　　用力推、拉物体，物体保持静止；
③ 　　　　　　　力竖直，物体水平移动，力不做功。
4.克服力做功：物体运动方向与受力方向　　，称为克服该力做功；竖直上升时克服重力做功。
【学以致用1】下列所示现象中，对物体做了功的是（　　）
A．搬而未起 B．提着滑板在水平路面上前行
C．人将木箱推到斜面的顶端 D．举着杠铃在空中不动
知识点2 功的计算
1.计算公式：功=力×距离，即　　　　；竖直提升物体克服重力做功　　　　。
2.单位：　　（J），1J=1N·m；含义：1 牛的力使物体移动 1 米，做功 1 焦。
【学以致用2】在水平地面上，小孩用50牛的水平推力推着120牛重的箱子匀速前进了10米，在这个过程中，小孩对箱子做的功和重力对箱子做的功分别是（　　）
A．0焦和1200焦 B．300焦和1200焦
C．500焦和0焦 D．500焦和1200焦
知识点3 功率
1. 功率
（1） 定义：物体做的功与做功所用时间之比叫作功率。
（2） 意义：反映做功快慢的量，即表示能量转化快慢的量。
（3） 符号：P。
（4）功率的公式：由功率的定义知，　　　， 　　　　　　　　　
（5） 功率的单位
在国际单位制中，功率的单位是　　，简称　，符号为　。1W=1J/s。在实际应用中还常用千瓦（kW）、兆瓦（MW）作为功率的单位。1kW=1×103W，1MW=1×106W。
【学以致用3】如图甲所示，水平路面由三段粗糙程度不同的区域组成。物块在F=2牛的水平拉力作用下从区域①的最左端由静止开始运动，在刚进入区域③时撤去拉力，物块最终停在区域③的最右端。图乙为物块运动的v-t图像，下列说法正确的是（　　）
A．区域②F的功率为4瓦 B．区域③F做功12焦
C．区域①路面最粗糙 D．区域①②③F所做的功相同
知识点4 功与能
1.物体具有做功的本领，科学上就说这个物体具有　。
2.对物体做功使物体　　相应的能，而具有能的物体也可以对外做功。
3.做功的实质
物体具有做功的本领，是因为它具有能。做功的实质是　　　　　　，力对物体做了多少功，就有多少能发生转化。因此，可以用做功的多少来量度能的转化的多少。能的单位和功的单位一样，也是焦耳。
【学以致用4】关于功和能的关系，下列说法正确的是（　　）
A．物体具有的能越多，它做的功越多 B．物体有了能就一定正在做功
C．做功的物体一定具有能 D．物体做功的多少与它具有的能无关
知识点5 动能
1. 定义
物体由于　　而具有的能叫作　　。一切做机械运动的物体都具有动能。
2.动能的大小的影响因素：物体动能大小与物体　　和运动　　有关。质量相同的物体，速度越大，它的动能越　；速度相同的物体，质量越大，它的动能越　。
3. 实验注意事项
①使质量不同的小钢球从同一高度静止释放的目的：　　　　　　　　　　　　　　　　；
②如何改变小钢球的速度：　　　　　　　　　　　；
③斜面的作用：　　　　　　　　　　　　　　　　　　　；
④当水平面绝对光滑，小钢球将做匀速直线运动，不能达到探究目的；
⑤用小钢球做实验的不足之处：不　　　　　　　　　　　　　　　　。
【学以致用5】在“探究物体的动能大小与哪些因素有关”的实验中，同学们做了如图所示三个实验，将小球沿着同一斜面由静止释放，并与同一水平面上的同一木块相碰，木块在水平面上移动一段距离后静止。关于该实验的说法中，不正确的是（　　）
A．该实验的设计思路是采用转换法，用木块移动的距离来表示动能的大小
B．在实验器材的选择时，除用同一斜面外，还需考虑被撞木块的质量和软硬等因素
C．甲、乙实验对比可以研究动能与高度的关系
D．甲、丙实验对比可以研究动能与质量的关系
知识点6 势能
1. 重力势能
(1) 定义：物体由于受到重力并　　　时所具有的能叫作重力势能。
(2)重力势能的大小的影响因素：物体的重力势能大小与物体的　　和被举高的　　有关。物体的质量越大，被举得越高，具有的重力势能就越　。
2.弹性势能
（1）定义：物体发生　　　　具备的能；塑性形变无弹性势能，如橡皮泥；超出弹性限度形变后无弹性势能。
（2）影响因素：弹性形变程度越大，弹性势能越　；例：弓拉得越满、发条拧越紧，势能越大。
【学以致用6】小实利用空心塑料管、质量不同的小球（m1＜m2）、大头针和泡沫来研究“影响重力势能大小的因素”。如下图所示，他将小球放在塑料管正上方释放，观察大头针插入泡沫的深度，重复实验。下列说法不正确的是（　　）
A．三组实验中，小球的体积应该要保持完全相同
B．三组实验中，都应让小球从静止状态自由下落
C．比较①和③，可以探究重力势能与高度的关系
D．比较②和③，可以探究重力势能与质量的关系
知识点7 动能和势能的转化
1. 动能和重力势能之间可以相互转化，一般发生在仅有重力作用下的运动过程中。
(1) 摆锤的摆动：在摆锤向下摆动的过程中，高度越来越　，速度越来越　，重力势能　　，动能　　，重力势能转化为动能；在摆锤摆过中点向上摆动的过程中，高度越来越　，速度越来越　，重力势能　　，动能　　，动能转化为重力势能。
(2) 滚摆的运动：在滚摆下降的过程中，高度越来越　，速度越来越　，重力势能　　，动能　　，重力势能转化为动能；在滚摆上升的过程中，高度越来越　，速度越来越　，重力势能　　，动能　　，动能转化为重力势能。
(3) 光滑轨道上从高处滚下的小球：小球在A点速度是零，不具有动能，只具有　　　　；B点是最低点，只具有　　；C、D两点既有动能又有重力势能。小球在滚动过程中，从A点到B点，重力势能转化为动能；从B点到C点，动能转化为重力势能；从C点到B点，重力势能转化为动能；从B点到D点，动能转化为重力势能。
2. 动能和弹性势能的相互转化
当压缩弹簧时，弹簧就储存了　　　　，放手后弹簧的弹性势能转化为木块运动的　　。弹簧被压缩得越短，即弹性形变越　，弹簧的弹性势能　　，放手后木块运动距离越　。
3. 机械能守恒
动能和势能统称为　　　。物体的动能和势能可以相互转化，而且在转化过程中，如果只有动能和势能的相互转化，机械能的总量就保持不变，即　　　　　。
4.伽利略斜面实验
在不存在　　、阻力的理想条件下，小球只有动能和重力势能相互转化，动能与重力势能总和（机械能）保持不变，即　　　　　。
【学以致用7】某同学组装了如图所示的滚摆，将滚摆从最高处由静止释放，观察到滚摆上下往复运动几次后最终静止下来。下列说法正确的是（　　）
A．滚摆上升时，重力势能转化为动能
B．滚摆下降时，它的重力势能减小，机械能增大
C．滚摆每次到达最高点的重力势能都比上次小
D．滚摆到达最低点时，若所有外力消失，它将保持静止
2.2 物体的内能
知识点1 内能的概念
1.分子动能：分子无规则热运动具有的能，温度越高，分子动能越　。
2.分子势能：分子间存在　　　　　产生的势能。
3.内能定义：物体内部所有　　　　　与　　　　的总和，单位　　（J），也称　　。
4.特点
① 普遍性：无论高温钢水、低温冰雪，一切物体任何状态都具有　　；
② 影响因素：同种物质，质量越　、温度越　，内能越　，物态改变内能也会变化；
③ 内能≠机械能：内能是微观分子能量总和，永远不为零；机械能是物体宏观运动或形变能量，可以为零，二者可相互转化。
5. 内能和机械能的区别和联系
内能 机械能
影响因素 与物体的　　、　　等有关 与物体的　　、　　、被举高的　　、　　　　有关
大小 　　　　　　　　　　　　　　　　；内能不可能为　 　　　　　　　　　　　　　；机械能可以为零
相同点 都是能的形式，具有能的物体都能够对外做功
联系 一个物体可以同时具有机械能和内能，机械能和内能可以相互转化
【学以致用8】下列说法中正确的是（　　）
A．静止在地面上的冰块没有内能
B．空中飞行的飞机比地面上静止的火车的内能多
C．动能大的物体内能一定大
D．自然界中任何状态下处于任何位置的物体都有内能
知识点2 改变内能的两种方式
1.热传递
（1）发生条件：两物体或同一物体不同部位存在　　　；
（2）终止条件：　　　　。
（3）能量变化：能量从　　物体转移到　　物体，能的形式不变。
（4）热量定义：热传递过程中转移内能的多少，是过程量。只能说吸收或放出热量，不能说物体 “含有热量”。
（5）规律：吸热内能　　，放热内能　　，吸放热多少等于内能变化量。
2.做功
（1）外界对物体做功，物体的内能　　。
（2）物体对外做功，物体内能　　。
（3）能量变化：机械能和内能相互转化，做功多少等于　　　　　。
3.二者关系：做功、热传递改变内能效果完全　　，仅通过末状态无法判断改变方式。
4.温度、内能、热量辨析
（1）温度（状态量）：表征分子运动剧烈程度；升温内能增加，但吸热温度　　　　　，如晶体熔化。
（2）内能（状态量）：物体固有能量；内能大温度　　　　。
（3）热量（过程量）：只存在热传递过程，无传递则无热量。
【学以致用9】2025年4月19日，全球首届人形机器人半程马拉松比赛在北京开赛，全程约21km。如图所示。机器人全身共有18个靠电机驱动的关节，在奔跑过程中，腿部关节温度会上升。下列实例中，改变内能的方式与“关节温度上升”相同的是（　　）
A．野外烤火御寒 B．古人钻木取火
C．用热水袋取暖 D．冰袋冷敷降温
知识点3 比热容
1.定义：一定质量物质升温吸收热量，与质量、升温乘积的比值，符号c。
2.公式： 　　　　　
Q：吸收（或放出）的热量（单位：J）
m：物质的质量（单位：kg）
t：温度的变化量、表示物体升高（或降低）的温度（单位：）
3.单位：　　　　　　　；水的比热容　　　　　　　　　　　　　　。
4.物理意义：　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
5.特性：
（1）比热容是物质的一种特性，同种物质在相同状态下的比热容是一定的，但在不同的状态下，比热容不相同。
（2） 比热容与物质的　　、　　有关，与物质的质量、温度、吸收或放出的热量无关。
【学以致用10】用相同的电加热器分别给质量相等的A和B两种液体加热（不计热量损失），如图所示的是它们的温度随加热时间的变化图像。下列说法正确的是（　　）
A．液体A的比热容比B的大
B．液体A与B的比热容之比为1：2
C．加热相同时间，液体B吸收的热量比A吸收的热量多
D．液体A和B升高相同的温度，A吸收的热量较多
知识点4 热量计算
1.升温吸热：　　　　　　　　　　　
t0　　，t　　，t=t- t0升高温度
2.降温放热：　　　　　　　　　　　　　　，t = t0 - t降低温度
3.通用公式：　　　　　，仅适用于　　　　的升温、降温过程。
4.热平衡方程：无热量损耗时，高温放出热量 = 低温吸收热量，　　　　　。
【学以致用11】有三杯质量都不相等的水A、B、C，其中A杯温度为15℃，B杯温度为25℃，C杯温度为35℃。将A、B两杯混合后温度为21℃，将A、C两杯混合后温度为32℃，则三杯水混合后的温度为（不考虑热量的散失）（　　）
A．25℃ B．30.7℃ C．32.1℃ D．37.5℃
知识点5 燃料的热值
1. 燃料：木柴、煤、石油、天然气、沼气等都是燃料，燃料燃烧放出热量，将贮存在燃料中的　　　　　　　　。
2.热值定义：一定质量的某种燃料　　　　放出的热量与它的质量的比，叫作这种燃料的　　，用符号q表示。1kg某种燃料完全燃烧放出的热量，符号q。
3.对完全燃烧的理解
（1）完全燃烧含义：氧气充足、烧完、烧尽；
（2）条件：只有在完全燃烧时放出的热量与其质量之比才是这种燃料的热值；
（3）注意：用没有完全燃烧时放出的热量计算出的热值比实际值偏小，但这时不能说燃料的热值变小。
4.单位：固液　　　　；气体　　　　。
5.计算公式
（1）固液体燃料：　　　　　
Q放：　　　　　　放出的热量，单位： J；
q：　　　　，单位： 　　　　；
m：　　的质量，单位： kg。
（2）气体燃料：　　　　　
6.特性：热值是燃料　　　　，只和　　　　有关，与质量、燃烧是否完全无关。
7.燃料利用率提升途径：充分燃烧、减少散热损失；热效率：　　　　　。
【学以致用12】天然气是一种优质燃料，其主要成分是甲烷，甲烷的化学式是　　　　　　　　　　　　　　。2024年中国天然气发展报告中提到天然气在2023年消费量高达3945亿立方米，同比增速7.6%。为此，我国自主研发了全球首套12000米特深井自动化钻机，以科技助力生产，改善生活。天然气与煤炭相比，其优点是天然气的热值大，污染　　　　　　　　　　　　　　　　　　　（选填“较大”或“较小”），完全燃烧0.5m3的天然气放出的热量是 　　　　　　　　　　　　　　　J。（已知：q天然气=4×103J/m3）
知识点6 化学反应中的能量变化
1.放热反应：反应过程向外　　　　，体系温度　　。
如：燃烧、镁和稀盐酸、生石灰加水。
2.吸热反应：反应　　外界热量，体系温度　　。
如：氢氧化钡和氯化铵、碳酸钙高温分解、碳还原二氧化碳。
3.本质：化学能与内能之间相互转化。
【学以致用13】据记载：在虎门销烟中，把烟土倒入盐水池浸泡，再投入生石灰，生石灰遇水便沸，烟土湮灭。吗啡（化学式C17H19NO3）是烟土中最主要的生物碱，吸食容易成瘾，危害极大。
（1）生石灰“遇水便沸”，说明生石灰与水反应 （填“放热”或“吸热”）；
（2）生石灰与水生成Ca（OH）2，请写出Ca（OH）2的一种用途： 。
（2）改良酸性土壤。
2.3 电路中的电能
知识点1 电能、电功与电能表
1.电能
（1）来源：水能、风能、太阳能等转化而来；用电器可将电能转化为光能、声能、机械能、内能、化学能。
（2）单位：国际单位　；常用单位 度　　　　，换算1kW·h=　　　　　　J
2．电功
（1）定义：　　做的功，符号　；
（2）实质：电能转化为其他形式的能，消耗多少电能，电流就做多少功。
3．电能表
【学以致用14】如图所示是小科家的电能表，下列说法正确的是（　　）
A．电能表是测量电功率的仪表
B．电能表应安装在家庭电路的总开关之前
C．此时电能表读数为20244kW h
D．小科家同时工作的用电器的总功率不能超过2200W
知识点2 额定功率与实际功率
1.电功率
（1）物理意义：电流做功　　
（2）定义：电流所做的功与所用时间之比叫作电功率，数值上等于　　　　　　　　　　，符号　。
（3）公式：　　
（4）单位：　、kW，1kW=1000W；
2.额定电压和额定功率
（1）额定电压U额：　　　　　　　　　
（2）额定功率P额：　　　　　　　　
（3） 注意：额定电压、额定功率是定值，不随实际工作电压改变。
3.实际电压和实际功率
（1）　　　　U实：实际两端电压
（2）　　　　P实：实际工作功率。
（3）功率和电压的关系:灯泡亮度只由　　　　决定。
【学以致用15】小明写作业时，发现家里的电灯突然变暗，推测主要的原因可能是电灯（　　）
A．实际电压变大 B．实际功率变小
C．额定功率变小 D．额定电压变小
知识点3 电功率、电功计算
1. 探究实践：小灯泡的电功率跟哪些因素有关
① 探究：电功率与电流的关系
实验结论：在　　相等的情况下，通过小灯泡的电流越大，小灯泡的电功率越　。
② 探究：电功率与电压的关系
实验结论：在　　相等的情况下，加在小灯泡两端的电压越高，小灯泡的电功率越　。
2.计算公式
（1）通用式（所有电路）：　　　　　　　　　　
（2）纯电阻推导式（电热器、白炽灯）：
　　　　　（串联常用，电流相等）、　　（并联常用，电压相等）
　　　　　　　　
3.串并联功率
（1）串联：功率与电阻成正比　　
（2）并联：功率与电阻成反比　；
（3）总功率：　　　　　　　　　　　
【学以致用16】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
知识点4 伏安法测小灯泡电功率
1.实验原理： 　　　　
2.器材：电源、开关、导线、小灯泡、电流表、电压表、滑动变阻器（一上一下接线）
3.实验步骤
① 连接电路，开关断开，滑片调到最大阻值；
②调节滑片，使U=U额，记录电流，观察正常亮度，计算额定功率；
③调高电压至1.2U额，短时测量，防止烧坏；
④调低电压至0.8 U额，记录数据；
⑤计算三次实际功率，对比亮度。
4.实验结论：实际电压越高，实际功率越大，灯泡越　；
注意：测电阻多次测量求平均值　　　　；测电功率三次是三种不同工作状态，　　取平均。
5.常见电路故障
（1）滑动变阻器全上：　　　　，调节无变化；全下：　　　　；
（2）电表正负接反：指针反向偏转；量程选错：指针偏出 / 偏太小；
（3）灯泡短路：灯不亮，电压表　　　，电流表　　　；
（4）灯泡断路：灯不亮，电压表示数　　　　　　，电流表　　　。
【学以致用17】小建在“测量小灯泡的电功率”实验活动中，使用的小灯泡额定电压为3.8V，电源电压6V恒定不变，滑动变阻器规格为“50Ω 1A”。
（1）该同学连接了如图所示的部分实验电路，请用笔画线代替导线，将电路连接完整；
（2）连接好电路，闭合开关，小建发现电流表示数为0、电压表示数为6伏。造成该现象的原因可能是　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　；
（3）排除故障后继续实验，闭合开关，发现电压表示数为3.2V。若要测得小灯泡的额定功率，应将滑动变阻器滑片向　　　　　　　　　　　　（选填“左”或“右”）端滑动；
（4）实验过程中现象和测得的数据如下表。第四次实验中，电流表如图所示，读得I=　　　安，小灯泡的额定功率为　　　　　　　　　　　　　　　　　瓦。
实验次数 1 2 3 4 5
发光情况 很暗 较暗 较亮 亮 很亮
电压U/V 1.0 2.0 3.0 3.8 4.5
电流I/A 0.20 0.22 0.25 I 0.34
知识点5 电流热效应与焦耳定律
1.电流热效应：电流通过导体发热，电能转化为　　，导体温度　　，称为　　　　　。
2. 实质：电能→　　。
3.应用：电热器发热体选用电阻率大、熔点　的合金丝。
4.实验：电热的影响因素探究
（1）猜想：电热与电阻、电流、通电时间有关。
（2）实验设计（控制变量 + 转换法）：用煤油液面上升高度反映产生热量多少。
①串联两电阻丝（t、I相同，R不同）：R越大，液面上升越高，产热越多；
②同一电阻，改变滑动变阻器电流（t、R相同）：电流越大，产热越多；
③同一电阻、电流不变，延长通电时间：时间越长，产热越多。
（3）实验结论
① I、t相同时，R越大，电热越　；
② R、t相同时，I越大，电热越　；
③ I、R相同时，t越长，电热越　。
5.焦耳定律
（1）内容：电流产生热量与电流平方、电阻、通电时间成正比；
（2）公式（所有电路通用）：　　　　　　。
6.纯电阻与非纯电阻区分
项目 电热Q 电功W
定义 电流发热产生的内能 电流做的功，电能可转多种能
适用 全部电路，Q=I2Rt 全部电路W=UIt；纯电阻W= Q
联系 纯电阻：Q=W；非纯电阻（电动机）：W电=W机+Q
【学以致用18】在“探究电流通过导体产生的热量与哪些因素有关”的实验中，某同学采用了如图甲、乙所示的实验装置（两个透明容器中封闭着等量的空气）。下列说法正确的是（　　）
①U形管中液面高度变化主要是由液体热胀冷缩引起的
②图甲装置能探究电流通过导体产生的热量与电阻的关系
③图乙实验过程中右边透明容器中电阻丝阻值应该等于10Ω
④用图甲中的实验结论能解释“电炉丝热得发红而与电炉丝相连的导线几乎不发热”的现象
A．①② B．②③ C．②④ D．③④
2.4 核能
知识点1 核裂变与核聚变
1.核能
（1）概念：原子核由质子、中子依靠核力紧密结合；重核分裂、轻核聚合会释放巨大核能，能量远大于化学反应化学能。
（2）获得方式：　　　　　　　。
2.核裂变
（1）原理：中子轰击铀 - 235 等重原子核，分裂为两个中等质量原子核，释放能量同时生成新　　。
（2）链式反应：裂变产生的　　持续轰击其他铀核，反应持续扩大。
（3）分类：不加控制链式反应，如　　　；可控链式反应，如　　　　　　　。
（4）能量对比：1kg 铀完全裂变释放能量远超两千吨煤完全燃烧放热。
3.核聚变：热核反应
（1）原理：2 个质量很小的原子核结合成新　　　，同时释放出能的现象。由于核聚变需要极高的温度引发，所以核聚变也叫作热核反应。氘核（核内有 1 个质子和 1 个中子的氢核）和氚核（核内有 1 个质子和 2 个中子的氢核）在超高温下聚合成新的原子核 —— 氦核，并释放出 1 个中子，同时释放巨大的　　。
（2）特点：同等质量燃料，聚变释放能量远大于裂变。
（3）实例：　　内部持续发生聚变；　　依靠原子弹引爆聚变；人造太阳模拟聚变反应。
（4）局限：现阶段人类无法实现平稳可控核聚变，仅能瞬时引爆。
3.裂变、聚变区分
（1）裂变：重核拆分，链式反应可控，用于核电站、原子弹；
（2）聚变：轻核聚合，需超高温，现阶段不可控，用于氢弹、恒星。
【学以致用19】为探索清洁能源，我国“人造太阳”研究获重大进展，其核心原理是利用氢的同位素发生核反应释放巨大能量。下列关于“人造太阳”说法正确的是（　　）
A．“人造太阳”的核心原理是核裂变反应
B．核反应不会对环境造成任何影响
C．核能属于可再生能源，可无限开发利用
D．氘和氚互为同位素原子，因为它们原子核内质子数相同，中子数不同
知识点2 核电站
1.装置：核反应堆，实现可控核裂变。
2.工作过程：第一回路中的水被水泵压入反应堆，在那里被加热，然后进入热交换器，把热量传给第二回路的水，然后又被水泵压回到反应堆里；在热交换器内，第二回路的水经加热生成高温高压蒸汽，被送入汽轮机驱动汽轮机做功后温度降低、压强减小，进入冷凝器，最后又由水泵把它压回热交换器。高速旋转的汽轮机带动发电机发电。
3.能量转化：　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
4.核废料处理:短期存放于厂区专用仓库，长期运送至人烟稀少、地质稳定、远离水源的地下处置场永久深埋。
【学以致用20】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
知识点3 放射性与三种放射线
1.放射性：物质自发向外释放射线的性质。
2.放射性元素：　　　　　　　　　　　　　　。
3.天然放射现象：原子核自发释放射线，无需外界条件。
4.特性：元素无论单质、化合物形态均有放射性，放射强弱不受温度、压强影响。
5.放射性的利弊
（1）有利应用：工业金属探伤、测板材厚度；辐射育种、食品杀菌；射线放疗治癌。
（2）危害：大剂量辐射破坏动植物、人体细胞组织，损伤器官。
补充：核裂变、聚变均会产生放射性废弃物，分天然、人工两类放射物质。
【学以致用21】以下对于放射线的说法正确的是（　　）
A．放射线无污染，无公害，使用时十分安全简单
B．利用放射线时，要进行有效的防护和防止污染
C．放射线对人畜伤害严重，有弊无利，难于利用
D．α射线和β射线是有益的，而γ射线是有害的
2.5 能的转化与能量守恒
知识点1 能的相互转化
1. 能的转移和转化
(1) 能的转移：同一形式的能从一个物体　　到另一个物体或从物体的一部分转移到另一部分。
(2) 能的转化：不同形式的能从一种形式　　为另一种形式。
① 太阳能的转化
照射植物叶片：　　　　　　　　　　（光合作用）
照射大气层：　　　　　　　　　
太阳能热水器：　　　　　　　　　
太阳能电池板：　　　　　　　
② 人体能量来源转化
食物中的　　　，经消化吸收转化为人体的内能、机械能、电能等。
③ 火力发电厂能量转化
燃料燃烧加热水生成水蒸气：　　　　　　
水蒸气推动涡轮：　　　　　　
发电机：　　　　　　
④ 化学反应中的能量转化
原电池（锌、稀硫酸）：　　　　　　　　
烟花燃放：　　　　　　　　　　　　　
蓄电池放电：　　　　　　　　
2. 能的转化和转移的普遍性
(1) 自然界各种形式的能不是孤立的，不同形式的能可在一定条件下相互转化，同种形式的能可在物体间相互　　。
(2) 物质运动形式变化，一定伴随能量相互转化；日常 “消耗、利用、获得能量” 本质都是能量转移或转化。
【学以致用22】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
知识点2 能量守恒定律
1. 定律内容：能量既不会　　，也不会　　，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；在转化和转移过程中，能量的总量　　　　，这就是能量守恒定律。
2. 意义：自然界最普遍、最重要基本定律，宏观机械运动、生命活动、天体、微观粒子全部遵守该规律。
3. 永动机 —— 不可能成功
（1）永动机定义：不消耗任何能量、燃料，却能源源不断对外做功的机器。
（2）结论：违背　　　　　　，不可能制造出来；能量无法凭空产生。
4. 机械能守恒 vs 能量守恒
（1）机械能守恒：有条件，只有　　、　　做功，仅动能、势能相互转化，无其他形式能参与；
（2）能量守恒：无条件，所有能量转化、转移过程　　均不变。
【学以致用23】如图是小球在地面弹跳的频闪照片，下列说法中正确的是（　　）
A．小球弹起的高度越来越小，说明在此过程中能量不守恒
B．在此过程中小球的机械能总量是保持不变的
C．小球运动到相同的高度，具有相同的动能
D．在小球的运动中，有一部分机械能转化成了内能
知识点3 能的转移和转化的方向性
1. 转移的方向性：内能只能自发从　　　　转移到　　　　；反向不能自发发生，必须额外消耗电能做功（冰箱、空调压缩机）。
2. 转化的方向性：机械能、电能等其他形式能，可自发全部转化为　　；但　　不能自发变回机械能、电能。
实例：汽车刹车摩擦，机械能变成轮胎、地面内能，这部分内能无法自动变回汽车动能。
3.结论：能量转移、转化有　　　　，能自发单向进行，反向无法自发发生。
【学以致用24】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
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