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第二章 能的转化与能量守恒
模块一·重难点题型精讲
考点一 功和功率 1
◆题型1 判断力是否对物体做功【高频】 1
◆题型2 功、功率计算【重点】 3
考点二 机械能及其转化 4
◆题型1 动能、势能大小变化判断【高频】 4
◆题型2 机械能守恒条件判断【难点】 5
考点三 内能、温度、热量 7
◆题型1 改变内能两种方式区分【重点】 7
◆题型2 比热容和热量的计算【重点·高频】 8
◆题型3 水的比热容大的应用【高频】 10
考点四 电功、电功率、电热计算 11
◆题型1 串并联电路电功和电功率【重点·高频】 11
◆题型2电功和电功率的分析与计算【重点·高频】 13
◆题型3电热器多档位问题【难点·高频】 15
考点五 电学实验 18
◆题型1 焦耳定律探究实验【实验考点、难点】 18
◆题型2 伏安法测小灯泡电功率实验【高频实验考点】 19
考点六 能量守恒 22
◆题型1 能量的转化与守恒【高频】 22
模块一·重难点题型精讲·
考点一 功和功率
◆题型1 判断力是否对物体做功【高频】
1关于力对物体做功，下列说法正确的是（　　）
A．守员踢足球的过程中没有对足球做功
B．汽车在水平路面行驶时，汽车受到的支持力做了功
C．从树上下落的苹果，重力对苹果做了功
D．抛出的排球在空中飞行过程中，人对排球做了功
【答案】C
【解答】解：A、守门员将足球踢出的过程中，对足球有力的作用，且足球在力的方向上通过了距离，所以守门员对足球做了功，故A错误。
B、汽车在水平路面行驶时，汽车没有在支持力的方向上通过距离，所以汽车受到的支持力不做功，故B错误。
C、从树上下落的苹果，受到竖直向下的重力，苹果竖直向下移动了距离，重力对苹果做了功，故C正确。
D、抛出的排球在空中飞行是依靠惯性向前运动的，不再受手的推力，所以人对排球不做功，故D错误。
故选：C。
2．下图是排球扣球的几个环节，其中运动员有对排球做功的是（　　）
A．助跑起跳 B．手往后伸
C．空中击球 D． 双脚落地
【答案】C
【解答】解：A、在助跑起跳的过程中，运动员对排球没有施加力，运动员对排球没有做功，故A错误；
B、在手往后伸的过程中，运动员对排球没有施加力，运动员对排球没有做功，故B错误；
C、在空中击球的过程中，运动员对排球施加了力，并且排球在力的方向上通过了距离，运动员对排球做了功，故C正确；
D、在双脚落地的过程中，运动员对排球没有施加力，运动员对排球没有做功，故D错误。
故选：C。
◆题型2 功、功率计算【重点】
3．如图所示，质量为50kg的晓明同学在做仰卧起坐运动。若他上半身的质量为全身质量的五分之三，他在1min内做了50个仰卧起坐，每次上半身重心上升的距离均为0.3m，则他在1min内克服重力做的总功W和相应的功率P约为（　　）
A．W＝4500J，P＝75W B．W＝4500J，P＝7.5W
C．W＝3600J，P＝60W D．W＝360J，P＝6W
【答案】A
【解答】解：晓明上半身重力：Gmg50kg×10N/kg＝300N，
每仰卧起坐，克服重力做的功：W0＝Gh＝300N×0.3m＝90J，
则他在1min内克服重力做的总功：W＝50×W0＝50×90J＝4500J，
他在1min内克服重力做功的功率：P75W，故A正确。
故选：A。
4．如图甲所示，现有一个放在水平地面上的物体，当受到方向不变的水平推力F的作用时，F的大小与时间t的关系和物体运动速度v与时间t的关系分别如图乙和图丙。读图完成以下问题：
（1）由图像可知，当t＝1.5s时，物体处于　静止　 （填“静止”“匀速直线运动”或“变速直线运动”）状态。
（2）物体在2～4s的过程中，物体受到的摩擦力的大小是　4　 N。
（3）物体在4～6s的过程中，力F对物体做功的功率是　16　 W。
【答案】（1）静止；（2）4；（3）16。
【解答】解：（1）由图丙可知，当t＝1.5s时，物体运动速度等于0，因此物体处于静止状态；
（2）由v﹣t图像可知，在4～6s内物体做匀速直线运动，处于平衡状态，由平衡条件可知，此时物体所受到的摩擦力f与推力F是一对平衡力，即滑动摩擦力大小是4N；滑动摩擦力与运动速度大小无关，根据图像信息可以得出：当t＝3s时，物体加速运动，物体对水平面的压力和接触面的粗糙程度不变，物体受到的摩擦力大小不变，还是4N；
（3）根据W＝Fs求得力F对物体做的功：W＝Fs＝4N×4m/s×2s＝32J，
利用P可得力F对物体做功的功率：P。
故答案为：（1）静止；（2）4；（3）16。
考点二 机械能及其转化
◆题型1 动能、势能大小变化判断【高频】
1．全长1341.4m的北盘江第一桥，跨越云贵、两省交界的大峡谷，中间桥面至江面距离达565.4m，当汽车匀速驶过水平的桥面时（　　）
A．动能增加，重力势能不变
B．动能增加，重力势能增加
C．动能不变，重力势能不变
D．动能不变，重力势能增加
【答案】C
【解答】解：当汽车匀速驶过水平的桥面时，质量、速度不变，动能不变；高度不变，重力势能不变。
故选：C。
2．如图所示，一轻质弹簧一端系在墙上的O点，自由伸长到B点，今将一小物体m连在弹簧上，并把弹簧压缩到A点，然后释放，小物体能运动到C点静止，物体与水平地面间的摩擦力恒定，下列说法中正确的是（　　）
A．物体从A到B动能越来越大，从B到C动能越来越小
B．物体从A到B动能越来越小，从B到C所受摩擦力不变
C．物体从A到B动能先增大后减小，从B到C动能一直减小
D．物体B点动能最大
【答案】C
【解答】解：A、物体从A到B的过程中，水平方向受到向右的弹簧弹力和向左的滑动摩擦力。弹簧弹力逐渐减小，摩擦力大小不变，开始阶段弹力大于摩擦力，物体加速，后来弹力小于摩擦力，物体减速，所以动能先增大后减小，故A错误；
B、物体从A到B的过程中动能并不是一直减小；从B到C的过程中，物体仍向右运动，滑动摩擦力大小由压力和接触面粗糙程度决定，所以摩擦力大小不变，故B错误；
C、从A到B，弹簧弹力先大于摩擦力、后小于摩擦力，物体先加速后减速；从B到C，弹簧弹力向左，摩擦力也向左，合力方向与运动方向相反，物体一直减速，因此动能先增大后减小，随后一直减小，故C正确；
D、速度最大的位置在A到B之间弹力与摩擦力相等处，不是B点，所以B点动能不是最大，故D错误。
故选：C。
◆题型2 机械能守恒条件判断【难点】
3．2025年“九三阅兵”中，东风﹣61陆基洲际导弹作为国之重器首次亮相。该导弹发射后的飞行轨迹如图所示（大气层外空气密度极低，可视作真空）。导弹的飞行过程分为推进加速段AB、无动力飞行段BCD、机动滑行段DE，其中机械能守恒的为（　　）
A．仅AB段 B．仅BCD段 C．仅DE段 D．AB和DE段
【答案】B
【解答】解：图中AB有推力做功，而DE过程受到空气阻力，克服摩擦力做功，故机械能不守恒；
而大气层外空气密度极低，可视作真空，没有推力和阻力，故是机械能守恒的，故B正确，ACD错误。
故选：B。
4．2026年1月8日，中国选手孙佳旭在自由式滑雪空中技巧世界杯加拿大玻波特湖站夺冠，收获个人第七个世界杯冠军。如图所示，在他滑行过程中，下列说法正确的是（　　）
A．A点时没有机械能
B．从A点滑行到C点的过程中重力势能不断变大
C．在B点的速度大于与它高度相同的D点的速度
D．由于滑雪板底面比较光滑，摩擦阻力小，所以整个过程中机械能守恒
【答案】C
【解答】解：A、A点虽然静止，动能为0，但由于在高处而具有重力势能，则机械能不为0，故A错误；
B、从A点滑行到C点的过程中，运动员的质量不变，高度不断减小，是重力势能逐渐变小，故B错误；
C、运动员在滑雪的过程中存在摩擦，一部分机械能转化为内能，所以B点的机械能大于D点的机械能；
由于B点和D点的高度相同，它们的重力势能相同，则B点的动能要大于D点的动能，所以B点的速度就大于在D点的速度，故C正确；
D、即使滑雪板底面比较光滑，摩擦阻力小，但一部分机械能仍会转化为内能，所以整个过程中机械能是不守恒的，故D错误。
故选：C。
考点三 内能、温度、热量
◆题型1 改变内能两种方式区分【重点】
1．用砂纸打磨铁块时，铁块表面发热，温度升高，内能增大。以下四个事例中，改变物体内能的方式与之相同的是（　　）
A．锯木头时锯条发热
B．铁锅放在火上加热
C．金属勺在热汤中变烫
D．用暖水袋取暖
【答案】A
【解答】解：用砂纸打磨铁块时，克服摩擦做功，机械能转化为内能，铁块表面发热，温度升高，内能增大，通过做功的方式改变物体的内能。
A、锯木头时锯条发热，克服摩擦做功，机械能转化为内能，通过做功的方式改变物体的内能，故A正确；
B、铁锅放在火上加热，铁锅吸收热量，内能增加，通过热传递的方式改变物体的内能，故B错误；
C、金属勺在热汤中变烫，金属勺吸收热量，内能增加，通过热传递的方式改变物体的内能，故C错误；
D、用暖水袋取暖，手吸收热量，内能增加，通过热传递的方式改变物体的内能，故D错误。
故选：A。
2．如图所示，在一个玻璃筒内放一块浸有乙醚的棉花，快速下压活塞，棉花会燃烧。该实验现象主要说明了（　　）
A．气体比液体更易被压缩
B．乙醚能降低棉花的着火点
C．外界对玻璃筒里的气体做功，气体的内能增加
D．玻璃筒里的气体液化放热，可使棉花燃烧
【答案】C
【解答】解：下压活塞时，活塞对筒内的空气做功，将机械能转化为空气的内能，使筒内空气温度升高，空气将热量传递给棉花，当棉花温度达到乙醚的着火点时，乙醚和棉花就会燃烧起来，说明活塞对筒内空气做功，可以使空气的内能增大、温度升高，故ABD不符合题意，C符合题意。
故选：C。
◆题型2 比热容和热量的计算【重点·高频】
3．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
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。
4．如图是食品级不锈钢速冻“冰块”，冷冻后直接放入饮料中可以迅速给饮料降温，由于其清洗方便，制冷迅速，可循环使用以及不会熔化稀释饮料口感等优点深受客户喜爱。将1颗质量为50g的不锈钢“冰块”从﹣10℃的冷冻室取出后立即放入一杯25℃的水中，热平衡后，水温下降了5℃。不考虑热传递过程的热损失，c不锈钢＝0.42×103J/（kg ℃），则不锈钢“冰块”吸收的热量为　630　 J，杯中水的质量是　30　 g。c水＝4.2×103J/（kg ℃）。
【答案】630；30。
【解答】解：根据题意可知，热平衡后，水和不锈钢的温度为t＝25℃﹣5℃＝20℃，
则不锈钢吸收的热量：Q吸＝c不锈钢m不锈钢Δt不锈钢＝0.42×103J/（kg ℃）×50×10﹣3kg×[20﹣（﹣10℃）]＝630J，
不计热量损失，水放出的热量：Q放＝Q吸＝630J，
由Q放＝cmΔt可知，水的质量：m0.03kg＝30g。
故答案为：630；30。
◆题型3 水的比热容大的应用【高频】
5．古代的农耕社会，到当下的现代文明，“逐水而居”的理念基本贯穿了中华文明族群繁衍与发展，人们喜欢住所附近有河流或湖泊，其原因之一是那里相对来说“冬暖夏凉”，这主要是因为水的哪个性质（　　）
A．易蒸发 B．较大的比热容
C．较低的凝固点 D．较高的沸点
【答案】B
【解答】解：
人们喜欢住所附近有河流或湖泊，其原因之一是由于水的比热容较大造成的，即相同质量的水和其他物质相比较时，若在相同的受冷和受热的情况下，水的温度变化小，故水比较多的地方相对来说是“冬暖夏凉”的，故B正确。
故选：B。
6．下列事例中，与“水的比热容较大”这个特性无关的是（　　）
A．人游泳之后从水中出来，风一吹感觉更冷
B．汽车发动机用水作冷却剂
C．海边昼夜温度变化比沙漠中小，适于居住
D．生物体内水的比例很高，有助于调节生物体自身的温度
【答案】A
【解答】解：A、游泳之后从水中出来，风一吹感觉特别冷，是由于身体表面的水汽化吸热，与“水的比热容较大”这个特性无关，故A符合题意；
B、因为水的比热容较大，相同质量的水和其它物质比较，升高相同的温度，水吸收的热量多，所以用水冷却汽车发动机，故B不符合题意；
C、因为水的比热容较大，白天，相同质量的水和沙石比较，吸收相同的热量，水的温度升高的少；夜晚，放出相同的热量，水的温度降低的少，使得昼夜的温差小，由此使得海边昼夜温差小，适于居住，故C不符合题意；
D、因为水的比热容大，相同质量的水和其它物质比较，吸收或放出相同的热量，水升高或降低的温度少，所以生物体内水的比例高，有助于调节生物体自身的温度，故 D不符合题意。
故选：A。
考点四 电功、电功率、电热计算
◆题型1 串并联电路电功和电功率【重点·高频】
1．如图所示，是电路元件甲和标有“2.5V1.25W”字样的元件乙的电流与两端电压关系的图像。若把甲和乙并联后接在电压为2V的电源两端，乙的实际功率是　0.4　 W，电路工作10分钟消耗的电能是　720　 J；若把甲和乙串联在电源电压为3V的电路中，电路中的电流为　0.2　 A，甲的实际功率是　0.2　 W。
【答案】0.4；720；0.2；0.2。
【解答】解：若把甲和乙并联后接在电压为2V的电源两端，则甲、乙两端的电压均为2V，此时通过乙的电流为0.2A，所以P乙＝U乙I乙＝2V×0.2A＝0.4W；
通过甲的电流为0.4A，所以甲的功率为：P甲＝U甲I甲＝2V×0.4A＝0.8W，电路中的总功率为：P＝P甲+P乙＝0.8W+0.4W＝1.2W；
W＝UIt＝Pt＝1.2W×10×60s＝720J；
若甲、乙串联，则通过的电流相等，总电压等于甲、乙两端的电压和，由图知，当电源电压为3V时，电路中的电流为0.2A，甲两端的电压为1V，乙两端的电压为2V；
此时甲的实际功率为：P甲′＝U甲′I甲′＝1V×0.2A＝0.2W。
故答案为：0.4；720；0.2；0.2。
2．有两只灯泡L1和L2分别标有“110V40W”“110V60W”字样，若不考虑温度对电阻的影响，下列说法正确的是（　　）
A．两灯都正常工作时，L1更亮
B．串联接在110V的电源上，L1的实际功率大
C．两灯正常工作时，L2消耗的电能一定更多
D．串联接在220V电源上，都能正常发光
【答案】B
【解答】解：
A．正常发光时两灯泡的电压和额定电压相等，L1的实际功率小于L2的实际功率，L2更亮，故A错误；
C．根据W＝Pt知，电能不仅与功率有关，还与时间有关，由于时间未知，无法比较电能多少，故C错误；
D．灯泡铭牌可知，两灯泡额定电压相等，P1＜P2，由P＝UI的变形式R可知，R1＞R2，由串联电路的分压特点可知，两灯泡串联在220V的电路中时，灯泡两端电压不等于其额定电压，灯泡不能正常工作，故D错误；
B．两灯泡串联在110V的电路中时，通过它们的电流相等，根据P＝UI＝I2R可知，P1实＞P2实，故B正确。
故选：B。
◆题型2电功和电功率的分析与计算【重点·高频】
3．小科用图甲电路图探究定值电阻R1的电功率P1、滑动变阻器R2的电功率P2和电源总功率PU随电流I变化的关系，将实验数据绘制成a、b、c三条图线如图乙所示，下列说法正确的是（　　）
A．定值电阻R1的阻值为3Ω
B．实验过程中滑动变阻器R2消耗的最大电功率为2.25W
C．当电流表示数为2A时，通过R1的电流每秒做的功为6J
D．图线b表示的是电源总功率PU与电流I的关系
【答案】B
【解答】解：A.识别曲线：电源总功率PU＝UI。由于电源电压U恒定，所以PU与电流I成正比，其图像是一条过原点的直线。因此，曲线a代表电源总功率PU。
根据曲线a，当I＝3A时，PU＝9W。
由PU＝UI得，U3V。根据曲线b，当I＝3A时，P1＝9W，
由 P1＝I2R1得，R11Ω，故A错误。
B.滑动变阻器的功率P2对应曲线c。其功率表达式为P2＝UI I2R1＝3VI I21Ω，
这是一个开口向下的二次函数，当I＝1.5A时，功率有最大值，
最大功率为P2max＝3V×1.5A （1.5A）21Ω＝2.25W。这与图像中曲线c的峰值相符，故B正确。
C.当I＝2A时，R1的功率为P1＝I2R1＝（2A）2×1Ω＝4W。每秒做的功为W1＝P1t＝4W×1s＝4J，故C错误。
D.根据分析，图线a表示电源总功率PU，图线b表示定值电阻功率 P1，图线b表示的是电源总功率PU与电流I的关系。故D错误。
故选：B。
4．如图甲是电阻R1和灯泡L的电流随电压变化图像，将它们按图乙所示的电路连接。电源电压不变，滑动变阻器R2上标有“12Ω 2A”字样。若只闭合开关S1，滑片P位于a端时，灯泡L的实际功率为1W；同时闭合开关S1和S2，将滑片P移动到b端时，灯泡L的实际功率为8W。则（　　）
A．R1的阻值为5Ω
B．电源电压为6V
C．电路中的最大电流为2A
D．电路的最大功率为14.4W
【答案】D
【解答】解：B、当只闭合开关S1，滑片P位于a端时，L与滑动变阻器的最大阻值串联，
由图象可知，当UL＝2V，通过的电流IL＝0.5A时，L的实际功率PL＝ULIL＝2V×0.5A＝1W，
因串联电路中各处的电流相等，
所以，滑动变阻器两端的电压：
UR＝ILR＝0.5A×12Ω＝6V，
因串联电路中总电压等于各分电压之和，
所以，电源的电压：
U＝UR+UL＝6V+2V＝8V，故B错误；
A、由图象可知，当R1两端的电压U1＝2V时，通过的电流I1＝0.2A，
R1的阻值：
，故A错误；
CD、当把滑片P移到b端，同时闭合开关S1、S2时，R1与L并联，电流表测干路电流，此时电路的总电阻最小，总电流最大；
因并联电路中各支路两端的电压相等，且L的实际功率为8W，
所以，由P＝UI可得，通过L的电流：
，
通过R1的电流：
，
因并联电路中干路电流等于各支路电流之和，
所以，干路的最大电流为：
I＝IL′+I1′＝1A+0.8A＝1.8A，故C错误；
电路的最大功率为：
P大＝UI＝8V×1.8A＝14.4W，故D正确。
故选：D。
◆题型3电热器多档位问题【难点·高频】
5．某同学准备用家里的煮茶器（图甲）与家人一起品茶。该煮茶器的额定电压为220伏，原电路中只有加热电阻R0为实现多档位加热和保温功能，该同学又找来了两个加热电阻R1和R2，将煮茶器的电路改造为如图乙所示，可以实现三挡工作，已知高温挡的额定功率为1000瓦，中、低温挡的功率分别是高温挡的80%和40%。求：
（1）当 　S1、S2均断开　 时（填两个开关的状态）为低温挡。
（2）R1的阻值为 　12.1　 欧。
（3）若在额定电压为220伏的电路中只有煮茶器一个用电器工作，且煮茶器处于高温挡工作状态，则图丙所示的电能表在30分钟后表盘显示的数字是 　07629　 。
【答案】（1）S1、S2均断开；（2）12.1；（3）07629。
【解答】解：（1）只闭合开关S1时，电路为R0的简单电路，总电阻较小，根据P可知总功率最大，煮茶器处于高温挡；
只闭合开关S2时，R0、R1串联，总电阻较大，根据P可知总功率较大，煮茶器处于中温挡；
两开关均断开时，三个电阻串联，总电阻最大，根据P可知总功率最小，煮茶器处于低温挡；
当S1、S2均断开时，为低温挡。
（2）已知高温挡的额定功率为1000W，根据P可得R0的阻值：R048.4Ω，
已知中温挡的功率是高温挡的80%，则P中＝80%P高＝80%×1000W＝800W，
由前面解答可知，煮茶器处于中温挡时，R0、R1串联，
根据P可知此时电路的总电阻：R总60.5Ω，
由电阻的串联规律可得R1的阻值为：R1＝R总﹣R0＝60.5Ω﹣48.4Ω＝12.1Ω。
（3）若在额定电压为220伏的电路中只有煮茶器一个用电器工作，且煮茶器处于高温挡工作状态，根据W＝Pt可知消耗的电能W＝P高t＝1kWh＝0.5kW h，
则图丙所示的电能表在30分钟后表盘显示的电能是：762.4kW h+0.5kW h＝762.9kW h；显示的数字为07629；
故答案为：（1）S1、S2均断开；（2）12.1；（3）07629。
6．如图甲所示是某公园的便民饮水点及其饮水机内部电路简化图，其中R1的阻值为48.4Ω，R1和R2均为阻值不变的电热丝，饮水机有加热和保温挡，正常工作时，保温挡功率为110W。]
（1）求饮水机在保温挡正常工作时的电流。
（2）求R2的阻值。
（3）当只有饮水机工作时，将3kg水从10℃加热到100℃加热前后，公园安装的数字式电能表示数如图乙所示，求饮水机的加热效率η。
【答案】（1）饮水机在保温挡正常工作时的电流为0.5A；
（2）R2的阻值为391.6Ω；
（3）饮水机的加热效率η为90%。
【解答】解：（1）由P＝UI可知，饮水机在保温挡正常工作时的电流：I0.5A；
（2）由图甲可知，当开关S闭合、S1断开时，R1、R2串联，根据串联电路的特点可知，此时电路的总电阻最大，由P可知，电路的总功率最小，饮水机处于保温挡；
当开关S、S1都闭合时，只有R1工作，电路的总电阻最小，总功率最大，饮水机处于加热挡；
由P可知，R1、R2的串联总电阻：R440Ω，
根据串联电路的特点可知，R2的阻值：R2＝R﹣R1＝440Ω﹣48.4Ω＝391.6Ω；
（3）水吸收的热量：Q吸＝c水mΔt＝4.2×103J/（kg ℃）×3kg×（100℃﹣10℃）＝1.134×106J，
由图乙可知，饮水机消耗的电能：W＝1862.59kW h﹣1862.24kW h＝0.35kW h＝1.26×106J，
饮水机的加热效率：η100%100%＝90%。
答：（1）饮水机在保温挡正常工作时的电流为0.5A；
（2）R2的阻值为391.6Ω；
（3）饮水机的加热效率η为90%。
考点五 电学实验
◆题型1 焦耳定律探究实验【实验考点、难点】
1．兴趣小组利用如图装置探究电流通过导体产生的热量跟什么因素有关。甲、乙烧瓶内装满初温相同的煤油，且R1＜R2。下列说法正确的是（　　）
A．选择煤油是利用其比热容较大的性质
B．闭合开关一段时间后甲温度计示数较高
C．每两次实验间都要等温度计示数降到初温
D．本实验能得出电流产生的热量与电流的平方、电阻和通电时间成正比
【答案】C
【解答】解：A．选煤油是因为它比热容小，相同热量下温度变化明显，便于观察，故A错误。
B．串联：I1＝I2，t相同。由Q＝I2Rt，R1＜R2，所以Q1＜Q2。闭合开关一段时间后乙温度计示数较高，乙温度计示数更高，故B错误。
C．每两次实验间都要等温度计示数降到初温，控制变量法要求：每次实验初温相同，才能准确比较温度变化，故C正确。
D．本装置只串联，只能探究Q与R的关系，要得出“与I、t成正比”，还需要改变电流、改变时间的多组实验，本实验不能直接得出完整结论。故D错误。
故选：C。
2．用如图所示电路探究电流通过导体产生的热量与什么因素有关，两个透明容器中密封着等量的空气，通电进行实验。下列说法错误的是（　　）
A．该装置可用于探究电流通过导体产生的热量与电流的关系
B．U形管中液面高度差的变化反映导体产生热量的多少
C．通电相同时间，电阻R1与R2产生的热量之比为2：1
D．通电相同时间，左边透明容器中的气压大于右边透明容器中的气压
【答案】C
【解答】解：A．该装置可用于探究电流通过导体产生的热量与电流的关系，因为电阻R相同，通电时间t相同，只有电流I不同，完全符合控制变量法，用来探究Q与I的关系，故A正确。
B．U形管中液面高度差的变化反映导体产生热量的多少，热量越多→空气温度越高→压强越大→液面差越大，这是转换法，故B正确。
C．通电相同时间，电阻R1与R2产生的热量之比为：，故C错误。
D．通电相同时间，左边透明容器中的气压大于右边透明容器中的气压，即Q1＞Q2，左边产生热量更多→空气更热→压强更大，故D正确。
故选：C。
◆题型2 伏安法测小灯泡电功率实验【高频实验考点】
3．小明同学在进行“测量额定电压为3.8V的小灯泡额定功率”的实验。
（1）如图甲所示是小明同学连接的实物电路图，图中只有两根导线连接错误，请你在图中用“×”标出这根错接的导线，改接2根导线使电路成为正确的电路。
（2）当电压表示数为3V时，电流表示数如图乙所示，小灯泡的实际功率P实为　0.66　 W。
（3）当小灯泡正常工作时，电流表示数为0.24A。通过计算，小明发现随着小灯泡两端的电压增加，小灯泡的电阻变大了，解释其主要原因是　灯丝电阻随温度的升高而增大　 。
【答案】（1）；
（2）0.66；
（3）灯丝电阻随温度的升高而增大
【解答】解：
（1）测量额定电压为3.8V的小灯泡额定功率时，电压表应并联在小灯泡两端，且小灯泡额定电压大于3V，故电压表应选用0～15V量程，图中电压表接在3V接线柱是错误的，应将接在电压表“3”接线柱上的导线打“×”，并改接到“15”接线柱上。
（2）电流表选用0～0.6A量程，分度值为0.02A，由图乙可知电流表示数I＝0.22A，小灯泡的实际功率P实＝UI＝3V×0.22A＝0.66W。
（3）随着小灯泡两端电压增加，通过灯丝的电流增大，小灯泡的实际功率增大，灯丝温度升高，由于灯丝电阻随温度的升高而增大，因此小灯泡的电阻变大。
故答案为：
（1）；
（2）0.66；
（3）灯丝电阻随温度的升高而增大。
4．某同学进行了如下实验：
（1）用图甲所示的电路测量额定电压为2.5V的小灯泡L1的额定功率，电源两端电压保持不变。
①闭合开关前，滑动变阻器的滑片P应放置在 　A　 端。
②闭合开关，应 　调节变阻器使电压表示数为2.5V　 以确定小灯泡L1正常发光，此时电流表示数如图乙所示，则L1的额定功率P1＝ 　0.75　 W。
（2）该同学想比较另一个额定电压为2.5V的小灯泡L2的额定功率P2与P1的大小关系，他断开开关，保持滑动变阻器滑片位置不变，将L1替换为L2，闭合开关后，发现电压表示数为2.3V。依据上述现象，可推断出P1　＜　 P2（选填“＞”、“＝”或“＜”），他继续完成了P2的测量后，验证了推断。
【答案】（1）①A；②调节变阻器使电压表示数为2.5V；0.75；（2）＜。
【解答】解：（1）①滑动变阻器使用前应将连入电路的阻值调到最大处，由图甲可知，闭合开关前，滑动变阻器的滑片P应放置在A端时，变阻器连入电路的阻值最大；
②小灯泡L1的额定电压为2.5V，闭合开关，应调节变阻器使电压表示数为2.5V，以确定小灯泡L1正常发光，此时电流表示数为0.3A，则L1的额定功率P1＝U1I1＝2.5V×0.3A＝0.75W。
（2）①将L1替换为L2，电压表示数由2.5V降为2.3V，即小灯泡L2两端的电压为2.3V（小于额定电压2.5V），
②电路电源电压不变，根据串联电路电压的规律可知，变阻器两端的电压增加（增加了0.2V），
③又因为变阻器接入电路的阻值不变，根据欧姆定律可知，此时电路中的电流变大，记为I2，
④要使小灯泡L2正常发光，根据串联电路电阻分压的规律可知，滑动变阻器接入电路中的电阻要减小，直至小灯泡L2两端的电压增大为2.5V，此时电路中的总电阻减小，
⑤电路电源电压不变，由欧姆定律可知电路电流增加，记为I3，则有0.3A＜I2＜I3，
⑥小灯泡L2的额定功率P2＝2.5VI3，故：P1＜P2。
故答案为：（1）①A；②调节变阻器使电压表示数为2.5V；0.75；（2）＜。
考点六 能量守恒
◆题型1 能量的转化与守恒【高频】
1．2025年12月11日，“天目山一号”无人机（如图）成功创造了“氢燃料电池驱动的多旋翼无人机飞行的最长距离”吉尼斯世界纪录。该无人机的研发成功，得益于其核心的氢动力系统。该系统由氢燃料电池和储氢装置组成，具有超长续航、超低温环境适应性和零碳环保特性。某类型氢燃料电池的相关参数如下：电池内部活性化学材料的质量占电池总质量的3.6%，活性化学材料的热值q＝1.4×107J/kg，电池将化学能转化为电能的效率为50%。请结合所学知识，回答问题。
（1）单位质量的该类型氢燃料电池能够输出的电能是多少焦耳？
（2）请将上述计算结果换算为电池的能量密度（单位为kW h/kg）。
【答案】（1）单位质量的该类型氢燃料电池能够输出的电能是2.52×105J；
（2）电池的能量密度为0.07kW h/kg。
【解答】解：
（1）设该类型氢燃料电池的总质量m＝1kg，则内部活性化学材料的质量m活＝3.6%m＝3.6%×1kg＝0.036kg，活性化学材料完全反应释放的化学能，电池将化学能转化为电能的效率为50%，则单位质量的该类型氢燃料电池能够输出的电能W＝Qη＝5.04×105J×50%＝2.52×105J。
（2）因为1kW h＝3.6×106J，所以单位质量的该类型氢燃料电池能够输出的电能换算为，即电池的能量密度为0.07kW h/kg。
答：（1）单位质量的该类型氢燃料电池能够输出的电能是2.52×105J；
（2）电池的能量密度为0.07kW h/kg。
2．在国家大力倡导发展新能源汽车的政策引领下，各大车企积极响应号召，全力投身于新能源汽车的研发浪潮，其中电动汽车发展尤为迅速。
整车质量（kg） 1880
电池容量（kW h） 90
快充输入功率（kW） 150
最高时速（km/h） 160
电能转化为机械能的效率 70%
（1）电动汽车行驶过程中，能量转化的形式主要是将　电　 能转化为机械能，驾驶员相对于路边的树木是　运动　 的（填“运动”或“静止”）。
（2）某电动汽车的部分参数如表。根据表中的数据，如果将耗完电能的电池充满电，在理论上需要几个小时？
（3）小金驾驶该汽车出行，共行驶了120千米，用了1.5小时，则全程的平均速度是多少？
【答案】（1）电；运动；
（2）如果将耗完电能的电池充满电，在理论上需要的时间为0.6h；
（3）全程的平均速度是80km/h。
【解答】解：（1）电动汽车行驶过程中，能量转化的形式主要是将电能转化为机械能；
电动汽车行驶过程中，驾驶员与路边的树木之间有位置的变化，驾驶员相对于路边的树木是运动的。
（2）已知充电器的充电功率：P＝150kW，电池的容量为W＝90kW h；
由P可知，如果将耗完电能的电池充满电，在理论上需要的时间为：
t0.6h。
（3）全程的平均速度为：v80km/h。
答：（1）电；运动；
（2）如果将耗完电能的电池充满电，在理论上需要的时间为0.6h；
（3）全程的平均速度是80km/h。
模块二·综合能力拔高
1．如图所示，是小明掷实心球的示意图，图中虚线表示球的运动轨迹，球从A点上升到最高点B，然后下落到水平地面C点，后又继续向前滚动到D点静止。下列说法正确的是（　　）
A．在B点球上升到了最高，所以球在B点时受平衡力
B．忽略空气阻力，球由A点运动到B点时动能转化为重力势能
C．若球运动到B点时突然所有力都消失了，它将保持静止状态
D．球在D点时对地的压力就是球受到的重力
【答案】B
【解答】解：A.球升到最高点时，受重力和空气阻力，不受平衡力，球也不处于平衡状态，故A错误；
B.忽略空气阻力，球由A点运动到B点时，动能减小，重力势能变大，动能转化为重力势能，故B正确；
C.若球运动到B点时突然所有力都消失了，球由于惯性要保持原来运动状态，继续运动，不能保持静止状态，故C错误；
D.压力和重力是不同性质的两种力。球在D点时对地的压力等于球受到的重力，但不能说压力就是球受到的重力，故D错误。
故选：B。
2．如图为小科制作的水火箭，用打气筒往瓶里打足气，打开阀门后，瓶内的水从尾部的金属管向下喷出，水火箭飞向空中，下列分析正确的是（　　）
A．往瓶里打气时，水火箭瓶内气体内能增大
B．往瓶里打气时，水火箭瓶内气体温度下降
C．向下喷水时，水火箭瓶内气体内能保持不变
D．整个过程中，水火箭瓶内气体的内能是通过热传递改变的
【答案】A
【解答】解：AB、往水火箭里打气，对气体做功，机械能转化为内能，气体内能增大，温度升高，故A正确，B错误；
C、水从水火箭中喷出，是里面的气体对外做功，内能减小，故C错误；
D、整个过程中，水火箭瓶内气体的内能是通过做功改变的，故D错误。
故选：A。
3．某种多功能电火锅可以实现小火、中火、大火三挡功率，使用时可通过旋钮开关实现功能转换，如图是电路原理图。电路中四个电阻阻值均为48.4Ω，小火、中火、大火所需加热功率依次增大，下列说法正确的是（　　）
A．开关旋至“1”挡，电火锅处于“大火”挡
B．电火锅处于“小火”挡时，电路总电阻是48.4Ω
C．“中火”挡加热功率是1000W
D．“大火”挡电路总功率是“小火”的2倍
【答案】C
【解答】解：A.由题意可知，四个电阻阻值均为48.4Ω，角标如下：
开关旋至“1”挡时R3与R4串联，开关旋至“2”挡时电路为R3的简单电路，开关旋至“3”挡时R1与R2并联，
因并联电路中总电阻小于任何一个分电阻、串联电路中总电阻大于任何一个分电阻，
所以，开关旋至“1”挡时电路的总电阻最大，开关旋至“3”挡总电阻最小，
电源的电压一定时，由P＝UI可知，电路的总电阻越大时总功率越小，反之越大，
则开关旋至“1”挡时电火锅处于“小火”挡，开关旋至“3”挡时电火锅处于“大火”挡，开关旋至“2”挡时电火锅处于“中火”挡，故A错误；
B.电火锅处于“小火”挡时，R3与R4串联，由串联电路中总电阻等于各分电阻之和可知，电路的总电阻R总＝R3+R4＝48.4Ω+48.4Ω＝96.8Ω，故B错误；
C.“中火”挡时，电路为R3的简单电路，加热功率P中1000W，故C正确；
D.“大火”挡时，R1与R2并联，由并联电路中总电阻等于各分电阻可知，电路的总电阻R总′24.2Ω，
由P＝UI可得，电源的电压一定时，“大火”挡和“小火”的功率之比，
即“大火”挡电路总功率是“小火”的4倍，故D错误。
故选：C。
4．如图所示的电路中，R为滑动变阻器，R0为定值电阻，电源电压恒定不变。（不计温度对电阻的影响），在滑片P滑动过程中，电压表与电流表的示数变化如图乙所示，则下列各项错误的是（　　）
A．R0阻值是5Ω
B．电路的最大总功率是12.8 W
C．电路的最小总功率是0.8 W
D．滑动变阻器的最大阻值是35Ω
【答案】C
【解答】解：由电路图可知，R0和R串联，电压表测R两端的电压，电流表测电路中的电流。
当滑动变阻器接入电路中的电阻最大时，电路中的电流最小，电压表的示数最大，
由乙图可知，电路中的最小电流I小＝0.2A，R两端的电压UR大＝7V，
由I可得，滑动变阻器的最大阻值：
R大35Ω，故D正确；
因串联电路中总电压等于各分电压之和，
所以，电源的电压：
U＝U0+UR大＝I小R0+UR大＝0.2A×R0+7V；
当滑动变阻器的接入电路中的电阻为0时，电路为R0的简单电路，电路中的电流最大，
由乙图可知，电路中的最大电流I大＝1.6A，
则电源的电压：
U＝I大R0＝1.6A×R0，
因电源的电压不变，
所以，0.2A×R0+7V＝1.6A×R0，
解得：R0＝5Ω，故A正确；
则电源的电压U＝I大R0＝1.6A×5Ω＝8V，
电路的最大总功率：
P大＝UI大＝8V×1.6A＝12.8W，故B正确；
电路的最小总功率：
P小＝UI小＝8V×0.2A＝1.6W，故C错误。
故选：C。
5．如图甲所示是健身蹦床，原理如图乙所示。电源电压不变，R1为定值电阻，压力传感器R的阻值随压力增加而减小。在运动者从与蹦床接触至下落到最低点过程中，下列说法中正确的是（　　）
A．蹦床受到的压力逐渐变小
B．运动者的速度逐渐变小
C．电流表A的示数逐渐变小，电压表V的示数逐渐变大
D．R1消耗的功率逐渐变大，整个电路消耗的功率逐渐变大
【答案】D
【解答】解：由图可知，该电路为串联电路，电流表测量电路中的电流，电压表测量R1两端的电压；
AC、在人从与蹦床接触至下落到最低点过程中，蹦床的形变程度增大，蹦床受到的压力增大，压敏电阻的阻值减小，总电阻减小，根据欧姆定律可知电路中的电流变大，即电流表示数变大；
根据U＝IR可知，R1两端的电压变大，即电压表V示数变大，故AC错误；
B、在人从与蹦床接触至下落到最低点过程中，质量不变，速度先变大后变小，故B错误；
D、电路中的电流变大，R1的电阻不变，根据P＝UI＝I2R知R1消耗的功率逐渐变大；
电源电压不变，电路中的电流变大，根据P＝UI可知，电路消耗的总功率逐渐变大，故D正确。
故选：D。
6．如图所示，相同的甲、乙两木块用无弹性的细线相连后静置于粗糙水平地面，橡皮筋的两端分别与墙面和甲木块相连，图中橡皮筋松弛而细线处于绷直状态。现用水平力F拉动乙木块沿直线向右运动时开始计时，0至t1时间内橡皮筋逐渐被拉长至原长；t2时刻细线恰好被拉断；t2至t3乙木块继续向右运动，整个过程乙木块的速度始终保持不变，请判断：
（1）t2时刻细线被拉断瞬间，木块甲的动能为10J，橡皮筋的弹性势能为2J，最终木块甲停在橡皮筋原长处，则从t2开始至木块甲停止不动，木块甲克服摩擦所做的功为 　12J　 。
（2）0～t1间的乙受到的拉力FA与t2～t3间的乙受到的拉力FB之间的关系是FA＝　2　 FB。
【答案】（1）12J；（2）2。
【解答】解：（1）已知t2时刻细线被拉断瞬间，木块甲的动能为10J，橡皮筋的弹性势能为2J，最终木块甲停在橡皮筋原长处，由此可知，木块的动能以及橡皮筋的弹性势能转化为内能，因此木块甲克服摩擦所做的功为W＝10J+2J＝12J；
（2）0～t1间的乙受到的拉力FA，使甲、乙两木块匀速运动，根据二力平衡可知，拉力大小等于甲、乙两木块受到的摩擦力，t2～t3间的乙受到的拉力FB，使乙木块匀速运动，同样，根据二力平衡可知，此时的拉力大小等于乙木块受到的摩擦力，因为滑动摩擦力和压力有关，压力越大，摩擦力越大，由于0～t1间的压力是t2～t3间压力的2倍，接触面的粗糙程度相同，所以fA＝2fB，根据二力平衡可知FA＝2FB。
故答案为：（1）12J；（2）2。
7．如图所示，规格相同的甲、乙两容器中分别装有3kg和2kg的纯净水，并用不同加热器加热，不计热损失，得到如图丙所示的水温与加热时间的关系图，则甲杯水中每分钟吸收的热量为 　1.26×105 J，加热相同的时间，甲、乙两杯水升高的温度之比为 　3：2　 。
【答案】1.26×105；3：2。
【解答】解：
（1）由图丙的甲图线可知，加热2min时，甲容器中水升高的温度：Δt＝40℃﹣20℃＝20℃；
由图象还可知，水的温度变化随时间的增加而均匀升高，所以，加热1min 时，甲容器中水升高的温度：
Δt′Δt20℃＝10℃；
此时甲杯水中每分钟吸收的热量为：
Q吸1＝cm1Δt＝4.2×103J/（kg ℃）×3kg×10℃＝1.26×105J；
（2）由图丙可知，水的温度从20℃升高到40℃时，乙的加热时间为3min；此时乙容器中的水吸收热量：
Q乙吸＝cm2Δt＝4.2×103J/（kg ℃）×2kg×（40℃﹣20℃）＝1.68×105J，
乙容器中的水每分钟吸收热量为：
Q吸2Q乙吸1.68×105J＝5.6×104J；
由于忽略散热损失，所以两加热器每分钟放出的热量与水每分钟吸收的热量相同，则：
加热器每分钟放出的热量之比为：Q甲放：Q乙放＝Q吸1：Q吸2＝（1.26×105J）：（5.6×104J）＝9：4，
在相同时间内，两杯水吸收的热量之比为9：4，根据Δt可得两杯水升高的温度之比为：
。
故答案为：1.26×105；3：2。
8．小滨同学在测定“小灯泡电功率”的实验中，电源为三节干电池，小灯泡额定电压为2.5V。
（1）请你用笔画线代替导线，将图甲中的实物电路连接完整。
（2）小滨同学测量了六组且记下对应的电压表（0.5V、1.0V、……、3.0V）和电流表的示数，并绘制成图丙所示的I—U图像，可计算出小灯泡的额定功率是　0.8　 W。
（3）根据图丙分析，为完成上述整个实验，最合理的滑动变阻器应选　C　 。
A.“0.3A 20Ω”
B.“1A 30Ω”
C.“1A 40Ω”
D.“0.3A 50Ω”
（4）本实验中多次测量的目的是　A　 。
A.探究灯泡亮度与灯泡实际功率的关系
B.多次测量求平均值，减小误差
【答案】（1）；
（2）0.8；
（3）C；
（4）A
【解答】解：
（1）连接电路时，滑动变阻器应串联接入电路，并采用“一上一下”接法；电压表应并联在小灯泡两端，电流表串联在电路中。根据图甲，需补接导线将小灯泡左端接线柱与电流表的0.6A正接线柱相连，电压表负接线柱接小灯泡右端接线柱，同时保证电流从电流表正接线柱流入、负接线柱流出，电压表选0～3V量程，电流表选0～0.6A量程，故连接完整后可使电压表测小灯泡两端电压。
（2）由图丙可知，小灯泡两端电压为额定电压U额＝2.5V时，对应电流约为I额＝0.32A，小灯泡的额定功率P额＝U额I额＝2.5V×0.32A＝0.8W。
（3）电源为三节干电池，电源电压U＝3×1.5V＝4.5V。为完成整个实验，灯泡两端电压需能调到0.5V，由图丙可知此时电流I＝0.1A，滑动变阻器需分压U滑＝U﹣UL＝4.5V﹣0.5V＝4.0V，则滑动变阻器接入电阻至少为，且电路中最大电流约为0.35A，滑动变阻器允许通过的最大电流应大于0.35A。A最大阻值20Ω不足，故A错误；B最大阻值30Ω不足，故B错误；C最大阻值40Ω且允许电流1A，满足要求，故C正确；D最大阻值50Ω满足，但允许电流0.3A小于电路最大电流，故D错误。故应选C。
（4）小灯泡的电阻随温度升高而变化，不是定值电阻，本实验多次测量不是为了求平均值减小误差，而是为了探究灯泡亮度与灯泡实际功率的关系，故A正确，B错误。故应选A。
故答案为：
（1）；
（2）0.8；
（3）C；
（4）A。
9．2025年11月1日，我国神舟二十一号载人飞船已与空间站组合体完成对接，神舟二十一号搭载的太空烤箱采用高效碳纤维电热体，为航天员在轨烹饪提供保障，其核心加热电路相关参数如下：飞船主电源系统供电电压为28V，烤箱加热时的总电阻为14Ω，某次烹饪时烤箱以额定功率工作30分钟，将硅胶袋内的食材加热至适口温度。请计算：
（1）此次烹饪过程中，电热体实际消耗的电能是多少焦耳？
（2）若不计热量散失，这些消耗的电能通过电热转化后，可使1.5kg的食材温度升高多少℃？（食材的比热容取3.2×103J/（kg ℃），食物吸收热量的效率按98%计算）
【答案】（1）电热体实际消耗的电能是1.008×105J：
（2）食材温度升高20.58℃。
【解答】解：（1）已知电源电压为U＝28V，烤箱加热时的总电阻为R＝14Ω，烹饪时间为t＝30min＝1800s，
则电热体实际消耗的电能是：W1.008×105J；
（2）不计热量散失，则电热转化的热量为Q放＝W＝1.008×105J，
食物吸收热量的效率为98%，则食物吸收的热量为Q吸＝98%Q放＝98784J，
由Q＝cmΔt可得，食材升高的温度为：Δt20.58℃。
答：（1）电热体实际消耗的电能是1.008×105J；
（2）食材温度升高20.58℃。
10．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
【解答】解：（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。
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第二章 能的转化与能量守恒
模块一·重难点题型精讲
考点一 功和功率 1
◆题型1 判断力是否对物体做功【高频】 1
◆题型2 功、功率计算【重点】 2
考点二 机械能及其转化 3
◆题型1 动能、势能大小变化判断【高频】 3
◆题型2 机械能守恒条件判断【难点】 3
考点三 内能、温度、热量 4
◆题型1 改变内能两种方式区分【重点】 4
◆题型2 比热容和热量的计算【重点·高频】 5
◆题型3 水的比热容大的应用【高频】 6
考点四 电功、电功率、电热计算 7
◆题型1 串并联电路电功和电功率【重点·高频】 7
◆题型2电功和电功率的分析与计算【重点·高频】 7
◆题型3电热器多档位问题【难点·高频】 8
考点五 电学实验 9
◆题型1 焦耳定律探究实验【实验考点、难点】 9
◆题型2 伏安法测小灯泡电功率实验【高频实验考点】 10
考点六 能量守恒 12
◆题型1 能量的转化与守恒【高频】 12
模块一·重难点题型精讲
考点一 功和功率
◆题型1 判断力是否对物体做功【高频】
1．于力对物体做功，下列说法正确的是（　　）
A．守门踢足球的过程中没有对足球做功
B．汽车在水平路面行驶时，汽车受到的支持力做了功
C．从树上下落的苹果，重力对苹果做了功
D．抛出的排球在空中飞行过程中，人对排球做了功
2．下图是排球扣球的几个环节，其中运动员有对排球做功的是（　　）
A．助跑起跳 B．手往后伸
C．空中击球 D． 双脚落地
◆题型2 功、功率计算【重点】
3．如图所示，质量为50kg的晓明同学在做仰卧起坐运动。若他上半身的质量为全身质量的五分之三，他在1min内做了50个仰卧起坐，每次上半身重心上升的距离均为0.3m，则他在1min内克服重力做的总功W和相应的功率P约为（　　）
A．W＝4500J，P＝75W B．W＝4500J，P＝7.5W
C．W＝3600J，P＝60W D．W＝360J，P＝6W
4．如图甲所示，现有一个放在水平地面上的物体，当受到方向不变的水平推力F的作用时，F的大小与时间t的关系和物体运动速度v与时间t的关系分别如图乙和图丙。读图完成以下问题：
（1）由图像可知，当t＝1.5s时，物体处于 （填“静止”“匀速直线运动”或“变速直线运动”）状态。
（2）物体在2～4s的过程中，物体受到的摩擦力的大小是 N。
（3）物体在4～6s的过程中，力F对物体做功的功率是 W。
考点二 机械能及其转化
◆题型1 动能、势能大小变化判断【高频】
1．全长1341.4m的北盘江第一桥，跨越云贵、两省交界的大峡谷，中间桥面至江面距离达565.4m，当汽车匀速驶过水平的桥面时（　　）
A．动能增加，重力势能不变
B．动能增加，重力势能增加
C．动能不变，重力势能不变
D．动能不变，重力势能增加
2．如图所示，一轻质弹簧一端系在墙上的O点，自由伸长到B点，今将一小物体m连在弹簧上，并把弹簧压缩到A点，然后释放，小物体能运动到C点静止，物体与水平地面间的摩擦力恒定，下列说法中正确的是（　　）
A．物体从A到B动能越来越大，从B到C动能越来越小
B．物体从A到B动能越来越小，从B到C所受摩擦力不变
C．物体从A到B动能先增大后减小，从B到C动能一直减小
D．物体B点动能最大
◆题型2 机械能守恒条件判断【难点】
3．2025年“九三阅兵”中，东风﹣61陆基洲际导弹作为国之重器首次亮相。该导弹发射后的飞行轨迹如图所示（大气层外空气密度极低，可视作真空）。导弹的飞行过程分为推进加速段AB、无动力飞行段BCD、机动滑行段DE，其中机械能守恒的为（　　）
A．仅AB段 B．仅BCD段 C．仅DE段 D．AB和DE段
4．2026年1月8日，中国选手孙佳旭在自由式滑雪空中技巧世界杯加拿大玻波特湖站夺冠，收获个人第七个世界杯冠军。如图所示，在他滑行过程中，下列说法正确的是（　　）
A．A点时没有机械能
B．从A点滑行到C点的过程中重力势能不断变大
C．在B点的速度大于与它高度相同的D点的速度
D．由于滑雪板底面比较光滑，摩擦阻力小，所以整个过程中机械能守恒
考点三 内能、温度、热量
◆题型1 改变内能两种方式区分【重点】
1．用砂纸打磨铁块时，铁块表面发热，温度升高，内能增大。以下四个事例中，改变物体内能的方式与之相同的是（　　）
A．锯木头时锯条发热
B．铁锅放在火上加热
C．金属勺在热汤中变烫
D．用暖水袋取暖
2．如图所示，在一个玻璃筒内放一块浸有乙醚的棉花，快速下压活塞，棉花会燃烧。该实验现象主要说明了（　　）
A．气体比液体更易被压缩
B．乙醚能降低棉花的着火点
C．外界对玻璃筒里的气体做功，气体的内能增加
D．玻璃筒里的气体液化放热，可使棉花燃烧
◆题型2 比热容和热量的计算【重点·高频】
3．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
4．如图是食品级不锈钢速冻“冰块”，冷冻后直接放入饮料中可以迅速给饮料降温，由于其清洗方便，制冷迅速，可循环使用以及不会熔化稀释饮料口感等优点深受客户喜爱。将1颗质量为50g的不锈钢“冰块”从﹣10℃的冷冻室取出后立即放入一杯25℃的水中，热平衡后，水温下降了5℃。不考虑热传递过程的热损失，c不锈钢＝0.42×103J/（kg ℃），则不锈钢“冰块”吸收的热量为 J，杯中水的质量是 g。c水＝4.2×103J/（kg ℃）。
◆题型3 水的比热容大的应用【高频】
5．古代的农耕社会，到当下的现代文明，“逐水而居”的理念基本贯穿了中华文明族群繁衍与发展，人们喜欢住所附近有河流或湖泊，其原因之一是那里相对来说“冬暖夏凉”，这主要是因为水的哪个性质（　　）
A．易蒸发 B．较大的比热容
C．较低的凝固点 D．较高的沸点
6．下列事例中，与“水的比热容较大”这个特性无关的是（　　）
A．人游泳之后从水中出来，风一吹感觉更冷
B．汽车发动机用水作冷却剂
C．海边昼夜温度变化比沙漠中小，适于居住
D．生物体内水的比例很高，有助于调节生物体自身的温度
考点四 电功、电功率、电热计算
◆题型1 串并联电路电功和电功率【重点·高频】
1．如图所示，是电路元件甲和标有“2.5V1.25W”字样的元件乙的电流与两端电压关系的图像。若把甲和乙并联后接在电压为2V的电源两端，乙的实际功率是 W，电路工作10分钟消耗的电能是 J；若把甲和乙串联在电源电压为3V的电路中，电路中的电流为 A，甲的实际功率是 W。
2．有两只灯泡L1和L2分别标有“110V40W”“110V60W”字样，若不考虑温度对电阻的影响，下列说法正确的是（　　）
A．两灯都正常工作时，L1更亮
B．串联接在110V的电源上，L1的实际功率大
C．两灯正常工作时，L2消耗的电能一定更多
D．串联接在220V电源上，都能正常发光
◆题型2电功和电功率的分析与计算【重点·高频】
3．小科用图甲电路图探究定值电阻R1的电功率P1、滑动变阻器R2的电功率P2和电源总功率PU随电流I变化的关系，将实验数据绘制成a、b、c三条图线如图乙所示，下列说法正确的是（　　）
A．定值电阻R1的阻值为3Ω
B．实验过程中滑动变阻器R2消耗的最大电功率为2.25W
C．当电流表示数为2A时，通过R1的电流每秒做的功为6J
D．图线b表示的是电源总功率PU与电流I的关系
4．如图甲是电阻R1和灯泡L的电流随电压变化图像，将它们按图乙所示的电路连接。电源电压不变，滑动变阻器R2上标有“12Ω 2A”字样。若只闭合开关S1，滑片P位于a端时，灯泡L的实际功率为1W；同时闭合开关S1和S2，将滑片P移动到b端时，灯泡L的实际功率为8W。则（　　）
A．R1的阻值为5Ω
B．电源电压为6V
C．电路中的最大电流为2A
D．电路的最大功率为14.4W
◆题型3电热器多档位问题【难点·高频】
5．某同学准备用家里的煮茶器（图甲）与家人一起品茶。该煮茶器的额定电压为220伏，原电路中只有加热电阻R0为实现多档位加热和保温功能，该同学又找来了两个加热电阻R1和R2，将煮茶器的电路改造为如图乙所示，可以实现三挡工作，已知高温挡的额定功率为1000瓦，中、低温挡的功率分别是高温挡的80%和40%。求：
（1）当 时（填两个开关的状态）为低温挡。
（2）R1的阻值为 欧。
（3）若在额定电压为220伏的电路中只有煮茶器一个用电器工作，且煮茶器处于高温挡工作状态，则图丙所示的电能表在30分钟后表盘显示的数字是 。
6．如图甲所示是某公园的便民饮水点及其饮水机内部电路简化图，其中R1的阻值为48.4Ω，R1和R2均为阻值不变的电热丝，饮水机有加热和保温挡，正常工作时，保温挡功率为110W。]
（1）求饮水机在保温挡正常工作时的电流。
（2）求R2的阻值。
（3）当只有饮水机工作时，将3kg水从10℃加热到100℃加热前后，公园安装的数字式电能表示数如图乙所示，求饮水机的加热效率η。
考点五 电学实验
◆题型1 焦耳定律探究实验【实验考点、难点】
1．兴趣小组利用如图装置探究电流通过导体产生的热量跟什么因素有关。甲、乙烧瓶内装满初温相同的煤油，且R1＜R2。下列说法正确的是（　　）
A．选择煤油是利用其比热容较大的性质
B．闭合开关一段时间后甲温度计示数较高
C．每两次实验间都要等温度计示数降到初温
D．本实验能得出电流产生的热量与电流的平方、电阻和通电时间成正比
2．用如图所示电路探究电流通过导体产生的热量与什么因素有关，两个透明容器中密封着等量的空气，通电进行实验。下列说法错误的是（　　）
A．该装置可用于探究电流通过导体产生的热量与电流的关系
B．U形管中液面高度差的变化反映导体产生热量的多少
C．通电相同时间，电阻R1与R2产生的热量之比为2：1
D．通电相同时间，左边透明容器中的气压大于右边透明容器中的气压
◆题型2 伏安法测小灯泡电功率实验【高频实验考点】
3．小明同学在进行“测量额定电压为3.8V的小灯泡额定功率”的实验。
（1）如图甲所示是小明同学连接的实物电路图，图中只有两根导线连接错误，请你在图中用“×”标出这根错接的导线，改接2根导线使电路成为正确的电路。
（2）当电压表示数为3V时，电流表示数如图乙所示，小灯泡的实际功率P实为 W。
（3）当小灯泡正常工作时，电流表示数为0.24A。通过计算，小明发现随着小灯泡两端的电压增加，小灯泡的电阻变大了，解释其主要原因是 。
4．某同学进行了如下实验：
（1）用图甲所示的电路测量额定电压为2.5V的小灯泡L1的额定功率，电源两端电压保持不变。
①闭合开关前，滑动变阻器的滑片P应放置在 端。
②闭合开关，应 以确定小灯泡L1正常发光，此时电流表示数如图乙所示，则L1的额定功率P1＝ W。
（2）该同学想比较另一个额定电压为2.5V的小灯泡L2的额定功率P2与P1的大小关系，他断开开关，保持滑动变阻器滑片位置不变，将L1替换为L2，闭合开关后，发现电压表示数为2.3V。依据上述现象，可推断出P1 P2（选填“＞”、“＝”或“＜”），他继续完成了P2的测量后，验证了推断。
考点六 能量守恒
◆题型1 能量的转化与守恒【高频】
1．2025年12月11日，“天目山一号”无人机（如图）成功创造了“氢燃料电池驱动的多旋翼无人机飞行的最长距离”吉尼斯世界纪录。该无人机的研发成功，得益于其核心的氢动力系统。该系统由氢燃料电池和储氢装置组成，具有超长续航、超低温环境适应性和零碳环保特性。某类型氢燃料电池的相关参数如下：电池内部活性化学材料的质量占电池总质量的3.6%，活性化学材料的热值q＝1.4×107J/kg，电池将化学能转化为电能的效率为50%。请结合所学知识，回答问题。
（1）单位质量的该类型氢燃料电池能够输出的电能是多少焦耳？
（2）请将上述计算结果换算为电池的能量密度（单位为kW h/kg）。
2．在国家大力倡导发展新能源汽车的政策引领下，各大车企积极响应号召，全力投身于新能源汽车的研发浪潮，其中电动汽车发展尤为迅速。
整车质量（kg） 1880
电池容量（kW h） 90
快充输入功率（kW） 150
最高时速（km/h） 160
电能转化为机械能的效率 70%
（1）电动汽车行驶过程中，能量转化的形式主要是将 能转化为机械能，驾驶员相对于路边的树木是 的（填“运动”或“静止”）。
（2）某电动汽车的部分参数如表。根据表中的数据，如果将耗完电能的电池充满电，在理论上需要几个小时？
（3）小金驾驶该汽车出行，共行驶了120千米，用了1.5小时，则全程的平均速度是多少？
模块二·综合能力拔高
1．如图所示，是小明掷实心球的示意图，图中虚线表示球的运动轨迹，球从A点上升到最高点B，然后下落到水平地面C点，后又继续向前滚动到D点静止。下列说法正确的是（　　）
A．在B点球上升到了最高，所以球在B点时受平衡力
B．忽略空气阻力，球由A点运动到B点时动能转化为重力势能
C．若球运动到B点时突然所有力都消失了，它将保持静止状态
D．球在D点时对地的压力就是球受到的重力
2．如图为小科制作的水火箭，用打气筒往瓶里打足气，打开阀门后，瓶内的水从尾部的金属管向下喷出，水火箭飞向空中，下列分析正确的是（　　）
A．往瓶里打气时，水火箭瓶内气体内能增大
B．往瓶里打气时，水火箭瓶内气体温度下降
C．向下喷水时，水火箭瓶内气体内能保持不变
D．整个过程中，水火箭瓶内气体的内能是通过热传递改变的
3．某种多功能电火锅可以实现小火、中火、大火三挡功率，使用时可通过旋钮开关实现功能转换，如图是电路原理图。电路中四个电阻阻值均为48.4Ω，小火、中火、大火所需加热功率依次增大，下列说法正确的是（　　）
A．开关旋至“1”挡，电火锅处于“大火”挡
B．电火锅处于“小火”挡时，电路总电阻是48.4Ω
C．“中火”挡加热功率是1000W
D．“大火”挡电路总功率是“小火”的2倍
4．如图所示的电路中，R为滑动变阻器，R0为定值电阻，电源电压恒定不变。（不计温度对电阻的影响），在滑片P滑动过程中，电压表与电流表的示数变化如图乙所示，则下列各项错误的是（　　）
A．R0阻值是5Ω
B．电路的最大总功率是12.8 W
C．电路的最小总功率是0.8 W
D．滑动变阻器的最大阻值是35Ω
5．如图甲所示是健身蹦床，原理如图乙所示。电源电压不变，R1为定值电阻，压力传感器R的阻值随压力增加而减小。在运动者从与蹦床接触至下落到最低点过程中，下列说法中正确的是（　　）
A．蹦床受到的压力逐渐变小
B．运动者的速度逐渐变小
C．电流表A的示数逐渐变小，电压表V的示数逐渐变大
D．R1消耗的功率逐渐变大，整个电路消耗的功率逐渐变大
6．如图所示，相同的甲、乙两木块用无弹性的细线相连后静置于粗糙水平地面，橡皮筋的两端分别与墙面和甲木块相连，图中橡皮筋松弛而细线处于绷直状态。现用水平力F拉动乙木块沿直线向右运动时开始计时，0至t1时间内橡皮筋逐渐被拉长至原长；t2时刻细线恰好被拉断；t2至t3乙木块继续向右运动，整个过程乙木块的速度始终保持不变，请判断：
（1）t2时刻细线被拉断瞬间，木块甲的动能为10J，橡皮筋的弹性势能为2J，最终木块甲停在橡皮筋原长处，则从t2开始至木块甲停止不动，木块甲克服摩擦所做的功为 。
（2）0～t1间的乙受到的拉力FA与t2～t3间的乙受到的拉力FB之间的关系是FA＝ FB。
7．如图所示，规格相同的甲、乙两容器中分别装有3kg和2kg的纯净水，并用不同加热器加热，不计热损失，得到如图丙所示的水温与加热时间的关系图，则甲杯水中每分钟吸收的热量为 J，加热相同的时间，甲、乙两杯水升高的温度之比为 。
8．小滨同学在测定“小灯泡电功率”的实验中，电源为三节干电池，小灯泡额定电压为2.5V。
（1）请你用笔画线代替导线，将图甲中的实物电路连接完整。
（2）小滨同学测量了六组且记下对应的电压表（0.5V、1.0V、……、3.0V）和电流表的示数，并绘制成图丙所示的I—U图像，可计算出小灯泡的额定功率是 W。
（3）根据图丙分析，为完成上述整个实验，最合理的滑动变阻器应选 。
A.“0.3A 20Ω”
B.“1A 30Ω”
C.“1A 40Ω”
D.“0.3A 50Ω”
（4）本实验中多次测量的目的是 。
A.探究灯泡亮度与灯泡实际功率的关系
B.多次测量求平均值，减小误差
9．2025年11月1日，我国神舟二十一号载人飞船已与空间站组合体完成对接，神舟二十一号搭载的太空烤箱采用高效碳纤维电热体，为航天员在轨烹饪提供保障，其核心加热电路相关参数如下：飞船主电源系统供电电压为28V，烤箱加热时的总电阻为14Ω，某次烹饪时烤箱以额定功率工作30分钟，将硅胶袋内的食材加热至适口温度。请计算：
（1）此次烹饪过程中，电热体实际消耗的电能是多少焦耳？
（2）若不计热量散失，这些消耗的电能通过电热转化后，可使1.5kg的食材温度升高多少℃？（食材的比热容取3.2×103J/（kg ℃），食物吸收热量的效率按98%计算）
10．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。
21世纪教育网 www.21cnjy.com 精品试卷·第 2 页 （共 2 页）
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