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第8节核能的利用
联想情景导入
1945年8月6日和8月9日，美国将两颗外号为“小男孩”和“胖子”的原子弹，分别投到日本的广岛和长崎，原子弹爆炸时释放出的巨大能量将两座城市在瞬间化为废墟。如此巨大的能量是怎样产生的 这种能量可以用到我们的生产和牛活之中吗
重点知识详解
一、裂变和聚变
1．核能：原子核在改变的过程中释放出的巨大的能量叫做核能。裂变和聚变是获得核能的两条途径。21世纪教育网
2．裂变：裂变是质量较大的原子核在中子轰击下分裂成2个新的原子核，并释放出能量的过程。例如，用中子轰击铀235，可以使它分裂，变成两个新核(氪和钡)，同时向外放出能量和产生几个新的中子。这些中子如果继续轰击其他铀核，就会导致一系列铀核持续裂变，产生链式反应。原子弹就是根据裂变的原理制造的。
3．聚变：聚变是使2个质量较小的原子核结合成质量较大的新核，同时释放出能量的过程。例如，氘核和氚核在超高温下聚合成氦核，并放出能量。聚变需要很高的能量，所以也叫做热核反应。氢弹就是根据聚变的原理制造的。21世纪教育网
二、核能的和平利用——核电站21世纪教育网
1．核电站的工作原理：利用原子核裂变时产生的大量热量，使水变成蒸汽，推动汽轮机运转，再带动发电机发电。
2．核电站工作时能量的转化过程：核能→热能→机械能→电能。21世纪教育网
三、放射线
1．放射线：原子核的裂变和聚变都会产生一些放射性物质，这些物质的原子核内都会向外界辐射出肉眼看不见的、能量很高的射线，如α射线、β射线、γ射线。
2．放射线的利用和危害：利用7射线可以对机械设备进行探伤；可以使种子变异，培育出新的优良品种；可以治疗肿瘤等疾病。大剂量放射线对人畜会造成很大的伤害。21世纪教育网
经典例题解析
[例1] 下列关于核能的说法正确的是 ( )
A．物质是由原子构成的，原子中有原子核，所以利用任何物质都能得到核能
B．到目前为止，人类获得核能有两种途径，即重核裂变和轻核聚变
C．原子弹和氢弹都是利用原子核裂变和聚变的原理制成的
D．自然界只有在人为的条件下才会发生聚变
[解析] 核能是人们在近几十年里发现和利用的新能源，虽然各种物质的原子里都有原子核，但在通常情况下并不能释放能量。只有当原子核发生改变一一裂变和聚变时才伴随巨大的能量变化。原子弹则是利用裂变的链式反应中能在极短的时间内释放出巨大能量的原理制成的，而氢弹则是利用轻核的聚变制成的。自然界除了人为的聚变外．太阳和许多恒星内部都进行着大规模的聚变反映，并以光和热的形式将核能辐射出来。
[答案] B
[例2] 关于核能的获得，下列说法中正确的是 ( )
A．核反应堆是原子核裂变时，在极短时间内释放出大量核能的装置
B．当原子核内部发生变化时一定会释放出巨大的能量，核裂变和核聚变是获得核能的两种方式
C．核电站是使核能转化为内能再通过汽轮发电机转化为电能的装置
D．目前，在核电站的反应堆中发生的是可控制的核聚变
[解析] 核反应堆是能够缓慢平稳地释放核在裂变时放出的核能的装置，可见在核电站的反应堆中发生的是可控制的裂变。反应堆中获得内能推动汽轮发电机发电。从而得到电能。目前，受控核聚变正在研究之中，尚未用于核电站发电。21世纪教育网
[答案] C
[例3] 关于核电站，下列说法中正确的是 ( )
A．核电站是利用轻核聚变产生的能量来发电的
B．核电站的核心是反应堆，它以铀为燃料
C．核电站的反应堆中放出的核能可直接转化成电能
D．核电站不适用于缺少煤、石油、水能等能源的地区
[解析] 轻核聚变还不能和平利用，A错，铀的重核裂变可以和平利用，B对。核能转化为内能后才能转化为电能，C错，核电站特别适于缺少煤、石油、水能等能源的地区，D错。21世纪教育网
[答案] B21世纪教育网
[例4] 社会发展到今天，能源危机开始困扰人类。人们正在寻找各种可能的未来能源，以维持人类社会的持续发展。2006年5月24日，欧盟、美国、中国、日本、韩国、俄罗斯和印度在布鲁塞尔欧盟总部草签了一系列关于国际热核聚变实验反应堆(ITER)的协议。这是人类开发新能源的一个重大尝试，也是中国以完全平等的地位参加的最大的国际科技合作项目。热核聚变是在上亿摄氏度的高温条件下利用氢的同位素氘、氚在可控情况下发生的核聚变。聚变反应中释放出来的核能提供大量的热量， 就像造出一个“人造太阳”。反应后的生成物是无放射性污染的氦。
预期于2010年建成的实验反应堆，可以在16min产生1.44×1012J的热量。据媒体报道：lL海水提取的氢的同位素，在完全聚变反应中释放的能量，相当于300L汽油完全燃烧所释放的热量。请根据所提供的数据进行估算，并回答以下问题：21世纪教育网
(1)若汽油的密度约为0.7×103kg/m3，300L汽油的质量是多少 (1L=1×103m3)
(2)若汽油的热值约为5×107J/kg，300L汽油完全燃烧能释放多少热量
(3)需要从多少升海水中提取氢的同位素，在发生聚变时才可以产生1.44×1012J的热量 若这些热量转化为电能的效率为50%，则它可以供给一台功率是2kW的空调正常工作多少小时
(4)你知道吗 在安徽省合肥市科学岛上也有一台“人造太阳”。这个名为托卡马克的装置要进行点火实验了。阅读了上述材料和数据后，你一定会有很多感受，谈谈你对“人造太阳”的认识。
[答案] (1)300L汽油的质量：
m=ρV=0.7×103kg/m3×300×103m3=210kg
(2)300L汽油完全燃烧产生的热量：
Q=mq=210kg×5×l07J/kg=1.05×1010J
(3)因1L海水可产生热量是l.05×1010J，所以1.44×1012J的热量需要
海水体积V：V=1.44×l012/l.05×1010L≈1.37×102L
时间：t=W/P=1.44×1012J×50％/2×103W=3.6×108 s=1×105h
(4)略
考点应试必备
1．人类对核能的开发和利用不断取得新的进展，根据目前的科研水平，你认为下列关于原子弹和核电站的说法正确的是 ( )
A．原子弹利用核裂变，核电站利用核聚变
B．原子弹利用核聚变，核电站利用核裂变
C．原子弹对裂变的链式反应加以控制
D．核电站控制裂变的链式反应速度
2．太阳表面温度高达6000℃，内部不断进行核聚变反应，并且以辐射方式向宇宙空间发射出巨大的能量。据估计，每三天太阳向地球辐射的能量，就相当于地球所有矿物燃料能量的总和。你认为以下能源中不是由太阳能转化的是 ( )
A．煤 B．石油 C．天然气 D．核能
3．下图为大亚湾核电站发电流程图。在核电站的发电过程中，核能的获取途径及能量转化顺序正确的是 ( )
核反应堆→ 汽轮机→ 发电机→ 电
A．聚变；核能→内能→化学能→电能
B．聚变；核能→内能→机械能→电能
C．裂变；核能→内能→机械能→电能
D．裂变；核能→内能→化学能→电能
4．为缓解电力紧张的状况，开发利用新能源，我国陆续建成了一些核电站。关于核电站，下列说法正确的是 ( )
A．核电站使用的核燃料是石油或天然气21世纪教育网
B．核反应堆中发生的是不可控制的核裂变21世纪教育网
C．核电站发电的能量转化过程是：核能→内能→机械能→电能
D．核电站产生的核废料可以像生活垃圾那样被处理或进行二次加工利用
5．在核电站的能量转化的详细过程是 ( )
A．核能先转化为水的内能、再转化为电能
B．核能先转化为水的内能，再转化为机械能，最后转化为电能
C．核能直接转化为电能21世纪教育网21世纪教育网
D．核能先转化为水的动能，再转化为电能
6．下列关于核电站的说法中不正确的是 ( )
A．利用核能发电的电站叫核电站
B．核电站的核心是发电机21世纪教育网
C．核电站利用核能转化为蒸汽的内能，再通过汽轮发电机转化为电能
D．核电站消耗燃料少，可获得较多的能量
7．关于我国已建成的秦山和大亚湾两座核电站，下列说法正确的是 ( )
A．它们都是利用核裂变释放的原子能
B．它们都是利用核聚变释放的原子能
C．一座是利用核裂变释放原子核能，一座是利用核聚变释放原子核能
D．以上说法均不对
8．原子核内部蕴藏的能量，叫原子能，简称叫核能。获取核能的方法有核裂变和核聚变。分别如下图中的__________和__________。
“链式反应”发生在 ( )
A．核裂变时 B．氢弹爆炸时 C．核聚变时 D．铀自发放出射线时21世纪教育网
9．核电站是和平利用原子能主要方式，下图核电站原理示意图。在反应堆中，核燃料发生裂变放出大量的核能，并利用循环水流生成高温高压水蒸气，带动轮机运动，使发电机发电。请描述核电站工作过程中能量的转化情况。
你认为核电站的核心装置是 ( )
A．反应堆 B．热交换器 C．核燃料 D．汽轮发电机
你认为目前大多数核电站发电原理是 ( )
A．不受控制的铀核裂变时产生能量转化为电能
B．人工控制的链式反应使能量缓慢释放发电
C．轻核结合合成较重核时产生能量发电
D．氘和氚聚变时产生能量发电
10．1kg铀全部裂变释放出的能量约为8.5×1013J，相当于完全燃烧多少无烟煤放出的能最 (无烟煤的热值为3.4×107焦／千克)
参考答案
1．D 2．D 3．C 4．C 5．B 6．B 7．A 8．乙 甲 A 9．A B 10．2.5×106kg
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第9节 能量的转化与守恒
联想情景导入
能量守恒定律：在能量的形式发生相互转化的过程中，某种形式的能量减少了多少，另一种形式的能量一定会相应地增加多少。同样，某种形式的能量增加了多少，另一种形式的能量一定会相应地减少多少，而能的总量保持不变。也就是说：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。而在转化和转移的过程中，能的总量保持不变。
重点知识详解
一、能量转化和守恒定律：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。而在转化和转移的过程中，能的总量保持不变。这个规律叫做能量转化和守恒定律。
二、能量的转移和转化的方向性：自然界中大量的现象表明，能量的转移和转化过程有一定的方向性。
1．在热传递过程中，热量只能从高温物体向低温物体传递，或者从物体温度高的地方向物体温度低的地方传递，最后达到相同的温度。相反的事件不会发生。
2．当杂技演员沿竹竿下滑时，演员的重力势能有一部分会转化为手和竹竿的内能，使手和竹竿的温度升高。但是，相反的现象也不会自然地发生，即手和竹竿不可能自发地降低温度，而使人的位置升高。
经典例题解析
[例1] 下列过程中，属于内能转化为机械能的是 ( )
A．寒冷天气快速搓手，手会感到暖和
B．水轮机带动发电机发电21世纪教育网
C．烧红的铁块放入水中，冷水变热
D．壶中的水沸腾时，壶盖不断地在跳动
[解析] 寒冷天气快速搓手，手感到暖和是摩擦生热现象，机械能转化为内能。水轮机带动发电机发电，是机械能转移的过程。烧红的铁块放入水中，使冷水变热，是内能转移的过程，铁放热，内能减小，水吸热，内能增加。壶中的水沸腾时，壶盖不断地在跳动，是水蒸气膨胀对外做功，顶起壶盖后，它自身的内能要减小，从而获得机械能。21世纪教育网
[答案] D
[例2] 在某密闭隔热的房间内有一电冰箱，现接通电源使电冰箱开始工作，并打开电冰箱的门，则过段时间后室内的温度将 ( )
A．降低 B．不变 C．升高 D．无法判断21世纪教育网
[解析] 电冰箱制冷过程中，使冰箱内的温度降低的同时，又使其外部温度升高(将冰箱内部的内能转移到外部)，此过程不可能自发发生，必需消耗电能，此部分电能最终也转变为内能，因此从总能量的角度看，室内的内能将增加，室内温度上升。
[答案] C
[例3] 下列现象与对应的能的转化不正确的是 ( )
A．火车过后，铁轨发热是机械能转化为内能
B．太阳灶使物体发热是光能转化为内能21世纪教育网
C．电熨斗通电发热是电能转化为内能21世纪教育网
D．生石灰加水发热是化学能转化为内能21世纪教育网
[解析] 火车过后，铁轨发热是摩擦生热，机械能转化为内能，故A对。太阳灶使物体发热，是热辐射的过程，不是能的转化，故B错。电熨斗通电发热是电能转化为内能，生石灰加水发生化学反应产生热量是化学能转化为内能，故C、D对。21世纪教育网
[答案] B
[例4] 小华在做滚摆实验中，发现滚摆每次上升的高度逐渐减小，小华想：“这是否说明在动能、势能的相互转化的过程中，整个装置的能量不守恒 这不是与能量守恒定律相矛盾吗 ”请你帮小华解决他的困惑。21世纪教育网
[解析] 在能量的转化过程中，某种能量可以增加或减小(即可以不守恒)，但总的能量一定是守恒的。
[答案] 在滚摆运动的过程中，由于摩擦不可避免，总有一部分机械能转化为内能，故整个装置的机械能不守恒，但总的能量(即机械能和内能的总和)保持不变。
[例5] 2001年3月20日，俄罗斯“和平号”空间站终于走完了它回归地球的全部旅程，坠人太平洋。这个凝聚着人类智慧结晶的庞然大物在高速坠落的过程中分解成许多碎片．这些碎片在天窄中燃烧发光，形成一道道明亮的弧线，请回答：①“和平号”空间站进入大气层后向地球坠落的原冈是什么 ②“和平号”空间站在下落过程中分解成许多碎片，这些碎片在空气中燃烧发光的原因是什么 这里有什么形式的能量转化
[解析] “和平号”空间站进人大气层后．由于受到地球的引力，所以会向地球坠落。空间站在进入大气层后，具有很大的动能和势能。在坠落的过程中要克服与空气摩擦做功，将机械能转化为内能，空间站的温度过高就会燃烧发光。
[答案] ①受地球的引力。②与空气摩擦生热，机械能转化为内能和光能。
[例6] 如图所示是一种环保型手电筒。这种手电筒不用化学电池作为电源。使用时只要将它来回摇晃，就能发光，并且来回摇晃得越 快，手电筒发光越亮。这种手电筒所产生的电能是根据__________原理获得的，其能量转化是__________能转化成电能。
[解析] 电筒内装有磁铁和线圈，当摇晃电筒时。磁铁和线圈之间就会做相对运动，这样线圈就会切割磁感线，从而产生感应电流，所以这种电筒所产生的电能是根据电磁感应原理获得的。在这一过程中，手的摇晃消耗了机械能，使电筒获得了电能。所以机械能转化为电能。
[答案] 电磁感应机械
[例7] 指出下列现象中能量的转化或转移情况。
(1)摩擦生热__________。21世纪教育网
(2)气体膨胀做功__________。
(3)植物进行光合作用__________。
(4)燃料燃烧__________。21世纪教育网
(5)风吹动帆船前进__________。
[解析] 本题通过实例考查能量守恒的知识点，理论联系实际。
(1)摩擦生热是机械能转化为内能。
(2)气体膨胀做功是内能转化为机械能。
(3)植物进行光合作用是光能转化为化学能。
(4)化学能转化为内能。
(5)风能转化为动能。
[答案] 见解析
考点应试必备
1．能量转化与守恒是自然界的基本规律之一，下列过程中机械能转化为电能的是 ( )
A．干电池放电 B．给蓄电池充电
C．风力发电 D．电动机带动水泵抽水
2．下列说法中错误的是 ( )
A．能的转化和守恒定律只适用于物体内能的变化
B．只要有能的转化和转移，就一定遵从能量守恒定律
C．能的转化和守恒定律是人们认识自然和利用自然的有力武器
D．任何一种形式的能在转化为其他形式的能的过程中，消耗多少某种形式的
能量，就能得到多少其他形式的能量，而能的总量是保持不变
3．《深圳商报》报道：近日一种新型太阳能公共卫生间落户北京东郊民巷，该卫生间的能源全部由位于顶部的太阳能电池板提供，它还能将多余的能量储存在蓄电池里。这种能量转化和储存的方式是
( )
A．太阳能转化为内能，再转化为电能
B．太阳能转化为电能，再转化为化学能
C．太阳能转化为内能，再转化为化学能
D．太阳能转化为电能，再转化为光能
4．“十一”黄金周，吴吴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。吴吴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；21世纪教育网
③下山过程中，重力对汽车不做功；21世纪教育网
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
5．下图所示四种情景中，能说明电能转化为机械能的是 ( )
6．跳高比赛时，运动员从起跳到落地过程中，下列说法正确的是(不计空气阻力) ( )
A．上升过程中，动能减小，机械能减小
B．上升过程中，重力势能增大，机械能增大
C．下落过程中，重力势能减小，机械能不变
D．下落过程中，重力势能减小，机械能减小
7．下列设施或过程不属于利用太阳能的是 ( )
A．太阳能电池 B．太阳能热水器
C．核电站 D．植物的光合作用
8．如图所示，小明在玩蹦蹦杆。在小明将蹦蹦杆中的弹簧向下压缩的过程中。小明的重力势能、弹簧的弹性势能的变化是 ( )
A．重力势能减小，弹性势能增大
B．重力势能增大，弹性势能增大
C．重力势能减小，弹性势能减小
D．重力势能增大，弹性势能减小
9．下列四种现象中，只发生能的转移而不发生能的转化的过程是 ( )
A．冬天，用手摸户外的金属杆时手感觉到冷
B．闭合开关后，灯泡发光
C．烧水时，水蒸气顶起壶盖
D．给电动自行车的蓄电池充电
10．绿色植物的光合作用就是将 ( )
A．太阳能转化为内能 B．太阳能转化为化学能
C．化学能转化为内能 D．机械能转化为化学能
11．古人的钻木取火的过程，是将机械能转化为__________能；水力发电是将水的机械能转化为__________能；自然界中能量在转化和转移的过程，能的总量保持__________。
12．如图所示，单摆在竖直平面内左右摆动，滚摆在竖直平面内上下往复运动。请回答：
(1)这两个实验可以说明的同一个物理问题是______________________________。
(2)在单摆左右摆动和滚摆上下往复运动的过程中，你将会看到它们上升的高度逐渐降低，产生此现象的原因是__________________________________________________。
13．潮汐是月球、太阳对地球的引力作用而产生的。每天的涨潮与落潮蕴含着巨大的能量。这种能量可以用来发电，如图所示，在利用潮汐发电的过程中，能量的转化情况是海水的动能传递给发电机，通过发电机转化为__________能；图中甲、乙两幅图代表涨潮发电的是__________；与火力发电相比，潮汐发电的优点是________________________________________。21世纪教育网
14．太阳是一个巨大的能源，直接利用太阳能不会污染环境。围绕地球运转的通信卫星，其两翼安装的太阳电池板，能把__________能直接转化成__________能，供通信卫星使用，太阳能还可以直接转化成内能，现有一太阳能热水器，在晴天，每天可将50kg水从20℃加热到50℃，若燃烧煤气来加热这些水，则至少需要消耗掉__________m3的煤气。[已知完全燃烧1米3煤气可放出3.9×107 J的热量，水的比热为4.2×103J/(kg·℃)]
15．请阅读下面的介绍，回答相关问题
焦耳是一位伟大的物理学家，他成功地发现了焦耳定律，测出了热功当量。但他在探索科学真理的道路上，也走过弯路。年轻的时候，焦耳也和许多人一样想制作一种“永动机”——不需要给它提供任何动力(即不消耗任何能量)就能自动工作起来的机械装置。
他曾通宵达旦地冥思苦想，不断地设计、翻作，但没有一次是成功的。接连的失败引起了焦耳的深思，他没有像有些人那样“执迷不悟”。而是反思原来的设想，重新确定新的探究课题。经过不懈的努力，他终于在新的研究领域中取得了成功，发现了科学真理。下图是13世纪一个名叫亨内考的法国人设计的永动机。21世纪教育网
(1)“永动机”的制造一直失败的原因是：它违背了_______________________。
(2)你从焦耳科学探究的历程中得到的启示是_______________________。
参考答案
1．C 2．A 3．B 4．B 5．D 6．C 7．C 8．A 9．A 10．B 11．内 电 不变 12．(1)动能和重力势能可以相互转化 (2)由于存在着摩擦阻力和空气阻力的作用，使机械能逐渐减少 13．电 乙 无污染等 14．太阳 电0.16 15．(1)能量守恒定律(2)略
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第2节 能量转化的量度
联想情景导入
我们已经知道，能量转化是一个普遍的现象，自然界中物质运动形式的变化总伴随着能量的相互转化。例如：举重运动员用力将杠铃举起时，运动员将体内的化学能转化为杠铃的势能。马拉车在路上跑时，会将体内储存的化学能转化为马和车的动能和由于摩擦所产生的热能。
在以上这些能量转化的事例中，有多少能量发生了转化呢 我们用怎样的方法来衡量能量转化的多少呢
重点知识详解
一、功21世纪教育网
1．功：如果物体受到力的作用，并且在这个力的方向上通过了一段距离，我们就说这个力对物体做了功。
2．功的计算。
功=力×距离
如果用F表示力，s表示物体在力的方向上通过的距离，W表示功，则功的计算公式表示为：
W=Fs
3．功的单位：在国际单位制中，功的单位是焦耳，简称焦，单位符号为J。
1焦=1牛·米
二、功率
1．功率：单位时间里完成的功叫做功率。功率反映了物体做功的快慢。功率=功/时间。用P表示功率，W表示功，t表示时间，则功率的公式可表示为：P=W/t。21世纪教育网
2．功率的单位：功率的单位是瓦特，简称瓦，单位符号是W。
1瓦=1焦／秒21世纪教育网
经典例题解析
[例1] 下面情况中，人对物体做功的是 ( )
A．举重运动员举着杠铃不动
B．人用力却没有把重物提起
C．某同学提着水桶在水平路面匀速行走
D．旅客提着行李走上楼梯21世纪教育网
[解析] A、B均属于“不动无功”型，有力作用但没通过距离；C属于“劳而无功”型，桶运动方向与施力方向垂直；D具备做功的两个必要因素，人对行李施力，行李沿拉力方向有移动距离，D为正确选项。
[答案] D
[例2] 物体重100N，在水平推力作用下，在水平面匀速前进了50m；撤去推力F后，物体又前进了25m。若水平推力F=10N，那么这个水平推力所做的功和物体克服阻力所做的功分别为 ( )
A．5000J、750J B．500J、750J
C．500J、250J D．5500J、500J
[解析] 解决这个题目首先要分清力F只在开始的50m距离上存在，而水平面对物体的摩擦阻力在整个距离(50m加25m)上都起作用。因为物体在水平面上匀速运动，则F= (阻力)。撤去F后，物体做减速运动时，只受阻力 的作用(水平方向上)。由功的定义式W=F·s可得：W1=F·s1=10N×50m=500J；W= ·(s1+sS2)=10N×(50m+25m)=750J。21世纪教育网
[答案] B
[例3] 关于功、功率，下列说法正确的是 ( )
A．机械的效率越高，做功越多
B．机械的效率越高，做功越快
C．机械的功率越大，做功越多
D．机械的功率越大，做功越快
[解析] 功率是表示做功的快慢，而不是做功多少的物理量；机械效率是表示有用功在总功中的比值，与做功的多少及功率的大小无关。
[答案] D
[例4] 下列运动中的物体，没有力对其做功的是 ( )
A．在河水中沿直线匀速行驶的轮船
B．从高处自由下落的雨滴21世纪教育网
C．在光滑的水平面上做匀速直线运动的物体
D．李明从一楼走到五楼的教室
[解析] 行驶的轮船是在发动机牵引下向前行驶的，所以说发动机对船做了功；下落的雨滴重力对雨滴做了功；李明上楼他克服自身重力要做功；在光滑的水面上匀速直线运动的物体由于惯性向前行驶，没有力对物体做功。
[答案] C
[例5] 两个体重不同的人，都从一楼走到三楼，甲是走上去的，乙是慢跑上去的，那么下列说法中正确的是 ( )
A．体重大的人做的功多，功率也大21世纪教育网
B．慢跑上去的人做的功多，功率也大
C．走上去的人做的功多，但功率较小
D．条件不足，无法比较功率的大小21世纪教育网
[解析] 人上楼都要克服自身重力而做功，两人上升的高度尽管一样。但没有明确两人体重的大小，不能确定那人做的功多，同样也确定不了两人功率大小，所以A、B、C选项都没有道理。
[答案] D21世纪教育网
[例6] 某同学用如图所示的牵引装置来锻炼关节的功能。重物质量为3kg，小腿拉绳使重物在4s内匀速上升0.5m，若不计绳重及摩擦，求：
(1) 小腿拉重物所做的功。(2)小腿拉重物的功率。(g=10N/kg)
[解析] 牵引装置中的重物是通过绳子绕过一个定滑轮与小腿相连接的，所以小腿的拉力等于重物的重力，则小腿拉重物做的功由w=Fs=Gh可算出。以上所计算出来的功是该同学的小腿在4s内完成的，所以功率由P=可算出。21世纪教育网
[答案] (1)小腿拉重物所做的功为W=Gh=mgh=3kg×10N/kg×0.5m=15J
(2)小腿拉重物的功率为P===3.75w
考点应试必备
1．下列所示的四种情景中，福娃对物体做功的是 ( )
2．如图所示，质量为m的跳高运动员先后用背越 式和跨越式两种跳高方式跳过某一高度，该高度比他起跳时的重心高出h，则他从起跳后至跃过横杆的过程中克服重力所做的功
( )
A．都必须大于mgh
B．都不一定大于mgh
C．用背越式不一定大于mgh，用跨越式必须大于mgh
D．用背越式必须大于mgh，用跨越式不一定大于mgh
3．树叶从空中飘下，在树叶下降过程中 ( )
A．没有力对它做功 B．重力对它做了功21世纪教育网
C．下落的树叶自己对自己做了功 D．不能确定是否做功21世纪教育网
4．某市某商场举行首届跑楼梯比赛，共有500多名选手参加，若要比较参赛者的功率大小，需测出的物理量是 ( )
A．登楼所用的时间
B．参赛者的体重，所登楼层的高度
C．参赛者的体重，所登楼层的高度以及登楼所用的时间
D．参赛者的体重，所登楼层的高度，登楼所用的时间及参赛者通过的路程
5．下列对功的理解的说法中正确的是 ( )
A．作用在物体上的力越大，做的功越多
B．物体通过的距离越大，做的功越多
C．有力作用在运动物体上，此力对物体一定做功
D．有力作用在物体上，物体在这个力的方向上通过距离，这个力对物体做了功
6．以下实例，力对物体做功的是 ( )
A．举重运动员举着杠铃不动21世纪教育网
B．小明将水桶从地面上提起21世纪教育网
C．吊车吊着货物在空中水平匀速移动
D．用力搬桌子而未搬起
7．一木块重30N，在大小为10N的水平拉力作用下，10s内沿水平地面匀速前进5m，则重力对木块做的功是 ( )
A．0 B. 150J C．50J D．200J
8．在四川抗震救灾现场，一块水泥板质量为0.5t，起重机在5s内把它匀速提高2m，此过程中 ( )
A．起重机对水泥板所做的功为1×103J
B．起重机对水泥板所做的功为1×104J
C．起重机提升水泥板的功率为2×102W
D．起重机的柴油机耗功的功率为2×103W
9．如图所示的四种情景中，人对物体做功的是 ( )
10．如图所示，要粗测小明同学做“引体向上”时的功率。下面所列的物理量中，不需要测量的是 ( )
A．他的质量
B．单杠的高度
C．每次身体上升的高度
D．做“引体向上”的时间
11．在“5·12汶川地震”抢险救灾前线，一辆柳州市生产的装载机5s内将一块重20000N的巨石匀速举高3m，装载机的举力对巨石做功为_________J，举力做功的功率为 _________W。
12．攀岩运动是从登山运动中派生来的新项目，它集健身、娱乐、竞技于一体，以其独有的登临高处的征服感吸引了众多爱好者。要测量某运动员在一次攀岩比赛中克服重力做功的功率，需要测量的物理量有该运动员的重力、_________和_________。
13．下图是2008年北京奥运会射击运动员射击比赛的图标，该图标 生动地说明运动员要想击中靶心，都要闭了一只眼，然后让另一只眼和枪上的准星、靶心在同一直线上，这是利用了_________的原理；如果枪膛长30cm，火药在枪膛内对子弹的推力是100N，子弹离开枪膛后前进了50m，则火药对子弹所做的功是_________J。
14．庆“六一”趣味运动会中，小敏和小王分别把图甲中三个质量均为1千克、边长为30厘米的均质正方体泡沫塑料块按图乙堆叠起来。小敏和小王叠起这堆正方体泡沫塑料块，每人至少要做功_________焦。比赛中小敏快于小王完成堆叠，则堆叠过程中小敏做功的功率_________ (填“大于”“等于”或“小于”)小王。
15．如图所示，2008年北京奥运会火炬的质量为9859，火炬手持火炬沿水平路面匀速前进20m，火炬手对火炬做的功为_________J．若使火炬匀速升高1m，火炬手对火炬做的功为_________J。(不计空气阻力及燃料质量的变化，g取10N／kg)
16．杭州湾跨海大桥在建造过程中多项成果具有世界一流水平，其中一项是自行设计制造了2400吨液压箱梁纵移台车。若该台车将2000吨整体预制好的箱梁竖直上移10米，在此过程中该台车对箱梁做的功为_________焦。(g取10牛／千克) 21世纪教育网
17．在四川抗震救灾中，一架号称“空中巨无霸”的米-26重型运输直升机通过铜缆和机身相连，一次将一台l3.2吨的挖掘机，空运到唐家山堰塞湖坝顶参加抢险。当直升机吊着挖掘机(如图所示)，水平匀速飞行50米，钢索对挖掘机的拉力是_________N，对挖掘机做的功为_________J。(g=10N/kg，不计空气阻力)
18．2008年5月1日，杭州市率先在西湖景区推行公共自行车交通服务。许多市民也开始不使用汽车而骑自行车上班。骑车上班还有利于身体健康。体重80千克的金老师每天骑车(车的质量约20千克)上班“减肥”。若他以5米/秒的速度匀速前行，受到的阻力约为人与车总重的0.04倍，则他消耗的功率约为_________瓦。(g=10牛/千克)
19．杭州湾跨海大桥是目前世界上最长的跨海大桥，全长约36km。在建桥过程中，我国自主研制的巨型“天一号”起吊运架船要把2180t的箱梁提升30m，至少需做_________的功。21世纪教育网
20．如图所示，小明在跑步机上锻炼身体。设他在跑步机上以5m/s的速度匀速跑动30min，跑动的总动力为40N。
求：(1)他在这段时间内相当于跑了多少路程
(2)他在这段时间内做了多少功
(3)他做功的功率是多少 21世纪教育网
参考答案
1．B 2．C 3．B 4．C 5．D 6．B 7．A 8．B 9．B 10．B 11．6×104 1.2×104 12．攀登高度所用时间 13．光的直线传播30 14．9大于15．0 9．85 16．2X 108 17．132000 0 18．200 19．6．54×108J 20．(1)9km(2)360000J (3)200W
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第4节 动能和势能
联想情景导入
长江三峡水利枢纽工程，是当今世界上最大的水利枢纽工程。大坝坝顶总长3035米，坝高l85米，设计正常蓄水水位枯水期为175米，丰水期为145米，总库容393亿立方米。 水电站左岸设14台，右岸12台，共26台水轮发电机组。单机容量均为70万千瓦，总装机容量为1820万千瓦，年平均发电量847亿千瓦时。后又在右岸大坝“白石尖”山体内建设地下电站，设6台70万千瓦的水轮发电机。2009年三峡工程完工后，届时的年发电量可达1000亿千瓦时。
你知道三峡工程是怎样利用水力发电的吗 原来，被大坝拦住的上游水积蓄了大量的势能。当这些水通过坝内的导管向低处流动时，势能转化为动能。而流动的水冲击水轮机的叶轮，又将动能转化传递给水轮机，进而带动发电机发电，再转化为电能。21世纪教育网
重点知识详解
1、 动能：物体由于运动而具有的能叫做动能。质量相同的物体，运动的速度越大，它的动能就越大。运动速度相同的物体，质量越大，它的动能就越大。
物体质量相同，速度不同
二、势能：势能可分为重力势能和弹性势能。
1．重力势能：物体由于被举高而具有的势能，叫做重力势能。物体的质量越大，位置越高，具有的重力势能就越大。如：被举高的杠铃、棚架上的瓜都具有重力势能。
2．弹性势能：物体由于发生形变而具有的势能叫做弹性势能。弹性势能的大小跟物体形变的大小有关，物体的形变越大，弹性势能就越大。21世纪教育网
三、动能和势能的转化：动能和势能可以相互转化。如果只有动能和势能的相互转化，机械能保持不变。21世纪教育网
经典例题解析
[例1] 体积相同的实心铜球和木球放在水平桌面上，铜球静止，木球在桌面上做匀速直线运动，则
( )
A．铜球的动能小于木球的动能
B．铜球的势能小于木球的势能
C．铜球的机械能一定小于木球的机械能
D．铜球的机械能一定等于木球的机械能
[解析] 铜球静止，没有动能，木球运动着，具有动能。铜球和木球都在水平桌面上，离地面的高度相同，但铜球的质量大于木球的质量，因此铜球的重力势能大于木球的重力势能。机械能等于物体的势能与动能之和。铜球的动能为零，但势能大；木球的动能大，但势能小。由于不知它们的具体大小，所以无法比较铜球和木球的机械能的大小。21世纪教育网
[答案] A21世纪教育网
[例2] 一只乒乓球由高处静止下落撞击地板后又上升，在整个过程中，乒乓球机械能转化的情况是 ( )
A．势能→动能→势能
B．动能→势能→势能
C．动能→势能→动能→势能→动能
D．势能→动能→势能→动能→势能
[解析] 乒乓球在高处，由于被举高具有势能。在下落过程中，高度降低，速度增大，在撞击地面前，球的全部势能转化为动能。在撞击地板的一瞬间，由于球发生形变，球的动能转化为球的弹性势能。球在恢复形变的过程中，弹性势能又转化成动能，使球产生一个反方向的速度(如不考虑能的损失，则此速度与球撞击地板前的速度大小相同)，向上跳起。在上升的过程中，动能又逐渐转化成势能，直至动能为零。从下落到反跳的全过程中，经历的能量变化过程是：重力势能→动能→弹性势能→动能→重力势能。
[答案] D
[例3] 物体沿斜面匀速滑下时，它的 ( )
A．动能增加，重力势能减少，机械能不变21世纪教育网
B．动能不变，重力势能不变，机械能不变21世纪教育网
C．动能不变，重力势能减少，机械能减少21世纪教育网
D，动能增加，重力势能减少，机械能减少21世纪教育网
[解析] 注意物体是“匀速滑下”，说明物体运动的速度不变，所以动能不变。但随高度的降低，势能减少。因为机械能是动能与势能的总和，所以机械能由于动能不变而势能减少，因而也减少了。
[答案] C
[例4] 跳伞运动员在匀速下落过程中，它的 ( )
A．势能增大，动能减小，机械能不变
B．势能减小，动能不变，机械能减小
C．势能减小，动能增加，机械能不变
D．势能增大，动能不变，机械能增大
[解析] 运动员质量一定，匀速下落，速度不变，所以其动能不变；又因下落过程中高度不断减小，所以其重力势能在减小。机械能等于物体动能和势能的总和，因此运动员的机械能减小。
[答案] B
[例5] 下列现象中，属于动能转化为势能的过程是_________；属于势能转化为动能的过程是 _________。21世纪教育网
(1)石子在上抛过程中；
(2)从拉满弓到箭离弦的过程中；
(3)风吹帆船向前行驶的过程；
(4)瀑布在下落的过程中；21世纪教育网
(5)发条玩具汽车在平地上运动；
(6)公共汽车沿斜坡匀速向上行驶。
[解析] 解题关键在于理解各种形式能量的转化都是靠做功这个手段完成的，动能转化为势能应表现为物体本身速度减慢，而高度增加或弹性形变增大；势能转化为动能表现为物体高度变小或弹性形变变小，而物体速度增加。本题的易错点是由于对动能和势能的转化不理解，不能正确分析出各物理过程中动能和势能的变化情况，造成错选。
[答案] (1) (2)、(4)、(5)
[例6] 运动员在撑杆跳高时，经历了助跑—一起跳一一越杆——落下等过程。右图是起跳的情景，此时运动员的________能转化为________能。
[解析] 撑杆跳高运动员在起跳前进行一段助跑，获得了大量的动能。起跳后，他的身体不断上升，撑杆剧烈弯曲，动能转化为运动员的重力势能和撑杆的弹性势能。当上升到约一半高度时，动能变得很小。此后，撑杆的弹性势能将逐渐转化为运动员的重力势能，从而使运动员继续上升。
[答案] 动 势
[例7]如图所示，跳伞运动员在“中华第一高楼”——上海金茂大厦进行跳伞。运动员从345m的高度跳下，在下落过程中运动员的重力势能_________ (填“增大”“不变”或“减小”)。
[解析] 物体由于被举高而具有的能叫做重力势能。物体的重力势能跟物体的质量和高度有关。物体的质量越大，位置越高，物体具有的重力势能就越大。当物体的质量不变时，物体的高度越大，物体所具有的重力势能就越大。运动员从345m的高度跳下，高度不断减小，所以运动员所具有的重力势能也在不断减小。
[答案] 减小
[例8] 陈锋同学的家到学校本是一条在同一水平面上的直路，爱动脑的陈锋做了这样的设想：要是将从家到学校的路挖成一个“u”字形(如图所示)，只要从家骑上自行车后，不用刹车也不用踩车，等车停下来就可以到达学校了。请你简要说明：
(1)陈锋同学设想的机械能的转化过程。
(2)陈锋同学的设想在现实中可以实现吗 为什么 (请根据有关物理知识说明)
[解析] 题目生动、有趣，主要培养学生运用科学知识进行有根据地猜想的意识和能力。解答时要联系机械能守恒的条件——-是否受到(摩擦)阻力的作用。21世纪教育网
[答案] (1)自行车的重力势能转化为动能，动能又转化为重力势能。
(2)不能实现，因为自行车运动过程中要受到(摩擦)阻力的作用，使部分机械能转化为内能，机械能减少，所以不能到达学校。
考点应试必备
1．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 ( )
2．中国跳水队被人们称为“梦之队”，下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．她的动能一直增大，机械能不变21世纪教育网
B．她的重力势能一直减小，机械能减小
C．她的动能先减小后增大，机械能不变
D．她的重力势能先减小后增大，机械能增大
3．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，机械能转化的情况是 ( )
A．重力势能→动能→重力势能21世纪教育网
B．动能→弹性势能→动能21世纪教育网
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
4．2008年4月19日，俄“联盟”号飞船返回舱着陆时出现严重错误，返回舱进入地球大气层后，朝地面飞行的前端不是隔热罩，而是舱门和天线，导致舱门被烧焦，天线遭焚毁，宇航员的生命受到严重威胁。在这一过程中，返回舱能量转化的方式是 ( )
A．重力势能→动能→内能21世纪教育网
B．动能→重力势能→内能
C．内能→重力势能→动能21世纪教育网
D．内能→动能→重力势能21世纪教育网
5．下面的四幅图中属于动能转化为重力势能的是 ( )
6．下图所示的事例中，物体机械能增加的是 ( )
7．如图，先用绳子把一个铁锁悬挂起来，然后把铁锁拿近到自己的鼻子处，松手后，铁锁向前摆动又摆回来。有关铁锁在摆动过程中的能量转化，下列说法正确的是 ( )
A．铁锁回摆后能碰到鼻子，因为铁锁的机械能始终不变
B．铁锁下降过程中，重力势能转化为动能
C．铁锁上升到最高点，重力势能最小
D．铁锁下降到最低点，动能最小21世纪教育网
8．汶川地震发生后，解放军飞机向灾区空投了大批救灾物资。系着降落伞的食品箱在加速下落一段距离后变为匀速下落，食品箱和降落伞在匀速直线下落的过程中 ( )
A．动能越来越大 B．机械能保持不变
C．机械能逐渐减小 D．重力势能逐渐转化为动能
9．小星乘超市的自动扶梯匀速上升的过程中，小星的 ( )
A．动能转化为势能，机械能不变21世纪教育网
B．动能转化为势能，机械能增大21世纪教育网
C．动能不变，势能增大，机械能增大
D．动能不变，势能不变，机械能不变
10．如图所示是滑雪运动员从最高处的A点由静止开始下滑到最低处B点的过程，下列说法中正确的是 ( )
A．滑雪运动员在A点时只有重力势能，没有动能
B．滑雪运动员在A点时只有动能，没有重力势能
C．滑雪运动员从A点到B点的过程中，机械能不断增加
D．滑雪运动员从A点到B点的过程中，动能转化为重力势能
11．现在许多商店和宾馆都安装了弹簧门，弹簧门在被推开后能自动关闭。以下有关于弹簧门被推开后自行关闭的过程中能量转化的说法，正确的是 ( )
A．弹簧的弹性势能转化为门的动能
B．门的动能转化为弹簧的弹性势能
C．门的势能转化为弹簧的动能21世纪教育网
D．弹簧的动能转化为门的势能21世纪教育网
12．我们小时候都玩过秋千吧，闭上眼睛，那种时高时低的感觉如同在飞……，你知道其中能量的转化吗 对于图中荡秋千的小孩，下列分析错误的是 ( )
A．小孩在A点具有最大动能
B．小孩在B点势能最小
C．小孩从B荡到C的过程中，动能转化为势能
D．如果没有能量损失，他将一直荡下去
13．汶川地震后的5月14日，我空降兵15位勇士不畏牺牲，勇敢地从4999m的高空跳伞执行侦查营救任务，为上级决策提供了第一手资料，为组织大规模救援赢得了宝贵时间，受到了中央军委的通令嘉奖。跳伞勇士在空中匀速下落的过程中，他们的 ( )
A．重力势能增大，机械能增大21世纪教育网
B．重力势能减小，机械能增大21世纪教育网
C．重力势能减小，机械能不变21世纪教育网
D．重力势能减小，机械能减小21世纪教育网
14．2007年12月4日，跳伞爱好者彭刚纳尔从亚洲第一高楼——“台北101大楼”楼顶跳下，从A处到8处的过程中下落速度越来越快，从B处到C处由于打开降落伞而匀速下降，则 ( )
A．AB过程动能变小，BC过程动能不变
B．AB过程动能变小，BC过程动能变小
C．AB过程动能变大，BC过程动能变小
D．AB过程动能变大，BC过程动能不变
15．跳水运动是奥运会的正式比赛项目，我国运动员在该项目上一直处于国际领先地位。比赛中，跳水运动员从腾空跳起向上运动后再向下落入水中，若不计空气阻力，在整个空中运动过程中，运动员的 ( )
A．动能先减小后增大，重力势能先增大后减小，机械能不变
B．动能先增大后减小，重力势能减小先后增大，机械能不变
C．动能先减小后增大，重力势能先增大后减小，机械能增大
D．动能先增大后减小，重力势能先减小后增大，机械能减小
16．探月卫星“嫦娥一号”于2007年10月发射成功，目前正在绕月运动，卫星在太空匀速飞向月球的过程中，其动能__________(填“减小”“不变”或“增加”)。
17．四川汶川地震造成的唐家山堰塞湖水位不断上升，水的__________能增大，若一旦溃堤，奔流而下的水所具有的__________能会给下游造成巨大的损失。21世纪教育网
18．2007年4月，我国进行了第6次火车大提速，提速后的火车每节车厢中都有电子屏幕显示时速变化，当屏幕上示数增大时，火车的动能将__________ (填“变大”“变小”或“不变”)。
19．骑电动自行车下坡时，关闭电源开关，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__________，重力势能逐渐__________。
20．右图是玩弹弓的情景。经验表明，橡皮筋拉得越长，同样的“子弹”射得越远，这说明橡皮筋的弹性势能与__________有关；若橡皮筋被拉的长度相同，而所用“子弹”的质量不同，则质量大的“子弹”射出的距离较小，原因是质量大的“子弹”射出时的__________小。21世纪教育网
21．小明骑自行车上学途中，要经过一段上坡路。他思考：物体冲上斜坡的最大距离可能与哪些因素有关呢
(1)他发现车子的初始速度越大，冲上斜坡的最大距离就越长。这是因为车子的初始速度越大，它的初始动能也越大，上坡过程中增加的__________就越大。
(2)他进而又提出两个猜想：
猜想一：物体冲上斜坡的最大距离可能与物体的质量大小有关。
猜想二：物体冲上斜坡的最大距离可能与斜坡的倾角大小有关。
为了验证猜想一，他将与水平面平滑连接的长木板以一定的倾角θ固定，如图甲所示。实验时为了让不同质量的小木块以相同的初始速度滑上长木板，请你在甲图中的虚线框内为小明设计一实验装置，并说明使用该装置进行实验时的操作要点：________________________________________。
21世纪教育网
小明发现当不同质量的木块以相同初始速度滑上长木板时，向上滑行的最大距离均相同。这说明猜想一是 (填“正确”或“错误”)的。
在验证猜想二的实验中，小明让一木块以相同的初始速度分别滑上不同倾角的长木板，测得的数据记录如下表：
次数 1 2 3 4 5
木板倾角口 10° 30° 53° 75° 85°
向上滑行的最大距离s/m 0.50 0.40 0.36 0.39 0.43
根据表中数据，请在图乙中描点作出s一目图像。由图像可知木块向上滑行的最大距离s与倾角θ的定性关系是_____________________________________________。
22．阅读短文，回答问题：
过山车
当你在游乐场乘过山车奔驰之际，你是否会想到：过山车为什么不需要引擎来推动就能“翻山越岭”呢
过山车在开始旅行时，是靠一个机械装置推上最高点的，但在第一次下行后，就再没有任何装置为它提供动力了，从这时起带动它沿轨道行驶的唯一“发动机”就是重力势能。过山车的重力势能在处于最高点时达到最大值，当它开始下行时，它的势能不断减小，动能不断增大；由于摩擦，损耗了少量的机械能，所以随后的“小山丘”设计的比开始时的“小山丘”俯(如图所示)。21世纪教育网
像所有列车一样，过山车也安装了机械制动装置，使它在结束行程或在紧急情况下能够准确地停下来。
(1)过山车通过A点向上运动过程中，动能_________ (填“变大”“变小”或“不变”)。
(2)后面的“小山丘”设计的比开始时的“小山丘”低，是由于过山车运动过程中，将部分机械能转化为_________。
(3)过山车旅行过程中，遇到紧急情况能够准确停下来，是由于__________________。
(4)过山车第一次下行后，是利用__________________作为“发动机”的；在生产21世纪教育网
与生活中，与过山车利用了相同“发动机”的有 _________________ (举一例即可)。
23．2007年10月24日18时05分，中国第一颗绕月探测卫星“嫦娥一号”在西昌卫星发射中心成功发射升空，“嫦娥一号”的成功发射标志着中国航天技术从低空探测迈向深空探测新阶段。10月26日，北京航天飞行控制中心举行隆重仪式，发布中国首次月球探测工程第一幅月面图像。中共中央政治局常委、国务院总理温家宝为中国第一幅月面图像揭幕。小军同学当看到中国的“嫦娥一号”探月卫星拍射的第一张照片后，发现月面是凹凸不平的，如下左图所示。这是由于流星在太空中运行到靠近月球时，在月球的引力作用下坠落到月面，与月面发生碰撞而形成的坑洞，叫做“月坑”。小军同学猜想月坑的深度可能与流星的质量、体积及下落的高度有关。于是，他设计了一个用一只铺满厚厚的细沙的盘子和几个不同的小球及刻度尺进行探究月坑深度的模拟实验，如下右图所示。经过实验，数据记录如下表：
实验序号 质量m/g 体积V/cm3 下落高度h/cm 坑的深度d/mm
1 20 7.5 50 2.6
2 20 7.5 60 3.5
3 20 7.5 70 5.O
4 20 2.5 70 11.3
5 20 1.8 70 12.4
6 60 7.5 70 14.6
7 85 7.5 70 15.9
请你分析实验数据，并回答下列问题：21世纪教育网
(1)由l、2、3三组数据可得：“月坑”的深度与流星的 _________有关。
(2)由_________、_________、_________三组数据可得：“月坑”的深度与流星的质量有关。
(3)“月坑”的深度还与流星的体积有关：体积越大，“月坑”的深度_________。
24．体育课上老师安排男女同学分组打篮球，小华发现男女同学组的篮球落地后都会反弹，但反弹的高度却不同。篮球由静止开始下落，反弹的高度与哪些因素有关呢 小华与大家一起对这个问题进行了讨论，提出了不同的猜想。
猜想l：篮球反弹的高度可能与球的型号有关。
猜想2：篮球反弹的高度可能与下落的高度有关。
猜想3：篮球反弹的高度可能与地面材料有关。
于是，小华用两只充足气的#7(标准男子)、#6(标准女子)篮球及刻度尺，在水泥地面和木制地板上进行了实验。通过实验，得到的实验数据如下表：
实验序号 球的型号 下落高度/cm 地面材料 反弹高度/cm
1 #7 120 木质 80
2 #7 120 水泥 90
3 #7 150 水泥 110
4 #6 120 木质 80
(1)验证猜想2，需要选用实验序号为______________、______________的两组数据进行分析。
(2)通过他的实验数据，可得到的结论是：篮球反弹的高度与___________有关，与___________无关。
参考答案
1．A 2．C 3．D 4．A 5．C 6．A 7．B 8．C 9．C 10．A 11．A12．A 13．D 14．D 15．A 16．不变 17．势 动 18．变大 l9．增大减小20．橡皮筋被拉的长度 速度 21．略22．(1)变小 (2)内能 (3)安装了机械制动装置 (4)重力势能如：秋千 23．(1)下落高度 (2)3 6 7 (3)越小24．(1)2 3 (2)下落高度和地面材料球的型号
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第3章 知识归纳总结
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动能
机械能
势能
存在形式
仁光能」
电能
内能
能量
化学能
能量转化和转移
获取能量
物质运动
消耗能量
利用能量
做功意义量度能量转化多少
做功两个
有力作用在物体上
功
必要因素
物体在力的方向上通过的距离
计算公式W=F·s
描述能量转
化快慢的量
功率
P=W/
杠杆
五要素
平衡条件F1L1=F2l2
动滑轮
简单机械
杠杆
定滑轮
滑轮组
斜面
F= Gh
测定斜面机机械效率
能量利用率}总功=有用功+额外功机械效率
动能
质量和速度决定
机械能
重力势能质量和高度决定
机械能守恒
势能
弹性势能
弹性形变程度和
材料决定
温度升高热运动加快内能增
热运动
温度降低}热运动减慢内能减小
做功
对外做功」[内能减少
改变内能的方法
对物体做功上内能增加
吸热
内能
内能增加
热传递
放热
内能减少
概念
热量计算
量度内能的变化
热量
单位:焦耳
化学能转化为内能
燃料的燃烧
热值
意义
电能转化为其他形式的能
公式
W= Ult
单位
1焦耳=1瓦特·秒=1伏特·安培·秒
匚测量[电能表}[读数方法
公式十P=W/=U
做功快慢}「电功率
电功
单位:1瓦特=1焦耳/秒=1伏·安
额定功率实际功率
测量
伏安法
用电器铭牌说明
用电器使用
制作原理利用电流的热效应现象
电阻率大、
材料特点熔点高
发热体
作用
主要组成部分
电能转化为内能
绝缘体安全保护
电热器
公式HQ=73R
焦耳
电能转化为内能规律定律
单位1焦=1安2·欧·秒
非纯电阻电器Q=2R电热与电功1
纯电阻电器Q=R=Um
使用方法安全用电
质子
带正电
原子核改变时释
原子核
放出巨大的能量
中子
不带电
重核裂变日铀核裂变曰链式反应
获得途径
轻核聚变卜氢核聚变}热核反应
核能
巨作原理}能量转化
和平利用核能核电站
工作过程
a射线上带正电
放射线
大剂量污染环境
B射线带负电
少剂量治病育种
y射线
不带电
做功
能量发生转化
能量变化途径
热传递H能量发生转移
不能创生
内容
不能消灭
总量保
持不变
能量
转化与转移
能量守恒定律
认识自然
意义
重要依据
改造自然
宏观分析否定永动机
能量转化和转移的方向性闩实例过程分析登陆21世纪教育 助您教考全无忧
第3章 能量的转化与守恒
第1节 能量的相互转化
联想情景导入
雪崩是一种自然现象，它是指大量积雪从高处突然崩塌下落。
雪崩发生的原因很多，通常积雪堆积过厚，超过了山坡面的摩擦阻力时，基底为春雨所松动，下面缓慢地形成了深部“白霜”，下部积雪与上层积雪之间形成一个软弱带，温暖干燥的风，声音的震响等都能使积雪开始运动，崩塌就开始了。
雪崩一旦发生，其势不可阻挡。成千上万吨的积雪夹杂着岩石碎块，以极快的速度从高处呼啸而下，所过之处将一切扫荡净尽。在有人居住或滑雪场等地是一种严重的灾害，常会造成房倒屋塌和人员伤亡。21世纪教育网
那么，雪崩开始后能量如何转化呢
重点知识详解
1．自然界中各种形式的能量都不是孤立的，不同形式的能量会发生相互转化，能量也会在不同的物体之间相互转移。
2．所谓“消耗能量”“利用能量”或者“获得能量”，实质上就是能量相互转化或转移的过程。
3．能量转化是一个普遍的现象，自然界中物质运动形式的变化总伴随着能量的相互转化。
4．氢氧化钠在水中溶解，温度要升高；硝酸铵在水中溶解，温度要降低。这两种物质在溶解过程中，能量由化学能转化热能。
经典例题解析
[例1] 环保太阳能公厕已在上海市投入使用，其顶部是大面积太阳能电池板，它所转移及储存的能量可满足厕所内所需的电力供应，经连续三天充分日照后，它可供无日照情况下使用一周，这种能量转换和储存的形式是 ( )
A．太阳能 内能 电能
B．太阳能化学能电能21世纪教育网
C．太阳能 电能化学能 电能
D．太阳能化学能光能
[解析] 环保太阳能公厕顶部大面积太阳能电池板在接受日照后，可将太阳能转化为化学能储存起来，在无光照的情况下，储存的化学能转化为电能。21世纪教育网
[答案] B
[例2] 2008年11月19日，在冰岛首都雷克雅未克北部著名的间歇泉附近，村镇笼罩在白雾之中。间歇泉隔几分钟便喷射一次，最高高度可达60米，是冰岛主要的地热奇观之一。21世纪教育网
间歇泉在喷发的过程中，能量是怎样转化的
[解析] 间歇泉多发生在火山活跃的地带，间歇泉喷发所需要的能量主要来自地热，在喷发的过程中，地热能转化为泉水的热能和机械能。21世纪教育网
[答案] 地热能转化为水的机械能和热能
考点应试必备
1．2008年9月25日21时l0分“神舟七号”飞船成功发射，共飞行2天20小时27分钟，绕地球飞行45圈后，于9月28日1 7时37分安全着陆，火箭发射时的能量转化主要是 ( )
A．太阳能转化为机械能
B．化学能转化为机械能
C．电能转化为机械能
D．机械能转化为化学能
2．下列实例中，属于机械能转化为热能的是 ( )
A．放爆竹，爆竹腾空而起
B．冬天，人站在阳光下感到暖和
C．用锤子敲打铁板，锤子和铁板都会发热
D．水壶烧水时，壶中的水应由凉变热21世纪教育网
3．地球像一个庞大的“热锅炉”，不断地向外散发热量。地球内部具有的热能称为 ( )
A．核能 B．地球和其他天体相互作用的能量
C．地热能 D．来自地球以外天体的能量
4．一种新型绿色电池燃料电池，是把H2、CO、CH4等燃料和空气不断输入，直接氧化，使化学能转变为电能，被称为21世纪的“绿色”发电站。这三种气体可以作为燃料的原因是 ( )
A．都是无毒、无害气体 B．都可燃烧并放出大量的热
C．燃料产物均匀为二氧化碳 D．均在自然界中大量存在21世纪教育网
5．自然界中存在着各种形式的能，如_______、_______、_______都可以方便地转化为电能。电池和发电机就是实现这种转化的装置，发电机是把_______能转化为_______能的机器，给蓄电池充电时，将电能转化为_______。这说明能量是可以相互转化的。
6．自然界中各种形式的能量都不是孤立的，不同形式的能量会发生相互_______ ，能量在不同物体间会发生相互_______，所谓_______能量、_______能量或者_______能量，实质上就是能量的相互_______和_______的过程。
7．雨滴从高空下落，它的势能变_______，动能逐渐变_______。由于雨滴的速度增大，受到的空气阻力也增大，最后匀速下落，这时雨滴的_______能不断地转化为_______能。
8．草木燃料是人类最早使用的能源，它的大量使用是植被破坏的重要原因之一。草木燃料的能量来源于太阳能，是绿色植物通过_______获得的。燃烧时植物体内的_______转变为热能。
9．地震后，往往有大雨和泥石流，图中的汽车被砸坏，汽车被砸坏所需要的能量来自_______。
10．2008年5月12日14时28分，四川汶川发生里氏8.0级地震。地震时造成建筑物倒塌，人员伤亡。地震的能量来自______________。21世纪教育网
11．2008年3月24日，北京奥运会圣火在奥林匹亚被成功采集，并开始在希腊境内传递。图为中国火炬手游泳名将罗雪娟手持火炬进行传递。火炬使用的是丙烷作燃料，则燃料在燃烧的过程中_______能转化为_______能和_______能。21世纪教育网
12．“堰塞湖”，可能造成危害的原因是：随着湖内水位上升，“堰塞湖”内水的_______能增大，堤坝同一深度处受到湖水的压强增大，可能导致堤坝崩塌而发生重大洪灾。21世纪教育网
参考答案
1．B 2．C 3．C 4．B 5．机械能化学能太阳能机械能 电化学6．转化转移 消耗利用获得转化转移7．小大 机械热 8．光合作用 化学能9．石头的势能 10．地热能 11．化学 光热 12．势
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第3章自主检测卷
一、选择题(30分)
1．在如图所示推、拉重物的实例中，没有做功的是 ( )
A．①叉车举起货物 B．②直升机吊起架电线的铁塔
C．③马拉动木头 D．④小科用力但没有推动大石头
2．2008年3月24日下午北京奥运会圣火采集仪式在希腊的赫拉伸庙前举行。圣火点燃后，以“点燃激情、传递梦想”为口号的“祥云”火炬传递在全球进行。圣火的点燃利用了太阳能，下列属于能量单位的是 ( )
A．牛顿 B．帕斯卡 C．瓦特 D．焦耳
3．北京奥运会“绿色、科技、人文”的理念已落实到相关工作中，前不久完成的奥运圣火在珠穆朗玛峰的传递，创造了诸多奥运圣火传递的奇迹。设在海拔5200米处的大本营把太阳能作为工作和生活的能源。建起如图所示的由太阳能光伏板(太阳电池)组成功率达到10kw的光伏小电站。关于太阳能光伏发电站，下列说法正确的是 ( )
A．这个发电站工作时将太阳能转化为内能
B．这个发电站工作时将电能转化为光能21世纪教育网
C．这个发电站工作时不会对周围环境产生污染
D．这个发电站在任何肘候都能正常工作21世纪教育网
4．下图中的铡刀、瓶盖起子、手推车、铁锹都属于杠杆，其中费力杠杆是 ( )
5．如图所示，利用动滑轮提升货物，动滑轮重为20N，绳与动滑轮间的摩擦及绳子重不计。第一次把重为l00N的货物匀速提升，这个过程动滑轮的机械效率为η1；第二次把重为200N的货物匀速提升，这个过程动滑轮的机械效率为η2则 ( )
A．η1<η2
B．η1>η2
C．η1=η2
D．η1和η2的关系无法确定
6．如图所示，为运动员投掷铅球的过程示意图，下列有关说法错误的是 ( )
A．在口到b的过程中，运动员对铅球做了功
B．在b到c的过程中，运动员对铅球没有做功
C．在c到d的过程中，没有力对铅球做功21世纪教育网
D．在a到d的过程中，铅球的运动状态在不断的变化
7．斜面是一种简单机械，生活中经常用到它，工人师傅小波和小新分别用如图所示的甲、乙两种方法，将同样的物体搬上车，下列说法正确的是 ( )
A．甲方法不可以省力，但能省功
B．甲方法可以省力，也能省功
C．乙方法可以省力，但不能省功
D．乙方法可以省力，也能省功
8．甲比乙高，如果举起相同质量的杠铃所用时间相等，如图所示，则 ( )
A．甲做功较多，功率较大21世纪教育网
B．甲做功较多，功率较小21世纪教育网
C．甲做功较多，甲、乙功率相等
D．甲、乙做功相等，乙的功率较大
9．如图所示，是工人师傅往高处运送货物的两种方法。物重 均为500N，滑轮重均为l0N，不计摩擦和绳重，下列说法正确的是 ( )
A．甲图中的拉力等于乙图中的拉力
B．甲图中的拉力小于乙图中的拉力
C．甲图中的机械效率小于乙图中的机械效率
D．甲图中的机械效率大于乙图中的机械效率
10．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．比热容 C．密度 D．热值
11．在下图的四种情景中，属于内能转化为机械能的是 ( )
12．如图所示，用热传递改变物体内能的是 ( )
13．有两盏正在使用的白炽灯泡甲和乙。若乙灯比甲灯亮，则 ( )
A．乙灯的灯丝电阻一定比甲灯的大21世纪教育网
B．乙灯两端的电压一定比甲灯两端的大21世纪教育网
C．电流通过乙灯做的功一定比甲灯的多21世纪教育网
D．相同时间内乙灯消耗的电能一定比通过甲灯的多
14．如图是伏安法测小灯泡电阻、功率的实验电路图。小灯泡正常工作时，两电表的示数如图所示，则下列说法中不正确的是 ( )
A．在连接电路时，应将开关断开，并将变阻器阻值调至最大值
B．小灯泡的额定功率为0.72W，此时的电阻为8Ω
C．如果将滑片P向n端滑动，则电压表的示数将变大21世纪教育网
D．如果将滑片P向b端滑动，则小灯泡的实际功率将大于额定功率
15．如图，对于电能表面板上的一些参数的理解，下列说法错误的是
( )
A．此时电能表的读数为120.7度
B．“220V”是指这个电能表应该在220伏的电路中使用
C．“10(20)A”是指这个电能表使用时正常工作电流为10安或20安
D．“600revs/kW·h”是指用电器每消耗1千瓦时电能，电能表的转盘转过600转
16．有两个灯泡L1和L2，分别标有“PZ110V-40W”和“PZ110V-60W”字样，若不考虑温度对灯丝电阻的影响，下列说法不正确的是 ( )
A．都正常发光时，通过L2的电流大
B．并联后，接在110V的电源上，L2消耗的功率大21世纪教育网
C．串联后，接在220V的电源上，它们都能正常工作
D．串联后，接在110V的电源上，L1消耗的功率大21世纪教育网
17．某同学想用一只“1.5V 5Ω”的小灯泡制作一个简易手电筒，采用电压为6V的蓄电池作电源。了保证小灯泡在使用时不至于因为电压太大而烧毁，该同学又从实验室里找到了一捆标有“1Ω/cm”的电阻线。该同学应如何利用这捆电阻线才能保证小灯泡正常发光 ( )
A．应并联一段20cm长的电阻线21世纪教育网
B．应串联一段20cm长的电阻线21世纪教育网
C．应并联一段15cm长的电阻线21世纪教育网
D．应串联一段15cm长的电阻线21世纪教育网
18．如图所示，人骑自行车从坡上下来时，速度会越来越大，在这运动过程中 ( )
A．人和车的动能增大
B．人和车的动能减小
C．人和车的重力势能增大
D．人和车的动能保持不变
19．2008年6月5日19时30分，中央气象台发布了西安和香港两城市在未来24小时内的天气预报：西安，晴，气温21℃～34℃；香港，晴，气温24℃～28℃。造成两地在同一天内气温变化差别较大的原因之一是 ( )
A．水的内能比泥土、砂石的内能大21世纪教育网
B．水的比热容比泥土、砂石的比热容大
C．水的内能比泥土、砂石的内能小21世纪教育网
D．水的比热容比泥土、砂石的比热容小
20．下图所示的链球、铅球、铁饼和标枪都是奥运会田径项目，当把这些物体斜向上抛出后，不计空气阻力，则这些物体从被抛出到落地的过程中 ( )
A．物体的动能一定增大，重力势能一定减小21世纪教育网
B．物体的动能一直减小，重力势能一直增大21世纪教育网
C．物体的动能先减小后增大，重力势能先增大后减小
D．物体的动能先增大后减小，重力势能先减小后增大
二、填空题(24分)
1．下图是人们用木棒撬石块的示意图。撬石块有两种方法：第一种是以B点为支点，在C点用与棒垂直的力F1向下撬；第二种是以A点为支点，在C点用与棒垂直的力F2向上撬。(木棒自重不计)
(1)在图中画出力F1的力臂。21世纪教育网
(2)若石块压在棒上的D点正好是AB的中点，你认为第_________种方法更省力一些，理由是____________________________________。21世纪教育网
2．右图为某建筑工地搬运建筑材料的装置。图中滑轮D与滑厢相连，滑轮A固定在地面上，钢丝绳的拉力由电动机提供。在此装置中，滑轮A的作用是_________。已知滑厢和滑轮D的总质量为m，，厢内建筑材料的质量为m。，滑厢与地面的接触面积为s。当拉力大小为F时，滑厢仍静止在地面上，此时滑厢对地面的压强P=_________ (用文中字母表示)。当拉力增大为F’时，滑厢匀速直线上升，在此过程中，滑轮组的机械效率将_________ (填“变大”“变小”或“不变”)。(不计绳重和摩擦) 21世纪教育网
3．攀岩运动是从登山运动中派生出来的新项目，它集健身、娱乐、竞技于一体，以其独有的登临高处的征服感吸引了众多爱好者。要测量某运动员在一次攀岩比赛中克服重力做功的功率，需要测量的物理量有该运动员的重力、_________和_________。21世纪教育网
4．“嫦娥一号”进入月球工作轨道后，卫星将获取月球表面三维立体影像。支持探测器正常运转的能量主要来自电磁帆板接收的_________能，而一旦到了月球背面，卫星就要依靠本身携带的来提供能量。
5．小明家中有40W日光灯5盏，25W白炽灯4盏，100W彩电、1200W空调、700W电饭锅、1000W电水壶各一只，他应选择额定电流等于或稍大于_________A的熔丝接在进户线上。目前我市已实行新的分时电价政策，8：00到21：00电价为0.55元/度，其余时间电价为0.30元/度，若他家平均每天用电水壶烧水1h，小明将烧水时间由中午改在21：00以后。这样，一个月(30天)他家能节约电费_________元。
三、实验探究题(24分)
1．晚上，婷婷自己在家，她把空调、电视机都开着，厨房里的微波炉正在加热中午剩下的“比萨”饼，“对了!再用电热水壶烧点水喝吧。”婷婷刚一插上电水壶，家里的保险丝就断了，请回答以下问题：
(1)电热水壶是利用电流的_________效应工作的，它工作时将电能转化成能，婷婷家里保险丝断熔断的原因是_________。
(2)在黑暗中，婷婷想：为什么电热水壶可以将水烧开，而与它相连的导线却一点也不热
答：因为电热水壶和导线_________联(填“串”或“并”)，通过它们的电流_________ (填“相等”或“不相等”)，电热水壶的电阻比导线_________ (填“大”或“小”)，根据公式_________可知，当_________一定时，电流产生的热量与导体的电阻成正比例，因此电热水壶可以将水烧开，而与它相连的导线却一点也不热。
(3)婷婷修好了保险丝，婷婷想知道电热水壶的有关问题，她找出了说明书，数据如下：
型 号 额定电压 额定功率 加热方式 壶体容积 外形
LCJ—27 220V 600W 电发热 800mL 170×170×195cm3
请帮婷婷计算一下如果烧开一壶水大概要15min，那么烧开一壶水需要消耗_________J电能。
2．小文同学在“测定滑轮组机械效率”的实验中，用如图所示的装置匀速吊起钩码，并记录了如下实验数据：21世纪教育网
钩码重G1/N 动滑轮重G2/N 测力计拉力F/N 钩码提升高度h/m 测力计移动距离s/m
4 0.4 1.6 0.1 0.3
根据实验数据，小文同学计算机械效率的过程如下：
有用功：W有用=(G1+G2)h=(4N+0.4N)×0.1m=0.44J
总功：W总=Fs=1.6N×0.3m=0.48J
机械效率
答：当匀速吊起4N重的钩码时，该滑轮组的机械效率约为91.7％。
小文同学的计算过程是否正确 如有错误，请在下方空白处写出错误之处并对滑轮组的机械效率作出正确解答。
四、分析计算题(22分)
1．在2008年北京奥运会举办前，我国体育健儿均在紧张地备战。一举重运动员在某次训练中，用3s的时间将质量为150kg的杠铃举高1.8m。问：21世纪教育网
(1)杠铃在空中静止时(如图)对该运动员的压力是多大
(2)本次举起杠铃的过程中，该运动员对杠铃做了多少焦耳的功 功率为多少？
2．如图是王宇家新买的一台快速电水壶，这台电水壶的铭牌如下表。为了测量该电水壶烧水时的实际功率，王宇用所学知识和爸爸合作进行了如下实验：关掉家里所有用电器，将该电水壶装满水，接人家庭电路中，测得壶中水从25℃上升到35℃所用的时间是50s，同时观察到家中“220V 10A(40A)3200imp/(kw·h)”的电子式电能表耗电指示灯闪烁了80imp。请根据相关信息解答下列问题。[c水=4.2×103J/(kg·℃)]
(1)电水壶中水的质量。
(2)电水壶烧水时的实际功率。
(3)电水壶加热的效率。
(4)通过比较实际功率与额定功率大小关系，简要回答造成这种关系的一种可能原因。
参考答案
一、l．D 2．D 3．C 4．D 5．A 6．C 7．C 8．A 9．D 10．D 11．C 12．B 13．D 14．D 15．C 16．C 17．D 18．A 19．B 20．C 二、1．(1)图略 (2)二根据杠杆的平衡条件，两种方法中的阻力与阻力臂的乘积不变，第二种方法动力臂较长，所以更省力 2．改变力的方向 不变3．攀登高度所用时间4．太阳 蓄电池 5．15 7．5 三、1．(1)热 内 电路中总功率过大 (2)串 相等 大 Q=I2Rt 电流、通电时间(3)5.4×105 2．有用功计算错误83.3％ 四、1．(1)1500N (2)2700J 900w 2．(1)1.8kg (2)1800W (3)84％ (4)实际功率小于额定功率，可能的原因是实际电压小于额定电压。
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第7节电热器
联想情景导入
2008年11月14日上午6点10分左右，上海商学院发生火灾，四名女生从6层楼高的宿舍跳下，不幸全部身亡。经调查，火灾原因与使用热得快不当有关。那么，热得快是一种什么样的用电器呢 它又是怎样引起火灾的呢
重点知识详解
一、常用电热器
1．电流的热效应：电流通过各种导体时，会使导体的温度升高，这种现象叫做电流的热效应。
2．电热器的工作原理：从能量的转化看，电流通过导体发热的过程实质上是电能转化为内能的过程，各种各样的电热器都是利用电流的热效应工作的。
二、电热的计算：电流通过导体产生的热量跟电流的二次方成正比，跟导体的电阻成正比，跟通电时间成正比。这个规律叫做焦耳定律。焦耳定律的公式可表示为：Q=I2Rt。
经典例题解析
[例1] 在电源电压不变的前提下，电炉在相等的时间内增加电热丝的发热量，可采取的措施是 ( )
A．增大电热丝的电阻 B．减小电热丝的电阻21世纪教育网
C．在电热丝上并联电阻 D．在电热丝上串联电阻21世纪教育网
[解析] 根据焦耳定律Q=I2Rt导体上放出的热量与电阻成正比，所以要增加热量，可增大电阻。这是由于对焦耳定律理解不全面的缘故。焦耳定律所阐述的导体上放出的热量和某一个量的比例关系是在其他一些量不变的条件下才成立的，如在电流强度和通电时间都不变的条件下放出的热量和电阻成正比。按题意，通电时间是相同的，但由于电源电压不变，通过的电热丝的电流强度将随着电阻的增大而减小，若根据Q=I2Rt去判断，将不易得出正确的结论。事实上，在电压一定的条件下，根据P= 可知，减小电热丝的电阻才可增大电功率，即在相同时间内发热多些。在电热丝上并联电阻，对电热丝而言。由于它的电阻和电压都不变，在同样时间内的发热量与原来的相同，不会增加，C错。
[答案] B
[例2] 电熨斗通电后很烫，而连接电熨斗的导线却并不热，这是因为 ( )
A．导线有绝缘层保护，能隔热
B．导线散热快，所以温度低
C．通过导线的电流小于通过电熨斗的电流
D．导线电阻小，产生热量少21世纪教育网
[解析] 电熨斗是利用电流的热效应制成和工作的，电熨斗的发热体和连接导体串联接在电路中，通过的电流相等，发热体的电阻远大于连接导线的电阻，根据电流的热效应跟电阻大小的关系知，在电流相同的条件下，电阻较大的导体在一定时间内产生的热较多，使得电熨斗很烫，连接导线却不热。
[答案] D
[例3] 有2安培的电流通过一电阻器，在一定时间内产生一定的热量，如果电流增加到4安培，在相同的时间内产生的热量是前者的 ( )
A．t/2 B．1/4 C．4倍 D．2倍21世纪教育网
[解析] 根据焦耳定律可知，时间、电阻一定，电流通过用电器产生的热量与电流的平方成正比，电流为原来的2倍，产生的热量为原来的4倍。
[答案] C
[例4] 用如图甲实验装置测定液体的比热容。已知容器内待测液体质量为300g，电热丝电阻是5Ω。闭合开关s，调节滑动变阻器至电流表示数如图乙所示，12min后，发现温度计示数升高5℃。则电热丝放出热量________J，该待测液体比热容是________J／(kg·℃)。(假设电热丝放出的热量全部被待测液体吸收)
[解析]热学与电学相结合是当前的命题热点之一。电流的热效应所放出的热量被液体吸收，从而使得液体温度升高。21世纪教育网
Q=I2Rt=(1A) 2×5Ω×12×60s=3600J
c=Q/m△t=3600J/(0.3kg×5℃)=2.4×103J/(kg·℃)
[答案] 3600 2.4×103
[例5] 为了研究某种植物在恒温下生长的规律，某中学自然科学兴趣小组的同学，设计了一台如图所示的恒温箱，箱内安装一根电热丝。使用恒温箱时，要求电源电压为220V，每秒钟电热丝应向箱内提供400J的热量(设电能全部转化为热能)。
(1)现有四种直径为0.5mm的金属丝材料，有关数据和情况如下表所示：
(1)现有四种直径为0.5mm的金属丝材料，有关数据和情况如下表所示：
编号 材料 熔点 熔断电流 发热时氧化情况比较 价格比较
A 铜丝 1083℃ >20A 容易 较低
B 钨丝 3410℃ >20 A 容易 较高
C 镍铬合金丝 1100℃左右 >20A 不易 一般
D 铅锑合金丝 200℃左右 >5A 一般 一般
你认为兴趣小组的同学应选择哪一种材料绕制箱内的电热丝较合适：___________(填编号)。
(2)选用合适的材料制成后，利用220V的恒压电源供电，测得该电热丝实际电功率为484W。为了使电热丝供热达到要求，在不改变电热丝阻值及电源电压的条件下，兴趣小组同学在箱外串联了一个电阻，这个电阻阻值多大 21世纪教育网
(3)简述：如果说电源电压不变，为达到供热要求你认为还可以怎样改装 对比(2)中兴趣小组同学的改装，你的改装有什么主要优点
[解析] (1)电热丝作为发热材料，一般要求电阻率大，熔点高，不易被氧化，否则变成氧化物后不能导电，易断。价格要一般。所以选择C。(2)制成后，实际功率为484W，偏大，说明电热丝两端电压过大，所以可以串联一个电阻来分压。
改装前的电阻R=U2/P=(220V) 2/484W=100Ω 21世纪教育网
按要求电热丝的功率P’=W/t=400J/1s=400W
改装后电热丝两端的电压UR===200V
改装后通过电热丝的电流I=UR/R=200V/100Ω=2A
连接的电阻R’=U’/I=(220V-200V)/2A=10Ω
(3)当然也可以把串联电阻装在箱内，这时，应把串联电阻所放出的热量也计算在400J之内。此时串联电阻的阻值和装在箱外时是不同的，同学们可以自己计算一下。
[答案] (1)C (2)10Ω (3)可把电阻改装在恒温箱内。优点：使用同样的时间，改装箱内比改装箱外消耗的电能少。
[例6]微波炉是一种效率很高的家用电器。可是有一天，小宇在商场中听到顾客和售货员的一段对话：售货员说，微波炉很省电，加热食品又快；顾客说，微波炉很费电，他家的微波炉一开保险丝就熔断。小宇听了很迷惑到底谁说得对呢 他用家里的微波炉进行了实验(铭牌见下表)。将一瓶550mL的矿泉水倒入杯子中，用温度计测得初温为20℃，放入微波炉中以最大功率加热2min，取出后测得水温为62℃。请你帮小宇计算出以两个量：
防触电保护类别I类 额定容积20L
规格型号 NN-S313WF
额定电压220V 电源频率50Hz
最大功率1000W 质量12kg
(1)微波炉以最大功率加热时电路中的电流。(结果保留两位小数)
(2)微波炉以最大功率加热2min消耗的电能。
小宇又用“220V 800W”的电热水壶使等量的水升高同样的温度用了4min。可见，售货员说“省电”的意思是_______________________；而微波炉一开保险丝就熔断的原因是______________________________________________。21世纪教育网
[解析] (1)根据P=UI可知，I=P/U=1000W/220V≈4.55A。
(2)w=Pt=1000W×2×60s=1.2×105J。将微波炉和电热水壶相比可知，使等量的水升高同样的温度，电热水壶所用的时间长，则电热水壶所消耗的电能就多，微波炉消耗的电能少。而微波炉一开保险丝就熔断，主要是微波炉在工作时的电流较大所造成的，不是消耗的电能多就会造成保险丝熔断。
[答案] (1)4.55A (2)1.2×10 5J消耗的电能少(微波炉加热效率高等也可)工作时通过的电流大
考点应试必备
1．在下图所示的电器中，利用电流的热效应来工作的是 ( )
2．某同学利用如图所示的装置探究“电流产生的热量与哪些因素有关”。在两个相同的烧瓶中装满煤油，瓶中各放置一段电阻丝，且R甲>R乙，通电一段时间后，发现甲瓶玻璃管中煤油的温度上升得比乙的高。该现象能够说明电流产生的热量与下列因素有关的是 ( )
A．电荷量 B．电流 C．电阻 D．通电时间21世纪教育网
3．小华家需要安装一个电热淋浴器。一般淋浴用水的流量约为8L／min(约1.33×104m3／s)，淋浴时间可按5min计算，合适的水温约为45℃。电热淋浴器有甲、乙两种类型。甲类型没有水箱，电热淋浴器与水管相连，直接对流动的水加热；乙类型有水箱，待水箱中的水加热至45℃后再淋浴。小华家供电电路的额定电压为220V，允许通过的最大电流为20A。假设电流所产生的热量全部用来使水升温，加热前的水温为20℃，请你根据以上条件判断，下列几种说法正确的是 ( )
A．只有甲类型的电热淋浴器适合小华家的供电电路
B．甲、乙类型的电热淋浴器都适合小华家的供电电路
C．甲类型的电热淋浴器所需要的最小电流为10A
D．在小华家的供电电路允许的前提下，乙类型的电热淋浴器使40k9水温度升高25℃，至少需要约16min
4．家用电吹风机由电动机和电热丝等组成。为了保证电吹风机的安全使用，要求：电动机不工作时，电热丝不能发热；电热丝不发热时，电动机仍能工作。下列电路中符合要求的是 ( )
5．有些家用电器在使用过程中，温度过高会损坏电器。下列家用电器中要防止电热产生危害的是
( )
A．电饭煲 B．电热水器 C．电熨斗 D．电视机
6．小明仔细观察家中的电视机、电风扇、白炽灯和节能灯四种电器，发现它们上面都标有“220V 40W”的字样，若它们都在额定电压下工作相同的时间，则产生的热量最多的是 ( )
A．电视机 B．电风扇 C．白炽灯 D．节能灯
7．两条电热丝串联在电路中，在相同的时间内产生热量较多的是 ( )
A．通过电流较大的电热丝 B．电阻值较大的电热丝21世纪教育网
C．电压较小的电热丝 D．电阻值较小的电热丝21世纪教育网
8．下列家用电器中，利用电流热效应工作的是 ( )
A．电熨斗 B．电风扇 C．电冰箱 D．电视机
9．小星家新买了一规格为“800W”的电热水壶，他经过几次使用后发现，晚饭后烧一壶水总比早晨烧开一壶水所用的时间长，你认为主要原因是 ( )
A．晚间大气压升高，水的沸点升高，需要的热最比早晨多
B．晚间电热水壶两端的电压低于早晨电热水壶两端的电压
C．晚间水蒸发更快，带走更多的热量
D．晚间环境温度比早晨的温度低
10．某校师生为了开展科学实验，自制了一台电烘箱。电烘箱的电阻丝通过的电流是5A的时候，每分钟可产生6.6×104J的热量。下列说法中错误的是 ( )
A．通过电阻丝的电荷量是300C B．电阻丝工作时的电阻是44Ω
C．电阻丝消耗的电功率是11kW D．加在电阻丝两端的电压是220V
11．寒假里，小军为爷爷买了一条电热毯。电热毯的铭牌上标有“220V 50W”。小军设计了一个实验，用电流表和电压表测量电热毯的电阻值，他设计的实验电路图如图所示。其中R为电热毯的电阻，R’为标有“10Ω 2A”的滑动变阻器，电源两端的电压为l2V。小军闭合开关s后发现：无论怎样移动滑动变阻器的滑片，电表的示数变化都很小。经过检查，电表及各元件完好，电路连接无误。则电表示数变化很小的原因是__________________________________________________________。
12．如图是“探究电流通过导体产生的热量与导体电阻间关系”的实验装置，两阻值分别为R和2R的电阻丝浸在相同质量和初温的煤油中，每一烧瓶里各插入一温度计。请回答下列问题：
(1)合上开关，经过一段时间，两电阻丝产生热量的多少是通过_________反映出来的。
(2)采用这种连接方式的目的是_________。
13．某研究性学习小组对能量转化现象进行了研究，他们利用铁丝、镍铬丝、灵敏电流计等器材组成一个闭合电路，如图所示，A点为铁丝和铬丝结合在一起组成的加热点。用打火机给A点加热时，观察到灵敏电流计的指针发生了明显偏转，这一实验现象说明了_________能可以转化成_________能。21世纪教育网
14．为研究通电导体产生热量的多少与电阻的关系，小明找来了如图所示的实验器材，其中A、B两个相同的瓶内分别装有质量和初温都相同的煤油，将选择好的铜丝和镍铬合金丝浸没在煤油中，两根温度计分别测量两瓶中煤油的温度。21世纪教育网
(1)实验时，将铜丝和镍铬合金丝串联接入电路中，这是为了控制_________相同。
(2)给图中的装置通电一段时间后，切断电源。根据铜丝和镍铬合金丝的_________大小以及观察到的_________，可得通电导体产生热量的多少与电阻的关系。
15．小吴同学自制了一个简易的“电热驱蚊器”，它是利用了电流的_________效应工作的，发热元件是一个阻值为1.0×104Ω的电阻。当发热元件两端的电压为220V时，流过该元件的电流为_________mA；通电100s产生的热量为_________J。21世纪教育网
16．已知金属导体的电阻会随着温度的降低而减小，当温度降低到一定程度时，电阻会减小到零，这就是超导现象。现在有一个灯泡，在刚点亮的一段时间内，它的电阻会_________ (选“变大”“变小”或“不变”，下同)；它消耗的功率将_________。21世纪教育网
17．如图所示电路中，电源电压保持不变，电阻R1的阻值为200,，闭合开关s。电流表A1的示数为0.3A，电流表A2的示数为0.1A，则电阻R2=_________Ω；通电10s，电阻R1产生的热量为_________J。
18．下图所示的实物图，可以“探究电流做功快慢与哪些因素有关”的实验电路。实验中，要测出：电流表示数I，电压表示数U，煤油的温度变化值△t，_________，通电时间t。查表可知煤油的比热容为c。则煤油吸收的热量的计算式为Q=_________。由能量关系可知电功W=Q，由电功率的定义式P=可以计算出电功率，再与U、I比较即可得出实验结论。21世纪教育网
19．一天，小明妈妈要用电吹风机时。发现家里的电吹风机只能吹冷风不能吹热风。经检查，原来是机内的电热丝已经烧坏了。小明想用一根阻值相同的电热丝来替换，为此：
(1)他从铭牌上查到电吹风机的额定功率为600W，又认真研究了电吹风机的电路(如图)，弄清了当选择开关放在“冷”时，就把_________连入了电路，当选择开关放到“热”时，就把_________连入了电路。
(2)小明关掉家中的所有用电器，只打开电吹风机，观测出家中的电能表2min内转了20r。结合电能表铭牌上的“3000 r/kW·h”字样，他求出了吹风机吹冷风时的功率为_________w。
(3)在上述基础上，小明算出了应选配的电热丝的阻值，修好了电吹风机。他为自己能运用所学知识解决实际问题而感到高兴。你能计算出电热丝阻值是多少吗 21世纪教育网
20．随着生活水平的不断提高，家用电器的逐渐普及，电热壶(如图)已进入千家万户。为什么当今家庭使用电热壶的数量会越来越多呢 带着这个问题，某课外兴趣小组利用节假日进行了家庭调查。以下是两位同学的调查结果。21世纪教育网
表1小明同学家庭开水需求情况调查表
调查日期：2009年3月10日
家庭人口情况 3人 家庭中每天所需的开水数量(以热水瓶为单位) 5瓶(2L／瓶)
获得开水的渠道 1．电热壶烧开水 2．燃气 3．其他
当地能源价格 电价：0.50元／kW·h 燃气：4.50元／m3
使用电热壶烧开水的调查情况
电热壶的规格 额定电压220V额定功率l000W 烧一壶开水所用的时间为17.5min
容量3L
表2小红同学家庭开水需求情况调查表
调查日期：2009年3月11日
家庭人口情况 4人 家庭中每天所需的开水数量(以热水瓶为单位) 5瓶(2L／瓶)
获得开水的渠道 1．电热壶 2．燃气烧开水 3．其他
当地能源价格 电价：0.50元／kW·h 燃气：4.50元／m3
使用燃气烧开水的调查情况
水壶的容量为3L 烧一壶开水所用的燃气量为0.04m3
(1)从理论上计算，小明家用电热壶烧开一壶水需要多长时间(设水的初温为20℃) 与实际有无差别，简要说明原因。21世纪教育网
(2)分析调查结果，并结合实际说明使用哪种方法烧水更好一些。
参考答案
1．D 2．C 3．D 4．D 5．D 6．C 7．B 8．A 9．B 10．C 11．滑动变阻器的阻值与电热毯相比太小了 12．(1)温度计的示数变化 (2)控制电流相同(其他合理均可) 13．内 电 14．(1)电流 (2)电阻 温度计的示数高低 15．热22 484 16．变大 变小 17．60 18 18．煤油的质量m cm△t 19．(1)电动机 电动机和电热丝 (2)200 (3)121Ω 20．(1)17．5min 电能不可能全部转化为内能，电热壶本身吸收一部分热量，有一部分热散失到空气中等。 (2)用电热壶烧开一壶水所用资金为0.15元，用燃气烧开一壶水所用资金为0.18元。利用电热壶烧水比用燃气更经济些。同时使用电热壶更环保、更清洁。
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第6节 电能的利用
联想情景导入
电能是现代生活中最常用的一种能量，人类广泛利用电能。家庭生活中所使用的各种用电器都是利用电能来工作的。不同的用电器工作原理也不同，但当电流通过用电器时，电流就对用电器做功，并将电能转化为很多其他形式的能。
重点知识详解
一、电器的电功率
1．电功率：电流单位时间内做的功，叫做电功率。电功率的单位是瓦特或千瓦。
2．额定电压和额定功率：用电器正常工作时的电压叫做额定电压；用电器在额定电压下消耗的功率叫做额定功率。
一些电器设备的功率
电器 功率／瓦 电器 功率／瓦 电 器 功率／瓦
电子表 0.001 普通照明灯泡 15～100 电熨斗 100～1500
半导体收音机 0.06～0.4 家用电冰箱 100～200 电饭煲 300～1500
21寸彩色电视 90 台式电脑 100～300 家用空调 950～2300
日光灯 3～40 吸尘器 800 家用电烤炉 450～1500
3．灯泡的亮度与灯泡的功率有关。在电压相同的情况下，灯泡的电功率越大，灯泡越亮。
二、电功率和电功的计算
1．电功率的计算：电器消耗的电功率，等于通过这个电器的电流与这个电器两端的电压的乘积。用P表示电功率，U表示电压，f表示电流，则电功率的计算公式为P=UI。电功率的单位瓦特可表示为：1瓦=1伏·安。21世纪教育网
2．电功的计算：电流所做的功叫做电功。根据功率和功的关系P—W／t，可以得到电功的计算公式，即：W=UIt。也就是说：电流在某段电路上做的功，等于这段电路两端的电压与通过这段电流，以及通电时间的乘积。电功的单位可表示为：1焦=1伏·安·秒。
三、测定小灯泡的功率21世纪教育网
1．实验原理：电功率的定义：P=UI。
2．实验原理电路图。
3．实验器材：学生电源一台、电压表、电流表、滑动变阻器、小灯泡、形状及若干根导线。
4．实验步骤：
(1)按照电路图连接电路，断开开关，滑动变阻器阻值调到最大。
(2)检查无误后进行试触，选择合适的电表量程。
(3)改变滑动变阻器的阻值，使电压值分别等于、小于和大于小灯泡的额定
电压，测出三组对应的U，、I值并记录于表中。
(4)计算出P1、P2、P3。
5．实验中注意的事项：
(1)在实验开始之前，开关应断开。
(2)滑动变阻器应调到阻值为最大的地方。
(3)电源电压要稍大于小灯泡的额定电压。
四、电能表
1．电能表：电能表也叫电度表，利用它可以计量用电器在一段时间里消耗的电能。
2．电能表上的符号：
(1)“kW·h”表示电能表上的数字是以千瓦时为单位来显示已经用去的电能。千瓦时是电能的单位，平时常称为度。21世纪教育网
1千瓦时=1000瓦×3600秒=3.6×106焦耳21世纪教育网
(2)“220V 10(20)A”、“600r／kW·h”：“220V”表示这个电能表的额定电压是220伏。“10(20)A”表示这个电能表的额定电流为10安，在短时间内使用电流允许大一些，但最大不能超过20安。“600r／kW·h”表示接在这个电能表上的用电器，每消耗1千瓦时的电能，电能表上的转盘转过600转。
经典例题解析
[例1] 甲灯标有“36V 40W”，乙灯标有“110V 40W”，丙灯标有“220V 40W”，当它们均正常工作时( )
A．甲灯中的电流最大，所以甲灯最亮
B．丙灯两端的电压最高，丙灯最亮
C．三盏灯的灯丝电阻相同，亮度相同
D．甲、乙、丙三盏功率相同，亮度相同
[解析] 灯泡明亮程度是由灯泡的实际功率决定的，由于P=UI，当电功率一定时，电压越高，电流也就越小。故A选项中甲灯中的电流最大，但正常工作时消耗的电功率为40W，与乙、丙灯电功率相同，亮度应该是一样的。B选项中的丙灯两端的电压虽然最高，但正常工作时消耗的电功率仍为 40W，亮度也应是一样的。C选项中由R=知三盏灯的电阻并不相同，同时电阻的大小也不能决定灯泡的明亮程度。21世纪教育网
[答案] D
[例2] 将标有“6V 3W”的灯泡L。和标有“4V 4W”的灯泡L2串联起来接入电路，欲使其中一盏灯能够正常发光，电源电压应是 ( )
A．12V B．8V C．10V D．16V
[解析] 求出两盏灯的电阻，分析加在灯上的实际电压是“大于”“等于”还是“小于”U额(U额为额定电压)。
画出电路示意图，并标出灯的电阻。
解：灯L1 和L2电阻 ：
R1=
R2=
R1, R2串联
若L1正常发光，则有U’1=U1=6V
则U’ 2= U’1=2V，L2比正常发光暗
U=U’1+ U’ 2=6V+2V=8V。B诜项符合颢意
若L2正常发光，则有U’ 2= U2=4V
则L1上电压U’1=3 U’2=12V，所以U’1> U1 灯L1会烧毁，因此电源电压不能取l2V+4V=16V
[答案] B
[例3] 有两个灯泡，L1标有“6V 3W”字样，L2没有标记，测得L2的电阻为6，把它们串联起来接入某一电路，两个灯泡均能正常发光，那么该电路两端的电压和L2的电功率分别是 ( )
A．12V 3W B．12V 1．5W C．9V 3W D．9V 1．5W
[解析] 画出L1和L2串联的电路草图，标明已知量和未知量。21世纪教育网
解：L1正常发光时，U1=6V,P1=3W
电路中电流：I=
此时L2也正常发光，L2两端电压：U2=IR20.5A×6=3V
P2=IU2=0.5A×3V=1.5W
U=U2+U2=6V+3V=9V
[答案] D
[例4] 将分别标有“6V 9W”和“6V 3W”的两个灯泡L1、L2串联接在12V电源上，则 ( )
A．两灯都能正常发光 B．灯L2可能被烧毁
C．两灯都比正常发光时暗 D．灯L1比灯L2亮
[解析] 考查学生能否根据实际电压和额定电压的关系，判断灯的发光情况。
解：先求出两盏灯的电阻
灯L1的电阻：R1=
灯L2的电阻：R2=
求出灯两端的实际电压U’1
因为R1、R2串联
==
U’1 =
L2两端电压：U’2=U—U’1=12V=3V=9V
比较实际电压和额定电压
U’1U2
两灯都不能正常发光；灯L2可能会被烧毁
[答案] B
[例5] 如图，电源电压不变，开关S由断开到闭合，电流表两次示数之比为2：7，则电阻R1：R2___________，电功率P1：P2___________，电功率P1：P’2___________，电功率P1：P___________。
[解析] 分析S闭合前后，了解电路中电阻的连接关系，写出P、I、U、R之间的关系，利用公式求解。21世纪教育网
解：S断开，只有R1，④示数为I1，R1两端电压为U，流过R1的电流为I1。
S闭合，R1、R2并联，④示数为I1+I2，R1两端电压不变为U，流过R1的电流不变为I1，R1功率为P’1。21世纪教育网
因为 所以
并联：，所以
[答案] R1：R2=5：2，P1：P2=2：5，P1：P’2=1：1，P1：P=2：7
[例6] 电能表是测量____________的仪表。lkW·h的电能可供标有“220V 40W”的灯泡正常工作h。
[解析] 电能表是日常生活中常用的仪表。考查能否灵活利用W=Pt进行计算。
正确选择合适的单位，可以简化计算。
解：电能表是测量电功的仪表。题目给出：W=1kWh
P=40W=0.04kW
时间：
如果选用国际单位，则计算要麻烦得多。
[答案] 电功 25
[例7] 如图所示为接在家庭电路里的单相电度表，其额定电压为____________伏，若安装时此表示数为零，则从安装电表后到现在为止，用电器已消耗了____________焦电能，电度表转盘已转了____________圈。若测得转盘在12分钟内转动60圈，则所接用电器总功率为____________瓦。
[解析]题目中有诸多问题，但已知条件只有一个单相电度表的实物图，需要从这个图人手进行深入分析。将图所提供的信息转化为对求解各问题有用的已知条件，这是解决问题的关键。图中自上至下逐行所给出的信息分别是：“kw·h”——示数的单位，即千瓦时；“00200”——目前已做的电功数值；“单相电度表”一一仪表名称，“220V 2.5A”——此表额定工作参数；“3000r／kW·h”——每消耗1kW·h的电功转盘转动的圈数；至此，本题已转化为一道已知上述有关条件的一般性物理题了，再根据有关规律进行求解也就不难了。21世纪教育网
由表的额定工作参数可知，该表的额定电压为220伏。
由表的单位和示数窗口的示数可知，自安装新表后到现在为止用电器所消耗的电能为：
W=20.0千瓦时=20.0×1000瓦×3600秒=7.2×10 7焦
又因每消耗lkW·h电功，转盘转动3000圈，所以电度表转盘已转过n=20.0千瓦时×3000圈/千瓦时=6×104圈。若在t=12分钟=12× 60秒=720秒内，转盘转动60圈，则据P=得用电器总功率为：P=
[答案] 220 7.2×10 7 6×104 100
[例8] 甲灯标有9V，乙灯标有3W，已知电阻R甲>R乙，若把a两灯以某种方式连接到某电源上，两灯均正常发光，若把两灯以另一种方式连接到另一电源上，乙灯仍能正常发光，甲灯的实际功率与它的额定功率比P’甲：P甲=4：9。21世纪教育网
求：(1)甲灯的额定功率P甲。
(2)乙灯的额定电压U乙。
(3)两灯电阻R甲和R乙。
[解析] 注意两次电路总电压不同，所以不能像例4那样判断电路连接方式。
已知：U甲=9V，P乙=3W，R甲>R乙，P’甲：P甲=4：9
求：P甲、u乙、R甲、R乙
设第一次R甲、R乙并联，此时两灯均能正常发光，说明：U乙=U甲=9V
R乙=
第二次R甲、R乙串联，乙灯仍正常发光，说明U’乙=U乙=9V
而R甲不变时，
所以U’甲=了
R甲R乙串联
得R甲由上判定：电路第一次串联，第二次并联，画出分析示意图(a)和(b)。
解：由图(a)和(b)得：
R甲不变
U’===6V U’乙=U乙=6V由图(b)乙灯正常发光
R乙=
由图(a)R甲、R乙串联
I甲=I乙=
R甲=
P甲=I甲U甲=0.5A×9V=4.5W
[答案] (1)甲灯额定功率4.5W (2)乙灯额定电压6V (3)甲灯电阻18Ω 乙灯电阻12Ω
考点应试必备
1．表示电流做功快慢的物理量是 ( )
A．电压 B．电功 C．电功率 D．电阻
2．有两只外形相同、灯丝长度相等的灯泡L1和L2在它们的铭牌上只能看清“200V”字样，而看不清它们额定功率的大小。甲、乙、丙三位同学对它们进行了探究：甲同学发现L1的灯丝粗一些，认为L1电阻小，接入电路产生的热量少，所以额定功率比L2小；乙同学把两灯串联在同一电路中，发现L2比L1亮，认定L2的额定功率大；丙同学把两灯并联在同一电路中，发现L1比L2亮，认定L1的额定功率大，你认为哪位同学的探究是正确的 ( )
A．甲同学 B．乙同学 C．丙同学 D．都不正确
3．小明利用电能表测量某一家用电器的电功率。当电路中只有这一个用电器连续工作时，测得在1h内，消耗的电能为1.2kW·h，那么这一个用电器是 ( )
A．电冰箱 B．普通白炽灯 C.彩色电视机 D．挂壁式空调机
4．甲、乙两只普通照明灯泡的铭牌如图所示，下列说法中正确的是 ( )
A．甲灯的实际功率一定是40W
B．将乙灯接入110 V电路中，它的额定功率变为15w
C．两灯均正常发光时，甲灯灯丝电阻较小
D．两灯均正常发光时，甲灯消耗的电能较少
5．决定白炽灯明亮程度的因素是 ( )
A．灯泡的电阻 B．灯泡的额定功率
C．灯泡消耗的实际功率 D．灯泡消耗的电能
6．根据A、B、C、D四种家用电器铭牌上所提供的信息，可知额定电流为6A的用电器是 ( )
7．如图所示，是郑龙同学记录家里一周内的用电情况，下列说法中正确的是 ( )
A．周一白天用电比傍晚多
B．周四夜晚用电比周五夜晚多
C．每天的用电高峰在傍晚21世纪教育网
D．周三傍晚用电2kW·h
8．将一只标有“12V 6W”的灯泡与一电阻串联后接到电压为l2V的电源上，电阻消耗的功率为1W(灯丝电阻视作不变)，则此时 ( )
A．灯泡与电阻消耗的总功率为7w
B．灯泡与电阻消耗的总功率为6W
C．灯泡消耗的功率大于5W
D．灯泡消耗的功率小于5W
9．如右图所示。电源电压不变，R0是一个8Ω的定值电阻。如果分别将下列的四个不同规格的灯泡接入电路的A、B两点之间，且不会烧坏。则最亮的那个灯一定是 ( )
A．“6V 3W” B．“4V 2W”
C．“3V 3W” D．“2V 2W”
10．在自然科学中，许多规律可借助于图像形象、直观地展示出来。例如，某电路中，已知滑动变阻器两端的电压恒定不变，下列图像中能正确表示滑动变阻器消耗的电功率P与它的电阻值R之间关系的是 ( )
11．晶晶的爸爸从国外带回来一个电饭锅。电饭锅上标着“110V 1000W”。则该电饭锅正常工作1min，消耗的电能是 ( )
A．6×104J B．1.1×105J C．6.6×106J D．545.4J21世纪教育网
12．小明的家中有150W的电视机一台，300W的洗衣机一台，100W的电冰箱一台，800W的电饭煲一只，40W的照明灯8盏，则安装电能表时，选用以下哪一种电能表最合适 ( )
A．220V 5A B．220V 10A C．220V 15A D．220V 20A
13．下列四只灯泡，各自在额定电压下正常发光，其中最亮的是 ( )
A．“220V 25W” B．“220V 40W”
C．“24V 100W” D．“36V 60W”
14．如图所示电路，电源电压恒定，R0为定值电阻，R为滑动变阻器。闭合开关s后，在滑动变阻器滑片P向左滑动的过程中 ( )
A．电流表A1的示数变小
B．电流表A2的示数变大
C．电压表V的示数变小
D．电灯的亮度变暗21世纪教育网
15．如图所示，电路中的电源电压相同且保持不变，所有的灯泡规格相同，且不考虑温度对电阻的影响，闭合开关s，以下比较a、b、d三灯实际功率的大小关系式中正确的是 ( )
A．Pa=Pd=Pb B．Pa>Pd>Pb C．Pa=Pd>Pb D．Pa16．某车间装有“220V 40W”的白炽灯100盏，该车间安装的电能表的额定电流至少为_________A(填“10”“20”或“30”)；若一天每盏灯平均工作4h，则该车间每天耗电约_________kw·h。21世纪教育网
17．每个家庭都需要照明灯泡，目前市场上既有白炽灯，又有电子节能灯，究竟选择哪一种好呢 某中学“STS”研究小组的同学进行了调查，了解到在正常工作时，25W的白炽灯与5W的电子节能灯、45W的白炽灯与9W的电子节能灯、60W的白炽灯与11W的电子节能灯的发光效果相当，他们选择其中的一组进行研究。收集了有关数据如下表：
额定电压(V) 额定功率(W) 寿命(h) 每只售价(元) 每度电费(元)
白炽灯 220 60 1000 1.5 0.4
电子节能灯 220 11 5000 30 0.4
根据上表数据，在照明效果相当时，若以节能灯使用到寿终正寝时间计算。60W白炽灯和11W节能灯的成本加电费分别为_________元和_________元，由此可见应该选择_________灯。
18．如图是“生命力”型号手机的电池铭牌。该型号的电池用于手机，待机时间约为3天，图中750mA·h表示750毫安小时。请根据所给信息计算该手机待机时间内消耗的平均功率为_________w。
19．家用电灭蚊器的发热部分使用了PTC发热材料，它的电阻随温度变化规律如图所示。使用时发热体直接连人家庭电路+当发热体的温度为60℃时，则此时电功率为_________w。如果这只电灭蚊器的平均电功率为5W，按一天工作10h计算，这只家用电灭蚊器一个月(按30天计算)消耗电能_________ kW·h；当发热体温度继续上升时，电灭蚊器发热体的电阻会_________；它的功率会_________ (最后两空填“增大”“不变”或“减小”)。21世纪教育网
20．小雨在拆装手电筒时，发现手电筒的小灯泡上标有“3.8V”的字样，但上面的电流值已经模糊不清，他想通过实验测量该灯泡的额定功率，图甲为他所连的实验电路。
(1)电池盒中至少有_________节干电池。21世纪教育网
(2)经检查发现电路接线有错误，小雨只做了一处改动就闭合开关进行实验。请在他接错的导线上打上“×”，并改正。21世纪教育网
(3)实验时，小雨移动滑动变阻器的滑片，当电压表的示数为3.8V时，电流表的示数如图乙所示。则该小灯泡的额定电流为_________A，额定功率为_________W。
21．小明在做“测量小灯泡电功率”的实验中，所用器材有额定电压为2.5V的小灯泡，以及符合实验要求的电源、滑动变阻器、电表、开关和导线。实验前电压表和电流表已调零，实验时用导线a、b、c、d、e、f、g按图示方式连接电路。
(1)闭合开关前应把滑动变阻器滑片P调到_________ (填“A”或“B”)端。
(2)闭合开关，调节滑动变阻器，结果出现了下列现象，请分析其原因：
①小灯泡不亮，电压表的示数始终为3V，电流表的示数始终为零，则可能是导线_________出现断路。
②小灯泡能发光，电流表有示数，电压表的示数始终为零，则可能是导线_________出现断路。
实验次数 1 2 3
电压U/V 2.5 2.8 2.0
电流I/A 0.30 0.32 0.26
(3)小明排除故障后，调节滑动变阻器，测得上表中的三组数据。则小灯泡的额定功率为_________W。21世纪教育网
22．“5·12”汶川大地震发生后，常州常发集团向灾区人民捐赠一批柴油发电机。这种柴油发电机的工作原理为：以风冷四冲程直喷式柴油机为动力系统，带动发电机发电，该柴油发电机说明书的部分内容如表所示。现在用一台该型号的柴油发电机给灾民临时安置区供电，如图所示。发电机到安置区的距离是400m，输电线路中的火线和零线均为GBCZ60型单股铜导线，该型导线单位长度的电阻为2.5×10-4Ω/m。安置区家用电器的总功率为44kw，当这些家用电器都正常工作时，求：
型号 AED6500S
最大输出功率 60kW
输出电压范围 220V～300V
(1)输电线路中的电流多大
(2)输电线路损失的电功率多大
(3)发电机实际输出电压多大
(4)该柴油发电机工作过程中，每小时消耗18kg柴油，柴油完全燃烧产生的内能转化为发电机输出电能的效率是多少 (柴油热值是3/3×107J/kg)
21世纪教育网
参考答案
1．C 2．C 3．D 4．B 5．C 6．B 7．D 8．D 9．B 10．A 11．A 12．B 13．C 14．A 15．C 16．20 16 17．127.5 52 节能 18．0.0375 19．4.84 1.5增大减小 20．(1)3 (2)略 (3)0.3 1.14 21．(1)A (2)①a ②b (3)0.72 22．(1)200A (2)8×103W (3)260V (4)31.5％
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第5节 物体的内能
联想情景导入
火的使用是人类迈出了文明的第一步。火给人类带来了光与热，帮助人类驱赶或捕猎野兽，还使人类吃到熟食。在远古时代，“钻木取火”是人类常用的一种取火方法。钻木为什么能够取火呢 这与物体的内能有关。
重点知识详解
一、内能：物体内部大量做热运动的粒子具有的能叫做内能。热能是内能的俗称。无论高温物体还是低温物体，都具有内能。21世纪教育网
二、做功可以改变物体内能：从能的转化看，通过做功改变物体的内能，实质上是其他形式的能与物体的内能相互转化的过程。外界对物体做了多少功，就有多少其他形式的能转化为内能；物体对外界做了多少功，就有多少内能转化为其他形式的能。
三、热传递可以改变内能：从能的转化看，热传递实质上是内能从高温物体传递到低温物体，或者内能从同一物体的高温部分传递到低温部分的过程。热传递过程中，传递能量的多少叫做热量，用Q表示。物体从外界吸收多少热量，内能就增加多少；物体向外界放出多少热量，内能就减少多少。热量的单位也是焦耳。21世纪教育网
四、热量的计算：物体吸收热量的多少等于物体的比热容、质量和升高的温度的乘积。如果以Q表示物体的吸收的热量，C表示物质的比热容，m表示物体的质量。t表示物体加热前的温度，t表示物体加热后的温度，则计算热量的公式可表示为：Q=cm(t-t0)。21世纪教育网
五、燃料的热值：1千克某种燃料完全燃烧时放出的热量，叫做这种燃料的热值。热值的单位为焦/千克。
常用燃料的热值(焦／千克)
燃料 热值 燃料 热值
干木柴 1.2×107 煤油 4.6×10 7
烟煤 2.9×107 氢 1.4×108
无烟煤 3.4×10 7 煤气(焦／米3) 3.9×10 7
焦 炭 3.0×107 天然气(焦／米3) (7.1～8.8)×107
木炭 3.4×107 酒精 3.0×10 7
柴 油 3.3×10 7
经典例题解析
[例1] 1990年4月7日，我国“长征3号”火箭成功地把“亚洲一号”国际通信卫星发射到预定的轨道。火箭点火后，高温高压燃气迅速膨胀向外喷出，燃气的温度下降，火箭则获得推力高速上升，并达到一定速度。在这个过程中，下列说法正确的是 ( )
A．燃气的大部分内能转化为箭身的机械能
B．燃气的全部内能转化为箭身的机械能
C．燃气的一部分机械能转化为内能21世纪教育网
D．燃气的全部机械能转化为内能21世纪教育网
[解析] 燃料燃烧获得内能有两个重要应用，一是用它来直接加热物体，一是用它来做功，用内能做功的过程就是内能的机械能转化的过程，本事例中燃气的大部分内能，通过做功转化为火箭的机械能。
[答案] A
[例2] “神舟二号”无人飞船环绕地球l08圈，顺利完成空间科学试验任务后，于2001年1月16日在内蒙古中部准确返回，成功着陆，标志着我国载人航天工程第二次飞行实验取得圆满成功，若飞船穿越大气层时，有一段匀速下降的过程，则在此过程中飞船的 ( )
A．机械能不变，内能不变 B．机械能变大，内能不变
C．机械能变小，内能变大 D．机械能变小，内能变小
[解析] 飞船在穿越大气层时，会与空气摩擦生热，内能增大，温度升高。因为飞船是匀速下降所以动能不变，而重力势能减小，因此机械能减小。21世纪教育网
[答案] C
[例3] 质量相等的两块金属在沸水中加热足够长的时间后，取出放在足够大的冰块上，可以判断能使冰块融化较多的那种金属具有 ( )
A．较大的密度 B．较小的比热容
C．较大的比热容 D．较高的熔点
[解析] 质量相等的两块金属在沸水中加热足够长的时间后，两块金属的初温相同，将金属块放在冰块上，金属块要放出热量，冰块因吸收热量而融化。能使冰块融化较多的金属一定是放出热量较多。根据公式Q放=cm(t0一t)得c=Q放/m(t0-t)两金属块的质量相等，温度的变化量相等，则Q放大的金属块其比热容一定大。21世纪教育网
[答案] C
[例4] 一个物体温度升高了，则说明 ( )
A．它含有的热量增加了 B．它吸收了热量
C．一定对物体做了功 D．它的内能增加了
[解析] 热量是表示在热传递的过程中，传递能量的多少，因此不能说物体“含有热量”，A错；一个物体温度升高，它的分子运动一定加快，内能增加，D正确；改变物体内能的方法有两种：做功和热传递，两种方法对改变物体的内能是等效的，因此不能肯定是做功或热传递，B、C也错。
[答案] D
[例5] 关于物体的内能与温度的关系，下列说法正确的是 ( )
A．物体的内能与温度有关，物体的内能越大，温度越高
B．物体的内能与温度有关，物体的温度升高，内能增大
C．物体的内能只与温度有关，所以温度高的物体，内能一定大
D．物体的内能与温度有关，内能大的物体，温度一定高
[解析] 物体的内能与温度的关系是本节的难点，从宏观看物体的内能与温度有关，但不是唯一地只和温度有关。物体的内能还与物体的质量、物态、体积等因素也有关，所以一个物体内能大小不能只看温度，物体的温度低，但质量大也可能内能大。当物体的温度升高时，由于其他条件都没变，而物体内部分子的无规则运动剧烈，分子动能增大，所以内能增大。21世纪教育网
[答案] B
[例6] 内能的重要应用，一是可用它直接来___________物体，另一个是用它来___________。对物体做功，可以使物体的内能___________，反过来，物体的内能也可以对外做功，这时内能___________。
[解析] 明确对物体做功，物体内能会增加；物体对外做功，将消耗内能，使物体的内能减少。
[答案] 加热做功增加减少
[例7] 某同学在做“研究影响物体吸收热量的因素”实验时，得到下面的数据：
物 质 实验次数 质量／kg 升高温度／℃ 吸收的热量／J
水 1 0.05 10 2100
2 0.10 10 4200
煤 油 3 0.05 10 1050
4 0.10 10 2100
(1)分析第1、3次或第2、4次实验数据，可归纳得出的结论是______________________
(2)分析第1、2次或第3、4次实验数据，可归纳得出的结论是______________________
(3)他研究这个问题时采用的实验方法是_________________________________。21世纪教育网
[解析] 由实验数据进行分析归纳时，要善于从实验条件和数据中找两次实验的共同点、不同点。如果实验的条件有不同，而实验结果相同，说明结果与这个实验条件无关。如果实验中有一个条件不同，其结果也不同，说明结果与这个条件有关，前提是每次只有一个实验条件是不同的。如果同时有两个不同的实验条件，则无法判断实验结果不同是受哪个条件的影响。所以设计实验时也应注意每次对比实验控制只有一个实验条件不同，这就是控制变量法。第1、3次或第2、4次实验数据中，质量相同、升高温度相同，只有物质种类不同，所以吸收热量不同就是由于是不同物质造成的。第1、2次或第3、4次实验数据中是同种物质升高相同温度，只有质量不同，所以吸收热量不同就是由于质量不同引起。21世纪教育网
[答案] (1)质量相同的不同的物质，当升高温度相同时，吸收的热量一般不同
(2)质量不同的同种的物质，当升高温度相同时，吸收的热量不同，吸收的热量与质量成正比
(3)控制变量法21世纪教育网
[例8] 质量为5千克的水，从20℃加热到标准大气压下沸腾即止，需要吸收多少热量 如果用煤来给这些水加热，已知煤炉的效率为20％，需燃烧多少煤 (煤的燃烧值是3.4×107J／kg)
[解析] 水从20℃加热到标准大气压下沸腾，就是使水从20℃达到l00℃，上升80℃。由水的比热4.2×103焦耳／(千克·℃)可以知道：每一千克的水温度升高(或降低)1℃(时)吸收(或放出)的热量是4.2×103焦耳，则5千克水上升80℃吸收的热量可求。用煤来给这些水加热，煤炉的效率为20％，就是说煤完全燃烧放出的热量有20％供水升温，和水吸收的热量相同。所以水吸收的热量作为有效利用的能量用Q有用表示，占燃烧放热的20％，可求完全燃烧放出的热量Q放=Q有用/20％。由Q放再利用热值公式求燃料质量m。21世纪教育网
[答案] 水吸收的热量为：
Q有用=cm(t2一t1)一4.2×103J/(kg·℃)×5kg×(100℃-20℃)=1.68×106J
则煤若完全燃烧放出的总的热量：
Q放==8.4×106J
需要燃烧煤的质量为：
m=
答：水需要吸收1．68×106J的热量。用煤炉加热需燃烧0.25千克煤。
考点应试必备
1．关于物质的比热容，下列说法中正确的是 ( )
A．物体吸收热量越多，比热容越大
B．只要温度升高相同，比热容小的物体吸收热量一定少
C．温度高的物体比温度低的物体比热容大
D．比热容是物质的特性之一，每种物质都有自己的比热容
2．汽车发动机常用水作冷却剂，主要是因为水具有 ( )
A．较高的沸点 B．较低的凝固点 C．较大的比热容 D．较大的密度
3．下列事例中，属于做功改变物体内能的是 ( )
A．冬天晒太阳感觉暖和
B．冬天两手互相摩擦，手感觉暖和
C．冬天围着火炉烤火感觉暖和
D．冬天在暖气房里感觉暖和21世纪教育网
4．下图所示的做法中，属于用做功的方法改变物体内能的是 ( )
5．用两个相同的加热器，分别对质量相等的甲、乙两种液体加热，其温度随时间变化的图线如图所示，由图线可以看出 ( )
A．甲的比热容比乙大21世纪教育网
B．甲的比热容比乙小21世纪教育网
C．甲和乙的比热容相同21世纪教育网
D．开始加热时，甲和乙的比热容为零
6．煤油的燃烧值是4.6×10 7焦耳／千克，它的物理意义是 ( )
A．1千克的煤油完全燃烧时放出的热量是4.6×10 7焦耳／千克
B．1千克的煤油完全燃烧时放出的热量是4.6×107焦耳
C．1千克的煤油燃烧时放出的热量是4.6×107焦耳
D．煤油完全燃烧时放出的热量是4.6×107焦耳／千克
7．寒冷的冬季夜晚，许多人喜欢用热水将脚泡一泡才入睡。在此过程中，脚的内能变化情况是 ( )
A．减小 B．不变 C．增大 D．无法确定
8．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．玉米粒内水分受热膨胀对粒壳做功爆开，内能不变
D．玉米粒内水分受热膨胀对粒壳做功爆开，内能增加
9．将装有酒精的金属管固定在桌子上，并用塞子塞紧。快速来回拉动绕在管上的绳子，过一会儿塞子跳起来，如图所示。则 ( )
A．拉动绳子过程，金属管温度升高，内能不变
B．拉动绳子过程，管内酒精温度升高，蒸发加快
C．塞子跳起时，管内气体温度升高，内能增加
D．塞子跳起时，管内气体内能全部转化为塞子的机械能
10．下列现象中，通过热传递改变物体内能的是 ( )
A．双手摩擦而发热
B．放进冰箱冷冻室的水变成冰块
C．在汽油机的压缩冲程中，汽缸内的温度升高
D．用手来回弯折铁丝，弯折处铁丝温度升高
11．下列现象中，利用内能做功的是 ( )
A．冬天在户外时两手相互搓一会儿就暖和了
B．刀在砂轮的高速摩擦之下溅出火花
C．火箭在“熊熊烈火”的喷射中冲天而起
D．盛夏在烈日之下的柏油路面被晒熔化了
12．夏季的海边，昼夜温差小，气候宜人，这是由于水的比热容大。下列现象不能反映水的这一特性的是 ( )
A．汽车发动机的冷却循环系统常用水做工作物质
B．炎热的夏天经常在教室的地面上洒水21世纪教育网
C．北方冬天暖气供热设备用水做工作物质21世纪教育网
D．北方春天的晚上，农民往稻田里灌水以防止秧苗冻坏
13．厦门园博苑有“水上大观园”之称。水域辽阔，能有效调节气温。这是由于水的 ( )
A．密度小 B．热值小 C．凝固点低 D．比热容大
14．2008年6月5日19时30分，中央气象台发布了西安和香港两城市在未来24小时内的天气预报：西安，晴，气温21℃～34℃；香港，晴，气温24℃～28℃。造成两地在同一天内气温变化差别较大的原因之一是 ( )
A．水的内能比泥土、砂石的内能大21世纪教育网
B．水的比热容比泥土、砂石的比热容大
C．水的内能比泥土、砂石的内能小21世纪教育网
D．水的比热容比泥土、砂石的比热容小
15．煤炭是一种重要能源。区别优劣煤质最科学的办法是检测下列哪个物理量 ( )
A．比热容 B．密度 C．热值 D．温度
16．救灾汽车正在公路上急驰，突然发现山体滑坡，紧急刹车。此时刹车片和轮胎都变热，汽车的机械能转化为__________能，这一过程是通过__________实现的，但能量的总量是__________。
17．夏天，放入水中的冰很快就融化了。这是通过__________的方式改变了冰的内能。放入冰块将使水分子的运动变__________ (填“剧烈”或“缓慢”)。
18．如右图所示，将铁丝快速地弯折十余次，铁丝弯折处的温度会__________，这是通过__________的方式使其内能增加的。
19．“嫦娥一号”卫星在绕月飞行的1年时间里，可能会遭遇两次月食，月食期间没有太阳光照射，卫星表面的温度会急剧下降，内能__________ (填“增大”“减小”或“不变”)，这是通过__________的方式改变物体的内能。
20．下图是小明和小娟为“比较不同物质的吸热能力”而设计的实验装置。左右两装置，除杯内分别装的是质量相等的水和柴油外，其余都相同。完成该实验还必需器材__________，使柴油和水升高相同的温度，加热的时间__________ (每“相同”或“不同”)。21世纪教育网
21．某同学在做“比较不同物质吸热能力”的实验时，使用相同的电加热器给水和煤油加热，用加热时间的长短来表示物质吸收热量的多少。他得到如下数据：21世纪教育网
物 质 次数 质量m/kg 升高的温度t/℃ 加热的时间t/min
水 1 0.1 10 2
2 0.2 10 4
煤油 3 0.1 10 1
4 0.2 10 2
(1)分析第1、2次或第3、4次实验数据，可以得出的初步结论是：同种物质升高相同温度时，吸收热量的多少与物质的__________ 有关。
(2)分析第1、3次或第2、4次实验数据，可以得出的初步结论是：__________________________________________________。
22．阅读下面材料：21世纪教育网
不同物体的传热能力是否相同
小明是个既善于观察又爱动脑筋的学生。他发现在寒冷的冬天，用手摸户外的金属制品和木头制品时，感到金属制品比木头制品凉；吃饭时，放在热汤中的金属勺很快就会变得烫手，而陶瓷勺就不会烫手；把热饭装在陶瓷碗中，要比装在金属碗里凉得慢……小明对上述现象进行分析比较，得出了结论：金属物质的导热能力比非金属的导热能力好。
根据你刚才的阅读，请回答下列问题：
(1)在寒冷的冬天，用手摸户外的金属制品和木头制品时，感到金属制品比木头制品凉，这是为什么
答：因为金属制品的导热能力比木头的__________。当手触摸户外的金属制品时，手上的热__________(填“很容易”或“不容易”)传递出去，使手的__________降低很快，所以感觉金属制品比木头制品凉。
(2)除文中的例子外，请你举出生产生活中利用和防止物体传热的例子各一个。
例一：_______________________________________________________；
________________________________________________________________________________。
例二：_______________________________________________________；
________________________________________________________________________________。
23．“绿色奥运、科技奥运、人文奥运”是2008年北京奥运的三大主题。其中国家体育馆“鸟巢”工程采用太阳能电力这一绿色能源。令专业建筑专家惊叹的是，“鸟巢”的设计，不仅是能够获得自然通风，而且4.2×10 5kg的钢结构靠自身的24根钢柱支撑。给“鸟巢”工程供电时，若功率为130kW的太阳能发电系统连续正常工作100min，可得到多少焦耳的电能 如果这些电能有42％转化为水的内能，则可以使104kg水温度升高多少摄氏度 [水的比热容c=4.2×103J/(kg·℃)]
24．小星家的太阳能热水器，水箱容积是200L。小星进行了一次观察活动：某天早上，他用温度计测得自来水的温度为20℃，然后给热水器水箱送满水，中午时“温度传感器”显示水箱中的水温为45℃。求：21世纪教育网
(1)水箱中水的质量和水吸收的热量。[c水=4.2×103J/(kg·℃)]
(2)如果水吸收的这些热量，由燃烧煤气来提供，而煤气灶的效率为40％，求至少需要燃烧多少煤气。(煤气的热值为q=4.2×l07J/kg)
参考答案
1．D 2．C 3．B 4．A 5．B 6．B 7．C 8．B 9．B 10．B 11．C 12．B 13．D 14．B 15．C 16．内 做功 守恒(或不变) 17．热传递 缓慢18．升高做功 19．减小热传递20．温度计不同 21．(1)质量 (2)质量相同的不同物质(或水和煤油)升高相同的温度，吸收的热量不相同(或加热的时间不相同) 22．(1)强 很容易 温度 (2)略23．7．8×108J 7．8℃ 24．(1)200kg 2．1×10 7J(2)1．25kg
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第3节认识简单机械
联想情景导入
在工厂车间、建筑工地，或车站、码头、油田、矿山，你常常可以看到各种各样的机械，它们极大地减轻了人们的劳动强度，提高了工作效率。任何复杂的机械都是由简单的机械组合而成的，那么，就让我们从简单机械开始，去认识机械的工作原理。
重点知识详解
一、杠杆
1．杠杆：一根硬棒如果在力的作用下，能绕固定点转动，这根硬棒就叫做杠杆。使杠杆固定的点O叫做支点；使杠杆转动的力F1叫做动力；阻碍杠杆转动的力F2叫做阻力；从支点到动力作用线的距离l1叫做动力臂；从支点到阻力作用线的距离l2叫做阻力臂。杠杆可以是直的，也可以是弯的。
2．杠杆的平衡。
(1)杠杆的平衡：杠杆在动力和阻力的作用下，保持静止状态或匀速转动状态，我们就说杠杆处于平衡。21世纪教育网
(2)杠杆平衡的条件：动力乘以动力臂等于阻力乘以阻力臂。即F1l1=F2l2
3．杠杆的种类：根据动力臂和阻力臂的不同，我们可以把杠杆分成三类：省力杠杆、费力杠杆和等臂杠杆。21世纪教育网
(1)省力杠杆：若l1>l2，则F1(2)费力杠杆：若l1F2，这时使用杠杆要费力。此时的杠杆称为费力杠杆。21世纪教育网
(3)等臂杠杆：若l1=l2，则F1=F2，这时使用杠杆既不省力，也不费力。
二、定滑轮和动滑轮
滑轮：滑轮是一种周边有槽，可以绕着中心轴转动的轮子。滑轮也是一种简单的机械。
1．定滑轮：拉动绳子时，滑轮的位置固定不变，我们称这种滑轮为定滑轮。使用定滑轮不能省力，但可以改变力的作用方向。(如图1) 21世纪教育网
2．拉动绳子时，滑轮随着钩码一起运动，我们称这种滑轮为动滑轮。使用动滑轮可以省一半力，但不能改变力的作用方向，而且动力移动的距离大于钩码移动的距离。(如图2)
三、滑轮组：定滑轮和动滑轮一起可以组成滑轮组。使用滑轮组既可以省力，也可以改变力的作用方向。使用滑轮组时，重物和动滑轮的总重由几股绳子承担，提起重物所用的力就是总重的几分之一。
四、机械效率
1．有用功和无用功：我们把必须要做的这部分功叫做有用功，而把虽然不需要，但又不得不做的那部分功，叫做额外功或无用功。有用功与额外功的总和叫做总功。
2．机械效率：有用功跟总功的比值叫做机械效率。用W总表示总功，W有用表示有用功，日表示机械效率。21世纪教育网
η=×100％
3．斜面的机械效率：
W总=Fl W有用=Gh W额= l η=W有用/W总=Gh/Fl=Gh/(Gh+ l)
经典例题解析
[例1] 下图中可视为费力杠杆的是 ( )
[解析] 起重机，l1< l2，F1>F2为费力杠杆。其他：手推车、开瓶器、撬杠均是l1> l2，为省力杠杆。
[答案] A21世纪教育网
[例2] 杠杆0A在力FA、FB的作用下保持水平静止状态，如图(a)。杠杆的自重不计，O为杠杆的支点，FB的方向与OA垂直，则下列关系式中一定正确的是 ( )
A．FA·OA=FB·0B B．FA·OAC．= D．FA>
[解析] 此题是考查学生对杠杆平衡条件的理解和能否正确地找出力臂。如图(b)，画出力FA的力臂为lA，FA和OA的夹角为0。根据杠杆的平衡条件：FA·lA=FB·OB，FA·OAsinθ=FB·OB。21世纪教育网
从图中看出：0°<θ<90°所以sinθ要保持杠杆平衡：FA·OA>FB·OB，推得FA>
[答案] D
[例3] 将体积相同的铜块和铁块，分别挂在杠杆的两端，如图所示，调节杠杆使杠杆处于平衡状态，若将两金属块同时浸没在水中时，则杠杆将 ( )
A．仍保持平衡21世纪教育网
B．失去平衡，A端下降
C．失去平衡，B端下降
D．无法判断
[解析] 铜块和铁块的体积相同，铜的密度大，铜块的重力大于铁块的重力，由图知FA>FB，由杠杆的平衡条件可知lA < lB，同时浸没在水中时，由阿基米德原理可知，受到的浮力相等，(FA—F浮) lA将大于(FB一F浮) lB，杠杆的A端下沉。21世纪教育网
[答案] B
[例4] 如图所示，物体M放在水平桌面上，现通过一动滑轮(质量和摩擦不计)拉着M向右匀速运动，此时弹簧测力计(质量可忽略)示数为10N。若在M上加放一物块m可保持M向右匀速运动，需在绕过动滑轮的绳子的自由端施加一拉力，则F’ ( )
A．M运动时受到向左的摩擦力
B．加放m前，M受到10N的摩擦力
C．加放m前，M受到20N的摩擦力
D．加放m后，力F’，保持10N不变
[解析] 此题考查学生对平拉滑轮组的受力分析，并考查学生对滑动摩擦力随压力增大而增大的知识点。未加m之前，拉力F与弹簧测力计的示数相同，也为10N。用动滑轮匀速拉重物，F=， =2F=20N。f方向向左。C选项是正确的。加放m后，F’=，由于M对地面压力增大，所以摩擦力增大，F’也增大，F’>10N。
[答案] c
[例5] 如图(a)是一个均匀直杠杆，O为支点，在A点挂一重10N的物体。则在B点用20N的力，可以使杠杆处于水平平衡状态。问：21世纪教育网
(1)若在C点仍用20N向下的力，杠杆能否平衡 (图中每个格距离相等)
(2)若在C点用20N的力，方向不限，讨论杠杆是否可能平衡。
[解析] F的力臂大小直接关系到杠杆能否平衡。
[解] (1)力F作用于B点时，杠杆平衡：G·AO=F·OB
当力F作用于C点时：G·AO=10N×AO=10N×2OB
F·OC=20N×20B F·OC>G·AO
所以杠杆不能平衡，C端下沉。
(2)根据上面的讨论，若C点用力为20N，但方向不限的话，我们可以采取减小力臂的方法，使杠杆重新平衡。如图(b)。21世纪教育网
当F斜着用力时，力臂减小为l2。
若此时F=20N，l2=OB，则杠杆可以再次平衡。
[答案] (1)不能平衡 (2)可能平衡
[例6] 如图(a)所示的杠杆自重不计，O为支点，AO=0.2m，当在A点悬吊一重6N的物体，绳子的拉力F=3N时，杠杆在水平位置平衡，在图中画出力
臂l2，力臂l2为____________m。21世纪教育网
[解析] 如图(b)，画出杠杆OAB示意图，找到支点0，BC为力的作用线，画出力臂l2。
根据杠杆的平衡条件：G·OA=F l2
代人数值：6N×0.2m=3N×l2
l2=2×0.2 m=0.4m
[答案] 见解析21世纪教育网
[例7] 根据图(a)所示的要求，画出滑轮组的绕法(忽略动滑轮重和摩擦)。
[解析] 绕制滑轮组时，应确定承担重物绳子的股数n的值，对于甲图n=2、乙图n=3、丙图n=4、丁图n=5，然后根据“奇动偶定”的原则确定绳头的位置进行绕线。各滑轮组的绕法如图(b)所示。
[答案] 见解析21世纪教育网
[例8] 利用图中的滑轮组提升重物A(物体A重1600N)，滑轮组的机械效率为80％，当物体匀速提升时，作用在绳端的拉力F为N，如果增大物重，此滑轮组的机械效率________。(填“变大”“变小”或“不变”) 21世纪教育网
[解析] 本题主要考查力、功和机械效率之间的关系。
解：已知：G=1600N，机械效率η=80％
设提升时，物体上升h
根据图，拉力上升高度为s=4h
η= F=
分析物重对机械效率的影响
若h、W额不变，G增大，η变大
[答案] 500变大
[例9] 如图，把重250N的物体沿着长5m，高1m的斜面匀速拉到斜面顶端，(1)若不计摩擦，求拉力；(2)若所用拉力为100N，求斜面的机械效率。21世纪教育网
[解析] 根据功的原理，动力做的功为W1=Fl，克服重力做的功为W2=Gh。
解：(1)不计摩擦时：
W1=W2 Fl=Gh
F=
(2)若所用拉力为F’=100N时，克服重力做的功为：
W2=Gh=250N×1m=250J
动力做的功为：W1=Fl=100N×5m=500J
斜面的机械效率：η=
[答案] (1)50N (2)50％
考点应试必备21世纪教育网
1．如图所示，以下简单机械中属于费力杠杆的是 ( )
2．如图所示是一些日常生活中所使用的机械或工具，其中属于省力杠杆的是 ( )
3．在我国古代，简单机械就有了许多巧妙的应用，护城河上安装的吊桥装置就是一个例子，如图所示。在拉起吊桥过程中 ( )
A．吊桥是省力杠杆21世纪教育网
B．A点是吊桥的支点21世纪教育网
C．AB是吊桥的阻力臂21世纪教育网
D．滑轮起到省力的作用21世纪教育网
4．根据你的生活经验，在下图的几幅图中省力的是 ( )
5．升国旗的旗杆顶上有个重要的装置是 ( )
A．定滑轮 B．动滑轮 C．滑轮组 D．省力杠杆
6．如图所示，是各式各样剪刀的示意图，它们都是一对对的杠杆。现要用它们来剪开较硬的物体，其中，选用最合适的剪刀是 ( )
7．园艺师使用如图所示的剪刀修剪树枝时，为了更省力，应尽量 ( )
A．让树枝远离刀轴0，手握在刀柄的中间21世纪教育网
B．让树枝远离刀轴0，手握在刀柄的末端21世纪教育网
C．让树枝靠近刀轴0，手握在刀柄的末端21世纪教育网
D．让树枝靠近刀轴0，手握在刀柄的中间21世纪教育网
8．地震抢险救援工作中，重型机械未到达时，已脱险的人和专业救援人员可利用简易工具对压埋在废墟中的人进行救援。图中的工具与原理不相符的是 ( )
9．小明同学利用圆珠笔杆、钢丝、细绳制成了如图所示的滑轮组用其匀速提升重物，下列说法正确的是 ( )
A．拉细绳的力F等于钩码重力G的1/3
B．拉细绳的力F等于钩码重力G的1/7
C．用该滑轮组提起不同的钩码，机械效率相同
D．用该滑轮组提起不同的钩码，机械效率不同
10．工厂为了搬运一个笨重的机器进入车间，某工人设计了下图所示的四种方案(机器下方的小圆表示并排放置的圆型钢管的根截面)，其中最省力的方案是 ( )
11．如图所示，工人用动滑轮把重物匀速提升到一定高度，重物的重力为G物，动滑轮的重力为G动，此装置的机械效率为q，不计绳重和摩擦。则工人所用的拉力的表示不正确的是 ( )
A． B． C． D．
12．皮划艇是我国的奥运优势项目之一，比赛中，运动员一手支撑住浆柄的末端(视为支点)，另一手用力划桨，此时的船桨是 ( )
A．等臂杠杆 B．费力杠杆 C．省力杠杆D．省功杠杆
13．如图所示，用滑轮组把重为200N的货物提到9m高的楼上，所用拉力为80N则总功和滑轮组的机械效率分别是 ( )
A．1800J，83.3％ B．2160J，83.3％ C．1400J，80％ D．1800J，80％
14．如图所示，物体在水平面上做匀速直线运动，拉力F=60N，该装置的机械效率为0.7，则物体受到的摩擦力大小是 ( )
A．60N B. 126N C．180N D．257.1N
15．小文同学采用如图所示的两种不同的方式将同一货物搬运到同一辆汽车上，下列说法正确的是( )
A．甲种方法克服重力做功多
B．乙种方法更省力21世纪教育网
C．两种方法机械效率相等21世纪教育网
D．两种情况下，人对物体所做的功相同
16．如图所示，OA为一可绕O点转动的轻质杠杆，杆长2m，当作用于A点一个F=30N的竖直向上的力，为使杠杆水平不动，应将重为G=150N的重物悬吊于距A端_________处。
17．在建筑工地上常用独轮车搬运泥土。一辆独轮车各部分的尺寸如图所示，设车厢和泥土的总重力G=1200N，那么运泥土时抬起独轮车至少需用力F为___________N。
18．小明学过机械效率后，提出了一个问题：“斜面的倾斜程度与斜面的机械效率有没有关系 ”，针对这个问题他做了在斜面上匀速拉动物块的探究实验(如图)，并记录实验数据如下：
实验次数 斜面的倾斜程度 物体重G/N 物体上升高度h/m 沿斜面拉力F/N 物体移动距离s/m 有用功W有/J 总功W总/J 机械效率"
1 较缓 5.0 0.1 1.6 0.5 0.5 0.8 63％
2 较陡 5.0 0.15 2.2 0.5 0.75 1.1 68％
3 最陡 5.0 0.25 3.1 0.5 21世纪教育网 21世纪教育网 21世纪教育网
(1)第三次实验填入表格的数据：有用功为__________J，总功为__________J，机械效率是__________。
(2)通过对上述实验数据的分析，你认为斜面省力情况与斜面倾斜程度的关系是：斜面越陡，越____________________。
(3)通过对上述实验数据的分析，你对斜面机械效率的问题可获得的初步结论是：__________。
(4)如果小明还想要探究斜面机械效率与物重的关系，实验时应控制哪些条件不变 ________________________________________。
19．如图所示是小明测量杠杆机械效率的实验情景(杠杆的重力忽略不计)。21世纪教育网
(1)请在下表中把相关的数据填写完整。
物体重G/N 物体上升的高度h/cm 弹簧测力计的示数F/N 弹簧测力计移动的竖直距离s/cm 有用功W有/J 总功W总/J 机械效η/％
4 30
(2)为提高本实验中杠杆的机械效率，请提一条合理的建议：______________________________。
20．中国移动重庆公司的抢险队作为第一支到达灾区的移动通信抢险队，队员们用鲜血和生命架起了一条条抗震救灾无形的生命线，为抗震救灾提供了强有力的通信保障。如下图所示，在通讯线路的抢修现场，起重机正将一箱箱设备吊装到3m高的施工台上。其中起重臂下的钢绳是绕在一个动滑轮上的。若每箱设备均重4000N，施工台距离地面的高度为3m。如果起重机沿竖直方向匀速提升一箱设备时，动滑轮上每段钢绳的拉力为2500N，在忽略钢绳熏和摩擦的情况下。21世纪教育网
(1)起重机提升一箱设备时，对箱子做的有用功是多少
(2)动滑轮在提升这箱设备时的机械效率是多大
参考答案
1．B 2．B 3．A 4．D 5．A 6．B 7．C 8．D 9．D 10．C 11．C 12．B 13．B 14．B 15．D 16．1．6m 17．300 18．(1)1.25 1.55 81％(2)费力 (3)在其他条件不变的情况下，斜面越陡，机械效率越高 (4)斜面的倾斜程度、斜面物质接触面的粗糙程度 19．(1) 15 2.4 0.6 0.72 83.3(2)只要答案合理即可20．(1)1.2×104 J (2)80％
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