第3章能量的转化与守恒
3.1能量的相互转化
学习指要
一、知识要点
1．各种形式的能量：电能、热能、化学能、生物能、机械能(包括动能和势能)、光能、太阳能、水能、风能、核能、地热能、潮汐能等。
2．能量的相互转化实质上是能量的转移或转化过程，包括“消耗能量”“利用能量”和“获得能量”。
二、重要提示
1．能量的转化是普遍存在的，如动能可以转化为势能，化学能可以转化为电能，生物能可以转化为势能，电能可以转化为光能和热能等。
2．常见物质中，溶解时溶液温度升高的有氢氧化钠、浓硫酸等，溶解时溶液温度降低的有氯化铵、硝酸铵等。
科学广场
向地球要热
地球是一个巨大的热库。地球中心——地核的温度在3700℃～4500℃之间，如果人们真的能乘坐地下火箭”去地核探险，必须穿上绝热材料制作的防护衣并且戴上深色墨镜。因为那里可以说是一片火海了。
地球内部的热量主要是地球内放射性元素衰变时释放出来的。这些放射性元素每年要放出27.3万亿亿焦耳的热。但是，地壳是热的不良导体，阻碍着地热外流，每年平均只有8.4万亿亿焦耳的热散发到宇宙空间，其余的内能就储存在巨大的地下热库里了。
有人估计，仅陆地部分地面以下3千米之内的地壳，它的地热能储量大约相当于l40万亿吨标准煤，是全世界煤炭远景储量的13倍以上。我国已经发现的温泉有两千多处，地下热水温度大多在60℃以上。个别地方甚至达到l00℃～l40℃呢!
利用地热发电，是开发地热的好办法。在我国的西藏高原，有一个羊八井地热区，地热电厂担负着拉萨市一部分电力供应。电厂用过的热水冷却后可以游泳。远处是白色的雪山，近处是热气腾腾的温泉浴池，看起来别有一番感受，如图3—1所示。
直接把地下热水取来供暖，也是开发地热的一种好办法。北京市区已经开发了多处地热井，直接用来冬季供暖。
地热是一种新能源，怎样利用地热，还是一个正在探索的重大课题。
解题指导
【例l】请将对应的能量转化情况(前端用字母表示)的字母填在相应的现象(前端用数字表示)后的横线上。
(1)水力发电 ；(2)电动水泵抽水到屋顶 ；(3)利用火箭发射人造卫星 ；(4)万物生长靠太阳 。
A．太阳能(光能)转化为化学能
B．化学能转化为热能再转化为机械能
C．水能(机械能)转化为电能
D．电能转化为水能(机械能)
【解析】水力发电是利用水流来推动水轮机及发电机，消耗了水能(机械能)，得到了电能。电动水泵抽水到屋顶是利用电流通过水泵，促使风叶运转，带动水流运动，消耗了电能，得到了水能(机械能)。利用火箭发射人造卫星时，火箭里的燃料燃烧，产生了大量的热，化学能减少，热能增加；剧热的气体将推动火箭向上运动，热能减少，机械能增加。万物生长靠太阳，消耗了太阳能(光能)，发生了光合作用，获得了化学能。
【答案】 (1)C (2)D (3)B (4)A
【例2】下列关于能量转化的实例和分析，你认为正确的是 ( )
A．水轮机带动发电机发电——电能转化为机械能
B．燃料燃烧——化学能转化为内能
C．钻木取火——内能转化为机械能
D．给蓄电池充电——化学能转化为电能
【解析】发电机发电是将机械能转化为电能；钻木取火是将机械能转化为内能；蓄电池充电是将电能转化为化学能储存起来。燃料具有化学能，燃烧时将化学能转化为内能。
【答案】B
同步训练 A组
1．长江三峡水电站建成后装机容量将达到l820万千瓦，这些电能最终来源于 ( )
A．水的势能 B．水的动能 C．太阳能 D．水本身具有的能量
2．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转化和转移。下列过程是能量转化还是转移?请在括号内注明。
(1)金属汤匙插入开水中，金属柄会烫手。 ( )
(2)用煤气灶烧水，水被烧开。 ( )
(3)冬天在户外晒太阳，全身会热起来。( )
(4)手电筒开关打开，电灯发光。 ( )
3．小明的爸爸有一把能充电的剃须刀，充电时能转化为 能，当小明的爸爸在使用
剃须刀时 能转化为 能。
4．“神舟八号”飞船于2011年11月17日晚返回地面，为防止飞船从太空返回地面的过程中因高温而损坏，飞船的表面层用耐高温材料制成。飞船表面层温度升高，你认为其中发生的能量转化主要是 ( )
A．化学能转化为内能 B．机械能转化为化学能
C．内能转化为机械能 D．机械能转化为内能
5．2011年9月29日21时16分3秒，“天宫一号”在酒泉卫星发射中心成功发射，这是中国第一个目标飞行器。火箭发射时燃气燃烧产生的热能转化为火箭的 能，“天宫一号”与火箭分离后，便打开了太阳能电池帆板，太阳能电池帆板是为“天宫一号”提供能源的装置，它的作用是将 能直接转化为 能。
6．小明同学将能量的转化及常见的例子进行连线，其中错误的一组是 ( )
A．机械能转化为内能——用磨刀石磨刀
B．光能转化为化学能——植物的光合作用
C．电能转化为内能——电炉工作
D．机械能转化为电能——电动机
7．如图所示是一种在阳光下能不断摇摆的塑料小花。花盆表面的太阳能电板在光照下，产生电流驱动电动机，使小花左右摆动。下列有关该小花摆动过程中能量转化的描述正确的是 ( )
A．叶片将光能转化为化学能
B．电动机将机械能转化为电能
C．太阳能电池板将太阳能转化为电能
D．小花将动能转化为化学能
8．日常生活中常见的用电设备有：电茶壶、白炽灯、电风扇、洗衣机、电饭锅等。请你从中选出能量转化形式不同的两种用电器，并填入下表：
用电器名称
主要的能量转化
9．请分析回答下列有关能量形式的问题：
(1)某品牌变色眼镜(如图①)的镜片在强光下会变成暗棕色，当光线变暗时，镜片几乎变成无色透明。原来，变色眼镜是在普通镜片中加入了适量的 溴化银和氧化铜的微晶粒。当强光照射时，溴化银分解为银和溴，使镜片呈现暗棕色。此过程中，光能转化成 能。
(2)干电池是生活中常用的电池，它是把能转化成电能。
(3)如图②所示为一辆行驶中的太阳能汽车，该车的顶部装有由硅晶制成的太阳能电池板，它将太阳能转化为电能，电能再转化为 能。
同步训练 B组
10．市面上出售一种装有太阳能电扇的帽子(如图所示)。在阳光的照射下，小电扇快速转动，能给炎热的夏季带来一丝凉意。该装置的能量转化情况是 ( )
A．太阳能一电能一机械能 B．太阳能一机械能一电能
C．电能一太阳能一机械能 D．机械能一太阳能一电能
11．阅读下面的短文，然后回答问题。
光电池是一种将光能转化为电能的电池。硅光电池(如图甲)是一种典型的光电池，它的主要部分用硅制成。这种电池性能稳定，使用寿命长，已广泛应用在电子计算器(如图乙)、收音机、玩具等小型电器中。在人造卫星和其他太空仪器上也常用硅光电池作为电源。但由于目前生产光电池的成本高，而且能量转化效率较低，这些原因都限制了它的应用范围。
(1)光电池是一种将 能转化为能的电池。
(2)硅光电池的优点是 ；不足之处是 。
(3)与普通化学电池相比，你认为光电池还有什么优点?
参考答案
第3章能量的转化与守恒
3.1 能量的相互转化
1．C 2．(1)能的转移 (2)能的转化 (3)能的转移 (4)能的转化 3．电化学化学动 4．D 5．机械 太阳 电 6．D 7．C 8．略 9．(1)化学 (2)化学 (3)机械 l0．A[解析：因受到阳光照射，说明利用了太阳能，通过太阳能电池板将太阳能转化为电能，而电动机将电能转化为机械能。] 11．(1)光 电 (2)性能稳定、使用寿命长成本高、能量转化率低 (3)废弃的光电池不会污染环境
3.2能量转化的量度(1)
学习指要
一、知识要点
1．做功的两个必要因素：一是有力作用在物体上；二是物体在力的方向上通过了一段距离。
2．功的定义：作用在物体上的力跟物体在力的方向上通过的距离的乘积。
3．功的公式：W=Fs。
4．功的单位是焦耳，简称为“焦”，单位符号为“J”，l焦耳=1牛·米。
二、重要提示
1．做功的过程，就是能量转化的过程。
2．物体做功的多少，只与F和s有关。
3．F与s必须是同时作用在同一物体上(同一时间内所作用的力和在力的方向上移动的距离)。
科学广场
骑车和跑步：比较做工的大小
在平路或下坡路上，骑自行车的最大好处是能减少人的能量消耗。这时人只需要提供很少的能量，就能补偿由于摩擦而消耗的能量，以保持自行车的速度。
而当人在平路上跑步时，实际上每跑一步，身体都要做上下运动以及瞬时的停顿。这样，跑步者有很大一部分能量被无效地损耗掉，必须由人体重新提供。由于这些能量比人骑自行车通过同一段路程所消耗的能量要多得多，所以在平路上通过相同的路程，人跑步要比人骑自行车做更多的功。
但是在上坡时，由于人体提供的能量主要用来增加重力势能，骑自行车上坡，人不但要为提高自身的重力势能做功，还要为提高自行车的重力势能做许多额外功，这时自行车的优越性就明显下降。所以，在上坡时通过相同的路程，人骑自行车要比跑步做跟多的功。
解题指导
【例l】下列叙述正确的是 ( )
A．降落伞竖直下落，重力做了功
B．运动员将标枪投出去，运动员对标枪没有做功
C．客车沿水平路面匀速行驶一段距离，汽车对旅客做了功
D．小球在水平桌面上滚动一段距离，桌面对小球的支持力做了功
【解析】判断力对物体是否做功，一般可从功的两个必要因素出发予以判断；有时也可根据功是能转化的量度来判断，即只要存在着能量转化，必有力做功。
降落伞竖直下落，在重力的方向上通过了一段距离，故重力对它做了功。运动员在投标枪时，肯定对标枪沿向前方向施力，手同时也由身体后方逐渐向前摆，因此运动员对标枪有 做功。这个问题也可以利用功和能的关系进行判断：标枪的机械能在出手后增加了，显然是运动员消耗了自身的化学能转化而来的，所以运动员对标枪有做功。客车沿水平路面匀速行驶时，汽车对旅客的作用力竖直向上，旅客做水平运动，在竖直方向上没有发生移动，故作用力对旅客不做功。小球在水平桌面上滚动时，桌面对小球的支持力竖直向上，而球并没有在竖直方向发生移动，故支持力对小球不做功。
【答案】A
【例2】如图3—2所示，已知物体A和B质量相等，A位于粗糙的水平地面上，B位于光滑的斜面上。现它们分别在同样大小的力F作用下沿F的方向分别移动了距离5，则力F ( )
A．对A做的功多 B．对A和B做的功一样多
C．对B做的功多 D．条件不足，无法确定
【解析】根据功的定义可知，做功的大小与两个因素有关：一是作用在物体上的力；二是在力的方向上通过的距离，与是否受摩擦等其他条件无关。因为两次作用力和在力的方向上通过的距离都相同，所以做的功也应当一样多。
【答案】B
同步训练A组
1．下列四种情景中，人对物体做功的是 ( )
2．2011年第42届男子亚洲举重锦标赛男子56公斤级较量里，世锦赛冠 军吴景彪包揽抓举、挺举和总成绩三块金牌。如图所示，举重运动员在比赛时，第一阶段把杠铃拿起来并举过头顶，第二阶段使杠铃在空中静止3秒。关于运动员对杠铃做功的情况，下列说法正确的是 ( )
A．在第一阶段做功 （第2题）
B．在第二阶段做功
C．在两个阶段都做功
D．在两个阶段都没有做功
3．某同学放学后背着重为40牛的书包沿水平路面走了200米，又爬上大约10米高的四楼才到家，则他在回家过程中对书包所做的功约为 ( )
A．0焦 B．400焦 C．2000焦 D．2400焦
4．小亮是一位中学生，他从一楼爬上三楼的过程中，做的功最接近于 ( )
A．5000焦 B．500焦 C．30000焦 D．3000焦
5．足球运动员向一个重为10牛的足球踢了一脚，踢球时产生的力为100牛，球在草地上向前滚了50米，则足球在滚动过程中，运动员做的功为( )
A．5000焦 B．500焦 C．5500焦 D．0焦
6．如图所示，某人用20牛的力推着重300牛的小车在水平地面上匀速前进10米，则小
车的重力对小车倘了名，疹功?人的推力对小车做J，多少功?
7．2011年5月15日，在国际田联钻石联赛上海站男子110米栏比赛中，刘翔首次采用七步上栏技术，并以l3.07秒获得冠军，创造了该项目今年世界最好成绩!
(1)在这次比赛中，刘翔跑完110米的平均速度是 米／秒(保留两位小数)。
(2)若体重为87千克的刘翔在跨栏时重心上升了0.32米，则他每跨过一个栏需要克服重力做功多少焦?(g取10牛／千克)
同步训练 B组
8．在校运动会中，小翔参加了铅球比赛。他用200牛的力，将重50牛的铅球投到了10米远处。下列关于他投球时做功情况的说法中，正确的是 ( )
A．做功2000焦 B．做功500焦
C．没有做功 D．条件不足，无法计算
9．过年时，小芹家买了3箱水果，每箱重50牛，现在要把它们从一楼搬到三楼，她想出了两种方法来搬水果。第一种方法是每次搬一箱，分3次搬；第二种方法是3箱合在一起，一次把它们全部搬上去。则对水果所做的功而言，第一种方法 (填“大于”“小于”或“等于”，下同)第二种方法；对本人消耗的能量而言，第一种方法 第二种方法。
10．用大小不同的甲、乙两个力拉动同一物体，两力所做的功W与在这两个力的方向上移动的距离5的关系图象如图所示，由图可知，甲、乙两个力的大小关系是 ( )
A．F甲>F乙 B．F甲
C．F甲=F乙 D．条件不足，无法判断
11．如图所示，甲、乙、丙三个物体均在大小相同的力F的作用下沿力的方向移动了相同的距离，设力F所做的功分别为W甲、w乙和W丙，则 ( )
A．W甲>W乙>W丙 B．W乙>W甲>W丙
C．W丙>W乙>W甲 D．W甲=W乙= W丙
12．某人用l00牛的力把一个重10牛的冰块水平抛出，冰块在水平的冰面上滑行40米远后停下来。则冰块在滑行过程中 ( )
A．人对冰块做了400焦的功 B．重力对冰块做了400焦的功
C．人和重力都没有对冰块做功 D．以上说法都不对
13．玻璃是由炽热的玻璃液体冷却后形成的。受到油滴能在水面上均匀分布开来的启发，科研人员发明了一种制取平板玻璃的方法。其主要过程是让玻璃液体浮于某溶液表面上，冷凝后用真空吸盘吊运，如图所示。请回答问题：(g取10牛／千克)
(1)该方法的关键是能否找到会浮起玻璃液体的一种溶液，你认为这种溶液应具备怎样的物理性质?(说出两点)
(2)一块密度为2.5×103千克／米3，体积为l．5×10一2米3的平板玻璃，冷凝后用真空吸盘吊运转送，若当时大气压为l×105帕，则吸盘的面积至少是多少?
(3)将上述玻璃板提升l米，需克服重力做多少功?
参考答案
3.2 能量转化的量度(1)
1．B 2．A 3．B 4．D 5．D 6．0 200焦 7．(1) 8.42 (2)278.4焦 8．D[解析：铅球的运动可以分为两个阶段：第一阶段是人推铅球，第二阶段是铅球在空中飞行。在第一阶段，人用力推动铅球，对铅球做功；第二阶段，铅球离开了人时，人不再对铅球做功。人对铅球施了200牛的力，但在此力的方向上移动的距离不足10米，所以条件不足，无法计算。] 9．等于大于[解析：两种方法对水果而言，都克服水果的重力做功。两次上楼高度相同，因此两种方法对水果做功一样多。而对人而言，第一种方法不但要克服水果重力做功，还要三次克服人的重力做功，而第二种方法，相较第一种而言，克服人重力做功只有一次，所以对本人而言第一种方法做功较多。] 10．A[解析：根据W=F·S，并结合图象可知，取相同S，则W甲>W乙，所以F甲>F乙；或取W相同，则s甲F乙。] 11．D 12．C[解析：冰块在滑行过程中，没有受到人的作用力，所以人对冰块没有做功；同时在重力方向上，冰块没有移动距离，所以重力也没有对冰块做功。] 13．(1)一是其沸点高于炽热玻璃的温度；二是密度比玻璃大 (2)3.75×101一3米3 (3)375焦
3.2能量转化的量度(2)
学习指要
一、知识要点
1．功率是表示物体做功快慢的量。
2．功率的定义：单位时间内完成的功叫做功率。
3．功率的公式：P=，P=Fν。
4．功率的单位：瓦特，简称“瓦”，单位符号为“W”。单位之间的换算关系：l瓦=l焦／秒；l千瓦=1000瓦；1兆瓦=106瓦。
二、重要提示
1．功率是描述能量转化快慢的一个量。
2．功率大小是由W与t共同决定的，做功多的物体不一定功率大。为什么汽车上坡要减速且加大油门呢?先对功率公式进行变形，可得P===Fν。由此式可以得出在功率一定的情况下，汽车的牵引力跟它的速度成反比。汽车行驶的速度越大，牵引力就越小。反之，汽车行驶的速度越小，牵引力就越大。任何一辆汽车的发动机都有一个最大功率。在上坡时，为了获得更大的牵引力，司机需要将车的速度调为低速。
科学广场
人体在不同情况下的功率
人要维持生命和进行活动(包括体力的和脑力的活动)，就必须消耗能量做功。人在不同情况下消耗的功率大小是不同的。
一个成年人在熟睡的时候，消耗的功率大约是80瓦，这个功率用来维持其身体的代谢，因此把这个功率叫做基本代谢率。在进行一般脑力劳动时，例如学生上课，消耗的功率约为150瓦，其中约80瓦为基本代谢率，约40瓦消耗在脑的活动中。在中等剧烈的运动中，例如以5米／秒的速度骑自行车时，骑车人消耗的功率约为500瓦。在比较剧烈的运动中，例
如打篮球时，人消耗的功率约为700瓦。在更加剧烈的运动情况下，例如在百米赛跑中，一个优秀运动员消耗的功率可超过l000瓦。
人在一秒钟内能做多少机械功呢?研究表明，人在长时间做功的情况下，即使消耗的功率超过1000瓦，其中也只有约l00瓦的功率可作为机械功输送到体外。而马可以在长时间内以500瓦的功率做机械功，在短时间内的机械功率甚至可以达到700～800瓦，可见，人输出机械功的本领比马小多了。
解题指导
【例l】甲、乙两个集装箱质量相同，起重机第一次将甲集装箱以0.1米／秒的速度匀速提升l0米，第二次将乙集装箱以0.2米／秒的速度匀速提升相同的高度，若不计空气阻力，两次钢绳对集装箱做的功相比，第一次 (填“大于”“小于，，或“等于”，下同)第二次；两次钢绳对集装箱做功的功率相比，第一次 第二次。
【解析】根据受力分析可知集装箱匀速上升时，拉力等于其重力，由于集装箱的质量相等，故起重机提升集装箱时的拉力也相等。由于上升了相同的高度，所做的功应该相等。但由于集装箱匀速上升时的速度不同，上升相同的高度，所用的时间也不同。速度大的集装箱所用的时间短，故速度越大，运动时间越短，功率越大。
【答案】等于小于
【例2】一辆小轿车行驶在高速公路上。
(1)它在经过如图3—3所示的标志牌下时，速度已达40米／秒，并仍以此速度继续向前开行，那么这辆车是否违反了交通法规，为什么?
(2)如果这辆轿车以108千米／时的速度匀速行驶。
①从标志牌处开到镇宁需要多长时间?(结果保留两位小数)
②假设这段路程为平直公路，在这段路程中，该车受到的阻力为2000牛，它的功率是多大?
【解析】由图可知：此牌离镇宁还有40千米，限速120千米／时。
(1)v=40米／秒= l44千米／时>120千米／时，所以这辆车超速。
(2)①t===0.37时 ②因为车是匀速行驶，所以牵引力F=f=2000牛 ν=l08千米／时=30米／秒
P=F·ν=2000牛×30米／秒=60000瓦=60千瓦
【答案】(1)超速，违反交通规则 (2)①0.37时 ②60千瓦
同步训练 A组
1．关于功率，下列叙述正确的是 ( )
A．做功用的时间越少，功率越大
B．功率越大，做的功越多
C．做功越快，功率越大
D．做功的时间越多，功率越大
2．在水平地面上，用50牛的水平推力推重为100牛的箱子，在10秒内前进了10米，如图所示。则推箱子的小朋友做功的功率为 瓦。
3．青少年在安静思考问题时，心脏推动血液流动的功率约为l．5瓦，则你在考试的2小时内，心脏做功约为 焦，用这些功可以让一个质量为50千克的物体匀速升高 米。(g取10牛／千克)
4．甲、乙两位同学分别把同样重的木头从一楼搬到三楼，甲用的时间比乙用的时间长，两人对木头做功的大小关系是甲 (填“>’’ ‘‘=”或“<”)乙，对木头做功较快的是 同学。
5．两名举重运动员，甲比乙高，若他们举起相同质量的杠铃所用的时间相等，如图所示，
则 ( )
A．甲运动员做功较多，功率较小 B．甲运动员做功较多，功率较大
C．甲运动员做功较多，他们的功率相等 D．甲、乙两运动员做功相等，功率相等
6．小张想粗略测算目己在单杠上做引体向上运动时的功率。如图所示，他用刻度尺量出握拳时手臂的长度，并将自己连续拉上去的次数和时间填人下表：
(1)请在空格处补上相应的数据：
手臂
长／米
体重／牛
次数
每次做
功／焦
时间／秒
功率／瓦
0.6
500
5
12
(2)除了刻度尺外，本实验还需要的测量工具为 。
7．一列质量为l×103吨的火车，以l80千米／时的速度在平直轨道上匀速行驶，整列火车受到的阻力是9×103牛。
(1)火车的牵引力多大?
(2)火车行驶l分钟的时间内，重力做了多少功?机车牵引力做了多少功?牵引力的功率是
多大?
同步训练 B组
8．用同一水平力F拉一个物体先后沿光滑水平面和粗糙水平面运动，两次物体运动的距离都为s，运动的时间分别为t1和t2 (t1< t2)。若物体沿光滑水平面运动时，拉力做的功为W1，功率为P1；物体沿粗糙水平面运动时，拉力做的功为W2，功率为P2，那么 ( )
A．W1=W2，P1>P2 B．W1>W2，P1=P2
C．W1P2 D．W1=W2，P19．在一次攀岩比赛中，甲、乙两名运动员的质量之比是9：8，甲用45分钟完成比赛，乙用40分钟完成比赛，则甲、乙两人攀岩时克服重力做功的功率之比是 ( )
A．81 ：64 B．64 ：81
C．1 ：1 D．9 ：8
10．学校新买了30套总质量为300千克的实验器材，每套一箱，某实验员需要把这批实验器材搬到14米高的实验室。
(1)该实验员需要做多少功?(不考虑他克服自身重力所做的功，g取10 牛／千克)
(2)假设他身体可以提供的功率P取决于所搬运物体的质量m，如图所示。若要尽可能快地把这批器材搬上去，则他每次搬运的箱子数应为 个。
(3)不考虑搬起箱子、放下箱子和下楼的时间，求他搬运这批实验器
材的最短时间。
参考答案
3.2 能量转化的量度(2)
1．C 2．50 3．1．08×104 21.6 4．=乙 5．B 6．(1)300 125 (2)停表7．(1)9×103牛 (2)0 2.7×107焦 4.5×105瓦 8．A[解析：两者沿力的方向移动的距离相同，根据做功的两个必要因素得W1=W2，而运动时间t1< t2，所以由P=可知，P1>P2。] 9．C l0．(1)4.2×104焦 (2)3 (3)10分钟
3.3认识简单机械(1)
学习指要
一、知识要点
1．杠杆：一根硬棒，在力的作用下如果能绕固定点转动，这根硬棒就叫杠杆。杠杆可以是直的，也可以是弯的。
2．杠杆的五要素
(1)支点：使杠杆绕着转动的固定点O。
(2)动力：使杠杆转动的力F 1。
(3)阻力：阻碍杠杆转动的力F 2。
(4)动力臂：从支点到动力作用线的垂直距离 l 1。
(5)阻力臂：从支点到阻力作用线的垂直距离l 2。
二、重要提示
1．杠杆可以是直的，也可以是弯的。
2．力臂是支点到力的作用线的垂直距离，而不是支点到力的作用点的距离。
3．画力臂的步骤：(1)找支点；(2)作力的作用线；(3)从支点向力的作用线画垂线；(4)标出力臂。
科学广场
阿基米德的杠杆原理
阿基米德将自己关在一间小屋里，正夜以继日地写作《浮体论》。这天突然闯进一个人来，一进门就连忙喊道：“哎呀!老先生原来躲在这里，国王正调动大批人马，在全城四处找你呢。”原来罗马人从海陆两路向这个城邦攻过来，国王吓得没了主意。当他找到阿基米德时，恨不得向他下跪，说道：“啊，亲爱的阿基米德，你是一个最聪明的人，先王在世时说过你都能推动地球。”这是说他在亚历山大留学时候的事，他看到埃及农民提水用的吊杆和奴隶们撬石头用的撬棍并从中受到启发，发现可以借助_种杠杆来达到省力的目的，而且发现，手握的地方到支点的这一段距离越长，就越省力气。由此他提出了这样一个定理：力臂和力(重量)的关系成反比，这就是杠杆原理。用我们现在的表达方式表述就是：F 1l 1=F 2l 2。为此，他曾给当时的国王亥尼珞写信说：“我可以不费吹灰之力就可以移动任意重量的东西；只要给我一个支点，给我一根足够长的杠杆，我连地球都可以推动。”
阿基米德制造了特大的弩弓——发石机，这么大的弓，人是根本拉不动的，他就利用了杠杆原理。只要将弩弓上转轴的摇柄摇动，弓弦就能带动载石装置，把石头高高地抛出城外，可落在1000多米远的地方，经过这场大战，罗马人损兵折将，还白白丢了许多武器和战船。可是却连阿某米德的面都没见到。
解题指导
【例题】如图3—4所示是一辆搬运东西的斗车，请在旁边画出杠杆及五要素。
【解析】斗车的外形及车厢内装的货物、斗车下面的支架、斗车的车轮等都是背景因素，它们妨碍了我们对杠杆的识别。我们可以去掉那些次要因素，从背景因素中抽象出没有粗细、不计外形的理想杠杆模型，如图3—5所示。这样我们可以根据画力臂的步骤画出五要素。画力臂的步骤：(1)找出支点；(2)作力的作用线；(3)从支点向力的作用线作垂线，支点到垂足的距离即为力臂；(4)标出力臂。
同步训练 A组
1．日本丰田汽车公司因汽车脚垫和油门踏板问题引发了召回事件，其中油门踏板(如图所示)是一种 (填“杠杆”或“斜面”)类简单机械。
2．下列仪器或工具在使用过程中，利用了杠杆原理的是 ( )
①剪刀；②托盘天平；③量筒；④烧杯；⑤弹簧测力计；⑥试管夹
A．①②⑥ B．①③⑤
C．①②③ D．①⑤⑥
3．关于力臂，下列说法正确的是 ( )
A．力臂一定在杠杆上
B．从支点到动力作用点的距离叫做动力臂
C．从支点到力的作用线的距离叫做力臂
D．动力臂不可能等于阻力臂
4．下列图示中，所画F，的力臂正确的是 ( )
5．如图所示是一个Z形杠杆，请在图中画出力F的力臂l。
6．2008年5月12日，四川汶川发生8.0级地震。地震发生后，救援队员利用各种器材展开抢险救灾。
(1)利用如图甲所示的钢丝钳，救援队员把钢筋剪断，钢丝钳 (填“是”或“不是”)杠杆。
(2)使用撬棒，救援队员把滚落在公路上的石块撬起，如图乙所示，若救援队员在撬棒D点沿DM方向用力撬起石块l，则撬棒的支点是 点；若救援队员在撬棒D点沿DN方向用力撬起石块1，则撬棒的支点是 点。
同步训练 B组
7．如图所示，开瓶盖的起子可以看作是一个杠杆，图中能正确表示开瓶盖时该杠杆的支点、动力和阻力的示意图是( )
8．如图所示，人体前臂可以看作杠杆，当曲肘将手中的重物举起时，阻力臂大小将 (填“增大”或“减小”)。
9．如图所示是渔民在小河捕鱼的一种方式，请画出此渔民扳渔网的杠杆示意图，画出支点、动力及动力臂、阻力及阻力臂。
10．如图为一种能夹着重物起吊的钳子的示意图，其中AOB和COD构成钳子的两个杠杆，O为转轴，a、b为绳子。请你画出吊起重物时钳子AOB部分所受绳子拉力的力臂和重物对钳子产生压力的力臂，并分别用l 1和l 2表示。
参考答案
3.3认识简单机械(1)
1．杠杆 2．A 3．C 4．D
6．(1)是 (2)A C 7．C 8．减小[解析：曲肘将手中的重物举起时，支点到阻力作用线的距离减小，阻力臂将减小。] 9．图略 10．图略
3.3认识简单机械(2)
学习指导
一、知识要点
1．杠杆的平衡条件：动力×动力臂=阻力×阻力臂(或F1l1=F2l2)。
2．杠杆的类型
(1)省力杠杆：省力，但费距离；动力臂大于阻力臂，如拔钉子用的羊角锤、剪铁皮用的剪子等。
(2)费力杠杆：费力，但省距离；动力臂小于阻力臂，如钓鱼竿、镊子等。
(3)等臂杠杆：既不省力，也不费力；动力臂等于阻力臂，如天平、定滑轮等。
二、重要提示
1．若F1l1≠F2l2，则杠杆的平衡被破坏，原来静止的杠杆就会发生转动，若F1l1>F2l2，则杠杆向Fl的方向转动，反之则向F2的方向转动。
2．杠杆平衡：杠杆处于静止状态或匀速转动状态。
科学广场
怎样使用杠杆最省力
根据杠杆的平衡条件F1l1=F2l2，可以看出：当作用在杠杆上的阻力F2和阻力臂l2一定时，动力臂越长，使杠杆平衡所用的动F1越小，也就是说当动力臂最长时用的动力最小。
为了使动力臂最长，施加的动力必须具备两个条件：(1)动力的作用点在杠杆上距支点最远；(2)动力的方向应垂直于支点和动力作用点的连线。如图3--6和图3—7所示，作用在杠杆上的动力均是最小的。
解题指导
【例l】下列工具中，属于费力杠杆的是 ( )
【解析】我们利用钢丝钳、起子、羊角锤的目的都是为了省力，它们的动力臂都大于阻力臂，是省力杠杆。使用镊子时，动力臂小于阻力臂，是费力杠杆。
【答案】D
【例2】一根扁担长2米，前后两端各挂l20牛和200牛的重物，不考虑扁担重。
(1)人肩应位于扁担什么地方，扁担才能在水平位置平衡?
(2)平衡后肩受到的压力为多少?
【解析】本题考查的是杠杆平衡问题，应根据杠杆平衡条件求解。
(1)设扁担前端重物对其作用力为F1，则后端为F2。根据题意画出如图3—8所示的杠杆示意图，若支点O(即人肩所在位置)距前端A的距离为l1，时扁担在水平位置平衡，则根据杠杆的平衡条件F1l1=F2l2，可得：120牛×l1=200牛×(2 米一l1)
解出：l1=l.25米。即人肩应位于距离扁担前端l.25米处，扁担才能在水平位置平衡。
(2)肩承受压力F=G1+G2=120牛+200牛=320牛
【答案】 (1)人肩应距扁担前端l.25米处 (2)320牛
同步训练A组
1．园艺师傅使用如图所示的剪刀修剪树枝时，常把树枝尽量往剪刀轴O靠近，这样做的目的是为了 ( )
A．增大阻力臂，减小动力移动的距离 B．减小动力臂，减小动力移动的距离
C．增大动力臂，省力 D．减小阻力臂，省力
2．为了避免垃圾散发异味，室内垃圾桶的盖子平时是关闭的，使用时用脚踩踏板，开启桶盖。根据室内垃圾桶的结构示意图判断，下列说法正确的是 ( )
A．桶中只有一个杠杆在起作用，且为省力杠杆
B．桶中只有一个杠杆在起作用，且为费力杠杆
C．桶中有两个杠杆在起作用，且都是省力杠杆
D．桶中有两个杠杆在起作用，且一个为省力杠杆，一个为费力杠杆
3．如图所示是安置在公路收费站的栏杆的示意图。当在A处施加一个动力时，可将栏杆逆时针拉起来，它是一根 ( )
A．省力杠杆 B．费力杠杆 C．等臂杠杆 D．无法确定
4．如图所示为一种树木扶正器。将扶正器的B端放在地面上，通过收紧带与树根部C保持
一定距离。A端固定在树干上，利用液压装置产生一个推动树干的力，那么，在扶正到
如图所示的位置时，树干A点 ( )
A．受到沿BA方向的推力
B．受到垂直于AB方向的推力
C．所受推力的力臂为AB
D．所受推力的力臂为BC
5．在建筑工地上，工人用独轮车运送石块，如图所示。石块与独轮车的总重为600牛，重心在A点，则工人两手对车所施加向上的力F是 牛；要想使F更小一些，你的建议是 。
6．如图是一种拉杆式旅行箱的示意图，使用时相当于一个 (填“省”或“费”)力杠杆；若旅行箱和物品共重l00牛，动力臂是阻力臂的5倍，则抬起拉杆的力至少为 牛。
7．用扳手拧生锈的螺母时，工人师傅常在扳手柄上再套一节管子，如图所示。这样就可以比较容易地拧下螺母，这是因为 ( )
A．套上的管子较重，可以省些力
B．套上的管子较粗，使用比较方便
C．套上管子后增大了动力臂，可以省力
D．套上管子后增大了力
8．如图所示，轻质杠杆0.4中点悬挂重为60牛的物体，在A端施加一个竖直向上的力F，杠杆在水平位置平衡，则力F的大小是 ，若在用此杠杆将重物由图示位置匀速提升的过程中，力F的方向始终跟杠杆垂直，那么力F将 (填“变大”“变小”或“不变”)。
同步训练B组
9．以下工具在正确使用时，属于省力杠杆的是 ( )
①钢丝钳；②镊子；③扳手；④扫帚；⑤钓鱼竿；⑥瓶盖起子
A．①③⑥ B．②④⑤ C．①④⑤ D．②③⑥
10．有一把准确的秤，不慎将秤砣碰掉了一块，那么再称物体时，它的读数将 ( )
A．比实际质量大
B．与实际质量相同
C．比实际质量小
D．以上都有可能
11．如图所示，一块厚度、密度均匀的长方形水泥板放在水平地面上，用一竖直向上的力，使其一端抬离地面。则 ( )
A．F甲>F乙，因为甲方法的动力臂长 B．F甲C．F甲>F乙，因为乙方法的阻力臂短 D．F甲一F乙，因为动力臂都是阻力臂的两倍
12．某科学兴趣小组利用硬棒(质量可忽略不计)、细线、若干已知重力的物体、刻度尺等器材来研究杠杆平衡的条件。如图所示，在C处挂一待测物体B，当重为8牛的物体A挂在D处时，硬棒在水平位置平衡，用刻度尺测得OC为6厘米，OD为18厘米。
(1)此时物体8的重力是多少牛?
(2)保持O点位置和物体A的重力不变，在C处挂上不同重力的物体，移动物体A的位置，使硬棒在水平位置平衡，分别在OE上标出相应的重力值所对应的刻度，就制成了一根能
直接读出待测物体重力的杠杆。该杠杆的刻度是否均匀?请说明理由。
参考答案
3.3 认识简单机械(2)
1．D 2．D 3．B 4．A 5．240 两手向车把末端移动 6．省 20 7．C 8．30牛变小 9．A 10．A 11．DE解析：根据杠杆平衡原理F1l1=F2l2 “两方法的动力臂均为阻力臂的两倍，阻力相等，则动力也相等。] 12．(1)24牛 (2)刻度均匀。设待测物体重为G，物体A距离O点长度为L。由杠杆平衡条件得G×OC=GA×L，L=．G，其中是定值，所以L与G成正比
3.3认识简单机械(3)
学习指导
一、知识要点
1．滑轮：周边有槽，可以绕着中心轴转动的轮子。
2．定滑轮：使用时滑轮的位置固定不变；定滑轮实质是等臂杠杆；使用定滑轮时不能省力，但可以改变力的方向。
3．动滑轮：使用时滑轮随重物一起移动；动滑轮实质是动力臂为阻力臂两倍的杠杆；使用动滑轮可以省一半的力，但不能改变力的方向。
4．滑轮组：定滑轮和动滑轮的组合，使用滑轮组既可以省力，又可以改变力的方向。
5．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。
二、重要提示
1．滑轮是一种变形的杠杆。
2．使用定滑轮时，绳子自由端移动的距离与重物上升的距离相等，绳子自由端移动的速度与物体移动的速度相等；使用动滑轮时，绳子自由端移动的距离是物体移动距离的两倍，绳 子自由端移动的速度是物体移动速度的两倍。
3．使用滑轮组时，由几股绳子承担是指与动滑轮相连的有几股绳子。如果承重绳子的股数是竹，则绳子自由端移动距离是物体移动距离的几倍。
解题指导
【例题】如图3—9所示，物体重50牛，不计糟轮目重及轴心摩擦，用F=10牛的拉力将物体沿水平面匀速拉动，则物体受到地面的摩擦力多大?
【解析】利用滑轮组沿水平方向拉动物体时，所克服的阻力不是重力，而是地面的摩擦力。此时，有几股绳子与动滑轮相连接，则动力就是摩擦力的几分之一，即F=。由图可见， n=3，所以，摩擦力=3F=30牛。
【答案】30牛
同步训练A组
1．使用如图所示的装置匀速提起重物，所用的拉力中 ( )
A．F1最大
B．F2最大
C．F3最大
D．F1、F2、F3一样大
2．一辆汽车不小心陷进泥潭后，司机按如图所示的甲、乙两种方法安装滑轮，均可将汽车从泥潭中匀速拉出。比较这两个装置，下列说法正确的是 ( )
A．甲、厶女装刚邵苊明滑托，都能省力
B．甲、乙安装的都是定滑轮，都不能省力
C．甲安装的是动滑轮，能省力
D．乙安装的是动滑轮，能省力
3．如图为家庭手摇升降晾衣架结构图，当顺时针摇动手柄时，横梁上升。下列滑轮属于动滑轮的是 ( )
A．甲 B．乙 C．丙 D．丁
4．如图所示，某同学用重力为10牛的动滑轮匀速提升重为50牛的物体。不计摩擦，则该同学所用拉力F的可能值是 ( )
A．35牛 B．30牛 C．25牛 D．20牛
5．为了搬运一个很重的机器进入车间，某工人设计了下列四种方案(机器下方的小圆圈表示并排放置的圆形钢管的横截面)，其中最省力的方案是 ( )
6．如图所示的动滑轮，在用它把重l5午的物体匀透提升的过程中，弹簧测力计的示数是l0牛，则拭力F= 牛，若不计绳重和摩擦，则动滑车重为 牛。若重物上升的速度为1米／秒一则绳子自由端移动的速度为 米／秒。
7．如图所示，建筑工人用滑轮组提升重为220牛的泥桶，动滑轮重为20牛，不计滑轮与轴之间的摩擦及绳重。若工人在5秒内将绳子匀速向上拉6米，则泥桶上升 米，手拉绳子的力为 牛，拉力的功率为 瓦。
8．如图所示，用滑轮在4秒内使重为200牛的物体A在水平地面上匀速前进2米，物体A与地面的摩擦力是50牛，不计滑轮重和轮轴的摩擦，则拉力F的大小及拉力F的功率P分别是 ( )
A．F=25牛，P=25瓦 B．F=25牛，P=50瓦
C．F=50牛，P=25瓦 D．F=50牛，P=50瓦
同步训练B组
9．若要用l0牛的拉力提起重40牛的物体，则可以应用 ( )
A．一个定滑轮
B．一个动滑轮
C．一个定滑轮和一个动滑轮组成的滑轮组
D．杠杆
10．用下列四种机械提起同一重物，不计机械自重和摩擦，最省力的是 ( )
11．如图所示，物重为20牛，当滑轮在力F的作用下以1米／秒的速度匀速上升时，物体的速度是 米／秒，滑轮和绳的重力以及摩擦不计，拉力F为 牛。若滑轮重2牛，则此时拉力F为 牛。
12．用如图所示的滑轮组提升重物，若拉力F将绳子的自由端移动l.5米时，重物升高0.5米，请你在图中画出绳子的绕法。
13．如图所示是2008北京残奥会开幕式最后一棒火炬手侯斌，靠自己双手的力量，攀爬到火炬台底部并最终点燃圣火的照片，该点火仪式充分体现了残疾人自强自立、拼搏向上的勇气和精神。小明同学看到火炬手攀爬很费劲，想到科学课上学过利用滑轮组可以省力。小明同学如果站在地面上，用下图所示的滑轮组 拉起火炬手侯斌最合适，理由是 。
参考答案
3.3 认识简单机械(3)
1．D 2．D 3．D 4．A 5．C 6．10 5 2 7．2 80 96 8．A 9．DE解析：因为一个定滑轮和一个动滑轮组成的滑轮组最多省力至，所以只能选择杠杆。] 10．D[解析：不计摩擦及机械自重，A是长为高的2倍的斜面，所以F=G；B中F=G；C中F=2G。D是动力臂为阻力臂4倍的杠杆。所以F=G，因此D中F最小。] 11．2 40
42 13．D 拉力方向向下且更省力
3.3认识简单机械(4)
学习指要
一、知识要点
1．有用功：利用机械时，必须要做的这部分功，叫有用功，常用W有用表示。
2．额外功：使用机械时，不需要但又不得不做的那部分功叫额外功，常用W额外表示。
3．总功：有用功和额外功的总和，叫总功，常用W总表示。
4．机械效率：有用功跟总功的比值，叫机械效率，常用η表示。
5．机械效率的公式：η= ×100％。
二、重要提示
1．机械效率反映了有用功在总功中占的比例大小，它没有单位。
2．提高机械效率的方法：减少机械自重、减少机械的摩擦等来减小额外功；也可以在额外功一定时，增大有用功。
3．由于有用功总小于总功，机械效率总小于1。
科学广场
滑轮组的机械效率仅由滑轮组决定吗
我们以如图3—10所示的滑轮组为例，设动滑轮的质最为m，为简化分析，设绳子的质量及摩擦阻力不计。让滑轮组吊起质量为M的物体，则所做的有用功W有用=Mgh，额外功W额外=mgh，则滑轮组的机械效率为η= = = =
由上式可知，滑轮组的机械效率既与动滑轮的质量m有关，也与所吊重物的质量M有关，它随M的增大而增大。
解题指导
【例l】下列说法正确的是 ( )
A．机械效率越高，做功越多
B．机械效率越高，越省力
C．机械效率越高，额外功在总功中占的比例越小
D．机械效率越高，机械的功率越大
【解析】 机械效率是有用功在总功里占的比例大小，它只与有用功和总功有关，机械效率高，表示有用功在总功里占的比例大，但并不表示做功的多少；也不表示使用机械时是省力 还是费力。由于总功是有用功和额外功之和，所以机械效率高，也表示额外功在总功中占的比例小。机械效率与机械的功率无关。
【答案】C
【例2】如图3—11所示，工人用滑轮组提升重240牛的物体，所用的拉力为150牛，物体在5秒内匀速上升l米。求：(1)有用功的大小；(2)滑轮组的机械效率；(3)拉力的功率。
【解析】 因为动滑轮和重物是由2股绳子承担的，所以，当动滑轮上升距离为h时，两股绳子都要缩短h，这样绳端拉动的距离s=2h。
(1)因为提升货物是我们工作的目的，所以W有用=Gh= 240牛×l米=240焦
(2)动力所做的功即为总功，所以W总=F·s=F·2h=150牛×2×1米=300焦
η= ×100％= ×100％=80%
(3)拉力的功率即总功与时间之比：P= = =60瓦
【答案】(1)240焦 (2)80％ (3)60瓦
同步训练 A组
1．下列说法正确的是 ( )
A．用水桶从井里打水的时候，对桶做的功是有用功
B．用水桶从井里打水的时候，对水做的功是总功
C．桶掉到井里，从井里把桶捞上来的时候，对桶做的功是有用功
D．桶掉到井里，从井里把桶捞上来的时候，桶里带了一些水，对桶和水做的功都是有用功
2．用如图所示的甲、乙两种方式匀速提升重为100牛的物体，已知滑轮重20牛，绳重和摩擦力不计。则 ( )
A．手的拉力：F甲=F乙；机械效率：η甲=η乙
B．手的拉力：F甲 C．手的拉力：F甲> F乙；机械效率：η甲<η乙
D．手的拉力：F甲> F乙；机械效率：η甲>η乙
3．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。下列说法下确的是 ( )
A．甲种方法更省距离
B．乙种方法更省力
C．两种方法机械效率相等
D．两种情况克服重力做功相同
4．如图所示，物体重100牛，不计滑轮重、绳重，不计机械自身摩擦，用F=10牛的拉力，使物体以0.1米／秒的速度做匀速直线运动。物体受到的摩擦力为 牛；拉力F在10秒内所做的功为焦；拉力F的功率为 瓦。若考虑机械自身的摩擦时，所用拉力F=12.5牛，此时滑轮组的机械效率是 。
5．某同学在“测滑轮组机械效率”的实验中，用如图甲所示的装置匀速提起重物，并做了如下的实验记录：
(1)如果你对该同学的实验记录进行分析，就会发现他的实验结果是违背科学规律的，其错误之处在于 。
(2)图乙是弹簧测力计的放大图，结合图甲，你会发现导致实验结果违背科学规律的原因是 。
(3)纠正错误后，可计算出该滑轮组的机械效率为 。
6．如图所示，工人在20秒内用小车沿斜面把质量为100千克的物体推到高处。已知该斜面长3米，高1.5米，机械效率为η=80％，g取10牛／千克。求：
(1)工人将物体推上高处所做的有用功；
(2)工人将物体推上高处所做的总功和总功的功率。
(3)在实际生活、生产中应用了斜面工作原理的实例还有： (写出两个即可)。
7．小明用如图所示的滑轮组提升重物。
(1)在图中画出最省力的滑轮组绕线方式。
(2)绳重及摩擦不计，小明将重为800牛的货物提至高处，人对绳子的拉力F为500 牛，货物在1分钟内匀速上升了5米。
①求滑轮组的机械效率。
②如果货物重600牛，要把货物提升5米，求：拉力做的功、滑轮组的机械效率。
同步训练B组
8．同学们在探究影响滑轮组机械效率高低的因素时，提出了下列假设：
a．滑轮组机械效率的高低可能与动滑轮的重量有关；
b．滑轮组机械效率的高低可能与被提物的重量有关；
c．滑轮组机械效率的高低可能与物体被提升的高度有关；
d．滑轮组机械效率的高低可能与承重绳子的股数有关。
一位同学按如图所示装置设计了四个滑轮组，并将所测实验数据填人下表：
实验
次数
动滑轮
重(牛)
被提物
重(牛)
动力
(牛)
绳子的股数
机械效率(%)
①
1
2
1
②
1
4
1.67
③
2
4
2
④
1
4
2.5
(1)在表中填人四次实验中绳子的股数和机械效率。
(2)根据实验 (填“①”“②”“③”或“④”，下同)和 可知，滑轮组机械效率的高
低与被提物的重量有关。
(3)根据实验②和④可知，滑轮组的机械效率与 无关。
(4)通过实验可以发现，不同滑轮组提升相同重物时，动滑轮越重，机械效率越 。
(5)要研究滑轮组机械效率的高低是否与物体被提升的高度有关，应该选用 (填“同
一”或“不同”)滑轮组，通过提升 (填“相同”或“不同”)的高度来研究。
9．用如图所示的实验装置测量杠杆的机械效率。实验时，竖直向上匀速拉动弹簧测力计，使挂在较长杠杆下面的钩码缓缓上升。
(1)实验中，将杠杆拉至图中虚线位置，弹簧测力计的示数F为 牛，钩码总重G为1.0
牛，钩码上升高度h为0.1米，弹簧测力计移动距离S为0.3米，则杠杆的机械效率为
％。请写出使用该杠杆时做额外功的一个原因： 。
(2)为了进一步研究杠杆的机械效率与哪些因素有关，一位同学用该实验装置，先后将钩码挂在A、B两点，测量并计算得到下表所示的两组数据：
次数
钩码悬
挂点
钩码总
重G/牛
钩码移
动距离
h/米
拉力
F/牛
测力计
移动距
离s/米
机械效
率η/%
1
A点
1.5
0.10
0.7
0.30
71.4
2
B点
2.O
0.15
1.2
0.30
83.3
根据表中数据，能否得出“杠杆的机械效率与所挂钩码的重有关，钩码越重其效率越高”的结论? ，请简要说明两条理由：
① ；
② 。
(3)为提高本实验中杠杆的机械效率，请提一条合理的建议： 。
10．小芳同学设计了一个高度可调节的斜面来探究斜面的省力情况、斜面的机械效率与斜面的倾斜程度之间的关系，如图所示。她首先测出小车重，然后用弹簧测力计沿斜面拉动小车，调节斜面倾斜角θ的大小多次测量，得到下表所示的数据：
斜面
倾斜角θ
小车重
G/牛
斜面高
h/米
斜面长
s/米
拉力
F/年
有用功
W有用/焦
总功
W总/焦
机械效率η
12°
5
0.2
1
2.1
2.1
47.6%
30°
5
0.5
1
3.6
2.5
69.4%
45°
5
0.7
1
4.3
3.5
4.3
(1)请你替小芳在上表中的空格处填上适当的数据。
(2)分析上表中的数据，可以得出的探究结论是：斜面倾斜角θ越 ，斜面越省力，斜面
的机械效率越 。
(3)实验过程中拉力的方向应与斜面 。
(4)若想探究斜面的机械效率与物重的关系，则要保持 不变，斜面的光滑程度不变，只改变 ，这种研究问题的方法我们称之为 法。
11．如图所示是某水上打捞船起吊装置的结构。某次打捞作业中，该船将沉没于水下深处的一只密封货箱打捞出水面，已知该货箱体积为50米3，质量是200吨。
(1)货箱完全浸没在水中时受到的浮力是多少?
(2)货箱完全出水后，又被匀速吊起l米，已知此时钢缆拉力F为1×106牛，则在此过程中拉力F所做的功是多少?起吊装置的滑轮组机械效率是多少?
(3)若货箱从刚露出水面到完全出水的过程中是被匀速提升的，请分析在此过程中，货箱所受浮力和滑轮组机械效率的变化情况。(水的密度为1.0×103千克／米3，g取10牛／千克，不考虑风浪、水流等的影响)
参考答案
3.3 认识简单机械(4)
1．C 2．D 3．D 4．30 30 3 80％ 5．(1)有用功比总功还大 (2)弹簧测力计读数错了，应为0.8牛 (3)83.3％ 6．(1)1500焦 (2)1875焦93.75瓦 (3)引桥、盘山公路 7．(1)如图
(2)①80％ ②4000焦75% 8．(1)3 66.7 3 79.8 3 66.7 2 80.0 (2)① ② (3)承重绳子的股数 (4)小 (5)同一不同 9．(1)0.5 66.7使用杠杆时需要克服自重、摩擦力等做功 (2)不能 ①两次实验时钩码没有挂在同一位置 ②仅根据一次对比实验所得的结论是不可靠的 (3)选择支点灵活的杠杆(或减小杠杆自重)[解析：弹簧测力计的读数要注意量程和分11厂度值，题中弹簧测力计的分度值是0.1牛。η= ×100％=×l00％=×100%=×l00％，对于杠杆而言，额外功主要是克服杠杆自身的重力所做的功。提高机械效率可以减小杠杆自重、增大物重等，但是要在支点和悬挂点不变的情况下使
用。] 10．(1)1.0 3.6 81.4％ (2)小 小 (3)平行 (4)斜面的倾斜角 物重 控制变量11．(1)5×105牛 (2)4×106焦 50％ (3)浮力渐渐变小，滑轮组机械效率变大
3.4动能和势能(1)
学习指要
一、知识要点
1．能量：一个物体能够做功，这个物体就具有能(量)，能量的单位是焦耳。
2．机械能
机
械
能
分类
定义
影响因素
如何影响
单位
动能
物体由于运动而具有的能
①质量②速度
质量相同的物体，运动速度越大，它的动能越大；运动速度相同的物体，质量越大，它的能越大
焦耳(J)
势能
重力
势能
物体由于被举高而具有的能
①质量②高度
质量相同的物体，所处的高度越高，它的重力势能越大；所处高度相同时，质量越大的物体，它的重力势能越大
弹性
势能
物体由于发生弹性形变而具
有的能
弹性形变大小
同一物体弹性形变越大，它的弹性势能越大
二、重要提示
1．一切运动的物体都具有动能。
2．物体只要被举高，就具有重力势能；物体发生弹性形变，就具有弹性势能。
3．动能和势能统称为机械能。
解题指导
【例题】如图3一l2所示，一辆轿车和一辆货车在平直路面上做匀速直线运动，可以判定 ( )
A．轿车的动能一定比货车大
B．货车的动能一定比轿车大
C．轿车的动能一定与货车的动能相等
D．轿车的动能可能要比货车大
【解析】物体动能的大小与物体的质量、速度两个因素都有关，质量越大，速度越大，动能越大。因为本题中轿车和货车的质量、运动速度都未知，故无法确定它们的动能谁大谁小。
【答案】D
同步训练 A组
1．“跳远”是一项常见的体育运动。跳远运动员在比赛中都是先助跑一段距离后才起跳，
样做的目的是 ( )
A．使跳远运动员产生惯性
B．加大跳远运动员的冲力
C．增大了跳远运动员的动能
D．减小了跳远运动员的动能
2．下列说法正确的是 ( )
A．速度大的物体，动能一定大
B．形变大的物体，弹性势能一定大
C．质量大的物体，重力势能一定大
D．同一物体，运动速度越快，动能越大
3．如图所示，小妍把铁球拉近刚好贴着自己的鼻子，松开手后，头部保持不动，铁球由口
点沿弧线abc运动到c点，然后从c点往回摆动，则下列说法正确的是 ( )
A．铁球位于c点时动能最大
B．铁球位于b点时势能最大
C．铁球摆回时不可能碰伤鼻子
D．改用铜球会碰伤鼻子
4．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情况是 ( )
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
5．质量较小的鸽子与质量较大的大雌在至中乜仃，如果它们的动能相等，那么 ( )
A．大雁比鸽子飞得快 B．鸽子比大雁飞得快
C．大雁比鸽子飞得高 D．鸽子比大雁飞得高
6．小东和小明分别购买了两种橡胶球。小东说：“我的球弹性比你的好。”小明回答说：“我希望你能证实你的说法。”请你帮助小东选择正确的方案来解决这个问题 ( )
A．把两球向墙掷去，测量它们反弹时离墙的距离
B．用手触摸两球，看哪一个球较硬
C．让两球于离地等高处坠下，测量哪一个反弹得高
D．把两球向地面掷下，测量它们反弹的高度
7．甲站在0.5米／秒匀速上行的自动扶梯上，乙站在0.7米／秒匀速下行的自动扶梯上。甲、乙两人质量相等，甲上行过程中动能 (填“增加”“不变”或“减少”)。某时刻他们的位置如图所示，该时刻甲的重力势能——(填“大于”“等于”或“小于”，下同)乙的重力势能，甲的机械能 乙的机械能。若此时上行的扶梯突然停止运动，甲会向前倾，原因是
。
同步训练 B组
8．人类在探索自然规律的过程中，总结出了许多科学研究方法，如：“控制变量”“类比”“模型”等，下面两个例子都运用了上述 的方法说明分子也具有动能和势能。
9．如图所示是运动员在铅球比赛中的场景。铅球离手后，在空中飞行过程中动能E随时
间t变化的曲线最接近下列四幅图中的 ( )
10．小明为了探究动能的大小与哪些因素有关，设计了如图所示的实验。
①让质量相同的两个小球沿同一光滑斜面分别从A处和B处开始向下运动，然后与放在水平面上的纸盒相碰，纸盒在水平面上移动一段距离后静止，如图甲所示。
②让不同质量的两个小球沿同一光滑斜面分别从B处开始向下运动，然后与放在水平面上的纸盒相碰，纸盒在水平面上移动一段距离后静止，如图乙所示。
根据上述甲、乙两组实验，请回答：
(1)要探究动能与物体运动速度的关系应选用 图，选择的理由是 。
(2)乙图中让不同质量的两个小球从同一高度滚下的目的是 。
(3)甲、乙两组实验可以得出的结论是 。
参考答案
3.4 动能和势能(1)
1．C 2．D 3．C 4．A 5．B 6．C 7．不变 等于 小于 由于惯性，身体要保持原来的速度而脚受阻不动，故向前倾 8．类比 9．A[解析：铅球刚出手时速度快，因此动能最大，随后铅球不断上升，速度越来越小，动能随之减小，当达到最高点时，铅球在竖直方向上速度为零，但在水平方向上速度不为零，因此动能不为零，由于重力作用往下加速运动，动能又随之增大。] 10．(1)甲 甲装置中两小球质量相同，高度不同 (2)探究动能与质量的关系，使两球速度相同 (3)物体动能的大小与物体质量和运动速度有关
3.4动能和热能（2）
学习指要
一、知识要点
1．机械能：动能和势能的总和。
2．机械能守恒：物体的动能和势能可以相互转化，在转化的过程中，如果没有摩擦阻力，机械能的总量保持不变。
二、重要提示
在动能和势能相互转化时，若有“物体匀速下落”“物体在运动过程中发热”或“物体表面粗糙”等字样，不提“物体表面光滑”时，均有部分机械能转化为内能，从而使机械能不守恒。
【例l】如图3—13所示，AB是光滑的斜面，ACD是光滑的弧面。有两块体积相同的铁块和木块分别沿AB和ACD滑下，下列说法正确的是 (’)
A．在A处铁块的势能大，在底端木块的动能大
B．在A处势能相等，在底端动能相等
C．在A处木块的势能大，在底端铁块的动能大
D．在A处木块的势能小，在底端铁块的动能大
【解析】重力势能大小由物体的质量和高度决定。在木块和铁块体积相等时，铁块的质量大于木块的质量，但它们所处的高度是相同的，故在A处铁块的势能大于木块的势能。当它们沿着不同表面滑下时，由于表面光滑无摩擦。则机械能守恒，所以势能人的最终得到的动能也大．即在底端铁块的动能大。
【答案】D
【例2】如图3—14所示，小雨在公园里滑滑梯．他分别沿三条长短不同的路径滑到地面。在不考虑摩擦和空气阻力的情况下。他到达滑梯底端时的速度是相同的。请解释原因。
【解析】滑梯的高度一定．小雨的质量一定．所以小雨下滑前的重力势能一定。因为不计摩擦和空气阻力．沿不同路径下滑时小雨的重力势能全部转化为动能，所以到达底端时，小雨的动能相同．速度相同。
【答案】见解析
【回顾】动能和势能的转化取陕于物体的速度、高度(或形变)是否发生变化，且变化的动能(或势能)是否由相应的势能(或动能)变化引起。
同步训练 A组
1．如图所示的四幅图中，没有发生动能与势能相互转化的是 ( )
2．2011年4月10日，我国在西昌卫星发射中心用“长征三号甲”运载火箭，成功将北斗八号导航卫星发射到预定的椭圆轨道。该椭圆轨道近地点约200千米，远地点约3599千米，如图是北斗八号一导航卫星的轨道示意图。已知该卫星沿椭圆轨道绕地球运行的过程中，机械能守恒，则该卫星从远地点向近地点运行过程中，势能、动能、速度的变化是 ( )
A．势能增加、动能减小、速度减小
B．势能减小、动能增加、速度增加
C．势能减小、动能增加、速度不变
D．势能不变、动能不变、速度不变
3．下列事例中，由重力势能转化为动能的是( )
A．风吹动风车转动
B．拉弯的弓把箭射出去
C．拧紧的发条带动钟表指针转动
D．秋千从高处向低处摆动
4．一物体沿固定的粗糙斜面匀速下滑，则物体在下滑的过程中 ( )
A．动能不变，势能减小，机械能不变
B．动能不变，势能减小，机械能减小
C．动能增大，势能减小，机械能不变
D．动能增大，势能减小，机械能减小
5．如图所示，跳伞爱好者彭刚纳尔从亚洲第一高楼——“台北l01大楼”楼顶跳下，从A处到B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
6．请分析以下两个有关能量形式的问题。
(1)“强弩之末势不能穿鲁缟者也”。强弩之末不能穿透薄薄的丝绸，说明物体的动能大小与它的 有关。
(2)旋转图中的吸管后，将可乐罐放在桌面上，罐就会运动起来，这是因为罐中的橡皮筋积蓄了 能。
7．如图所示是跳水运动员从跳板起跳后至入水前过程中的三个瞬间状态，Ⅰ是往上起跳的瞬时状态，Ⅱ是到达最高点的状态，Ⅲ是下落中的一个状态。在Ⅰ一Ⅱ，Ⅱ一Ⅲ两个过程中发生的能量转化分别是( )
A．势能→动能，势能→动能
B．势能→动能，动能→势能
C．动能一势能，势能一动能
D．动能一势能，动能一势能
8．城市铁路车站的设计方案如图所示，进站和出站的轨道都与站台构成一 个缓坡。从机械能转化的角度看，这种设计的优点是什么?
同步训练B组
9．从地面向上抛出一个小球，抛出时机械能是20焦，若不计空气摩擦，则当小球的重力势能为6焦时，动能为 ( )
A．15焦 B．14焦 C．13焦 D．12焦
10．游乐场的翻滚过山车是一种惊险有趣的游戏。它能快速地运动，但车上没有发动机，那它是如何工作的呢?设计时为什么要求第二个坡度比第一个坡度的高度要低呢?
11．小明在用单摆做动能和势能转化的实验中，感到小球往返摆动的时间很有规律。于是猜想，小球往返摆动一次的时间可能与小球的质量、摆长2以及摆动的幅度s有关。小明用如图所示的装置，对猜想进行探究。
(1)用一小球，使其摆动，记下小球往返摆动次数和所用的时间；在摆长不变的条件下，用质量不同的小球，重复实验。小明经计算分析得出结论：在摆长不变的条件下，小球往返摆动一次所用的时间与小球的质量无关。针对猜想，小明的实验过程可能忽视的一个因素是 。
(2)为了研究小球往返摆动一次所用时间与摆长的关系，请你写出实验方法：
。
参考答案
3.4 动能和势能(2)
1．A 2．B 3．D 4．B 5．D 6．(1)速度 (2)弹性势 7．C 8．车进站时能将部分动能转化为重力势能，减小因刹车而损耗的机械能；车出站时将储存的重力势能又转化为动能，起到节能的作用 9．B l0．略 11．(1)小球摆动的幅度应保持不变(或摆动幅度) (2)用同一球，在保持摆动幅度不变的条件下，比较摆长不同时，小球往返摆动一次所用的时间
3.5物体的内能
学习指要
一、知识要点
1．热运动：物体内部大量粒子的元规则运动。
2．内能：物体内部大量做热运动的粒子具有的能，也叫热能。
3．做功和热传递都可以改变物体的内能，且是等效的。做功改变内能的实质是热能与其他形式能之间的转化。热传递实质上是内能从高温物体传递到低温物体，或者从同一物体的高温部分传递到低温部分。
4．燃料热值：l千克某种燃料完全燃烧时放出的热量，其单位是焦／千克。
5．热量：物体吸收或放出热的多少叫做热量，用Q表示。和功、能的单位一样，热量的单位为焦耳，简称“焦”，符号为“J”。
6．比热容：单位质量的某种物质，温度升高(或降低)1℃，吸收(或放出)的热量，叫做这种物质的比热容，用字母c表示。单位为焦／(千克·℃)。
7．比热容是物质的一种特性，可以用来鉴别物质。
8．热量计算公式：Q吸=cm(t一t 0)；Q放=cm(t 0一t)
二、重要提示
1．粒子的无规则运动与温度有关，温度越高，粒子的无规则运动越剧烈。
2．热运动是指大量粒子的无规则运动，单个粒子无热运动可言。可见，单个粒子也无内能可言。
3．内能的大小跟物体的质量有关，例如一壶沸水的内能比一杯沸水的内能就要大得多。
科学广场
气候与热污染
夏季，人们喜欢到海边休息。白天，海风轻拂，带来丝丝凉意，夜间却不会很凉。而沙漠的夏天，温度变化较大，白天气温可达60℃，夜晚则能降到l0℃左右。海边与沙漠的气候为什么会如此不同?
水的比热容是沙石的4.5倍，也就是说，要使水和沙石上升同样的温度，水能吸收更多的热量，因而在同样受热的情况下，水的温度变化比沙石小得多。白天，阳光照在海上，由于海水的比热容较大，吸收了热量，海水的温度变化并不大，所以海边的气温不会很高。由于沙石的比热容较小，吸收同样的热量，温度会上升很多，所以沙漠的昼夜温差很大。
气温不仅受自然环境的影响，还受人为环境的影响。城市的工业和交通急剧发展，每天都消耗大量燃料。燃料燃烧产生的内能，只有一部分做了有用功，大部分成为环境热源。电灯、电机、汽车、火车、空调、冰箱等都在向环境散发热量，城市里过多的人口散发的热量也很客观。大城市散发的热量可以达到所接收的太阳能的2／5，从而使城市的温度升高，这就是人们常说的热岛效应。
解题指导
【例l】下列关于物体内能的说法正确的是( )
A．水具有内能，冰块没有内能
B．水蒸气具有的内能一定比水具有的内能大
C．一杯水的温度越高，它具有的内能越大
D．一杯水放在高处比放在低处具有的内能大
【解析】任何物体在任何时候、任何情况下都有内能，由此可知选项A错误。物体的内能不但跟状态有关，而且跟质量和温度有关，质量越大，温度越高，内能越大。由于水和水蒸气的质量大小不知，故无法判断哪一物体的内能较大，选项B错误。内能与机械能不同，与物体所在的位置、速度无关。所以，选项D错误。
【答案】C
【例2】学校的游泳池长25米，宽10米，水的平均深度为1.5米。在太阳照射下，水温由原来的20℃升高到25℃，则池内的水吸收了多少热量?[已知水的比热容c 水=4.2×103焦／(千克·℃)]
【解析】m=ρV=1.0×103千克／米3×25米×10米×1.5米=3.75×10 5千克
水吸收的热量：Q= cm(t一t 0)=4.2×103焦／(千克·℃)×3.75×105千克×(25℃—20℃)=7．875×10 9焦
【答案】7.875×10 9焦
同步训练 A组
1．日常生活中有许多物体内能发生改变的现象，判断下列现象中改变物体内能的方式。属于做功改变物体内能的是 ，属于热传递改变物体内能的是 。(填序号)
A．用打气筒打气时，筒壁发热
B．擦火柴取火
C．金属汤勺一端放在热汤中，另一端变烫
D．磨刀时刀发热
E．用凸透镜在阳光下取火
F．用电水壶烧开水
2．2010冬奥会中我国女子冰壶选手在冰壶前方“刷冰”，是为了通过 的方式改变冰的内能，使表面的冰 (填物态变化名称)成薄薄的一层水，这样就能够减小冰壶与冰面之间的 ，使冰壶按照运动员预计的运动快慢和方向运动。
3．酒精的热值是3.0×107焦／千克，它表示的意义是 ( )
A．酒精燃烧时释放的热量为3.0×107焦
B．1千克酒精燃烧时释放的热量为3.0×107焦
C．1千克酒精完全燃烧时释放的热量为3.0×107焦／千克
D．以上说法都不正确
4．搓手能使手的温度升高，这是用 的方法使手的内能增加。使用电热水器给水加热，这是用 的方式使水的内能增加，把质量为2千克、初温是30℃的水加热到80℃，这些水吸收的热量是 焦。[水的比热容是4.2×10 3焦／(千克·℃)]
5．下列关于温度、内能、热量的说法正确的是( )
A．物体温度越高，它的内能就越大
B．要使物体内能增加，一定要吸收热量
C．要使物体内能增加，一定要对物体做功
D．物体内能增加，它的温度就一定升高
6．天然气已在我市广泛使用，已知天然气的热值为4×107焦／米3。完全燃烧0.05米3天然气可以放出 焦的热量，这些热量若只有42％被水吸收，则可以使常温下5千克的水温度上升 ℃。一瓶天然气，用去一半，瓶中剩下的天然气的热值为 。[水的比热容为4.×10 3焦／(千克·℃)]
7．用活塞式打气筒给自行车车胎打气的过程中，气筒的筒壁通常会发热。筒壁发热的原因
是做功和 做功。请设计实验证明究竟哪个是主要的发热原因： 。
8．为了比较水和沙子吸热本领的大小，小明做了如图所示的实验：在两只相同的烧杯中分别装入质量、初温相同的水和沙子，并用两个相同的酒精灯对其加热。实验数据如下表所示：
物体
种类
质量／克
温度升高10℃所需的时间／秒
温度升高20℃所需的时间／秒
温度升高30℃所需的时间／秒
沙子
30
64
89
124
水
30
96
163
220
(1)在此实验中，用加热时间的长短来表示物质 。
(2)分析表格中的实验数据可知：质量相同的水和沙子，升高相同的温度时，水吸收的热量
(填“大于”或“小于”)沙子吸收的热量。
(3)若对质量相同的水和沙子加热相同的时间，则 (填“沙子”或“水”)升高的温度较高。
(4)实验中有些同学发现，刚开始加热时，情况与(3)中的结论不符，你认为可能的原因是
。
同步训练 B组
9．将肉片直接放入热油锅里爆炒，会将肉炒焦或炒煳，大大失去鲜味。如果厨师预先将适量的淀粉拌入肉片中，再放到热油锅里爆炒，炒出的肉片既鲜嫩味美又营养丰富，对此现象说法不正确的是( )
A．在炒肉片过程中，肉片的温度升高，内能增加
B．附着在肉片外的淀粉糊有效防止了肉片里水分的蒸发
C．在炒肉片过程中，肉片内能增加主要是通过做功实现的
型号
8B13
流量
300米3／时
扬程
12米
质量
111千克
效率
80%
D．附近能闻到肉香体现了分子在不停地做无规则运动
10．春天，农民需用水泵抽水灌溉农田，某水泵的铭牌如表所示。
(1)此水泵连续正常工作5小时，所做的有用功是多少?
(2)此水泵的总功率是多少?
(3)如果此水泵用柴油机带动，假设柴油完全燃烧所释放的内能40％ 转化为水泵的机械能，那么每小时消耗的柴油是多少?(柴油的热值是3×10 7焦／千克，g取10牛／千克)
参考答案
3.5 物体的内能
1．ABDF CE 2．做功熔化摩擦 3．D 4．做功 热传递 4.2×105 5．A 6．2×
106 40 4× 107焦／米3 7．活塞压缩筒内气体活塞与筒壁摩擦根据打气筒的筒壁不同部位发热的情况进行判断 8．(1)吸收热量的多少 (2)大于 (3)沙子 (4)①水的导热性能好；②沙子里温度计的玻璃泡插入比较浅等 9．C[解析：炒肉片的过程是通过热传递使肉片的内能增加、温度升高，所以选项C不正确。另外，淀粉糊可以阻挡一部分水分的蒸发。能闻到肉香味是分子做无规则运动四处扩散的结果。] 10．(1)1.8×108焦 (2)12.5千瓦(3)3.75千克
3.6电能的利用(1)
学习指要
一、知识要点
1．电流做功的过程，就是把电能转化为其他形式的能的过程。
2．电功率：表示电流做功的快慢，也即电能转化为其他形式的能的快慢，电功率的定义式为P=。
3．电功率的单位为瓦特，简称“瓦”，符号为“W”，还有千瓦(kW)。
4．额定电压：用电器正常工作时的电压，用U额表示。额定功率：用电器在额定电压下消耗的功率，用P额表示。
二、重要提示
1．实际功率是指用电器在实际电压下工作时的功率，用P实表示。
2．电灯的亮度是由电灯的功率来决定的，当电灯正常发光时，由额定功率来决定；若电灯不正常发光，则由它的实际功率来决定。
科学广场
生命之灯
人们早就发现，有些动物身上有电，非洲河里的电鲶，它发电时电压高达350伏，美洲电鳗的最大电压达886伏，海洋里的电鳐，虽然电压只有50～80伏，但电流可高达50安，它的电功率有3千瓦。
人们还发现，这些“电鱼”体内都有专门的发电器官，电是它们猎食和防御的武器。生物学家还发现，一些非电鱼也有着灵敏的电感觉，甚至依靠电来发现食物，例如鲨鱼就是凭电感觉来寻找比目鱼的。
大量事实说明，不论是动物或植物，还是单细胞生物，在静止状态和进行活动时，都有电现象，生理机能发生变化，就会发生相应的电变化。因此，电现象与生命状态密切相关，生物电现象是生命活动的基本过程之一。
解题指导
【例题】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．“220伏25瓦” B．“220伏40瓦”
C．“24伏100瓦” D．“36伏60瓦”
【解析】判断灯泡亮暗的实质是判断实际功率。当U实=U额时，P实=P额，题中每个灯泡都能正常工作，因此哪盏灯的额定功率大，哪盏灯就最亮。
【答案】C
同步训练 A组
1．如果某次闪电的能量为4×109焦，这次闪电持续的时间为0.1秒，则它的功率为 瓦。
2．根据灯泡铭牌(如图所示)所给信息判断，下列说法正确的是 ( )
A．灯泡适宜在25伏的电路中使用
B．灯泡在电压低于220伏时，就不发光
C．灯泡在任何情况下工作时，电功率都是25瓦
D．灯泡在220伏的电压下工作时，电功率是5瓦
3．某家用电器正常工作时的电流约为5安，则它可能是 ( )
A．电风扇 B．电视机 C．电热水器 D．白炽灯
4．小科做作业时，电灯突然变暗，其原因可能是( )
A．电灯的实际电压变大
B．电灯的额定电压变小 ·
C．电灯的实际功率变小
D．电灯的额定功率变小
5．下列用电器工作时，电能的转化与其他三种不同的是 ( )
6．根据电风扇铭牌上提供的信息，可以了解到电风扇 ( )
××电风扇KYTA一30A
额定电压：220 V 功率：50 w
工作频率：50 Hz 净重：4.1起
输出风量：>50 m3／min 毛重：5 kg
A．正常工作时的电压
B．在小于220伏电压下均能正常工作
C．在不同电压下的实际功率均为50瓦
D．每秒钟扇叶转动的圈数
同步训练 B组
7．下列说法正确的是 ( )
A．额定功率大的用电器，电流做的功一定多
B．白炽灯的实际功率决定灯泡的明暗程度
C．两盏灯分别标有“220V 40W”和“220V60W”，因为其正常工作的电压一样，所以电功率也一样
D．一只标有“220V 25W”的灯泡，其只能在220伏的电压下工作，且实际电功率也只是25瓦
8．2010年世博会全面使用一种名叫LED灯的新型节能灯。使用LED灯比旧式灯泡节能90％，且发出光的颜色会随电压的变化而变化(见下表)。图甲是世博会的吉祥物——“海宝”，夜晚在LED灯的照射下，能呈现出不同的颜色，形象十分可爱。
LED灯两端
电压(伏)
流过LED灯
的电流(毫安)
LED灯的颜色
1.8
20
红
2.4
20
黄
3.2
20
蓝
(1)根据表中数据，当LED灯发出红光时，消耗的电功率是 瓦。
(2)把一个LED灯接入如图乙所示的电路中，已知电源电压为5伏且保持不变，电阻R为90欧。闭合开关后，毫安表(比安培表更精确的电流表)的读数为20毫安，通过计算说明此的LED灯发出什么颜色的光?
9．某小组同学探究灯泡发光时的亮度与哪些因素有关。他们将9只不同规格的灯泡分别接入电路，使它们都正常发光，并用电压表和电流表分别测得灯泡正常发光时的电压和电流。该小组的同学仔细观察灯泡的亮暗程度，把9只灯泡分成三组，同组的亮暗程度相同，且第一组最亮，第二组次之，第三组最暗，实验中记录的有关数据分别如表一、表二、表三所示。
表一（第一组） 表二（第二组） 表三（第三组）
实验
序号
电压
(伏)
电流
(安)
1
6
2.O0
2
12
1.O0
3
24
0.50
实验
序号
电压
(伏)
电流
(安)
4
6
1.OO
3
12
0.50
6
24
0.25
实验
序号
电压
(伏)
电流
(安)
7
3
1.O0
8
6
0.50
9
12
0.25
(1)分析比较实验l与4、2与5、3与6的数据及观察到的现象，可得出的初步结论是
。
(2)分析比较实验 的数据及观察到的现象，可得出的初步结论是当通过灯泡的电流相等时，灯泡两端的电压越大，灯泡越亮。
(3)请进一步综合分析比较表一、表二、表三中的数据及观察到的现象，归纳得出结论：
① ；
② 。
参考答案
3.6 电能的利用(1)
1．4×1010 2．D 3．C 4．C 5．D 6．A 7．B[解析：根据W=Pt，P越大，W不一定越大，还需要考虑时间，选项A错误；两灯正常工作时电压相等，但功率不同，选项C错误；用电器的额定电压与额定功率只有一个，而实际电压与实际功率有无数个，选项D错误。] 8．(1)3.6 X 10一2瓦 (2)蓝光 9．(1)当灯泡两端电压相等时，通过灯泡的电流越大，灯泡越亮 (2)4与7、5与8、6与9 (3)①灯泡两端的电压与通过灯泡的电流的乘积相等，灯泡的亮度相同 ②灯泡两端的电压与通过灯泡的电流的乘积越大，灯泡越亮
3.6电能的利用(2)
学习指要
一、知识要点
1．电功率等于通过这个用电器的电流与这个用电器两端电压的乘积。
2．电功率的公式：P=UI。
3．电功：电流在某段电路上做的功，公式为W=UIt。
4．电功的单位：焦耳，l焦=l伏·安·秒。
二、重要提示
1．电流做功的实质：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路的电流，以及通电时间的乘积。
2．电功的单位与机械功的单位一样，都是焦耳。
科学广场
便宜的闪电，巨大的宝藏
风、雷、电在古代被人们认为是天神，《西游记》中雷公电母的形象更是在同学们的脑海里留下了深刻的印象。在科学迅猛发展的今天，闪电已不再神秘。从美国科学家富兰克林冒着生命危险从空中捕捉到闪电的那一刻起，人们渐渐认识到闪电和我们平日里所接触到的电是一样的，并且具有巨大的能量。在商品经济的今天，有人提出了一次闪电值多少钱的问题，问题看似好笑，但却很有现实意义。
那么如何进行计算呢?按照供电部门计算用户电费的方法，只要计算出一次闪电放电时所消耗的电能，然后按当地照明电的价格就可以计算出它值多少钱。依据最新资料，平均一次闪电开始放电时的电压约为5×107伏，电流大约是1×105安。据科学统计，虽然闪电放电时的电压、电流都很大，但是每次闪电持续放电的时间却很短，平均约为秒，在这段时间里，消耗的电能是多少呢?我们来计算一下，W=UIt=5×107伏×l×105安×秒=5×109焦≈l389千瓦时，如果按0.50元／千瓦时来计算，则可以得出一次闪电的价钱约为695元。结果跟人们预想的差很多，能量如此巨大的闪电，价钱却如此的便宜。
地球上每秒钟大约发生l00次闪电和雷击，即每天约有860万次闪电释放着巨大的能量。如果能够在减小雷电灾害的同时将每一次闪电的能量都收集起来，那也将是一个取之不尽、用之不竭的能源宝库。
解题指导
【例题】小刚同学的家里有一台电热水器，铭牌如
下表所示：
××牌XCD--508型全自动电热水器
额定功率(kW)
2
加热方式
电加热器
额定电压(V)
220
类别
防触电保护一类
温度设定范围(℃)
20～90
净重(kg)
20
容量(L)
50
整机外形尺(mm)
530×φ400
根据铭牌所提供的信息计算：
(1)该电热水器电热丝正常工作时的电阻是多大?
(2)若夏天用电高峰时家庭电路的实际电压只有198伏，不考虑电热丝电阻随温度的变化，则电热水器在用电高峰时的实际功率是多少?
【解析】在已知U额和P额时可求出
(1)R====24.2欧
(2)由于电热水器是一个纯电阻性用电器，故可用公式P=专，当实际电压为198伏时，电阻仍不变。所以P实===1620瓦
【答案】(1)24．2欧(2)1620瓦
同步训练 A组
1．商场中，一位顾客和一位卖微波炉的售货员产生了不同意见。售货员说微波炉很省电，用它加热食品花不了多少电费；顾客说微波炉很费电，他家的微波炉一开就“烧保险”。他们是从不同角度来说的，其中顾客所说的角度是指微波炉加热食品时 (填“电能”或“电功率”)比较大。
2．如图所示是一顶太阳能风扇凉帽，凉帽的顶部装有一个太阳能电池板，帽檐装有一个小型电风扇。电池板在太阳光的照射下，将 能转化为电能，驱动电风扇工作。电风扇工作时的电压为l.2伏，电流为50毫安，若电风扇正常工作了1小时，电流做功为 焦。
3．如图所示电路中，电源电压保持不变，闭合开关后，在滑动变阻器滑片从左端向右端移动的过程中，下列说法正确的是( )
A．电压表示数逐渐变大
B．电流表示数逐渐变小
C．电灯的亮度逐渐增大
D．电路总功率逐渐变小
4．将一只标有“PZ220—40”的灯泡接在220伏的电路上工作时，通过灯泡的电流为 ，改接在110伏的电路上，实际功率为 ，额定功率为 。
5．人类正面临能源危机，为选用节能交通信号灯的灯源，实验室通过实验发现，下表中的LED灯和白炽灯在正常工作时光照强度相同。根据以上内容，下列说法错误的是 ( )
LED灯
白炽灯
发光原理
二极管发光
钨丝高温发光
额定电压
24伏
220伏
响应时间
10一9秒
10一3秒
额定功率
12瓦
100瓦
A．在光照强度相同的情况下，LED灯不必要达到很高的温度就能发光，电能基本上不转化成内能，几乎全部转化为光能，因而发光效率高
B．LED灯的额定电压低，人直接接触不会触电
C．LED灯响应时间短，也就是从开始发光到正常发光所用的时间短
D．LED灯额定功率小，消耗的电能肯定比白炽灯少
6．对于“电流做功与哪些因素有关”的问题，刘星同学做了如下猜想。
猜想A：电流做功可能与电压有关。
猜想B：电流做功可能与电流有关。
猜想C：电流做功可能与通电时间有关。
为了验证自己的猜想，他选择了如图甲所示的装置(除电阻丝阻值不同外，其余条件均相同)及电源、开关、电压表、导线若干。他将两电阻丝串联后接入电路，如图乙所示。
(1)将两电阻丝串联接人电路的目的是为了控制通过电阻丝的 和通电时间相同，他采
用的科学探究方法是 。
(2)接通电路前他想：通电一段时间后观察温度计示数的变化，若两只温度计示数变化不同，则说明电流做功与电阻丝两端的 有关，这就验证了猜想 。
7．如图所示是某市马路边的太阳能路灯，其顶部是太阳能电池板，下方是标有“220V 40W”的电子节能灯。夏天，太阳光照射一天可使节能灯正常工作l0小时。计算：
(1)节能灯正常工作时的电流为多大?(计算结果保留两位小数)
(2)夏天，太阳光照射一天，该路灯将太阳能转化成的电能是多少?
同步训练 B组
8．甲、乙两只普通照明灯泡的铭牌如图所示，下列说法正确的是 ( )
A．两灯均正常发光时，乙灯消耗的电能较多
B．两灯均正常发光时，甲灯的电阻小于乙灯的电阻
C．两灯串联在220伏的电路中，甲灯比乙灯亮
D．将乙灯接入110伏电路中，它的实际功率为50瓦
9．某同学在检修一只标有“220伏800瓦”的电炉时，发现电炉丝断了一小截，他用一截同种材料但较细的电炉丝，将断了的那一截补接至原长，再接入220伏的原电路中使用，那么它的实际功率将 ( )
A．大于800瓦 B．等于800瓦
C．小于800瓦 D．以上三种情况都有可能
10．太阳能路灯是目前大力推广的高效节能灯。只要将我国总数l亿盏路灯中的6000万盏改成太阳能路灯，每年就可节省相当于一个三峡水电站的发电量。图甲是某小区安装的太阳能路灯及其能量流程图，图乙是这种路灯中LED发光二极管的伏安特性曲线。
(1)LED发光二极管的额定电压为3.5伏，请根据曲线计算它的额定功率。
(2)从LED发光二极管的伏安特性曲线可知，当它的电压在2.5～3.6伏之间发生微小变化时，LED的电功率大约要变化几百倍。设计者在电路中接入了PWM控制器，请你猜想：PWM控制器在电路中的作用是通过 让路灯稳定发光的。
(3)与太阳能电池板配套的蓄电池，既要防止阴雨期容量不足，达不到供电需求，又要避免容量过大，造成浪费。现有5支2瓦的LED发光二极管由同一蓄电池供电，每天照明8小时，为保证3个连续阴雨天的供电，根据表中信息，请通过计算选择最佳的蓄电池。(注：
为了延长蓄电池寿命，连续阴雨天的用电量不能超过蓄电池容量的50％)
蓄电池
容量(注：Ah表示安·小时)
甲
12 V 25 Ah
乙
12 V 45Ah
丙
12 V 65 Ah
11．热敏电阻的阻值随温度的改变而改变，且对温度变化很敏感。热敏电阻的阻值在特定温度时会发生急剧变化，它在笔记本电脑、自动控制系统等方面有多种用途。如图甲所示电路，电源电压是9伏，当闭合开关S，电压表示数如图乙所示。通过热敏电阻的电流随其两端电压变化的关系如图丙所示。计算：
(1)热敏电阻两端的电压；
(2)电阻R的阻值；
(3)电阻R上消耗的功率。
参考答案
3.6 电能的利用(2)
1．电功率 2．太阳 216 3．C 4．安10瓦40瓦 5．D 6．(1)电流控制变量法 (2)电压A 7．(1)0.18安 (2)1.44×106焦 8．C[解析：A中根据W=Pt，虽然P甲R乙，所以P甲＞P乙，甲灯亮；D中，根据R=所以P实=·P额=×l00瓦=25瓦，所以选C。] 9．C[解析：材料相同但较细，意味着阻值增大，则由P=苦可知，电功率将减小。] 10．(1)2.1瓦 (2)稳定电压(或调节电压、稳定电流、调节电流等) (3)蓄电池乙 11．(1) 5伏 (2)133.3欧 (3)0.12瓦
3.6电能的利用(3)
学习指要
一、知识要点
1．电能表：计量用电器在一段时间内消耗的电能大小的仪器，也叫电度表。
2．电能单位之间的换算关系：1千瓦时=3.6 x106焦。
二、重要提示
1．电能表的规格“220V 10A”表示电能表的额定电压是220伏，允许通过的额定电流是l0安。
2．电能表上标有l800 r／kW·h，它表示电路每消耗1千瓦时的电能，该电能表的转盘转过l800转。
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电磁炉
电磁炉(又名电磁灶)是现代厨房革命的产物，是无需明火或传导式加热的无火煮食厨具，完全区别于传统所有的有火或无火传导加热厨具(炉具)。
电磁炉作为厨具市场的一种新型灶具，它打破了传统的明火烹调方式，采用磁场感应电流(又称为涡流)的加热原理，如图3—17所示。电磁炉是通过电子线路板组成部分产生交变磁场，当铁制锅具底部放置炉面时，锅具即切割交变磁力线而在锅具底部金属部分产生交变的电流(即涡流)，涡流使锅具铁分子高速无规则运动，分子互相碰撞、摩擦而产生热能(故电磁炉煮食的热源来自于锅具底部而不是电磁炉本身发热传导给锅具，所以热效率要比所有其他炊具的效率高出近一倍)使器具本身自行高速发热，用来加热和烹饪食物，从而达到煮食的目的。具有升温快、热效率高、无明火、无烟尘、无有害气体、对周围环境不产生热辐射、体积小巧、安全性好和外表美观等优点，能完成家庭的绝大多数烹饪任务。因此，在电磁炉较普及的一些国家里，人们誉之为“烹饪之神”和“绿色炉具”。
铜、铝、陶、玻璃材料的锅和容器不适用于电磁炉，因为它们的分子都不是磁性分子，不能在磁场的作用下产生碰撞。磁性分子包括铁、钴、镍及其氧化物。
解题指导
【例题】小颖家的电冰箱铭牌如下表所示，小颖在家用电器只有冰箱工作时，观察冰箱从启动到停止工作用了6分钟，电能表转盘转了l8圈，则该冰箱以标定耗电量工作时，一天实际工作 小时，启动 次，每消耗1千瓦时电能，电能表转盘转 圈。
耗电量
0.72 kW·h／24 h
额定电压
220 V
冷冻量
4 kg
输入功率
120 W
制冷剂
R600a
气候类型
N·ST
【解析】根据电冰箱的铭牌标记，此电冰箱的耗电量是0.72 kW·h／24 h，表示电冰箱工作24小时，耗电量为0.72千瓦时，由于电冰箱的输入功率为120瓦，根据W=Pt，可知冰箱的实际工作时间P===6时；因为冰箱每工作一次用时6分钟，那么一天实际启动次数应为n== 60次；电冰箱每工作一次，耗时6分钟，电能表转盘转了18圈，则耗电0.72千瓦时，转盘转过圈数为18×60圈=l080圈，耗电l千瓦时，电能表转盘转过的圈数为×1千瓦时=1500圈。
【答案】6 60 1500
【回顾】用电器在消耗电能时，电冰箱、空调等制冷设备与电风扇、电热水器等用电器明显不同的是电冰箱、空调工作一段时间后，将会停止工作一段时间，它们的工作是不连续的。因此，在计算用电量时，不能利用W=Pt来进行计算，而应按其24小时内的耗电量来计算，也可以按实际的工作时间来计算，即实际工作时间(制冷时间)乘以实际功率来计算。
同步训练 A组
1．如图所示是一只电能表。对于其中的重要参数，下列说法错误的是 ( )
A．“220V”是说这个电能表应该在220伏的电路中使用
B．“l0(20)A”是说这个电能表使用时允许通过的电流为20安
C．“50Hz”是说这个电能表应接在50赫的交流电路中使用
D．“600r／kW～h”是说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圈
2．小刚利用电能表测某家用电器的电功率。当电路中只有这个用电器工作时，测得在15分钟内，消耗电能0.3千瓦时，这个用电器可能是 ( )
A．空调器 B．电冰箱 C．电视机 D．收音机
3．你知道到底什么是3G通信吗?所谓3G，其实它的全称是3rdGeneration，中文含义就是指第三代数字通信。第三代与前两代的主要区别在于：传输声音和数据的速度有了很大提升，它能够处理图像、音乐、视频流等多种媒体形式。以下为某3G手机的主要参数：用该手机通话5分钟，消耗的电能是 焦。
4．下表列出了小王家两件家用电器铭牌上的主要参数。
BC一658电冰箱
FS一69电扇
额定电压 220V
工作频率 50Hz
额定功率 70W
耗电量 0.50(kw·h)／24h
规格 400mm
额定电压 220V
工作频率 50Hz
额定功率 65W
(1)根据铭牌上提供的信息，可以算出电扇连续正常运转10小时消耗的电能为 千
瓦时；
(2)5月3 日1上午8：00，小王看了一下家中的电能表，示数如图所示。然 后 他们一家外出旅游，其问家中只有电冰箱正常使用。他们于5月4日上午
8：00回家时，电能表示数变为：
5．人民的生活水平有了较大提高后，电冰箱、空调、电视机等家用电器普遍进入家庭。观察下图所示 四种家用电器的铭牌，下列说法正确的是( )
A．除彩色电视机外，其他用电器在220伏电压时均能正常工作
B．四种用电器都标有频率50赫，说明它们工作时产生的噪声都相同
C．KFR一33GW空调机制冷和制热两种工作状态消耗的电功率相同
D．BC一65B电冰箱每小时消耗的电能为0.5千瓦时
6．李明家5月1日电能表读数为9001.2千瓦时，6月1日电能表读数如图所示则5月份他家用电量是 千瓦时，转盘转了 圈。他家中有150瓦的电视机一台，300瓦的洗衣机一台，100瓦的电冰箱一台，2200瓦的柜式空调机一台，250瓦的电脑一台，800瓦的电饭锅一只，40瓦的照明灯8盏，则他家的用电器 (填“能”或“不能”)同时工作。
7．我国对家电实施能源效率标识制度，能效标识将能效分为五个等级，等级1为最节能，等级5是市场准入，低于该等级不允许生产和销售。
(1)图中所示的是两台空调的能效标识，按照图中所给的输人功率，试计算空调A在220伏电压下工作时的电流是多少?(计算结果保留两位小数)
(2)假设两台空调的使用寿命都为12年，平均每台每年使用500小时，试求出使用l2年，高效节能的空调A比一般节能的空调B能节约多少千瓦时的电能?
8．下课后，王老师去关闭机房的总电闸时，发现如图所示的电能表转盘在缓慢地转动，他利用手表估测了一下，2分钟内转盘转动了5圈，那么2分钟内消耗了多少电能?经检查发现，机房内有20台型号相同的电脑显示器处于待机状态，则一台电脑显示器的待机功率约为多少瓦?
同步训练 B组
9．如图所示是一种多功能蒸汽电熨斗，其说明书的部分内容如下：请回答下列问题：
技术参数
自身质量：1.6kg熨烫温度：90土15℃～200土20℃
额定功率：880w额定电压：220v在额定电压下工作时能达到的最大喷气量：15g／min
使用注意本产品是工类电器，请确认您使用的电源接地良好；请勿在同一线路上使用大功率电器。
(1)为了确保安全用电，该电熨斗的电源线插头应选图中的 (填“A” 或“B”)。
(2)该电熨斗正常工作时的电流是多少安?
(3)该电熨斗正常工作10分钟消耗多少电能?
(4)一般来说，用电器的实际电压与额定电压不相等，可借助电能表来测用电器的实际工作电压。现在电路中只接人这个电熨斗，用标有“2500r／kW·h”字样的电能表测得225秒内转盘转了l25圈。
①该电熨斗的实际功率为多少瓦?
②该电熨斗的实际电压为多少伏?
10．为了解不同照明灯的性价比，小柯制作了如图甲所示的装置，在正对观察孔的纸箱内平放一张写有“E”字的卡片，移动照明灯，使从观察孔恰能看清“E”字，测出灯与箱之间的距离，以比较灯的照明效果；实验后，他又查阅了相关资料。数据如
下表。
实验
次数
灯泡
类型
功率
／瓦
灯与纸箱之间
的距离／厘米
灯泡寿命
／小时
单价／元
l
白炽灯
60
90
1000
2
2
白炽灯
25
60
1000
2
3
节能灯
11
90
3000
30
(1)分析实验数据，你可以发现灯的照明效果与灯本身的 和功率有关。
(2)白炽灯工作时的能量转化情况如图乙所示，试推测60瓦白炽 灯与11瓦节能灯照明效果相同的可能原因： 。
(3)若当地的电价为0.56元／度，请通过计算判断家庭长期(按3000 小时计)使用哪种灯更经济?(1度=l千瓦时)
参考答案
3.6 电能的利用(3)
1．B 2．A 3．444 4．(1)0．65 (2)09321 5．C 6．61.2 153000 能 7． (1)4.55安 (2)1880千瓦时 8．7.2×103焦3瓦 9．(1)A (2)4安 (3)5．28×105焦 (4)①800瓦②210伏 10．(1)类型 (2)白炽灯所消耗的电能大部分转化为内能 (3)节能灯更经济(计算略)
3.7 电热器
学习指要
一、知识要点
1．常见的电热器：电饭煲、电热水壶、电熨斗、电吹风机、电烙铁等。
2．电流的热效应：电流通过各种导体时，会使导体的温度升高的现象。
3．焦耳定律：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。用公式表示为Q=I2Rt。
二、重要提示
1．各种电热器都是利用电流的热效应来工作的。电流通过导体时发热的过程实质上是电能转化为内能的过程。
2．电热器的优点：清洁、无污染、热效率高，便于控制
和调节等。
3．W=UIt和Q= I2Rt是有区别的，只有当电能全部转化为内能，电热正好等于电功时，W=Q才能成立。
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电热器的分类
根据电热器具所用电热元件的电热转换方式不同，一般可分为电阻式、红外式、感应式、微波式四大类。在家用电器产品中，以电阻式电热器具应用最为广泛。
(1)电阻式电热器具
电阻式电热器具的电加热方式又可分为直接电加热方式和间接电加热方式两种。
直接电加热方式是将电流直接引入被加热物体，通过其本身的电阻发热达到加热目的。例如，利用水本身的电阻对水加热的热水器等产品均属直接电热。
与直接电热法相反，在间接电热法中，通电发热的电阻不是被加热的物体，而是另一种专门材料制成的电热元件。这种间接电热法是目前使用最为广泛的一种形式。
(2)红外式电热器具
红外线用肉眼是看不见的，但波长在1微米以上时却极易被物体吸收，使物体温度升高。利用这个原理制成的电热器具即为红外式电热器具。
家用电热器具中采用红外式电热元件的一般有红外灯，以及管状、板式、烧结式和粘接式红外辐射元件五种。
(3)感应式电热器具
导体在交变磁场中将产生感应电流即涡流。涡流在导体内部克服内阻而流动时便产生了热，这就是感应式电热原理，利用这种原理制成的电热器具就是感应式电热器具。其热传递主要是靠传导，所以热传递损失要小得多，热效率可高达75％或更高，因此应用范围较广。
(4)微波式电热器具
微波加热实质上是介质加热。微波电热器具与煤、煤气、燃油、木柴等燃料的燃烧相比，电热转换具有不可比拟的优点，主要表现在：清洁卫生、没有污染、热效率高、节约能源、易于调温、便于自控、传输快捷、使用方便。因此，微波炉有着广阔的发展前景。
解题指导
【例题】如图3—18所示的电热水器，额定电压为220伏，在正常工作时，通电l2分钟，电能表示数增加0.1千瓦时。
(1)此电热水器的功率为多大?
(2)此电热水器的电阻为多大?
(3)当供电电压降到200伏时，它的实际功率为多大? 通电l0分钟，产生多少热量?
【解析】本题考查电功、电功率、欧姆定律等知识，还要求了解电热水器工作时的能量转化关系。(1)电热水器工作时，将电能全部转化为内能。所以
(3)当电压降到200伏时，电热水器的阻值不变，所以
Q=W= P′t=413.2瓦×l0×60秒=2.48×105焦
【答案】(1)500瓦 (2)96.8欧 (3)413.2瓦 2.48X105焦
【回顾】在进行电流做功产生热量的计算时，涉及到焦耳定律的公式Q= I2Rt和电功率的公式P额= 及欧姆定律的公式I=。环口应用，但在计算时，各公式中的量一定要对应同一用电器的电压和功率、电流与电压、同一时间内产生的热量。
同步训练 A组
1．下列常见电器中不是利用电流热效应工作的是( )
2．一个电暖气，电阻为55欧，工作时通过电暖气的电流为4安，则它工作300秒产生的热量是 焦。
3．下列家用电器不属于电热器的是 ( )
A．电炉 B．电熨斗 C．洗衣机 D．电热毯
4．在相同的时间内，电流通过电阻丝甲产生的热量比通过电阻丝乙产生的热量多，则下列说法正确的是 ( )
A．甲的电阻一定大于乙的电阻
B．甲两端的电压一定大予乙两端的电压
C．甲电阻丝的电阻一定比乙电阻丝的大
D．甲实际消耗的功率一定大于乙实际消耗的功率
5．有下列家用电器：①普通灯泡；②电风扇；③电烙铁，它们铭牌上的字样均为“220V 40W”，正常工作相同时间，(1)消耗电能的情况是 ( ) (2)产生的热量为 ( )
A．普通灯泡最多 B．电风扇最多 C．电烙铁最多 D．一样多
6．电流热效应在科研、生产、生活中被广泛应用，但有时它也会给我们带来危害，下列情况中不属于防止电热危害的是 ( )
A．电视机的后盖有许多孔
B．电脑机箱内有小风扇
C．电动机外壳有许多散热片
D．家电长时间停用，隔一段时间应通电一次
7．现有甲、乙两只电炉，已知甲电炉的电阻大于乙电炉的电阻，把它们分别接在电源电压为220伏的电路中，在相同时间内，它们放出的热量相比较( )
A．甲多 B．乙多 C．同样多 D．无法判断
8．某科学兴趣小组的同学利用电烙铁焊接电器元件时，发现电烙铁通电一定时间后热得发烫，而跟电烙铁连接的铜导线却不怎么热，这是因为( )
A．电烙铁比铜导线粗
B．通过电烙铁的电流大，而通过铜导线的电流小
C．电烙铁内电热线的电阻比铜导线的电阻要大得多
D．电烙铁内电热丝的通电时间比铜导线的通电时间托
9．小明和小红想利用如图所示的装置探究“导体产生的热量与电阻大小的关系”。两瓶煤油中都浸泡着一段金属丝，烧瓶A中的金属丝是铜丝，电阻比较小；烧瓶中B中的金属丝是镍铬合金丝，电阻比较大。
(1)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)这两个烧瓶中所盛煤油的质量应该 。
(3)小红问小明“水比较容易获得，为什么不用水代替煤油”。对于这个问题，小明与他的同学给出了下列四种答案，你认为合理的是
A．因为煤油有颜色便于观察
B．因为煤油有比较大的热值
C．因为煤油有比较小的密度
D．因为煤油有比较小的比热容
(4)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。
(5)实验中，小明和小红发现B烧瓶中温度计的示数升高得快。这表明：在电流和通电时间相同的情况下，导体的电阻越 ，产生的热量越多。
(6)该实验采用的研究方法叫做 法。
10．普通电熨斗工作时可以看成一根电热丝，通电加热即可使用。马老师把电熨斗(铭牌上有“220伏100瓦”字样)串联一只“220伏40瓦”的灯泡，用来调节电熨斗的温度，方便熨烫不同衣物，如图所示。
(1)用科学知识分析开关S的通断对电熨斗温度的影响。
(2)计算在开关通断两种状态下电熨斗所消耗的电功率。
同步训练 B组
11．电炉丝断了，去掉1／5后，仍然接在原来的电源两端，则在相同时间内产生的热量与原来产生的热量之比为 ( )
A．5 ：4 B．1 ：5 C．5 ： 1 D．4 ：5
12．有一只电烙铁的规格为“220V 110W”，请回答下列问题：
(1)该电烙铁正常工作时的电流为多少?
(2)该电烙铁的电阻为多少?
(3)在额定电压下通电10分钟产生多少热量?
13．在探究“家用电器”的综合实践活动中，小明与同学合作，在爸爸的协助下，以家里的电水壶为观察和研究的对象，记录了如下表所示的有关数据。
观察对象
有关活动与相关记录
观察电水壶铭牌
额定电压：220 V 额定功率：800 W 容量：2L
观察电能表铭牌
有关参数：220 V 10(40)A 50 Hz
1200 r／kW·h
在电水壶对水加热时观察电能表
关闭家里其他用电器，只将电水壶接人电路，观察电能表，表盘在2分钟内转过了30转
测量电水壶中水的温度
壶中装水量：l.5 kg
通电前温度：30℃
通电2分钟后温度：44℃
根据上表中的记录，求：
(1)通电2分钟后壶中的水吸收的热量[c水=4.2×l03焦／(千克·℃)]。
(2)电水壶正常工作时的电阻值。
(3)2分钟内电水壶消耗的电能和实际功率。
参考答案
3.7 电热器
1．B 2．2.64×105 3．C 4．D 5．(1)D (2)C 6．D 7．B 8．C 9．(1)温度计的示数 (2)相等 (3)D (4)通过电阻的电流和通电时间 (5)大 (6)控制变量l0．(1)S接通时，电熨斗正常工作，温度最高；S断开时，电熨斗与灯泡串联，温度较低 (2)S接通时，消耗功率为100瓦；S断开时，消耗功率为8瓦 11．A[解析：Q1=W1=P1×t=×t，Q2=W2=P2×t=·t， R2=R1，则Q2 ：Q1=R1 ：R2=5 ：4] 12．(1)0.5安 (2)440欧 (3)6.6×104焦 13．(1)8.82×104焦 (2)60.5欧 (3)9×104焦 750瓦
3.8核能的利用
学习指要
一、知识要点
1．核能：原子核发生变化时释放出的能量，也称原子能。
2．获得核能的两种途径：重核裂变(原子弹的制造原理)和轻核聚变(氢弹的制造原理)。质量相同的核材料，聚变反应释放的核能比裂变反应要多得多。
3．核电站中的能量转化：核能→内能→机械能→电能。
4．常见的放射线：α射线、β射线、γ射线。
5．放射线的应用：可以诱发变异，培育优良品种；用γ射线做手术——γ刀；用射线来杀菌、保鲜等。
二、重要提示
1．核电站的工作原理：裂变核能在人工控制下缓慢、平稳地释放，因此人们建造核电站来发电，利用裂变在人为控制下进行，用释放的能量加热水，使水汽化推动汽轮机运转，再带 动发电机发电。我国建造的第一座核电站是秦山核电站；目前我国最大的核电站是广东大亚湾核电站。
2．1964年10月16日，我国第一颗原子弹爆炸成功；1967年6月17日，我国第一颗氢弹爆炸成功。
3．大量的放射线会对人畜造成很大的危害。
科学广场
核废料的处理
核能发电后不再需要的并具有放射性的废料，称为核废料。核废料的处理大致分为以下三种方法：
玻璃固化法：将废料混入玻璃材料中做成一种固化产物。这种玻璃固化废料是在圆柱状容器内制成，现行的容器尺寸为高3米，直径约半米。依目前的核能计算，约需72000个此类容器。
储存法：核废料掩埋法其实就像把食物放进仓库里一样，只不过需要更精密的防护措施。核废料因仍存在辐射，所以必须经过一连串严密的手续，而各核电厂都自备燃料池可储存40年的时间，时间到了，便必须送去储存厂，大约10年后辐射已降低至无害，可作一般垃圾处理。
海洋掩埋法：又称深海投掷法。顾名思义就是将核废料永久弃置于深海海底，利用水泥固化法将核废料储存在钢筒内，经过数年的暂时储放，等核废料中的放射性降到最低后，再投掷到深海或数千公尺的海沟中，作永久性储存。
近年来，澳大利亚、俄罗斯、中国的科学家和工程师们已经找到一些处理核废料的新方法。例如，澳大利亚科学家开发出一种高级陶瓷材料，这种材料与放射性废料融合在一起之后，可以被埋入深达4000米的地下而不会渗漏。在这样深的地方岩石比较稳定，核废料升到地面上的可能性较小。数百万年之后，当铀变成其他稀有金属时，封存的核废料还可以得到再利用。
解题指导
【例题】关于核能的获取，下列说法正确的是（ ）
A．核反应堆就是利用原子核裂变时，在极短的时间 内释放出大量核能的装置
B．重核裂变和轻核聚变是获得核能的两种方法
C．核电站可以使核能直接转化成电能
D．目前核电站的反应堆中发生的是可控制的核聚变
【解析】获得核能的途径是重核的裂变和轻核的聚变。核电站是和平利用核能的装置，目前的核电站利用的是原子核的裂变，其主要组成部分为核反应堆，是通过控制使原子核的裂变得以缓慢进行而释放出核能的装置。这些核能先转化为蒸汽的内能，再通过汽轮机，带动发电机进行发电而转化为电能。
【答案】B
同步训练 A组
1．原子核在发生变化时可释放出巨大的 ，这就是原子核能，简称核能，通常也叫 。
2．获取核能有两条途径 重核裂变和轻核聚变。如图所示，甲图属于核 变，乙图属于核变。太阳释放出的巨大能量来源于核 变。
3．原子弹和核电站都是利用的链式反应，两者的本质区别是：原子弹爆炸时发生的链式反应是 ，核反应堆中发生的链式反应是 。
4．如图所示为核电站发电的流程。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 ( )
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
5．在太阳内部，氢原子核在超高温条件下发生 ，释放出巨大的核能；核电站是利用核反应堆内的铀核发生 时所释放的核能来发电的。(填“聚变”或“裂变”)
6．下列关于核能的说法正确的是 ( )
A．任何物质中都有原子核，所以利用任何物质都能得到核能。
B．人类获得核能有两种途径，原子核的裂变和聚变
C．自然界中只有在人为的条件下才能发生聚变
D．热核反应就是利用裂变获得原子能的
7．下列关于放射线的说法正确的是 ( )
A．放射线无污染、无公害，利用简单、方便
B．在利用放射线时要注意进行有效防护和防止污染
C．放射线对人畜伤害严重，有弊无利
D．α射线和β射线是有利的，γ射线是有害的
8．2011年3月11日，日本东北部海域发生海底大地震，导致福岛第一核电站核泄漏，核电安全再次成为世界各国高度关注的问题。下列关于核能开发的说法正确的是 ( )
A．停止开发核能，因为开发核能会带来可怕的核泄漏，弊远大于利
B．核能是一种稳定、高效、清洁的能源，是其他新能源不可能替代的
C．福岛第一核电站开发核能是利用可控核裂变过程中释放的核能
D．核能开发是绝对安全的，即使有核泄漏也是清洁无污染的
9．核电站与火电站的工作原理之间主要的不同点是 ①所用燃料；②燃料释放能量的方式；③产生蒸气的锅炉形式；④使用的汽轮机；⑤使用的发电机
同步训练 B组
10．如图是 的标志。放射性物质的原子核内部会向外辐射出能量很高的三种射线，分别叫 射线、 射线和 射线。大剂量 线对人畜会造成很大的伤害，所以在利用核能时必须注意防止这种污染。
11．对于裂变的链式反应，利用现有的条件无法进行观察和研究，但是可以利用如图所示的实验进行模拟，这种研究科学问题的方法叫 (填“转换法”“类比法”或“等效法”)。链式反应释放的能量，如果让其 (填“剧烈”或“缓慢”)释放，那么就可以被我们利用；如果 (填“加以”或“不加”)控制，那么就可以用来制造 。
参考答案
3.8 核能的利用
1．能量原子能 2．裂聚聚 3．不加控制的可以控制的 4．C 5．聚变裂变 6．B 7．B 8．C 9．①② 10．放射性物质α β γ放射 11．类比法 缓慢 不加 原子弹
3.9能量的转化与守恒
学习指导
一、知识要点
1．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。
2．常见的能量有化学能、太阳能、电能、机械能、动能、势能、内能等，这些能量之间都可以相互转化或转移。
二、重要提示
1．能量转化和守恒定律是自然界最普遍、最基本的定律。
2．永动机是违反能量转化和守恒定律的，能量的转化和转移是有一定的方向性的。
科学广场
永动机为什么不能永动
动能和势能可以相互转化，那么能不能造出不需要任何动能而永远转动的机器呢?
大约800年前，有一位叫翁乃古的法国人为了减轻农民的劳累，设计了一台“永动机”，如图3—19所示，在一个转轮旁边安装着一些带重锤的短杆，他认为无论轮子的位置怎样，轮子右边的各个重物一定比左边的重物离轮心远，所以右边的重物总要往下压，于是轮子就转动了，而且可以无限地转动下去。可是翁乃古的永动机却转不动，除非人去用力推它。
大约470年前，意大利有位著名的科学家和画家达·芬奇，设计并制造了如图3—20所示的一台永动机，他想，轮子一边的钢球总比另一边的离轮心远一些，因此，在它们的重力作用下，一定会使轮子旋转不息，可当造好后，立即发现了自己设计上的错误，他对着那台并不转动的永动机说：“什么永动机，这简直是一桩蠢事!”因为在他的设计中，右边的球始终离轴远。也就是力臂长一些，左边的球始终离轴近，力臂短一些，但是造出后，发现右边的个数总比左边少一点，即力臂长的那边总是重力要小一些，结果两边的“力×力臂”总相
等，谁也压不动谁。
几百年来，许多人都在设计制造永动机，始终没有成功，但从失败中总结出了能量的转化和守恒定律。从现实生活中可知，无论是什么样的机器，都需要输入这样或那样的能量，即使是传说中的外星人或各种各样的机器人，到一定时候都要补充能量，真正的永动机是不可能制造成功的。
解题指导
【例题】关于能量的转化和转移，下列说法正确的是 ( )
A．能量只能从能量多的物体向能量少的物体转移
B．内能可以转化为机械能，机械能也可以转化为内能
C．能量只能从一种形式转化为另一种形式
D．能量可以从一种形式转化为另一种形式，但转化前后，能量的总量会减少
【解析】本题考查对能量转化和守恒定律的理解。对选项A：以热传递为例，热传递是内能在不同物体之间的转移，判断内能转移的方向是看两个物体温度的高低，而不是看两个物体内能的多少。对选项B：摩擦生热是机械能转化为内能；热水瓶塞被弹出是内能转化为机械能。对选项C：能量既可以从一种形式转化为另一种形式，也可以保持形式的不变，从一个物体转移到另一个物体，如热传递。对选项D：可用能量转化和守恒定律直接判断其是错误的。
【答案】B
同步训练 A组
1．如图所示，滚摆在摆动的过程中，每次上升的高度会逐渐减少，下列说法正确的是 ( )
A．只存在着动能和势能的转化
B．能量在逐渐消失
C．滚摆的机械能减少了，减少的机械能转化为内能，但总能量是守恒的
D．滚摆的机械能是守恒的
2．江滨大道缤纷园入口处，安装了两盏“风光互补”景观节能灯，如图所示，它“头顶”小风扇，“肩扛”太阳能电池板。关于节能灯的设计解释合理的是 ( )
A．太阳能电池板是将太阳能转化为电能
B．小风扇是用来给太阳能电池板散热的
C．小风扇是风力发电机，将电能转化为机械能
D．蓄电池在夜晚放电时，将电能转化为化学能
3．不同的科学现象往往遵循同一科学规律。如：跳伞运动员在空中匀速下落； 刹车后，水平路面上行驶的公交车减速停在车站。这些现象中能量转化的共性是 ( )
A．物体的动能全部转化为重力势能
B．物体的重力势能转化为其他形式的能
C．其他形式的能转化为物体的机械能
D．物体的机械能转化为其他形式的能
4．下图所示是豆子生长过程的几个图片，不过次序已经打乱了，正确的顺序是 (填字母)，这说明能量的转化、能量的转移是 。
5．给手机电池充电事实上是将电能转化为化学能。小诚在充电时发现电池表面有些发烫，从中我们可以知道，充电时消耗的电能 电池获得的化学能，因为
。
6．放学后，小兰和小芳在蹦床上玩，她们从高处跳下落在蹦床上，又被弹起的情景如图所示。请你思考并回答：
(1)从高处跳下落在蹦床上，又被弹起的过程中能量是如何转化的？
。
(2)她们在玩的过程中发现，被弹起的高度远小于落下的高度。请你针对这种情景提出一个研究课题： 。
7．一种建在太空的太阳能电站，可向地球上的固定区域供电。在太阳能收集板上铺设太阳能电池，通过光电转换把太阳能转换成电能，再经微波转换器将电流转换成微波，并通过天线将电能以微波的形式向地面发送。地面接收站通过天线把微波还原成电能。
(1)在空格处填入适当的名称。
微波
(2)最终的能量是经过 (填“创生”或“转化”)而来的。
8．下列过程中属于能量转移的是 ，属于能量转化的是 。
①水烧开时，沸腾了；②飞驰而过的流星拖着一条发光的长尾巴；③给水通电，产生氢气和氧气；④晒太阳感到暖和；⑤给电炉通电，电热丝发红；⑥在砂轮上磨刀，火星飞溅； ⑦植物吸收太阳光进行光合作用
同步训练 B组
9．根据能量转化和守恒定律判断，下列四幅图中仅发生能量转移的一组是 ( )
A．①② B．②③ C．③④ D．①③
10．小明想通过实验探究永动机能否制成，他进行了如下实验：
(1)如图甲所示，在脸盆内装大半盆水，将毛巾一端浸在水中，另一端低垂在脸盆外。可以看到，搭在脸盆边的毛巾能自动吸水，并从垂在盆外的另一端不停地滴下。
(2)根据上述实验现象，他设计了一个如图乙所示的“水滴永动机”。为了论证上述图乙的设计是否科学可行，他又用水杯、棉纱织带、水进行如图丙所示的实验，通过观察发现：棉 纱(填“能”或“不能”，下同)自动地将水从低处抽到高处，相反，它 将上方容器里的水抽向低处。
(3)根据图丙中的实验现象，推理出：上述‘‘水滴永动机”是 (填“能”或“不能”)制成的。因为它违背了 定律。
11．太阳能被称为21世纪能源。太阳能汽车是利用太阳能电池将接收到的太阳能转化为电能，再利用电动机来驱动的一种新型汽车。现有一辆太阳能实验车，车上的太阳能电池板的有效面积是S=8米2。在晴朗的天气里，太阳光垂直照射到电池板每平方米面积上的辐射功率P=1千瓦，电池板产生的电压U=120伏，对车上的电动机提供，I=l0安的电流，请计算：
(1)太阳能电池将太阳能转化为电能的效率是多少?
(2)若此辆车的电动机将电能最终转化为机械能的效率为75％，汽车在水平路面上匀速行驶时，牵引力为l20牛，则汽车行驶的速度是多大?
参考答案
3.9 能量的转化与守恒
1．C 2．A 3．D 4．Aebdc 有方向性的 5．大于根据能量转化和守恒定律，能量不能创生，在转化过程中能的总量不变，电能转化成了化学能和热能 6．(1)重力势能一动能一弹性势能一动能一重力势能 (2)损耗的机械能转化为哪种形式的能 7．(1)太阳能电能电能(2)转化 8．①④②③⑤⑥⑦ 9．D[解析：能量转移是指能量从一个物体转移到另一个物体上，没有发生形式变化，②中是化学能转化为内能，④是电能转化为光能和内能。①③则只有能量的转移，没有能量的转化。] 10．(2)不能能 (3)不能能量转化和守恒 11．(1)15％ (2)7.5米／秒
分组实验：测定小灯泡的功率
学习指要
1．本实验的关键在于电流表和电压表量程的选择，一般应根据小灯泡的额定电压来确定电源电压及电压表的量程，然后估测小灯泡正常工作时的电流，再确定电流表的量程。
2．连接电路时，开关应一直处于断开状态，连接好后，闭合开关前，应将滑动变阻器的滑片调至阻值最大的位置。
3．实验时，应观察灯泡的亮暗，观察灯泡的亮度随灯泡两端电压变化的情况。只有当灯泡两端电压等于灯泡的额定电压时，灯泡才能正常发光。
4．滑动变阻器在实验中的作用有两个：一是分压和限流，可防止烧坏小灯泡；二是方便改变小灯泡两端的电压，从而测出灯泡在不同状态下的电功率。
【例题】在“测定小灯泡的电功率”实验中，电源电
压为4.伏，小灯泡额定电压为2.5伏、电阻约为10欧。
(1)连接电路时开关应 ，电流表的量程应选0～ 安。
(2)请你用笔画线代替导线，将图3—15甲中的实物电路连接完整。
(3)闭合开关前，甲图中滑动变阻器的滑片P应位于 ( “A”或“B”)端。
(4)小叶同学闭合开关，移动滑片P到某一点时，电压表示数如图乙所示，为 伏。若他想测量小灯泡的额定功率，应将图甲中滑片P向 (填“A”或“B”)端移动，使电压表的示数为2.5伏。
(5)小向同学移动滑片P，记下多组对应的电压表和电流表的示数，并绘制成图丙所示的I一U图象。根据图象信息，可计算出小灯泡的额定功率是 瓦。
(6)小勇同学在实验中连接好电路，闭合开头，移动变阻器滑片P，发现小灯泡始终不亮，电压表有示数且接近电源电压，电流表无示数，原因可能是 。(写出一种即可)
【解析】(1)连接电路的过程中为了保护电路，开关应断开。由I=苦可求出通过小灯泡的电流大约为0.25害。因此由流表选0～0.6安的量程。
(2)根据电流表应串联在电路中，可把电路连接完整。如图3—16所示。
(3)闭合开关前，应将滑片P移到最大阻值处。依据图甲中的连接可知，滑动变阻器“下”接线柱接B，因此划片P要远离B端，即滑片P应移到A或C端。
(4)电压表选用的是小量程，因此电压表示数为2.2伏。若想测量小灯泡的额定 功率，应使小灯泡两端的电压升高到2.5伏，所以应减小滑动变阻器连入电路中的电阻，以减小滑动变阻器两端的电压，因此滑片P应向B端移动。
(5)从图丙可知，当小灯泡电压为2.5伏时，电流刚好为0.2安，由P=U1可求出小灯泡的额定功率为0.5瓦。
(6)电流表无示数说明电路开路，而电压表有示数，且接近电源电压，故小灯泡开路。
【答案】(1)断开0.6 (2)如图3—16 (3)A (4)2.2 B (5)0.5 (6)小灯泡开路
同步训练 A组
1．在测定小灯泡的功率的实验中，下图是四位同学所连接的电路，则其中连接正确的是 ( )
2．如图甲所示电路中，R是一个定值电阻，R1是一个半导体材料制成的热敏电阻，其阻值随温度变化的曲线如图乙所示。当开关闭合且电阻R，所处的环境温度升高时，电流表示数 ，电压表示数 。(填“增大”“减小”或“不变”)
3．某同学在测定小灯泡的功率的实验中，所用小灯泡的额定电压是2．5伏，电路原理图如图甲所示，按实验要求，他测出了一组实验数据，并记录了小灯泡亮度的变化情况，结果如下表所示：
电压(伏)
2.00
2.50
2.80
电流(安)
0.27
0.30
0.32
小灯泡电阻(欧)
7.41
8.33
8.75
亮度变化
暗一亮
(1)请你用笔画线代替导线，将实物图连接完整。
(2)闭合开关，接通电路后，电流表、电压表工作正常，示数均不为零。移动滑动变阻器滑片P，发现电流表和电压表的指针不随之发生变化，则可能的原因是 。
(3)改正电路后进行实验，测得某次实验结果如图丙所示，此时电流表的示数为 安，电
压表的示数为 伏。
(4)在实验(3)中，你认为该同学的实验操作不妥之处是 ，改进的办法是 。
(5)小灯泡的电阻随温度的升高而 (填“增大”“不变”或“减小”)。
4．在用电流表、电压表测小灯泡的功率的实验中，灯泡上标有“3.4 V’字样。小红设计了如图甲所示的实验电路图，并连接了部分实物电路，如图乙所示。
(1)请在图乙中帮助小红完成实物电路的连接。
(2)连接完实物电路后，小红闭合开关，发现灯泡不亮、电流表无示数、电压表有示数且接近于电源电压，请帮助小红分析电路出现故障的原因： 。
(3)排除故障后，小红调节滑动变阻器，使灯泡正常发光，此时电流表的示数如图丙所示，读数为 安，则小灯泡的额定功率为 瓦。
(4)假设电压表的l5伏量程损坏，3伏量程能正常使用，电源电压为6伏且稳定不变，仍利用现有的器材完成实验，你认为应如何操作? 。
5．小金、小丽在进行“测定小灯泡的功率”的实验时，电源电压为3伏恒定不变，他们设计的实验电路图如图甲所示。
(1)小金实验时使用的小灯泡的额定电压为2.5伏。
①根据电路图连接好电路后，闭合开关，发现小灯泡较暗，移动滑动变阻器的金属滑片，
小灯泡亮度不变。如果实验中所用的滑动变阻器如图乙所示，你认为造成上述现象的
原因是将滑动变阻器的 (用字母表示)两接线柱连人到电路所引起的。
②正确连接后，小金通过实验得到的数据如下表，请分析数据并回答：
实验序号
1
2
3
4
5
6
小灯泡两端
的电压U／伏
0.5
1.0
1.5
2.0
2.5
2.8
通过小灯泡
的电流I／安
0.08
0.10
0.14
0.18
0.20
0.22
小灯泡的发
光亮度
不发光
很暗
较暗
较亮
正常
发光
很亮
小灯泡的额定功率为 瓦，小灯泡的实际功率与其发光亮度之间的关系是
。
(2)小丽使用的小灯泡的额定电压为2.0伏。根据电路图正确连接电路后，调节滑动变阻器的
滑片过程中，小灯泡灯丝突然烧断了，她立即观察电压表和电流表的示数，其示数应分别为 。
同步训练 B组
6．在“测定小灯泡的功率”的实验中，用手移动变阻器滑片时，眼睛应观察 ( )
A．灯泡的发光情况
B．变阻器滑片的位置
C．电压表的示数
D．一电流表的示数
7．某科学实验小组的同学用“伏安法”测量小灯泡的电功率，待测小灯泡的额定电压为3.8伏，小灯泡的额定功率估计在1瓦左右。
(1)请你用笔画线代替导线，完成图甲中实物电路的连接，连线时导线不能交叉。
(2)检查电路连接无误，闭合开关后，灯泡不亮，电压表有示数且接近电源电压，电流表指针几乎不动，产生这一现象的原因可能是 。
(3)故障排除后，移动滑动变阻器的滑片，小灯泡正常发光时，电流表示数如图乙所示，请读出电流表的示数，并填入表格。
(4)实验中，同学们记录了多组小灯泡两端的电压及对应通过小灯泡的电流值，但表格中仍有不完整的地方，请将所缺内容填写完整。
电压U／伏
1.5
2.0
2.5
3.0
3.8
4.0
电流I／安
0.2
0.22
0.25
0.28
0.34
电功率P／瓦
0.3
0.44
0.625
0.84
1.36
灯泡发光情况
很暗→暗→正常发光→很亮
(5)小组同学分析实验数据得出：小灯泡的发光亮度是由灯泡的 决定的，且小灯泡的 ，灯泡发光越亮。
(6)用图甲所示电路还可测量小灯泡的 ，小灯泡正常发光时的电阻是 欧(取整
数)。
8．小明在进行“测量小灯泡的功率”的实验时，实验台上提供的器材有6伏蓄电池、电流表(0～0.6安，0～3安)、电压表(0～3伏，0～15伏)、滑动变阻器(50Ω 1.5A)、额定电压为2.5伏的小灯泡(正常发光时的电阻约为7欧)、开关各一个，导线若干。
(1)小明在实验中电流表应该选择 的量程，电压表应该选择 的量程。
(2)请你将虚线框内的实物连接起来。
(3)小明在实验中有下列操作：①读出电流表的尔数；②移动变阻器的滑片至阻值最大处，再闭合开关；③断开开关，连接电路；④测量并记录数据，计算小灯泡的额定功率；⑤移动变阻器滑片，使电压表的示数为2.5伏。其合理的顺序为 。
(4)若闭合开关后，发现小灯泡不发光，电流表的示数为零，电压表的示数为6伏，产生此故障的原因可能是 (可多选)。
A．小灯泡短路
B．小灯泡的灯丝断了
C．小灯泡的灯座接触不良
D．电压表的正、负接线柱接反了
E．变阻器滑片接触不良
(5)排除故障后，调节滑动变阻器测得如下表所示的三组数据，则小灯泡的额定功率为 瓦。
实验次数
1
2
3
电压U／伏
2.0
2.5
2.8
电流I／安
0.30
0.36
0.38
参考答案：
分组实验：测定小灯泡的功率
1．B 2．增大 增大 3．(1)图略 (2)滑动变阻器连入电路时，接到了金属棒C、D两端或电阻丝A、B两端 (3)0.2 1.2 (4)电流表的量程选大了将接“3安”档上的导线改接到“0．6安”档上 (5)增大4．(1)图略(2)灯丝断了，灯泡或灯泡接线柱接触不良 (3)0. 3 1.02 (4)将电压表改接在滑动变阻器两端，测其电压 5．(1)①AB ②0．5小灯泡的实际功率越大，灯泡越亮 (2)3伏，0安 6．C 7．(1)图略 (2)灯泡断路 (4)0.32 1.216 (5)实际功率实际功率越大 (6)电阻 l2[解析：(1)电流表应与小灯泡串联，电压表应与小灯泡并联。小灯泡的额定电流约为I===0.26安，故电流表的量程取0～0.6安。(2)闭合开关后，电路电流几乎为零，电压表读数接近电源电压，这种情形只有当小灯泡断路时才会出现。(4)表格中电流为小灯泡的额定电流，可从图乙直接读出，功率P=IU=0.32安×3.8伏=1.216瓦。(6)R== ≈12欧 8．(1)0~0.6安 0-~3伏 (2)图略 (3)③②⑤①④ (4)BC (5)0.9
分组实验：研究杠杆的平衡
学习指要
1．调节杠杆平衡时，可以调节杠杆两端的平衡螺母同时向左(或向右)，使杠杆在水平位置平衡；挂上钩码时，要使杠杆重新在水平位置平衡，这样便于准确测出力臂的大小。
2．杠杆平衡是指杠杆静止不动或匀速转动。
3．杠杆平衡条件：动力×动力臂一阻力×阻力臂。
4．实验时，若用钩码，则钩码应挂在杠杆两端，若挂在杠杆一端，则可以在同一端用弹簧测力计向上拉，且方向为竖直向上。
解题指导
【例题】下表为研究杠杆平衡条件实验中得到的数据记录表。哪一组数据肯定有错误?如果动力与阻力的大小测量正确，则产生错误的原因可能是什么?
实验
次数
F1(牛)
l 1 (米)
F1l1
(牛·米)
F2 (牛)
l2 (米)
F2l2
(牛·米)
1
2.0
0.2
0.4
4.0
0.1
0.4
2
6.0
0.1
0.6
3.0
0.2
0.6
3
3.0
0.3
0.9
6.0
0.2
1.2
【解析】通过前两组实验数据的分析，可归纳出F1l1 =F2l2，由此看出第三组实验数据有误。由题意知，动力与阻力的大小测量正确，因此错误原因就集中在动力臂和阻力臂上。因F1l1比F2l2的值偏小，故可能是动力臂记录偏小或阻力臂记录偏大。
【答案】见解析
同步训练A组
1．如图所示，杠杆处于平衡状态，若将左右各拿掉一个钩码，则杠杆会 ( )
A．仍然平衡 B．向左端倾斜 C．向右端倾斜 D．无法判断
2．如图所示，为使杠杆平衡，可在A端加不同方向的力F 1、F2、F3，其中最小的力是 ( )
A．F1 B．F2 C．F3 D．无法判断
3．如图甲所示，小明在探究“杠杆平衡条件”实验中所用的实验器材有：杠杆、支架、弹簧测力计、刻度尺、细线和质量相同的钩码若干个。
(1)实验前，将杠杆中点置于支架上，当杠杆静止时，发现杠杆右端下沉。此时，应把杠杆两端的平衡螺母向 (填“左”或“右”)调节，使杠杆在不挂钩码时，保持水平并静止，达到平衡状态。这样做的好处是：便于在杠杆上直接测量 。
(2)杠杆调节平衡后，小明在杠杆上A点处挂4个钩码，在B点处挂6个钩码。杠杆恰好在原位置平衡。于是小明便得出了杠杆的平衡条件为 。他这样得出的结论是否合理 ?为什么? 。
(3)实验结束后，小明提出了新的探究问题：若支点不在杠杆的中点时，杠杆的平衡条件是否仍然成立?于是小组同学利用如图乙所示装置进行探究，发现在杠杆左端的不同位置，用弹簧测力计竖直向上拉使杠杆处于平衡状态时，测出的拉力大小都与杠杆平衡条件不相符，其原因是 。
4．质量为60千克的人站在跷跷板某一位置时，跷跷板处于如图所示的平衡状态。由此可估测球的质量约为 ( )
A．20千克 B．30千克 C．60千克 D．120千克
5．如图所示，OA=25厘米，OB= 20厘米，OC=20厘米，AC=15厘米，B点所挂物体重为
45牛，当杠杆水平平衡时，弹簧测力计的示数为 ( )
A．36牛 B．45牛 C 50牛 D．60牛
6．如图所示的杠杆处于平衡状态，如果弹簧测力计的示数变为原来的1／2，那么要使杠杆仍然保持平衡状态，可以采取的措施是 ( )
A．把弹簧测力计向左移动一个小格
B．减少三个钩码
C．把钩码向左移动一个小格
D．把钩码向右移动一个小格
同步训练B组
7．在探究“杠杆的平衡条件”的实验中，某同学记录了3次宴验数据。如下表所示。
实验次数
动力
F1／牛
动力臂
l1／米
阻力
F2／牛
阻力臂
l2／米
1
2.0
0.04
4.0
0．02
2
1.0
0.02
0.5
0.01
3
2.5
0.03
1.5
0.05
(1)这三次实验数据中有一次是错误的，错误数据的实验次数是 ，由正确的实验结果可
得杠杆的平衡条件是 。这个结论是根据测得的数据，通过 的方法归纳出的。
(2)如图甲所示，当在A处挂了三个钩码时，要使杠杆平衡，应在B处挂 个钩码。(每
个钩码的质量相等)。
(3)若某次实验中用弹簧测力计竖直向上拉杠杆一端的C点，如图乙所示，杠杆平衡时弹簧测力计的示数为Fa。若在C点斜向上拉，杠杆在水平位置再次平衡时，弹簧测力计的示数为Fb，则Fa (填“大于”“小于”或“等于”) Fb。
(4)实验中，用图丙所示的方式悬挂钩码，杠杆也能保持水平平衡(杠杆上每格等距)，但老师却往往提醒大家不要采用这种方式。这主要是因为 ( )
A．一个人无法独立操作
B．需要使用太多的钩码
C．力臂与杠杆不重合
D．力和力臂数目过多
8．如图甲所示的杠杆是平衡的。如果按照图乙所示，在支点两侧的物体下方分别加挂一个等重的物体，杠杆会 ( )
A．仍能平衡 B．不能平衡，A端上升 C．不能平衡，B端上升 D．无法判断
参考答案：
分组实验：研究杠杆的平衡
1．C 2．B 3．(1)左力臂 (2)F1l1=F2l2不合理实验次数太少，结论存在偶然性，不具普遍性 (3)杠杆自重影响 4．B 5．B 6．D 7．(1)2 F1l1=F2l2 求出各次动力×动力臂和阻力×阻力臂的值 (2)4 (3)小于 (4)DE解析：(1)由1、3两次数据可知：F1l1=F2l2，所以实验次数2有错误。(2)根据杠杆平衡条件，F1l1=F2l2，3G·4l=nG·3l，即n=4。(3)沿b方向拉，显然力臂较a方向更短，因此所用力更大。(4)这种方式的力和力臂数量过多，增加了难度，且不易得出结论。] 8．B
单元自测题
一、选择题(每小题3分，共30分)
1．下列属于费力杠杆的工具是 ( )
2．图象可以直观地反映有关信息。下列对图象所含信息的理解错误的是 ( )
A．图①中阴影部分面积表示该物体的密度大小
B．图②中阴影部分面积表示该物体在对应时间内通过的路程
C．图③中阴影部分面积表示该电动机在对应时间内的所做的功
D．图④中阴影部分面积表示该用电器在对应电压下的电功率
3．下列情形中，所提到的力没有做功的是 ( )
4．要测量小敏同学上楼梯时的功率，不需要测量他的 ( )
A．质量
B．通过的楼梯高度
C．通过的路程
D．上楼梯所用的时间
5．如图所示，用无弹性细绳把小球悬挂起来，若不考虑一切阻力，小球在a点释放后经b点(最低点)摆动到c点。下图能正确表示这一过程能量转化的是(假定小球位于b点时其重力势能恰好等于动能) ( )
6．用相同的滑轮和绳子分别组成如图所示的甲、乙两个滑轮组。把相同的重物匀速提升相同的高度。若不计绳重及摩擦，下列说法正确的是 ( )
A．绳子受的拉力F1和F2大小相等，滑轮组的机械效率相同
B．绳子受的拉力F1和F2大小不相等，滑轮组的机械效率不同
C．绳子自由端移动的距离不相等，机械效率相同
D．绳子自由端移动的距离不相等，机械效率不同
7．不同的科学现象往往反映出相同的科学规律。下图所示的现象在能量转化
方面的共同点是( )
A．物体的机械能转化为其他形式的能量
B．物体的动能全部转化为重力势能
C．其他形式的能量转化为物体的机械能
D．物体的重力势能转化为其他形式的能量
8．关于温度、热量、内能，下列说法正确的是( )
A．0℃的冰没有内能
B．水沸腾时继续吸热，温度保持不变，内能增加
C．物体的温度越低，所含的热量越多
D．物体的内能与温度有关，只要温度不变，物体的内能就一定不变
9．将两只额定电压相同的小灯泡L1、L2串联在如图所示的电路中，闭合开关后，发现灯L1较亮，灯L2较暗，其原因可能是 ( )
A．灯L1的额定功率较大
B．灯L2两端电压较大
C．灯L1的电阻较大
D．通过灯L1的电流较大
10．将标有“6V 3W”和“6V 2W”的甲、乙两只小灯泡串联起来，接在电压为6伏的电源两端，接通电路后，下列说法正确的是 ( )
A．两只小灯泡都不能正常工作，甲灯比乙灯亮
B．两只小灯泡都能正常发光
C．通过乙灯的电流较大，所以乙灯较亮
D．两只小灯泡的总功率小于2瓦
二、填空题(每空2分，共34分)
11．截至目前，中国第一大地热发电站西藏羊八井地热电站已累计发电超过24亿千瓦时。如图所示，从地下井→汽轮机→发电机，其能量转化过程是：内能→ 能→ 能。
12．重500牛的物体放在水平地面上，某工人用l00牛的水平拉力拉动重物，使重物以2米／秒的速度匀速移动了50米，则在此过程中这个工人所做的功是 ，功率是 。
13．某品牌快速电热水壶，其铭牌上标有“220V1500W”。在标准大气压下，将质量为l.5千克，温度为40℃的水烧开，水需要吸收的热量是 焦。相当于 千克煤气完全燃烧所放出的热量。若不计热量损失，电热水壶正常工作时烧开这壶水的时间是
秒。[水的比热容为4.2×10 3焦／(千克·℃)，煤气的热值为4.2×107焦／千克]
14．某天中午烧饭前，小刚查看了家里的电能表，其表盘如图甲所示。接着小刚断开所有家用电器，仅把一只铭牌如图乙所示的电饭锅插入插座烧饭，花了l5分钟把饭烧熟，那么，如果电能表是准确的，此时表盘上的读数应该是 度。在这段时间内电能表圆盘将转过 转，通过电能表的电流是 安。
15．如图是探究改变物体内能的实验：瓶子里装有一些水，用力打气，在瓶塞未跳起前，瓶内气体的内能将 ，原因是 。继续打气，当瓶塞跳起时，观察到瓶内有白雾产生，说明瓶内气体对外做功时内能减小了。根据此现象，某同学认为：所有物体在对外做功时，它的内能都会减小。他的观点正确吗? 。请你从能量
转化或转移的角度进行分析，并列举一实例：
。
16．小明家的厨房中有电饭煲、微波炉和电磁炉。他为了比较这三种电器在加热水时的耗电情况，在家长的帮助下进行实验，步骤如下：
(一)量取500毫升水，测出水的初温，关闭其他用电器，将电饭煲单独接人电路给水加热。当电能表的转盘转动100圈时，立即切断电路，测出电饭煲内水的末温。再把电饭煲换为微波炉、电磁炉重复实验，结果如表一。
表一
电器类型
水量／毫升
初温／℃
末温／℃
电能表转数／圈
电饭煲
500
20
54
100
微波炉
500
20
45
100
电磁炉
500
20
59
100
(二)增加水量和电能表的转数，重复上述实验，结果如表二。
表二
电器类型
水量／毫升
初温／℃
末温／℃
电能表转数／圈
电饭煲
1000
20
58
200
微波炉
1000
20
48
200
电磁炉
1000
20
65
200
(1)除电能表外，本实验还需要的测量工具是 。
(2)本实验通过观察 来比较三种电器的耗电情况。
(3)本实验可得出的初步结论有
。
三、实验探究题(每空3分，共l8分)
17．甲、乙两组同学利用如图甲所示的电路测定小灯泡的额定功率。已知小灯泡的额定电压为2.5伏，所用滑动变阻器铭牌上标有“10Ω2A”字样，电源电压3伏不变。(不考虑灯丝电阻随温度变化)
(1)甲、乙两组同学按图甲连接电路，闭合开关S前，滑动变阻器的滑片P应移至图中的 (填“a”或“b”)点处。
(2)如果(1)中的滑动变阻器滑片P的位置放置正确，当他们闭合开关S后，发现小灯泡都不
亮，此时电压表和电流表的示数见表一。请根据表中所给的数据分析产生故障的原因，并填入表一中的空格内(电流表、电压表、滑动变阻器、灯泡均正常)。
表一
组别
电流l／安
电压U／伏
故障原因
甲组
0.3
0
乙组
0
3
(3)甲组同学排除故障后，再次闭合开关S，观察到电流表的示数为0.2安。当他们将滑动变阻器的滑片P移至某一位置时，观察到电压表的示数为2.5伏，电流表的示数如图乙所示。请你在表二中将该组同学尚未记录的数据及计算出的小灯泡的额定功率填入表中。
表二
物理量
序号
电压U／伏
电流I／安
小灯泡的额定
功率P／瓦
1
0.2
2
2.5
四、分析计算题(每题9分，共18分)
18．过山车是一种富有刺激性的娱乐工具，它的运动包含了许多科学原理。六一节这天小柯第一次乘坐过山车。
(1)小柯坐在过山车上，感到天旋地转，这时他是以作为参照物的。
(2)过山车的设计者通过计算受力因子，来衡量座椅施加给游客的力，让这些力既使游客感到刺激又不会受伤。受力因子=小柯同学的质量为50千克，当他坐在过山车上行驶到轨道底部时，受力因子为2，如果此时他与座椅的接触面积为500厘米2，求此时他对座椅的压强。(g取10牛／千克)
(3)开始时，过山车车厢需先被机械装置推上坡顶。小柯同学坐宪过山车后，向管理员了解到下表所示的一组数据。请你帮助小柯计算一下，整列车厢从底端被推到斜坡顶端时推力所做的功。(不计车厢的长度)
斜坡长：50米
高度：30米
沿斜坡的推力：15000牛
电机功率：55千瓦
19．如图甲所示为小明家的电饼铛，主要用于食品的烤烙和烹制。它采用双控电路，额定电压为220伏，上、下盘同时加热时额定功率为l000瓦，工作的简化电路如图乙所示，S为总开关，S1和S2为两个温控开关，R1和R2为上、下两盘的加热电阻，R1=R2。
(1)R1正常工作时，R1消耗的电功率是瓦 。
(2)R1正常工作时，通过R1的电流是多少?(计算结果保留一位小数)
(3)小明的妈妈总感觉做晚饭时烙熟一个饼所用时间比在其他时段要长，小明决定用家中的电能表和手表测量做晚饭时电饼铛的实际功率，于是，他关闭家中其他用电器，让电饼铛单独工作5分钟，电能表转盘转过了225转。则电饼铛的实际功率是多大?(注：该电能表标有“3000r／kW·h”，表示电路中每消耗l千瓦时的电能，电能表的转盘转3000转)。
单元自测题
1．C 2．A[解析：图①中密度ρ= ，而面积是 mV，所以不是表示密度大小；图②中路程s=vt，而图中面积是vt，即表示路程大小；图③中电功W=Pt，而面积Pt即是电功率；图④中电功率P=UI，面积Ⅵ即是电功率。] 3．D 4．C 5．A[解析：在忽略一切阻力的情况下，小球的机械能是守恒的。在小球从口点向b点、从b点向c点摆动的过程中，相同时间里动能的增加(或减少)量等于重力势能的’减少(或增加)量，A图正确反映了这种情况。B图与A图相比，动能的增量大于重力势能的增量，C图中c点的重力势能大于口点，显然都是错误的。] 6．C 7．A[解析：①中减少的机械能转化为内能；②中空气的机械能转化为电能；③中机械能转化为内能；④中水的机械能转化为内能。所以这四种情况都是物体的机械能转化为其他形式的能。] 8．B[解析：一切物体在任何情况下都有内能。通过热传递增加内能，水沸腾时继续吸热，但温度不变，内能增加。热传递是热量从高温物体传向低温体。物体的内能除与温度有关外，还和质量有关。温度不变，物体内能不一定不变。] 9．C l0．D[解析：甲灯泡的电阻是：R1= =12欧；乙灯泡的电阻是：R2==18欧；两灯串联时，U1：U2=R1：R2=2：3；则U1=U=×6伏=2.4伏；U2=U=×6伏=3.6伏；因为U1