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浙教版2024-2025学年九年级上科学第3章 能量的转化与守恒 单元测试卷
考试时间：120分钟 满分：160分
一、选择题(共15小题,每题3分,共45分)
1．维持人体生命活动需要能量，人们从事生产活动也需要能量，这些能量最终主要来自 （ ）
A．流水和风 B．太阳辐射能
C．绿色植物的能量 D．深埋在地下的煤和石油
2．利用核能发电是人们和平利用核能的一个重要方向。下面有关核电站的说法正确的是（ ）
A．核反应堆是利用核聚变原理工作的
B．汽轮机将机械能转化为内能
C．发电机将机械能转化为电能
D．核电站发电和原子弹爆炸时发生的链式反应
3．在番茄上相隔一定距离分别插入铜片和锌片，即为番茄电池，将铜片、锌片与电压表相连。电池的能量直接来源于（ ）
A．机械能 B．电能 C．太阳能 D．化学能
4．人体中有不少骨也构成了杠杆，如图所示是手端起茶杯的情景，其前臂骨骼相当于杠杆，肱二头肌收缩提供动力，由图可以看出，这是一个（ ）
A．费力、省距离的杠杆
B．省力、费距离的杠杆
C．既费力、也费距离的杠杆
D．既省力，也省距离的杠杆
5．下列有关能量的转化和守恒的说法，正确的是（ ）
A．洗衣机工作时是将动能转化为电能
B．水沸腾时，水蒸气将壶盖顶起，是机械能转化为内能
C．能量无论是转化还是转移，能量总和会逐渐减少
D．能量守恒定律是自然界最普遍、最重要的基本定律之一
6．下列事例中，改变物体内能的途径与其他三项不同的是（ ）
A．柴火烧水 B．压缩空气发热 C．冬季搓手取暖 D．钻木取火
7．2024年1月11日，引力一号(遥一)海澜之家号运载火箭发射成功，开启民商火箭发射新篇章，如图所示。火箭在加速升空过程中，关于能量变化说法正确的是（ ）
A．重力势能增大，动能增大
B．重力势能减小，动能减小
C．重力势能增大，机械能减小
D．重力势能减小，机械能不变
8．如题图所示，用一个平行于斜面向上的拉力F将重力为G的物体从粗糙的斜面底端拉到斜面顶端，已知斜面对物体的支持力为，斜面对物体的摩擦力为f，这些力中，没有对物体做功的力是（ ）
A．重力G B．拉力F
C．支持力F支 D．摩擦力f
9．如图所示，小方在荡秋千，某次他摆动到右侧最高点A后，又开始向下摆动，经过点B和最低点C，然后摆动到与B点等高的D点后返回。小方从A摆到D的过程中，下列说法正确的是（ ）
A．小方在B点和D点时的机械能相等
B．运动到C点时，小方受力平衡
C．从A点摆到C点，重力势能全部转化为动能
D．当摆动到D点时，假设力全部消失，则小方将保持静止
10．如图所示，将同一物体分别沿光滑的斜面AC、BC以相同的速度从底部匀速拉到顶点C，已知AC>BC，施加的力分别为FA、FB，拉力做功的功率分别为PA、PB，则下列判断中正确的是（ ）
A．FA>FB，PA
B．FA>FB，PA>PB
C．FAD．FAPB
11．图中的每个滑轮重0.5N，物体A重6N，托板重1N。为了提升重物A，在2s的时间内，拉力F的作用点沿竖直方向匀速升高了1.2m，这个过程中，不计滑轮轴摩擦和绳重，则下列分析正确的是（ ）
A．拉力F的大小为1.5N
B．天花板对定滑轮拉力大小为4.5N
C．物体A上升的速度为0.6m/s
D．拉力F克服A重力做功7.2J
12．如图所示，光滑的弧形轨道竖直固定于水平面，一小球由A点以速度v沿轨道滚下，经另一侧等高点B后到达最高点C。下列关于小球滚动过程的分析(不计空气阻力)，错误的是（ ）
A．小球滚动过程中机械能守恒
B．小球在A.B两点具有相同的动能
C．小球在C点的机械能比B点的机械能小
D．小球在A点的机械能等于它在C点的重力势能
13．如图所示，两灯泡L1和L2规格分别为“6V3W"和“6V6W"，电源电压相同恒为6V，按甲、乙方式连接，工作时最亮的是（ ）
A．甲图中的L1
B．甲图中的L2
C．乙图中的L1
D．乙图中的L2
14．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．两灯均正常发光时，乙灯消耗的电能较多
B．两灯串联在220V的电路中，甲灯比乙灯亮
C．将乙灯接入110V的电路中，它的实际功率为50W
D．两灯均正常发光时，甲灯的电阻小于乙灯的电阻
15．如图所示，用40N的力F沿水平方向拉滑轮，可使重20N的物体A以0.3m/s的速度在水平面上匀速运动。物体B重10N，弹簧测力计的示数恒为10N（不计滑轮、测力计、绳子的重力，滑轮的转轴光滑）。下列说法不正确的是（ ）
A．物体A受到水平面的摩擦力是10N
B．滑轮移动的速度是0.15m/s
C．在2s内绳子对物体A做的功为6J
D．水平拉力F的功率是6W
二、填空题（共7小题,每空2分,共40分）
16．小嘉同学展示给大家一幅“特殊烧水装置图”，如图所示，表达了他对自然界能量转化规律的理解。
（1）太阳能是太阳内部的氢原子通过 释放的核能转化而来。
（2）结合本图内容，图中的太阳能转化为电能的过程为：
太阳能→化学能→ →电能。
（3）电热水壶烧水时，电能转化为内能，使水的温度上升，但是烧开后的热水不能通过降低温度，使电炉产生电能，这是因为能量的转化是 。
17．如图所示是撑杆跳高运动员在比赛时的情景。在运动员从地面起跳至越过横杆过程中，撑杆的弹性势能的变化情况是 （选填“一直变大”、“先变大后变小”或“先变小后变大”）：若在撑杆由弯变直的过程中把运动员看作在匀速上升，则此过程运动员的机械能 （选填“变大”、“变小”或“不变”）；当运动员上升至最高点时，运动员的动能 （选填“是”或“不是”）零。
18．近几年长江沿岸多个城市推广“江水空调”。江水空调就是把长江江面以下13~16米处的水抽上来，利用夏、冬两季江水与气温的差值进行制冷或制热。
（1）夏天，利用低温的江水来降低室内温度。室内空气降温过程中内能将 （选填“增大”、“减小”或“不变”），这种改变内能的方式属于 ；
（2）相同质量的水和空气升高相同温度时，因水的 较大，故能吸收更多的热量。
19．如图甲所示，离手后的篮球在空中依次从A点运动到D点，在 点动能最大。根据图乙的能量柱状图，可知B和D的高度 （选填“一定”或“不一定”）相同，而且篮球在B点的机械能 （选填“大于”“等于”或“小于”）在D点的机械能。
20．如图所示，水平桌面上放一重为10N的物体A，在6N的水平推力F的作用下，2s内运动了0.2m，从甲图位置运动到乙图位置，在此过程中，推力F的功率为 W，物体A所受重力做功 J。
21．如图是一个定滑轮(质量为3kg)和一个动滑轮(质量为2kg)组成的滑轮组。用该滑轮组在4秒内将重物竖直向上匀速提升4m，所用拉力F=100N，不考虑绳重和摩擦的影响。
（1）在该滑轮组中滑轮A的作用是： 。
（2）拉力F做功的功率为 W。
（3）在提升该重物时滑轮组的机械效率为 。
22．光伏发电技术已走入寻常百姓家，其简化电路如图。
（1）太阳能板只为蓄电池充电时，应闭合控制开关 （填“S1”、“S2”或“S1和S2”），此时蓄电池内的能量转化是 。
（2）某用户的光伏发电板总功率为1800W，若每天有效光照时间为5h，刚好满足该用户一天用电量，则该用户每天的用电量是 kW·h。
三、实验探究题（共5小题,每空2分,共40分）
23．风车是利用风力做功的装置。小明制作了一架小风车，他想粗略测定风车在一定风速下做功的功率，实验装置如图所示。
（1）观察实验装置，小明是通过测量细线对 做功的功率来测定风车做功的功率；
（2）除了图中的实验器材，还必需的测量工具有：天平、 ；
（3）实验时，逐渐增加挂在细线下的回形针数量，直到细线恰好缓慢匀速提升回形针为止。若测得回形针匀速上升的高度h、所用的时间t、回形针的总质量m，则风车做功的功率P= （表达式中的物理量均用符号表示）；
（4）如果选用较粗重的线做实验，则与选用较细的线相比，测得风车的功率值偏 。
24．物体动能的大小与质量和速度有什么关系？为探究此问题，小科用相同的斜面、长木板、纸盒和两个不同质量的小球，设计了如图所示的甲、乙、丙三个实验，通过比较分析，得出结论。
（1）小科是通过观察 来比较小球动能的大小；
（2）甲、乙两次实验中，小球从斜面同一位置静止释放，是为了控制 相同；
（3）通过对比甲、丙两次实验可得出结论是： ；
（4）若长木板绝对光滑，本实验还能达到探究目的吗？并说明理由： 。
25． 小金在做“探究杠杆平衡条件”实验的装置如图所示，杠杆上相邻刻度间的距离相等。
（1）杠杆在如图甲所示的位置静止时 （选填“是”或“不是”）处于杠杆平衡状态的；
（2）为使杠杆在水平位置平衡，应将右端的平衡螺母向 （选填“左”或“右”）端调节；
（3）如图乙所示，杠杆水平位置平衡后，在A点挂了2个钩码，每个钩码重0.5N，在B点竖直向下拉弹簧测力计，仍使杠杆保持水平平衡，此时弹簧测力计的示数应为 N。当弹簧测力计改为斜拉时，再次使杠杆保持水平平衡，此时弹簧测力计的示数将 。（选填“变大”、“变小”或“不变”）
26．为了比较两种燃料的热值，小金采用如图甲所示的两套完全相同的装置进行实验，烧杯内水的初温和质量相同，实验中忽略热量损失。
（1）实验时若温度计的玻璃泡碰到杯底，则测量的温度值 （“偏大”、“偏小”或“不变”）。
（2）实验中燃烧相同质量的燃料，根据 来比较放出热量的多少。
（3）小金选用了燃料a和燃料b进行实验。当燃料燃尽后，小金根据各个时刻烧杯中的水温，绘制了如图乙所示的图像，则可初步判断燃料 的热值大。
（4）另一组的小华也用图甲的两套完全相同的装置进行实验，并重新在烧杯内加入初温和质量相同的水，在燃料烧完后也画出了水的温度随时间变化的图像如图丙所示，根据丙图像，燃料1和燃料2的热值之比为 。
27．某灯泡上标有“7.*V0.5A”的字样，其中额定电压值不清、估计在7.0V~7.9V之间，因为灯泡的电阻会随温度的升高而增大，要测定小灯泡的额定功率，必须测出其额定电压。现有实验仪器：一只电压恒定的电源(电压值未知)、一只电流表、一只标有“20Ω 1.5A"的滑动变阻器R，一只阻值为10Ω的定值电阻R0、开关和导线若干。某项目化小组反复讨论后，设计了图甲所示的电路图，并开展以下实验。
（1）滑片P位于a端时。只闭合开关S和S1，此时电流表示数如图乙为 A，计算出电源电压为 V。
（2） (请补充具体操作)，此时小灯泡正常发光。
（3）当小灯泡正常发光时，保持滑动变阻器的滑片P不动，闭合开关S和S1，断开S2，读出电流表示数为0.6A，则求出此时变阻器接入电路的阻值R'。通过计算得出灯泡的额定电功率为 W。
四、解答题（共5小题,每题8分,共40分）
28．某小球被水平抛出，其部分运动轨迹如图甲所示，小球在运动过程中经过M、N两点，对应甲图①②③点处的某两个位置，其动能和重力势能的参数如图乙所示。
（1）从小球的运动轨迹图可知，小球在①③位置机械能 （选填“相等”或“不相等”）
（2）根据图乙计算小球在N点的机械能是多少焦？
（3）通过计算分析说明，M点在对应甲图①②③的哪个位置？
29．纯电动汽车作为低碳环保的先行者，对降低碳排放有突出的贡献，我国提出了多项政策大力发展电动汽车．已知某品牌的一款电动汽车参数如表：
电动机额定功率 20千瓦 电池类型 磷酸铁锂电池
能耗 12千瓦时/百公里 电池质量 200千克
最高时速 120千米/时 电池能量密度 0.2千瓦时/千克
（注：电池能量密度指的是单位质量电池所包含的能量．）
（1）如图电动汽车正在充电，充电过程中电能转化为 ．
（2）为延长电池使用寿命，通常剩余电量为10%即需充电．该车充满电后，最佳续航里程是多少公里？
（3）在额定功率下该车以最高时速行驶时产生的牵引力为多少？
30．如图所示为某汽车起重机利用卷扬机吊起物体A的示意图。卷扬机把质量为的物体A以的速度匀速提升。卷扬机牵引力F为，不计绳重与摩擦。求：
（1）卷扬机牵引力的功率。
（2）动滑轮的重力。
（3）滑轮组的机械效率。
31．如图是我国古代劳动人民搬运巨木时的简化装置：O为轻质杠杆AB的转轴，，重的物块用轻质细绳系在A端，工人在B端施加竖直向下的拉力F将物块匀速拉升。整个过程中，B端下降了，不计转轴摩擦。
（1）图中横杆AOB属于 （填“省力”或“费力”）杠杆。
（2）求工人所用的拉力。
（3）求克服物体重力所做的功。
32．如图甲所示的电饭锅，额定电压为220V，加热功率为1210W。从铭牌上可知该电饭锅能效等级为三级，简化电路图如图乙所示，有加热和保温两挡，由开关S调节，其中R1和R2均为发热电阻，且阻值不随着温度的变化而改变。求：
（1）电阻R1的阻值：
（2）小明利用电能表测量电饭锅的保温功率，他关闭家里的其它用电器，让电饭锅处于“保温”状态下正常工作，观察在10min内电能表转盘转了30圈。求该电饭锅保温功率。
（3）小明上网查询了解，国家标准中规定电饭锅在该加热功率下正常工作时，三级能效的热效率值范围为81%≤η<86%（热效率是指装置的有效输出能量与输入能量的比值）。他用学过的知识对电饭锅进行测试：在加热状态下，将温度为23℃、质量为2.2kg的水加热到100℃，电饭锅正常工作用时700s。已知c水=4.2×103J/（kg·℃），请你通过计算帮助小明判断该电饭锅的热效率值是否达到三级能效。
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浙教版2024-2025学年九年级上科学第3章 能量的转化与守恒 单元测试卷
（解析版）
一、选择题(共15小题,每题3分,共45分)
1．维持人体生命活动需要能量，人们从事生产活动也需要能量，这些能量最终主要来自 （ ）
A．流水和风 B．太阳辐射能
C．绿色植物的能量 D．深埋在地下的煤和石油
【答案】B
【解析】植物利用太阳能进行光合作用，制造处有机物，有机物中储存着化学能，有机物中的能量通过细胞的呼吸作用重新释放出来，维持生命活动所需的能量，所以维持人体生命活动需要能量，人们从事生产活动也需要能量，这些能量最终主要来自太阳能；
故答案为：B.
2．利用核能发电是人们和平利用核能的一个重要方向。下面有关核电站的说法正确的是（ ）
A．核反应堆是利用核聚变原理工作的
B．汽轮机将机械能转化为内能
C．发电机将机械能转化为电能
D．核电站发电和原子弹爆炸时发生的链式反应
【答案】C
【解析】A.核反应堆是利用核裂变原理工作的，反应是可控的，而原子弹爆炸是不可靠的核裂变，故A、D错误；
B.汽轮机将内能转化为机械能，故B错误；
C.发电机将机械能转化为电能 ，故C正确。
故选C。
3．在番茄上相隔一定距离分别插入铜片和锌片，即为番茄电池，将铜片、锌片与电压表相连。电池的能量直接来源于（ ）
A．机械能 B．电能 C．太阳能 D．化学能
【答案】D
【解析】根据描述可知，电池的能量肯定来自于番茄内部的化学能，故D正确，而A、B、C错误。
故选D。
4．人体中有不少骨也构成了杠杆，如图所示是手端起茶杯的情景，其前臂骨骼相当于杠杆，肱二头肌收缩提供动力，由图可以看出，这是一个（ ）
A．费力、省距离的杠杆 B．省力、费距离的杠杆
C．既费力、也费距离的杠杆 D．既省力，也省距离的杠杆
【答案】A
【解析】 由图可以看出，这是一个费力杠杆，因为动力臂壁阻力臂小，所以动力大于阻力，是一个费力费力杠杆，费力杠杆具有费力省距离的特点；
故答案为：A
5．下列有关能量的转化和守恒的说法，正确的是（ ）
A．洗衣机工作时是将动能转化为电能
B．水沸腾时，水蒸气将壶盖顶起，是机械能转化为内能
C．能量无论是转化还是转移，能量总和会逐渐减少
D．能量守恒定律是自然界最普遍、最重要的基本定律之一
【答案】D
【解析】A、洗衣机工作时是将电能转化为机械能，故A错误；
B、水沸腾时，水蒸气将壶盖顶起，是内能转化为机械能，故B错误；
C、根据能量守恒定律，能量无论是转化还是转移，能量总和不会改变，故C错误；
D、能量守恒定律是自然界最普遍、最重要的基本定律之一，一切能量的转移和转化都遵循这一规律，故D正确。
故答案为：D。
6．下列事例中，改变物体内能的途径与其他三项不同的是（ ）
A．柴火烧水 B．压缩空气发热
C．冬季搓手取暖 D．钻木取火
【答案】A
【解析】A.柴火烧水是通过热传递的方式改变内能的；
BCD.压缩空气发热、搓手取暖、钻木取火都是做功使物体的内能增加的；由解析可知A选项与其他三个选项改变物体内能的方式不同。
故答案为：A。
7．2024年1月11日，引力一号(遥一)海澜之家号运载火箭发射成功，开启民商火箭发射新篇章，如图所示。火箭在加速升空过程中，关于能量变化说法正确的是（ ）
A．重力势能增大，动能增大
B．重力势能减小，动能减小
C．重力势能增大，机械能减小
D．重力势能减小，机械能不变
【答案】A
【解析】火箭在加速升空过程中，其质量不变，高度升高，速度增大，因此其重力势能增大，动能增大，机械能增大，故A正确，BCD错误。
故答案为：A。
8．如题图所示，用一个平行于斜面向上的拉力F将重力为G的物体从粗糙的斜面底端拉到斜面顶端，已知斜面对物体的支持力为，斜面对物体的摩擦力为f，这些力中，没有对物体做功的力是（ ）
A．重力G B．拉力F C．支持力F支 D．摩擦力f
【答案】C
【解析】A．此过程中，物体在重力的方向上移动了距离，所以重力对物体做了功，故A不符合题意；
B．此过程中，物体在拉力的方向上移动了距离，所以拉力对物体做了功，故B不符合题意；
C．此过程中，物体没有在支持力的方向上移动距离，所以支持力没有对物体做功，故C符合题意；
D．此过程中，物体在摩擦力的方向上移动了距离，所以摩擦力对物体做了功，故D不符合题意。
故答案为：C。
9．如图所示，小方在荡秋千，某次他摆动到右侧最高点A后，又开始向下摆动，经过点B和最低点C，然后摆动到与B点等高的D点后返回。小方从A摆到D的过程中，下列说法正确的是（ ）
A．小方在B点和D点时的机械能相等
B．运动到C点时，小方受力平衡
C．从A点摆到C点，重力势能全部转化为动能
D．当摆动到D点时，假设力全部消失，则小方将保持静止
【答案】D
【解析】A．小方质量不变，在 B 点和 D 点时的高度相等，B 点具有一定的速度，而D 点时速度为零，则B 点动能大于D点动能，所以B 点机械能能大于D点机械能，故A错误；
B．小球从A点摆到 D点，做曲线运动，运动状态改变，则受力不平衡，所以运动到C点时，小方受力不平衡，故B错误；
C．从A点摆到 C点，由于还要克服摩擦做功，一部分机械能转化为内能，所以重力势能没有全部转化为动能，故C错误；
D．当摆动到 D 点时，速度为零，根据牛顿第一定律知道，假设力全部消失，则小方将保持静止，故D正确。
故答案为：D。
10．如图所示，将同一物体分别沿光滑的斜面AC、BC以相同的速度从底部匀速拉到顶点C，已知AC>BC，施加的力分别为FA、FB，拉力做功的功率分别为PA、PB，则下列判断中正确的是（ ）
A．FA>FB，PAFB，PA>PB
C．FAPB
【答案】C
【解析】A这边坡度比B缓，更容易将物体拉到顶部， FA故答案为：C。
11．图中的每个滑轮重0.5N，物体A重6N，托板重1N。为了提升重物A，在2s的时间内，拉力F的作用点沿竖直方向匀速升高了1.2m，这个过程中，不计滑轮轴摩擦和绳重，则下列分析正确的是（ ）
A．拉力F的大小为1.5N
B．天花板对定滑轮拉力大小为4.5N
C．物体A上升的速度为0.6m/s
D．拉力F克服A重力做功7.2J
【答案】B
【解析】A.根据图片可知，与托板相连的两个滑轮为动滑轮，承担重力的绳子段数n=4。
它们的总重力G=GA+G滑轮+G托板=6N+0.5N+0.5N+1N=8N，
则作用在绳端的力为：，故A错误；
B.定滑轮对天花板的拉力等于两股绳对定滑轮的拉力加上定滑轮的重力，
即F拉=2N+2N+0.5N=4.5N，故B正确；
C.物体上升的高度，
那么物体A上升的速度为：，故C错误；
D.拉力F克服A重力做功：W=Fs=2N×1.2m=2.4J，故D错误。
故选B。
12．如图所示，光滑的弧形轨道竖直固定于水平面，一小球由A点以速度v沿轨道滚下，经另一侧等高点B后到达最高点C。下列关于小球滚动过程的分析(不计空气阻力)，错误的是（ ）
A．小球滚动过程中机械能守恒
B．小球在A.B两点具有相同的动能
C．小球在C点的机械能比B点的机械能小
D．小球在A点的机械能等于它在C点的重力势能
【答案】C
【解析】A. 小球受到竖直向下的重力的作用，下落中，移动了距离，小球的重力是做功的，因为是粗糙的弧形轨道，所以受摩擦力，要克服摩擦力做功，机械能不守恒，故A错误；
B. 在粗糙的弧形轨道上受摩擦力，要克服摩擦力做功，所以小球下落过程中，机械能减小，故在AB两点具有的动能不同，故B错误；
C. 小球运动过程中，要克服摩擦力做功， 小球在C点的机械能比B点的机械能小 ，故C正确；
D. 要克服摩擦力做功，机械能减小，故在A点具有的机械能大于它在C点具有的重力势能，故D错误。
故答案为：C。
13．如图所示，两灯泡L1和L2规格分别为“6V3W"和“6V6W"，电源电压相同恒为6V，按甲、乙方式连接，工作时最亮的是（ ）
A．甲图中的L1 B．甲图中的L2 C．乙图中的L1 D．乙图中的L2
【答案】D
【解析】灯泡的亮度决定于实际功率大小，甲图中两个灯泡串联，根据串联分压，每个灯泡的电压都小于6V，实际功率都小于额定功率，而乙图并联，每个灯泡的电压都等于额定电压6V，都正常发光，两灯泡L1和L2规格分别为“6V 3W”和“6V 6W“，说明L2的实际功率大，故并联时L2最亮。
故答案为：D。
14．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．两灯均正常发光时，乙灯消耗的电能较多
B．两灯串联在220V的电路中，甲灯比乙灯亮
C．将乙灯接入110V的电路中，它的实际功率为50W
D．两灯均正常发光时，甲灯的电阻小于乙灯的电阻
【答案】B
【解析】A.当两灯都正常发光时，它们的实际功率都等于各自的额定功率，分别为25W和100W。根据W=Pt可知，由于不清楚各自的工作时间，故无法确定谁消耗的电能多，故A错误；
BD.甲、乙两灯的正常工作的电阻：；
；
由此可知，两灯均正常发光时，甲灯的电阻大于乙灯的电阻，
当甲、乙两灯串联时，根据P=I2R知，电流相同，甲电阻越大，甲实际功率越大，甲电灯越亮，
故B正确、D错误；
C.由乙灯铭牌上的字样可知，当乙灯接入220V电路中正常工作，其额定功率为100W．根据可知，在电阻不变的情况下，功率与电压的平方成正比，当电压变为110V，即为额定电压的，则实际功率就是额定功率的，所以此时的实际功率为：P乙实==100W/4=25W，故C错误。
故选B。
15．如图所示，用40N的力F沿水平方向拉滑轮，可使重20N的物体A以0.3m/s的速度在水平面上匀速运动。物体B重10N，弹簧测力计的示数恒为10N（不计滑轮、测力计、绳子的重力，滑轮的转轴光滑）。下列说法不正确的是（ ）
A．物体A受到水平面的摩擦力是10N
B．滑轮移动的速度是0.15m/s
C．在2s内绳子对物体A做的功为6J
D．水平拉力F的功率是6W
【答案】C
【解析】A.不计滑轮的摩擦和重力，以动滑轮为研究对象，则两段绳子向右的拉力与向左的拉力平衡，所以2F拉=F，则A物体对滑轮的拉力；因为力的作用是相互的，所以滑轮对A的拉力也为20N；物体B始终处于静止状态，则测力计对B向右的拉力与A对B向左的摩擦力平衡，所以fA对B=F示=10N；因为力的作用是相互的，所以物体B对A的摩擦力为10N，方向向右；
物体A向左匀速运动，它受到绳子向左的拉力，B对它向右的摩擦力和地面对物体A还有向右的摩擦力，由力的平衡条件可得：F拉=fB对A+f地，所以地面对A的摩擦力为：f地=F拉-fB对A=20N-10N=10N，故A正确不合题意；
B.此时这个滑轮是费力的，因此它省距离，即滑轮的移动速度为：，故B正确不合题意；
C.绳子对物体A的拉力是20N，2s物体A移动的距离为sA=vAt=0.3m/s×2s=0.6m，
所以在2s内绳子对物体A做的功：W=F拉sA=20N×0.6m=12J，故C错误符合题意；
D.水平拉力F的功率为：P=Fv=40N×0.15m/s=6W，故D正确不合题意。
故选C。
二、填空题（共7小题,每空2分,共40分）
16．小嘉同学展示给大家一幅“特殊烧水装置图”，如图所示，表达了他对自然界能量转化规律的理解。
（1）太阳能是太阳内部的氢原子通过 释放的核能转化而来。
（2）结合本图内容，图中的太阳能转化为电能的过程为：
太阳能→化学能→ →电能。
（3）电热水壶烧水时，电能转化为内能，使水的温度上升，但是烧开后的热水不能通过降低温度，使电炉产生电能，这是因为能量的转化是 。
【答案】（1）核聚变
（2）机械能
（3）有方向性
【解析】（1） 太阳能是太阳内部的氢原子通过核聚变释放的核能转化而来。聚变原理是氢元素的两种同位素原子变为氦原子以及氢原子，同时产生巨大能量；
（2）发电机最终能量转化为机械能转化为电能，所以图中的太阳能转化为电能的过程为 太阳能→化学能→ 机械能 →电能。
（3） 电热水壶烧水时，电能转化为内能，使水的温度上升，但是烧开后的热水不能通过降低温度，使电炉产生电能，这是因为能量的转化是 有方向性的，热量能自发从高温传向低温，机械能全部转为内能，但反过来内能不能自发的全部转化为机械能。
17．如图所示是撑杆跳高运动员在比赛时的情景。在运动员从地面起跳至越过横杆过程中，撑杆的弹性势能的变化情况是 （选填“一直变大”、“先变大后变小”或“先变小后变大”）：若在撑杆由弯变直的过程中把运动员看作在匀速上升，则此过程运动员的机械能 （选填“变大”、“变小”或“不变”）；当运动员上升至最高点时，运动员的动能 （选填“是”或“不是”）零。
【答案】先变大后变小；变大；不是
【解析】在运动员从地面起跳至越过横杆过程中，撑杆的弹性形变先变大后变小，所以它的弹性势能先变大后变小。运动员匀速上升的过程中，质量不变，速度不变，动能不变；高度变大，重力势能变大，故机械能变大。当运动员上升至最高点时，运动员具有一定的质量和速度，动能不是零。
18．近几年长江沿岸多个城市推广“江水空调”。江水空调就是把长江江面以下13~16米处的水抽上来，利用夏、冬两季江水与气温的差值进行制冷或制热。
（1）夏天，利用低温的江水来降低室内温度。室内空气降温过程中内能将 （选填“增大”、“减小”或“不变”），这种改变内能的方式属于 ；
（2）相同质量的水和空气升高相同温度时，因水的 较大，故能吸收更多的热量。
【答案】（1）减小；热传递
（2）比热
【解析】（1）夏天，利用低温的江水来降低室内温度。室内空气降温过程中内能将减小，这种改变内能的方式属于热传递；
（2）相同质量的水和空气升高相同温度时，因水的比热较大，故能吸收更多的热量。
19．如图甲所示，离手后的篮球在空中依次从A点运动到D点，在 点动能最大。根据图乙的能量柱状图，可知B和D的高度 （选填“一定”或“不一定”）相同，而且篮球在B点的机械能 （选填“大于”“等于”或“小于”）在D点的机械能。
【答案】A；一定；大于
【解析】离手后的篮球在空中依次从A点运动到D点，在A点时速度最大，则在A点动能最大。根据篮球在等高点B和D的能量柱状图知道，篮球在B点和D点重力势能相等，所以，B和D的高度一定相同；根据篮球在等高点B和D的能量柱状图知道，在D点的动能小于在C点的动能，由于动能和势能统称为机械能，所以，篮球在B点的机械能大于在D点的机械能。
20．如图所示，水平桌面上放一重为10N的物体A，在6N的水平推力F的作用下，2s内运动了0.2m，从甲图位置运动到乙图位置，在此过程中，推力F的功率为 W，物体A所受重力做功 J。
【答案】0.6；0
【解析】 推力F对物体A做的功为：
W=Fs=6N×0.2m=1.2J；
推力F的功率为：
重力的方向竖直向下，物体在水平方向运动，重力方向没有移动距离，没有做功，即做功为0J。
21．如图是一个定滑轮(质量为3kg)和一个动滑轮(质量为2kg)组成的滑轮组。用该滑轮组在4秒内将重物竖直向上匀速提升4m，所用拉力F=100N，不考虑绳重和摩擦的影响。
（1）在该滑轮组中滑轮A的作用是： 。
（2）拉力F做功的功率为 W。
（3）在提升该重物时滑轮组的机械效率为 。
【答案】（1）改变力的方向
（2）200
（3）90%
【解析】（1）根据图片可知，滑轮A固定不动，为定滑轮，作用是改变力的方向；
（2）承担重力的绳子段数n=2，则拉力移动的距离s=nh=2×4m=8m；
拉力做的总功W总=Fs=100N×8m=800J；
则拉力的功率：；
（3）滑轮组做的额外功W额=G动h=2kg×10N/kg×4m=80J；
则滑轮组最的有用功：W有=W总-W额=800J-80J=720J；
那么滑轮组的机械效率：。
22．光伏发电技术已走入寻常百姓家，其简化电路如图。
（1）太阳能板只为蓄电池充电时，应闭合控制开关 （填“S1”、“S2”或“S1和S2”），此时蓄电池内的能量转化是 。
（2）某用户的光伏发电板总功率为1800W，若每天有效光照时间为5h，刚好满足该用户一天用电量，则该用户每天的用电量是 kW·h。
【答案】（1）S1；电能转化为化学能
（2）9
【解析】（1）太阳能电池板为蓄电池充电时，太阳能电池是电源，蓄电池是用电器，此时蓄电池内的能量转化是电能转化为化学能，所以应该闭合控制开关S1；
（2）光伏发电板总功率为1800W，5h的发电量：W总=P总t=1800×10-3kW×5h=9kW h，
刚好满足该用户一天用电量，所以该用户每天的用电量是9kW h。
三、实验探究题（共5小题,每空2分,共40分）
23．风车是利用风力做功的装置。小明制作了一架小风车，他想粗略测定风车在一定风速下做功的功率，实验装置如图所示。
（1）观察实验装置，小明是通过测量细线对 做功的功率来测定风车做功的功率；
（2）除了图中的实验器材，还必需的测量工具有：天平、 ；
（3）实验时，逐渐增加挂在细线下的回形针数量，直到细线恰好缓慢匀速提升回形针为止。若测得回形针匀速上升的高度h、所用的时间t、回形针的总质量m，则风车做功的功率P= （表达式中的物理量均用符号表示）；
（4）如果选用较粗重的线做实验，则与选用较细的线相比，测得风车的功率值偏 。
【答案】（1）回形针
（2）刻度尺和秒表
（3）
（4）小
【解析】（1）观察实验装置，小明是通过测量细线对回形针做功的功率来测定风车做功的功率；
（2）由可知，要测细线对回形针做的功率，需要天平测出回形针的总质量m、用刻度尺测出回形针上升的高度h，用秒表测出所用的时间t；
（3）克服回形针重力做功：W=Gh=mgh；
则风车做功的功率：。（4）测定风车在一定风速下做功的功率，其功率是一定的，线本身有质量，风车对回形针做功的同时要对线做功，选用较粗重的线做实验时，对较粗重的线做的功大于对选用较细的线做的功，则测出细线对回形针做的功偏小，故测出细线对回形针做功的功率值偏小。
24．物体动能的大小与质量和速度有什么关系？为探究此问题，小科用相同的斜面、长木板、纸盒和两个不同质量的小球，设计了如图所示的甲、乙、丙三个实验，通过比较分析，得出结论。
（1）小科是通过观察 来比较小球动能的大小；
（2）甲、乙两次实验中，小球从斜面同一位置静止释放，是为了控制 相同；
（3）通过对比甲、丙两次实验可得出结论是： ；
（4）若长木板绝对光滑，本实验还能达到探究目的吗？并说明理由： 。
【答案】（1）纸盒在水平面移动的距离
（2）小球到达水平面时的初始速度
（3）质量一定时，物体的速度越大，动能也越大
（4）不能。如果绝对光滑，物体在水平面将永远做匀速直线运动
【解析】（1）小科是通过观察纸盒在水平面移动的距离来比较小球动能的大小；
（2）甲、乙两次实验中，小球从斜面同一位置静止释放，是为了控制小球到达水平面时的初始速度相同；
（3）根据图片控制，甲、丙两次实验中，小球质量相同，而在斜面上高度不同，那么得到结论： 质量一定时，物体的速度越大，动能也越大 。
（4）若长木板绝对光滑，本实验不能达到探究目的，理由：如果绝对光滑，物体在水平面将永远做匀速直线运动。
25． 小金在做“探究杠杆平衡条件”实验的装置如图所示，杠杆上相邻刻度间的距离相等。
（1）杠杆在如图甲所示的位置静止时 （选填“是”或“不是”）处于杠杆平衡状态的；
（2）为使杠杆在水平位置平衡，应将右端的平衡螺母向 （选填“左”或“右”）端调节；
（3）如图乙所示，杠杆水平位置平衡后，在A点挂了2个钩码，每个钩码重0.5N，在B点竖直向下拉弹簧测力计，仍使杠杆保持水平平衡，此时弹簧测力计的示数应为 N。当弹簧测力计改为斜拉时，再次使杠杆保持水平平衡，此时弹簧测力计的示数将 。（选填“变大”、“变小”或“不变”）
【答案】（1）是
（2）右
（3）1.5；变大
【解析】（1）如图（甲）的位置静止时是处于杠杆平衡状态的；
（2）如图甲，为使杠杆在水平位置平衡，应将平衡螺母向右端调节。
（3）若每个小格长L，在A点挂2个相同的钩码，在B点竖直向下拉弹簧测力计，让杠杆在水平位置平衡，根据杠杆的平衡条件有：2×0.5N×3L=F×2L，解得：F=1.5N。
弹簧测力计的示数应为1.5N，当弹簧测力计改为斜拉时，拉力的力臂减小，再次使杠杆水平位置平衡，根据杠杆的平衡条件，弹簧测力计的示数将变大；
26．为了比较两种燃料的热值，小金采用如图甲所示的两套完全相同的装置进行实验，烧杯内水的初温和质量相同，实验中忽略热量损失。
（1）实验时若温度计的玻璃泡碰到杯底，则测量的温度值 （“偏大”、“偏小”或“不变”）。
（2）实验中燃烧相同质量的燃料，根据 来比较放出热量的多少。
（3）小金选用了燃料a和燃料b进行实验。当燃料燃尽后，小金根据各个时刻烧杯中的水温，绘制了如图乙所示的图像，则可初步判断燃料 的热值大。
（4）另一组的小华也用图甲的两套完全相同的装置进行实验，并重新在烧杯内加入初温和质量相同的水，在燃料烧完后也画出了水的温度随时间变化的图像如图丙所示，根据丙图像，燃料1和燃料2的热值之比为 。
【答案】（1）偏大
（2）温度计上升的示数
（3）B
（4）8：3
【解析】（1）实验时若温度计的玻璃泡碰到杯底，由于杯底的温度较高，则测量的温度值偏大。
（2）由于实验中不能直接观察到燃料放出热量的多少，所以实验中运用转换法，用烧杯中温度计上升的示数来比较放出热量的多少。
（3）由图乙可知，燃料燃尽后，燃料b能使烧杯中温度计上升的示数更大，所以燃料b放出热量更多，故燃料b的热值大。
（4）由图丙可知，燃料1使水温度升高到100℃，水的温度保持不变，水在5min内，温度由20℃升高到100℃，温度升高80℃，燃料2使水温在15min内，温度由20℃升高到80℃，则燃料2使水温在5min内，升高20℃；则在5min内，两套装置中的水吸收热量之比
则在5min内，两套装置中的燃料放出热量之比为4∶1，在5min内，燃料1只燃烧总质量的，燃料2只燃烧总质量的，则燃料1和燃料2的热值之比。
27．某灯泡上标有“7.*V0.5A”的字样，其中额定电压值不清、估计在7.0V~7.9V之间，因为灯泡的电阻会随温度的升高而增大，要测定小灯泡的额定功率，必须测出其额定电压。现有实验仪器：一只电压恒定的电源(电压值未知)、一只电流表、一只标有“20Ω 1.5A"的滑动变阻器R，一只阻值为10Ω的定值电阻R0、开关和导线若干。某项目化小组反复讨论后，设计了图甲所示的电路图，并开展以下实验。
（1）滑片P位于a端时。只闭合开关S和S1，此时电流表示数如图乙为 A，计算出电源电压为 V。
（2） (请补充具体操作)，此时小灯泡正常发光。
（3）当小灯泡正常发光时，保持滑动变阻器的滑片P不动，闭合开关S和S1，断开S2，读出电流表示数为0.6A，则求出此时变阻器接入电路的阻值R'。通过计算得出灯泡的额定电功率为 W。
【答案】（1）0.4；12
（2）闭合开关S和S2，断开S1，移动滑动变阻器R的滑片P，使电流表示数为0.5A
（3）3.5
【解析】（1）只闭合开关S和S1，滑片P位于a端时，滑动变阻器R电阻全部连入电路且与定值电阻R0串联，
灯泡正常发光时的电流为0.5A，则电流表选择小量程，分度值为0.02A，则示数为：I1=0.4A；
则电压电压为：U=I1（R最大+R0）=0.4A×（20Ω+10Ω）=12V；
②只闭合开关S和S2，调节滑动变阻器的滑片，使电路中的电流为0.5A，此时小灯泡正常发光；
③当小灯泡正常发光时，保持滑动变阻器的滑片P不动，闭合开关S和S1、断开S2，读出电流表示数为：I2=0.6A，
则此时定值电阻两端的电压为：U定=I2R0=0.6A×10Ω=6V，
此时滑动变阻器两端电压为：U'=U-U定=12V-6V=6V，
则滑动变阻器连入电路的电阻为：；
当灯泡正常发光时，滑动变阻器两端的电压为：U″=IR=0.5A×10Ω=5V，
则此时灯泡两端的电压即额定电压为：U额=U-U″=12V-5V=7V，
灯泡的额定电功率为：P=U额I=7V×0.5A=3.5W。
四、解答题（共5小题,每题8分,共40分）
28．某小球被水平抛出，其部分运动轨迹如图甲所示，小球在运动过程中经过M、N两点，对应甲图①②③点处的某两个位置，其动能和重力势能的参数如图乙所示。
（1）从小球的运动轨迹图可知，小球在①③位置机械能 （选填“相等”或“不相等”）
（2）根据图乙计算小球在N点的机械能是多少焦？
（3）通过计算分析说明，M点在对应甲图①②③的哪个位置？
【答案】（1）不相等
（2）小球在N点时的重力势能为：
故小球在N点的机械能是：
（3）由图知道，小球反弹的高度越来越低，所以机械能越来越小，小球在①位置机械能大于在③位置机械能。小球在M点时的机械能为：
小球在M点时的动能为：
小球在M点时的动能小于小球在N点时的动能，质量不变，则小球在M点的速度小于N点，小球在N点的重力势能为N点的重力势能比较大，说明N点的高度比较高，故N点可能在位置②，M点在①。
【解析】（1）由图知道，小球反弹的高度越来越低，所以机械能越来越小，小球在①位置机械能大于在③位置机械能。
（2）根据小球在N点的重力势能的百分比计算出小球在N点的重力势能；
（3）根据小球在M、N点的重力势能的大小关系可知高度关系。
29．纯电动汽车作为低碳环保的先行者，对降低碳排放有突出的贡献，我国提出了多项政策大力发展电动汽车．已知某品牌的一款电动汽车参数如表：
电动机额定功率 20千瓦 电池类型 磷酸铁锂电池
能耗 12千瓦时/百公里 电池质量 200千克
最高时速 120千米/时 电池能量密度 0.2千瓦时/千克
（注：电池能量密度指的是单位质量电池所包含的能量．）
（1）如图电动汽车正在充电，充电过程中电能转化为 ．
（2）为延长电池使用寿命，通常剩余电量为10%即需充电．该车充满电后，最佳续航里程是多少公里？
（3）在额定功率下该车以最高时速行驶时产生的牵引力为多少？
【答案】（1）化学能
（2）解：
S
（3）解：
【解析】（1）根据能量转化的知识解答；电动汽车正在充电，充电过程中电能转化为化学能。
（2）用电池的能量密度×电池质量计算出电池储存的电能，再减去剩余电量得到可以消耗的电能，最后用可以消耗的电能与百公里消耗电能作比即可；
（3）根据公式 计算行驶时受到的牵引力。
30．如图所示为某汽车起重机利用卷扬机吊起物体A的示意图。卷扬机把质量为的物体A以的速度匀速提升。卷扬机牵引力F为，不计绳重与摩擦。求：
（1）卷扬机牵引力的功率。
（2）动滑轮的重力。
（3）滑轮组的机械效率。
【答案】（1）解：
（2）解：
（3）解：
【解析】（1）根据滑轮组装置确定绳子股数，利用v=nv物求出自由端移动的速度，根据求出卷扬机牵引力的功率；
（2）不计绳重与摩擦，根据求出动滑轮的重力；
（3）根据求出该滑轮组的机械效率。
31．如图是我国古代劳动人民搬运巨木时的简化装置：O为轻质杠杆AB的转轴，，重的物块用轻质细绳系在A端，工人在B端施加竖直向下的拉力F将物块匀速拉升。整个过程中，B端下降了，不计转轴摩擦。
（1）图中横杆AOB属于 （填“省力”或“费力”）杠杆。
（2）求工人所用的拉力。
（3）求克服物体重力所做的功。
【答案】（1）省力
（2）解：
（3）解：
【解析】 （1）由图可知，横杆在使用的过程中，动力臂大于阻力臂，为省力杠杆；
（2）件根据杠杆平衡条件F1L1=F2L2可知G×OA=F×OB，
OA：AB=1：4，OA：OB=OA：（AB-OA）=1：3；
为将图2中物块恰好拉离地面，工人所用的拉力为：
；
（3）不计转轴摩擦和杠杆的重力，根据功的原理，
W=Gh=Fs=400N×1.5m=600J。
32．如图甲所示的电饭锅，额定电压为220V，加热功率为1210W。从铭牌上可知该电饭锅能效等级为三级，简化电路图如图乙所示，有加热和保温两挡，由开关S调节，其中R1和R2均为发热电阻，且阻值不随着温度的变化而改变。求：
（1）电阻R1的阻值：
（2）小明利用电能表测量电饭锅的保温功率，他关闭家里的其它用电器，让电饭锅处于“保温”状态下正常工作，观察在10min内电能表转盘转了30圈。求该电饭锅保温功率。
（3）小明上网查询了解，国家标准中规定电饭锅在该加热功率下正常工作时，三级能效的热效率值范围为81%≤η<86%（热效率是指装置的有效输出能量与输入能量的比值）。他用学过的知识对电饭锅进行测试：在加热状态下，将温度为23℃、质量为2.2kg的水加热到100℃，电饭锅正常工作用时700s。已知c水=4.2×103J/（kg·℃），请你通过计算帮助小明判断该电饭锅的热效率值是否达到三级能效。
【答案】（1）由电路图知，S断开时两电阻串联，电路中电阻较大，功率较小，为保温状态，
当S闭合时，只有R1接入电路中，电阻较小，功率较大，为加热状态，
则R1的电阻：。
（2）“3000r/（kW h）”表示每消耗1kW h电能，电能表转盘转3000圈，
只让电饭煲在“保温”状态下工作，转盘在10min内转了30转，
则电饭锅消耗的电能为：，
电饭锅处于“保温”状态时的功率为：。
（3）该电饭锅的热效率值达到三级能效
水吸收的热量为：
Q吸=c水mΔt=4.2×103J/（kg ℃）×2.2kg×（100℃-23℃）=7.1148×105J；
用时700s消耗的电能为：
W'=P加热t'=1210W×700s=8.47×105J，
该电饭锅的热效率为：，
故该电饭锅的热效率值达到三级能效。
【解析】（1）由电路图知，S断开时两电阻串联，电路中电阻较大，功率较小，为保温状态，
当S闭合时，只有R1接入电路中，电阻较小，功率较大，为加热状态，由算出R1的电阻；
（2）根据电能表的转数求出电饭锅处于“保温”状态下正常工作消耗的电能，根据得出保温功率；
（3）根据Q吸=c水mΔt算出水吸收的热量，由W'=P加热t'算出用时700s消耗的电能，由算出该电饭锅的热效率，进而判断出该电饭锅的热效率值是否达到三级能效。
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