初中科学浙教版 九年级上册 第三章 能量的转化和守恒单元卷
一、单选题
1．（2024九上·杭州）如图所示，农业基地的技术员正在遥控无人机给农田喷洒农药。若无人机喷洒农药的过程中保持在同一高度匀速飞行，则无人机（含农药）的（ ）
A．重力不变 B．动能不变
C．重力势能减小 D．机械能不变
【答案】C
【知识点】动能和势能的大小变化；势能的影响因素
【解析】【分析】动能大小的影响因素：质量、速度。质量越大，速度越大，动能越大。重力势能大小的影响因素：质量、被举得高度。质量越大，高度越高，重力势能越大。机械能等于动能和势能之和。
【解答】】无人机喷洒农药的过程中保持在同一高度匀速飞行，则无人机（含农药）的质量减小，高度不变，速度不变，重力势能减小，动能减小，机械能为动能与重力势能的总和，则机械能也减小，故ABD不符合题意，C符合题意。
故答案为：C。
2．（2019九上·宁波期末）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．冬天搓手取暖 D．钻木取火
【答案】A
【知识点】物体内能的改变方法
【解析】【分析】改变物体内能的两种方式：热传递和做功；热传递改变物体内能的本质是能量的转移，做功改变物体内能的本质是能量的转换，据此判断。
【解答】柴火烧水，是将火焰的内能转移到水中，利用的热传递的方式改变内能；；压缩空气发热、冬天搓手取暖、钻木取火都是利用做功方式改变内能，故A符合题意。
故选A。
3．（2023九上·庆元月考）如图中的皮划艇运动员一手支撑住桨柄的末端，另一手用力划桨，此时的船桨可看作是一个杠杆。下图中的船桨模型中最合理的是（ ）
A． B．
C． D．
【答案】B
【知识点】杠杆的应用
【解析】【分析】在分析时，注意确定杠杆的支点即杠杆围绕转动的点。当人向后划桨时，浆的上端为支点，人给浆的力向后，水给浆的力向前。
【解答】由题意可知，撑住桨柄的末端为支点，下面的手给浆向后的力，这时水给浆一个向前的力，使船前进。
故答案为：B。
4．（2023九上·临海期中） 如图所示，一个物体由A点从静止开始下落，相继经过B、C两点，AB＝BC。物体在AB段重力做功W1，做功功率P1；在BC段重力做功W2，做功功率P2，则下列关系正确的是（ ）
A．W1≠W2，P1≠P2 B．W1＝W2，P1＝P2
C．W1＝W2，P1＞P2 D．W1＝W2，P1＜P2
【答案】D
【知识点】功的计算公式的应用；功率计算公式的应用
【解析】【分析】 已知AB=BC，根据W=Gh可知这两段重力做的功相等；因小球在自由下落时做加速下落运动，所以根据速度公式可知经过相同路程的时间关系，再根据功率公式得出它们的功率关系。
【解答】 已知AB=BC，根据W=Gh可知，重力在AB段和BC段做的功相等，即W1=W2；
由于小球在自由下落时做加速运动，
根据可知，小球在BC段运动的时间短，
根据公式可知，物体在AB段重力做功功率小于BC段重力做功功率，即P1＜P2。
故选D。
5．（2019九上·萧山期末）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
【知识点】二力平衡的条件及其应用；功率计算公式的应用；滑轮组及其工作特点
【解析】【分析】（1）首先对动滑轮进行受力分析，根据二力平衡计算出绳子对A的拉力，然后对A进行受力分析，根据二力平衡的知识计算出A受地面的摩擦力；
（2）根据动滑轮的特点及A的移动速度计算滑轮的移动速度；
（3）首先根据sA=vAt计算出物体A移动的距离，再根据公式W=F拉sA计算对A做的功；
（4）根据公式P=Fv计算水平拉力F的功率即可。【解答】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。
6．（2024九上·杭州）如图所示，将一弹性小球沿一定角度斜抛出去，小球落地后被弹出，依次经过A点、B点、C点和D点后又被多次弹起，图中虚线为小球的运动轨迹。则该弹性小球在运动过程中，下列说法正确的是（ ）
A．小球在B点时机械能为零
B．小球第一次反弹后到达最高点C时动能为零
C．小球经过相同高度的A、D两点时动能相等
D．小球在C点时的机械能大于在D点时的机械能
【答案】D
【知识点】动能和势能的大小变化；动能的影响因素；势能的影响因素
【解析】【分析】影响重力势能的因素：质量、高度；影响动能的因素：质量、速度；影响弹性势能的因素：弹性形变程度；小球弹跳的高度会越来越低，这说明在势能和动能的转化过程中有能量的消耗，所以小球的机械能一次比一次少。
【解答】A．小球在B点时，质量一定，高度最低，速度最大，所以动能最大，重力势能最小，动能和势能统称为机械能，机械能不为零，故A错误；
B．从轨迹来看，小球既有水平方向的速度又有竖直方向的速度，第一次反弹后到达最高点C时，竖直方向速度为零，水平方向速度不为零，则小球在C点的动能不为零，故B错误；
C．小球在多次弹起过程中，机械能逐渐变小，而A点在D点之前，因此小球在D点的机械能小于在A点的机械能，由于A、D两点高度相同，重力势能相等，所以D点的动能小于A点的动能，故C错误。
D．由图可知，小球在多次弹起过程中，机械能逐渐变小，而C点在D点之前，所以小球在C点时的机械能大于在D点时的机械能，故D正确。
故答案为：D。
7．（2019九上·瑞安月考）自行车是简单机械的巧妙结合，如踏脚用到了杠杆原理。若作用在脚踏板上的力为F，下列图中能正确表示出该力的力臂的是（ ）
A． B．
C． D．
【答案】B
【知识点】力臂的画法
【解析】【分析】根据力臂的定义判断。
【解答】力臂是从杠杆支点到力的作用线的垂直距离。根据图片可知，O点为支点，标有F的箭头为力的作用线，那么该力的力臂如下图所示：
故B正确，而A、C、D错误。
故选B。
8．（2024九上·鹿城月考）小科用如图所示的电路探究“电流通过导体产生热量多少与电阻的关系”，下列说法正确的（ ）
A．玻璃管越粗实验现象越明显
B．两烧瓶中分别装等质量的水和煤油
C．需控制两烧瓶中电阻丝的长度、横截面积、材料均相同
D．该装置还可研究导体产生的热量与电流大小的关系
【答案】D
【知识点】影响电流热效应的因素（焦耳定律）
【解析】【分析】 转换法 物理学中对于一些看不见摸不着的现象或不易直接测量的物理量，通常用一些非常直观的现象去认识或用易测量的物理量间接测量，这种研究问题的方法叫转换法。
【解答AB.电阻丝产生的热量不易直接观察，由转换法，可使等质量初温相同的同种物质吸收热量，由温度变化确定产生的热量多少；故玻璃管越细，变化幅度越大，实验现象越明显，故AB错误；
C.探究“电流通过导体产生热量多少与电阻的关系”，要控制电流和通电时间相同，只改变电阻大小，故两烧瓶中电阻丝阻值应不同，若控制两烧瓶中电阻丝的长度、横截面积、材料均相同，则两电阻丝阻值相同，故C错误；
D.研究电流通过导体产生的热量与电流大小的关系，要控制电阻和通电时间相同，只改变电流大小。上图中，将任一个电阻丝作为研究对象，通过移动变阻器的滑片可改变电
路的电流大小，而控制通电时间相同，即可研究电流通过导体产生的热量与电流大小的关系，故D正确。
故答案为：D。
9．（2022九上·慈溪竞赛）某同学利用电压恒定的电源、定值电阻R1、热敏电阻R2(阻值随温度升高而减小)、电磁铁、电压表连接成水温检测电路，电路原理如图甲。在电磁铁上方固定一个挂有铁块的弹簧测力计，其中某时段弹簧拉力随时间变化情况如图乙。则对各时段分析错误的是（ ）
A．0～t1时段水温最低
B．t1～t2，时段水温升高
C．t2～t3时段电路消耗的电功率最大
D．t3～t4时段电压表示数不断增大
【答案】D
【知识点】欧姆定律及其应用；影响电磁铁磁性强弱的因素；电功率计算公式的应用
【解析】【分析】（1）（2）根据拉力变化确定电磁铁的磁场变化，进而确定通过电路的电流变化，再根据欧姆定律确定R2的阻值变化，最后根据它的阻值随温度的变化规律确定水温变化。
（3）根据P=UI分析总功率的变化；
（4）根据U=IR分析电压表的示数变化。
【解答】根据图乙可知，0~t1时段，弹簧拉力最小，则此时电磁铁的磁场最弱，通过电路的电流最小，而电路的总电阻最大。根据R总=R1+R2可知，此时R2的阻值最大，而温度最低，故A正确不合题意；
t1~t2时段，弹簧的拉力增大，则此时电磁铁的磁场变强，通过电路的电流变大，而电路的总电阻变小。根据R总=R1+R2可知，此时R2的阻值变小，则该时段水温升高，故B正确不合题意；
同理分析可知，t2~t3时段时，弹簧拉力最大，则通过电路的电流最大，根据P=UI可知，电路的总功率最大，故C正确不合题意；
t3~t4时段，弹簧拉力不断减小，那么通过电路的电流不断减小，根据U=IR可知，电压表的示数不断减小，故D错误符合题意。
故选D。
10．（2019九上·义乌月考）下列关于放射现象、原子核和核能的说法中，正确的是 ( )
A．通过对放射现象的研究，物理学家确认，原子核由质子和电子组成
B．放射性有着广泛的应用，但是强剂量或长时间的辐射对人体有害
C．目前的核电站是利用核聚变释放的核能来发电的
D．核聚变的原料"铀"在地球上的储量非常有限
【答案】B
【知识点】核裂变与核聚变；核电站及其工作原理
【解析】【分析】（1）原子是由原子核和电子组成的，原子核是由质子和中子组成的；
（2）在大剂量的照射下，放射性对人体和动物存在着某种损害作用，放射性也能损伤遗传物质，主要在于引起基因突变和染色体畸变，使一代甚至几代受害；
（3）核电站是可利用核裂变产生的巨大能量来发电的；
（4）地壳中铀的平均含量约为百万分之2.5，即平均每吨地壳物质中约含2.5克铀，这比钨、汞、金、银等元素的含量还高。
【解答】A、原子核是由质子和中子组成的，质子和中子是由更小的微粒夸克组成的，因此该选项错误；
B、放射性在治疗肿瘤方面有着重要的应用，但是过量的辐射对人体是有危害的，有时住往需经20年以后，一些症状才会表现出来，因此该选项正确；
C、核电站是利用核裂变的链式反应释放的核能来发电的，不像化石燃料发电那样排放巨量的污染物质到大气中，因此核能发电不会造成空气污染，该选项错误；
D、铀在地壳中的含量很高，比汞、铋、银要多得多，但由于提取铀的难度较大，只有沥青铀矿和钾钒铀矿两种常见的矿床，另外铀是核裂变的原料，不是核聚变，故该选项错误。
故答案为：B
11．（2018九上·杭州期中）投掷实心球是体育中考项目之一。若不计空气阻力，实心球从离手到落地前的过程中，下列关于其动能、势能和机械能的大小分别随时间变化的曲线中，正确的是（ ）
A．①③④ B．②③④ C．①④ D．③④
【答案】B
【知识点】动能和势能的大小变化
【解析】【分析】动能与质量和速度有关，重力势能与质量和高度有关，而机械能等于动能与势能的和，据此判断三种能量的变化趋势。
【解答】实心球从离手到落地前的过程中，它的高度先增大后减小，因此它的重力势能先增大后减小，故③正确；
由于球的高度先增大后减小，所以小球的速度先减小后增大，那么动能先减小后增大；因为到达最高点时，球的速度并不为0，所以它的动能最小时也不为0，故③正确，而①错误；
由于不计空气阻力，所以机械能没有损失，即保持不变，故④正确。
那么正确的是②③④。
故选B。
12．（2022九上·安吉期末）继高铁之后，“华龙一号"核电装置成为了我国的另一“国之重器”，目前已经和多个国家签订了核能发电项目。如下图是核电站工作流程图，关于流程中各装置的能量转化，正确的是（ ）
A．核反应堆：核能转化为内能 B．蒸汽轮机：化学能转化为动能
C．发电机：电能转化为机械能 D．电取暖器：电能转化为机械能
【答案】A
【知识点】能量的相互转化和转移
【解析】【分析】根据能量转化的知识判断。
【解答】A.核反应堆：核能转化为内能，故A正确；
B.蒸汽轮机：内转化为动能，故B错误；
C.发电机：机械能转化为电能，故C错误；
D.电取暖器：电能转化为内能，故D错误。
故选A。
13．（2024九上·杭州期末）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
【知识点】串、并联电路的电流特点；串、并联电路的电压特点；电功率计算公式的应用
【解析】【分析】灯泡的亮度决定于实际功率大小，
（1）根据串联分压确定串联时的电压，得出实际功率与额定功率的关系；
（2）根据并联电压相等，确定实际功率。
【解答】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．（2024九上·绍兴期末）《天工开物》中记载有一种自动引水灌溉工具“高转筒车”(如图)。使用时下方转轮安装在河道中，流水驱动轮子转动，系在传动绳索上的竹筒将水从河里源源不断输送到上方农田中。下列说法正确的是（ ）
A．这是一台“永动机”
B．水在输送过程中重力势能不变
C．转轮转速越快输水做功功率越大
D．上、下两个转轮可分别看作定滑轮和动滑轮
【答案】C
【知识点】功率计算公式的应用；动能和势能的大小变化；动滑轮及其工作特点
【解析】【分析】A.根据能量转化和守恒的知识判断；
B.重力势能与质量和高度有关；
C.功率是表示物体做功快慢的物理量；
D.固定不动的滑轮为定滑轮，跟随物体一起移动的滑轮为动滑轮。
【解答】A.轮子转动输送水，利用的是水的动能，这不是永动机，故A错误；
B.水在输送过程中质量不变，高度增大，则重力势能变大，故B错误；
C.转轮转速越快，输水做功越快，则功率越大，故C正确；
D.上下两个轮子都是固定的，肯定不是动滑轮，故D错误。
故选C。
15．（2024九上·绍兴期末）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
【知识点】核电站及其工作原理
【解析】【分析】AD.根据核反应堆的工作原理判断；
B.根据热机的能量转化判断；
C.根据发电机的能量转化判断。
【解答】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。
16．（2023九上·安吉月考）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
【知识点】电功率计算公式的应用
【解析】【分析】A.根据W=Pt分析；
BD.根据公式分别计算出两个灯泡正常发光时的电阻，再根据P=I2R比较二者串联时电功率大小即可；
C.根据可知，在电阻不变的情况下，功率与电压的平方成正比，据此计算110V时乙灯的实际功率即可。
【解答】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。
二、填空题
17．（2023九上·金华期末）能量的转化事实在学习和生活中比比皆是，完成下列关于能量转化的问题：
（1）李白在《望庐山瀑布》中写道： “日照香炉生紫烟”，这是通过 (选填“做功”或 “热传递”)的方式来改变香炉峰的内能，加快了水的蒸发而生成“紫烟”；
（2）将开水灌入保温瓶，未灌满时就塞好瓶塞，瓶塞通常会被喷出。瓶塞被喷出过程中的能量转
化与汽油机的 冲程中的能量转化相同。
【答案】（1）热传递
（2）做功
【知识点】物体内能的改变方法；热机的工作原理
【解析】【分析】（1）做功改变物体内能的本质为能量的转化，而热传递改变物体内能的本质是能量的转移；
（2）四冲程汽油机的压缩冲程，将机械能转化为内能；做功冲程，将内能转化为机械能。
【解答】（1）“日照香炉生紫烟”，这是通过热传递的方式来改变香炉峰的内能，加快了水的蒸发而生成“紫烟”；
（2）将开水灌入保温瓶，未灌满时就塞好瓶塞，瓶塞通常会被喷出，此时将水蒸气的内能转化为瓶塞的机械能，这和汽油机的做功冲程的能量转化相同。
18．（2024九上·杭州）现有30捆书籍，每捆书籍的质量都为5kg。小明想尽快将它们搬上10m高的四楼教室。如图是小明可以提供的用于搬运物体的功率与被搬运物体质量的关系图像。由图可知，若用最少的时间将这批书籍搬上教室，每次搬运的书籍的质量应是 kg，每次上楼对书做的功是 J，除去小明搬起、放下以及下楼的时间，搬完这批书小明最少需要 分钟。
【答案】15；1500；5
【知识点】功的计算公式的应用；功率计算公式的应用
【解析】【分析】（通过图线知，顶点的输出功率最大，为了尽可能快地将这批书籍搬上新家，要求人始终在最大功率（输出）状态下工作，因此每次应搬运质量15kg的书籍；根据G=mg求出每次搬运的书籍的重力；利用W=Gh求每次搬运书籍做的功。
【解答】由图像知道，当搬运质量为15kg物体时，人用于搬运物体的功率（输出）最大，其值为50W；30捆书籍的总重是一定的，搬运的高度一定（h=10m），所以搬运书籍需要做的总功是一定的；为了以最少的时间将这批书籍搬上新家，应要求人始终在最大功率（输出）状态下工作，所以，每次应搬运质量15kg的书籍。每次搬运的书籍的重力
每次上楼对书做的功（克服书的重力做功）
由 知道，每次上楼所用的时间
总共有30捆书籍，1次搬3捆，所以，要完成搬运任务需要10个来回，则他最快完成搬运任务并返回原地所用的总时间
19．（2024九上·杭州）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
【知识点】动能和势能的大小变化；动能的影响因素；势能的影响因素
【解析】【分析】动能大小的影响因素：质量、速度；质量越大，速度越大，动能越大。动能和势能统称为机械能，据此根据能量柱状图，结合能量守恒定律分析解答。
【解答】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．（2024九上·鹿城月考）2023年4月中国“人造太阳”成功实现稳态高约束模式等离子体运行403秒，创造新的世界纪录，
（1）其反应原理与太阳类似，是通过核 ，释放巨大的核能，从而获得高温。
（2）“人造太阳”加热功率超过1×1012瓦，若利用“人造太阳”发电，发电效率为60%，则每小时发电量达 千瓦时。
【答案】（1）聚变
（2）6×108
【知识点】核裂变与核聚变；电功计算公式的应用
【解析】【分析】核聚变是指将两个较轻的核结合而形成一个较重的核和一个极轻的核（或粒子）的一种核反应形式。
【解答】（1）“人造太阳”的反应原理与太阳相似，通过核聚变的途径释放出巨大能量，从而获得高温。
（2）“人造太阳”每小时发电量为
21．（2021九上·嵊州期末）同一小球以同样的速度v沿着与水平方向成θ角斜向上抛出，甲图表示小球沿足够长的光滑斜面向上运动，乙图表示小球在空中的运动轨迹（空气对小球的阻力忽略不计)。
（1）小球在沿斜面上升的过程中其机械能总量 (选填“增大”、“不变”或“减小”)
（2）小球能到达最高点的高度h1 h2。(选填“大于”、“等于”或“小于”)
【答案】（1）不变
（2）大于
【知识点】能量的相互转化和转移；动能和势能的大小变化
【解析】【分析】（1）分析小球运动过程中是否存在能量的损失即可；
（2）首先分析最高点时二者速度的大小，然后确定该点时动能的大小，进而确定重力势能的大小，最后比较最高点的高度大小。
【解答】（1）小球在沿斜面上升过程中，斜面光滑，即不会克服阻力而消耗机械能，因此其机械能总量不变。
（2）小球在斜面上到达最高点时，它的速度为零，动能为零；小球被抛出到达最高点时，它在水平方向上的速度不为零，即动能不为零。根据机械能=动能+重力势能可知，前面的重力势能肯定大于后者的重力势能，即前面到达的高度大于后者的高度，也就是h1>h2。
22．（2024九上·绍兴期末）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%
【知识点】功率计算公式的应用；滑轮组绳子拉力的计算；机械效率的计算
【解析】【分析】（1）定滑轮可以改变力的方向，动滑轮可以省力；
（2）根据s=nh计算出拉力移动的距离，根据W总=Fs计算拉力做的总功，根据计算拉力做功的功率；
（3）根据W额=G动h计算滑轮组做的额外功，根据W有=W总-W额计算滑轮组做的有用功，根据计算滑轮组的机械效率。
【解答】（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：。
23．（2024九上·镇海区期末）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
【知识点】功；功的计算公式的应用；功率；功率计算公式的应用
【解析】【分析】 根据W=Fs计算推力F对物体A做功，由算出推力F的功率；
根据做功的两个必要因素分析重力做功。
【解答】 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。
三、实验探究题
24．（2024九上·海曙开学考）小明用如图装置来测定斜面的机械效率。每次实验时，被拉的小车沿同一斜面匀速向上运动。下表是小明记录实验数据的表格。
（1）本实验中是通过改变 从而改变斜面的倾斜程度；
（2）经计算，“较陡”时，斜面的机械效率为 。
（3）综合分析以上数据，可以得出的实验结论为： 。
（4）“最陡”时，小车对长木板的摩擦力为 。
实验次数 斜面的倾斜程度 小车重量G/N 斜面高度h/m 沿斜面拉力F/N 斜面长S/m 有用功W有/J 总功W总/J 机械效率η
1 较缓 10 0.1 3 1 1 3 33%
2 较陡 10 0.2 4 1
3 最陡 10 0.4 6 1 4 6 66.7%
【答案】（1）木块高度h
（2）50%
（3）其它条件相同时，斜面越陡，斜面的机械效率越大
（4）2N
【知识点】机械效率的测量实验
【解析】【分析】 （1）本实验中可以手动改变木块高度h从而改变斜面的倾斜程度；
（2）根据W有=Gh计算出有用功，根据W总=Fs计算出总功，根据计算出斜面的机械效率；
（3）根据表格的数据可分析斜面机械效率与斜面倾斜程度的关系；
（4）木板对小车的摩擦力做的功为额外功，根据W额=W总-W有=fs可计算出木板对小车的摩擦力，小车在斜面上是匀速直线运动的，根据力的作用是相互的知，小车对长木板的摩擦力等于木板对小车的摩擦力。
【解答】 （1）本实验中可以手动改变木块高度h从而改变斜面的倾斜程度；
（2）由表格的第2组实验数据知，
克服小车重力做的有用功为：W有=Gh=10N×0.2m=2J，
弹簧测力计拉力对小车做的总功为：W总=Fs=4N×1m=4J，
则此时斜面的机械效率为：；
（3）根据表格的数据知，其它条件相同时，当斜面越陡时，斜面的机械效率越大；
（4）根据表格的第3组实验数据知，
此时克服小车重力做的有用功为：W有'=Gh'=10N×0.4m=4J，
弹簧测力计拉力对小车做的总功为：W总'=F's=6N×1m=6J，
则小车克服斜面摩擦力做的额外功为：W额=W总'-W有'=6J-4J=2J，
根据W额=fs得，木板对小车的摩擦力为：，
由于小车在斜面上是匀速直线运动，根据力的作用是相互的知，小车对长木板的摩擦力为：f'=f=2N。
25．（2024九上·鹿城月考）小明用图甲所示电路来测量小灯泡的电功率（部分器材的规格已标明）。
（1）闭合开关进行小灯泡额定功率测定的实验，当移动滑动变阻器到图中位置时，电压表示数为2伏，接下来的操作是 。
（2）小明进行了六次实验，记录实验数据并在U-I图像中描点，得到小灯泡两端的电压与电流的关系图像如图乙所示。则根据记录的数据和图像可知：小灯泡的额定功率为 瓦。
（3）实验结束后，小明继续对滑动变阻器两端电压与通过它的电流关系进行探究，画出了对应的U-I图像如图丙，请你在图中“①”、“②”或“③”三条虚线中选择正确的一条，并说明你选择的依据 。
【答案】（1）向右移动滑动变阻器，直到电压表示数为2.5伏
（2）0.75
（3）①，灯泡和滑动变阻器两端电压之和保持不变
【知识点】电功率计算公式的应用；小灯泡电功率的影响因素
【解析】【分析】 额定功率，是指用电器正常工作时的功率。它的值为用电器的额定电压乘以额定电流。若用电器的实际功率大于额定功率，则用电器可能会损坏；若实际功率小于额定功率，则用电器无法正常运行。
【解答】（1） 电压表示数为2伏 ，电路中的电阻较大，接下来应进行的操作是移动滑动变阻器滑片， 直到电压表示数为2.5伏 。
（2）根据U-I图像可知，灯泡两端电压等于额定电压2.5V正常发光，此时通过它的电流为0.3A，小灯泡的额定功率为P额=U额I额=2.5V×0.3A=0.75W
（3）电源电压为3V，灯的U-I图像与变阻器电流随电压的变化关系图像交点，表示灯的电压与变阻器的电压相等（串联电路各处的电流相等），故由串联电路电压的规律，此时灯与变阻电压的电压都为1.5V， 灯泡和滑动变阻器两端电压之和保持不变等于3v，只有图3中的虚线①符合这个条件。
26．（2020九上·拱墅期中）在“探究杠杆的平衡条件”实验中：
（1）如图a所示，为使杠杆在水平位置平衡，应将杠杆右端的平衡螺母向 旋（选填“左“或“右”）。
（2）如图b所示，在A位置上挂两个相同钩码，应该在B位置挂上 个同样的钩码，才能使杠杆在水平位置平衡。
（3）如图c所示，弹簧测力计由竖直方向逐渐向左转动，杠杆始终保持水平平衡，则弹簧测力计的示数将 （选填“变大”、“变小”或“不变”）。
【答案】（1）右
（2）1
（3）变大
【知识点】杠杆的平衡条件
【解析】【分析】（1）平衡螺母总是向轻的那端调节；
（2）根据杠杆的平衡条件F1L1=F2L2计算；
（3）分析动力臂的长度变化，然后根据杠杆的平衡条件分析动力的大小变化。
【解答】（1）根据a图可知，杠杆的右端上翘，那么右端轻，因此平衡螺母向右端调节；
（2）设每格的长度为L，每个钩码重力为G，根据图b得到：
2G×2L=4L×nG；
解得：n=1；
（3）如图c所示，弹簧测力计由竖直方向逐渐向左转动，杠杆始终保持水平平衡，那么动力臂逐渐变小，根据杠杆的平衡条件可知，弹簧测力计的示数将变大。
27．（2024九上·杭州期末）如图是小金探究“动能大小影响因素”的装置，小球从斜面上静止释放，沿斜面滚下后撞击水平面上的弹簧，完成三次实验，并记录数据如下表。
实验组别 甲 乙 丙
小球质量/克 4 16 4
小球下滑高度/厘米 5 5 ？
弹簧的最大压缩长度/厘米 4 8 8
（1）实验甲、乙中，小球从斜面同一位置静止释放，目的是 。
（2）本实验通过 来反映小球动能的大小。
（3）根据实验甲、乙，可得出的结论是 。
（4）根据实验数据，实验丙中小球下滑的高度为 厘米。
【答案】（1）控制小球到达水平面时的速度相同
（2）比较弹簧被压缩长度
（3）物体速度相同时，质量越大，动能越大
（4）10
【知识点】动能的影响因素
【解析】【分析】（1）（2）根据控制变量法和转换法分析；
（3）影响物体动能大小的因素有质量和速度，找出相同的量和变化的量，分析得出动能大小与变化量的关系，据此得出结论；
（4）分析表格中数据可知弹簧压缩的长度扩大的倍数与小球的质量扩大的倍数、小球滚下的高度扩大的倍数的关系，据此推测实验丙中小球的下滑高度。
【解答】（1）对比甲图和乙图，小球质量m甲＜m乙，质量不同的小球从斜面的同一位置由静止释放的目的是为了控制小球到达水平面时的速度相同；
（2）根据转换法，通过比较弹簧被压缩程度来比较小球到达水平面时动能的大小，这是转换法的应用；
（3）分析比较甲和乙两组实验可知，小球的质量不同，从斜面下滑的高度相同，下滑到水平面时速度相同，故为了探究动能大小与质量的关系，乙中小球质量大，弹簧被压缩程度大，由转换法，可得结论：物体速度相同时，质量越大，动能越大；
（4）比较表格中甲、乙数据可知小球的质量扩大4倍，滚下的高度相同，弹簧压缩的长度扩大4倍，说明小球动能大小与小球质量成正比；
比较表格中甲、丙两组数据可知小球的质量相同，弹簧压缩的长度扩大4倍，则小球滚下的高度扩大2倍，所以小球滚下的高度为5cm×2=10cm。
故答案为：（1）控制小球到达水平面时的速度相同；（2）比较弹簧被压缩长度；（3）物体速度相同时，质量越大，动能越大；（4）10。
28．（2024九上·上城期末）古人使用的投石机是应用杠杆及能量转化的原理制成的。项目化学习小组对其开展研究，并利用木板、橡皮筋、瓶盖、等体积实心小球(木球a、石球b、铁球c)制作了简易的投石机，如图。投射时，只要下压抛掷杆及小球，改变橡皮筋的形变程度，松手后抛掷杆即可绕固定轴转动，当抛掷杆碰撞到挡板时，瓶盖内的小球会被抛出。制作完成后，小组依据如下评价表开展了自评。
投石器制作的评价量表
评价指标(总投射10次) 评价等级
优秀 良好 待改进
指标一：投远(平均射程) 射程最远 射程较远 射程较近
指标二：投准 7-10次能投射到指定区域 4-6次能投射到指定区域 3次及以下能投射到指定区域
指标三： ？ ..... ..... .....
（1）小组自评“投远”这一指标为良好。如何增大射程呢 小组对射程的影响因素展开了探究。
①小组认为，同一木球射程与橡皮筋的形变程度有关。下压抛掷杆分别位于不同位置进行实验。发现在橡皮筋的形变程度越大时，木球的射程越远。从能量转化的角度分析木球射程越远的原因 。
②小组根据能量转化和动能的影响因素分析，可知射程与抛掷小球的质量有关，当橡皮筋的形变程度相同时，3个小球射程由远到近排序为 (用字母表示)。小组后来通过实验验证了分析。
（2）利用该投石器，小组希望让铁球能投得更远，简单可行的改进为 。
（3）根据评价需要，请你提出一项指标写在指标三“ ”处。 。
【答案】（1）橡皮筋的形变程度越大，势能越大，转化为动能越大，木球的射程越远。；a> b > c
（2）再加一个橡皮筋，增大形变程度。
（3）投快
【知识点】能量的转化与守恒定律；动能和势能的转化与守恒
【解析】【分析】 (1) 根据能量的转化分析。
(2)根据能量守恒定律分析。
(3)根据表格指标进行分析。
【解答】(1)①橡皮筋的形变程度越大，势能越大，转化为动能越大，木球的射程越远。
当橡皮筋的形变程度相同时，势能一样，转化为的动能一样，小球越轻，射程越远，故由远到近排序为木球a> 石球b > 铁球c 。
(2)让铁球能投得更远，所需要的能量越多，简单可行的方法比如增加橡皮筋的形变程度，可以再加一个橡皮筋，增大形变程度。
(3)根据投石机的用途设计，比如投快。
29．（2024九上·绍兴期末）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
【知识点】欧姆定律及其应用；电功率计算公式的应用
【解析】【分析】（1）只闭合开关S和S1，滑片P位于a端时，滑动变阻器R与定值电阻R0串联，由图乙可知此时电路中电流，根据串联电路特点和欧姆定律可计算出电源电压；
（2）小灯泡正常发光，通过的电流为0.5A，据此分析；
（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，先计算定值电阻两端电压，得出滑动变阻器两端电压，计算滑动变阻器连入电路的电阻；
当灯泡正常发光时，知道滑动变阻器连入电路的电阻和通过电路的电流，计算滑动变阻器两端电压，可得出灯泡两端电压，即额定电压，根据P=UI计算额定功率。
【解答】（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
30．（2023九上·义乌月考）本届杭州亚运会科技满满，其中两只“呆萌”的四足机械狗成为亮点，它们变身铁饼“搬运工”，这是世界首次使用机械狗在赛场搬运体育器械。工作人员只需将铁饼放置在卡槽上，便可在第一时间操控机械狗将铁饼运输回起点处。
（1）机械狗在平地上运输铁饼，是将电能转化为 。
（2）已知机械狗的牵引力为100牛，将铁饼从65米的落地点径直运到起点用时13秒，求该机械狗的功率。
（3）机械狗除了能在平地上行走外，它还能进行负重登楼。已知机械狗自重12千克，现携带重为2千克的标准铁饼上五楼。试通过计算，求整个过程中机械狗克服重力所做的功。（每层楼高3米）
【答案】（1）动能
（2）W=FS=100牛×65米=6500焦，P==500瓦
（3）W=Gh=mgh=（12千克+2千克）×10牛/千克×4×3米=1680焦
【知识点】功的计算公式的应用；功率；功率计算公式的应用
【解析】【分析】（1）用电器是将电能转化为其他形式的能的装置。
（2）根据W=Fs得到机械狗做的功，根据得到机械狗的功率。
（3）根据G=mg得到总重力，从一楼跑到五楼，上升高度为4层楼的高度，再利用W=Gh可求出克服重力做功。
【解答】（1）机械狗在平地上运输铁饼，消耗电能，产生机械能，是将电能转化为机械能；
（2）机器狗做的功：W=Fs=100N×65m=6500J，
机械狗的功率：；
（3）总重力：G=mg=（12kg+2kg）×10N/kg=140N，
从一楼到五楼，上升高度为h=4×3m=12m，
克服重力做的功：W'=Gh=140N×12m=1680J。
答：（1）机械能；（2）该机械狗的功率为500W；（3）整个过程中机械狗克服重力所做的功为1680J。
31．（2024九上·杭州）周末，重为的550N小海同学沿情侣路骑行，其路程与时间关系图像如图甲所示，小海所骑的单车如图乙所示，单车质量为20kg，g取，试计算：
（1）整个过程中小海的平均速度；
（2）单车与地面的接触总面积为，求骑行过程中单车对水平路面的压强；
（3）若骑行过程中受到的阻力为总重力的0.02倍，求小海前5min的骑行功率。
【答案】（1）（1）由图甲可知，整个过程中小梅通过的路程s=2400m，运动的时间为t=25min=1500s
则整个过程中小梅的平均速度
（2）单车对水平路面的压力
单车对水平路面的压强
（3）由图甲知道，0~5min内小梅骑行时做匀速直线运动，且通过的路程s1=1500m，则小梅骑行的速度
因小梅骑行时做匀速直线运动，牵引力和受到的阻力是一对平衡力，所以，小梅骑行时的牵引力
则小梅前5min的骑行功率
【知识点】平均速度的计算及测量；压强的大小及其计算；功率计算公式的应用
【解析】【分析】根据速度的公式得到平均速度；单车对水平路面的压力和自身的重力相等，得到骑行过程中单车对水平路面的压强。根据图甲可知0～5min内小梅骑行时做匀速直线运动，并读出通过的路程，
求出小梅骑行的速度，小海骑行时做匀速直线运动，牵引力和受到的阻力是一对平衡力，根F=f=0.02G求出小海骑行时的牵引力，利用P=Fv得到前5min的骑行功率。
32．（2024九上·海曙开学考）十八世纪，瓦特发明的冷凝器蒸汽机，推动了人类第一次工业革命。如图为利用瓦特蒸汽机提升物体的工作示意图，蒸汽机的工作原理为：打开阀门A、关闭阀门B，高压蒸汽进入汽缸，推动活塞上行。当活塞到达汽缸顶部时，关闭阀门A、打开阀门B，蒸汽进入冷凝器，汽缸内压强减小，活塞下降。如此循环往复。
（1）蒸汽机活塞往复运动，通过杠杆和定滑轮对重物做功。若物体质量为200千克，活塞每次上升高度为0.6米，则活塞上一次蒸汽机对物体做了多少功
（2）假设活塞每分钟向上运动100次，该蒸汽机对物体做有用功的功率为多少
【答案】（1）由图知杠杆左端的力臂是右端力臂的2倍，活塞每次上升高度为h=0.6米，则根据相似三角形的知识可知，杠杆右端下降的高度为；
由定滑轮的特点可知，定滑轮右侧物体上升的高度为：；
物体的重力为：G=mg=200kg×10N/kg=2000N；
活塞上升一次蒸汽机对物体做的有用功等于克服物体重力做的功：W有用=Gh'=2000N×0.3m=600J。
（2）活塞每分钟向上运动100次，该蒸汽机对物体做有用功的功率为：
。
【知识点】功的计算公式的应用；功率计算公式的应用
【解析】【分析】 （1）根据图中杠杆和定滑轮的特点，判断活塞上升一次时物体升高的高度，根据W=Gh计算活塞上升一次蒸汽机对物体做的有用功；
（2）已知活塞每分钟向上运动100次，则根据可计算每分钟对物体所做有用功的功率。
33．（2024九上·鹿城月考）一般泡制咖啡包含磨咖啡豆、加热泡咖啡、保温三个阶段。图甲为多档位咖啡机，图乙是其电路结构简化图，电动机用于磨咖啡豆，R1、R2为发热电阻。铭牌上的部分参数如下表所示。
额定电压 220V
磨豆功率 110W
加热功率 1210W
保温功率 88W
产品规格 295*280*410mm
（1）闭合S2和S3咖啡机的工作状态处于 阶段。
（2）R2的阻值是多少欧？
（3）小科某次泡制咖啡，只进行了磨豆和加热，其中磨豆用时0.5分钟，加热用时3分钟，则本次泡制咖啡共消耗多少焦电能？
【答案】（1）加热
（2）解：当闭合S2、S3时，只有R1接入电路，电阻最小，为加热阶段，
由电功率可知；
当S2闭合、S3断开时，此时是保温阶段，
可得此时电路总电阻
（3）解：磨豆用时0.5分钟，t1=0.5min=30s，加热用时3分钟，t2=3min=180s，
本次泡制咖啡共消耗电能
。
【知识点】电功计算公式的应用；电功率计算公式的应用；电器的电功率
【解析】【分析】（1）由电功率P=UI可知，在电源电压U=220V一定时，电阻越大电功率越小，电阻越小电功率越大，当只闭合S2时，电阻R1、R2串联接入电路，电阻最大，为保温阶段，当闭合S2、S3时，只有R1接入电路，电阻最小，为加热阶段；
（2）当闭合S2、S3时，只有R1接入电路，电阻最小，为加热阶段，由电功率P=UI可知R1阻值；当只闭合S2时，电阻R1、R2串联接入电路，电阻最大，为保温阶段，由电功率P=UI可知R1+R2阻值，然后相减即可；
（3）消耗的总电能等于磨豆和加热消耗的电能之和。
34．（2022九上·义乌期中）某新型太阳能汽车动力完全由安装在车顶的电池板收集的太阳能提供。汽车 (包括乘务人员)的质量为 1.2t，接收太阳能电池板的面积为 8m2。
（1）如汽车匀速行驶过程中所受阻力大小为车重的 0.02 倍，则汽车牵引力为多大？
（2）当汽车在水平路面上以恒定功率做直线运动时，其速度和时间的关系如图所示，求汽车在水平路面上行驶20s的时间内，牵引力一共做了多少功？
（3）若汽车吸收的太阳能有40%转化为机械能，则太阳光照射到太阳能电池板单位面积上的辐射功率为多少？
【答案】（1）汽车所受的重力为：G=mg=1.2×103kg×10N/kg=1.2×104N，
汽车所受阻力为：f=0.02G=0.02×1.2×104N=240N，
因为汽车匀速行驶，牵引力与阻力是一对平衡力，大小相等，所以牵引力F=f=240N；
（2）由图乙可知，汽车匀速行驶时，v=15m/s，
则汽车的恒定功率为：P=Fv=240N×15m/s=3600W；
汽车在0～20s内牵引力做的功为：W=Pt=3600W×20s=7.2×104J；
（3）由题可知，汽车获得的机械功率为：P机=3600W，
太阳照射在太阳能电池板上的辐射总功率为：，
太阳照射在太阳能电池板单位面积上的辐射功率：。
【知识点】功的计算公式的应用；功率计算公式的应用
【解析】【分析】（1）知道太阳能汽车的质量，根据G=mg求出重力，根据重力和阻力的关系求出阻力大小，匀速直线运动的物体受到平衡力作用，根据平衡力条件求出汽车牵引力；
（2）汽车在10～20s内做匀速运动，处于平衡状态，牵引力等于阻力，利用P=Fv可求汽车的恒定功率，再根据W=Pt可求汽车在0～20s内牵引力做的功；
（3）根据可求太阳光照射到太阳能电池板的辐射总功率，用总功率除以太阳能电池板的面积得出太阳光照射到太阳能电池板单位面积上的辐射功率。
35．（2024九上·杭州期末）为探究机械功与热之间的关系，焦耳设计了一个实验，在容器里装水，中间安上带有叶片的转轴，通过重物下降，带动叶片旋转，使水的内能增加。小金自制类似装置验证热和功的关系，如图所示（部分固定装置舍去），其中重物的重力为420牛，匀速下降高度为1m，测得水的温度上升了0.2℃，容器中水的质量为0.45kg，（水的比热C=4.2×103焦/（千克·℃））
（1）该实验通过 方式增加了水的内能。
（2）容器内水吸收热量为多少焦
（3）机械功转化为水的内能的效率是多少
【答案】（1）做功
（2）水的比热容c=4.2×103J/（kg ℃），水的质量m=0.45kg，水升高温度Δt=0.2℃，
水吸收的热量为：Q吸=cmΔt=4.2×103J/（kg ℃）×0.45kg×0.2℃=378J
答：容器内水吸收热量为378J。
（3）重物下降时减小的机械能W总=Gh=420N×1m=420J，
机械能转化为水的内能的效率
答：机械功转化为水的内能的效率是90%。
【知识点】能量利用效率；热量的计算
【解析】【分析】（1）改变物体内能的方式：做功和热传递，做功发生能量的转化，热传递发生能量的转移；
（2）知道水的质量、水的比热容、水上升的温度，利用吸热公式Q吸=cmΔt求水吸收的热量；
（3）根据求得效率。
【解答】（1）在容器里装水，中间安上带有叶片的转轴，通过重物下降，带动叶片旋转，使水的内能增加。所以是通过做功的方式增大了水的内能；
（2）根据Q吸=cmΔt即可计算出容器内水吸收的热量；
（3）先计算出重物下降时做的总功，再根据计算出机械功转化为水的内能的效率。
36．（2023九上·江北期中）在献爱心活动中，小明为敬老院老人设计了一款智能电热坐垫，能实现加热后自动保温。该坐垫电路如图甲，是安装在坐垫内的热敏电阻，其阻值随温度的变化如表所示。闭合开关，电热坐垫启动高功率工作模式，当通过电磁铁的电流达到0.05安时，衔铁和同时被吸引，转为低功率工作模式。当坐垫温度降低使通过电磁铁的电流为0.04安时，电磁铁无法吸住衔铁和，、恢复原位，又转为高功率工作模式。电热坐垫在高功率和低功率模式之间切换，使其温度维持在一定范围。
热敏电阻的阻值与温度的关系
温度/45℃ 20 25 30 35 39 40 41 42 43 44 45 50 55 60 65
阻值/欧 600 480 390 300 240 230 220 210 200 190 180 150 120 100 85
（1）分析表中数据，当温度升高时，热敏电阻的阻值 ；（选填“变大”或“变小”）
（2）图甲中和的阻值均为1210欧。在某次测试中，电热坐垫高功率工作和低功率工作用时均为10分钟，则本次测试中电热丝消耗的总电能为多少焦？
（3）小明想在控制电路中增加一个力敏电阻，以实现两个功能
①1000牛压力以下，坐垫最高温度不超过45℃；
②人离开后，坐垫始终低功率工作。
现有三种力敏电阻，其阻值随压力变化如图乙所示。写出你选择的力敏电阻以及在控制电路中的连接方式，并写出500牛压力下坐垫的最高温度值： 。（线圈阻值忽略不计）
【答案】（1）变小
（2）7.2×104J
（3）43℃
【知识点】电阻和电阻的串联、并联；欧姆定律及其应用；电功计算公式的应用
【解析】【分析】（1）根据表格数据分析温度升高时热敏电阻Ra的阻值变化；
（2）串联电路总电阻大于任一分电阻，并联电路总电阻小于任一分电阻，根据可知低功率工作时两电阻串联，高功率工作时，两电阻并联，
根据串联电路电阻规律计算两电阻串联时的总电阻，根据计算低功率工作时消耗的电能和高功率工作时消耗的电能，进一步计算本次测试中电热丝消耗的总电能；
（3）当通过电磁铁的电流达到0.05安时，低功率工作模式，根据欧姆定律计算此时控制电路总电阻，
当通过电磁铁的电流达到0.04安时，高功率工作模式，根据欧姆定律计算此时控制电路总电阻，
人离开后，坐垫始终低功率工作，所以应该选择力敏电阻的阻值随压力的减小而减小，由图乙可知500N时力敏电阻的阻值最小为300Ω，
比较可知选择电阻d与a并联接入电路，根据并联电路电阻规律计算此时热敏电阻接入电路的阻值，由表格可知此时的温度。
【解答】 （1）分析表中数据可知当温度升高时，热敏电阻Ra的阻值变小；
（2）串联电路总电阻大于任一分电阻，并联电路总电阻小于任一分电阻，根据可知低功率工作时只有电阻R2工作，高功率工作时，两电阻并联，
低功率工作时消耗的电能：，
高功率工作时消耗的电能：，
本次测试中电热丝消耗的总电能为：W=W1+W2=2.4×104J+4.8×104J=7.2×104J；
（3）由表格数据知当坐垫温度为45℃时，Ra=180Ω，若满足该温度下电热坐垫处于低功率工作状态，则控制电路的电流应大于或等于0.05A，
根据欧姆定律可知此时控制电路总电阻：，但Ra的阻值为180Ω，因此两者只能选择并联的连接方式；
由图乙知当压力为1000N时，若控制电路力敏电阻阻值为360Ω时，控制电路的力敏电阻与热敏电阻Ra并联总电阻的阻值正好为120Ω，符合功能①的要求，因此在Rc、Rd中选择；
人离开后，压力为零，根据功能②的要求，此时坐垫的控制电路干路的电流同样应大于或等于0.05A，取表格中最低温的20℃，此时Ra=600Ω，根据并联电路电阻的规律知，此时力敏电阻不应超过150Ω，因此排除Rc，比较可知选择电阻d与a并联接入电路；
当压力为500N时，由图知此时Rd=300Ω，
此时热敏电阻接入电路的阻值，
由表格可知此时的温度为43℃。
1 / 1初中科学浙教版 九年级上册 第三章 能量的转化和守恒单元卷
一、单选题
1．（2024九上·杭州）如图所示，农业基地的技术员正在遥控无人机给农田喷洒农药。若无人机喷洒农药的过程中保持在同一高度匀速飞行，则无人机（含农药）的（ ）
A．重力不变 B．动能不变
C．重力势能减小 D．机械能不变
2．（2019九上·宁波期末）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．冬天搓手取暖 D．钻木取火
3．（2023九上·庆元月考）如图中的皮划艇运动员一手支撑住桨柄的末端，另一手用力划桨，此时的船桨可看作是一个杠杆。下图中的船桨模型中最合理的是（ ）
A． B．
C． D．
4．（2023九上·临海期中） 如图所示，一个物体由A点从静止开始下落，相继经过B、C两点，AB＝BC。物体在AB段重力做功W1，做功功率P1；在BC段重力做功W2，做功功率P2，则下列关系正确的是（ ）
A．W1≠W2，P1≠P2 B．W1＝W2，P1＝P2
C．W1＝W2，P1＞P2 D．W1＝W2，P1＜P2
5．（2019九上·萧山期末）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
6．（2024九上·杭州）如图所示，将一弹性小球沿一定角度斜抛出去，小球落地后被弹出，依次经过A点、B点、C点和D点后又被多次弹起，图中虚线为小球的运动轨迹。则该弹性小球在运动过程中，下列说法正确的是（ ）
A．小球在B点时机械能为零
B．小球第一次反弹后到达最高点C时动能为零
C．小球经过相同高度的A、D两点时动能相等
D．小球在C点时的机械能大于在D点时的机械能
7．（2019九上·瑞安月考）自行车是简单机械的巧妙结合，如踏脚用到了杠杆原理。若作用在脚踏板上的力为F，下列图中能正确表示出该力的力臂的是（ ）
A． B．
C． D．
8．（2024九上·鹿城月考）小科用如图所示的电路探究“电流通过导体产生热量多少与电阻的关系”，下列说法正确的（ ）
A．玻璃管越粗实验现象越明显
B．两烧瓶中分别装等质量的水和煤油
C．需控制两烧瓶中电阻丝的长度、横截面积、材料均相同
D．该装置还可研究导体产生的热量与电流大小的关系
9．（2022九上·慈溪竞赛）某同学利用电压恒定的电源、定值电阻R1、热敏电阻R2(阻值随温度升高而减小)、电磁铁、电压表连接成水温检测电路，电路原理如图甲。在电磁铁上方固定一个挂有铁块的弹簧测力计，其中某时段弹簧拉力随时间变化情况如图乙。则对各时段分析错误的是（ ）
A．0～t1时段水温最低
B．t1～t2，时段水温升高
C．t2～t3时段电路消耗的电功率最大
D．t3～t4时段电压表示数不断增大
10．（2019九上·义乌月考）下列关于放射现象、原子核和核能的说法中，正确的是 ( )
A．通过对放射现象的研究，物理学家确认，原子核由质子和电子组成
B．放射性有着广泛的应用，但是强剂量或长时间的辐射对人体有害
C．目前的核电站是利用核聚变释放的核能来发电的
D．核聚变的原料"铀"在地球上的储量非常有限
11．（2018九上·杭州期中）投掷实心球是体育中考项目之一。若不计空气阻力，实心球从离手到落地前的过程中，下列关于其动能、势能和机械能的大小分别随时间变化的曲线中，正确的是（ ）
A．①③④ B．②③④ C．①④ D．③④
12．（2022九上·安吉期末）继高铁之后，“华龙一号"核电装置成为了我国的另一“国之重器”，目前已经和多个国家签订了核能发电项目。如下图是核电站工作流程图，关于流程中各装置的能量转化，正确的是（ ）
A．核反应堆：核能转化为内能 B．蒸汽轮机：化学能转化为动能
C．发电机：电能转化为机械能 D．电取暖器：电能转化为机械能
13．（2024九上·杭州期末）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．（2024九上·绍兴期末）《天工开物》中记载有一种自动引水灌溉工具“高转筒车”(如图)。使用时下方转轮安装在河道中，流水驱动轮子转动，系在传动绳索上的竹筒将水从河里源源不断输送到上方农田中。下列说法正确的是（ ）
A．这是一台“永动机”
B．水在输送过程中重力势能不变
C．转轮转速越快输水做功功率越大
D．上、下两个转轮可分别看作定滑轮和动滑轮
15．（2024九上·绍兴期末）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，
16．（2023九上·安吉月考）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
二、填空题
17．（2023九上·金华期末）能量的转化事实在学习和生活中比比皆是，完成下列关于能量转化的问题：
（1）李白在《望庐山瀑布》中写道： “日照香炉生紫烟”，这是通过 (选填“做功”或 “热传递”)的方式来改变香炉峰的内能，加快了水的蒸发而生成“紫烟”；
（2）将开水灌入保温瓶，未灌满时就塞好瓶塞，瓶塞通常会被喷出。瓶塞被喷出过程中的能量转
化与汽油机的 冲程中的能量转化相同。
18．（2024九上·杭州）现有30捆书籍，每捆书籍的质量都为5kg。小明想尽快将它们搬上10m高的四楼教室。如图是小明可以提供的用于搬运物体的功率与被搬运物体质量的关系图像。由图可知，若用最少的时间将这批书籍搬上教室，每次搬运的书籍的质量应是 kg，每次上楼对书做的功是 J，除去小明搬起、放下以及下楼的时间，搬完这批书小明最少需要 分钟。
19．（2024九上·杭州）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．（2024九上·鹿城月考）2023年4月中国“人造太阳”成功实现稳态高约束模式等离子体运行403秒，创造新的世界纪录，
（1）其反应原理与太阳类似，是通过核 ，释放巨大的核能，从而获得高温。
（2）“人造太阳”加热功率超过1×1012瓦，若利用“人造太阳”发电，发电效率为60%，则每小时发电量达 千瓦时。
21．（2021九上·嵊州期末）同一小球以同样的速度v沿着与水平方向成θ角斜向上抛出，甲图表示小球沿足够长的光滑斜面向上运动，乙图表示小球在空中的运动轨迹（空气对小球的阻力忽略不计)。
（1）小球在沿斜面上升的过程中其机械能总量 (选填“增大”、“不变”或“减小”)
（2）小球能到达最高点的高度h1 h2。(选填“大于”、“等于”或“小于”)
22．（2024九上·绍兴期末）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 。
23．（2024九上·镇海区期末）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。
三、实验探究题
24．（2024九上·海曙开学考）小明用如图装置来测定斜面的机械效率。每次实验时，被拉的小车沿同一斜面匀速向上运动。下表是小明记录实验数据的表格。
（1）本实验中是通过改变 从而改变斜面的倾斜程度；
（2）经计算，“较陡”时，斜面的机械效率为 。
（3）综合分析以上数据，可以得出的实验结论为： 。
（4）“最陡”时，小车对长木板的摩擦力为 。
实验次数 斜面的倾斜程度 小车重量G/N 斜面高度h/m 沿斜面拉力F/N 斜面长S/m 有用功W有/J 总功W总/J 机械效率η
1 较缓 10 0.1 3 1 1 3 33%
2 较陡 10 0.2 4 1
3 最陡 10 0.4 6 1 4 6 66.7%
25．（2024九上·鹿城月考）小明用图甲所示电路来测量小灯泡的电功率（部分器材的规格已标明）。
（1）闭合开关进行小灯泡额定功率测定的实验，当移动滑动变阻器到图中位置时，电压表示数为2伏，接下来的操作是 。
（2）小明进行了六次实验，记录实验数据并在U-I图像中描点，得到小灯泡两端的电压与电流的关系图像如图乙所示。则根据记录的数据和图像可知：小灯泡的额定功率为 瓦。
（3）实验结束后，小明继续对滑动变阻器两端电压与通过它的电流关系进行探究，画出了对应的U-I图像如图丙，请你在图中“①”、“②”或“③”三条虚线中选择正确的一条，并说明你选择的依据 。
26．（2020九上·拱墅期中）在“探究杠杆的平衡条件”实验中：
（1）如图a所示，为使杠杆在水平位置平衡，应将杠杆右端的平衡螺母向 旋（选填“左“或“右”）。
（2）如图b所示，在A位置上挂两个相同钩码，应该在B位置挂上 个同样的钩码，才能使杠杆在水平位置平衡。
（3）如图c所示，弹簧测力计由竖直方向逐渐向左转动，杠杆始终保持水平平衡，则弹簧测力计的示数将 （选填“变大”、“变小”或“不变”）。
27．（2024九上·杭州期末）如图是小金探究“动能大小影响因素”的装置，小球从斜面上静止释放，沿斜面滚下后撞击水平面上的弹簧，完成三次实验，并记录数据如下表。
实验组别 甲 乙 丙
小球质量/克 4 16 4
小球下滑高度/厘米 5 5 ？
弹簧的最大压缩长度/厘米 4 8 8
（1）实验甲、乙中，小球从斜面同一位置静止释放，目的是 。
（2）本实验通过 来反映小球动能的大小。
（3）根据实验甲、乙，可得出的结论是 。
（4）根据实验数据，实验丙中小球下滑的高度为 厘米。
28．（2024九上·上城期末）古人使用的投石机是应用杠杆及能量转化的原理制成的。项目化学习小组对其开展研究，并利用木板、橡皮筋、瓶盖、等体积实心小球(木球a、石球b、铁球c)制作了简易的投石机，如图。投射时，只要下压抛掷杆及小球，改变橡皮筋的形变程度，松手后抛掷杆即可绕固定轴转动，当抛掷杆碰撞到挡板时，瓶盖内的小球会被抛出。制作完成后，小组依据如下评价表开展了自评。
投石器制作的评价量表
评价指标(总投射10次) 评价等级
优秀 良好 待改进
指标一：投远(平均射程) 射程最远 射程较远 射程较近
指标二：投准 7-10次能投射到指定区域 4-6次能投射到指定区域 3次及以下能投射到指定区域
指标三： ？ ..... ..... .....
（1）小组自评“投远”这一指标为良好。如何增大射程呢 小组对射程的影响因素展开了探究。
①小组认为，同一木球射程与橡皮筋的形变程度有关。下压抛掷杆分别位于不同位置进行实验。发现在橡皮筋的形变程度越大时，木球的射程越远。从能量转化的角度分析木球射程越远的原因 。
②小组根据能量转化和动能的影响因素分析，可知射程与抛掷小球的质量有关，当橡皮筋的形变程度相同时，3个小球射程由远到近排序为 (用字母表示)。小组后来通过实验验证了分析。
（2）利用该投石器，小组希望让铁球能投得更远，简单可行的改进为 。
（3）根据评价需要，请你提出一项指标写在指标三“ ”处。 。
29．（2024九上·绍兴期末）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
30．（2023九上·义乌月考）本届杭州亚运会科技满满，其中两只“呆萌”的四足机械狗成为亮点，它们变身铁饼“搬运工”，这是世界首次使用机械狗在赛场搬运体育器械。工作人员只需将铁饼放置在卡槽上，便可在第一时间操控机械狗将铁饼运输回起点处。
（1）机械狗在平地上运输铁饼，是将电能转化为 。
（2）已知机械狗的牵引力为100牛，将铁饼从65米的落地点径直运到起点用时13秒，求该机械狗的功率。
（3）机械狗除了能在平地上行走外，它还能进行负重登楼。已知机械狗自重12千克，现携带重为2千克的标准铁饼上五楼。试通过计算，求整个过程中机械狗克服重力所做的功。（每层楼高3米）
31．（2024九上·杭州）周末，重为的550N小海同学沿情侣路骑行，其路程与时间关系图像如图甲所示，小海所骑的单车如图乙所示，单车质量为20kg，g取，试计算：
（1）整个过程中小海的平均速度；
（2）单车与地面的接触总面积为，求骑行过程中单车对水平路面的压强；
（3）若骑行过程中受到的阻力为总重力的0.02倍，求小海前5min的骑行功率。
32．（2024九上·海曙开学考）十八世纪，瓦特发明的冷凝器蒸汽机，推动了人类第一次工业革命。如图为利用瓦特蒸汽机提升物体的工作示意图，蒸汽机的工作原理为：打开阀门A、关闭阀门B，高压蒸汽进入汽缸，推动活塞上行。当活塞到达汽缸顶部时，关闭阀门A、打开阀门B，蒸汽进入冷凝器，汽缸内压强减小，活塞下降。如此循环往复。
（1）蒸汽机活塞往复运动，通过杠杆和定滑轮对重物做功。若物体质量为200千克，活塞每次上升高度为0.6米，则活塞上一次蒸汽机对物体做了多少功
（2）假设活塞每分钟向上运动100次，该蒸汽机对物体做有用功的功率为多少
33．（2024九上·鹿城月考）一般泡制咖啡包含磨咖啡豆、加热泡咖啡、保温三个阶段。图甲为多档位咖啡机，图乙是其电路结构简化图，电动机用于磨咖啡豆，R1、R2为发热电阻。铭牌上的部分参数如下表所示。
额定电压 220V
磨豆功率 110W
加热功率 1210W
保温功率 88W
产品规格 295*280*410mm
（1）闭合S2和S3咖啡机的工作状态处于 阶段。
（2）R2的阻值是多少欧？
（3）小科某次泡制咖啡，只进行了磨豆和加热，其中磨豆用时0.5分钟，加热用时3分钟，则本次泡制咖啡共消耗多少焦电能？
34．（2022九上·义乌期中）某新型太阳能汽车动力完全由安装在车顶的电池板收集的太阳能提供。汽车 (包括乘务人员)的质量为 1.2t，接收太阳能电池板的面积为 8m2。
（1）如汽车匀速行驶过程中所受阻力大小为车重的 0.02 倍，则汽车牵引力为多大？
（2）当汽车在水平路面上以恒定功率做直线运动时，其速度和时间的关系如图所示，求汽车在水平路面上行驶20s的时间内，牵引力一共做了多少功？
（3）若汽车吸收的太阳能有40%转化为机械能，则太阳光照射到太阳能电池板单位面积上的辐射功率为多少？
35．（2024九上·杭州期末）为探究机械功与热之间的关系，焦耳设计了一个实验，在容器里装水，中间安上带有叶片的转轴，通过重物下降，带动叶片旋转，使水的内能增加。小金自制类似装置验证热和功的关系，如图所示（部分固定装置舍去），其中重物的重力为420牛，匀速下降高度为1m，测得水的温度上升了0.2℃，容器中水的质量为0.45kg，（水的比热C=4.2×103焦/（千克·℃））
（1）该实验通过 方式增加了水的内能。
（2）容器内水吸收热量为多少焦
（3）机械功转化为水的内能的效率是多少
36．（2023九上·江北期中）在献爱心活动中，小明为敬老院老人设计了一款智能电热坐垫，能实现加热后自动保温。该坐垫电路如图甲，是安装在坐垫内的热敏电阻，其阻值随温度的变化如表所示。闭合开关，电热坐垫启动高功率工作模式，当通过电磁铁的电流达到0.05安时，衔铁和同时被吸引，转为低功率工作模式。当坐垫温度降低使通过电磁铁的电流为0.04安时，电磁铁无法吸住衔铁和，、恢复原位，又转为高功率工作模式。电热坐垫在高功率和低功率模式之间切换，使其温度维持在一定范围。
热敏电阻的阻值与温度的关系
温度/45℃ 20 25 30 35 39 40 41 42 43 44 45 50 55 60 65
阻值/欧 600 480 390 300 240 230 220 210 200 190 180 150 120 100 85
（1）分析表中数据，当温度升高时，热敏电阻的阻值 ；（选填“变大”或“变小”）
（2）图甲中和的阻值均为1210欧。在某次测试中，电热坐垫高功率工作和低功率工作用时均为10分钟，则本次测试中电热丝消耗的总电能为多少焦？
（3）小明想在控制电路中增加一个力敏电阻，以实现两个功能
①1000牛压力以下，坐垫最高温度不超过45℃；
②人离开后，坐垫始终低功率工作。
现有三种力敏电阻，其阻值随压力变化如图乙所示。写出你选择的力敏电阻以及在控制电路中的连接方式，并写出500牛压力下坐垫的最高温度值： 。（线圈阻值忽略不计）
答案解析部分
1．【答案】C
【知识点】动能和势能的大小变化；势能的影响因素
【解析】【分析】动能大小的影响因素：质量、速度。质量越大，速度越大，动能越大。重力势能大小的影响因素：质量、被举得高度。质量越大，高度越高，重力势能越大。机械能等于动能和势能之和。
【解答】】无人机喷洒农药的过程中保持在同一高度匀速飞行，则无人机（含农药）的质量减小，高度不变，速度不变，重力势能减小，动能减小，机械能为动能与重力势能的总和，则机械能也减小，故ABD不符合题意，C符合题意。
故答案为：C。
2．【答案】A
【知识点】物体内能的改变方法
【解析】【分析】改变物体内能的两种方式：热传递和做功；热传递改变物体内能的本质是能量的转移，做功改变物体内能的本质是能量的转换，据此判断。
【解答】柴火烧水，是将火焰的内能转移到水中，利用的热传递的方式改变内能；；压缩空气发热、冬天搓手取暖、钻木取火都是利用做功方式改变内能，故A符合题意。
故选A。
3．【答案】B
【知识点】杠杆的应用
【解析】【分析】在分析时，注意确定杠杆的支点即杠杆围绕转动的点。当人向后划桨时，浆的上端为支点，人给浆的力向后，水给浆的力向前。
【解答】由题意可知，撑住桨柄的末端为支点，下面的手给浆向后的力，这时水给浆一个向前的力，使船前进。
故答案为：B。
4．【答案】D
【知识点】功的计算公式的应用；功率计算公式的应用
【解析】【分析】 已知AB=BC，根据W=Gh可知这两段重力做的功相等；因小球在自由下落时做加速下落运动，所以根据速度公式可知经过相同路程的时间关系，再根据功率公式得出它们的功率关系。
【解答】 已知AB=BC，根据W=Gh可知，重力在AB段和BC段做的功相等，即W1=W2；
由于小球在自由下落时做加速运动，
根据可知，小球在BC段运动的时间短，
根据公式可知，物体在AB段重力做功功率小于BC段重力做功功率，即P1＜P2。
故选D。
5．【答案】C
【知识点】二力平衡的条件及其应用；功率计算公式的应用；滑轮组及其工作特点
【解析】【分析】（1）首先对动滑轮进行受力分析，根据二力平衡计算出绳子对A的拉力，然后对A进行受力分析，根据二力平衡的知识计算出A受地面的摩擦力；
（2）根据动滑轮的特点及A的移动速度计算滑轮的移动速度；
（3）首先根据sA=vAt计算出物体A移动的距离，再根据公式W=F拉sA计算对A做的功；
（4）根据公式P=Fv计算水平拉力F的功率即可。【解答】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。
6．【答案】D
【知识点】动能和势能的大小变化；动能的影响因素；势能的影响因素
【解析】【分析】影响重力势能的因素：质量、高度；影响动能的因素：质量、速度；影响弹性势能的因素：弹性形变程度；小球弹跳的高度会越来越低，这说明在势能和动能的转化过程中有能量的消耗，所以小球的机械能一次比一次少。
【解答】A．小球在B点时，质量一定，高度最低，速度最大，所以动能最大，重力势能最小，动能和势能统称为机械能，机械能不为零，故A错误；
B．从轨迹来看，小球既有水平方向的速度又有竖直方向的速度，第一次反弹后到达最高点C时，竖直方向速度为零，水平方向速度不为零，则小球在C点的动能不为零，故B错误；
C．小球在多次弹起过程中，机械能逐渐变小，而A点在D点之前，因此小球在D点的机械能小于在A点的机械能，由于A、D两点高度相同，重力势能相等，所以D点的动能小于A点的动能，故C错误。
D．由图可知，小球在多次弹起过程中，机械能逐渐变小，而C点在D点之前，所以小球在C点时的机械能大于在D点时的机械能，故D正确。
故答案为：D。
7．【答案】B
【知识点】力臂的画法
【解析】【分析】根据力臂的定义判断。
【解答】力臂是从杠杆支点到力的作用线的垂直距离。根据图片可知，O点为支点，标有F的箭头为力的作用线，那么该力的力臂如下图所示：
故B正确，而A、C、D错误。
故选B。
8．【答案】D
【知识点】影响电流热效应的因素（焦耳定律）
【解析】【分析】 转换法 物理学中对于一些看不见摸不着的现象或不易直接测量的物理量，通常用一些非常直观的现象去认识或用易测量的物理量间接测量，这种研究问题的方法叫转换法。
【解答AB.电阻丝产生的热量不易直接观察，由转换法，可使等质量初温相同的同种物质吸收热量，由温度变化确定产生的热量多少；故玻璃管越细，变化幅度越大，实验现象越明显，故AB错误；
C.探究“电流通过导体产生热量多少与电阻的关系”，要控制电流和通电时间相同，只改变电阻大小，故两烧瓶中电阻丝阻值应不同，若控制两烧瓶中电阻丝的长度、横截面积、材料均相同，则两电阻丝阻值相同，故C错误；
D.研究电流通过导体产生的热量与电流大小的关系，要控制电阻和通电时间相同，只改变电流大小。上图中，将任一个电阻丝作为研究对象，通过移动变阻器的滑片可改变电
路的电流大小，而控制通电时间相同，即可研究电流通过导体产生的热量与电流大小的关系，故D正确。
故答案为：D。
9．【答案】D
【知识点】欧姆定律及其应用；影响电磁铁磁性强弱的因素；电功率计算公式的应用
【解析】【分析】（1）（2）根据拉力变化确定电磁铁的磁场变化，进而确定通过电路的电流变化，再根据欧姆定律确定R2的阻值变化，最后根据它的阻值随温度的变化规律确定水温变化。
（3）根据P=UI分析总功率的变化；
（4）根据U=IR分析电压表的示数变化。
【解答】根据图乙可知，0~t1时段，弹簧拉力最小，则此时电磁铁的磁场最弱，通过电路的电流最小，而电路的总电阻最大。根据R总=R1+R2可知，此时R2的阻值最大，而温度最低，故A正确不合题意；
t1~t2时段，弹簧的拉力增大，则此时电磁铁的磁场变强，通过电路的电流变大，而电路的总电阻变小。根据R总=R1+R2可知，此时R2的阻值变小，则该时段水温升高，故B正确不合题意；
同理分析可知，t2~t3时段时，弹簧拉力最大，则通过电路的电流最大，根据P=UI可知，电路的总功率最大，故C正确不合题意；
t3~t4时段，弹簧拉力不断减小，那么通过电路的电流不断减小，根据U=IR可知，电压表的示数不断减小，故D错误符合题意。
故选D。
10．【答案】B
【知识点】核裂变与核聚变；核电站及其工作原理
【解析】【分析】（1）原子是由原子核和电子组成的，原子核是由质子和中子组成的；
（2）在大剂量的照射下，放射性对人体和动物存在着某种损害作用，放射性也能损伤遗传物质，主要在于引起基因突变和染色体畸变，使一代甚至几代受害；
（3）核电站是可利用核裂变产生的巨大能量来发电的；
（4）地壳中铀的平均含量约为百万分之2.5，即平均每吨地壳物质中约含2.5克铀，这比钨、汞、金、银等元素的含量还高。
【解答】A、原子核是由质子和中子组成的，质子和中子是由更小的微粒夸克组成的，因此该选项错误；
B、放射性在治疗肿瘤方面有着重要的应用，但是过量的辐射对人体是有危害的，有时住往需经20年以后，一些症状才会表现出来，因此该选项正确；
C、核电站是利用核裂变的链式反应释放的核能来发电的，不像化石燃料发电那样排放巨量的污染物质到大气中，因此核能发电不会造成空气污染，该选项错误；
D、铀在地壳中的含量很高，比汞、铋、银要多得多，但由于提取铀的难度较大，只有沥青铀矿和钾钒铀矿两种常见的矿床，另外铀是核裂变的原料，不是核聚变，故该选项错误。
故答案为：B
11．【答案】B
【知识点】动能和势能的大小变化
【解析】【分析】动能与质量和速度有关，重力势能与质量和高度有关，而机械能等于动能与势能的和，据此判断三种能量的变化趋势。
【解答】实心球从离手到落地前的过程中，它的高度先增大后减小，因此它的重力势能先增大后减小，故③正确；
由于球的高度先增大后减小，所以小球的速度先减小后增大，那么动能先减小后增大；因为到达最高点时，球的速度并不为0，所以它的动能最小时也不为0，故③正确，而①错误；
由于不计空气阻力，所以机械能没有损失，即保持不变，故④正确。
那么正确的是②③④。
故选B。
12．【答案】A
【知识点】能量的相互转化和转移
【解析】【分析】根据能量转化的知识判断。
【解答】A.核反应堆：核能转化为内能，故A正确；
B.蒸汽轮机：内转化为动能，故B错误；
C.发电机：机械能转化为电能，故C错误；
D.电取暖器：电能转化为内能，故D错误。
故选A。
13．【答案】D
【知识点】串、并联电路的电流特点；串、并联电路的电压特点；电功率计算公式的应用
【解析】【分析】灯泡的亮度决定于实际功率大小，
（1）根据串联分压确定串联时的电压，得出实际功率与额定功率的关系；
（2）根据并联电压相等，确定实际功率。
【解答】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．【答案】C
【知识点】功率计算公式的应用；动能和势能的大小变化；动滑轮及其工作特点
【解析】【分析】A.根据能量转化和守恒的知识判断；
B.重力势能与质量和高度有关；
C.功率是表示物体做功快慢的物理量；
D.固定不动的滑轮为定滑轮，跟随物体一起移动的滑轮为动滑轮。
【解答】A.轮子转动输送水，利用的是水的动能，这不是永动机，故A错误；
B.水在输送过程中质量不变，高度增大，则重力势能变大，故B错误；
C.转轮转速越快，输水做功越快，则功率越大，故C正确；
D.上下两个轮子都是固定的，肯定不是动滑轮，故D错误。
故选C。
15．【答案】C
【知识点】核电站及其工作原理
【解析】【分析】AD.根据核反应堆的工作原理判断；
B.根据热机的能量转化判断；
C.根据发电机的能量转化判断。
【解答】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。
16．【答案】B
【知识点】电功率计算公式的应用
【解析】【分析】A.根据W=Pt分析；
BD.根据公式分别计算出两个灯泡正常发光时的电阻，再根据P=I2R比较二者串联时电功率大小即可；
C.根据可知，在电阻不变的情况下，功率与电压的平方成正比，据此计算110V时乙灯的实际功率即可。
【解答】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。
17．【答案】（1）热传递
（2）做功
【知识点】物体内能的改变方法；热机的工作原理
【解析】【分析】（1）做功改变物体内能的本质为能量的转化，而热传递改变物体内能的本质是能量的转移；
（2）四冲程汽油机的压缩冲程，将机械能转化为内能；做功冲程，将内能转化为机械能。
【解答】（1）“日照香炉生紫烟”，这是通过热传递的方式来改变香炉峰的内能，加快了水的蒸发而生成“紫烟”；
（2）将开水灌入保温瓶，未灌满时就塞好瓶塞，瓶塞通常会被喷出，此时将水蒸气的内能转化为瓶塞的机械能，这和汽油机的做功冲程的能量转化相同。
18．【答案】15；1500；5
【知识点】功的计算公式的应用；功率计算公式的应用
【解析】【分析】（通过图线知，顶点的输出功率最大，为了尽可能快地将这批书籍搬上新家，要求人始终在最大功率（输出）状态下工作，因此每次应搬运质量15kg的书籍；根据G=mg求出每次搬运的书籍的重力；利用W=Gh求每次搬运书籍做的功。
【解答】由图像知道，当搬运质量为15kg物体时，人用于搬运物体的功率（输出）最大，其值为50W；30捆书籍的总重是一定的，搬运的高度一定（h=10m），所以搬运书籍需要做的总功是一定的；为了以最少的时间将这批书籍搬上新家，应要求人始终在最大功率（输出）状态下工作，所以，每次应搬运质量15kg的书籍。每次搬运的书籍的重力
每次上楼对书做的功（克服书的重力做功）
由 知道，每次上楼所用的时间
总共有30捆书籍，1次搬3捆，所以，要完成搬运任务需要10个来回，则他最快完成搬运任务并返回原地所用的总时间
19．【答案】A；一定；大于
【知识点】动能和势能的大小变化；动能的影响因素；势能的影响因素
【解析】【分析】动能大小的影响因素：质量、速度；质量越大，速度越大，动能越大。动能和势能统称为机械能，据此根据能量柱状图，结合能量守恒定律分析解答。
【解答】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．【答案】（1）聚变
（2）6×108
【知识点】核裂变与核聚变；电功计算公式的应用
【解析】【分析】核聚变是指将两个较轻的核结合而形成一个较重的核和一个极轻的核（或粒子）的一种核反应形式。
【解答】（1）“人造太阳”的反应原理与太阳相似，通过核聚变的途径释放出巨大能量，从而获得高温。
（2）“人造太阳”每小时发电量为
21．【答案】（1）不变
（2）大于
【知识点】能量的相互转化和转移；动能和势能的大小变化
【解析】【分析】（1）分析小球运动过程中是否存在能量的损失即可；
（2）首先分析最高点时二者速度的大小，然后确定该点时动能的大小，进而确定重力势能的大小，最后比较最高点的高度大小。
【解答】（1）小球在沿斜面上升过程中，斜面光滑，即不会克服阻力而消耗机械能，因此其机械能总量不变。
（2）小球在斜面上到达最高点时，它的速度为零，动能为零；小球被抛出到达最高点时，它在水平方向上的速度不为零，即动能不为零。根据机械能=动能+重力势能可知，前面的重力势能肯定大于后者的重力势能，即前面到达的高度大于后者的高度，也就是h1>h2。
22．【答案】（1）改变力的方向
（2）200
（3）90%
【知识点】功率计算公式的应用；滑轮组绳子拉力的计算；机械效率的计算
【解析】【分析】（1）定滑轮可以改变力的方向，动滑轮可以省力；
（2）根据s=nh计算出拉力移动的距离，根据W总=Fs计算拉力做的总功，根据计算拉力做功的功率；
（3）根据W额=G动h计算滑轮组做的额外功，根据W有=W总-W额计算滑轮组做的有用功，根据计算滑轮组的机械效率。
【解答】（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：。
23．【答案】0.6；0
【知识点】功；功的计算公式的应用；功率；功率计算公式的应用
【解析】【分析】 根据W=Fs计算推力F对物体A做功，由算出推力F的功率；
根据做功的两个必要因素分析重力做功。
【解答】 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。
24．【答案】（1）木块高度h
（2）50%
（3）其它条件相同时，斜面越陡，斜面的机械效率越大
（4）2N
【知识点】机械效率的测量实验
【解析】【分析】 （1）本实验中可以手动改变木块高度h从而改变斜面的倾斜程度；
（2）根据W有=Gh计算出有用功，根据W总=Fs计算出总功，根据计算出斜面的机械效率；
（3）根据表格的数据可分析斜面机械效率与斜面倾斜程度的关系；
（4）木板对小车的摩擦力做的功为额外功，根据W额=W总-W有=fs可计算出木板对小车的摩擦力，小车在斜面上是匀速直线运动的，根据力的作用是相互的知，小车对长木板的摩擦力等于木板对小车的摩擦力。
【解答】 （1）本实验中可以手动改变木块高度h从而改变斜面的倾斜程度；
（2）由表格的第2组实验数据知，
克服小车重力做的有用功为：W有=Gh=10N×0.2m=2J，
弹簧测力计拉力对小车做的总功为：W总=Fs=4N×1m=4J，
则此时斜面的机械效率为：；
（3）根据表格的数据知，其它条件相同时，当斜面越陡时，斜面的机械效率越大；
（4）根据表格的第3组实验数据知，
此时克服小车重力做的有用功为：W有'=Gh'=10N×0.4m=4J，
弹簧测力计拉力对小车做的总功为：W总'=F's=6N×1m=6J，
则小车克服斜面摩擦力做的额外功为：W额=W总'-W有'=6J-4J=2J，
根据W额=fs得，木板对小车的摩擦力为：，
由于小车在斜面上是匀速直线运动，根据力的作用是相互的知，小车对长木板的摩擦力为：f'=f=2N。
25．【答案】（1）向右移动滑动变阻器，直到电压表示数为2.5伏
（2）0.75
（3）①，灯泡和滑动变阻器两端电压之和保持不变
【知识点】电功率计算公式的应用；小灯泡电功率的影响因素
【解析】【分析】 额定功率，是指用电器正常工作时的功率。它的值为用电器的额定电压乘以额定电流。若用电器的实际功率大于额定功率，则用电器可能会损坏；若实际功率小于额定功率，则用电器无法正常运行。
【解答】（1） 电压表示数为2伏 ，电路中的电阻较大，接下来应进行的操作是移动滑动变阻器滑片， 直到电压表示数为2.5伏 。
（2）根据U-I图像可知，灯泡两端电压等于额定电压2.5V正常发光，此时通过它的电流为0.3A，小灯泡的额定功率为P额=U额I额=2.5V×0.3A=0.75W
（3）电源电压为3V，灯的U-I图像与变阻器电流随电压的变化关系图像交点，表示灯的电压与变阻器的电压相等（串联电路各处的电流相等），故由串联电路电压的规律，此时灯与变阻电压的电压都为1.5V， 灯泡和滑动变阻器两端电压之和保持不变等于3v，只有图3中的虚线①符合这个条件。
26．【答案】（1）右
（2）1
（3）变大
【知识点】杠杆的平衡条件
【解析】【分析】（1）平衡螺母总是向轻的那端调节；
（2）根据杠杆的平衡条件F1L1=F2L2计算；
（3）分析动力臂的长度变化，然后根据杠杆的平衡条件分析动力的大小变化。
【解答】（1）根据a图可知，杠杆的右端上翘，那么右端轻，因此平衡螺母向右端调节；
（2）设每格的长度为L，每个钩码重力为G，根据图b得到：
2G×2L=4L×nG；
解得：n=1；
（3）如图c所示，弹簧测力计由竖直方向逐渐向左转动，杠杆始终保持水平平衡，那么动力臂逐渐变小，根据杠杆的平衡条件可知，弹簧测力计的示数将变大。
27．【答案】（1）控制小球到达水平面时的速度相同
（2）比较弹簧被压缩长度
（3）物体速度相同时，质量越大，动能越大
（4）10
【知识点】动能的影响因素
【解析】【分析】（1）（2）根据控制变量法和转换法分析；
（3）影响物体动能大小的因素有质量和速度，找出相同的量和变化的量，分析得出动能大小与变化量的关系，据此得出结论；
（4）分析表格中数据可知弹簧压缩的长度扩大的倍数与小球的质量扩大的倍数、小球滚下的高度扩大的倍数的关系，据此推测实验丙中小球的下滑高度。
【解答】（1）对比甲图和乙图，小球质量m甲＜m乙，质量不同的小球从斜面的同一位置由静止释放的目的是为了控制小球到达水平面时的速度相同；
（2）根据转换法，通过比较弹簧被压缩程度来比较小球到达水平面时动能的大小，这是转换法的应用；
（3）分析比较甲和乙两组实验可知，小球的质量不同，从斜面下滑的高度相同，下滑到水平面时速度相同，故为了探究动能大小与质量的关系，乙中小球质量大，弹簧被压缩程度大，由转换法，可得结论：物体速度相同时，质量越大，动能越大；
（4）比较表格中甲、乙数据可知小球的质量扩大4倍，滚下的高度相同，弹簧压缩的长度扩大4倍，说明小球动能大小与小球质量成正比；
比较表格中甲、丙两组数据可知小球的质量相同，弹簧压缩的长度扩大4倍，则小球滚下的高度扩大2倍，所以小球滚下的高度为5cm×2=10cm。
故答案为：（1）控制小球到达水平面时的速度相同；（2）比较弹簧被压缩长度；（3）物体速度相同时，质量越大，动能越大；（4）10。
28．【答案】（1）橡皮筋的形变程度越大，势能越大，转化为动能越大，木球的射程越远。；a> b > c
（2）再加一个橡皮筋，增大形变程度。
（3）投快
【知识点】能量的转化与守恒定律；动能和势能的转化与守恒
【解析】【分析】 (1) 根据能量的转化分析。
(2)根据能量守恒定律分析。
(3)根据表格指标进行分析。
【解答】(1)①橡皮筋的形变程度越大，势能越大，转化为动能越大，木球的射程越远。
当橡皮筋的形变程度相同时，势能一样，转化为的动能一样，小球越轻，射程越远，故由远到近排序为木球a> 石球b > 铁球c 。
(2)让铁球能投得更远，所需要的能量越多，简单可行的方法比如增加橡皮筋的形变程度，可以再加一个橡皮筋，增大形变程度。
(3)根据投石机的用途设计，比如投快。
29．【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
【知识点】欧姆定律及其应用；电功率计算公式的应用
【解析】【分析】（1）只闭合开关S和S1，滑片P位于a端时，滑动变阻器R与定值电阻R0串联，由图乙可知此时电路中电流，根据串联电路特点和欧姆定律可计算出电源电压；
（2）小灯泡正常发光，通过的电流为0.5A，据此分析；
（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，先计算定值电阻两端电压，得出滑动变阻器两端电压，计算滑动变阻器连入电路的电阻；
当灯泡正常发光时，知道滑动变阻器连入电路的电阻和通过电路的电流，计算滑动变阻器两端电压，可得出灯泡两端电压，即额定电压，根据P=UI计算额定功率。
【解答】（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。
30．【答案】（1）动能
（2）W=FS=100牛×65米=6500焦，P==500瓦
（3）W=Gh=mgh=（12千克+2千克）×10牛/千克×4×3米=1680焦
【知识点】功的计算公式的应用；功率；功率计算公式的应用
【解析】【分析】（1）用电器是将电能转化为其他形式的能的装置。
（2）根据W=Fs得到机械狗做的功，根据得到机械狗的功率。
（3）根据G=mg得到总重力，从一楼跑到五楼，上升高度为4层楼的高度，再利用W=Gh可求出克服重力做功。
【解答】（1）机械狗在平地上运输铁饼，消耗电能，产生机械能，是将电能转化为机械能；
（2）机器狗做的功：W=Fs=100N×65m=6500J，
机械狗的功率：；
（3）总重力：G=mg=（12kg+2kg）×10N/kg=140N，
从一楼到五楼，上升高度为h=4×3m=12m，
克服重力做的功：W'=Gh=140N×12m=1680J。
答：（1）机械能；（2）该机械狗的功率为500W；（3）整个过程中机械狗克服重力所做的功为1680J。
31．【答案】（1）（1）由图甲可知，整个过程中小梅通过的路程s=2400m，运动的时间为t=25min=1500s
则整个过程中小梅的平均速度
（2）单车对水平路面的压力
单车对水平路面的压强
（3）由图甲知道，0~5min内小梅骑行时做匀速直线运动，且通过的路程s1=1500m，则小梅骑行的速度
因小梅骑行时做匀速直线运动，牵引力和受到的阻力是一对平衡力，所以，小梅骑行时的牵引力
则小梅前5min的骑行功率
【知识点】平均速度的计算及测量；压强的大小及其计算；功率计算公式的应用
【解析】【分析】根据速度的公式得到平均速度；单车对水平路面的压力和自身的重力相等，得到骑行过程中单车对水平路面的压强。根据图甲可知0～5min内小梅骑行时做匀速直线运动，并读出通过的路程，
求出小梅骑行的速度，小海骑行时做匀速直线运动，牵引力和受到的阻力是一对平衡力，根F=f=0.02G求出小海骑行时的牵引力，利用P=Fv得到前5min的骑行功率。
32．【答案】（1）由图知杠杆左端的力臂是右端力臂的2倍，活塞每次上升高度为h=0.6米，则根据相似三角形的知识可知，杠杆右端下降的高度为；
由定滑轮的特点可知，定滑轮右侧物体上升的高度为：；
物体的重力为：G=mg=200kg×10N/kg=2000N；
活塞上升一次蒸汽机对物体做的有用功等于克服物体重力做的功：W有用=Gh'=2000N×0.3m=600J。
（2）活塞每分钟向上运动100次，该蒸汽机对物体做有用功的功率为：
。
【知识点】功的计算公式的应用；功率计算公式的应用
【解析】【分析】 （1）根据图中杠杆和定滑轮的特点，判断活塞上升一次时物体升高的高度，根据W=Gh计算活塞上升一次蒸汽机对物体做的有用功；
（2）已知活塞每分钟向上运动100次，则根据可计算每分钟对物体所做有用功的功率。
33．【答案】（1）加热
（2）解：当闭合S2、S3时，只有R1接入电路，电阻最小，为加热阶段，
由电功率可知；
当S2闭合、S3断开时，此时是保温阶段，
可得此时电路总电阻
（3）解：磨豆用时0.5分钟，t1=0.5min=30s，加热用时3分钟，t2=3min=180s，
本次泡制咖啡共消耗电能
。
【知识点】电功计算公式的应用；电功率计算公式的应用；电器的电功率
【解析】【分析】（1）由电功率P=UI可知，在电源电压U=220V一定时，电阻越大电功率越小，电阻越小电功率越大，当只闭合S2时，电阻R1、R2串联接入电路，电阻最大，为保温阶段，当闭合S2、S3时，只有R1接入电路，电阻最小，为加热阶段；
（2）当闭合S2、S3时，只有R1接入电路，电阻最小，为加热阶段，由电功率P=UI可知R1阻值；当只闭合S2时，电阻R1、R2串联接入电路，电阻最大，为保温阶段，由电功率P=UI可知R1+R2阻值，然后相减即可；
（3）消耗的总电能等于磨豆和加热消耗的电能之和。
34．【答案】（1）汽车所受的重力为：G=mg=1.2×103kg×10N/kg=1.2×104N，
汽车所受阻力为：f=0.02G=0.02×1.2×104N=240N，
因为汽车匀速行驶，牵引力与阻力是一对平衡力，大小相等，所以牵引力F=f=240N；
（2）由图乙可知，汽车匀速行驶时，v=15m/s，
则汽车的恒定功率为：P=Fv=240N×15m/s=3600W；
汽车在0～20s内牵引力做的功为：W=Pt=3600W×20s=7.2×104J；
（3）由题可知，汽车获得的机械功率为：P机=3600W，
太阳照射在太阳能电池板上的辐射总功率为：，
太阳照射在太阳能电池板单位面积上的辐射功率：。
【知识点】功的计算公式的应用；功率计算公式的应用
【解析】【分析】（1）知道太阳能汽车的质量，根据G=mg求出重力，根据重力和阻力的关系求出阻力大小，匀速直线运动的物体受到平衡力作用，根据平衡力条件求出汽车牵引力；
（2）汽车在10～20s内做匀速运动，处于平衡状态，牵引力等于阻力，利用P=Fv可求汽车的恒定功率，再根据W=Pt可求汽车在0～20s内牵引力做的功；
（3）根据可求太阳光照射到太阳能电池板的辐射总功率，用总功率除以太阳能电池板的面积得出太阳光照射到太阳能电池板单位面积上的辐射功率。
35．【答案】（1）做功
（2）水的比热容c=4.2×103J/（kg ℃），水的质量m=0.45kg，水升高温度Δt=0.2℃，
水吸收的热量为：Q吸=cmΔt=4.2×103J/（kg ℃）×0.45kg×0.2℃=378J
答：容器内水吸收热量为378J。
（3）重物下降时减小的机械能W总=Gh=420N×1m=420J，
机械能转化为水的内能的效率
答：机械功转化为水的内能的效率是90%。
【知识点】能量利用效率；热量的计算
【解析】【分析】（1）改变物体内能的方式：做功和热传递，做功发生能量的转化，热传递发生能量的转移；
（2）知道水的质量、水的比热容、水上升的温度，利用吸热公式Q吸=cmΔt求水吸收的热量；
（3）根据求得效率。
【解答】（1）在容器里装水，中间安上带有叶片的转轴，通过重物下降，带动叶片旋转，使水的内能增加。所以是通过做功的方式增大了水的内能；
（2）根据Q吸=cmΔt即可计算出容器内水吸收的热量；
（3）先计算出重物下降时做的总功，再根据计算出机械功转化为水的内能的效率。
36．【答案】（1）变小
（2）7.2×104J
（3）43℃
【知识点】电阻和电阻的串联、并联；欧姆定律及其应用；电功计算公式的应用
【解析】【分析】（1）根据表格数据分析温度升高时热敏电阻Ra的阻值变化；
（2）串联电路总电阻大于任一分电阻，并联电路总电阻小于任一分电阻，根据可知低功率工作时两电阻串联，高功率工作时，两电阻并联，
根据串联电路电阻规律计算两电阻串联时的总电阻，根据计算低功率工作时消耗的电能和高功率工作时消耗的电能，进一步计算本次测试中电热丝消耗的总电能；
（3）当通过电磁铁的电流达到0.05安时，低功率工作模式，根据欧姆定律计算此时控制电路总电阻，
当通过电磁铁的电流达到0.04安时，高功率工作模式，根据欧姆定律计算此时控制电路总电阻，
人离开后，坐垫始终低功率工作，所以应该选择力敏电阻的阻值随压力的减小而减小，由图乙可知500N时力敏电阻的阻值最小为300Ω，
比较可知选择电阻d与a并联接入电路，根据并联电路电阻规律计算此时热敏电阻接入电路的阻值，由表格可知此时的温度。
【解答】 （1）分析表中数据可知当温度升高时，热敏电阻Ra的阻值变小；
（2）串联电路总电阻大于任一分电阻，并联电路总电阻小于任一分电阻，根据可知低功率工作时只有电阻R2工作，高功率工作时，两电阻并联，
低功率工作时消耗的电能：，
高功率工作时消耗的电能：，
本次测试中电热丝消耗的总电能为：W=W1+W2=2.4×104J+4.8×104J=7.2×104J；
（3）由表格数据知当坐垫温度为45℃时，Ra=180Ω，若满足该温度下电热坐垫处于低功率工作状态，则控制电路的电流应大于或等于0.05A，
根据欧姆定律可知此时控制电路总电阻：，但Ra的阻值为180Ω，因此两者只能选择并联的连接方式；
由图乙知当压力为1000N时，若控制电路力敏电阻阻值为360Ω时，控制电路的力敏电阻与热敏电阻Ra并联总电阻的阻值正好为120Ω，符合功能①的要求，因此在Rc、Rd中选择；
人离开后，压力为零，根据功能②的要求，此时坐垫的控制电路干路的电流同样应大于或等于0.05A，取表格中最低温的20℃，此时Ra=600Ω，根据并联电路电阻的规律知，此时力敏电阻不应超过150Ω，因此排除Rc，比较可知选择电阻d与a并联接入电路；
当压力为500N时，由图知此时Rd=300Ω，
此时热敏电阻接入电路的阻值，
由表格可知此时的温度为43℃。
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