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九年级上册 第三章 能量的转化与守恒 说理题精选
参考答案
内含画图分析题
一．动能与势能的相互转化（共9小题）
1．【答案】铁罐从不太陡的斜面上滚下，从最高处滚下时，铁罐先由慢到快、后由快到慢滚到最低点，上一段滚动主要是重力势能减小，铁罐的动能和橡皮筋的弹性势能增加；下一段滚动主要是重力势能和铁罐的动能减小，橡皮筋的弹性势能增加；最终是铁罐在斜面上从最高处滚到最低处，主要是重力势能转化为弹性势能；
铁罐由斜面底部自动滚上去，是从最低处滚上时，铁罐先由慢到快、后由快到慢滚到最高点，下一段向上滚动主要是橡皮筋的弹性势能减小，铁罐的动能和重力势能增加；上一段滚动主要是橡皮筋的弹性势能和铁罐的动能减小，重力势能增加；铁罐在斜面上从最低处滚到最高处，主要是弹性势能转化为重力势能
2．【答案】高速公路上的汽车速度大，动能大，刹车失灵车辆冲向高处的大斜坡时，将动能转化成重力势能，车就能停下来；斜坡上铺沙砾，增大了接触面的粗糙程度，增大了摩擦力，汽车就能很快的停下来
3．【答案】图像
A﹣D 弹簧的弹性势能转化为小球的动能和内能；
D﹣B 小球的动能和弹簧的弹性势能转化为内能；
B﹣C 小球的动能转化为弹簧的弹性势能和内能。
4．【答案】在起跳时，在质量不变的情况下，速度越大，动能越大，此时的重力势能相同，机械能越大；在空中的最高点时，高度相同，重力势能相同，机械能越大，动能越大，速度越大，由于在空中运动的时间相同，根据s＝vt可知，速度越大的运动的路程越远，所以助跑跑得快的同学一般成绩都比较突出
5．【答案】（1）运动员从O点下落到A点的过程中，运动员的重力势能转化为动能；运动员从A点下落到B点的过程中，运动员的重力势能转化为动能及蹦床的弹性势能；运动员从B点下落到C点的过程中，运动员的重力势能、动能转化为蹦床的弹性势能，同时，运动员用力蹬蹦床，对蹦床做功，人的化学能转化为蹦床的弹性势能；反弹时，蹦床的弹性势能全部转化为运动员的机械能，使运动员的机械能大于原先的机械能；则不考虑空气阻力及碰撞过程中能量损耗，运动员反弹的高度将高于原先下落高度。
（2）如图所示：
6．【答案】答：小球从开始下落到最后静止分为以下几个阶段：
（1）0-t1，小球从某高度从静止落下到接触弹簧的阶段，由于小球只受到重力，所以小球速度越来越快，该阶段小球的重力势能转化为动能；
（2）t1-t2，小球接触到弹簧后，弹簧发生形变产生弹力，随着弹簧形变程度变大，弹力增大，直到弹力等于小球重力，此阶段小球仍加速下落，增大的速度减慢，速度达到最大；该阶段重力势能转化为动能，同时动能转化为弹性势能；
（3）t2-t3，从小球受到弹力等于小球重力开始，小于受到弹力增大到大于其重力，此阶段小球开始减速下降，直到弹簧压缩最短小球速度变为0；该阶段重力势能转化为动能，动能转化为弹性势能；
由此画出小球速度随时间变化的大致图象如图所示：
7．【答案】O点到A点，运动员自由下落，其重力势能转化为动能，由于不计空气阻力，所以运动员的机械能不变；
在从A点至C点运动员的动能和重力势能转化为绳的弹性势能；
A点到B点的过程中，重力大于弹性绳对运动员拉力，因此速度越来越大，动能越来越大；高度降低重力势能减小，由于人运动员的机械能转化为弹性势能，故运动员的机械能减小；
B到C，弹力大于重力减速运动，到达C点动能变为0，动能减小，高度降低，重力势能减小，运动员的机械能减小。
8．【答案】①运动员在高处具有较大的重力势能，“蹲状”的姿势下滑时能将大部分重力势能转化为更多的动能．获得较大的速度。
②滑雪板压在雪面，空气被逼出时，形成气垫，滑雪板与地面脱离接触，减少了摩擦力。
③运动员起跳要用力蹬，因为力能改变物体的运动状态且力的作用是相互的，可以跳得更高。
④在空中形成表面凸起的流线型，减小了空气阻力，且上表面流速大于下表面，得到了大气向上的托力，可以飞行得更久。
⑤着陆时宽大的滑雪板增大受力面积，减小压强。
⑥滑雪板的板后跟略领先于板尖着地，可防止由于惯性向前倾倒。落地后由于惯性将继续向前运动。
9．【答案】AB段：木块滑下AB斜面时重力所做的功全部转化为克服摩擦所做的功，则木块的动能不变；
BC段：由于克服BC段摩擦做功，导致动能减小；
CD段：不计空气阻力，质量不变，高度变小，重力势能变小，重力势能全部转化为动能，动能增加
二．动能和势能的大小比较（共1小题）
10．【答案】
三．动能和势能的概念（共1小题）
11．【答案】当橡皮筋被拉长的长度相同，此时橡皮筋的弹性势能一定，松开橡皮筋时，将弹性势能转化为动能，小石块的质量越小，射出后的速度越大，在发射子弹的角度相同时，质量较小的石块射出的距离较大。
四．机械能守恒（共2小题）
12．【答案】整个过程中，小球的机械能相同；小球开始的机械能相同，A球竖直向上抛出，A球到达最高点时的速度为0，动能全部转化为重力势能；B球斜向上抛出，B球在最高点时有一定的速度，B球的动能没有全部转化为重力势能，所以A球的重力势能大，由于质量相同，所以A球的高度高
13．【答案】（1）C；
（2）小球从A点由静止滑下，不计空气阻力，小球的机械能守恒，所以小球运动过程中的机械能都等于A点时的重力势能，图中a曲线的最高点超过了A点的高度，这是不可能的。
b曲线的最高点与A点的高度相同，而在最高点时，小球仍具有向右运动的速度，所以b曲线中小球的机械能大于A点的机械能，故b不可能。
c曲线的最高点低于A点，由于在最高点时小球仍运动，其总机械能可能与开始时的机械能相等，故c可能。
小球离开轨道时，由于惯性，应具有沿轨道方向向上运动的速度，小球不可能沿d曲线运动。
五．杠杆的平衡条件（共9小题）
14．【答案】（1）
（2）三角支架A处所受的水平作用力F的大小为400N；
（3）A；根据杠杆的平衡条件F L1＝G L2可知，G和L1不变的情况下，减小L2，可以使F减小。
15．【答案】（1）增大左右支腿增加跨度，可以增大阻力臂，同时减小物体拉力的动力臂，使得能够吊起的物体质量更大；（2）将吊臂与水平面的夹角调大。
16．【答案】答：①拔河队员鞋子与所接触的地面粗糙程度一定，同学的质量越大、重力越大，对地面的压力越大，产生的摩擦力越大，比赛时他们的脚下不易打滑；
②把人看做杠杆，以脚为支点，身体后倾，重心落在脚掌后面，增大阻力（重力）的力臂，此时动力臂变小，阻力不变，由杠杆平衡条件F动L动=F阻L阻可知，动力变大，从而增加对方拉动向前转动的动力，身体不易向前倾倒。
17．【答案】（1）挂杆在A处的拉力为G﹣；B处的拉力为；
（2）将B点看作杠杆的支点，物体重力看做阻力，阻力臂为PB，动力为FA，动力臂为AB。根据杠杆的平衡条件 F1L1＝F2L2 得到：FA×AB＝G×PB，动力臂AB和阻力G不变，P点右移时阻力臂PB减小，那么动力FA变小
18．【答案】这种操作是不规范的；根据图示可知，整个铁架台可以看作一个杠杆，如图所示：
；
其中O为支点，O到烧瓶重力作用线的距离为L1；O到铁架台受到的重力的作用线的距离为L2；
此时可能会出现：G瓶L1＞G铁架台L2，从而使得铁架台向左倾倒。
19．【答案】（1）衣架倒下时，是以底盘右侧的O点为支点，如图所示：
书包的重力G1=m1g=5kg×10N/kg=50N；
木衣架的重力：G2=m2g=3kg×10N/kg=30N；
圆盘的半径为30/2=15cm,由图知，以底盘右侧点为支点，书包对衣架力和力臂的乘积=F1L1=50N×（25cm-15cm）=500N cm；衣架自身重力和力臂的乘积F2L2=30N×15cm=450N cm；因为F1L1＞F2L2，所以衣架倾倒；
（2）由题意知，衣架倾倒的原因是两边力和力臂的乘积不相等造成的，所以要防止其倾倒，可减小挂物与其力臂的乘积或增大自重与其力臂的乘积，故可减小挂衣钩的长度、或增大底盘的直径、或圆盘底座换用大理石等密度更大的材料、或在挂衣钩的对侧挂物品等
答：（1）F1L1=500N cm；F2L2=450N cm；因为F1L1＞F2L2，所以衣架倾倒；
（2）减小挂衣钩的长度或在对侧挂衣钩挂物件或圆盘底座用更重的材质。
20．【答案】长方形木板质量分布均匀，从中点将其分成两部分，两部分重力大小相等，找到左右两部分的几何中心，即两部分重心，作两部分的重力示意图，并作出它们的力臂，如图所示：由图知，L3＜L4，则：G3L3＜G4L4，所以木板在该位置不能平衡。；
木板在该位置不能平衡。
21．【答案】（1）费力；
（2）若要使筷子对面条的压力为2牛，需要在B点施加的力为20N；
（3）AB长度与A1B1长度相等，即动力臂相等；AC长度大于A1C1长度，即阻力臂不相等，长筷子捞面时的阻力臂大；长筷子捞面与短筷子捞面相比，阻力相等，由杠杆平衡条件可知，长筷子捞面需要的力远大于短筷子，所以长筷子捞面条需要配漏勺。
22．【答案】（1）升降架对A点的作用力是1.25×104N；
（2）由于人低头的角度越大，G的力臂越大，在头颅重力和肌肉拉力的力臂不变的条件下，则颈部肌肉的拉力就越大；
尽量减小低头的角度（或不要长时间低头做事，低头时间久了要抬头休息等）。
六．杠杆的动态平衡分析（共1小题）
23．【答案】（1）
（2）由题知，先点燃左端蜡烛，随着左端蜡烛的燃烧，蜡液滴下，该端重力减少，则左端的力和力臂的乘积小于右端的力和力臂的乘积，由杠杆的平衡条件可知，跷跷板向右端倾斜，此时左端朝上，右端朝下，朝下的一端会出现火焰烧烤蜡烛，加速蜡烛的熔化，而朝上的左端则不会，于是右端的蜡液快速熔化滴落，右端的重力快速减小，于是左端的力和力臂的乘积又大于右端的力和力臂的乘积，左端向下倾斜，如此往复，蜡烛不断地上下摆动。
七．动滑轮及其工作特点（共1小题）
24．【答案】（1）动滑轮自重、滑轮与绳子间的摩擦、没有匀速拉动绳子；（2）定滑轮实质是等臂杠杆，图中点O为杠杆的支点，动力臂l1和阻力臂l2的大小都等于定滑轮的半径，即l1＝l2，使用定滑轮匀速提起重物时，处于平衡状态，根据杠杆的平衡条件F1l1＝F2l2可知，F1＝F2，因此使用定滑轮不省力。
八．改变物体内能的两种方式（共5小题）
25．【答案】当用力压活塞时，活塞压缩玻璃筒内的空气，对空气做功，空气的内能增加，温度升高，当达到乙醚着火点时，筒内棉花就会燃烧起来。此实验说明了：外界对物体做功，物体的内能增加。实验中小敏没有看到棉花燃烧的现象，是因为做功的速度较慢，实验中有热量的散失。
26．【答案】钻木取火通过克服摩擦力做功改变木头的内能，必须做功多才能使得内能增加多，温度升高达到着火点，图中用力压着木棒增大压力增大摩擦力，用两个人拉动木棒转动增大拉力，增大做功的机械能，转化为内能更多，温度升高更多，容易达到着火点而取火。
27．【答案】用力使劲拧瓶的下部时，瓶子的体积变小，此时压缩瓶内气体做功，机械能转化为内能，瓶内气体内能增大，温度升高，瓶中的水更多的变成水蒸气；略松开瓶盖，瓶内气体对瓶盖做功，气体的内能转化为瓶盖的机械能，瓶盖被弹出；当瓶盖弹出时，瓶内及瓶口有白雾，这是因为瓶内气体（包含水蒸气）对外做功，内能减小，温度降低，水蒸气液化形成了小水滴。
28．【答案】快速搓手时，克服摩擦力做功，手的内能增加，温度升高，捂住瓶身，内能通过热传递转移到瓶子上，致使瓶子及其内部气体内能增加，然后对瓶盖做功，使瓶盖跳起。
29．【答案】火柴头与擦火皮之间的压力越大，产生的摩擦力越大；火柴滑动过程中，克服摩擦力做功越多，机械能转化为内能越多；内能增大，温度很高；温度达到擦火皮上易燃物的着火点，产生火星；放出的热量传递到火柴头，引发火柴头燃烧。柴头与擦火皮之间的压力越大。
九．电功与电能（共1小题）
30．【答案】（1）＞；（2）这段时间内电热丝用于把水升温到28℃所消耗的电能是3.5×105J；
（3）若将温度从28℃调到26℃，需要将滑动变阻器的滑片向下移动；
原因是为保持L1 的磁力不变，则通过电磁铁L1的电流不变，根据欧姆定律知电路的总电阻不变，由于温度降低热敏电阻变大，所以滑动变阻器接入电路的电阻就减小，就需要将滑动变阻器的滑片向下移动。
一十．焦耳定律的计算（共1小题）
31．【答案】因为锡属于金属，因此具有导电性，将锡纸条带锡的一端接在电池的正极，另一端接在电池的负极，形成了电源短路，电路中的电流较大，由Q=I2Rt可知，电路中迅速产生大量热量使温度达到锡纸的着火点而使之燃烧。
一十一．能量的相互转化和转移（共2小题）
32．【答案】太阳能属于清洁能源，“棚上发电“是把太阳能转化为电能，此过程中没有二氧化碳产生，这种“生态+电力”的模式助力“碳中和”目标的实现，实现节能减排和经济绿色发展；“棚下养鱼”是太阳能转化出的电能为海水养殖场增氧泵和智能投喂设备供电，有利于渔业增产，为市场提供优质食物营养来源。
33．【答案】白天通过镜子把太阳能转化为熔盐的内能，熔盐的内能通过热传递使冷水变成高温高压的水蒸气的内能，水蒸气的内能转化为汽轮机的机械能，汽轮机带动发电机发电，将机械能转化为电能；
白天高温的熔盐罐把能量用于发电，同时液储存了一部分内能，晚上高温熔盐罐利用熔盐储存内能，把储存的高温高压的熔盐释放，进入蒸汽发生器，通过热传递方式使冷水变成高温高压水蒸气，推动汽轮机带动发电机发电，将机械能转化为电能。
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九年级上册 第三章 能量的转化与守恒 说理题精选
内含画图分析题
一 动能与势能的相互转化
1．（2023秋 余杭区月考）为了探究能量的转化，小科将小铁块绑在橡皮筋中部，并让橡皮筋穿入铁罐两端并分别固定在罐盖和罐底上（如图所示）。尝试推动一下铁罐，发现铁罐转动后，皮筋会因为铁块的惯性而缠绕起来。接下来他让铁罐从不太陡的斜面上滚下，会观察到什么现象？请从能量的转化角度加以解释。
2．（2023秋 兰溪市期中）近年，为减少因车辆刹车失灵造成的危害，高速公路加强了下坡路段“刹车失灵缓冲带”的建设。如图所示，该区域是在公路右侧设一个冲向高处的大斜坡，路面是沙砾，车辆遇上紧急刹车失灵可以冲上去，免除不少惨剧的发生。请你用所学的科学知识解释上述现象。
3．（2023秋 义乌市校级期末）如图甲所示，一轻质弹簧一端系在墙上的O点，自由伸长到B点，现将一小物块M连定。在图乙中画出小物体运动过程中动能变化的大致曲线，并结合图像分析各过程能量的转化。
4．（2023秋 温州期中）在运动会中，很多比赛项目的选手（例如跳高、跳远、铁饼、标枪等）在起跳或投掷前都要助跑。
资料1：跳远中，在跳的最大高度相同的情况下，起跳后落地时间也相同。
资料2：跳远时，最高点的速度即为整个跳远过程的水平速度。
请结合上述资料从机械能的角度解释在跳远中为什么助跑跑得快的同学—般成绩都比较突出。（不考虑空气阻力的影响）
5．（2023秋 温州期末）蹦床运动有“空中芭蕾”之称，深受观众的喜爱。在今年杭州亚运会蹦床项目中，中国队包揽男女蹦床2枚金牌。运动员从蹦床反弹起来一定高度后，再完成空翻转体等技巧。如图所示，运动从O处由静止开始下落到最低点C，期间运动员用腿向下用力蹬蹦床，不考虑空气阻力及碰撞过程中能量损耗，他能反弹至比原先更高的位置。
（1）请分段说明下落过程中，运动员的动能和重力势能及蹦床的弹性势能的转化情况，并从能量转化的角度解释反弹高度高于原先下落高度的原因。
（2）在图乙中画出运动员O﹣C段动能大小随时间变化的大致图像。
6．（2023秋 拱墅区校级期中）如图甲所示，小球从某高度处静止下落到竖直放置的轻弹簧上并压缩弹簧，从小球开始下落到将弹簧压缩至最短的过程中，小球的速度在变化。不计空气阻力，请在图乙中画出小球的速度v随时间t变化的大致图像，并从能量转化的角度说明每一段的意义。
（提示：t1时刻小球刚接触弹簧，t2时刻小球的速度最大，t3时刻小球压缩弹簧至最低点）
7．（2023秋 乐清市月考）如图所示为蹦极运动的简化示意图，弹性绳一端系在运动员双脚上，另一端固定在跳台O点。运动员由静止开始自由下落，A点处弹性绳正好处于原长；B点处运动员受到的重力与弹性绳对运动员的拉力大小相等；C点处是蹦极运动员到达的最低点。（整个过程忽略空气阻力，弹性绳的自重不计）试分析从O点到C点的过程中，分别在OA、AB、BC阶段运动员机械能的变化，以及运动员动能、势能及绳子弹性势能的转换情况。
8．（2024 温州模拟）跳台滑雪被称为勇敢者的运动，其基本技术动作分为5个部分：助滑、起跳、空中飞行、着陆、滑行至终止区。如图所示为滑雪运动员滑雪过程的示意图。
资料1：滑雪赛道表面雪的厚度达到6～8m。雪内有很多小孔，小孔内充满空气。滑雪时，运动员踏着滑雪板压，在雪上时，雪内的空气被逼出。
资料2：助滑时，运动员把身体缩成“蹲状”的姿势，通过一个凹形轨道助滑后，在起跳的瞬间用力一蹬伸展身体，调整好姿势在空中飞行，飞行至顶端时身体与滑板构成上表面凸起的流线型。
资料3：运动员着陆时，要让滑雪板的板后跟略领先于板尖着地；落地后，调整好姿势继续滑行到终止区。
结合上述信息并运用所学知识，对赛道的设置以及滑雪运动员的5个基本技术动作蕴含的科学道理作出解释。
9．（2022秋 余姚市期末）图甲是2022北京冬奥会自由式滑雪大跳台，在自由式滑雪大跳台运动过程中涉及到的能量变化和运动轨迹可用图乙简化分析，图乙中木块以一定的速度滑过A，B点，到C点滑出下落至D点。A和B，C和D之间的垂直距离均为h且AB＝BC（AB、BC两个面粗糙程度相同）。若空气阻力忽略不计，假定木块滑下AB斜面时重力所做的功全部转化为克服摩擦所做的功，请你分析木块从A运动到D的过程中动能的变化情况。
二 动能和势能的大小比较
10．（2024秋 苍南县期中）如图所示把金属小球放在A处，然后让它静止沿轨道滚下，忽略轨道的摩擦及空气的阻力，请在坐标图像中绘制出小球在由A滚动到D的过程中，动能变化的大致情况。
三 动能和势能的概念
11．（2023秋 西湖区校级月考）如图是玩弹弓时的情景。经验表明，当橡皮筋被拉长的长度相同，且发射子弹的角度相同时，若所用的“子弹”是大小不同的小石块，则质量较小的石块射出的距离较大。请用所学知识解释上述现象。
四 机械能守恒
12．（2021秋 温州校级月考）如图是小明所做的课外兴趣实验，他将两个质量相同的小球从同一个位置分别以相同的速度抛出，其中A球竖直向上抛出，B球斜向上抛出。当A、B两球到达最高点时，发现A球比B球高。实验过程中，若不计空气阻力，请结合所学知识解释出现该现象的原因。
13．（2023秋 义乌市期中）如图是单摆实验，A点的高度大于B点的高度，让小球从A点由静止开始释放，当小球荡到B点位置时绳子突然断裂（不计空气阻力）。
（1）小球离开B点后的运动轨迹最符合实际的是 。
A.a B.b C.c D.d
（2）请你用所学知识解释原因。
五 杠杆的平衡条件
14．（2023秋 临平区校级期末）如图所示，在住宅中通常用固定在墙上的三角支架ABC放置空调外机。如果A处固定的螺钉脱落，则支架会倾翻造成空调外机坠落事件。已知AB长80cm，AC长50cm，室外机的重力为500N，重力作用线正好经过AB中点。
（1）在图中画出三角支架A处所受的水平作用力F的示意图及其力臂。
（2）计算三角支架A处所受的水平作用力F的大小（支架重力不计）。
（3）为了避免A处螺钉受力太大而脱落，导致支架倾翻空调外机坠落，安装师傅会将室外机向 （填“A”或“B”） 靠近一些，理由是 。
15．（2023秋 滨江区期末）杭州亚运会、亚残运会有56个竞赛场馆，场馆建设是办好杭州亚运会、亚残运会的基础。在建设过程中，小科观察到某吊车支腿撑开立在工地上，如图甲所示。小科查询了该吊车的一些参数：整车自重10吨，车宽2.6米，左右支腿跨度5.2米，并绘制了吊车的模型图，如图乙所示。
（1）请解释吊车设置左右支腿增加跨度的原理 。
（2）如图乙所示，当吊车吊臂与水平面成60°角时，吊车能吊起货物的最大质量为1.3吨，若需使吊车能吊起货物的最大质量增大，请结合所学相关知识简述方法并说明理由 。
16．（2023 宁波模拟）两个班级正在进行拔河比赛，场上参赛同学的体重都较大。他们的身体会适当地向后倾斜，如图所示。这样比赛时他们的脚下不易打滑。身体（相当于杠杆）也不易向前倾倒。请分析其中的原因。
17．（2023 钱塘区校级四模）如图为吸盘式挂杆（吸盘与挂杆重力、吸盘大小均不计），在挂杆P位置挂有一重物，物体质量为m，设AB杆长为L，P到A的距离为l，求：
（1）挂杆A、B两处所受力的大小。
（2）若P点向右移，挂杆A处受力大小如何变化，请分析说明理由。
18．（2022秋 海曙区期末）如图甲是实验室中某同学用铁架台夹持烧瓶的操作，图乙是此装置的侧视图，夹持的烧瓶和铁架台的重心分别落在a和b两条虚线上，请你判断这种操作是否规范，并运用所学的杠杆知识解释原因（请在图乙中作图辅助说明）。
19．（2021春 余杭区月考）小明家有个木衣架，有一次放学回家他把书包挂在衣架A处，衣架倒了下来，小明是个聪明的孩子，他分析了衣架倒下来的原因后，测量了如下的数据：书包质量5千克；木衣架质量3千克；圆底盘直径30厘米；其他数据如图，衣架受到重力的作用线经过圆底盘的圆心。
（1）请你通过计算，解释衣架倒下来的原因。
（2）为了防止衣架倒下来，小明提出了改进意见适当增大圆底盘直径，请你再说出一种其他方法。
20．（2021秋 椒江区期末）研究科学问题时，常需要突出研究对象的主要因素，忽略次要因素，将其简化为科学模型。
【分析方法】如图甲，一质量分布均匀的杠杆，忽略厚度和宽度，长度不可忽略，用细线将它从中点悬起，能在水平位置平衡。将它绕悬点在竖直面内缓慢转过一定角度后（如图乙）释放，为研究其能否平衡，可将它看成等长的两部分，画出这两部分各自所受重力的示意图和力臂（如图乙），根据杠杆平衡条件可得出杠杆在该位置仍能平衡。
【问题解决】如图丙，一质量分布均匀的长方形木板，忽略厚度，长度和宽度不可忽略，用细线将它从AB边的中点悬起，能在水平位置平衡。现将它绕悬点在竖直面内缓慢转过一定角度后（如图丁，图中黑点表示左右两部分的重心）释放，问：木板在该位置能否平衡？请在图丁中画出该杠杆的五要素，并结合杠杆平衡的条件作出解释。
21．（2023 西湖区校级二模）面馆大锅捞面条通常用长筷子（为避免被蒸汽烫伤），并辅以漏勺（图甲），家里捞面条通常只用筷子即可，为什么面馆需要漏勺呢？带着这样的问题，小金实地勘察并查阅资料后，建立了筷子横拿时的模型，如图乙所示，AC长度为40厘米，BC长度为36厘米，C、C1为面条所在位置。请回答下列问题：
（1）筷子在使用时属于 杠杆。
（2）若要使筷子对面条的压力为2牛，需要在B点施加的力为多少牛？
（3）已知AB长度与A1B1长度相等，AC长度大于A1C1长度，请列式分析长筷子捞面条需要配漏勺，而短筷子不需要的原因。
22．（2023秋 拱墅区校级月考）某校科学活动小组围绕杠杆平衡问题，开展了如下研究：
情景一：某仓储基地利用叉车运送物资，叉车抬升物资的主要装置山两个平行叉手和升降架组成（如图甲），在运送抬升货物时，可将升降架和叉手看成两个“L”形整体，其中一个“L”形整体的结构简图如图乙。当在叉手的水平部分放上物资时，将叉手看成是一个以O点为支点的杠杆，升降架对杠杆上A点的作用力沿水平方向。已知每个叉手的水平部分OB长1.5m，OA高0.8m，两个叉手的间距为0.4m。
（1）若将质量为2×103kg的物资打包成棱长为1m的立方体包裹，将包裹紧靠OA放置，并使其重力的作用线通过两个叉手的中间。请计算升降架对A点的作用力是多少？
情景二：“低头族”长时间低头看手机，很可能会引起颈部肌肉和颈椎损伤。
（2）分析如图丙的人体杠杆模型，A点为头部重力作用点，B点为颈部肌肉受力点，且颈部肌肉拉力的方向垂直于OB向下，请解释“低头族”长时间低头看手机，引起颈部肌肉受损伤的原因，并对预防或延缓颈椎损伤提出合理建议。
六 杠杆的动态平衡分析
23．（2023 慈溪市校级模拟）研究科学问题时，常需要突出研究对象的主要因素，忽略次要因素，将其简化为模型。在一支蜡烛中间垂直插入一枚大号缝衣针，把缝衣针的两端分别放在两个玻璃杯上，制成一个蜡烛跷跷板。用小刀对蜡烛两端加工，使跷跷板保持平衡，先后点燃A、B两端，蜡烛跷跷板上下不断翘动起来，如图甲所示。图乙是该蜡烛跷跷板的模型。
（1）请在图乙中画出蜡烛OA段所受的重力示意图和力臂（重心在M点）。
（2）请解释蜡烛跷跷板两端上下翘动的原因。
七 动滑轮及其工作特点
24．（2023秋 杭州月考）定滑轮和动滑轮是常见的简单机械。
（1）用如图所示装置对动滑轮特点进行探究，记录的数据如表：
实验次数 物重G/N 弹簧测力计示数F/N
1 1.0 0.7
2 1.5 1.0
3 2.0 1.3
（1）通过分析数据，发现与“使用动滑轮能省一半的力”的结论偏差较大。你认为该实验中出现这样结果的可能原因是 （写出两点）。
（2）请你运用杠杆的平衡条件，并参照如图进行分析，说说使用定滑轮不省力的道理。
八 改变物体内能的两种方式
25．（2024 杭州模拟）如图，在一个厚壁玻璃筒的底部，放一块浸过乙醚的棉花。当玻璃筒内的活塞迅速下压时，就可以看到棉花燃烧起来了。但是小宁在实验过程中始终无法引燃棉花。经过老师指导后，他得知导致实验失败的细节是下压动作不够迅速。请利用科学知识解释该实验仪器的工作原理并分析小宁实验失败的原因。
26．（2023秋 三门县月考）七年级同学在野外研学过程中用如图装置进行钻木取火，开始时成功率很低。请从功和能的角度说明如何提高取火的成功率。
27．（2023秋 上城区期末）在学习内能一课后，小周利用剩有少量水的矿泉水瓶进行如下实验：先将瓶盖盖紧，使劲旋转矿泉水瓶下部，然后拧松瓶盖，可看到瓶盖被弹出数米远，瓶内出现了白雾，请你解释产生此现象的原因 。
28．（2023 宁波模拟）科学课上老师演示了“跳舞的瓶盖”实验。操作过程如下：取一个空矿泉水瓶，将其瓶盖倒置蘸水放于瓶口，双手快速摩擦后捂住瓶身，瓶盖跳起。请运用所学知识解释瓶盖跳起的原因。
29．（2022 丽水）火的使用推动了人类文明的进步。随着科技的发展，生活中的点火方式越来越便捷多样，但火柴仍是实验室常用的点火工具。火柴引燃过程：划动火柴→擦火皮（含微量易燃物）产生火星→引发火柴头燃烧。图乙是小丽设计的三种引燃火柴的方式，若F1＝F2＞F3，且B、C的火柴棒与擦火皮夹角相同，则哪种方式更容易将火柴引燃？请用所学知识解释。
九 电功与电能
30．（2023秋 温州期末）某科学项目小组开展了草系鱼缸生态养鱼的项目设计，以下问题是他们所遇到的众多问题之一。
鱼群通常生存需要一定的水温，小组成员群策群力自己设计鱼池加热装置，装置的优秀标准为：防干烧，水达到温度自动恒温，能够手动调节恒定水温。
项目设计：如图所示为设计的电路图，其中L1、L2为完全相同的两个电磁铁，压敏电阻R1的阻值随压力的增大而减小，可感知水量：热敏电阻R2的阻值随温度的增大而减小，可感知水温。一开始开关S闭合，水加热后，开关S会自动断开，且不会自动闭合。水温到达至设定温度，电路进入恒温状态。
项目疑难：
（1）无水时，图中R1 R2+R3（填“＞”、“＜”或“＝”）。
（2）若R0＝48.4Ω，900s内电热丝工作P﹣t图如图所示，（后300s电流通断时间比为1：5），则这段时间内电热丝用于把20℃的水升温到28℃所消耗的电能是多少？
（3）该装置自评为优秀，请说明手动调节温度的方法及理由（以温度从28℃调到26℃为例）。
十 焦耳定律的计算
31．（2022秋 永康市期末）如图所示，取口香糖锡纸，剪成条状，将锡纸条带锡的一端接在电池的正极，另一端接在电池的负极很快发现纸条中间开始冒烟起火，请从物理学的角度解释其原因。
十一 能量的相互转化和转移
32．（2023秋 玉环市期末）说理题：
材料1：玉环市苔山村建起中国首座130兆瓦“渔光互补”光伏发电站，形成“棚上发电、棚下养鱼”的综合利用新模式，实现节能减排和经济绿色发展。当太阳光子激发半导体晶硅中的电子运动，就源源不断产生清洁能源。这种“生态+电力”的模式助力“碳中和”目标的实现，有效利用了地面资源（如图1）。
材料2：光伏发电安装结构如图2，发电主体表面是光滑的钢化玻璃，透光性好，安装时一定的倾角。光伏发电站还能为海水养殖场增氧泵和智能投喂设备供电，有利于渔业增产，为市场提供优质食物营养来源。
结合上述信息并运用所学知识，从能量转化、绿色节能、食物营养等方面，对“棚上发电、棚下养鱼”综合利用新模式做出解释。
33．（2022秋 瑞安市月考）我国在敦煌建造了亚洲第一的熔盐塔式光热发电站，它被形象的称为“超级镜子发电站”（如图1所示）。该发电站是由1.2万块镜子（定日镜）、熔盐、蒸汽发生器、汽轮发电机、冷却塔等装置组成的（如图2所示），通过循环工作，可实现24小时稳定输出电力。
材料一：定日镜可由电脑控制方向，从而随太阳的位置改变方向。
材料二：熔盐的熔点为210℃。热熔盐向下流入温度为565℃的高温熔盐罐，热泵将它打入蒸汽发生器。与其中的冷水进行热交换，产生高温高压的水蒸气。
材料三：该发电站夜晚也能发电，可实现24小时稳定输出电力。
请结合所学知识，解释发电站能实现白天、夜晚24小时稳定输出电力的工作原理。
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