2021浙教版 九年级上册第3章复习学案 第九讲 物体的内能、电能（含答案）

浙江版 九年级上册科学学案
第九讲 物体的内能、电能
3-5 物体的内能
1 内能
热运动
物体内部大量分子的无规则运动，叫热运动。这是因为分子的无规则运动的速度跟温度有关，温度越高，分子无规则运动就越剧烈。
内能
分子动能：分子在不停的做无规则的运动，同一切运动的物体一样，运动的分子也具有动能。分子由于
分子势能：由于分子之间具有一定的距离，也具有一定的作用力。因而分子具有势能，称为分子势能。
物体的内能：构成物体的所有分子，其热运动的动能与分子势能的总和，叫物体的内能。单位：焦耳(J)，各种形式能量的单位都是焦耳.
对内能的理解
内能是指物体的内能，不是分子的内能，是物体内部所有分子共同具有的分子动能和分子势能的总和，单纯考虑一个分子的分子动能和分子势能是没有现实意义的。
一切物质在任何情况下都有内能。
内能具有不可测量性，即不能准确知道一个物体内能的具体数值。
影响物体内能大小的因素: 物体的质量，物体的温度、物体的体、物质的种类、物体的物态都可以影响物体内能的大小。
2 物体内能的改变
热传递改变物体的内能
对热传递的理解
条件
不同的物体或同一物体的不同部分之间存在温度差。
方向
由高温物体转移到低温物体或由同一物体的高温部分转移到低温部分。
过程
高温物体→放出热量→内能减少→温度降低，
低温物体→吸收热量→内能增加→温度升高。
结果
温度相同
实质
内能发生了转移，能的形式并未发生改变。
热传递是把内能由温度高的物体传递给温度低的物体，而不是有由内能多的物体传递给内能少的物体。
做功改变物体的内能:对物体做功物体的内能会增加，物体对外界做功,物体的内能会减少。
做功和热传递在改变物体内能上是等效的。
温度、热量、内能三者之间的区别与联系
项目
温度
热量
内能
定义
宏观上：表示物体的冷热程度；
微观上：反映物体中大量分子无规则运动的剧烈程度。
在热传递过程中传递能量的多少。
构成物体的所有分子，其热运动的动能与分子势能的总和。
量的性质
状态量
过程量
状态量
表达
用降低、升高，降低到、升高到、是等表述。
用放出或吸收等表述。
用有、具有、改变、增加、减少等表述。
单位
摄氏度(℃)
焦耳(J)
焦耳(J)
关系
热传递可以改变物体的内能，使其内能增加或减少，但温度不一定改变(如晶体的熔化，凝固过程)，即物体吸热，内能会增加，物体放热，内能会减少，但物体的温度不一定发生改变。
3比热容
定义：单位质量的某种物质，温度升高1℃所吸收的热量叫这种物质的比热容，用符号c表示。
单位：焦/(千克?℃)，读作焦每千克摄氏度。
比热容是物质本身的一种性质
比热容是物质自身的性质之一，它反映了不同物质吸、放热本领的强弱，利用物质的这种性质可以鉴别物质。
水的比热容是4.2×103J/(Kg?℃)，每千克摄氏度，其物理意义是，质量为1Kg的水，温度升高或降低1℃时所吸收或放出的热量为4.2×103J。
对于同一种物质，比热容的值还与物质的物态有关，同一种物质在同一物态下的比热容是一定的，但在不同的物态下，比热容是不相同的。
水的比热容较大的应用
水的吸(放)热本领强，用水做散热剂。
水的温度来难改变，对机械或生物体起保护作用。
4 热量的计算
以Q表示物体吸收(或放出)的热量，c表示物体比热容，m表示物体质量，t0表示初始温度，t表示末温，则有
吸热公式：Q吸=cm(t-t0)
放热公式：Q放=cm(t0-t)
热量计算的一办公式：Q=cm△t
5 热机
热机的特点：通过做功把内能转化为机械能。
内燃机
内燃机就是燃料在机器汽缸内燃烧的热机，以汽油为燃料的内燃机叫汽油机，以柴油为燃料的内燃机叫柴油机。
工作过程：汽油机在工作时，活塞在汽缸内往复运动，活塞从气缸的一端运动到汽缸的另一端，叫一个冲程。
汽油机的一个工作循环由四个冲程组成，分别是吸气冲程、压缩冲程、做功冲程、排气冲程。
在四个冲程中，只有做功冲程是燃气对外做功，将内能转化为机械能，其他三个冲程是辅助冲程，要靠安装在曲轴上的飞轮的惯性来完成。
2038350259080142875278130a吸气冲程 b压缩冲程
进气门打开，排气门 进气门关闭，排气门
关闭，活塞向下运动 关闭，活塞向上运动
，汽油和空气的混合 压缩吸入的燃料混合物
物被吸入汽缸。
2286003175002152650319405C做功冲程 d排气冲程
进气门关闭，排气门 进气门关闭，排气门
关闭，火花塞点火，高 打开，活塞向上运动
温高压的燃气推动活塞 排出废气。
向下运动，对外做功。
6 燃料的热值
定义：1Kg某种燃料完全燃烧时放出的热量。
单位：J/Kg(固、液) J/m3(气)
酒精的热值是3.0 x 107J/Kg，表示1Kg酒精完全燃烧放出的热量是3.0 x 107J。
煤气的热值是3.9 x 107J/m3，表示1m3煤气完全燃烧放出的热量是3.9x 107J。
关于热值的理解：热值是燃料本身的一种属性，只与燃料的种类有关，与燃料的形态、质量、体积等均无关。
公式：Q=mq 或 Q=qV为热值。
3-6 电能
1 电能与电功
电能是一种能源，可以由太阳能、风能、水能等转化而来，是“二次能源”。各种用电器工作时，将电能转化为其他形式的能。
电能转化为其他形式的能的过程就是电流做功的过程。电流所做的功角电功，W=UIt
电能、电功的单位
电能、电功的单位是焦。电能的单位还有千瓦时(KW?h)，俗称“度”。1KW?h=3.6 X 106J。
465772550800电能表
测量电能的工具：电能表。
电能表的参数及其含义
220V—表示这个电能表应该在220V的电路中使用。
5(20)A—表示这个电能表的标定电流为5A，额定最大电流为20A。
720r/KW?h—表示接在这个电能表上的用电器，每消耗1 KW?h的电能，电能表上的转盘转过720转。
50Hz—表示这个电能表在频率为50Hz的交流电路中使用。
电能表测量电能的方法
a测量较大的电能时用刻度盘读书。最后一位数字表示小数点后第一位。电能表前后两次读数之差，就是这段时间内消耗的电能，单位是千瓦时，即W电=W末-W初。
B测量较小的电能时，用转盘转数读数。通过记录某段时间内电能表转盘的转数，结合电能表转盘每转消耗的电能计算出该段时间的电能，即W电=转数x每转消耗的电能。
2 电器的电功率
定义：电流在单位时间内所做的功叫电功率。
物理意义：在物理学中，电功率表示电流做功的快慢，用字母p表示。电功率大的用电器只能说明它消耗电能快或电流做功快，并不表示电流做功的多少。
单位
电功率的单位是瓦特，简称瓦，符号是W，常用单位有千瓦(KW)、毫瓦(mW).
换算关关系：1KW=1000W、1W=1000mW。
额定电压与额定功率
额定电压：用电器正常工作时的电压，标注在用电器铭牌上，常用U额表示。
额定功率：用电器在额定电压下工作时的电功率，标注在用电器铭牌上，常用P额表示。
灯泡铭牌的意义：一只灯泡上标着“PZ220 25”，其中“PZ”表示该灯泡适用于普通照。
明，“220”表示该灯泡的额定电压是220V，“25”表示该灯泡的额定功率是25W。
实际电压与实际功率
实际电压：用电器实际工作时的电压，它可能与额定电压相等，也可能不等，常用U实表示。
实际功率：用电器在实际电压下工作时的电功率，用P实表示。
灯泡的亮度取决于实际功率的大小。无论额定电压如何，额定功率如何，在灯泡没有损坏的前提下，如果实际功率相等，则发光的亮度就相同。
实际功率和额定功率的关系
用电器两端的电压
电功率
用电器工作情况
U实=U额
P实=P额
正常工作
U实>U额
P实>P额
容易损坏
U实P实不能正常工作
额定功率与实际功率的区别与联系
物理量
区别、联系
额定功率
实际功率
区别
概念
在额定电压下的功率
在实际电压下的功率

是否变化
是确定的、唯一的，不随实际工作电压的改变而变化
是不确定的，随两端所加电压的改变而变化。
联系
当用电器两端的实际电压等于额定电压时，用电器的实际功率等于额定功率。
3 电功率和电功的计算
电功率的计算计算
公式:P=Wt=UI
P表示电功率，单位是W；U表示某段电路两端的电压，单位是V；I表示这段电路中的电流，单位是A。
导出式：P=I2R，P=U2R(此两式只适用于纯电阻电路)。
伏安法测小灯泡的功率
2352675-1270原理:P=UI。
电路图如图所示
选择和连接实物电路时
需注意：滑动变阻器调到
最大值处，选用合适的电
源、电流表、电压表。
滑动变阻器的作用：一是保护电路，二是控制小灯泡两端的电压。
电功的计算
公式：W=Pt=UIt.
W表示电功，单位是J；P表示电功率，单位是W；U表示电压，单位是V；I表示电流，单位是A；t表示时间，单位是s。
导出式：W=U2Rt(只适用于纯电阻电路)
4 常用电热器
电流的热效应
电流通过导体时，导体的温度会升高，这种现象叫电流的热效应。
电热器
定义：电热器是利用电来加热的设备。
原理：电热器是利用电流的热效应工作的。
组成：电热器的主要组成部分是发热体，发热体是由电阻率大，熔点高的合金丝绕在绝缘材料上制成的。
5 电热的计算
实验：研究电热跟哪些因素有关。
实验方法：控制变量法和转换法。
结论：
a在电流和电阻相同的情况下，通电时间越长，产生的热量越多。
b在电流、通电时间相同的情况下，电阻越大，产生的热量越多。
c在通电时间、电阻相同的情况下，电流越大，产生的热量越多。
焦耳定律
内容：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。
公式：Q=I2Rt。
适用范围：无论是纯电阻元件还是非纯电阻元件，任何电阻不为零的用电器，都可以用焦耳定律计算它产生的电热。
电热Q与电能W的关系
a 纯电阻电路中，Q=W。因为纯电阻电路将电能全部转化为内能，所以产生的电热与消耗的电能相等。
b非纯电阻电路，Q练习题
1.如图所示的电路，电源电压保持不变，电阻R1、R2的阻值分别为10Ω和5Ω，只闭合开关S1 ， 将滑片P移到中点，电压表示数为6V，电阻R1的功率为P1；闭合开关S1、S2 ， 将滑片P移到最左端，电阻R2的功率为P2 ， 若P1：P2=1：18。则下列说法正确的是（??? ）

A.?电源电压为18V???????????????????????????????????????????????????B.?滑动变阻器的最大电阻为20Ω
C.?电路的最大功率为24.3W????????????????????????????????????D.?电路的最小功率为2.7W
2..图甲中的A、B分别为小灯泡和定值电阻的I/U图像，现将小灯泡和定值电阻连接成如图乙、丙所示电路，电源电压8V，下列说法不正确的是（ ???）

A.?小灯泡电阻随温度的变化而变化?????????????????????????B.?图乙小灯泡的实际电功率为4W
C.?由图甲可知定值电阻的阻值为20Ω??????????????????????D.?图丙电路中电流表示数为0.9A
3..如图所示，甲、乙是两个演示实验的示意图，丙、丁是四冲程汽油机工作过程中的两个冲程示意图。下列说法正确的是(??? )
A.?丙图所示的是做功冲程，其工作原理如甲图所示的实验
B.?丙图所示的是压缩冲程，其工作原理如乙图所示的实验
C.?丁图所示的是压缩冲程，其工作原理如甲图所示的实验
D.?丁图所示的是做功冲程，其工作原理如乙图所示的实验
4.如图所示电路中，电源电压不变，灯L上标有“6V3W”的字样(灯丝电阻不变)，导体ab为均匀电阻，电压表所选量程为0?3V，电流表所选量程为0?3A.当开关S闭合，滑片P移到a端时，灯L正常发光;当开关S断开，滑片P移到距a端2/5ab长度时，电压表示数为2V.在保证电路安全的条件下，下列说法中正确的是( ???)

A.?电源电压为8V?????????????????????????????????????????????????????B.?导体ab的最大阻值为10Ω
C.?当S断开时，导体ab阻值的取值范围0?15Ω???????D.?当S断开时，导体ab消耗的最大功率为0.75W
5.如图，某建筑工地用电动机和滑轮组把建筑材料从地面提升到工作平台上。已知建筑材料的质量m=360kg，用t=20s的时间把建筑材料匀速提升了h=4m，滑轮组的机械效率为90%，g取10N/kg，电动机正常工作的电压U=220V，通过的电流I=4A。求这段时间内：

（1）克服建筑材料重力所做的功W。
（2）电动机对绳子的拉力F。
（3）电动机拉绳子的功率P。
（4）电动机线圈的电阻R。
6.电动牙刷越来越受到消费者的青睐。电动牙刷工作时能深入牙齿清洁牙缝，刷毛的颤动能促进口腔的血液循环，对牙龈组织有按摩效果。下表为某电动牙刷参数。
?
输入电压（V）
220
输入功率
4.4W
输出电压（V）
3
输出功率
2W
电池容量（mAh）
600
充满时间（h）
12小时以上
（1）充电时，只需将牙刷放在通电的底座即可感应充电，牙刷和底座之间既没有用线连接也没有金属接点，安全又方便。其充电原理是________。
（2）当牙刷正常工作时，求电流大小?(保留小数点后两位)
（3）根据表中信息，将已经耗完电能的电池充满，理论上需要多 少时间?
（4）无论用哪种牙刷，刷牙都需要掌握正确的刷牙方法，关于刷牙下列说法正确的有（?? ） ?
A.?每次刷牙时间约3分钟左右??????????????????????????????????B.?来回拉动牙刷，幅度不超过一个牙位
C.?刷牙时动作要用力??????????????????????????????????????????????D.?3个月更换一次牙刷
答案解析：
1.【解答】只闭合开关S1 ， 将滑片P移到中点时，等效电路图如下图甲所示：
电压表示数为6V，电阻R1的功率为P1；
闭合开关S1、S2 ， 将滑片移到最左端时，等效电路图如上图乙所示，电阻R2的功率为P2；
设电源电压为U，根据P=UI= U2R ，
在图甲中R1的功率：
P1= U12R1 = (U-U表)2R1 = (U-6U)210Ω ①；
在图乙中，电阻R2的功率为：
P2= U2R2 = U25Ω ②；
由题知P1：P2=1：18③；
联立①②③解得U=4.5V（不合题意，舍去）或U=9V，
故电源电压为9V，A错误。
在图甲中，根据串联电路的规律和欧姆定律，通过R1的电流即电路中的电流：
I=I1= U-U表R1 = 9V-6V10Ω =0.3A，由欧姆定律得，滑动变阻器的最大电阻：
R滑=2× U表I =2× 6V0.3A =40Ω，故B错误。
根据并联电阻小于其中任一电阻，串联电阻大于其中任一电阻，当R1、R2并联，即闭合开关S1、S2 ， 将滑片移到最左端时，电路的总电阻最小，根据P=UI= U2R ，电路的总功率最大，此时等效电路图如上图乙所示。
并联的电阻：R并= R1R2R1+R2 = 10Ω×5Ω10Ω+5Ω = 103Ω ，
电路的最大功率：P大= U2R并 = (9V)2103Ω =24.3W，C正确。
因R1>R2 ， 故当R1与滑动变阻器最大电阻串联时，即只闭合开关S2 ， 将滑片P移到最右端时，电路的总电阻最大，为Rm=10Ω+40Ω=50Ω，
此时电路的功率最小，为P小= U2R串 = (9V)250Ω =1.62W，D错误。
故答案为：C
2.【解答】A.定值电阻的电流与电压成正比，它的图像为一条通过坐标原点的斜线，因此B为R的图像，A为灯泡的图像。由于灯泡的图像为曲线，所以灯泡的电阻随温度的变化而变化，故A正确不合题意；
B.乙图中，灯泡和电阻R串联；根据甲图可知，当电流为0.3A时，灯泡的电压为2V，R的电压为6V，此时二者相加等于电源电压，那么此时灯泡的实际功率为：P=UI=2V×0.3A=0.6W，故B错误符合题意；
C.根据图B可知，定值电阻的阻值为：R=UI=8V0.4A=20Ω ， 故C正确不合题意；
D.图丙中，灯泡与R并联；根据甲图可知，当电压为8V时，通过灯泡的电流0.5A，通过R的电流0.4A，因此电流表的示数为：I总=IL+I=0.5A+0.4A=0.9A，故D正确不合题意。
故选B。
3.【解答】甲：向下迅速推动活塞，压缩空气做功，将机械能转化为内能，从而使棉花点燃；
乙：水蒸气将瓶塞推出，将水蒸气的内能转化为塞子的机械能；
丙：两个气门关闭，活塞向上运动，为压缩冲程，将机械能转化为内能；
丁：两个气门关闭，活塞向下运动，为做功冲程，将内能转化为机械能。
因此丙图和甲图对应，丁图与乙图对应。
故D正确，而A、B、C错误。
故选D。
4.【解答】A.当开关S闭合且滑片P在a端时，灯泡L与滑动变阻器R并联，灯泡正常发光，
根据并联电路的电压规律可知，此时电源电压U总=UL；
因为灯L上标有“6V 3W”字样，且灯泡正常发光，
所以电源的电压为6V，故A错误；
B.当开关S断开、滑动变阻器的滑片P移到距a端 25ab长度时，
灯泡与滑动变阻器串联，电压表测变阻器滑片以左部分电阻丝Pa部分的电压；
此时灯泡两端电压：UL=U-U表=6V-2V=4V；
灯泡的电阻：RL=UL2PL=(6V)23W=12Ω；
根据串联电路电压与电阻成正比得到：U变UL=R变RL；
2V4V=25R滑12Ω；
解得：R滑=15Ω，故B错误；
C.当开关S断开、小灯泡与滑动变阻器R串联，
那么灯泡两端的最大电压为6V；
因为电压表的量程为0~3V，
所以灯泡两端的最小电压为：UL=6V-3V=3V；
二者比较可以灯泡电压的变化范围为3V~6V；
根据公式IL=ULRL可知，灯泡电流的变化范围为：0.25A~0.5A；
因为电流表的量程为0~0.6A；
因此二者比较通过电路的电流范围为0.25A~0.5A；
当电流为0.25A时，最大总电阻为：R大总= U总 I小=6V0.25A=24Ω；
此时变阻器接入的最大阻值为：R大=R大总-RL=24Ω-12Ω=12Ω；
当电流最大为0.5A时，最小总电阻为：R小总= U总 I大=6V0.5A=12Ω；
此时变阻器的最小电阻为：R小=R小总-RL=12Ω-12Ω=0Ω；
那么滑动变阻器的范围为0-12Ω，故C错误；
D.当S断开时，滑动变阻器消耗的电功率：PR=I2R=（U RL+R）2R= U2 (RL-R)2R +4RL ，
那么当R=RL=12Ω时，滑动变阻器消耗的电功率最大，
即滑动变阻器的最大功率：P滑大=U24RL = (6V)24×12Ω =0.75W ， 故D正确。
故选D。
5.【答案】 （1）建筑材料的重力：G=mg=360kg×10N/kg=3600N
由则克服建筑材料重力所做的功：W=Gh=3600N×4m=14400
（2）由图知滑轮组n=2，则拉力端移动距离s=2h
由η= W有用W总 ×100%= GhFs ×100%可得，电动机对绳子的拉力F= Ghηs = Gh2ηh = 3600N2×90% =2000N
（3）电动机拉绳子的功率：P= W总t = Fst = F2ht = 2000N×2×4m20s =800W
（4）电动机产生的热量
Q=W电-W总=UIt-F2h=220V×4A×20s-2000N×2×4m=17600J-16000J=1600J
根据焦耳定律Q=I2Rt可得，电动机线圈的电阻
R= QI2t = 1600J(4A)2×20s =5Ω
6.【解答】
（1）从题目中所给信息可知，将牙刷放在底座上就可以感应充电，它充电的原理是电磁感应；
（2）工作时电流为I，P=UI，则I=PU=2W3V≈0.67A；
（3）充电时，电流为I，根据P=UI可得：I=PU=4.4W220V=0.02A；
因为600mAh=It，所以t=600mAhI=0.6Ah0.02A=30h；
（4）在刷牙时，每次刷牙的时间约为3分钟左右为宜；来回拉动牙刷，幅度不超过一个牙位，刷牙时动作不要太用力；每3个月左右换一个牙刷，故ABD正确，故选ABD；
故答案为：（1）电磁感应；（2）工作时电流为I，P=UI，则I=PU=2W3V≈0.67A；
（3）充电时，电流为I，根据P=UI可得：I=PU=4.4W220V=0.02A；
因为600mAh=It，所以t=600mAhI=0.6Ah0.02A=30h；
（4）ABD。