第四章 能与能源
第1节 各种形式的能
考点梳理
能的多种形式
动能
机械能
势能
化学能
电能
能的多种形式
声能
光能
．．．．．．
2．机械能
关系
机械能
动能
势能
重力势能
弹性势能
概念
物体由于运动
而具有的能
物体由于被举
高而具有的势
能
物体由于发生
形变而具有的
势能
决定
因素
质量研、速度
大小v
质量m、高度h
弹性形变大小
联系
(1)机械能一动能+势能；
(2)物体通常既具有动能，又具有势能；
(3)动能和势能可以相互转化。
机械能的转化和守恒定律：动能和势能可以互相转化，而且在转化过程中，如果不受阻力，机械能的总量保持不变。
3．内能
(1)克服摩擦做功时，机械能转化为内能，物体温度升高，内能变大。
(2)改变内能的途径
①做功(实质上是其他形式的能与物体内能相互转化)。
②热传递(实质上是能量的转移)。
在热传递过程中用热量来量度内能的变化。
(3)化学能与内能的转化
如燃料的燃烧、生物的呼吸作用等。
(4)人和生物体的能量来源和转化
通过呼吸作用分解释放储存在有机物中的化学能，转化为内能和生命活动所需的其他能量。
4．核能的利用
(1)获得核能的两条途径：裂变(链式反应)和聚变(热核反应)
原子弹、核电站一裂变；氢弹一聚变。
(2)核电站能量转化：
(3)放射线
举例：α射线、β射线、γ射线等。
应用：对机械设备进行探伤、育种、治疗肿瘤等。
高频考点及真题演练
考点一 机械能
考题一 (2011·广州)跳远运动的几个阶段如图所示，则运动员 ( )
A．助跑阶段机械能不变
B．起跳时机械能为零
C．经过最高点时动能最大
D．经过最高点时重力势能最大
解析：A．助跑阶段速度增大，动能增大，机械能增大。B．起跳时速度最大，动能最大。C．经过最高点时，速度最小(但不为零)，动能最小。D．因为重力势能决定于质量和高度，最高点时重力势能是最大的。
答案：D
真题演练1 (2010·台州)如图，两只相同的塑料瓶，分别装有相等质量的水和沙子，从斜面的相同高度同时由静止滚下，结果装水的瓶子会先到达终点。原因是装水的瓶子在下滚过程中，通过克服摩擦做功把势能转化成的________能较少，从而获得较大的动能。
【尝试自解】
高频考点二 核能的利用
考题二 (2011·福州)核电站是利用核燃料的原子核发生________ (选填“裂变”或”聚变”)释放出大量的核能并最终转化为电能的。地震会产生________波，具有很大的能量。“3．11”日本大地震并引发的大海啸，致使福岛核电站严重受损，核泄漏造成的________辐射使周边环境严重污染，因此核能利用与核电安全是人类应同时关注和研究的课题。
解析：核电站获得核能的途径是裂变，因为裂变是可控的。地震时会产生次声波，人的耳朵无法听见，但能感知大地在晃动。核电站的危害主要是核辐射。
答案：裂变 次声 核
真题演练2 (2011·大连)核电站的核反应堆中发生的是核________变。核电在一定程度上解决了能源紧缺的问题。但核电站也存在一定的危害，其危害之一是________。
【尝试自解】
中考命题方向及模拟
历年各地中考试题在本节内容中均有不同角度的考查．重点是机械能和核能。例如2010年温州第20题考查机械能的转化；2010年丽水第22题考查机械能的大小判断；2011年苏州第6题和2011年江西实验区第8题都结合日本地震来考查核能等知识。
预计2012年的中考对机械能会加强对实验探究能力的多角度．考查，扩展考查实验探究的诸多能力，如数据处理、对照处理、证据提取、变量控制和检测、实验评价等。
模拟预测题1 如图所示，让钢球从斜面上由静止滚下，打到一个小木块上，能将木块撞出一段距离。放在同一一水平面上相同位置的木块。被撞得越远，表示钢球的动能越大。现用质量不同的钢球从同一高度滚下．看哪次木块被推得远。回答以下问题：
(1)设汁本实验的目的是研究________________。
(2)让不同的钢球从同一高度滚下是为________________。
(3)此实验得出的结论是________________。
模拟预测题2 台州的能源结构日趋多样化，其中利用化学能转化为电能的是 ( )
A．临海括苍山风力发电场
B．温岭江厦潮汐电站
C．台州火力发电厂
D．三门核电站
(系统复习，全面提升自我，请完成同步训练)
同步训练 各种形式的能
1．国家级风景区雁荡山的大龙湫瀑布被誉为“中国第一高瀑”，瀑布的落差达l97米。水在下落的过程中 ( )
A．只有动能 B．既有动能，又有势能
C．只有势能 D．动能、势能都没有
2．把两种不同的金属片插入柠檬，制成“水果电池”，用电压表测量水果电池的电压，如图所示，下列说法中正确的是( )
A．水果电池把化学能转化为电能
B．水果电池把电能转化为化学能
C．水果电池把内能转化为电能
D．金属片B是水果电池的正极
3．在一次参观中，外地游客丁先生从渠江公园乘电梯到思源广场，在电梯匀速上升的过程中，丁先生的 ( )
A．重力势能不断增大 B．动能不断增大
C．机械能保持不变 D．动能转化为重力势能
4．2010年5月，全国蹦床锦标赛在温州举行。比赛中，当运动员从蹦床上起跳后，在空中上升的过程中 ( )
A．动能变大，重力势能变小
B．动能变小，重力势能变小
C．动能变大，重力势能变大
D．动能变小，重力势能变大
5．为了响应中央关于“全民动员共建节能型社会”的号召，小柯提出了一些节约用电的建议，其中不科学的是 ( )
A．用太阳能热水器代替电热水器
B．离开教室时随手关灯
C．夏天用空调时，把温度调得很低
D．尽量少开启电冰箱门
6．如图所示是撑杆跳高运动员由起跳到越过横杆的频闪照片，此过程中有关能量的说法，正确的是(忽略空气阻力) ( )
A．撑杆的弹性势能先增大后减小
B．人的机械能守恒
C．撑杆的弹性势能先减小后增大
D．人的机械能先增大后减小
7．下列有关能量转化的叙述，不正确的是 ( )
A．电动机是将电能转化成机械能
B．核电站发电是将核能转化成电能
C．蓄电池充电是将化学能转化成电能
D．太阳能热水器是将太阳能转化成内能
8．压电陶瓷是一种具有压电效应功能的陶瓷材料，已被用于许多领域。对压电陶瓷挤压或拉伸时，它的两端就会形成一定的电压，可运用其火花放电点燃可燃性气体。压电陶瓷还能把电能转换成超声振动，用于超声清洗、超声医疗等。结合上述材料，下列有关说法正确的是 ( )
A．超声波属于电磁波
B．压电陶瓷属于有机合成材料
C．压电陶瓷能够实现机械能和电能的互相转化
D．火花放电可以使可燃物的着火点升高
9．2011年3月11日，日本发生里氏9．0级地震并引发海啸，导致福岛核电站发生泄漏，造成重大人员伤亡和环境污染。以下说法正确的是 ( )
A．核能是可再生能源
B．核电站是利用化学能来发电的
C．向核反应堆内注水降温是因为水的比热容较大
D．由于核反应堆爆炸而泄漏的大量放射性污染物，应及时排入大海
10．阅读短文，回答问题：
过山车
当你在游乐场乘过山车奔驰之际，你是否会想到：过山车为什么不需要引擎来推动就能“翻山越岭”呢?
过山车在开始旅行时，是靠一个机械装置推上最高点的，但在第一次下行后，就再没有任何装置为它提供动力了，从这时起带动它沿轨道行驶的唯一“发动机”就是重力势能。过山车的重力势能在处于最高点时达到最大值．当它开始下行时，它的势能不断减小，动能不断增大；由于摩擦，损耗了少量的机械能，所以随后的“小山丘”设计得比开始时的“小山丘”低(如图所示)。
像所有列车一样，过山车也安装了机械制动装置，使它在结束行程或在紧急情况下能够准确地停下来。
(1)过山车通过A点向上运动过程中，动能________(选填“变大”、“变小”或“不变”)。
(2)后面的“小山丘”设计得比开始时的“小山丘”低，是由于过山车运动过程中，将部分机械能转化为________。
(3)过山车旅行过程中，遇到紧急情况能够准确停下来，是由于________________。
(4)过山车是利用________作为“发动机”的；在生产与生活中，与过山车利用了相同“发动机”的有________________(举一例即可)。
11．图甲说明：________可以改变物体的内能；图乙说明：________可以改变物体的内能。 ．
12．如图所示，某同学将两个相同的斜面并排放在水平桌面上，利用它们探究动能或重力势能与哪些因素有关。
(1)将A、B两球(mA (2)分别在水平桌面上的C、C'处放置相同的木块，再将两球分别从两斜面的相同高度处由静止同时释放，观察到________球将木块撞得更远。由此可得出结论：①________________；②________________。
13．2010年1月10日，在台金高速公路上发生一起两车相撞事故，其中一辆小车上一名未系安全带的乘客向前“飞”出，撞穿前挡风玻璃。汽车碰撞时，乘客由于具有________，直接从座位上向前“飞”出；汽车行驶的速度越大，汽车具有的________能越大，危险性就增大，因此汽车行驶要限速。
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。
15．社会发展到今天，能源危机开始困扰人类。人们正在寻找各种可能的未来能源，以维持人类社会的持续发展。2006年5月24日，欧盟、美国、中国、日本、韩国、俄罗斯和印度在布鲁塞尔欧盟总部草签了一系列关于国际热核聚变实验反应堆(ITER)的协议。这是人类开发新能源的一个重大尝试，也是中国以完全平等的地位参加的最大的国际科技合作项目。热核聚变是在上亿摄氏度的高温条件下，利用氢的同位素氘、氚在可控情况下发生的核聚变。聚变反应中释放出来的核能提供大量的热量，就像造出一个“人造太阳”。反应后的生成物是无放射性污染的氦。预期于2010年建成的实验反应堆，可以在16分钟产生l．44×l012焦的热量。据媒体报道：1升海水提取的氢的同位素，在完全聚变反应中释放的能量，相当于300升汽油完全燃烧所释放的热量。请根据所提供的数据进行估算，并回答以下问题：
(1)若汽油的密度约为0．7×103千克／米3，300升汽油的质量是多少?(1升=l×10-3米3)
(2)若汽油的热值约为5×107焦／千克，300升汽油完全燃烧能释放多少热量?
(3)需要从多少升海水中提取氢的同位素，在发生聚变时才可以产生1．44× 1012焦的热量?若这些热量转化为电能的效率为50％，则它可以供给一台功率是2千瓦的空调正常工作多少小时?
参考答案
第四章 能与能源
第l节 各种形式的能
真题演练l 答案：内或热
解析：瓶在滚下的过程中，沙粒之间会产生摩擦而将不少的势能转化为热能；而水是流体，因摩擦导致势能转化为热能的成分很少。
真题演练2 答案：裂变 核废料污染环境(或核泄漏危害人体健康等)
解析：核电站获得核能的途径是裂变。核电站的危害主要有核废料污染环境、核泄漏危害人体健康等。
模拟预测题1 答案：(1)动能与质量的关系 (2)使钢球到达斜面底端时的速度大小相同 (3)速度相同时，质量越大，动能越大
解析：(1)根据题中信息，在高度、木块、同一斜面和水平面等相同条件下，用质量不同的钢球做实验，是为了研究动能与质量的关系。(2)钢球放得越高，势能越大，到达斜面底端的速度越大。如果让钢球在同一高度滚下，钢球到达斜面底端的速度大小就会相同。(3)根据题中信息，我们可以得出：速度相同时，质量越大，动能越大。
模拟预测题2 答案：C
解析：A．风力发电是将风能转化为电能；B．潮汐发电是将潮汐能转化为电能；C．火力发电是将化学能转化为电能；D．核电站是将核能转化为电能。
同步训练
1．答案：B
解析：水在下落的过程中显然有动能；另外注意到瀑布离开地面总有一定的高度，所以瀑布又有势能。
2．答案：A
解析：水果电池在工作时，电池内部发生化学变化，将里面的化学能转化为电能。金属片B与电压表的，负接线柱相连，是水果电池的负极。
3．答案：A
解析：在电梯匀速上升的过程中，丁先生的速度和质量是不变的，所以他的动能不变，势能增大，机械能增大。增加的重力势能是由电梯中的电动机消耗的电能转化来的。
4．答案：D
解析：准确解答此类试题的关键是：一要明确物体的运动情况；二要熟悉动能、势能的决定因素。本题中：运动员从蹦床上起跳后，速度越来越慢，动能变小，高度越来越高，重力势能变大。
5．答案：C
解析：A．太阳能是新型的清洁能源，推广使用太阳能可以缓解紧张的电能消费。B．随手关灯是节约用电的常见方法。C．空调的耗电量与室内外温差大有关系。如果把温度调得很低，空调机内的电动机将要做更多的功将室内的热量“搬运”到室外，消耗更多的电能。D．电冰箱门开启次数越少，由外界进入冰箱内的热量越少，冰箱内部就更容易保持低温状态，
达到省电的目的。
6．答案：A
解析：A和C．撑杆的形变先增大后减小，故其弹性势能先增大后减小。B．人的机械能不守恒，因为人与撑杆之间存在能量的转化和转移。D．从起跳到越过横杆过程中，人的部分机械能先转化成撑杆的弹性势能，后又由撑杆的弹性势能转化为人的机械能，所以人的机械能先减小后增大。
7．答案：C
解析：A电动机是将电能转化成机械能的装置。B．核电站发电的能量转化过程是：核能→热能→机械能→电能。C．蓄电池充电时，消耗的电能转化成蓄电池内部的化学能。D．太阳能热水器工作时，将太阳能转化成内能，是目前人们使用太阳能的常见形式之一。
8．答案：C
解析：A．超声波是一种机械波。B．压电陶瓷属于无机非金属材料。C．对压电陶瓷挤压或拉伸时，它的两端就会形成一定的电压，可实现机械能转化为电能；对压电陶瓷施加电压后能发出声音，又可实现把电能转换成机械能。D．着火点是可燃物的固有属性，不会改变。外界对可燃物加热，能使可燃物的温度升高。
9．答案：C
解析：A．核燃料在地球上的储备量是有限的，核能属于不可再生能源。B．核电站是通过裂变的途径，利用核能发电的。C．水的比热容大，吸热本领强，是常用的冷却剂。D．核电站泄漏的放射性污染物，应集中处理，如果直接排人大海，会引起环境污染。
10．答案：(1)变小 (2)内能 (3)安装了机械制动装置(或摩擦) (4)重力势能 水力发电(或滑滑梯)
解析：(1)过山车通过A点向上运动过程中，动能转化为势能，动能变小。(2)因为存在轨道摩擦和空气摩擦等因素，机械能不会守恒，部分机械能将转化为内能而散失。(3)这是车辆等众多机械装置共有的一项功能——制动，它们安装了机械制动装置，大多是利用摩擦使车辆的机械能转化为热能，从而实瑚停车的目的。(4)过山车启动时，总要利用外力将它拉到轨道的最高点，以获得较大的重力势能，这就是它后续运动的“发动机”；与这一原理相同的实例还有水力发电、滑滑梯等。
11．答案：热传递做功
解析：改变物体内能大小的方法有做功和热传递。太阳能热水器是利用热传递的方法改变水的热能；弯折铁丝是对铁丝做功，使铁丝的温度升高，热能增大。
答案：(1)相同 质量 (2)B ①运动速度相同的物体，质量越大，它的动能越大(物体的动能与它的质量有关) ②高度相同的物体，质量越大，它的重力势能越大(物体的重力势能与它的质量有关)
解析：(1)将A、B两球分别从两斜面的相同高度处由静止同时释放，其状况类似于自由落体运动，小球的速度相同，并与质量无关。(2)因为B球质量大，其机械能也大，会将木块撞出更远。本实验研究的是物体的机械能与速度、质量的关系。在动能方面，我们可以得出运动速度相同的物体(从同一高度释放)，质量越大，它的动能越大。在重力势能方面，我们可以得出高度相同的物体，质量越大，它的重力势能越大(木块撞出更远)。
13．答案：惯性 动(或机械)
解析：乘客从座位上“飞出”，是因为乘客具有惯性，要保持原先的运动状态。汽车的速度越大，动能(或机械能)越大，刹车就越不容易，危险性也就越大。
14．答案：类比
解析：分子的运动与乒乓球的运动很相似，是一种类比方法，说明运动的分子与运动的乒乓球一样都具有动能；分子之间的相互吸引很像地球与月球之间相互吸引的情况，也是一种类比方法，通过地月之间存在的重力势能来说明分子之间也存在势能。
15．答案：
(1)m=V=0．7×103千克／米3×300×10 -3米3=210千克
(2)Q=mq=210千克×5×107焦／千克=1．05×1010焦
(3)因1升海水可产生的热量是l．05×l010焦，所以1．44×1012焦的热量需要水体积V；
V==1．37×102升
时间：t==3．6×108秒=l×105小时
解析：(1)已知密度和体积求质量，采用公式m=V计算。(2)燃料燃烧放出的热量等于热值与质量的乘积。(3)海水的体积应根据题中的“l升海水提取的氢的同位素，在完全聚变反应中释放的能量，相当于300升汽油完全燃烧所释放的热量”这一关系进行计算。由于题中提供了电能和电功率的信息，所以空调的工作时间宜采用公式t=W／P进行计算。
第2节 简单机械
考点梳理
1．杠杆
(1)概念：一根硬棒在力的作用F如果能绕同定点转动，这根硬棒就叫做杠杆。
【思考】你能列举人体中的杠杆吗?
(2)杠杆的五要素：①支点O，②动力Fl，③阻力F2，④动力臂ll，⑤阻力臂l2。
动力臂ll：支点到动力作用线的垂直距离；
阻力臂l2：支点到阻力作用线的垂直距离。
(3)杠杆的平衡条件：动力×动力臂=阻力×阻力臂，即F1·l1=F2·l2。
匀速转动状态
杠杆的平衡状态 水平静止状态
静止状态
倾斜静止状态
(4)实验：研究杠杆的平衡条件
①杠杆的调节：为了便于直接从杠杆上读出力臂的大小，应将杠杆调至水平位置。
②实验数据的记录及处理。
③实验结论：动力×动力臂=阻力×阻力臂，即F1·l1=F2·l2。
(5)杠杆的分类和应用
种类
力臂关系
力的关系
特点
应用举例
省力
杠杆
ll>l2
Fl 省力、费
距离
铡刀、羊角锤、
起子等
费力
杠杆
ll Fl>F2
费力、省
距离
缝纫机踏板、铲
车的连杆等
等臂
杠杆
Ll=l2
Fl=F2
不省力也
不费力
天平、定滑轮等
2．滑轮
项目
定滑轮
动滑轮
滑轮组
概念
转轴同定不动的滑轮叫做定滑轮。
转轴与重物一起移动的滑轮叫做动滑轮。
定滑轮和动滑轮组合在一起叫做滑轮组。
作用
可以改变力的方向，但不能省力。
不能改变力的方向，但可以省力一半。
使用滑轮组既可以省力，也可以改变力的方向(但一定不省功)。
实质
或规律
等臂杠杆
动力臂等于阻力臂两倍的省力杠杆。
使用滑轮组的时候，重物和动滑轮的总重力由几段绳子承担，提起重物所用的力就是总重力的几分之一。
高频考点及真题演练
高频考点一 杠杆平衡条件
考题一 (2011·连云港)在“探究杠杆的平衡条件”的实验中：
(1)在没有挂钩码时杠杆的平衡位置如图甲所示。为使杠杆在水平位置平衡，应将杠杆左端螺母向_______边旋一些(选填“左”或“右”)。
(2)调好后，第一组按图乙进行实验，第二组按阁瓦进行实验。你认为第_______组实验更好，理由是_______。
解析：(1)图甲显示，杠杆的左边较重，应该把平衡螺母向右调节。(2)图乙的弹簧测力计拉力方向与杠杆没有垂直，导致动力臂不在杠杆上，难以测量其大小。图丙的弹簧测力计拉力方向与杠杆垂直，动力臂就是OB的长度。能直接从杠杆上读出。
答案：(1)右 (2)二 便于从杠杆上直接读取力臂
真题演练1 (2010·义乌)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B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。问该杠杆的刻度是否均匀?请说明理由。
【尝试自解】
高频考点二 杠杆的分类
考题二 (2011·台州)下列杠杆中属于费力杠杆的是 ( )
解析：剪刀、起子和钳子均“柄长嘴短”，即l1>l2，都是省力杠杆。用镊子夹物体，支点在镊子的上端，力臂l1 答案C
真题演练2 (2011·宁波)下列所示工具中，使用时不能省力但能省距离的是 ( )
【尝试自解】
高频考点三 滑轮的作用和规律
考题三 (2011·杭州)小李的质量为50千克，可以举起80千克的杠铃；小胖的质量为70千克，可以举起60千克的杠铃。他们两人通过如图所示的装置来比赛，双方都竭尽全力，看谁能把对方拉起来。比赛结果应是 ( )
A．小李把小胖拉起
B．小胖把小李拉起
C．两个都拉不起
D．两个都拉起
解析：首先确认他们使用的是定滑轮，因为该滑轮的转轴是固定不动的。使用定滑轮不能省力。他们对绳向下的最大拉力决定于自身的重力，与向上举起杠铃的力无关。小胖体重大于小李，小胖能把小李拉起。
答案．B
真题演练3 (2010·杭州I)某人用100牛的力提起了350牛的重物，那么他可能使用了 ( )
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．一支杠杆
【尝试自解】
中考命题方向及模拟
本节内容在中考巾通常重在考查杠杆平衡条件、杠杆的分类以及滑轮的作用和规律这三个内容。如2011年连云港第26题、2011年广州第25题等考查杠杆平衡条件实验。2011年台州第9题、2011年宁波第5题、2011年义乌第l9题等考查杠杆的分类。2010年金华第9题考查滑轮的分类和省力问题。杠杆平衡条件多以实验探究形式出现。杠杆的分类往往结合生活用品进行考查。滑轮的作用和规律还会与机械效率问题综合起来考查。
模拟预测题1 筷子是常用的餐具，如图所示。根据最简单机械知识可知，筷子是 ( )
A．省力杠杆
B．费力杠杆
C．等臂杠杆
D．省功杠杆
模拟预测题2 如图为探究“杠杆的平衡条件”的实验装置。实验中：
(1)首先应调节杠杆两端的螺母，使杠杆在不挂钩码时处于水平平衡状态。这一调节过程的目的是为了使杠杆的自重对杠杆平衡不产生影响，这时杠杆重力的力臂为_________。
(2)实验过程中，给杠杆两端挂上不同数量的钩码，移动钩码的位置，使杠杆保持水平平衡状态，这时就可读出相应的数据。当然也可通过移动钩码的位置使杠杆在倾斜状态下达到平衡，并进行相关数据的测量。但我们总是选取杠杆的水平平衡状态进行实验，其原因主要是___________________________。
(3)根据图A的情景，在图B中P处应该挂_________个钩码。
模拟预测题3 如图A所示为一种手摇升降晾衣架示意图。它由4个定滑轮和2个动滑轮组成，绳子的尾端绕在一个固定在墙壁的旋轮上，旋转摇柄可以使晾衣架升降。一假设在升降过程中衣架横梁保持水平，请回答下列问题：
(1)假设衣服和晾衣架(含动滑轮)等的总重是50牛，则静止时绳子的拉力是_________牛。(各种摩擦力忽略不计)
(2)要使衣架横梁上升l米，则绕进旋轮上的绳子长度是_________米。
(3)通过增加滑轮，可以使此装置更省力，请你在图B中画出正确的绕线方法。
(系统复习，全面提升自我，请完成同步训练)
同步训练 简单机械
1．如图所示的剪刀中，要剪开较硬的物体，使用哪种最合适 ( )
如图所示的生活用具中，使用时属于省力杠杆的是 ( )
3．如图所示是古代战争中的“大炮”——抛石机，用它把大石块抛出去，打击远处的敌人，它实际是一个 ( )
A．费力杠杆
B．等臂杠杆
C．省力杠杆
D．斜面
4．下列各图中利用了动滑轮的是 ( )
5．同一物体沿相同水平地面被匀速移动(如图)，拉力分别为F甲、F乙、F丙，不计滑轮与轻绳问的摩擦，比较它们的大小，则 ( )
A．F甲F乙>F丙
C．F甲>F乙=F丙 D．F甲=F乙>F丙
6．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
7．关于简单机械下列说法中正确的是 ( )
A．定滑轮不仅能改变力的大小而且能改变力的方向
B．使用滑轮组不仅省力而且省功
C．做功越多的机械，其机械效率就越高
D．功率越大的机械，做功就越快
S．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、乙安装的都是动滑轮，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
9．下图中属于费力杠杆的是 ( )
10．某同学在“研究动滑轮特点”的实验时，进行了正确操作，并记录数据如下表，分析数据后发现，实验结果与课本中“使用动滑轮能省一半力”的结论不符。面对这一事实，下列做法中最不可取的是 ( )
实验次数
物重G／N
拉力F／N
1
1.0
0.65
2
1.5
0.90
3
2.0
1.15
A．与同学分析可能原因
B．实验失败，停止实验
C．改进实验条件，重新实验
D．查阅资料，了解结论的适用条件
11．三个和尚挑水吃的故事相信大家耳熟能详，甲图中和尚们商量出新的挑水方案，胖和尚一人挑两小桶，瘦和尚和小和尚两人合抬一大桶，以下说法中不正确的是 ( )
A．乙图中水桶B向下沉，为保持水平平衡，胖和尚可以将他的肩往后移动一点距离
B．乙图中水桶B向下沉，为保持水平平衡，胖和尚可以将后面水桶B往前移动一点距离
C．丙图中小和尚为减轻瘦和尚的负担，可以让瘦和尚往前移动一点距离
D．丙图中小和尚为减轻瘦和尚的负担，可以将水桶往前移动一点距离
12．在如图所示的装置中，物体G重100牛，滑轮重10牛，绳子的重量以及摩擦不计。当拉力F拉着滑轮匀速上升时，以下叙述正确的是 ( )
A．拉力F=60牛
B．拉力F=210牛
C．该滑轮是定滑轮
D．如果重物上升1米，拉力要上升2米
13．在海南举办的大力士比赛中，有一个项目是把车轮推上台阶。下面把车轮推上台阶的四种方法，推力的作用点相同，推力的方向不同，如图所示，哪一种推法最省力 ( )
14．俗话说“小小秤砣压千斤”，这可以根据杠杆平衡条件来解释。只要秤砣对秤杆作用的力臂比所挂物对秤杆作用的力臂________ (选填“大得多”或“小得多”)，那么“小小秤砣压千斤”是完全可以实现的。
15．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，其中油门踏板是一种________类(选填“杠杆”或“斜面”)简单机械。请你再举一例生活中的简单机械：________。
16．一长直扁担长1．5米，前端挂200牛的货物，后端挂300牛的货物，则肩膀应该位于离扁担前端米处，才能使扁担平衡，平衡后肩受到的压力为________牛。(不计扁担的重力)
17．李刚同学在放学回家途中，发现自行车上固定车筐的一个螺丝帽松动了，为了更好地固定螺丝帽，他决定到修车师傅那里借两样工具。根据你的经验，李刚同学可能借哪两样工具? ________、________。
18．如图所示，OB为一轻质杠杆，O为支点，OA=0．3米，OB=0．4米，将重30牛的物体悬挂在B点，当杠杆在水平位置平衡时，在A点至少需加________牛的拉力，这是一个 ________(选填“省力”或“费力”)杠杆。
19．肖红家的墙外用铁三角架搁放空调主机(如图)，要使铁架较牢固。应把主机放在A处还是B处?请你在选择的主机上画出它的重力示意图和重力对O点的力臂。
如图所示为钓鱼竿钓鱼的示意图，O为支点，Fl表示手对钓鱼竿的作用力，请完成下列问题：
(1)在图中画出鱼线对钓鱼竿拉力F2的力臂l2；
(2)钓鱼竿属于________杠杆(选填“省力”、“费力”或 “等臂”)。
21．为了寻找“手臂上的杠杆”做了如下实验，小明右手拿着书，先让手下垂，左手掌贴着右上臂的前部(肱二头肌)，将右下臂慢慢抬起到水平位置，他感觉到右上臂的肱二头肌越来越紧张。请你结合如图所示，利用杠杆原理解释产生这一现象的主要原因：___________。
22．用细线拴住一端粗、一端细的实心胡萝卜并悬挂起来，静止后胡萝卜的轴线水平，如图①所示；在拴线处沿竖直方向将胡萝卜切成A、B两段。A、B哪段重些呢?甲、乙、丙三个同学提出各自的猜想：
甲：A较重。
乙：B较重。
丙：A、B一样重。
(1)请设计一个简易实验，判断A、B的轻重。
所用器材：________________________。
操作方法：________________________。
现象及结论：________________________________________。
(2)为进一步研究类似A、B轻重的问题，某同学在一根有等间距刻度的均匀杠杆两侧挂上每个质量都相等的钩码进行实验。杠杆静止于水平状态的三次实验情境如图②所示。
①根据图②的实验，可以判断________同学的猜想是正确的(选填“甲”、“乙”或“丙”)；
②根据图②的实验，该同学得出结论：
只要满足“阻力×阻力作用点到支点的距离=动力×动力作用点到支点的距离”，杠杆就能平衡。
a．这个结论是否正确?
b．用图③所示的装置，怎样通过实验来说明该结论是否正确。
23．在科学研究中，实验设计的严密性和操作的规范性都是确保获得正确结论的前提。
(1)如图甲所示，在一空集气瓶的上面，倒扣一个装有红棕色二氧化氮气体的集气瓶，两个瓶口之间用一块玻璃片隔开。抽去玻璃片后，看到空集气瓶中慢慢有红棕色气体进入。用该实验验证“气体分子在不停地运动”不够严密，因为出现这一实验现象的原因，也可能是二氧化氮气体的大于空气。
(2)如图乙所示，在“研究杠杆平衡条件”的实验中，每个钩码重为0．5牛，弹簧测力计拉着杠杆并使之在水平位置平衡。读数并计算后发现结果与杠杆平衡条件不符。该实验操作的不规范之处是________________。
24．小强看到在没有起重机的情况下，工人要将油桶搬运上汽车，常常用如图所示的方法。小强想：为什么不直接将油桶抬上车呢?难道这样做可以省力吗?
小强带着疑问去查阅有关资料后了解到：用斜面搬运同一物体时的推力大小跟斜面长度、斜面高度、斜面粗糙程度等因素有关。小强根据以上查阅的资料提出了一个探究的问题：沿斜面推力的大小与斜面的长度有什么关系?
(1)你认为小强探究搬运同一物体时沿斜面推力的大小与斜面长度的关系时，应控制的变量有________________________。
(2)小强选用了一把弹簧秤、一块8牛的长方体重物、五块长度不同的由同种材料做成的光滑木板，按如图所示进行了实验，实验时控制斜面高度为0．2米不变。实验测得的数据如下表所示：
次数
物重
G／牛
斜面高
h／米
弹簧秤示数
F／牛
斜面长
l／米
1
8
0.2
4.0
0.4
2
8
0.2
2.0
0.8
3
8
0.2
1.6
1.0
4
8
0.2
1.0
1.6
5
8
0.2
0.8
2.0
分析实验数据，小强得到的结论是：___________________________________。
(3)下列四个图中，你认为哪个图能正确表示F与l的关系? _________。
25．捣臼是以前在台州农村常见的一种生活用具，你的爷爷奶奶可能就用它做过年糕，如图所示。捣年糕时，脚踩8端，A端上升；抬起脚，A端下落，石槌撞击蒸熟的米粉，如此反复，可使年糕变得有韧性。若石槌质量为30千克，木杆AB长3．6米，A端离支撑点O的距离为0．9米，不计木杆AB自重，取g=10牛／千克。则：
(1)要将石槌抬起，作用在B端的力至少为多少牛?
(2)若另一人帮着一起踩，踩在靠近_______端的位置最省力。
(3)现在做年糕所需的动力大多来自电动机，使米粉变得有韧性所需的机械能是由_______能转化而来。
26．如图所示，在建筑工地上有一台塔式起重机，其部分技术参数如下表所示。
吊臂前端起重质量(千克)
700
最大起重质量(千克)
3000
最大提升速度(米／秒)
0.7
独立使用高度(米)
30.5
平衡块质量(千克)
6000
总功率(千瓦)
24
(1)该起重机一次最多能吊起的建筑材料重力为多少牛?吊起的建筑材料达到最大起重量时，建筑材料到塔的距离是最近还是最远?(g取10牛／千克)
(2)该起重机将重为1×104牛的建筑材料以最大提升速度吊起7米，起重机对建筑材料做了多少有用功?如果起重机的实际总功率为l4千瓦，起重机的机械效率是多大?
参考答案
第2节 简单机械
真题演练l 答案：(1)根据杠杆平衡原理F1·l1=F2·l2：得：6厘米×GB=18厘米×8牛，GB=24牛 (2)刻度均匀
方法一设：待测物体重为G，物A距离O点为L
根据杠杆平衡原理F1·l1=F2·l2
得
G×OC=G×L
L=·G
因为是定值，所以L与G成正比。
方法二 更换不同的重物，计算得出相应的L(至少2组)，归纳得出L与G按比例关系变化的也可。
解析：第(1)题是对杠杆平衡条件简单应用的考查，使用F1·l1=F2·l2即能解决问题。第(2)题要说明刻度是否均匀可行的思路有：一是利用杠杆平衡条件得出OD的长度与B的重量成正比(或OC的长度与A的重量之比是个定值)。二是更换B的重量，通过计算得出OD的长度(需要多次)，最后归纳得出刻度是否均匀。
真题演练2 答案：D
解析：A．动滑轮的实质是省力杠杆，但使用时费距离。B．图中的订书机左端是支点，右端施加动力，动力臂大于阻力臂，属于省力杠杆。使用省力杠杆会费距离。C．羊角锤是典型的省力杠杆。D．图中镊子的上端是支点，动力臂小于阻力臂，是费力杠杆。使用费力杠杆能省距离。
真题演练3 答案：D
解析：本题考查学生对简单机械省力关系的掌握情况。定滑轮实质上是等臂杠杆，不能省力。一个动滑轮的动力臂是阻力臂的2倍，只能省力l／2。一个定滑轮和一个动滑轮组成的滑轮组可能的省力关系是1／2或1／3。要想实现题干中的省力1／3．5关系，只能选动力臂是阻力臂3．5倍的杠杆。想一想：题中没有说明是否考虑滑轮的重量和摩擦，这会影响答案的一致性吗?
模拟预测题l 答案：B
解析：每一根筷子都是杠杆。以一根筷子为例，我们可以找出如图所示的支点O、动力F1
和阻力F2，如果再作出它们的力臂，就会发现l1模拟预测题2 答案：(1)零 (2)便于直接从杠杆上读出力臂的长度 (3)1
解析：(1)当杠杆处于水平平衡状态时，杠杆的重心在支点上，此时杠杆重力的力臂为零。(2)由于钩码对杠杆的拉力方向是竖直向下的，将杠杆调到水平的平衡位置后，力臂刚好在杠杆上，这样就能从杠杆上直接读出力臂的长度。(3)利用杠杆平衡条件F1·l1=F2·l2进行计算。一个钩码提供一份拉力的大小，一格杠杆刻度看作一个力臂单位。
模拟预测题3 答案：(1)12．5 (2)4 (3)以下两图均可：
解析：(1)由图A可知，由2个动滑轮承受衣服和晾衣架(含动滑轮)等的总重，省力1／4，绳子的拉力是12．5牛。(2)衣架横梁上升l米，则每一个动滑轮两侧的绳子都要缩短l米，最后绕进旋轮的绳子共长4米。(3)为使装置更省力，必须增加的是动滑轮的数量，绕线时还要注意线路的顺畅。
同步训练
1．答案：D
解析：要剪开较硬的物体，应该使用省力杠杆，并且动力臂要尽可能长。
2．答案：B
解析：筷子、碗夹和面包夹的动力臂均小于阻力臂，属于费力杠杆，核桃夹的动力臂大于阻力臂，属于省力杠杆。
3．答案：A
解析：图中抛石机的横杆是一根杠杆，中间是支点，右端的拉力是动力，左端石头的重力是阻力。由图中情景可知，动力臂小于阻力臂，是费力杠杆。
4．答案：D
解析：A、B、C选项中，滑轮的转动轴都是固定不动的，属于定滑轮。D选项中，滑轮的转动轴是随重物移动的，属于动滑轮。
5．答案：B
解析：设物体与地面的摩擦力为f。F甲=f，F乙=1／2 f，F丙=l／3 f。故F甲>F乙>F丙。
6．答案：A
解析：可以把树木看成一根杠杆，支点是C，动力作用点是A。树木扶正器沿BA方向给树木提供一个动力，以扶正树木。推力的力臂是支点C到动力作用线BA的垂直距离。
7．答案：D
解析：A．使用定滑轮不能改变力的大小，只能改变力的方向。B．使用滑轮组可以省力，但不能省功。C机械效率决定于有用功与总功之比，不能单方面由有用功或总功决定。D．功率是表示物体做功快慢的量。功率越大，单位时间内物体做功越多，也就是做功越快。
8．答案：D
解析：图甲中的滑轮是固定不动的，属于定滑轮，不能省力。图乙中的滑轮是随物体移动的，属于动滑轮，能省力。
9．答案：C
解析：起子、道钉橇和钢丝钳使用起来都能省力，是省力杠杆。筷子是费力杠杆，虽然费力，但能省距离。
10。答案：B
解析：本题考查学生的实验知识和科学态度。如果遇到有问题的结论，应该分析原因、查阅资料、改进方案、重复实验等，不能轻易放弃和停止实验。
11．答案：D
解析：采用杠杆平衡条件分析。A、B选项：B端下沉，说明B端的力较大或B端的力臂较大。为使杠杆保持水平平衡，或减小B端的力臂，或减小B端的重力。C、D选项：为减轻瘦和尚的负担，应该让度和尚这边的力臂相对长一些。
12．答案：B
解析：A、B选项：不妨以滑轮为研究对象进行受力分析。它受到向下的力有自重10牛、左右绳子的拉力各100牛。根据二力平衡关系，向上的拉力F=210牛。C选项：因为滑轮能随物体上下移动，所以是动滑轮。D选项：重物上升1米，拉力要上升0．5米。费力杠杆省距离。
13．答案：C
解析：根据杠杆平衡条件，“最省力”的关键是让动力臂最长。图中最长的力臂就是圆的直径。另外要注意图中支点是车轮与台阶上边缘的接触点。
14．答案：大得多
解析：杆秤也是杠杆。秤砣的重力远远小于待测物体的重力，杆秤也能保持平衡，那是因为秤砣的力臂相对大得多。
15．答案：杠杆筷子、起子等
解析：油门踏板是一种杠杆，因为在力的作用下，它能绕下端的固定点转动。日常生活中的简单机械很多，如筷子、起子、钓鱼竿、剪刀、镊子等等。
16．答案：0．9 500
解析：本题是公式F1·l1=F2·l2的简单运用。设动力臂(肩膀位于离扁担前端)为l1，得：200牛×l1=300牛×(1．5米一l1)，l1=0．9米。平衡后肩受到的压力等于扁担前后货物的总重力。
17．答案：扳手(或扳子)、螺丝刀、钳子(选填其中两样即可)
解析：本题结合生活实际，体现了生活化的理念。主要考查学生是否能关注生活，参与生活，能否将课本知识与日常生活联系起来。修理自行车的常用工具有扳手、螺丝刀和钳子等，它们都是简单机械。
18．答案：40 费力
解析：将数据代入公式F1·l1=F2·l2，得F1×0．3米=30牛×0．4米。动力F2=40牛。因为动力臂OA小于阻力臂OB，所以是费力杠杆。
19．答案：A处
解析：主机A的重力作用点在它的重心，方向竖直向下。重力对O点的力臂是O点到重力作用线的垂直距离。
20．答案：(1)如下图所示 (2)费力
解析：(1)注意力臂是支点O到力的作用线的垂直距离。一定要过支点O作垂线。(2)如果再作出动力臂，就会发现动力臂小于阻力臂，钓鱼竿是费力杠杆。
答案：由于阻力臂越来越大，动力就越来越大
解析：将右下臂慢慢抬起到水平位置的过程中，阻力臂越来越长，所以要求肱二头肌产生更大的拉力才能把书提上去。
22．答案：(1)天平 将天平调节平衡，把A、B两段萝卜分别放入天平的左右两盘中 天平的指针向哪边偏转，哪段萝卜就 (2)①甲 ②a．不正确 b．1)将弹簧测力计斜向右(或斜向左)拉，保持杠杆水平平衡。2)读出动力：测力计的示数F1；量出动力作用点到支点的距离l1。3)用测力计测出三个钩码的重力即阻力大小F2，量出阻力作用点到支点的距离l2。4)计算F1×l1的值与F2×l2的值，再进行比较，可以得出上述结论不正确。
解析：(1)测量A、B的质量大小，可用天平测量。操作方法是：首先将天平调节平衡。再把A、B两段萝卜分别放入天平的左右两盘中，天平的指针向哪边偏转，哪段萝卜就重。当然测出各自的质量也可。(2)①②的实验说明力臂小的一边力大，力臂大的一边力小。甲同学的猜想正确。②a．这个结论不正确。应该是“阻力×支点到阻力作用线的垂直距离一动力×支点到动力作用线的垂直距离”。b．实验设计的关键是让弹簧测力计的拉力方向发生倾斜。
然后多次测量，进行对比和检验。
23．答案：(1)密度 (2)弹簧测力计没有沿竖直方向拉(弹簧测力计没有与杠杆垂直)
解析：(1)由于二氧化氮的密度比空气大，它在重力的作用下容易下沉进入下方的集气瓶，不完全靠分子的热运动。(2)由于弹簧测力计没有竖直向下拉，它的力臂不在杠杆上，导致力臂的测量错误。其结论当然与“研究杠杆平衡条件”不符。
24．答案：(1)斜面高度、斜面粗糙程度 (2)斜面越长越省力或力F与斜面的长度成反比 (3)B
解析：(1)题中已经提供信息：“用斜面搬运同一物体时的推力大小跟斜面长度、斜面高度、斜面粗糙程度等因素有关”。要研究“搬运同一物体时沿斜面推力的大小与斜面长度的关系”，应该采取控制变量法，让其余的变量(斜面高度、斜面粗糙程度)保持不变。
(2)分析表格中的数据，控制不变的量有物重和斜面高，发现斜面越长，弹簧秤示数越小。可见：斜面越长越省力(或力F与斜面的长度成反比)。(3)因为力F与斜面的长度成反比，所以函数图像是B。
25．答案：(1)解：F2=G=mg=30千克×l0牛／千克=300牛，F1·l1=F2·l2，F1=F2l2／l1=300牛×0．9米／2．7米=100牛，答：要将石槌抬起，作用在B端的力至少为100牛。(2)B (3)电
解析：(1)这是杠杆平衡条件F1·l1=F2·l2的简单运用。计算时采用其变形公式F1=F2l2／l1即可。(2)动力臂越长越省力。所以踩在靠近B端的位援最省力。(3)电动机是将电能转化为机械能的装置，所以使米粉变得有韧性所需的机械能是由电能转化而来的。
26．答案：解：(1)G=mg=3000千克×10牛／千克=30000牛，吊起的建筑材料达到最大起重量时，建筑材料到塔的距离是最近。
(2)有用功：W有=Gh=1×l04牛×7米=7×104焦
时间：t=s／v=7米／0．7米／秒=10秒
总功：W总=Pt=14000瓦×l0秒=1．4×105焦
机械效率：η=W有用／W总=7×104焦／l．4×105焦=50％
答：(1)该起重机一次最多能吊起的建筑材料重力为30000牛。吊起的建筑材料达到最大起重量时，建筑材料到塔的距离是最近。(2)起重机对建筑材料做的有用功是7×104焦。起重机的机械效率是50％。
解析：(1)表中提供了最大起重质量是3000千克，其重力用公式G=mg就能算出。因为平衡块的重力一定，为了维持起重机的平衡，吊起的建筑材料越重，建筑材料到塔的距离应该越近。吊起的建筑材料达到最大起重量时，建筑材料到塔的距离最近。 (2)有用功是简单机械克服货物重力所做的功，计算公式是W有=Gh。机械效率的计算要运用公式η=W有用／W总为核心展开，本题中要先计算总功W总的大小。
第3节 电能
考点梳理
从能量转化的角度来讲，电流做功的本质是：电能转化为其它形式的能
比较项目
电功
电功率
作用
表示电流做功的多少
表示电流做功的快慢
定义
电流所做功的多少
电流在单位时问内所做的功
计算公式
普遍适用公式：W=UIt=Pt
但在电热器中还可通过欧姆定律推导出
以下公式：W=I2Rt=
普遍适用公式：P==UI
但在电热器中还可根据欧姆定律推导出
以下公式：P=I2R=
单位
国际单位制单位：焦。
日常常用单位：千瓦时。
1千瓦时=3.6×106焦
国际单位制单位：千瓦、瓦
1千瓦=l03瓦
测量方法
照明电路中可用“电能表”测量
可用“伏安法”测量
额定电压：用电器正常工作时的电压。当用电器两端的实际电压超过其额定电压时，用电器容易损坏。
额定功率：用电器在额定电压下的电功率。
额定电压和额定功率都能在用电器铭牌上找到。
灯泡的亮暗由其实际功率决定。
2．电流的热效应
电流通过各种导体时都会发热，这叫电流的热效应。其产生热量的多少可由焦耳定律算出：Q=I2Rt。
3．特例：电热器
(1)原理：利用电流的热效应。
(2)能量转化：电能 热能。
(3)所产生的热量计算：Q=W=Pt=I2Rt=
4．伏安法测用电器的额定功率
(1)原理：P=UI
(2)电路如右图。
(3)各元件的选择：电源电压应大于电灯的额定电压：电压表量程应大于电灯的额定电压；电流表量程应大于电灯的额定电流。
【思考】你知道两个导体并联或串联时，其实际电功率大小与电阻值之间有什么关系吗?
高频考点及真题演练 电灯亮度变化的判断
考题一 (2011·宁波)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
解析：同一盏电灯亮度的变化由其实际功率决定。电灯突然变暗是由其实际功率变小引起的。额定功率只是用电器正常工作下的电功率，因此一盏电灯造好后，在使用过程中其额定功率不会改变。
答案C
真题演练1 如图所示，电源电压保持不变，闭合开关S1和S2，灯L正常发光；则断开开关S2时，则 ( )
A．电流表示数变小，灯L仍然正常发光
B．电流表示数变大，灯L变亮
C．电压表示数变大，灯L的实际功率变小
D．电压表示数不变，电路的总功率变大
【尝试自解】
高频考点二 电功率的测量
考题二 (2011·金华)小金、小丽在进行“测定小灯泡额定功率”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)两接线柱连入到电路所引起的。
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
则：小灯泡的额定功率为_________瓦；依据表中的数据，可知滑动变阻器的最大阻值至少为_________欧。
(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好电路后，调节滑动变阻器滑片过程中，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，其示数分别为_________和_________。
解析：如果小灯泡较暗，且移动变阻器滑片时灯泡亮度不变，说明变阻器起不到变阻的作用且将全部电阻都接入电路中；要想计算小灯泡的额定功率应让灯泡在额定电压下根据公式“P=UI”来计算。表中各实验序号的数据相比，序号1情况下灯泡不发光，说明此时变阻器接入的阻值最大，此时变阻器两端电压值U变=U—U灯=3伏一0．5伏=2．5伏，变阻器阻值R变=U变／I=2．5伏／0．08安=31．25欧；当灯丝烧断后，电路成为开路，电流表示数为零，电压表仍接在电源两端，此时示数等于电源电压。
答案：(1)①A、B、②0．5 31．25 (2)3伏
真题演练2 (2011·常州)小明家的电能表如图所示，则家中同时工作的用电器的总功率不能超过_______瓦。当小明家只有一盏电灯工作时，3分钟内转盘正好转过5圈，则该电灯消耗的电能是_______焦，它的电功率为_______瓦。
【尝试自解】
高频考点三 电流做功的相关计算
考题三 (2011·丽水)如图是一种多功能蒸汽电熨斗，其说明书的部分内容如下：
技术参数：
自身质量：1.6千克
熨烫温度：90±15℃一200±20℃
额定功率：880瓦 额定电压：220伏
在额定电压下工作时能达到的最大喷气量：15
克／分
使用注意：
本产品是I类电器，请确认您使用的电源接地
良好
请勿在同线路上使用大功率电器
请认真阅读后解答下列问题：
(1)为了安全用电，该电熨斗的电源线插头应选图中的_______ (选填“A”、“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l0分钟消耗多少电能?
解析：与二脚插头相比，三脚插头能将用电器外壳接地，防止使用时发生触电危险。
答案：(1)B
(2)由于已知正常工作时电功率P=880瓦，两端电压U=220伏，则此时电流I=P／U=880瓦／220伏=4安
答：该电熨斗正常工作时的电流是4安；
(3)正常工作l0分钟消耗的电能就是电流所做的功W=Pt=880瓦×l0×60秒=5．28×105焦
答：该电熨斗正常工作10分钟消耗5．28×105焦电能。
真题演练3 (2011·杭州)在计算电动机工作时所消耗的电功率时，小杰和小施产生了不同意见。小杰利用公式P=UI计算电动机所消耗的电功率，小施利用P=I2R来计算电动机所消耗的电功率。(已知：电动机线圈电阻为R，电动机工作时两端的电压为U，通过电动机的电流强度为I）
(1)请你判断这两位同学计算电动机所消耗的电功率的方法是否正确，并说明理由。
(2)求这台电动机在时间内，电动机线圈产生的热量。
(3)求电动机在时间内所做的机械功。
【尝试自解】
中考命题方向及模拟
电能这部分内容是初中的重点，每年中考必考，且题目综合性较强，难度较大，分值较高，各类题型中都会涉及到，与日常生活联系较紧密，并且常与用电器的效率计算相结合。
模拟预测题l 现有功率相同的电视机、电烙铁、电风扇，工作相同时间，消耗的电能是 ( ) 产生的热量是 ( )
A．电视机最多 B．电风扇最多
C．电烙铁最多 D．一样多
模拟预测题2 甲、乙、丙三只白炽灯泡，规格分别是“220V 40W”、“110V 40W”、“36V 40W”，当它们各自正常发光时．其亮度 ( )
A．甲灯最亮 B．乙灯最亮
C．丙灯最亮 D．三盏灯一样亮
模拟预测题3 太阳能路灯是目前大力推广的高效节能路灯。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，请根据曲线汁算它的额定功率。
(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伏～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，又要求避免容量过大，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
“12V 25Ah”
乙
“12V 45Ah”
丙
“12V 65Ah”
（系统复习，全面提升自我，请完成同步训练）
同步训练 电能
1．下列常见的四种家用电器中，正常工作时的电功率最接近60瓦的是 ( )
A．空调 B．电风扇 C．电饭煲 D．微波炉
2．某同学将标有“220V 25W”的灯L1和标有“220V 100W”的灯L2相互串联，发现L1发光而L2没有发光，这是由于 ( )
A．L2中没有电流通过
B．L2中的电流远小于L1中的电流
C．L2的额定功率远小于L1
D．L2的实际功率远小于L1
3．电熨斗通电一段时间后变得很烫，而连接电熨斗的导线却不怎么热，这主要是因为 ( )
A．导线的绝缘皮隔热
B．通过导线的电流小于通过电熨斗的电流
C．导线散热比电熨斗快
D．导线的电阻远小于电熨斗电热丝的电阻
4．家用电能表的表盘面上，标有“3200imp／kW·h”的字样，表示每记录l千瓦时电能，表盘上指示灯闪烁3200次。当接入一个用电器正常工作时，l分钟内电能表的表盘指示灯闪烁了16次，则该用电器消耗的实际功率为 ( )
A．5瓦 B．500瓦 C．300瓦 D．3000瓦
5．2011年3月，日本大地震发生后，我国向日本援助了大量的包括抗震帐篷在内的各种救灾物资，帐篷内标有“220V 100W”字样的电灯在日本110伏电路电压下的实际电功率为(设电灯电阻不变) ( )
A．200瓦 B．100瓦 C．50瓦 D．25瓦
6．如果加在某定值电阻两端的电压从6V升高到10V，通过该电阻的电流变化了0．1A，则该电阻的电功率变化了 ( )
A．1．6W B．4．0W C．0．4W D．3．4W
7．小明家中一标有“220V 800W”的取暖器中的电热丝在靠近接线柱处断了，小明想对取暖器修理一下，使它的额定功率仍保持为800瓦。则下列措施可行的是 ( )
A．断了的电热丝较短的一段拿掉，将留下的较长一段直接接在接线柱上
B．将原先电热丝去掉，另外找来“220V 400W”的电热丝取其一半来代替原电热丝
C．将原先电热丝去掉，另外找来两根“220V 400W”的电热丝串联后代替原电热丝
D．将原先电热丝去掉，另外找来两根“220V 400W”的电热丝并联后代替原电热丝
8．目前，节能灯在市场上大受欢迎，据专家测算：如果以额定功率为llW的节能灯代替额定功率为60W的白炽灯，既可以省电，又能提高亮度。根据我国的使用实际，节能灯的额定电压应为_________伏；在此条件下，假设每天开灯5h，采用上述措施每盏灯每月(以30天计)能节电_________千瓦时。
9．如图所示电路连接正确，电源电压为6V保持不变，灯L1标有“6V 3W”字样，灯L2标有“6V 6W”字样。当开关S闭合时，甲、乙两表指针均偏转，则甲表示数为_________，乙表示数为_________。
10．在做“测定小灯泡的电功率”实验时，选用的器材有电压为6V的电源，额定电压为2．5V的小灯泡，以及滑动变阻器、电流表、电压表、开关和导线等。下图是没有连接完的实物电路。
(1)请你用笔画线代替导线，将实物电路连接完整。
(2)连好电路闭合开关，发现电压表指针偏转很小，其原因可能是_______(写出一种即可)。
(3)经适当调整后，闭合开关，移动滑片P到某处，发现电压表的示数为2．2V，要测量小灯泡达到额定功率，应将滑片P向 _______端滑动。
(4)通过移动滑片P，测得多组数据，绘制成U一I图像如图所示。发现通过电灯的电流与其两端电压不成正比。原因是______________，据此可计算出小灯泡正常发光时，滑动变阻器消耗的功率是_______ W (设电源电压保持不变)。
11．在“探究影响电流做功多少的因素”活动中，同学们设计了如图甲、乙、丙三个电路。
(1)经过讨论。认为不应该选择图甲电路，原因是_____________________。
(2)为研究电流做功与电压的关系，应该选择图_______所示的电路。
(3)学习电功率知识后，小明想测灯泡的额定功率，将标有“l2V 6W”的灯泡L1和“6V 6W”的灯泡L2按图丙电路连接，再接入电流表。经分析，能通过测量验证灯泡_______的额定功率。
12．小明家的厨房中有电饭煲、电磁炉和微波炉。他为了比较这三种电器在加热水时的效率高低情况进行实验，步骤如下：
(一)量取500毫升水，测出水的初温，关闭其它用电器，将电饭煲单独接入电路给水加热。当电能表的转盘转动l00圈时，立即切断电路，测出电饭煲内水的末温。再把电饭煲换为电磁炉、微波炉重复实验，结果如下表：
电器类型
水量(毫升)
初温(℃)
末温(℃)
电能表盘转数(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，结果如下表：
电器类型
水量(毫升)
初温(℃)
末温(℃)
电能表盘转数(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________________________来比较三种电器内水的吸热多少。
(3)本实验可得出的初步结论有________________________________________________。
二极管是电子电路的重要元件，它的电路符号为“A B”，当电流从A端流入时，二极管的电阻很小，可视为二极管短路。当电流从B端流入时，二极管的电阻很大，可视为二极管断路。
(1)综上所述，二极管具有________(选填“单向”或 “双向”)导电性能。
(2)如图甲所示电路，当开关S闭合后，L2________ (选填“亮”或“不亮”)。
(3)如图乙，两电源电压相同且保持不变，L1、L2规格相同，均标有“6V 3W”字样，当只闭合S2时L1恰好正常发光；若只闭合Sl，L1的实际电功率是________。
14．如图所示的电路中，电源电压保持不变。R为定值电阻。当电路中的A、B两点间接入一个标有“6V 3W”的甲灯泡时，闭合开关S，它恰好能正常发光；若在A、B间接一个标有“6V
2W”的乙灯泡，它实际消耗的电功率将________(选填“大于”、“小于”或“等于”)2瓦。
15．现有两个电阻R和RO，R为标准电阻(阻值不变)，R0的阻值会随温度的升高而减小。它们的电流随电压的变化曲线如图甲所示。小明将两个电阻连接成如图乙所示的电路进行实验研究，实验过程中电源电压保持不变。
(1)据图甲可知，电阻R的阻值是________欧。
(2)实验过程中，当RO的温度升高时，电压表的示数会如何改变?_______。
(3)实验过程中，当电压表的示数为4伏时，电阻RO消耗的电功率是多少瓦?
参考答案
第3节 电能
真题演练l 答案：A
解析：由图知定值电阻与电灯并联，S2控制定值电阻，电流表测量干路电流，电压表测量电源电压示数不变。当S断开时，其中一个支路断开，所以干路电流减小，但灯两端电压未变，所以仍正常发光。
真题演练2 答案：2200 7200 40
解析：由电能表盘上数据知，其额定电流为10安，每记录l千瓦时电能转盘转过2500转。
家中用电器最大总功率P总=UI总=220伏×l0安=2200瓦
电灯消耗电能W=(I／2500)×5×3．6×106焦=7200焦
电灯电功率P灯=W／t=7200焦／l80秒=40瓦
真题演练3 答案：(1)小杰方法正确，小施的方法不正确 (2)I2Rt (3)UIt—I2Rt
解析：(1)由于电动机不是电热器，使用时所消耗的电能多少与电流所做的功W相等，但它们与电流通过时产生的热量Q之间不相等，W>Q。而W=UIt，所以电动机所消耗的电功率P=W／t=UI；但产生的热量Q=I2Rt，因此P=I2R=Q／t只是发热功率。所以这二位同学中小杰的方法是对的，而小施的方法是错的。
(2)根据焦耳定律，在时间t内电动机线圈产生的热量Q=I2Rt
(3)在时间t内所做的机械功W机=W总一Q=UIt一I2Rt
模拟预测题1 答案：D C
解析：由于三种用电器实际电功率相同，所以当工作相同时间后，消耗的电能总量相同；但由于电烙铁将电能全部转化为热能，所以产生的热量最多。
模拟预测题2 答案：D
解析：同种类型的灯泡亮度由其实际功率决定。每盏灯额定功率相同，当它们都正常发光时，其实际功率与额定功率都相等，所以亮度相同。
模拟预测题3 答案：(1)2．1瓦 (2)稳定电压 (3)选乙
解析：(1)由曲线图像知，当电压为3．5伏时，其电流值为600毫安=0．6安，额定功率P额=U额I额=3．5伏×0．6安=2．1瓦
(2)如果发光二极管两端电压不稳定，其实际功率变化太大易损坏。
(3)发光二极管消耗的电能：W=Pt=5×2瓦×8时×3=240瓦时
蓄电池的电能W=240瓦时／50％=480瓦时
蓄电池的容量=W／U=480瓦时／12伏=40安时
应选用蓄电池乙
同步训练
1．答案：B
解析：一般情况下，空调、电饭煲、微波炉正常工作时电功率接近或超过l000瓦，电风扇正常工作时电功率只有几十瓦。
2．答案：D
解析：由于两灯串联，则两灯电流一定相等，L1能发光所以电路中有电流。灯的亮度由实际功率决定，额定功率只是正常工作时的电功率，是原先设计的使用要求。
3．答案：D
解析：导线与电熨斗串联，它们通过的电流一定等值，它们通电时间也一定相等。根据焦耳定律知：电流产生的热量还与导体电阻有关，由于导线用铜制成，而电熨斗的发热体电阻率要大得多。
4．答案：C
解析：消耗电能W=(16／3200)×3．6×106焦=l．8×104焦，电功率P=W／t=1．8×104焦／60秒=300瓦。
5．答案：D
解析：根据P=UI=U2／R知，对于同一普通用电器，R不变时，P与扩成正比。该电灯当电压为220伏时电功率为l00瓦，当电压减小到110伏为原来的1／2时，实际电功率减小到原来的1／4，即P=l00瓦×l／4=25瓦
6．答案：A
解析：定值电阻的阻值R=△U／△I=(10伏一6伏)／0．1安=40欧，电功率变化量△P=U／R一U／R=(10伏)2／40欧一(6伏)2／40欧=l．6瓦。
7．答案：D
解析：对于选项A，由于电阻变小，造成额定功率大于800瓦；对于选项B，虽然额定功率能够保持在800瓦，但由于电热丝材料粗细是按400瓦功率设计的，所以使用时很快会损坏；对于选项C，由于串联后电阻增大，额定功率会减小到200瓦；对于选项D，相当于两个取暖器同时并联使用，既不会损坏，又能使总功率保持在800瓦。
8．答案：220 7．35
解析：由于我国照明电路电压为220伏，节能灯要想正常工作，其额定电压也应为220伏。每月节电△W=△Pt=(0．06千瓦一0．011千瓦)×150小时=7．35千瓦时。
9．答案：l安 6伏
解析：分析电路知：两灯并联，甲为电流表测量L2的电流值，乙为电压表测量电源电压。由于电源电压为6伏，乙表示数为6伏；两灯均正常工作，L2电流I2=P2／U2=6瓦／6伏=l安，则甲表示数为l安。
10．答案：(1)将电压表“3”接线柱与灯座右端的接线柱相连。 (2)滑动变阻器阻值太大(或电压表所选择的量程太大等) (3)右 (4)灯泡两端电压增加时，实际电功率增大，灯丝温度升高引起电阻增大 0．7
解析：(3)电压表示数2．2伏说明电灯两端电压太小，变阻器两端电压太大，由于串联电路各导体两端电压与其电阻成正比，所以只要减小变阻器阻值，变阻器两端电压值就下降，电灯两端电压会上升至2．5伏的要求。(4)由图像知，当电灯正常发光时，电流为0．2安，此时滑动变阻器消耗的功率P变=U变I=(6伏一2．5伏)×0．2安=0．7瓦。
答案：(1)没有作对比的电灯 (2)丙 (3)L1
解析：(2)因电流做功多少与通电时间及电压、电流大小均有关，现要研究做功与电压的关系，应保证通电时间及电流大小均相等，而丙图两灯串联，电流相等。(3)由规格知，正常发光时L1的阻值是L2阻值的4倍，两灯串联时，L1两端电压值也是L2两端电压值的4倍，当L1两端电压为l2伏正常发光时，L2两端电压为3伏小于额定电压，两灯都不会损坏；而当L2正常工作时，Ll两端电压为24伏远超过额定电压，L1会损坏。而要想测量电灯额定功率必须在其正常工作时进行，所以只能验证出L1的额定功率。
12．答案：(1)温度计 (2)温度变化值 (3)用这三种电器加热食物时，电磁炉效率最高，微波炉效率最低
解析：当电能表盘转数相同时，消耗的电能相等；若相同数量的水温度升得越高，说明水吸收的热量越多，因此加热效率越高。
13．答案：(1)单向 (2)不亮 (3)0．75瓦
解析：(2)图甲中开关闭合时，L2支路上的二极管反向加压，电流为零，所以灯不亮。(3)只闭合S2时，L2被短路，L1正常发光，说明电源电压为6伏；若只闭合S1，两灯串联，由于两灯完全相同，所以L1两端的实际电压为其额定电压的一半3伏，则L1实际功率
为其额定功率的1／4，即0．75瓦。
14．答案：大于
解析：由图知，电灯与定值电阻串联，由灯的规格知乙灯的电阻比甲灯大。当A、B间接入甲灯时恰好正常发光，说明此时A、B间电压刚好为6伏，当换成乙灯后，由于A、B间电阻变大，该处电压值也变大，因此乙灯实际电功率大于其额定功率，即大于2瓦。
15．答案：(1)10 (2)增大 (3)3．2瓦
解析：(1)由甲图知，RO=UO／IO=l6伏／1．6安=l0欧 (2)当RO温度升高时，其阻值减小，由于串联电路各导体两端电压与其阻值成正比，所以RO两端电压减小，R两端电压增大。 (3)当电压表为4伏时，由甲图知，电路电流为0．4安，R。两端电压为8伏，则R消耗的电功率PO=UOIO=8伏×0．4安=3．2瓦
第4节 能的转化合守恒定律
考点梳理
1．能量的相互转化
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相互转化，能量也会在不同的物体间相互转移。所谓“消耗能量”、“利用能量”或者“获得能量”。实际上就是能量相互转化或转移的过程。
2．能量转化的量度
(1)机械功
做功的两个必要因素：①作用在物体上的力；②物体在力的方向上通过的距离。
【注意】 这两个因素必须同时具备，缺一不可。
(2)功的计算
①公式：功=力×距离，即W=Fs。
②单位：焦耳，简称“焦”，符号“J”。
1焦=l牛·米
③做功的过程实质上就是能量的转化过程，力对物体做多少功，就有多少能量发生了转化。因此，可以用功来量度能量转化的多少。能量的单位与功的单位一样，也是焦耳。
3．功率
(1)概念：单位时间内完成的功叫做功率。
(2)功率是描述物体做功快慢的物理量。
【思考】“做功越多，功率越大”和“做功越快，功率越大”的说法对吗?
(3)公式
P==Fv
(4)单位
国际单位：瓦特，简称“瓦”，符号“W”。
其他单位：千瓦、焦／秒、马力等。
l瓦=l焦／秒
4．能量的转化和守恒定律
(1)内容：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)能量的转化和守恒定律是自然界最普遍、最重要的基本定总律之一。
(3)能量的转移和转化有一定的方向性。
高频考点及真题演练
高频考点一 机械功
考题一 (2011·广安)在下图的四种情境中．人对物体做功的是 ( )
C．用力推汽车，汽车没动 D．举着杠铃原地不动
解析：A．距离不在力的方向上，人对物体不做功。B．人扛米袋的力方向向上，且向上通过了一段距离，人对物体做功。C和D有力无距离，不做功。
答案：B
真题演练l (2011·临沂)下图所示的过程中，人对物体做功的是 ( )
【尝试自解】
高频考点二 功和功率的计算
考题二 (2011·嘉兴)5月19日上午，装载着两台大型桥吊的“振华23号”轮船在舟山大浦口码头靠岸。这两台桥吊将是舟山港起吊速度最快、起重量最大、外伸距最长的集装箱桥吊，将大大提高舟山港的集装箱吞吐能力。g=10 N／kg)
(1)桥吊一次最多能起吊65吨的货物，65吨货物的重力为多大?
(2)若将65吨的货物竖直吊起20米，用时200秒，则桥吊对货物做了多少功?功率有多大?
解析：本题涉及的重力计算、功的计算和功率的计算，都是基本的力学计算，没有太多转换，凭有关的公式可以直接解决。值得注意的是解题过程要规范，不要随意省略公式和单位等要素。
答案：(1)G=mg=65×1000千克×10牛／千克=6．5×105牛
(2)W=Gh=6．5×105牛×20米=1．3×107焦
P=W／t=1．3×107焦／200秒=6．5×104瓦
答：(1)重力为6．5×105牛；(2)桥吊对货物所做的功为1．3×107焦，功率为6．5×104瓦。
真题演练2 (2011·福州)2011年4月12日，英国伦敦展出了新研发的“侦探猎犬”超音速汽车，如图所示。该车功率极大，最大车速能达到l609 km／h，创造了短期内无法超越的世界纪录。在一次测试中，“侦探猎犬”以400 m／s的速度匀速直线行驶了2000 m，受到水平方向的阻力为2×105N。问：在测试过程中，
(1)汽车受到水平方向的牵引力是多少?
(2)汽车牵引力所做的功和功率分别是多少?
(3)该车的外观设计呈流线型，这样做的好处是什么?
【尝试自解】
中考命题方向及模拟
中考对本节内容的考查多集中在做功的两个必要因素以及功、功率的计算两个方面。例如2011年广安第10题、201 1年临沂第4题等考查的是做功的两个必要因素；2011年嘉兴第36题、2011年福州第24题等考查的是功、功率的简单计算。功、功率的计算出现的频率更高，题型以简单的分析计算题为多。预计2012年的中考会更注重在实际应用中的考查。
模拟预测题1 下列现象中，力没有对物体做功的是 ( )
A．用力将足球踢进球门
B．将书包背上楼
C．推着自行车前进
D．人提着水桶在水平路面上行走
模拟预测题2 在现代城市建设中，重型吊机起到了重要的作用。如图所示的重型吊机在某次起吊中，吊起了20000千克的重物(钢绳的重和摩擦不计，取g=10牛／千克)。求：
(1)当重物匀速上升时，钢绳受到的拉力为多少牛?
(2)若重物以0．1米／秒的速度匀速竖直上升l5秒，重型吊机对重物所做的功为多少焦?
(3)在重物以0．1米／秒的速度匀速竖直上升的过程中，重型吊机对重物做功的功率为多少瓦?
(系统复习，全面提升自我，请完成同步训练)
同步训练 能的转化和守恒定律
1．下列属于能量单位的是 ( )
A．牛顿 B．帕斯卡 C．瓦特 D．焦耳
2．下列说法中错误的是 ( )
A．水沸腾后继续加热，水的温度会升高
B．能量既不会凭空消灭，也不会凭空产生
C．电动机工作时将电能转化为机械能
D．扩散现象说明：一切物质的分子都在不停地做无规则运动
3．人骑自行车从坡上下来时，速度会越来越大，在此运动过程中 ( )
A．人和车的动能增大 B．人和车的动能减小
C．人和车的重力势能增大
D．人和车的动能保持不变
4．下列现象中，利用做功改变物体内能的是 ( )
A．冬天晒太阳取暖
B．用酒精灯加热烧杯中的水
C．将烧红的工件放入冷水中降温
D．古人钻木取火
5．用l0牛竖直向上的拉力，使放在水平地面上重为8牛的物体竖直向上移动了2米，则拉力做功为( )
A．4焦 B．16焦 C．20焦 D．36焦
6．出行是人们工作、生活必不可少的环节，出行的工具多种多样，使用的能源也不尽相同。自行车、电动自行车和燃油汽车所消耗能量的类型分别是 ( )
①生物能 ②核能 ③电能 ④太阳能 ⑤化学能
A．①③⑤ B．①④⑤ C．①②③ D．①③④
7．跳绳是小强同学非常喜欢的体育项目。小强同学每跳起一次，克服重力做的功最接近 ( )
A．3焦 B．30焦 C．300焦 D．600焦
8．学习了功率的知识后，小科和几位同学准备做“比一比谁的功率大”的活动。以下是他们设计的三套方案，其中可行的是 ( )
①控制爬楼的时间相同，测量出各自的体重、爬上楼的高度，算出功率进行比较。
②控制爬楼的高度相同，测量出各自的体重、爬楼用的时间，算出功率进行比较。
③测量出各自的体重、爬楼用的时间和爬楼的高度，算出功率进行比较。
A．只有① B．只有①②
C．只有②③ D．①②③
9．如图所示的四种情景中，人对物体做功的是 ( )
10．一个足球运动员用100牛的力踢一个重为5牛的足球，球离脚后在水平草地上向前滚动了30米。在球滚动的过程中，运动员对足球做的功为 ( )
A．3000焦 B．500焦 C．l50焦 D．0焦
11．福州江滨大道缤纷园人口处，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
12．王小虎同学听到上课铃响了，他一口气从一楼跑到三楼，所用时间为l0秒。那么他上楼过程中，克服自己重力做功的功率最接近下面哪个值 ( )
A．3瓦 B．30瓦 C．300瓦 D．3000瓦
13．如图所示，小明和小强分别用沿水平方向的力F1、F2推A、B两个木箱，使它们沿着推力的方向移动的距离分别为s1、s2，对它们所做的功分别为W1、W2，且W1=W2。则下列说法正确的是 ( )
A．如果F1>F2，则s1>s2
B．如果F1 C．如果F1=F2，则s1>s2
D．如果F1=F2，则s1=s2
14．大伟同学用一个距离手3米高的定滑轮拉住重100牛的物体，从滑轮正下方沿水平方向移动4米，如图所示，若不计绳重和摩擦，他至少做了多少功 ( )
A．200焦 B．300焦 C 400焦 D．500焦
如图所示，质量为m的跳高运动员先后用背越式和跨越式两种跳高方式跳过某一高度，该高度比他起跳时的重心高出h，则他从起跳后至跃过横杆的过程中克服重力所做的功 ( )
A．都必须大于mgh
B．都不一定大于mgh
C．用背越式不一定大于mgh，用跨越式必须大于mgh
D．用背越式必须大于mgh，用跨越式不一定大于mgh
16．上海世博会浙江馆内有一只直径为8米的“青瓷巨碗”，内装6吨“水”。在灯光下，青瓷碗内碧波荡漾，伴随着悠扬悦耳的丝竹，游客宛若置身如画江南。
(1)游客看到碧波荡漾的“水”面，是因为“水”面对灯光的________。
(2)围绕“青瓷巨碗”的是一个巨大的环形升降台，游客在升降台上站成一圈，升降台上升后可以同时看到“青瓷巨碗”内的景象。在某次升降中，升降台把80名游客匀速升高3米，若每位游客的质量以60千克计算，则升降台在这次上升过程中对游客所做的功为________焦。(g取10牛／千克)
17．小柯同学的质量为50千克，他沿着长6米，高3米的楼梯从一楼爬到二楼。他要克服重力做功________焦。(g取10牛／千克)
18．青少年在安静思考问题时，心脏推动血液流动的功率约为1．5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)
19．市政府投巨资于民生工程，对背街小巷实施景观改造。施工中，一建筑工人用滑轮组提升重为220牛的泥桶，动滑轮重为20牛，不计摩擦及绳重(如右图所示)。若工人在5秒内将泥桶匀速提高2米。求：
(1)工人使用滑轮组时做的有用功为________焦。
(2)工人拉绳子的力为________牛；拉力的功率为________瓦。
(3)滑轮组的机械效率为________。
20．庆“六一”趣味运动会中，小敏和小王分别把图甲中三个质量均为l千克、边长为30厘米的均质正方体泡沫塑料块按图乙堆叠起来。小敏和小王叠起这堆正方体泡沫塑料块，每人至少要做功________焦。比赛中小敏快于小王完成堆叠，则堆叠过程中小敏做功的功率________ (选填“大于”、“等于”或“小于”) 小王。(g=10牛／千克)
如图，长为3米的匀质平板的中点能绕固定的支点转动，平板与水平地面的夹角为30°，在板上站两个小孩。已知20千克的甲小孩位于板的中点，30千克的乙小孩位于板的左端。现两个小孩均以0．1米／秒的速度同时向右慢慢移动，________秒时间后平板开始转动；乙小孩在这一过程中克服自身重力做功的功率为________瓦。(g=10牛／千克)
如图所示为一款塔式起重机，工作电压为380伏。当起重机吊起500千克重物以1米／秒速度匀速上升20米时，工作电流是l8安；当起重臂水平旋转，带动重物在8秒内移动l6米时，工作电流是5安。
(1)如果起重臂加长，那么平衡块质量应该________(选填“增加”或“减小”)。
(2)请计算在整个过程中，起重机钢绳对重物所做的功和起重机将电能转化成机械能的效率(保留小数到0．1％)。
参考答案
第4节 能的转化和守恒定律
真题演练l 答案：B
解析：A．在踢的方向上有距离，但球在滚动过程中踢的力不存在，人对球不做功。B．人举杠铃的力作用在杠铃上，方向竖直向上。举起杠铃时，举力向上通过了一段距离，人对杠铃做功。C．有力无距离，小孩对车不做功。D．距离不在力的方向上，人对书包不做功。
真题演练2 答案：
(1)因为超音速汽车匀速直线行驶，受到的是平衡力，所以F=f=2×105N
(2)W=Fs=2×105N×2000 m=4×108J
由v=，得t==5 s
P==8×107W
(3)这样设计的好处是为了减小阻力。
解析：(1)由于汽车匀速直线行驶，处于平衡状态，所以牵引力与摩擦力是一对平衡力，所以牵引力的大小与摩擦力大小相等。 (2)根据题中条件，功、功率可以采用公式W=Fs和P=W／t来计算，当然功率也可以采用公式P=Fv进行计算。(3)车的外观设计呈流线型是为了减小行驶时空气的摩擦阻力，提高汽车行驶的速度。
模拟预测题1 答案：D
解析：A．可以分两个阶段考虑：第一阶段，脚与足球接触。此时有力施加在足球上，足球朝力的方向滚动一段距离，脚对足球做功。第二阶段，足球离开了脚，靠惯性前进。此时力的方向上虽有距离，但踢的力不存在，脚对足球不做功。B．“背”的力施加在书包上，书包在力的方向上也通过了一段距离，人对书包做功。C．推的力向前，自车在力的方向上有距
离通过，人对车做功。D．提的力竖直作用在水桶上，但水桶在竖直方向上没有通过距离，所以人的提力没有对水桶做功。
模拟预测题2 答案：(1)根据二力平衡条件得F=G=mg=20000千克×10牛／千克=2×105牛
(2)根据v=s／t得s=vt=0．1米／秒×l5秒=1．5米
W=Fs=2×105牛×1．5米=3×105焦
(3)根据P=W／t=3×105牛／l5秒=2×104瓦
或者根据P=Fv=2×105牛×0．1米／秒=2×104瓦
答：(1)钢绳受到的拉力为2×105牛。(2)重型吊机对重物所做的功为3×105牛。(3)重型吊机对重物做功的功率为2×104瓦。
解析：(I)当重物匀速上升时，重物处于平衡状态。钢绳受到的拉力大小等于重物的重力大小。(2)、(3)两题是功、功率的基本计算，采用公式W=Fs和P=W／t计算。
同步训练
1．答案：D
解析：牛顿是力的单位。帕斯卡是压强的单位。瓦特是功率的单位。焦耳是功、能量、热量的单位。
2．答案：A
解析：A当气压不变时，水沸腾后继续加热，水的温度保持沸点不变，不会升高。其余几项说法均正确。
3．答案：A
解析：人骑自行车从坡上下来时，由于速度越来越大，所以动能增大。同时，由于高度降低，重力势能会减少。
4．答案：D
解析：冬天晒太阳取暖、用酒精灯、将烧红的工件放人冷水中降温都是通过热传递的方法改变物体的内能。钻木取火通过克服摩擦做功，消耗了机械能，转化为内能，使木材的温度升高。
5．答案：C
解析：W=Fs=10牛×2米=20焦。
6．答案：A
解析：骑自行车消耗的是人体内的生物能。电动自行车消耗的是电能。燃油汽车消耗的是燃油中的化学能。
7．答案：B
解析：这是估算题。初中生的体重约500牛，跳绳的每次跳跃高度约6厘米。克服重力做的功约W=Fs=500牛×0．06米=30焦。
8．答案：D ·
解析：此类题目涉及的变量多，采用公式法分析比较清楚。根据公式P=W／t、W=Fs，得到P=Gh／t，由此可知题中①②③方案均可。
9．答案：B
解析：A、C、D均有力无距离，人都不做功。B．有力作用在货箱上，并且货箱在力的方向上通过了一定的距离，工人对货箱做功。
10．答案：D
解析：在球滚动的过程中，运动员没有对足球施力，球是靠惯性前进的，所以运动员在此阶段对球不做功。
11．答案：A
解析：小风扇是风力发电机，将机械能转化为电能。蓄电池在放电时，将化学能转化为电能。
12．答案：C
解析：W=Gh=500牛×2×3米=3000焦(注意：从一楼到三楼只有两个楼层高度)，P=W／t=3000焦／10秒=300瓦。
13．答案：D
解析：根据公式W=Fs，如果W1=W2，F1>F2，则s1S2；如果Wl=W2，Fl=F2，则sl=s2。
14．答案：A
解析：根据勾股定理可得，图中三角形的斜边是5米，那么人做的功W=Fs=100牛×(5米一3米)=200焦。
15．答案：C
解析：用背越式的跳法，人的重心不一定高于横杆，则运动员克服重力所做的功不一定大于mgh。用跨越式的跳法，人的重心肯定高于横杆，则运动员克服重力所做的功必须大于mgh。
16．答案：(1)反射 (2)1．44×105
解析：(1)碧波荡漾的“水”面，是光的反射形成的。(2)W=Fs=Gh=mgh=60千克×80×l0牛／千克×3米=l．44×105焦。
17．答案：l500
解析：W=Fs=Gh=mgh=50千克×10牛／千克×3米=1500焦。
18．答案：l0800 21．6
解析：W=Pt=1．5瓦×2×3600秒=l0800焦 h=W／F=W／mg=10800焦／(50千克×10牛／千克)=21．6米。
19．答案：(1)440 (2)80 96 (3)91．7％
解析：(1)W有=Fs=Gh=220牛×2米=440焦。
(2)F=1／3G=1／3(220牛+20牛)=80牛，W总=Fs=80牛×2米×3=480焦，P=W总／t=480焦／5秒=96瓦。 (3)η=W有用／W总=440焦÷480焦=91．7％。
20．答案：9 大于
解析：W=Fs=Gh=mgh=1千克×10牛／千克×0．3米+1千克×l0牛／千克×0．3米×2=9焦，由于小敏做功快，所以功率较大。
21．答案：9 15
解析：设经时间t秒后平板开始转动。则20千克×10牛／千克×0．1米／秒×t=30千克×10牛／千克×(1．5米一0．1米／秒×t)，t=9秒。乙小孩克服自身重力做功W=Gh=mgh=30千克×10牛／千克×(0．1米／秒×9秒)=135焦，P=W／t=135焦／9秒=15瓦。
22．答案：(1)增加 (2)1．0×105焦 65．8％
解析：(1)应采用杠杆平衡条件分析，如果起重臂加长，平衡块质量应该增加。
F=G=mg=500千克×10牛／千克=5000牛，W机=FS=5000牛×20米=1．0×105焦，W电=UIt=380伏×l8安×20秒+380伏×5安×8秒=1．368×105焦+1．52×104焦=l．52 × 105焦，η=W机／W电=l．0×105焦／l．52 ×105焦=0．658=65．8％
