專題24　第3章 能量的轉(zhuǎn)化與守恒 綜合復(fù)習(xí)課（解析版）

第3章能量的轉(zhuǎn)化與守恒專題24綜合復(fù)習(xí)課類型一機(jī)械能 8類型二功和功率 9類型之三簡(jiǎn)單機(jī)械 12類型之四能量的轉(zhuǎn)化與守恒 15類型之五電功和電功率 18【方法歸納】一、功、功率、機(jī)械效率和機(jī)械能1．功(1)做功的兩個(gè)必要因素：①作用在物體上的力；②物體在力的方向上通過(guò)的距離。不做功的三種情況：①有力無(wú)距離；②有力，也有距離，但力的方向和距離垂直；③有距離無(wú)力。(2)功的計(jì)算：物體上的力與力的方向上通過(guò)距離的乘積。公式：W＝Fs單位—W：J(焦耳)F：N(牛頓)s：m(米)公式應(yīng)用注意：①分清哪個(gè)力對(duì)物體做功，計(jì)算時(shí)F就是這個(gè)力；②公式中的s一定是在力的方向上通過(guò)的距離，且與力對(duì)應(yīng)；③功的單位“焦”(1?！っ祝?焦)。(3)常見的功：克服重力做功：W＝Gh，克服阻力(摩擦力)做功：W＝fs。2．功的原理：使用任何機(jī)械都不省功。①功的原理對(duì)于任何機(jī)械都適用；②使用機(jī)械要省力必須費(fèi)距離，要省距離必須費(fèi)力，既省力又省距離的機(jī)械是沒有的；③使用機(jī)械雖然不能省功，但人類仍然使用，是因?yàn)槭褂脵C(jī)械或者可以省力，或者可以省距離，也可以改變力的方向，給人類工作帶來(lái)很多方便。3．功率：?jiǎn)挝粫r(shí)間內(nèi)做的功—P(單位：W)①公式：P＝eq\f(W,t)＝F·v；②單位：瓦特，簡(jiǎn)稱瓦，符號(hào)W，常用單位：kW。換算：1kW＝103W；③物理意義：表示做功快慢的物理量(與機(jī)械效率無(wú)關(guān))。4．機(jī)械效率(1)有用功(W有用)：克服有用阻力做的功。(2)額外功(W額)：克服額外阻力做的功。(3)總功：有用功加額外功或動(dòng)力所做的功。公式：W總＝Fs＝W有用＋W額(4)機(jī)械效率：有用功跟總功的比值。①公式：η＝eq\f(W有用,W總)(有用功總小于總功，所以機(jī)械效率總小于1。)②提高機(jī)械效率的方法：減小機(jī)械自重、減小機(jī)件間的摩擦。(5)滑輪組機(jī)械效率的測(cè)定①原理：η＝eq\f(W有用,W總)＝eq\f(Gh,Fs)；②應(yīng)測(cè)物理量：鉤碼重力G、鉤碼提升的高度h、拉力F、繩的自由端移動(dòng)的距離s；③器材：除鉤碼、鐵架臺(tái)、滑輪、細(xì)線，還需刻度尺、彈簧測(cè)力計(jì)；④步驟：必須勻速拉動(dòng)彈簧測(cè)力計(jì)使鉤碼升高。目的：保證測(cè)力計(jì)示數(shù)大小不變；⑤結(jié)論：影響滑輪組機(jī)械效率高低的主要因素有A．動(dòng)滑輪重力大小和個(gè)數(shù)多少：提升同一物體用的動(dòng)滑輪越重，個(gè)數(shù)越多則額外功相對(duì)就多，而有用功不變，機(jī)械效率就越低。B．物體的重力大小：用同一滑輪組所提升的重物越重，做的有用功相對(duì)就多而額外功不變，機(jī)械效率就越高。C．摩擦：若各種摩擦越大，做的額外功就多，機(jī)械效率相對(duì)就低。(繞線方法和重物提升高度不影響滑輪機(jī)械效率)5．幾種簡(jiǎn)單機(jī)械的機(jī)械效率eq\a\vs4\al(（1）斜面：)①W有用＝G·h；②W額外＝f·s；③W總＝f·s＝G·h＋fs；④η＝eq\f(Gh,F·s)＝eq\f(Gh,Gh＋f·s)；⑤增大ηeq\b\lc\{(\a\vs4\al\co1(斜面盡量光滑（f?。?斜面盡量陡（s?。?)。eq\a\vs4\al(（2）杠桿：)①W有用＝G物·h；②W額外eq\b\lc\{(\a\vs4\al\co1(杠桿自重,轉(zhuǎn)動(dòng)摩擦))；③W總＝F·s；④η＝eq\f(Gh,F·s)＝eq\f(G·l0,F·lF)(l為力臂)；⑤增大ηeq\b\lc\{(\a\vs4\al\co1(減小自重,減小摩擦))。(3)定滑輪豎直方向提升重物(a)①W有用＝Gh；②W額外：摩擦及繩重；③W總＝F·s＝F·h；④η＝eq\f(G·h,F·s)＝eq\f(G,F)；⑤增大η：減小摩擦。(4)定滑輪水平方向拉動(dòng)物體(b)①W有用＝f·s物；②W額外：滑輪轉(zhuǎn)動(dòng)摩擦；③W總＝F·sF＝F·s物；④η＝eq\f(f·f物,F·sF)＝eq\f(f,F)。(5)動(dòng)滑輪(a)及豎直方向滑輪組①W有用＝G物·h；②W額外eq\b\lc\{(\a\vs4\al\co1(摩擦及繩重,G動(dòng)·h))；③W總＝F·s＝F·nh＝(G物＋G動(dòng))·h(n為連接動(dòng)滑輪繩子段數(shù))；④η＝eq\f(Gh,F·s)＝eq\f(G,nF)＝eq\f(G物,G物＋G動(dòng))(η與G動(dòng)、G動(dòng)有關(guān)，與s、h、n無(wú)關(guān))；⑤增大ηeq\b\lc\{(\a\vs4\al\co1(減小摩擦,減小G動(dòng)（G動(dòng)一定時(shí)）,增大G物（G物一定時(shí)）))。(6)動(dòng)滑輪(b)及水平方向滑輪組①W有用＝fs物；②W額外：繩重及滑輪轉(zhuǎn)動(dòng)摩擦；③W總＝F·sF＝F·ns物(n為連接動(dòng)滑輪繩子段數(shù))；④η＝eq\f(f·s物,F·sF)＝eq\f(f,nF)；⑤增大η：減小滑輪轉(zhuǎn)動(dòng)摩擦。對(duì)于所有機(jī)械均有：η＝eq\f(W有用,W總)＝eq\f(P有,P總)6．機(jī)械能能量：一個(gè)物體能夠做功，我們就說(shuō)這個(gè)物體具有能。(1)機(jī)械能形式。機(jī)械能eq\b\lc\{(\a\vs4\al\co1(動(dòng)能\b\lc\{(\a\vs4\al\co1(定義：物體由于運(yùn)動(dòng)而具有的能量,決定其大小的因素：物體速度越大、質(zhì)量越大，動(dòng)能就越大)),勢(shì)能\b\lc\{(\a\vs4\al\co1(重力勢(shì)能\b\lc\{(\a\vs4\al\co1(定義：物體由于被舉高而具有的能量,決定其大小的因素：物體質(zhì)量越大、舉得越高（重力勢(shì)能就越大）)),彈性勢(shì)能\b\lc\{(\a\vs4\al\co1(定義：發(fā)生彈性形變的物體具有的能量,決定其大小的因素：物體彈性形變?cè)酱?、彈性?shì)能就越大))))))(2)動(dòng)能和勢(shì)能的轉(zhuǎn)化(3)機(jī)械能守恒：如果除重力和彈力外沒有其他外力做功(即：沒有其他形式能量補(bǔ)充或沒有能量損失)，則動(dòng)能勢(shì)能轉(zhuǎn)化過(guò)程中機(jī)械能不變。二、簡(jiǎn)單機(jī)械1．杠桿(1)定義：在力的作用下繞著固定點(diǎn)轉(zhuǎn)動(dòng)的硬棒叫杠桿。說(shuō)明：①杠桿可直可曲，形狀任意；②有些情況下通過(guò)想象轉(zhuǎn)動(dòng)情況，來(lái)幫助確定支點(diǎn)。如：魚竿、鐵鍬。(2)五要素——組成杠桿示意圖。①支點(diǎn)：杠桿繞著轉(zhuǎn)動(dòng)的點(diǎn)。用字母O表示；②動(dòng)力：使杠桿轉(zhuǎn)動(dòng)的力。用字母F1表示；③阻力：阻礙杠桿轉(zhuǎn)動(dòng)的力。用字母F2表示；④動(dòng)力臂：從支點(diǎn)到動(dòng)力作用線的距離。用字母L1表示；⑤阻力臂：從支點(diǎn)到阻力作用線的距離。用字母L2表示。(3)研究杠桿的平衡條件：杠桿平衡：杠桿靜止或勻速轉(zhuǎn)動(dòng)。實(shí)驗(yàn)前應(yīng)調(diào)節(jié)杠桿兩端的螺母，使杠桿在水平平衡。這樣做的目的是：可以方便地從杠桿上量出力臂。杠桿的平衡條件(或杠桿原理)是：動(dòng)力×動(dòng)力臂＝阻力×阻力臂。公式：F1L1＝F2L2或F1/F2＝L2/L1。(4)分類：名稱結(jié)構(gòu)特征優(yōu)缺點(diǎn)應(yīng)用舉例省力杠桿動(dòng)力臂大于阻力臂省力、費(fèi)距離撬棒、鍘刀、動(dòng)滑輪、輪軸、羊角錘、鋼絲鉗、手推車費(fèi)力杠桿動(dòng)力臂小于阻力臂費(fèi)力、省距離縫紉機(jī)踏板、起重臂、人的前臂、理發(fā)剪刀、釣魚竿等臂杠桿動(dòng)力臂等于阻力臂不省力不費(fèi)力天平，定滑輪2．滑輪(1)定滑輪①定義：中間的軸固定不動(dòng)的滑輪；②實(shí)質(zhì)：等臂杠桿；③特點(diǎn)：使用定滑輪不能省力但是能改變動(dòng)力的方向；④對(duì)理想的定滑輪(不計(jì)輪軸間摩擦)F＝G。繩子自由端移動(dòng)距離SF(或速度vF)＝重物移動(dòng)的距離SG(或速度vG)。(2)動(dòng)滑輪①定義：和重物一起移動(dòng)的滑輪；(可上下移動(dòng)，也可左右移動(dòng))②實(shí)質(zhì)：動(dòng)滑輪的實(shí)質(zhì)是動(dòng)力臂為阻力臂2倍的省力杠桿；③特點(diǎn)：使用動(dòng)滑輪能省一半的力，但不能改變動(dòng)力的方向。④理想的動(dòng)滑輪(不計(jì)軸間摩擦和動(dòng)滑輪重力)：F＝eq\f(1,2)G；只忽略輪軸間的摩擦則，拉力F＝eq\f(1,2)(G物＋G動(dòng))；繩子自由端移動(dòng)距離SF(或vF)＝2倍的重物移動(dòng)的距離SG(或vG)(3)滑輪組①定義：定滑輪、動(dòng)滑輪組合成滑輪組；②特點(diǎn)：使用滑輪組既能省力又能改變動(dòng)力的方向；③理想的滑輪組(不計(jì)輪軸間的摩擦和動(dòng)滑輪的重力)拉力F＝eq\f(1,n)G。只忽略輪軸間的摩擦，則拉力F＝(G物＋G動(dòng))。繩子自由端移動(dòng)距離SF(或vF)＝n倍的重物移動(dòng)的距離SG(或vG)；④組裝滑輪組方法：根據(jù)“奇動(dòng)偶定”的原則，結(jié)合題目的具體要求組裝滑輪。三、內(nèi)能1．內(nèi)能(1)概念：物體內(nèi)部所有分子做無(wú)規(guī)則熱運(yùn)動(dòng)的動(dòng)能和分子勢(shì)能的總和，叫物體的內(nèi)能。(2)從微觀角度來(lái)說(shuō)，內(nèi)能與物體內(nèi)部分子的熱運(yùn)動(dòng)和分子間的相互作用力有關(guān)。從宏觀的角度來(lái)說(shuō)，內(nèi)能與物體的質(zhì)量、溫度、體積、狀態(tài)都有關(guān)。(3)一切物體在任何情況下都具有內(nèi)能，物體的內(nèi)能與溫度有關(guān)，同一個(gè)物體，溫度升高，它的內(nèi)能增加，溫度降低，內(nèi)能減少。(4)影響內(nèi)能的主要因素：物體的質(zhì)量、溫度、狀態(tài)及體積等。2．改變物體內(nèi)能的兩種方法：做功與熱傳遞(1)做功：①對(duì)物體做功，物體內(nèi)能增加；物體對(duì)外做功，物體的內(nèi)能減少；②做功改變物體的內(nèi)能實(shí)質(zhì)是內(nèi)能與其他形式的能相互轉(zhuǎn)化。(2)熱傳遞：①熱傳遞的條件：物體之間(或同一物體不同部分)存在溫度差；②物體吸收熱量，物體內(nèi)能增加；物體放出熱量，物體內(nèi)能減少；③用熱傳遞的方法改變物體的內(nèi)能實(shí)質(zhì)是內(nèi)能從一個(gè)物體轉(zhuǎn)移到另一個(gè)物體或從物體的一部分轉(zhuǎn)移到另一部分；④熱傳遞的三種方式——熱傳導(dǎo)、對(duì)流和熱輻射。熱傳導(dǎo)是由于大量分子、原子等相互碰撞，使物體的內(nèi)能從溫度較高部分傳至較低部分的過(guò)程。熱傳導(dǎo)是固體熱傳遞的主要方式，在氣體和液體中，熱傳導(dǎo)往往與對(duì)流同時(shí)進(jìn)行。各種物質(zhì)熱傳導(dǎo)的性能不同，金屬較好，玻璃、羽毛、毛皮等很差。對(duì)流是靠液體或氣體的流動(dòng)，使內(nèi)能從溫度較高部分傳至較低部分的過(guò)程。對(duì)流是液體和氣體熱傳遞的主要方式，氣體的對(duì)流比液體明顯。熱輻射是物體不依靠介質(zhì)，直接將能量發(fā)射出來(lái)，傳給其他物體的過(guò)程。熱輻射是遠(yuǎn)距離傳遞能量的主要方式，如太陽(yáng)能就是以熱輻射的形式，經(jīng)過(guò)宇宙空間傳給地球的。(3)做功與熱傳遞改變物體的內(nèi)能是等效的。3．熱量(1)概念：物體通過(guò)熱傳遞的方式所改變的內(nèi)能叫熱量。(2)熱量是一個(gè)過(guò)程量。熱量反映了熱傳遞過(guò)程中，內(nèi)能轉(zhuǎn)移的多少，是一個(gè)過(guò)程量。所以在熱量前面只能用“放出”或“吸收”，絕對(duì)不能說(shuō)某物體含有多少熱量，也不能說(shuō)某物體的熱量是多少。(3)熱量的國(guó)際單位制單位：焦耳(J)。4．比熱容(1)定義：?jiǎn)挝毁|(zhì)量的某種物質(zhì)溫度升高(降低)1℃時(shí)吸收(放出)的熱量，是表示物體吸熱或放熱的本領(lǐng)的物理量。(2)比熱容特性。比熱容是物質(zhì)的一種特性，大小與物體的種類、狀態(tài)有關(guān)，與質(zhì)量、體積、溫度、密度、吸熱放熱、形狀等無(wú)關(guān)。水的比熱容為4.2×103J/(kg·℃)，表示1kg的水溫度升高(降低)1℃吸收(放出)的熱量為4.2×103J(3)水常用來(lái)調(diào)節(jié)氣溫、取暖，作冷卻劑、散熱劑，是因?yàn)樗谋葻崛荽蟆?4)熱量計(jì)算公式：Q吸＝cm(t－t0)，Q放＝cm(t0－t)。5．燃料的熱值(1)定義：1kg某種燃料完全燃燒放出的熱量，叫做這種燃料的熱值。熱值是燃料本身的一種特性，只與燃料種類有關(guān)。(2)單位：J/kg。(3)燃料燃燒放出熱量的公式：Q＝mq(q為熱值)。(4)火箭常用液態(tài)氫做燃料，是因?yàn)橐簯B(tài)氫的熱值大。6．熱機(jī)(1)定義：利用燃料的燃燒來(lái)做功的裝置。(2)能的轉(zhuǎn)化：內(nèi)能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能。(3)種類：蒸汽機(jī)、內(nèi)燃機(jī)、噴氣式發(fā)動(dòng)機(jī)。(4)汽油機(jī)和柴油機(jī)的異同。汽油機(jī)柴油機(jī)不同點(diǎn)構(gòu)造：頂部有一個(gè)火花塞頂部有一個(gè)噴嘴吸氣沖程吸入汽油與空氣的混合氣體吸入空氣點(diǎn)燃方式點(diǎn)燃式壓燃式效率低高應(yīng)用小型汽車、摩托車載重汽車、大型汽車、大型拖拉機(jī)相同點(diǎn)沖程：活塞在往復(fù)運(yùn)動(dòng)中從汽缸的一端運(yùn)動(dòng)到另一端一個(gè)工作循環(huán)活塞往復(fù)運(yùn)動(dòng)2次，曲軸和飛輪轉(zhuǎn)動(dòng)2周，經(jīng)歷四個(gè)沖程，做功1次工作過(guò)程：吸氣沖程、壓縮沖程、做功沖程、排氣沖程。7．熱機(jī)效率(1)熱機(jī)燃料燃燒釋放能量的主要走向：①燃料未完全燃燒；②克服摩擦消耗的能量；③廢氣帶走的能量；④機(jī)械傳熱損失能量；⑤對(duì)外做有用功的能量。(2)定義：熱機(jī)轉(zhuǎn)變?yōu)橛杏霉Φ哪芰?有效利用的能量)與燃料完全燃燒釋放的能量的比值稱為熱機(jī)效率。(熱機(jī)工作時(shí)總是有能量的損失，所以熱機(jī)效率始終小于1)(3)效率的計(jì)算式：η＝eq\f(Q有用,Q放)×100%。(4)提高熱機(jī)效率的途徑：減少熱機(jī)工作中的各種能量損失。①使燃料充分燃燒；②減少機(jī)械摩擦損失；③減少機(jī)械散熱和廢氣帶走熱量。(5)熱機(jī)工作的污染：廢氣(二氧化碳、二氧化硫、氮氧化物)；粉塵；噪聲。四、電能1．電功(1)電功定義：電流所做的功叫做電功。單位是“焦耳”和“千瓦時(shí)”。1kW·h＝3.6×106J。(2)電功的計(jì)算：W＝UIt(適用于所有電路)。對(duì)于純電阻電路可推導(dǎo)出：W＝I2Rt＝U2t/R(串聯(lián)電路中常用到W＝I2Rt；并聯(lián)電路中常用到W＝U2t/R)(4)測(cè)量電功：家庭電路用電能表。電能表上“220V”“5A”“3000R/kW·h”等字樣，分別表示：電能表額定電壓220V；允許通過(guò)的最大電流是5A；每消耗一度電電能表轉(zhuǎn)盤轉(zhuǎn)3000轉(zhuǎn)。2．電功率(1)電功率是表示用電器消耗電能快慢的(也是電流做功快慢)物理量。電功率的符號(hào)：P。單位：瓦特(W)、千瓦(kW)，換算關(guān)系：1kW＝103W。(2)計(jì)算公式：P＝UI＝W/t(適用于所有電路)對(duì)于純電阻電路可推導(dǎo)出：P＝I2R＝U2/R（3）用電器正常工作，是指用電器的額定電壓和所接電路兩端的電壓相等時(shí)。當(dāng)U實(shí)＝U額時(shí)，P實(shí)＝P額，用電器正常工作(燈正常發(fā)光)；當(dāng)U實(shí)＜U額時(shí)，P實(shí)＜P額，用電器不能正常工作(燈光暗淡)；當(dāng)U實(shí)＞U額時(shí)，P實(shí)＞P額，長(zhǎng)期使用影響用電器壽命(燈發(fā)光強(qiáng)烈，會(huì)燒壞)。燈泡的亮度取決于燈泡的實(shí)際功率的大小。3．電流的熱效應(yīng)(1)電流通過(guò)導(dǎo)體時(shí)電能要轉(zhuǎn)化成熱，這個(gè)現(xiàn)象叫做電流的熱效應(yīng)。(各種用電器都屬于導(dǎo)體，電流通過(guò)任何導(dǎo)體時(shí)都會(huì)產(chǎn)生電流的熱效應(yīng))(2)焦耳定律：電流通過(guò)導(dǎo)體產(chǎn)生的熱量跟電流的平方成正比，跟導(dǎo)體的電阻成正比，跟通電時(shí)間成正比。公式：Q＝I2Rt(適用于所有電路)；Q＝UIt＝U2t/R＝W＝Pt(純電阻電路適用)。(3)電熱器：利用電流的熱效應(yīng)而制成的發(fā)熱設(shè)備。電熱器的主要組成部分叫做發(fā)熱體，而發(fā)熱體是由電阻率大、熔點(diǎn)高的電阻絲繞在絕緣材料上做成的，電流通過(guò)電阻絲發(fā)熱。(電阻率是指長(zhǎng)為1m、橫截面積為1mm2的導(dǎo)線在20℃時(shí)的電阻。不同導(dǎo)體的電阻率不同。)白熾燈是利用電流的熱效應(yīng)進(jìn)行工作的。(4)電熱的防止在用電器上裝有散熱窗、金屬片外殼、散熱風(fēng)扇等。(電動(dòng)機(jī)主要把電能轉(zhuǎn)化為動(dòng)能，但是電動(dòng)機(jī)里的線圈有電阻，通電時(shí)要產(chǎn)生大量的熱，使導(dǎo)線溫度過(guò)高，溫度超過(guò)絕緣體材料的耐熱溫度使絕緣材料老化，甚至燒壞，所以必須及時(shí)散熱)?！境？碱}型】類型一機(jī)械能【點(diǎn)撥】1.物體的動(dòng)能與物體的質(zhì)量和速度有關(guān)，物體的質(zhì)量和速度越大，動(dòng)能越大；物體的重力勢(shì)能與物體的質(zhì)量和被舉高的高度有關(guān)，物體的質(zhì)量和被舉高的高度越大，重力勢(shì)能越大；物體的彈性形變?cè)酱?，彈性?shì)能越大。2.物體的機(jī)械能等于物體的動(dòng)能和勢(shì)能之和，若只有動(dòng)能和勢(shì)能的相互轉(zhuǎn)化，則物體的機(jī)械能守恒。1.下列實(shí)例中，物體的重力勢(shì)能變大了的是（B）A.鐵球從斜面頂端滾下來(lái)B.騎自行車沖上坡頂C.飛機(jī)在高空水平飛行D.立在山頂上的石頭變式【解析】重力勢(shì)能大小的影響因素：質(zhì)量、被舉得高度。質(zhì)量越大，高度越高，重力勢(shì)能越大。騎自行車沖上坡頂，質(zhì)量不變，高度增大，重力勢(shì)能增大，故B符合題意。2.把一個(gè)內(nèi)表面光滑的圓碗固定在水平桌面上，碗的兩側(cè)邊緣水平高度相同。將一個(gè)小球從如圖所示碗的右側(cè)邊緣由靜止釋放，則小球（C）A.不能到達(dá)碗的另一側(cè)邊緣B.到達(dá)碗底時(shí)就會(huì)靜止不動(dòng)C.到達(dá)碗的另一側(cè)邊緣時(shí)速度為零D.能到達(dá)碗的另一側(cè)邊緣并從碗中飛出【解析】A、圓碗內(nèi)表面光滑，所以機(jī)械能守恒，故小球可以到達(dá)碗的另一側(cè)邊緣相同的高度，選項(xiàng)說(shuō)法錯(cuò)誤；B、到達(dá)碗底時(shí)，重力勢(shì)能轉(zhuǎn)化為動(dòng)能，其速度最大，不會(huì)靜止不動(dòng)，選項(xiàng)說(shuō)法錯(cuò)誤；C、到達(dá)碗的另一側(cè)邊緣時(shí)，動(dòng)能全部轉(zhuǎn)化為重力勢(shì)能，其瞬間速度為零，選項(xiàng)說(shuō)法正確；D、能到達(dá)碗的另一側(cè)時(shí)，其重力勢(shì)能與起初時(shí)相同，故高度相同，不可能從碗中飛出，選項(xiàng)說(shuō)法錯(cuò)誤。3.在同一個(gè)彈簧測(cè)力計(jì)(量程為10牛)下分別豎直懸掛3牛和5牛的物體時(shí)，彈簧測(cè)力計(jì)上的彈簧具有的彈性勢(shì)能的大小關(guān)系是（B）A.兩次具有相同的彈性勢(shì)能B.第一次比第二次的彈性勢(shì)能大C.第一次比第二次的彈性勢(shì)能小D.無(wú)法確定其大小【解析】從題中可以看出，兩次彈簧發(fā)生的都是彈性形變，第一次的彈性形變要比第二次的大，所以，第一次比第二次彈簧具有的彈性勢(shì)能大。4.如圖所示為一個(gè)傳送帶，甲、乙輪轉(zhuǎn)動(dòng)并帶動(dòng)物體向右上方勻速運(yùn)動(dòng)，物體與皮帶之間沒有發(fā)生相對(duì)滑動(dòng)，皮帶與輪之間不打滑，該過(guò)程物體受到的力中不做功的有__________(填力的名稱)；該物體斜向上運(yùn)動(dòng)的過(guò)程中，機(jī)械能是否守恒?______________________________，理由是：________________________________________?！敬鸢浮恐С至Σ皇睾阄矬w勻速運(yùn)動(dòng)，動(dòng)能不變，重力勢(shì)能增加，則機(jī)械能總量增加。【解析】貨物隨傳送帶一起勻速斜向上運(yùn)動(dòng)，受到重力、支持力和摩擦力的作用。重力方向豎直向下，支持力與傳送帶垂直向上。貨物相對(duì)于傳送帶有向下運(yùn)動(dòng)的趨勢(shì)，所以貨物還要受到傳送帶對(duì)它的靜摩擦力。該摩擦力的方向與它相對(duì)于傳送帶的運(yùn)動(dòng)趨勢(shì)相反，即沿傳送帶斜向上。因?yàn)槲矬w向右上方勻速運(yùn)動(dòng)，所以支持力不做功。物體運(yùn)動(dòng)方向與摩擦力方向一致，所以摩擦力對(duì)物體做功；物體在豎直方向上通過(guò)了距離，所以克服重力做功。因?yàn)槲矬w勻速運(yùn)動(dòng)，所以物體的動(dòng)能不變，重力勢(shì)能不斷增加，機(jī)械能總量增加，故該物體從A到B的過(guò)程機(jī)械能不守恒。類型二功和功率【點(diǎn)撥】功是能量轉(zhuǎn)化的量度，做功的過(guò)程實(shí)質(zhì)上是能量轉(zhuǎn)化的過(guò)程；功率反映了物體做功的快慢。5．如圖，一顧客用一水平恒力F將購(gòu)物車從粗糙斜坡的底端勻速推上頂端，斜坡長(zhǎng)s，高h(yuǎn)，購(gòu)物車(含車上物品)重G，在這個(gè)過(guò)程中，水平推力做的功為(D)A．0B．FsC．GhD．Feq\r(s2－h(huán)2)【解析】推力對(duì)購(gòu)物車所做的功：W=Fs′=，故D正確，ABC錯(cuò)誤。6．如圖所示，圖甲中某同學(xué)用彈簧測(cè)力計(jì)拉木塊，使它沿水平木板勻速滑動(dòng)；圖乙是他兩次拉動(dòng)同一木塊得到的路程隨時(shí)間變化的圖像。下列說(shuō)法正確的是(B)A．木塊第二次受到的拉力較大B．第二次拉力對(duì)木塊做功的功率大C．運(yùn)動(dòng)相同的時(shí)間，第一次拉力對(duì)木塊做功多D．條件不足，無(wú)法比較拉力對(duì)木塊兩次做功大小和做功功率的大小【解析】由于木塊對(duì)水平木板的壓力不變，接觸面的粗糙程度不變，所以木塊受到的摩擦力不變；而木塊兩次都做勻速直線運(yùn)動(dòng)，做勻速直線運(yùn)動(dòng)的物體受平衡力作用，所以兩次木塊受到的拉力和摩擦力相等，則兩次木塊受到的拉力相等。從圖中可以看出第二次木塊運(yùn)動(dòng)的速度較大，而木塊所受的拉力不變，根據(jù)P＝eq\f(W,t)＝eq\f(Fs,t)＝Fv可知，第二次拉力對(duì)木塊做功的功率大。因?yàn)閮纱卫Υ笮∠嗤?，運(yùn)動(dòng)相同的時(shí)間，第二次木塊運(yùn)動(dòng)的距離遠(yuǎn)，所以第二次拉力對(duì)木塊做功多。7．一定質(zhì)量的貨物在吊車鋼索的拉力作用下，豎直向上運(yùn)動(dòng)(不考慮空氣的阻力和鋼索的重力)，貨物運(yùn)動(dòng)的路程(s)—時(shí)間(t)的圖像如圖所示。根據(jù)圖像，下列判斷正確的是(A)A．2s時(shí)鋼索的拉力大小等于8s時(shí)鋼索的拉力大小B．貨物豎直向上運(yùn)動(dòng)時(shí)，4s時(shí)的速度小于10s時(shí)的速度C．0～6s內(nèi)鋼索拉力做的功小于6～12s內(nèi)鋼索拉力做的功D．貨物在0～12s內(nèi)的豎直向上運(yùn)動(dòng)過(guò)程中，鋼索拉力的功率保持不變【解析】A、根據(jù)圖示可知，物體在0～6s以較大的速度做勻速直線運(yùn)動(dòng)，物體在6～12s的內(nèi)以較小的速度做勻速直線運(yùn)動(dòng)，因?yàn)槲矬w處于平衡狀態(tài)，拉力都等于物體的重力，故A正確；B、從圖象上看，0～6s和6s～12s物體以不同的速度做勻速直線運(yùn)動(dòng)，而0～6s過(guò)程中通過(guò)的路程是3m，6～12s的過(guò)程中通過(guò)路程為1m，因?yàn)橄嗤瑫r(shí)間內(nèi)通過(guò)的路程越多，速度越大，因此0～6s過(guò)程中的速度大于6～12s的過(guò)程中的速度，即4s時(shí)的速度大于10s時(shí)的速度，故B錯(cuò)誤；C、從圖中可以看出，0～6s過(guò)程中通過(guò)的距離為3m；6～12s的過(guò)程中通過(guò)的距離為1m；而拉力相同，由W=FS可知，0至6s內(nèi)鋼索拉力做的功大于6s至12s內(nèi)鋼索拉力做的功；故C錯(cuò)誤；D、由于速度發(fā)生了改變，根據(jù)P=Fv可知，在0至12s內(nèi)的豎直向上運(yùn)動(dòng)過(guò)程中，鋼索拉力的功率發(fā)生了改變；故D錯(cuò)誤。8.隨著人們生活水平的不斷提高，城鄉(xiāng)間的交流不斷增多，從而加重了交通運(yùn)輸?shù)呢?fù)擔(dān)，鐵路提速是在現(xiàn)有的基礎(chǔ)上提高運(yùn)力的最好方法，但鐵路提速要解決許多具體的技術(shù)問(wèn)題，其中提高機(jī)車牽引力功率是一個(gè)重要問(wèn)題。已知?jiǎng)蛩傩旭倳r(shí)，列車所受阻力與速度平方成正比，即f=kv2，列車要提速，就需研制出更大功率的機(jī)車，那么當(dāng)機(jī)車分別以120千米/時(shí)和40千米/時(shí)的速度在水平軌道上勻速行駛時(shí)，機(jī)車的牽引力功率之比為（C）A.3：1B.9：1C.27：1D.81：1【解析】已知列車勻速行駛時(shí)所受阻力與速度平方成正比，即f=kv2，當(dāng)列車在水平軌道上勻速行駛時(shí)，牽引力等于阻力，即F=f=kv2，則機(jī)車的牽引力功率：P==Fv=kv2?v=kv3，所以，當(dāng)列車分別以120km/h=m/s和40km/h=m/s的速度在水平軌道上勻速行駛時(shí)，機(jī)車的牽引力功率之比：=27：1．故C正確。9.如圖所示的地面清潔機(jī)器人，質(zhì)量為3千克，要求對(duì)水平地面壓強(qiáng)不超過(guò)3000帕，機(jī)器人在水平地面運(yùn)動(dòng)時(shí)，所受推力與速度關(guān)系如圖所示。(g取10牛/千克)問(wèn)：(1)該機(jī)器人與水平地面的接觸面積至少為多大?(2)該機(jī)器人所提供的水平推力為300牛時(shí)，勻速直線運(yùn)動(dòng)2秒能通過(guò)多遠(yuǎn)路程?此時(shí)水平推力做了多少功?(3)該機(jī)器人在水平地面上以0.5米/秒的速度勻速直線運(yùn)動(dòng)時(shí)，水平推力的功率是多大?【解析】（1）水平面上物體的壓力和自身的重力相等，根據(jù)F=G=mg求出壓力的大小，又知道對(duì)水平地面的最大壓強(qiáng)，根據(jù)S=F/p求出該機(jī)器人與水平地面的最小接觸面積；（2）由圖像可知，該機(jī)器人所提供的水平推力為300N時(shí)的速度，根據(jù)s=vt求出勻速直線運(yùn)動(dòng)通過(guò)的路程，根據(jù)W=Fs求出此時(shí)水平推力做的功；（3）根據(jù)圖像讀出該機(jī)器人在水平地面上以0.5m/s速度勻速直線運(yùn)動(dòng)時(shí)推力的大小，利用P==Fv求出水平推力的功率。【答案】解：（1）該機(jī)器人與水平地面的壓力：F壓=G=mg=3kg×10N/kg=30N，由p=F/S可得，該機(jī)器人與水平地面的最小接觸面積：S=F壓/p=30N/3000Pa=0.01m2；（2）由圖像可知，該機(jī)器人所提供的水平推力為300N時(shí)的速度v=0.6m/s，由v=s/t可得，勻速直線運(yùn)動(dòng)通過(guò)的路程：s=vt=0.6m/s×2s=1.2m，此時(shí)水平推力做的功：W=Fs=300N×1.2m=360J；（3）由圖像可知，該機(jī)器人在水平地面上以0.5m/s速度勻速直線運(yùn)動(dòng)時(shí)的推力F′=150N，則水平推力的功率：P=F′v′=150N×0.5m/s=75W。答：（1）該機(jī)器人與水平地面的接觸面積至少為0.01m2；（2）該機(jī)器人所提供的水平推力為300N時(shí)，勻速直線運(yùn)動(dòng)2s能通過(guò)1.2m的路程，此時(shí)水平推力做了360J的功；（3）該機(jī)器人在水平地面上以0.5m/s速度勻速直線運(yùn)動(dòng)時(shí)，水平推力的功率是75W。類型之三簡(jiǎn)單機(jī)械【點(diǎn)撥】1.力臂是支點(diǎn)到力的作用線的距離，應(yīng)注意與力的作用點(diǎn)相區(qū)分。2.當(dāng)用滑輪(組)在水平方向上移動(dòng)物體時(shí)，若動(dòng)力作用在繩子自由端，則可將物體所受摩擦力看成“重力”，類比滑輪(組)在豎直方向上進(jìn)行分析；若摩擦力作用在繩子自由端，動(dòng)力作用在動(dòng)滑輪上，則可將動(dòng)力看作“重力”。3.解決滑輪組中力和移動(dòng)距離的問(wèn)題時(shí)，應(yīng)明確繞在動(dòng)滑輪上繩子的股數(shù)，幾股繩子拉住動(dòng)滑輪，繩子的自由端移動(dòng)的距離就是動(dòng)滑輪移動(dòng)距離的幾倍。10.如圖所示，一塊厚度、密度均勻的長(zhǎng)方形水泥板放在水平地面上，用一豎直向上的力，欲使其一端抬離地面。已知長(zhǎng)方形水泥板的重力作用點(diǎn)在對(duì)角線的交點(diǎn)，則（C）A.F甲>F乙，因?yàn)榧追椒ǖ膭?dòng)力臂長(zhǎng)B.F甲<F乙，因?yàn)橐曳椒ǖ淖枇Ρ坶L(zhǎng)C.F甲=F乙，因?yàn)榧?、乙兩種方法動(dòng)力臂都是阻力臂的兩倍D.無(wú)法判斷【解析】次抬起水泥板時(shí)，動(dòng)力克服的都是水泥板的重力，對(duì)于形狀規(guī)則質(zhì)地均勻的物體，其重心都在其幾何中心上，所以阻力臂都等于動(dòng)力臂的二分之一，即動(dòng)力臂都是阻力臂的2倍。根據(jù)杠桿的平衡條件有F=G，所以前后兩次所用的力相同。11.如圖所示，用滑輪組提升重物時(shí)，重800牛的物體在10秒內(nèi)勻速上升了1米。已知繩子的拉力F為500牛，則提升重物的過(guò)程中（B）A.繩子自由端被拉下3米B.做的有用功是800焦C.拉力F的功率是80瓦D.滑輪組的機(jī)械效率是60%【解析】由圖可知，n=2，則繩子自由端被拉下的距離：s=nh=2×1m=2m，故A錯(cuò)誤；做的有用功：W有=Gh=800N×1m=800J，故B正確；拉力做的總功：W總=Fs=500N×2m=1000J，拉力的功率：P==100W，故C錯(cuò)誤；滑輪組的機(jī)械效率：η=，故D錯(cuò)誤。12.如圖所示，水平臺(tái)面由同種材料制成，粗糙程度均勻，在它上面放著質(zhì)量為m1的木塊，將木塊用輕繩跨過(guò)定滑輪與質(zhì)量為m2的重物相連。木塊在平行于臺(tái)面的輕繩的拉力作用下做勻速直線運(yùn)動(dòng)，運(yùn)動(dòng)一段時(shí)間，重物觸地后立即靜止，木塊繼續(xù)滑動(dòng)一段距離停在臺(tái)面上。繩重、輪與軸的摩擦均忽略不計(jì)，下列說(shuō)法中，正確的是（D）A.重物觸地后木塊繼續(xù)滑動(dòng)的過(guò)程中，木塊的動(dòng)能保持不變B.木塊勻速運(yùn)動(dòng)的過(guò)程中，木塊和重物所受的重力都不做功C.木塊勻速運(yùn)動(dòng)的過(guò)程中，木塊的機(jī)械能變大D.重物觸地后木塊繼續(xù)滑動(dòng)的過(guò)程中，木塊所受摩擦力大小為m2g【解析】A、最初木塊受到繩子的拉力做勻速直線運(yùn)動(dòng)，說(shuō)明木塊還要受到水平向左的摩擦力；重物觸地后木塊由于慣性會(huì)繼續(xù)向右滑動(dòng)，木塊受到的拉力消失，在摩擦力的作用下，木塊的速度減小，所以木塊的動(dòng)能越來(lái)越小，故A錯(cuò)誤；B、木塊勻速運(yùn)動(dòng)的過(guò)程中，木塊在豎直方向上沒有移動(dòng)距離，所以木塊的重力不做功；但重物向下移動(dòng)了距離，所以重物所受重力做了功，故B錯(cuò)誤；C、木塊勻速運(yùn)動(dòng)的過(guò)程中，木塊的質(zhì)量不變，速度和高度也不變，則木塊的動(dòng)能和重力勢(shì)能都不變，所以木塊的機(jī)械能不變，故C錯(cuò)誤；D、最初木塊受到繩子的拉力做勻速直線運(yùn)動(dòng)，木塊在水平方向上受到的拉力和摩擦力是一對(duì)平衡力，所以木塊所受摩擦力f=F拉=m2g；重物觸地后木塊繼續(xù)向右滑動(dòng)，由于壓力大小和接觸面的粗糙程度都沒有發(fā)生改變，所以木塊所受摩擦力大小仍然是m2g，故D正確。13．實(shí)驗(yàn)探究：探究杠桿的平衡條件。數(shù)據(jù)如圖，利用鉤碼和刻度尺測(cè)量出杠桿平衡時(shí)各個(gè)力及其力臂，測(cè)得數(shù)據(jù)見表：次數(shù)動(dòng)力F1(N)動(dòng)力臂l1(cm)阻力F2(N)阻力臂l2(cm)11.0102.0521.550.51532.0151.520結(jié)論作圖(1)杠桿的平衡條件是__________。(2)實(shí)驗(yàn)進(jìn)行3次的目的是_________。A.取平均值減小誤差B.使每組數(shù)據(jù)更準(zhǔn)確C.歸納出物理規(guī)律(3)如圖，若用彈簧測(cè)力計(jì)的拉力作動(dòng)力，請(qǐng)畫出其動(dòng)力臂。答圖【答案】(1)F1L1=F2L2；(2)c；(3)如答圖?！窘馕觥竣俚谝淮螖?shù)據(jù)：F1L1=F2L21N×0.1m=2N×0.05m，F(xiàn)1L1=F2L2，第二組數(shù)據(jù)：F1L1=F2L21.5N×0.05m=0.5N×0.15m第三組數(shù)據(jù)：F1L1=F2L22N×0.15m=1.5N×0.2m杠桿的平衡條件為：F1L1=F2L2。②如果實(shí)驗(yàn)次數(shù)太少，實(shí)驗(yàn)研究得出結(jié)論具有偶然性，不具有普遍性，實(shí)驗(yàn)結(jié)論必須在多次試驗(yàn)的基礎(chǔ)上得出，這樣才能有效地避免實(shí)驗(yàn)結(jié)果偶然性出現(xiàn)，故選c；③畫出其動(dòng)力臂：14.如圖所示，質(zhì)量不計(jì)的光滑木板AB長(zhǎng)1.6米，可繞固定點(diǎn)O轉(zhuǎn)動(dòng)，離O點(diǎn)0.4米的B端掛一重物G，板的A端用一根與水平地面成30°夾角的細(xì)繩拉住，木板在水平位置平衡時(shí)繩的拉力是8牛。然后在口點(diǎn)的正上方放一質(zhì)量為0.5千克的小球，若小球以20厘米/秒的速度由O點(diǎn)沿木板向A端勻速運(yùn)動(dòng)，問(wèn)：小球至少運(yùn)動(dòng)多長(zhǎng)時(shí)間細(xì)繩的拉力減小到零?(g取10牛/千克，繩的重力不計(jì))【解析】掌握杠桿的平衡條件，當(dāng)球在O點(diǎn)上方時(shí)，杠桿在繩的拉力和G的作用下平衡，確定繩的力臂，根據(jù)杠桿平衡條件求出G的大??；當(dāng)繩的拉力為零時(shí)，則杠桿在小球和G的作用下恰好保持平衡，根據(jù)杠桿的平衡條件求出小球?qū)Ω軛U力的力臂，從而根據(jù)t=s/v求出時(shí)間?！敬鸢浮孔龀隼Φ牧Ρ郏鐖D所示：根據(jù)杠桿平衡條件得：F繩×AO=G×BO，即：8N××（1.6m-0.4m）=G×0.4m∴G=12N（2）球的重力G球=m球g=0.5kg×10N/kg=5N當(dāng)繩子拉力為0時(shí)，設(shè)球離O點(diǎn)距離為L(zhǎng)球，則根據(jù)杠桿平衡條件得：G球×L球=G×BO即：5N×L球=12N×0.4m，∴L球=0.96m=96cm運(yùn)動(dòng)時(shí)間t=。答：小球運(yùn)動(dòng)4.8s時(shí)繩子拉力為零。15.在一次車輛故障處置過(guò)程中，拖車所用裝置簡(jiǎn)化如圖。為了盡快疏通道路，交警只用了30s的時(shí)間，指揮拖車在水平路面上將質(zhì)量是1.5t的故障車勻速拖離了現(xiàn)場(chǎng)。若故障車被拖離的速度是6m/s，繩子自由端的拉力F是500N，該裝置的機(jī)械效率是80%。求：(1)故障車在30s內(nèi)通過(guò)的路程。(2)拉力F在30s內(nèi)所做的功。(3)故障車在被拖離過(guò)程中受到的阻力。【解析】（1）知道故障車的速度和時(shí)間，利用s=vt求故障車在30s內(nèi)通過(guò)的路程；（2）由圖知，使用滑輪組克服阻力的繩子股數(shù)n=3，拉力端移動(dòng)的距離s=3h，利用W=Fs求拉力F在30s內(nèi)所做的功；（3）由圖知，n=3，滑輪組的機(jī)械效率η=，據(jù)此求故障車在被拖離過(guò)程中受到的阻力?！敬鸢浮?1)由v＝eq\f(s,t)得，故障車在30s內(nèi)通過(guò)的路程s車＝vt＝6m/s×30s＝180m。(2)由圖可知，n＝3，繩子自由端移動(dòng)的距離s繩＝3s車＝3×180m＝540m，拉力F在30s內(nèi)所做的功W＝Fs繩＝500N×540m＝2.7×105J。(3)水平滑輪組的機(jī)械效率η＝eq\f(W有用,W總)×100%＝eq\f(fs車,Fs繩)×100%＝eq\f(fs車,F×3s車)×100%＝eq\f(f,3F)×100%，所以故障車在被拖離過(guò)程中受到的阻力f＝3Fη＝3×500N×80%＝1200N。類型之四能量的轉(zhuǎn)化與守恒【點(diǎn)撥】1.做功和熱傳遞是改變物體內(nèi)能的兩種方式。2.核能利用的方式有核聚變和核裂變，核電站利用的是核裂變。3.自然界中任何事件都遵循能量的轉(zhuǎn)化與守恒定律，能量的轉(zhuǎn)化具有一定的方向性。16．如圖所示，2018年4月2日8時(shí)15分左右，天宮一號(hào)目標(biāo)飛行器進(jìn)入大氣層，絕大部分器件在進(jìn)入大氣層過(guò)程中燒蝕銷毀，剩余部分落入南太平洋中部區(qū)域。天宮一號(hào)飛行器在這個(gè)過(guò)程中，下列說(shuō)法正確的是(C)A．動(dòng)能和重力勢(shì)能都增加B．機(jī)械能保持不變C．內(nèi)能是通過(guò)做功的方式改變的D．減少的重力勢(shì)能全部轉(zhuǎn)化成內(nèi)能【解析】A、天宮一號(hào)飛行器在進(jìn)入大氣層過(guò)程中，速度雖然變大，但質(zhì)量因燒蝕在不斷減小，所以動(dòng)能不能確定；同時(shí)高度降低，重力勢(shì)能一定減小，故A錯(cuò)誤；B、由于飛行器克服空氣的摩擦阻力做功，一部分機(jī)械能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，所以其機(jī)械能減小，故B錯(cuò)誤；C、天宮一號(hào)飛行器在進(jìn)入大氣層過(guò)程中，與空氣發(fā)生摩擦，是通過(guò)做功的方式改變內(nèi)能的，故C正確；D、在整個(gè)過(guò)程中，減少的重力勢(shì)能會(huì)有一部分轉(zhuǎn)化為動(dòng)能，所以不能全部轉(zhuǎn)化成內(nèi)能，故D錯(cuò)誤。17.如圖所示，甲氣球裝入少量水后，將甲，乙兩個(gè)氣球吹成一樣大小，用細(xì)繩把它們掛在橫桿上，燭焰靠近氣球的底部加熱，發(fā)現(xiàn)乙氣球“啪”的一聲破了，而甲氣球加熱很長(zhǎng)時(shí)間，仍安然無(wú)恙。(1)在加熱過(guò)程中，因?yàn)椤盁黄啤钡募讱馇蜓b有水，水的比熱容較__________，且水蒸發(fā)過(guò)程需要__________熱，所以甲球的溫度升高得慢。(2)在加熱過(guò)程中，乙球內(nèi)氣體內(nèi)能增大，這是用__________的方法改變氣體的內(nèi)能?！敬鸢浮浚?）大；吸；（2）熱傳遞【解析】（1）甲氣球裝有水，在加熱過(guò)程中，因?yàn)樗谋葻崛葺^大，且水蒸發(fā)過(guò)程需要吸熱，所以甲球的溫度升高的慢，導(dǎo)致其“燒不破”；（2）在加熱過(guò)程中，乙球內(nèi)氣體內(nèi)能增大，是因?yàn)闅馇騼?nèi)的氣體吸收熱量，是用熱傳遞的方法改變氣體的內(nèi)能。18.“遼寧艦”服役，圓了中國(guó)航母夢(mèng)。如圖所示為航母上簡(jiǎn)化的蒸汽彈射裝置，能帶動(dòng)艦載機(jī)在兩秒鐘內(nèi)達(dá)到起飛速度。氣缸內(nèi)蒸汽體積膨脹，對(duì)外做功，同時(shí)推動(dòng)活塞，使艦載機(jī)獲得巨大的牽引力，此過(guò)程中蒸汽的__________能轉(zhuǎn)化為活塞的__________能。汽油機(jī)的__________沖程也會(huì)發(fā)生同樣的能量轉(zhuǎn)化。一臺(tái)單缸四沖程汽油機(jī)的飛輪轉(zhuǎn)速是30r/s，則汽油機(jī)每秒對(duì)外做功__________次?！敬鸢浮?jī)?nèi)機(jī)械能做功15【解析】氣缸內(nèi)蒸汽體積膨脹，對(duì)外做功，蒸汽的內(nèi)能減小，內(nèi)能轉(zhuǎn)化機(jī)械能，同時(shí)推動(dòng)活塞，使艦載機(jī)獲得巨大的牽引力，這與四沖程汽油機(jī)的做功沖程的能量轉(zhuǎn)化相同。已知飛輪轉(zhuǎn)速為30r/s，說(shuō)明飛輪1s轉(zhuǎn)動(dòng)30圈；四沖程汽油機(jī)的飛輪轉(zhuǎn)動(dòng)2圈，對(duì)外做功1次，所以該汽油機(jī)每秒對(duì)外做功30/2=15次。19．如圖所示，某同學(xué)將兩個(gè)相同的斜面并排放在水平桌面上，利用它們探究動(dòng)能或重力勢(shì)能與哪些因素有關(guān)。(1)將A、B兩球(mA<mB)分別從兩斜面的相同高度處由靜止同時(shí)釋放，觀察到它們始終并排滾動(dòng)且相對(duì)靜止。這表明在滾動(dòng)的任一時(shí)刻，兩球的速度________，且兩球的速度跟________無(wú)關(guān)。(2)分別在水平桌面上的C、C′處放置相同的木塊，再將兩球分別從兩斜面的相同高度處由靜止同時(shí)釋放，觀察到________球?qū)⒛緣K撞得更遠(yuǎn)。由此可得出結(jié)論：①____________________________________________________________(從動(dòng)能角度解釋)；②____________________________________________________________(從勢(shì)能角度解釋)?！敬鸢浮浚?）相同；質(zhì)量；（2）B；①運(yùn)動(dòng)速度相同的物體，質(zhì)量越大，它的動(dòng)能越大（物體的動(dòng)能與它的質(zhì)量有關(guān)）；②高度相同的物體，質(zhì)量越大，它的重力勢(shì)能越大（物體的重力勢(shì)能與它的質(zhì)量有關(guān)）。【解析】（1）由于兩球從相同的高度同時(shí)滾落，且在每一時(shí)刻，兩者的位置都相對(duì)靜止，即，經(jīng)過(guò)了相同的時(shí)間，運(yùn)動(dòng)的距離相同，由此可知，兩球的速度始終相等。由題意知，兩個(gè)球的質(zhì)量不同，但在每一時(shí)刻的速度相同，所以兩個(gè)球的速度大小與質(zhì)量無(wú)關(guān)。（2）到達(dá)底端時(shí)，兩球的速度相等，由于B球的質(zhì)量大，所以，根據(jù)動(dòng)能的決定因素可知，其動(dòng)能就大，將木塊撞擊的就遠(yuǎn)。A、B兩個(gè)球的速度大小相同，由于質(zhì)量的不同導(dǎo)致了兩個(gè)球的動(dòng)能不同，并且質(zhì)量大的物體的動(dòng)能大，由此可得出如下結(jié)論：運(yùn)動(dòng)速度相同的物體，質(zhì)量越大，它的動(dòng)能越大或物體的動(dòng)能與它的質(zhì)量有關(guān)。球在向下滾動(dòng)的過(guò)程中，是將球的重力勢(shì)能轉(zhuǎn)化為動(dòng)能，B球的動(dòng)能大，說(shuō)明B球原有的重力勢(shì)能也大，由于A、B兩球的高度相同，質(zhì)量不等，由此可以得出，物體的重力勢(shì)能大小與物體的質(zhì)量有關(guān)，且質(zhì)量越大，重力勢(shì)能就越大。類型之五電功和電功率【點(diǎn)撥】1.用電器有電流通過(guò)時(shí)消耗電能，轉(zhuǎn)化為其他形式的能量，如果電能全部轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，那么電熱就等于電功。2.電功計(jì)算公式：W=UIt=Pt，在純電阻電路中，W==I2Rt；電功率的計(jì)算公式：P==UI，在Rt純電阻電路中，P==I2R。20．如圖所示，電源電壓不變，R2＝30Ω，R3＝10Ω。只閉合S1，電流表示數(shù)為0.2A，電壓表示數(shù)為4.0V，則定值電阻R1為________Ω，電源電壓為________V。閉合S1、S2、S3，電流表、示數(shù)之比為________，通電1min電阻R1產(chǎn)生的熱量為________J。【答案】20；6；5：2；108【解析】（1）只閉合S1，電阻R1、R3串聯(lián)，電流表測(cè)量的是整個(gè)電路中的電流，電壓表測(cè)量的是電阻R1兩端的電壓。由歐姆定律可得R1的阻值：R1=；根據(jù)串聯(lián)電路的特點(diǎn)和歐姆定律可得，電源電壓：U=I（R1+R3）=0.2A×（20Ω+10Ω）=6V；（2）閉合S1、S2、S3，電阻R1、R2并聯(lián)，電流表A1測(cè)量的是干路中的總電流，A2測(cè)量R2的電流，電壓表測(cè)量的是電源電壓；則通過(guò)R1的電流：I1=，A2的示數(shù)（通過(guò)R2的電流）：I2=，所以干路中電流表A1的示數(shù)：I=I+I2=0.3A+0.2A=0.5A，電流表A1、A2示數(shù)之比為；通電1minR2產(chǎn)生的熱量：Q2=I22R2t=（0.3A）2×20Ω×60s=108J。21.如圖所示為電路元件甲和標(biāo)有“2.5V1.25W"字樣的元件乙的電流與兩端電壓關(guān)系的圖像。若把甲和乙并聯(lián)后接在電壓為2伏的電源兩端，電路的總功率是__________瓦；若把甲和乙串聯(lián)在電源電壓為3伏的電路中，乙的實(shí)際功率是__________瓦；若把乙和規(guī)格為“3V3W”的燈泡L(燈絲電阻不變)串聯(lián)在電源兩端，在保證電路元件安全的情況下，電源電壓最大為__________伏?！敬鸢浮?.20.44【解析】（1）把甲和乙并聯(lián)后接在電壓為2V的電源兩端時(shí)，因并聯(lián)電路中各支路兩端的電壓相等，所以，兩元件兩端的電壓U甲=U乙=2V，由圖象可知，通過(guò)兩元件的電流分別為I甲=0.4A，I乙=0.2A，因并聯(lián)電路中干路電流等于各支路電流之和，所以，干路電流：I=I甲+I乙=0.4A+0.2A=0.6A，電路的總功率：P=UI=2V×0.6A=1.2W；（2）把甲和乙串聯(lián)在電源電壓為3V的電路中時(shí)，因串聯(lián)電路中各處的電流相等，且總電壓等于各分電壓之和，所以，由圖象可知，當(dāng)電路中的電流I′=0.2A，U甲′=1V，U乙′=2V時(shí)滿足U甲′+U乙′=U，此時(shí)乙的實(shí)際功率：P乙=U乙′I′=2V×0.2A=0.4W；（3）若把乙和“3V

3W”的燈泡L（燈絲電阻不變）串聯(lián)在電源兩端，由P=UI可得，兩燈泡的額定電流分別為：I乙=，IL=，由I=U/R可得，燈泡L的電阻：RL==3Ω；因串聯(lián)電路中各處的電流相等，所以，在保證電路元件安全的情況下，電路的最大電流I大=I乙=0.5A，此時(shí)乙燈泡兩端的電壓U乙=2.5V，因串聯(lián)電路中總電壓等于各分電壓之和，所以，電路兩端的最大電壓：U大=I大RL+U乙=0.5A×3Ω+2.5V=4V。22．在測(cè)定額定電壓為“2.5V”小燈泡電功率的分組實(shí)驗(yàn)中：(1)請(qǐng)用筆畫線代替導(dǎo)線，將圖甲中的實(shí)物電路連接完整。(2)小明閉合開關(guān)后，發(fā)現(xiàn)小燈泡不亮，電流表無(wú)示數(shù)，電壓表有示數(shù)，則故障可能是________________。排除故障后，移動(dòng)滑片使小燈泡正常發(fā)光，此時(shí)電流表示數(shù)如圖乙所示，則小燈泡額定功率為________W。(3)小華在進(jìn)行實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)處理時(shí)，算出了小燈泡的平均功率(如表)，你認(rèn)為這樣處理數(shù)據(jù)是____________(選填“合理”或“不合理”)的，理由：____________________________________________。實(shí)驗(yàn)序號(hào)電壓U(V)電流I(A)功率P(W)平均功率eq\o(P,\s\up6(－))(W)①2.00.260.520.69②2.50.280.70③2.80.300.84(4)下列描述小燈泡功率P隨滑動(dòng)變阻器阻值R變化情況的圖像中，正確的是________。ABCD【答案】（1）如圖；（2）小燈泡斷路；0.75；（3）不合理；小燈泡在不同實(shí)際電壓下的實(shí)際功率不同反映了小燈泡的明暗程度不同，求平均值沒意義；（4）B。【解析】（1）由小燈泡額定電壓為“2.5V”，可選電壓表的量程為“0～3V”，滑動(dòng)變阻器要一上一下連接，小燈泡的右接線柱與滑動(dòng)變阻器的上接線柱連接；（2）電壓表并聯(lián)在燈的兩端有示數(shù)，而燈不亮，說(shuō)明小燈泡的兩接線柱接觸不良或小燈泡與燈座接觸不良，即小燈泡斷路；電流表量程是0.6A，最小分度值是0.02A，電流表的示數(shù)I=0.3A，燈泡的額定功率P=UI=2.5V×0.3A=0.75W；（3）燈泡在額定電壓下的功率是額定功率，小華的說(shuō)法是不合理的；小燈泡在不同實(shí)際電壓下的實(shí)際功率不同反映了小燈泡的明暗程度不同，求平均值沒意義；（4）小燈泡與滑動(dòng)變阻器串聯(lián)，由公式可得，小燈泡功率P=I2RL=RL，小燈泡的功率P隨滑動(dòng)變阻器阻值R增大時(shí)，電流減小，功率減小，利用數(shù)學(xué)知識(shí)對(duì)比圖可選B。23.小明和小紅分別用如圖所示的裝置，探究電流一定時(shí)，電流產(chǎn)生的熱量與電阻的關(guān)系。他們分別將兩段阻值不同的電阻絲(R1<R2)密封在完全相同的燒瓶中，并通過(guò)短玻璃管與氣球相連。(設(shè)他們所用的各種同類器材性能均相同)(1)在這個(gè)實(shí)驗(yàn)中電流產(chǎn)生熱量的多少是通過(guò)______________________體現(xiàn)出來(lái)的。(2)他們同時(shí)開始進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，a、b、c、d四個(gè)氣球中鼓起來(lái)最快的是___________。(3)小紅和小明的實(shí)驗(yàn)方案，_________(填“小紅”或“小明”)是錯(cuò)誤的，理由是____________________。(4)本實(shí)驗(yàn)中，應(yīng)用的物理方法有___________法和轉(zhuǎn)換法，請(qǐng)你再舉一個(gè)同樣也用到這兩個(gè)實(shí)驗(yàn)方法的物理實(shí)驗(yàn)：__________________________________________________________________?！敬鸢浮浚?）氣球膨脹體積大?。唬?）c；（3）小紅的方案；因?yàn)樗膶?shí)驗(yàn)中，R1與R2電流不相同，無(wú)法探究出電流一定時(shí)，電流產(chǎn)生的熱量與電阻的關(guān)系；（4）控制變量；電阻大小的影響因素、影響蒸發(fā)快慢的因素?！窘馕觥浚?）從實(shí)驗(yàn)中可以看出，電流產(chǎn)生熱量的多少是通過(guò)氣球膨脹體積大小來(lái)判斷的。（2）根據(jù)焦耳定律，小紅的方案中，通過(guò)電流和通電時(shí)間相同，根據(jù)公式Q=I2Rt，b鼓起的最早；小明的方案中，兩電阻并聯(lián)，兩端的電壓和通電時(shí)間相同，根據(jù)公式Q=U2/Rt，所以C鼓起的最早，b與c相比較，c電阻兩端的電壓大于b中電阻兩端的電壓，且c的電阻小于b的電阻，因此，c中的電流會(huì)大于b中的電流，由焦耳定律Q=I2Rt可知，c比b先鼓起。（3）小紅的方案中，兩電阻的電流不同，所以無(wú)法探究一定時(shí)，電流產(chǎn)生的熱量與電阻的關(guān)系。（4）據(jù)上面的分析可知，此實(shí)驗(yàn)中應(yīng)用了控制變量法和轉(zhuǎn)換法，如研究電阻大小的影響因素、探究影響蒸發(fā)快慢的因素等實(shí)驗(yàn)也用到了該方法。24．圖甲是某家用電熨斗。電路原理如圖乙，R1、R2為發(fā)熱體，R1的阻值為110Ω，通過(guò)S1、S2實(shí)現(xiàn)溫度控制。電源電壓為電熨斗的額定電壓220V，電熨斗消耗的最大功率為660W。(1)只閉合S1，求通過(guò)R1的電流。(2)只閉合S2，求R2在60s內(nèi)產(chǎn)生的熱量。(3)為適應(yīng)更多衣料，小明對(duì)電路做了改造(如圖丙)。當(dāng)電熨斗控制開關(guān)S1、S2處于原低溫工作狀態(tài)不變時(shí)，移動(dòng)滑片P，相應(yīng)發(fā)熱體的功率可在原功率的25%～100%之間變化。求滑動(dòng)變阻器最大阻值至少為多少？【解析】（1）由圖乙電路圖可知，只閉合S1時(shí)，電路圖為R1的簡(jiǎn)單電路，根據(jù)歐姆定律求出通過(guò)R1的電流；（2）由圖乙電路圖可知，閉合S1、S2時(shí)，R1與R2并聯(lián)，電路的總電阻最小，根據(jù)P=UI=U2/R可知，電熨斗消耗的功率最大，根據(jù)P=UI求出電路的最大總電流，根據(jù)并聯(lián)電路中各支路獨(dú)立工作、互不影響可知通過(guò)R1的電流不變，根據(jù)并聯(lián)電路的電流特點(diǎn)求出通過(guò)R2的電流，即為只閉合S2時(shí)通過(guò)R2的電流，利用Q=W=UIt求出R2在60s內(nèi)產(chǎn)生的熱量；（3）先判斷出乙圖中電路的最小電流，此時(shí)電熨斗的功率最小，處于低溫工作狀態(tài)，根據(jù)歐姆定律求出R2的阻值；圖丙中，控制電熨斗原低溫工作狀態(tài)不變時(shí)，應(yīng)只閉合S2，電路為R2與滑動(dòng)變阻器串聯(lián)，當(dāng)發(fā)熱體的功率為原功率的25%時(shí)，滑動(dòng)變阻器完全接入電路中，根據(jù)串聯(lián)電路的電流特點(diǎn)和P=UI=I2R=U2/R求出此時(shí)電路的電流，根據(jù)歐姆定律求出此時(shí)電路的總電阻，利用電阻的串聯(lián)求出滑動(dòng)變阻器最大阻值的最小值?！敬鸢浮?1)電阻R1和R2并聯(lián)。只閉合S1時(shí)，通過(guò)R1的電流I1＝eq\f(U,R1)＝eq\f(220V,110Ω)＝2A。(2)R1消耗的電功率P1＝UI1＝220V×2A＝440W。只閉合S2時(shí)，只有R2接入電路，R2消耗的電功率P2＝P－P1＝660W－440W＝220W，R2在60s內(nèi)產(chǎn)生的熱量Q2＝W2＝P2t＝220W×60s＝13200J。(3)R2的實(shí)際電阻R2＝eq\f(U2,P2)＝eq\f(（220V）2,220W)＝220Ω。當(dāng)?shù)蜏負(fù)鮎2相應(yīng)發(fā)熱功率為25%時(shí)，即R2的最小功率為P最?。?5%×220W＝55W時(shí)，R2兩端的實(shí)際電壓為U2實(shí)＝eq\r(P2實(shí)R2)＝eq\r(55W×220Ω)＝110V。通過(guò)R2的實(shí)際電流I2＝eq\f(U,R2)＝eq\f(110V,220Ω)＝0.5A；此時(shí)R2與滑動(dòng)變阻器串聯(lián)，滑動(dòng)變阻器兩端的實(shí)際電壓U變＝U—U2實(shí)＝220V－110V＝110V，通過(guò)滑動(dòng)變阻器的實(shí)際電流I＝0.5A；滑動(dòng)