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第3章 能量的轉化與守恒
專項一 功和簡單機械
【知識梳理】
一、機械能
1、動能和勢能總稱為機械能。動能和勢能之間可以相互轉化。
（1） 動能：物體由于運動而具有的能量，叫做動能。
（2） 重力勢能：物體由于被舉高而具有的能量叫做重力勢能。
（3） 彈性勢能：物體由于發生了彈性形變而具有的能量叫做彈性勢能。
2、動能的決定因素： 運動物體的質量和速度。
重力勢能的決定因素：物體的質量和高度。
彈性勢能的決定因素：彈性形變的程度。
3、認清“標志”，確定機械能
1 動能的標志：是否運動。
2 重力勢能的標志：是否被舉高。
3 彈性勢能的標志：是否發生彈性形變。
4、確定機械能轉化的方法
（1） 重力勢能轉化為動能的標志：速度增加時，高度降低；
（2） 動能轉化為重力勢能的標志：速度減小時，高度增加；
（3） 彈性勢能轉化為動能的標志：速度增加時，彈性形變減小；
（4） 動能轉化為彈性勢能的標志：速度減小時，彈性形變增大。
5、機械能守恒
（1） 如果只有動能和勢能相互轉化，機械能的總和不變，或者說機械能守恒。
（2） 如果物體與其他物體間有摩擦，機械能就會轉化成其他形式的能，機械能不會守恒（有摩擦時機械能不守恒）。
6、用“控制變量法”探究機械能的影響因素
（1） 探究影響動能的因素
1 動能大小的確定：讓小球從斜面上滾下，撞擊紙盒，根據紙盒的遠近確定動能的大小。紙盒被撞得越遠，說明小球的動能越大。
2 變量的控制： 用控制小球在斜面上的高度來控制在水平面上的速度；
用體積相同的木球和鐵球來控制小球的質量。
（2） 探究影響重力勢能的因素
讓高處物體自由下落，撞擊同一水平面的物體，根據物體的形變大小確定重力勢能大小。
二、能量轉化的量度
（一）功
1、做功的兩個必要因素： （1）作用在物體上的力；（2）物體在力的方向上移動的距離。
不做功的三種情況：
（1）有力無距離：“勞而無功”，如搬石頭未搬動；
（2）有力，也有距離，但力的方向和距離垂直：“勞而無功”，如手提水桶在水平面走動。
（3）有距離無力：（“不勞無功”），如物體在光滑平面上自由滑動，足球被踢出后運動；
2、功的計算：物體上的力與力的方向上通過距離的乘積。
公式：W=FS=Pt 單位必須統—W：J , F：N , S：m, P：W, t：s （1J=1 N·m）
公式應用注意：①分清力，計算時F一定是對物體做功的這個力；
②分清S， 一定是在力的方向上通過的距離，且與力對應。
③功的單位“焦”（1N·m = 1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
4、功的原理：使用任何機械都不省功
使用機械時，人們所做的功，都不會少于直接用手所做的功。
注意：①功的原理對于任何機械都適用。
②使用機械要省力必須費距離，要省距離必須費力，既省力又省距離的機械沒有。
③人類使用機械，是因為使用機械或者可以省力、或者可以省距離、也可以改變力的方向，給人類工作帶來很多方便。
④對于理想機械（忽略摩擦和機械本身的重力）：
人做的功（FS）= 直接用手對重物所做的功（Gh）
5、應用：斜面
①理想斜面：斜面光滑（不計摩擦） ②理想斜面遵從功的原理
③理想斜面公式：FL=Gh
其中—F：沿斜面方向的推力；L：斜面長；G：物重；h：斜面高度
④實際斜面：斜面粗糙（考慮摩擦）
若斜面與物體間的摩擦為f ，則：FL=fL+Gh；這樣F做功FL就大于直接對物體做功Gh 。（二）功率
功率：單位時間內做的功—P(單位：W)
1、公式： 單位：瓦，符號W， 換算：1kW=103W 1MW=106 W
2、物理意義：表示做功快慢的物理量。
【經典例題】
考點一 有無做功的判斷
1．在下列情況下，力對物體做了功的是（ ）
A．用力舉著物體在空中不動 B．手提重物在水平方向上勻速移動
C．小球在光滑的水平面上勻速滾動 D．木塊在光滑的斜面上勻速滑下
2．小球受到力的作用，同時又前進了一段距離，那么作用力對小球________做功（填“一定”或“不一定”）。
考點二 功與功率的計算比較
1．下列有關功率的說法正確的是（ ）
A．功率大的機器做功一定多 B．做功越多的機器的功率越大
C．功率大的機器做功越快 D．完成相同的功用時越小功率越大
2．關于功的原理，下列說法正確的是（ ）
A．使用任何機械，動力對機械所做的功一定等于機械克服阻力所做的功
B．使用先進的機械可以省功
C．使用機械不能省功但能省力
D．使用省力的機械做功一定費距離
3．甲、乙兩斜面的高度相同但長度不同（L甲＞L乙），今把質量相同的兩物以相同的速度從斜面底端勻速拉到頂端，若斜面是光滑的，則拉力的功率是（ ）
A．P甲＞P乙 B．P甲＜P乙 C．P甲=P乙 D．無法比較
4．一人用同樣大的力拉木箱，在光滑地面和粗糙地面前進相同距離，下列說法正確的是（ ）
A．在粗糙地面做功多 B．在光滑地面做功多
C．兩次做功一樣多 D．無法比較
5． 如用所示，在不計滑輪的摩擦和繩重時人拉繩的自由端沿水平面向右移動，使200N的重物勻速提高lm，在這一過程中，手拉繩的力F和人拉繩做功為（ ）
A．100N 200J B．200N 200J
C．200N 100J D．無法計算
6．一只箱重100N，放在水平地面上，用100N的水平拉力，使箱沿水平方向勻速移動lm，則（ ）
A．箱子受到的摩擦力是1100N
B．箱子受到的摩擦力是100N
C．推力做功1100J
D．推力做功100J
7．一人將質量為20kg的物體搬到5m高的樓房頂，如果用定滑輪、動滑輪將此物提到同樣高的樓頂上，不計摩擦和動滑輪重，則對重物做功較多的是（ ）
A．人直接搬 B．用定滑輪 C．用動滑輪 D．三種情況一樣多
8．在水平地面上，用同樣大的力F使質量、阻力、速度不同的物體前進相同距離則（ ）
A．質量越大的物體力F做功越多
B．物體運動速度越大的物體力F做功越多
C．摩擦阻力越大的物體力F的做功越多
D．作用力F做功一樣多
9．使用機械，下列說法不正確的是（ ）
A．可以省力 B．可以省距離 C．可以省功 D．可以改變力的方向
10．一重力20N的物體在水平拉力的作用下作勻速直線運動，2S內沿水平地面移動了10m，若物體受到的摩擦力為4N，那么重力做功________J，拉力功率為________W。
11．如圖所示，繩子一端固定，另一端繞過重為G的油桶，在繩的自由端用大小不變的水平力F使桶沿水平地面滾動一周，設油桶半徑為R，拉力F做功為________。
12．某同學要估測自己爬桿的功率，需測的物理量是________，________和________。
13．李林同學用98N的力將質量為2kg的鉛球沿水平方向擲出5m，則他做功________。
14．一臺抽水機每秒把20kg的水抽到10m高處，則每分鐘做功________焦，這臺抽水機的功率是________Kw。
15．相同功率的汽車裝滿貨后跑得慢是因為________________________________。
三、簡單機械
（一）杠桿
1．杠桿的定義：一根硬棒能夠在力的作用下圍繞著一個固定點轉動，這樣的硬棒稱為杠桿。
注意：(1)杠桿可直可曲，形狀任意。(2)不確定支點時，可模擬將杠桿實際轉一下，來幫助確定支點。
2．杠桿的五要素：支點O、動力F1、阻力F2、動力臂l1、阻力臂l2。
(1)O：杠桿繞著轉動的點。
(2)F1：促使杠桿轉動的力。
(3)F2：阻礙杠桿轉動的力。
(4)l1：從支點到動力作用線的_垂直距離__。（找到支點和力；延長力，過支點作垂線）
(5)l2：從支點到阻力作用線的_垂直距直__。
3. 杠桿的平衡條件：
（1）動力×動力臂＝阻力×阻力臂，即F1l1＝F2l2。
（2）比例形式：＝。杠桿平衡時，動力臂是阻力臂的幾倍，動力就是阻力的幾分之一。
杠桿類型 杠桿特點 杠桿優點 杠桿缺點 應用
省力杠桿 l1＞l2F1＜F2(動力＜阻力) 省力 費距離 剪子
費力杠桿 l1＜l2F1＞F2(動力＞阻力) 省距離 費力 鑷子
等臂杠桿 l1＝l2F1＝F2(動力＝阻力) 既不省力也不省距離 ------- 天平
【經典例題】
題組一 杠桿作圖題
【提示】力臂必須經過支點，并且與力的作用線垂直。
1．如圖所示，以O為支點質量忽略不計的杠桿掛上10 N重物A，杠桿同時還受另一個大小與FA不等、豎直向上的力FB作用，處于平衡。在圖中畫出：(1)FA的力臂lA；(2)FB的示意圖并標示它的大小。
2．如圖所示是活塞式抽水機的示意圖。其手柄相當于一個杠桿，O是支點。請畫出阻力F2對支點O的力臂l2，并畫出在a點施加的最小動力F1的示意圖。
3. 如圖甲所示為兩位同學在玩翹翹板，他們對板的作用力分別為F1和F2，請在圖中畫出F1的力臂l1和F2的力臂l2。
4. 如右上圖所示，粗細均勻的棒一端放在地上，另一端與支點O連接。試作出地面對棒的支持力和力臂l和棒所受重力G的示意圖。
5. 如圖所示的杠桿中，動力的力臂l表示，圖中所畫力臂正確的是(　　)
題組二 杠桿平衡條件
1．下列測量工具沒有利用杠桿原理的是( )
A．彈簧測力計 B．桿秤C．臺秤 D．天平
2．下列儀器或工具在使用過程中，利用了杠桿原理的一組是( )
①量筒　②剪刀　③燒杯　④試管夾　⑤托盤天平⑥彈簧測力計
A．①②③　　B．②④⑤　　C．①③⑤　　D．④⑤⑥
3.如圖是研究杠桿平衡條件的實驗裝置，要使杠桿在水平位置平衡，B處應掛與A處同樣大小的鉤碼個數為( )
A．6個　　　B．4個　　　C．3個　　　D．2個
4. 如上圖所示，OA＝AB＝10 cm，重物G＝20 N，要使杠桿平衡，FN＝_______N，此杠桿屬于____(填“省力”“費力”或“等臂”)杠桿。若將重物向O點移動，要使杠桿仍然保持平衡，則FN______(填“變大”“不變”或“變小”)。
5．如上圖所示，輕質杠桿支點為O，在已調平的杠桿兩端分別掛上一些鉤碼，每一個鉤碼的質量相等，杠桿恰好在水平位置平衡，如果兩邊各拿走一個鉤碼，杠桿將( )
A．仍保持平衡并靜止
B．不平衡，向順時針方向轉動
C．不平衡，向逆時針方向轉動
D．仍保持平衡，但要轉動
6.小明在做探究杠桿的平衡條件的實驗前發現杠桿處于如圖所示的位置，為了使杠桿在水平位置平衡，應將平衡螺母向_______(填“左”或“右”)移動。杠桿平衡后，若在a點掛了4個50 g的鉤碼，那么在c點應掛_______個50 g的鉤碼或在_______點掛3個50 g的鉤碼，才可使杠桿重新平衡。
7．如圖所示，是“探究杠桿平衡條件”的實驗，實驗前沒掛鉤碼時杠桿在水平位置平衡，在C點掛一重60 N的物體，要使杠桿平衡可以在A點加一個方向為_________(填“豎直向上”或“豎直向下”)的60 N的力；也可以在B點加一個方向為豎直向上的_______N的力。
題組三 杠桿最省力的判斷
【重點提示】要使杠桿的動力最小，其動力臂就必須最長。在找最長動力臂時，應先確定支點，再在杠桿上找離支點最遠的點，則以這兩點的連線為力臂的力最小。
1．如圖所示，一位母親推著嬰兒車行走，當前輪遇到障礙物時，母親向下按扶把，若把嬰兒車視為杠桿，這時杠桿的支點是__________；當后輪遇到障礙物時，母親向上抬起扶把，這時嬰兒車可視為___________(填“省力”或“費力”)杠桿。
2．下列工具是生活中常見的杠桿，其中屬于省力杠桿的是________，屬于費力杠桿的是________。(填寫字母代號)
A．釣魚竿　　B．道釘撬　　C．筷子　　D．鋼絲鉗
3.(2014·麗水)如圖所示，杠桿OAB能繞O點轉動，在A點掛一重物G，為保持杠桿在水平位置平衡，在B點分別作用的四個力中最小的是(　　)
A．F1　　　B．F2　　　C．F3　　　D．F4
（二） 滑輪
滑輪：周邊有槽，能繞固定轉軸轉動的輪子，是一種變形的杠桿。
1、定滑輪
(1)特點1：使用時既不省力，也不費力，但能改變力的方向。
特點2：轉軸不隨物體運動。
(2)實質：是一個等臂杠桿，其支點在軸上，力臂等于半徑。
(3)對理想的定滑輪(不計輪軸間摩擦)F＝G；
繩子自由端移動距離sF(或速度vF)＝重物移動的距離sG(或速度vG)。
2、動滑輪
(1)特點1：轉軸隨物體一起運動
特點2：使用動滑輪可以省一半力(不計摩擦和動滑輪重)，但不能改變力的方向。
（2）實質：動力臂為阻力臂2倍的杠桿，其支點在動滑輪邊緣與懸繩相切的一點。動力臂和阻力臂分別等于輪的直徑和半徑。
（3）理想的動滑輪(不計摩擦和動滑輪重力)，F＝G。只忽略輪軸間的摩擦，則拉力F＝(G物＋G動)，繩子自由端移動的距離sF(或速度vF)＝2倍的重物移動的距離sG(或速度vG)。
【經典例題】
1．如圖所示，物體A和B所受重力均為30 N，滑輪組、繩重和摩擦均不計。當用力F1和F2分別勻速提升A和B時，力F1的大小為_______N，力F2的大小為_______N。
2．如圖所示，輕繩連接質量為m1和m2的兩個物體，處于靜止狀態。已知m1＜m2，K為放在水平地面上的磅秤。(不計滑輪的摩擦)：
(1)繩A的拉力為____________。
(2)磅秤讀出的質量為____________。
3．小李的質量為50 kg，他可以舉起80 kg的杠鈴；小胖的質量為70 kg，他可以舉起60 kg的杠鈴。他們兩人通過如圖所示的裝置來比賽，雙方都竭盡全力，看誰能把對方拉起來。比賽結果應是( )
A．小李把小胖拉起　　　B．小胖把小李拉起
C．兩個都拉不起 D．兩個都拉起
4．如圖所示，物體A的質量m＝12 kg，在拉力F的作用下，物體A以0.1 m/s的速度在水平面上做勻速直線運動，彈簧測力計的示數為12 N，忽略滑輪與繩子的摩擦力以及滑輪、彈簧測力計和繩子所受的重力，并且繩子足夠長。求：
(1)物體A與水平面間摩擦力Ff的大小。
(2)拉力F的大小。
5．用如圖所示的裝置勻速提起一個物體，彈簧測力計的示數為2 N，若不計摩擦和滑輪自重，則該物體重為( )
A．1 N　　B．2 N　　C．4 N　　D．8 N
（三）滑輪組
1．滑輪組的構成：滑輪組是由動滑輪和定滑輪組合而成的。
2．滑輪組的優點：使用滑輪組既可以省力，同時也可以改變力的方向。
3．理想的滑輪組(不計輪軸間摩擦和動滑輪重力)，拉力F＝G。只忽略輪軸間的摩擦，拉力F＝(G物＋G動)，繩子自由端移動的距離sF(或vF)＝n倍的重物移動的距離sG(或vG)。
【經典例題】
1．為了既可以省力，又能改變力的方向，可以把定滑輪和動滑輪組成滑輪組。如圖所示，物體A重為100 N，掛重物的鉤子承受的拉力是_______N，人勻速拉繩子的力是______N(動滑輪自重、摩擦和繩重均不計)。
2. 如圖是胖子和瘦子兩人用滑輪組鍛煉身體的簡易裝置(不考慮輪重和摩擦)。使用時：
(1)瘦子固定不動，胖子用力FA拉繩使貨物G勻速上升。
(2)胖子固定不動，瘦子用力FB拉繩使貨物G勻速上升。
下列說法中正確的是(　　)　　　　　
A．FA＜G B．FB＜G C．FA＝2G D．FB＝2G
3．如圖所示，甲是_______滑輪，物重由_____股繩子承擔。若物重12 N(不計動滑輪重及摩擦時)，要使物體勻速上升，拉力F＝____N，若繩子自由端拉高3 m，則物體升高____m。若實際拉力F＝5 N，則可知動滑輪重______N。
四、機械效率
1、有用功：對人們有用的功。（舉高物體或者拉動物體）
公式：W有用＝Gh（提升重物）=W總－W額=ηW總
2、 額外功：并非我們需要但又不得不做的功。
公式：W額= W總－W有用=G動h（忽略輪軸摩擦的動滑輪、滑輪組）
3、 總功：有用功加額外功或動力所做的功
公式：W總=W有用＋W額=FS= W有用／η
4、 機械效率：有用功跟總功的比值。
（1）公式：
（2）有用功總小于總功，所以機械效率總小于1 ，通常用 百分數 表示。
例如：某滑輪機械效率為60%表示有用功占總功的60% 。
（3）提高機械效率的方法：減小機械自重、減小機件間的摩擦。
5、機械效率的測定 ① 原 理：
②應測物理量：鉤碼重力G、鉤碼提升的高度h、拉力F、繩的自由端移動的距離S
③器材：除鉤碼、鐵架臺、滑輪、細線、還需 刻度尺、彈簧測力計。
④步驟：必須勻速拉動彈簧測力計使鉤碼升高，目的：保證測力計示數大小不變。
⑤結論：影響滑輪組機械效率高低的主要因素有：
a. 動滑輪重力大小和個數多少：
提升同一物體用的動滑輪越重，個數越多則額外功相對就多而有用功不變，機械效率就越低。
b. 物體的重力大小：
用同一滑能組所提升得重物越重，做的有用功相對就多而額外功不變，機械效率就越高。
c. 摩擦：若各種摩擦越大做的額外功就多，機械效率相對就低。
d. 繞線方法和重物提升高度不影響滑輪機械效率。
6、簡單機械的機械效率
（1）斜面 ①W有用=G·h
②W額外=f·S
③W總=F·S=G·h＋fS
（2）杠桿 ①W有用=G物·h
②W額外
③W總=F·S
（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
（4）定滑輪水平方向拉動物體（b）
①W有用=f·S物
②W額外：滑輪轉動摩擦
③W總=F·SF=F·S物
（5）動滑輪（a）及豎直方向滑輪組
1 W有用=G物·h
W額外
③W總=F·S=F·nh=（G物＋G動）·h （n為連接動滑輪繩子段數）
（6）動滑輪（b）及水平方向滑輪組
①W有用=fS物
②W額外：繩重及滑輪轉動摩擦
③W總=F·SF=F·nS物 （n為連接動滑輪繩子段數）
注：a. 所有機械克服自身摩擦做功均是額外功的組成部分，故對機械進行潤滑一般都可以提高機械效率．
b. 所有的有用功均等于不使用機械時所做的功
c. 對于所有機械均有
【經典例題】
1．關于機械效率下列說法正確的是（ ）
A．機械效率高的機械使用時越省力
B．機械效率高的機械使用時越省功時
C．機械效率高的機械做的有用功越多
D．機械效率高的機械省做額外功
2．用某一滑輪組提升重物，下列幾種做法能夠提高它的機械效率的是（ ）
A．改變繩子的繞法 B．增加重物提高的高度
C．增加重物的質量 D．減輕動滑輪的重力
3．下列說法正確的是（ ）
A．機械功率越大，機械效率越高
B．機械功率越大，機械做功越多
C．機械效率越大，機械做功越多
D．機械效率越大，額外功占總功的比越小
4．甲、乙兩臺機器，其效率甲＞乙，則（ ）
A使用甲機器省力些 B．使用甲機器做功快些
C．使用甲機器做功多些 D．以上說法都不對
5．用定滑輪、動滑輪，滑輪組分別提升同一重物，在不計摩擦的情況下機械效率最高的是（ ）
A．定滑輪 B．動滑輪 C．滑輪組 D．一樣高
6．下列敘述錯誤的是（ ）
A．滑輪組的省力情況是由動滑輪個數決定
B．使用機械一定省功
C．提高功率就是提高效率
D．功率是單位時間內完成的功
7．在“測定滑輪組的機械效率”的實驗中，需要的測量儀器是__________________，實驗過程中要注意向_________________拉彈簧測力計，使鉤碼上升一段距離。
8．提高機械效率的主要辦法是________________________________________。
【拔高訓練】
1．(2014·咸寧)如圖所示,在水平地面上,小聰用力將箱子拉走了;小明用力推箱子,但箱子沒有移走。下面關于做功的分析,正確的是……………………( )
A.小明用了力,他對箱子做了功
B.小聰用力拉動了箱子,她對箱子做了功
C.小聰在箱子的過程中,箱子的重力做了功
D.小明,小聰都沒有對箱子做功
2．如圖甲，鄰居大叔正 吃力地把一重物送往高臺，放學回家的小翔看見后急忙前去幫忙。他找來一塊木板，搭成圖乙所示的斜面，結果非常輕松的把重物推到了高臺上。關于這兩種方法，下列說法正確的是…………………………………（ ）
A．甲、乙機械效率是一樣的
B．大叔克服重力做功較多
C．兩人做同樣多的有用功
D．小翔做功的功率要大些
3．（2014·泰安）如圖所示，用F ="20" N的水平推力推著重為40 N的物體沿水平方向做直線運動，若推力F對物體做了 40 J的功，則在這一過程中…………………（ ）
A．重力做的功一定為40J
B．物體一定受到20 N的摩擦力
C．物體一定運動了2 m
D．物體一定運動了4m
4．(2015·模擬)下列儀器或工具在使用過程中利用了杠桿原理的一組是……………（ ）
①剪刀 ②鋼鋸 ③試管夾 ④托盤天平 ⑤彈簧測力計 ⑥量筒
A．①④⑤ B．②③④ C．①②④ D．①③④
5．右圖為吊車從圖示位置向上起吊貨物的工作示意圖，利用伸縮撐桿可使吊臂繞O點緩慢轉動，伸縮撐桿為圓弧狀，伸縮時伸縮撐桿對吊臂的支持力始終與吊臂垂直。下列說法正確的是………………（ ）
A．勻速緩慢頂起吊臂的過程中，伸縮撐桿的支持力大小保持不變
B．勻速緩慢頂起吊臂的過程中，伸縮撐桿的支持力漸漸變小
C．勻速緩慢頂起吊臂的過程中，伸縮撐桿的支持力漸漸變大
D．吊臂是一個省力杠桿
6．小龍背著質量為25kg的實驗器材從實驗樓的一樓上到三樓，又沿著走廊水平走了5m到達實驗室．每層樓高3m，小龍對實驗器材做功________ J。若在搬運實驗器材的整個過程中小龍總共做功4500J，則小龍自身體重________ kg。（g=10N/kg）
7．下面是小明在探究“杠桿平衡”實驗中的情景，請回答下列問題：
（1）應先調節杠桿兩端的平衡螺母，使杠桿在位置平衡；如發現杠桿左端偏高，則可將平衡螺母向________ 調節。
（2）如圖是小明同學三次實驗的情景，實驗時所用的每個鉤碼重0.5N，杠桿上每一格長5cm，部分實驗數據已記錄在表中。請將表格中的實驗數據補充完整。
（3）小明的第3次實驗存在錯誤，其錯誤是________________________ 。
（4）在探究杠桿平衡條件的實驗中，多次改變力和力臂的大小主要是為了___________ 。
A．減小摩擦
B．使每組數據更準確
C．多次測量取平均值減小誤差
D．獲取多組實驗數據，歸納出科學規律。
8．在人體中有許許多多杠桿，甚至踮一下腳尖都是人體杠桿在
起作用。如圖所示，人以_____（填字母）為支點，通過小腿腓腸肌用力，踮起腳尖，按杠桿的分類，這是一個________杠桿（填“省力”或“費力”）。
小明體重為600N，當小明踮起腳尖時，假設體重落在“杠桿”中心，則兩腿肌肉共用力至少__________N。
9．使用機械可以極大地減輕人們的勞動強度，提高工作效率。
（1）如圖甲，工人在鋪設電纜時，要在轉彎處安裝一組導向輪，這組導向輪屬于________ （選填“動滑輪”或“定滑輪”）。
（2）如圖乙，尖嘴鉗是常用的電工工具，刀刃部分靠近轉動軸，這是為了________ ，從而在使用時更加省力。
10．如圖甲，物體A在水平拉力F的作用下，以0.2米/秒的速度在水平面上作勻速直線運動，此時彈簧秤示數如圖乙所示。若不計滑輪、彈簧秤和繩的重及滑輪與繩之間的摩擦，則下列說法中正確的是……………………………( ）
A．拉力F為2牛 B．此滑輪是定滑輪
C．拉力F的功率為0.4瓦 D．以物體A為參照物，彈簧秤是靜止的
11.小明利用如圖所示的簡單機械移動物體A。當沿不同方向分別用F1、F2、F3的力，以不同速度勻速拉動物體時，忽略繩子與滑輪的摩擦，下 列說法中正確的是…………( )
A．F1= F2＜F3 B．F1＜F2＜F3 C．F1＞F2＞F3 D．F1=F2=F3
12.如圖所示，用簡單機械使重力都為150牛的物體處于靜止狀態，不計摩擦、機械自重及繩重，巳知OB=2 OA．
（1）F1、F2、F3從大到小的順序為　 　；
（2）求圖乙中F2的大小；
（3）利用圖丙的機械，小科把此物體勻速提高2米，用時10秒，求拉力F3的功率。
圖4-19　　　　　　　圖4-20　　　　　　　圖4-21
13. 用圖 4－19的滑輪組，從水中勻速地把體積為1m3的重物打撈上岸，設裝置的機械效率為 80％保持不變，重物的密度為l×103kg/m3，不計水的阻力，求在整個打撈過程中拉力F的變化范圍（g取10N／kg）。
14. 如圖4－20所示的繩子一端固定在斜面頂端O點，另一端繞過圓木，已知圓木質量為200kg，斜面長4m，高2m，g取10N／kg，求：
(1)不計摩擦時將圓木勻速地拉上斜面頂端所需拉力多大？
（2）若所需拉力600N則斜面的機械效率多大？
15. 如圖4－21所示裝置的機械效率為75％，質量為9kg的重物在拉力F的作用下勻速上升，不計繩與滑輪的摩擦時求：
（l）拉力F多大。
（2）若繩能承受最大拉力為50N，此裝置機械效率可提高到多少？（g取10N／kg）
16. 用繩子把圖中的滑輪組成一個最省力的滑輪組，若每個滑輪重100N，繩子承受的最大拉力200N，要求：
（1）畫出滑輪組的裝配圖；
（2）求用滑輪組最多能提取的物體；
（3）若在1秒內重物上升0.1m，求拉力的功率；
（4）求此滑輪組的最大機械效率。
*17. 某人用兩個定滑輪和兩個動滑輪組成的滑輪組把礦井底的重物勻速提到地面用了50S，已知重物上升的功率為225W，拉力為250N，滑輪組的機械效率為75％，求井深及物重。
*18. 有一動滑輪，利用它提取浸沒在水中的物體，當重物完全在水中勻速上升時需500N的拉力，當重物完全離開水面在空中勻速上升時需600N的拉力，不計水的阻力和繩與滑輪的摩擦，動滑輪的重不能忽略，求此重物的體積。（g取10N／kg）
*19．由兩個動滑輪組成一個滑輪組，如圖4－23所示機械效率為80％，利用它提升重為200牛的物體，如果繩子的自由端被勻速拉動20m，求：
（1） 拉力多大；
（2） 重物上升的高度；
（3） 所做的額外功。
圖4-23
專項二 內能和電能
【知識梳理】
一、內能
1、內能的概念：
①物體的內能是指物體內所有分子的無規則運動的分子動能和分子勢能的總和。
其大小是決定于物體狀態（溫度和體積）的。
a. 分子的動能是指分子無規則運動時所具有的能量，即分子作熱運動時的能量，分子動能由溫度決定；
b. 分子間存在著引力和斥力，所以由分子間相對位置所決定的勢能，叫分子勢能，分子勢能由體積決定。在分子間的距離r＞r0時，分子力表現為引力，分子間距離增大，必須克服分子間引力做功，分子勢能逐漸增大；在分子間距r＜r0時，分子力表現為斥力，減小分子間距離時，必須克服分子間斥力做功，分子勢能也越來越大。在分子間距離r=r0時，分子勢能為最小值。
②內能和機械能是兩種不同形式的能量，一個物體可以同時是有內能和機械能，而且二者在一定條件下可相互轉化。
③一個物體當狀態確定時，內能就一定，但不可能計算出來。可以量度物體內能的變化。
2、內能的改變：
①做功：對物體做功，物體的內能增加，是其它形式的能轉化為內能；物體對外界做功，物體的內能減少，是內能轉化為其它形式的能。
②熱傳遞：是物體間分子無規則運動能量的轉移，是物體內能的傳遞。
3、熱量的計算：
（比熱容c是物質本身的屬性，與溫度、體積等無關）
【經典例題】
考點一 內能的概念及其影響因素
1. 組成物質的分子總是處于不斷地運動，因此像一切運動著的物體一樣，運動著的分子具有________。由于分子間存在相互作用力，因此分子又有由它們的________所決定的勢能。
2. 我們把物體內所有分子的動能的平均值叫做分子的平均動能，從分子動理論的觀點來看________是物體分子平均動能的標志。
3. 如果分子間的相互作用顯引力時，分子勢能隨著分子間的距離增大而__________；當分子間的相互作用為斥力時，分子勢能隨分子間的距離減小而________。所以分子勢跟物體的________有關系。
4. 關于內能的說法，正確的是___________。
(1)溫度高的物體內能大；
(2)熱的物體把溫度傳給冷的物體，最后兩物體的溫度相同，它們是有相等的內能；
(3)比熱大的物體容易吸收內能；
(4)質量和溫度都相同的物體，不一定具有相同的內能。
5. 一塊木塊沿著粗糙的曲面滑下，在它下滑的過程中，它的_________。
(1)機械能是守恒的； (2)機械能在逐漸地增加，內能逐漸減少；
(3)機械能逐漸減少，內能逐漸增多； (4)總能量是守恒的。
6. 下列說法中正確的是_________。
(1)運動著的物體機械能和內能都不為零，而靜止著的物體機械能和內能都為零；
(2)質量大的物體一定比質量小的物體是有較多的機械能和熱能；
(3)溫度高的物體是有較多的機械能和內能；
(4)物體的機械能為零時，它的內能不為零；
(5)在一定條件下，物體的內能和機械能可以相互轉化；
(6)物體的機械減少，同時它的內能也減少。
7. 下列的說法中正確的是_________。
(1)溫度高的物體比溫度低的物體熱量多；
(2)溫度高的物體不一定比溫度低的物體內能多；
(3)溫度高的物體比溫度低的物體機械能多；
(4)在達到熱平衡時，兩物體的內能相等。
8. 下列說法正確的是 (　　)
A．溫度從高溫物體傳遞到低溫物體 B．物體溫度越高，含有的熱量越多
C．物體溫度為0℃時，其內能為零 D．晶體熔化吸熱，溫度保持不變
9. 關于溫度、熱量、內能，以下說法正確的是(　　)
A．一個物體溫度升高，它的內能一定增加
B．一個物體溫度升高，一定是吸收了熱量
C．一個物體吸收了熱量，它的溫度一定會升高
D．一塊0℃的冰沒有內能，它的分子不會運動
考點二 內能的改變
1. 火柴可以點燃，也可以擦燃。前者是用 的方法使火柴燃燒起來，后者是用 的方法使火柴燃燒起來，這兩種方法都可以用來改變物體的 。用熱傳遞的方法來改變物體的內能，實際上是 從一個物體 到另一個物體的過程，熱量表示熱傳遞過程中物體內能的 。
2. 在圖中的四種情景中，屬于內能轉化為機械能的是（ ）
3. 如圖所示，用熱傳遞改變物體內能的是 （ ）
4.關于物體的內能，下列說法正確的是………（ ）
A．溫度為0℃的物體沒有內能
B．物體內能增加，一定是通過外界對物體做功
C．正在沸騰的水吸收熱量，溫度升高，內能不變
D．在相同物態下，同一物體溫度降低，它的內能會減少
5. 如圖所示，在一個配有活塞的厚玻璃筒內放一小團硝化棉，迅速下壓活塞，硝化棉燃
燒。下列說法正確的是 (　 )
A．迅速向上抽活塞，硝化棉也能燃燒
B．此實驗只通過熱傳遞改變筒內空氣的內能
C．下壓活塞的過程中，空氣的內能轉化為活塞的機械能
D．硝化棉燃燒，是因為玻璃筒內空氣的溫度升高，內能增大
6. 爆米花是將玉米放入鐵鍋內，邊加熱邊翻動一段時間后，“砰”的一聲變成了玉米花。下列說法正確的是…（ ）
A．玉米粒主要通過翻動鐵鍋對其做功，使其內能增加
B．玉米粒主要通過與鐵鍋間的熱傳遞，使其內能增加
C．玉米粒內水份受熱膨脹對粒殼做功爆開，內能不變
D．玉米粒內水份受熱膨脹對粒殼做功爆開，內能增加
7. 下列關于功、內能和熱量的描述中正確的是 ( )
A．物體的溫度不變，內能一定不變
B．做功和熱傳遞都能改變物體的內能
C．溫度高的物體含有的熱量比溫度低的物體多
D．熱量總是從內能大的物體向內能小的物體傳遞
8. 關于物體內能的變化，在下列敘述中錯誤的是_______。
(1)當物體的溫度升高時，它的內能一定隨著增加；
(2)當物體的機械能不變時，它的內能也保持不變；
(3)質量小的物體比質量大的物體內能容易發生變化；
(4)在一定條件下物體的內能和機械能之間可相互轉化；
(5)做功和熱傳遞是改變物體內能的兩種方式；
(6)做功和熱傳遞是以不同的能量換方式來改變物體的內能；
(7)傳遞相同熱量的兩個物體，具有相同的內能；
(8)若物體從粗糙的斜面滑下，物體的機械能減少，其內能也減少；
(9)若物體從粗糙的斜面滑下，物體的機械能減少，其內能要增加。
9．質量相等的鐵塊和水，吸收相等的熱量后，把鐵塊投入水中，則（ ）
　　A．熱從鐵塊傳給水 　B．熱從水傳給鐵塊
　　C．鐵塊與水間不發生熱傳遞 D．無法確定是否發生熱傳遞
考點三 能量的計算
1. 在標準大氣壓下，1kg20℃的水吸收了3．78×105J的熱量后，其溫度為（ ）
　　A．80℃B．90℃C．100℃D．110℃
2. 計算中用到的參數：g=10N/㎏, C冰=2.1×103J/(㎏. ℃)，C鋁=0.88×103J/(㎏. ℃)
1) 要使10kg、20℃的水溫度升高50℃，需要多少熱量？
2) 質量為500g的金屬塊溫度從80℃降低到30℃時放出的熱量是3.25×103J。問該金屬的比熱容是多大
3) 質量為800克、溫度為-2℃的冰塊放出8.4×103J的熱量后溫度變為多高？

4) 在質量為0.2kg的鋁壺中盛有1.5kg的水，把它們從10℃加熱到100℃，共需要多少熱量？
5) 把500g的水加熱到100℃，需要吸收1.68×105J的熱量。問：水原來的溫度是多少？把一壺水從20℃加熱到100℃，水吸收的熱量是8.4×105J。求這壺水的質量。
6) 小鵬在一次實驗中,需要40℃的溫水6kg,但手邊只有100℃的開水和10℃的冷水。小鵬想用開水和冷水混合的辦法得到溫水，若不計混合過程中的熱量損失，問應取開水和冷水各多少kg混合才行？
3. 有一臺汽油機在一個工作循環中消耗了10g汽油（熱值為4．6×107J／kg），這些汽油完全燃燒產生的熱量是 J。若這臺汽油機的效率為30％，則一個工作循環中輸出的有用機械能為 J。
4. 一太陽能熱水器水箱內裝有質量為80kg的水，經太陽曬2h后，溫度從20℃升高到50℃所吸收的熱量是 J，這是用 ________ 的方法增加了水的內能。
5. 我國許多城市中建有大型綠地，綠地中的人工湖具有“吸熱”功能，盛夏時節能大大減弱周圍地區的“熱島效應”若某一人工湖湖水的質量為1.0×107kg，水溫升高2℃，則湖水吸收的熱量為 J．若這些熱量被同等質量的砂石吸收（c砂石6.從高處落下的水，若它的勢能全部變成熱能，問它應從多高處降落下可使水的溫度升高1℃？（取g=10）。
7. 三峽水電站是世界上最大的水力發電站，年均發電量預計為8.5×1010kW·h，這些電能將送往江蘇、上海等九省市，所以人們說“三峽可‘照亮’半個中國”。專家介紹：三峽水電站的年發電量，相當于一個每年消耗5×1010kg煤的火力發電站的年發電量，而且是廉價、清潔、可再生的能源。
（1）已知煤的熱值為2.9×107J／kg，求5×1010kg煤完全燃燒將放出的熱量。
（2）向大氣中排放過量的二氧化碳等溫室氣體是造成“溫室效應”的主要原因。三峽水電站與同等供電量的火力發電站相比，每年將少排放二氧化碳1．2×1010kg，已知在通常情況下二氧化碳氣體的密度為1．98kg/m3，求這些二氧化碳氣體在通常情況下的體積約為多少m3。
（3）設火力發電站在單位時間內產生的電能為E，它在這段時間內所消耗的燃料完全燃燒所產生的熱量為，求火力發電站的效率。
二、熱機
1.熱機是把_______能轉化為_______能的機器；在熱機里，用來做__________的那部分能量，與燃料__________放出的能量之比，叫做熱機效率.
2.內燃機的特點是：燃料在__________燃燒，生成_______的燃氣，燃氣推動活塞_______，將_______能轉化為_______能.
3.內燃機的工作過程由_______、_______、_______、_______四個沖程組成，內燃機中，將機械能轉化為內能的是_______沖程，將內能轉化為機械能的是_______沖程.
1) 吸氣：活塞向下，空氣進入；
2）壓縮：活塞向上，機械能轉化為空氣內能，氣體溫度升高；
3) 做功：活塞向下，氣體內能轉化為機械能，氣體溫度降低；
4) 排氣：活塞向上，空氣排出。
【經典例題】
1. 如圖所示實驗，試管口木塞沖出過程 (　 )
A．試管口出現的白霧是水蒸氣B．試管口出現白霧說明水蒸氣內能增加
C．能量轉化情況與內燃機壓縮沖程相同D．水蒸氣對木塞做功，水蒸氣的內能減少
2.汽油機在某個沖程中，進氣門和排氣門都關閉，活塞向上運動，此沖程是（ ）
A.吸氣沖程 B.壓縮沖程
C.做功沖程 D.排氣沖程
3.在圖所示的內燃機工作的一個循環中，其四個沖程的順序應當是（ ）
A.乙、甲、丁、丙 B.甲、乙、丙、丁
C.乙、丁、甲、丙 D.甲、乙、丁、丙
4.關于熱機錯誤的說法是（ ）
A.利用內能來做功的機器叫熱機
B.蒸汽機、內燃機、燃氣輪機、噴氣發動機都叫熱機
C.一切熱機的工作過程都包括四個沖程
D.用來做有用功的那部分能量和燃料完全燃燒放出的能量之比叫做熱機的效率
5.關于燃料的熱值，以下說法正確的是（ ）
A.燃料的熱值與燃料的燃燒情況有關
B.容易燃燒的燃料，熱值一定大
C.煤的熱值比干木柴大，燃燒煤放出的熱量一定比燃燒干木柴放出的熱量多
D.0.5 g汽油和2 kg汽油，它們的熱值是一樣的
6.甲、乙兩臺汽油機，甲的效率比乙高，則（ ）
A.甲每秒鐘做的功比乙每秒鐘做的功多
B.甲消耗的汽油比乙消耗的汽油少
C.消耗同樣多的汽油，甲做的有用功比乙做的有用功多
D.做同樣多的有用功，甲消耗的汽油比乙消耗的汽油多
【專題訓練】
1．中國跳水隊被人們稱為“夢之隊”．圖是跳水運動員跳水時的情景，運動員在離開跳板到落入水的過程中（ ）
A．他的動能一直增大，機械能不變
B．他的重力勢能一直減小，機械能減小
C．他的動能先減小后增大，機械能不變
D．他的重力勢能先減小后增大，機械能增大
2．體積相同的實心鋼球和鋁球，鋼球靜止在水平桌面上，鋁球則在同一水平桌面上勻速運動，由此可知（　　）
A.　兩球的勢能相等　　　　　　　　　　　　　　B.　兩球的動能相等
C.　兩球的機械能一定不等　　　　　　　　　　　D.　兩球的機械能可能相等
3．小紅在學習中收集了一些與機械能有關的實例，如圖所示，其中機械能增大的是（ ）
4．如圖所示，軌道ABC光滑，彈簧固定在水平軌道末端，小球從A處由靜止滾下，撞擊彈簧后又將沿水平軌道返回，接著滾上斜面。在這整個過程中，機械能轉化情況是（ ）
A. 重力勢能→動能→重力勢能
B. 動能→彈性勢能→動能
C. 動能→勢能→動能→勢能→動能
D. 重力勢能→動能→彈性勢能→動能→重力勢能
5．“神舟5號”載人飛船在震天的轟鳴聲中騰空而起，飛向太空。完成任務后于次日凌晨準確降落在內蒙古中部預定地區。返回艙進入大氣層一段時間后，由于受空氣阻力做勻速運動。返回艙勻速下降過程中 （ ）
A．重力勢能減少，動能增加，內能增加 B．機械能減少，動能不變，內能增加
C．重力勢能減少，動能增加，內能不變 D．機械能不變，動能不變，內能增加
6.下面說法正確的是 ( )
A． 一切物體都具有內能 B.拋在空中的球只具有機械能，不具有內能
B． 0℃的冰塊不具有內能 D.一個物體的溫度升高，它的內能不一定增加
7.在下列過程中，由于做功而使物體內能增加的是 （ ）
A. 把鐵絲反復彎曲，彎曲處變熱 B. 用酒精燈對燒杯中的水加熱
C. 山芋在爐膛內烤熟 D. 燒開水時蒸汽將壺蓋項起
8.下面關于能量轉化的說法中錯誤的是　　（　　）
A.　用砂輪磨刀時，刀的溫度升高了，內能轉化為機械能
B.　隕石進入大氣層成為流星時，機械能轉化為內能
C.　壺中的水沸騰時，壺蓋不停地跳動，水蒸氣的內能轉化為壺蓋的機械能
D.　用打氣筒給車胎打氣時，筒內空氣的內能轉移到筒上，使筒壁溫度升高
9. 質量相等，初溫相同的銅鐵鋁三種物質，放出相等的熱量后，終溫的高低是（已知c鋁＞c鐵＞c銅） （ ）
A. 銅最低 B. 鐵最低 C. 鋁最低 D. 都相同
10.質量相等、初溫相同的水和酒精，分別用兩個相同的加熱器加熱（不計熱量損失），加熱過程中溫度隨時間的變化如圖所示，關于a、b兩種液體的鑒別結論正確是（ ）
A．a的比熱大，是水
B．a的比熱大，是酒精
C．b的比熱大，是水
D．b的比熱大，是酒精
11.下列說法正確的是 （ ）
　A．燃燒值大的燃料比燃燒值小的燃料完全燃燒時放出的熱量多
　　B．柴油機工作時，燃料燃燒每放出1焦的熱量就可得到1焦的機械能
　　C．熱機的效率越大，它的功率就越大
　　D．柴油機的效率一般比汽油機高，就是說完成相同的有用功，柴油機所用燃料完全燃燒放出能量比汽油機
12.“五一”黃金周，吳昊同學和爸爸媽媽一起游覽花果山，在他們乘坐旅游車沿盤山公路下山的過程中，發現司機師傅要不時地踩踏剎車踏板，當車行駛至中途還要停下來，讓工作人員用水龍頭向車輪閘片部位噴水。吳昊同學提出了以下幾種看法：
①噴水的主要目的是為了降低車閘的溫度，以防車閘因溫度過高而損壞;②下山過程中，機械能不變;③下山過程中，重力對汽車不做功;④剎車過程中有部分機械能轉化為內能.
你認為這些看法中符合實際的是( )
A．①②④ B．①④ C．①③④ D．①②③④
13.小明家最近開通了天然氣，細心的小明發現，現在燒開一鍋水比過去他們家用液化氣所用的時間少了，你覺得這是由于這兩種燃料具有不同的（ ）
A.質量　 　B.比熱　 C.密度　　　 D.熱值
14．關于四沖程汽油機的工作過程有以下幾種說法：
①在壓縮沖程中，是機械能轉化為內能 ②在做功沖程中，是內能轉化為機械能
③只有做功沖程是燃氣對外做功 ④汽油機吸氣沖程吸入的是空氣和汽油混合物
以上說法中正確的是 ( )
A．只有②③ B．只有①③ C．只有②④ D．只有①②③④
15.在熱機工作過程中的各類能量損失中　　　　　　　　　　　　　　　　（　　）
　　　A.　散熱損失的熱量最多　　　　　　　B.　燃料不完全燃燒帶走的熱量最多
　C.　克服摩擦損失的能量最多　　　　　D.　廢氣帶走的能量最多
16．“流星”進入大氣層后速度越來越快，這是___________能轉化成了動能，同時它與空氣摩擦引起溫度升高，這個過程中除了動能增大之外，它的___________能也增大。
17.如圖5所示，在試管中裝些水，用軟木塞塞住.加熱使水沸騰，水蒸氣會把軟木塞沖出去.在這個過程中，酒精燃燒將能轉化為能，并傳給水和水蒸氣.水蒸氣把塞子沖出時，水蒸氣的能轉化為塞子的能.此外，我們還觀察到，在木塞沖出去的同時，它的周圍出現一團“白氣”，這是由于水蒸氣而形成的.
18.把兩塊冰相互搓擦，冰會熔化，這表明通過_________方式 可以改變物體的內能；將冰塊放在溫水中也能熔化，這是通過_________方式改變物體的內能的，實驗表明這兩種方式改變物體的內能是________。
19.行車下坡時，不蹬腳踏板速度也會越來越大，在此過程中，自行車的動能逐漸_______，自行車的重力勢能逐漸_______．（選填“增大”“減小”或“不變”）
20．人工湖和城市綠化帶均能有效地降低城市的“熱島效應”，改善城市的空氣質量．試從不同的角度說明其中的道理（說明2點）：
（1）________________________________________________________；
（2）________________________________________________________；
21.汽油機的工作過程是由吸氣、壓縮、_______和排氣四個沖程組成的。完全燃燒10kg的汽油可以放出_______ J的熱量（汽油的熱值為4.6×107J/kg）。而隨著人們物質生活水平逐步提高，農村的廚灶發生了革命性的變化．煤球爐、沼氣灶和液化氣灶等灶具已走進家庭.液化氣與煤相比,熱學方面突出的優點是____________________________；環保方面突出的優點是____________________________.
22.觀看雜技里的繃床表演時，發現演員從高處落下接觸繃床時都下蹲，而上跳時又要用力蹬繃床，說明其中包含的物理道理。
23. 如圖所示，在“研究物體動能與哪些因素有關”的實驗中，將A、B、C三小球先后從同一裝置的、、高處滾下（mA＝mB＜mC, hA＝hC＞hB），推動紙盒運動一段距離后靜止．
(1) 在此實驗中我們通過觀察什么來比較各小球動能的大小？___________________________________
(2)從圖中可以看出A、B、C三個小球剛到達水平面時，
_______球的動能最大．
(3) 要研究動能與質量的關系，我們應選擇_______兩圖來進行比較．
(4) 比較圖A和C，得出的結論是：_____________________________________________________________________。
24. 在綜合實踐活動課上，王艷同學發現學校運動場地上有若干大小不等的鉛球，如圖所示，于是他想利用這些器材親自體驗一下“重力勢能的大小與哪些因素有關”。
（1）請你幫他設計應如何去做。
___________________________________________________________________________________________________________________________________
（2）說明該實踐中怎樣判斷物體重力勢能的大小。
______________________________________________________________________
25.下表列出了幾種燃料的熱值，單位是J/kg。
燃料種類 無煙煤 酒精 煤油 干木柴 氫氣
熱 值 3.4×107 3.0×107 4.6×107 1.2×107 1.4×108
（1）那么，完全燃燒1g的酒精，可放出熱量_______J；放出相同的熱量，完全燃燒干木柴與氫氣的質量比是_______。
（2）為了探究燃料燃燒時放出熱量的多少是否與燃料的種類有關，某同學設計了一個探究方案如下：
①你為小名同學在實驗時所選用燃料種類應_______，質量應_______（選填“相同”或“不同”）
②若燃燒放出的熱量用水吸收，則實驗中，除了盛水容器相同，水的質量要相等外，你認為還應注意什么？_______________________________________________________________
③通過比較，可以得出燃料燃燒放出的熱量與燃料的種類有關。
26. 家庭中使用的液化石油氣儲存在鋼罐里，鋼罐頂部有一個閥門開關，罐內氣壓大于大氣壓。石油氣泄漏時易發生中毒、爆炸和火災事故，已知石油氣熱值為3.5×107J/kg,燒水時，設石油氣燃燒放出的熱量只有60%被水吸收，問：（1）將質量為5kg，初溫為20OC的水加熱到100OC，需完全燃燒液體石油氣多少克？（2）當發現家中鋼罐內的液化石油氣泄漏時，為防止事幫的發生你應采取哪些措施？
產品名稱 燃氣熱水器
燃氣種類 天然氣
溫升25℃熱水產率： 8L/min
額定熱負荷 16KW
27. 南京呼應“西氣東輸”早作謀劃 ，預計將在三年內用天然氣將取代煤氣 。表格中是某燃氣熱水器的技術參數:其中“溫升25℃熱水產率8L/min”含義是：每分鐘進水8L，并可使水的溫度升高25℃；“額定熱負荷16kw”表示的含義：是熱水器每秒鐘能夠產生的最大熱量是16kJ。
(1) 熱水器正常工作一分鐘時水所吸收熱量是多少？（水的比熱容為4.2×103J/(kg ℃).
(2) 已知天然氣的熱值為8×107J/m3 ,熱水器每分鐘消耗的天然氣為26.25dm3,那么熱水器的效率η為多少？
(3)你認為在南京推廣天然氣的有益之處是什么？
三、電功與電功率
1、電功：電流做功是電能轉化為其它形式能（內能、機械能和化學能）的過程。
電功基本計算公式：W=UIt=Pt( 適用于任何電路 )
根據歐姆定律I=U/R推出：W=I2Rt，W=U2/Rt和只適用于純電阻電路。（電能全部轉化為電阻熱能，無電機等機械能的轉化） 1kW.h=1J
2、電功率：表示電流做功的快慢，即電流在單位時間內做的功。　基本公式：P=UI
P=I2R，P=U2/R，僅適用于將電能完全轉化為內能的用電器或電路。（純電阻電路）
3、額定功率和實際功率
用電器上標出的正常工作時兩端的電壓叫做額定電壓。用電器在額定電壓下工作（正常工作）時的功率稱為額定功率。
實際功率是指用電器某一電壓下工作時的功率。當實際加在用電器兩端的電壓為額定電壓時，實際功率就等于額定功率。
解題技巧：串聯電路一般用P=I2R計算更方便；并聯電路用P=U2/R 計算更方便。
4、焦耳定律
焦耳通過大量實驗精確地確定了電流產生熱量跟電流強度、電阻和時間的關系：電流通過導體產生的熱量，跟電流強度的平方成正比，跟導體的電阻成正比，跟通電的時間成正比。
即：Q=I2Rt， 它適用于任何用電器熱量的計算。
在僅有電流熱效應存在的電路中，電能全部轉化成了內能，而沒有轉化為其他形式的能，這時電流產生的熱量等于電流所做的功。即Q=W（純電阻電路）。W=UIt和Q=I2Rt。
焦耳定律的公式也可以表述為：（純電阻電路）
用它解決某些問題比較方便，但必須注意它適用于只存在電流熱效應的電路中。
【經典例題】
考點一 電功與電功率公式的應用
1.標有“220V 100W”的電燈正常工作30小時，消耗了多少度電？
2.標有“PZ220-40”的電燈正常工作100小時，消耗多少千瓦時的電能？
3. 一度電能供“220V 40W”的電燈正常工作多少小時？
可供“220V 100W”的電飯鍋正常工作多少小時？
4. 2千瓦時能供2個“220V 100W”的電燈正常工作多少小時？
5.在家庭電路中，0.6度電可供一臺電冰箱正常工作4小時，則該電冰箱的額定功率是多少？
6.1千瓦時點可供“220V 40W”的電烙鐵工作50小時改電烙鐵的實際功率？
7.一盞電燈接在家庭電路中，電流為0.2安，求10秒內電流做的功？電燈消耗的電功率？
8.一個電阻為484歐的電燈接在家庭電路中，求1分鐘內電流做的功？電燈消耗的電功率？
9. 一個電阻為50歐的用電器，接在電路中，電流為2安，求半分鐘內電流做的功？電燈消耗的電功率？
考點二 由電器銘牌計算實際功率或實際電流
1.將標有“220V 40W”的電烙鐵接在110伏電路中它的實際功率？
2.將標有“220V 100W”的電烙鐵接在110伏電路中它的實際功率？
3.將標有“12V 9W”的燈泡接在某電路兩端它的實際功率是4瓦，求燈的實際電壓？
4.將標有“220V 60W”的燈泡接在某電路兩端它的實際功率是15瓦，求燈的實際電壓？
5.將標有“6V 12W”的燈泡接在某電路，通過燈的實際電流為1安，求燈的實際功率？
6.將標有“36V 40W”的燈泡接在某電路，通過燈的實際電流為1安，求燈的實際功率？
7.將標有“8V 8W”的燈泡接在某電路兩端它的實際功率是2瓦，求燈的實際電流？
8.將標有“6V 9W”的燈泡接在某電路兩端它的實際功率是1瓦，求燈的實際電流？
考點三 比較燈泡亮度
1.將“PZ220-40”的燈泡L1和“PZ220-100”的燈泡L2串聯在220伏的電路中，求兩盞燈的實際功率并比較哪個燈更亮？
2.將“PZ220-40”的燈泡L1和“PZ220-100”的燈泡L2并聯在110伏的電路中，求兩盞燈的實際功率并比較哪個燈更亮？
3.有三個燈泡L1“36V 40W”L2“110V 40W”L3“220V 40W”，若（1）三個燈泡都正常工作，則它們的實際功率分別為多少？哪個亮？
（2）若三個燈泡串聯后接在電路中，哪個燈亮？
（3）若三個燈泡并聯后接在電路中，哪個燈亮？
考點四 比例計算
1.如圖所示，寫出串聯電路之比
（1）電流之比：______________
（2）電功之比：______________
2.電阻R1:R2=3:2，當它們串聯時，R1兩端電壓為12伏，R2兩端電壓為______伏，電路兩端電壓為______伏；若R2的電功率為12瓦，則 R1的電功率為______瓦，電路的總電功率為______瓦；R1，R2在一分鐘內做的電功為120焦，則R1在一分鐘內做的電功為______焦
3.電阻R1:R2=1:2，它們串聯時，R1兩端電壓為12伏，R2電阻為24歐姆，則通過R1的電流為 ______安，R2的電功率為______瓦。
4.如圖所示，寫出并聯電路之比：
（1）電壓之比：_____________
（2）電功之比：_____________
5.電阻R1=3R2，則將R1與R2并聯起來，若R1的電功率為1.2瓦，通過R2的電流為0.3安，則電路兩端電壓為______伏，R1的電阻為______歐姆，電路的總電阻為______歐姆
6.電阻4R1 = 5R2，當它們并聯時，電路的總電功率為36瓦，R2電阻為20歐，則通過R1的電流為________安，電路兩端電壓為________伏。
7.電阻R1:R2=2:3，當它們并聯時的總電阻為24歐姆，R1的電功率為3.6瓦，則通過R2的電流為_________安，電路兩端電壓為________伏。
8.有三個電阻，R1=3R3，R2 =2R3 ，將它們串聯后接入電路中，R1兩端電壓為6伏，R2的電功率為2瓦，則電路兩端電壓為________伏，R2的電阻為________歐。
9.有三個電阻，R1:R2=1:3， R2:R3=2:3 ，將它們并聯后接入電路，R2電阻為24歐，則通過R3的電流為0.75安，R1的電功率為______瓦，電路兩端電壓為_______伏。
考點五 多檔位電器問題（熟練運用電功率公式P=U2/R）
1. 分析下面兩個電路能實現幾檔？說出各檔開關狀態（加熱或保溫）。
2. 下圖是一家用電吹風的主要技術參數和簡化電路圖，請你仔細觀察后解決下列問題:
(1)電吹風吹冷風時，開關旋至處。
(2)電吹風吹冷風5min消耗的電能是多少？
(3)電吹風正常工作時，通過電吹風插頭處的最大電流是多少？
3. 如圖是額定電壓為220V的理發用電吹風的典型電路．其中電熱絲通電后可以發熱，電動機通電后可以送風，正常工作時：
(1)要送熱風，選擇開關應放在_______間．(填"AB”、“BC”或“CD”)
(2)已知電動機的額定功率是120W,，當送冷風時，通電5min，電流所做的功是多少
（3）如果電熱絲電阻是55Ω，當送熱風時，電路消耗的總功率是多少
4. 如圖甲所示為現在家庭、賓館常用的無線電水壺(一種在倒水時導線脫離，用電加熱的方便水壺)，圖乙是該電水壺的銘牌。某同學用這種電水壺燒開水，他將水放至最大水量，測得水的溫度是18℃，通電5分50秒，水燒開(在一個標準大氣壓下)。試通過計算，回答下面的問題：
(1)算一算此電水壺正常工作時的電流。
(2)該電水壺電熱絲的電阻多大
(3)現測得電源電壓為210伏，算一算此電水壺工作的效率。
(4)為了測定該無線電水壺的效率，你應該準備哪些實驗器材
RATED VOLTAGE 110V
RATED POWER 500W
VOLUME． 1L
額定電壓 110V
額定功率 500W
容 積 1L
小明在國外的姑姑首次回國探親時，給小明帶了一個旅行電熱壺，但小明發現家庭電路中不能直接使用．這個電熱壺的英文和中文銘牌如下：
(1)請問該電熱壺為什么不能直接使用
(2)請你設計一種不改造電熱壺而又能正常使用的方法(簡要論述)
(3)請計算該電熱壺正常工作5min消耗的電能是多少J
6. 小明家的太陽能熱水器，可以貯水100kg ,天氣好時，吸收太陽幅射能可以使水溫升的足夠高；陰雨天可用電輔助加熱，它的電加熱棒的額定電壓是220V，額定功率是2000W，
（1）若在陽光的照射下，100kg的水溫度從20OC上升至50OC吸收的太陽的熱量是多少？（水的比熱c=4.2×103J/(kg.OC)
(2)若在陰雨天僅用電熱棒在額定電壓下將這些水加熱，使之升高相同的溫度，需要多長時間？（假設消耗的電能全部轉化為水吸收的內能）
（3）實際上用電加熱時間需要2h,請你寫出產生這種現象的兩個原因。
7. 用電飯鍋的工作原理如圖所示，當開關S閉合或斷開時可以實現電飯鍋的加熱或保溫狀態。已知電飯鍋在一種狀態下的總功率為100W，在另一種狀態下總功率為800W，且R1、R2的阻值不隨溫度變化，求
（1）加熱時的電流。
（2）R1和R2的阻值。
（3）保溫時R1的功率。
8. 電烙鐵使用前需要一定的預熱時間，因而若暫時不用也要接在電源上，這樣既費電又會
造成烙鐵頭氧化而不易沾錫。小明將一把標有“220V 55W”的電烙鐵與一只燈泡（燈絲在預熱狀態下的電阻為495Ω）連接成如圖17所示的電路。斷開S，電烙鐵處于預熱狀態；閉合S，電烙鐵很快達到焊接溫度。求：
（1）預熱狀態下電烙鐵消耗的功率為多少瓦？
（2）預熱狀態下整個電路消耗的功率是電烙鐵正常工作時消耗功率的百分之幾？
【拔高訓練】
1. 兩只小燈泡上分別標有甲“6V 3W”、乙“4V 2W”字樣，現在把它們按不同方式接在不同電路中．下列判斷錯誤的是（　　）
A．若把它們串聯在10V電路中，兩只燈泡恰好都能正常發光
B．若把它們串聯在10V電路中，兩只燈泡都不能正常發光
C．若把它們并聯在6V電路中，只有甲燈泡能正常發光
D．若把它們并聯在4V電路中，只有乙燈泡能正常發光
2.把標有“220V 40W”的燈泡L1和“220V 60W”的燈泡L2串聯接人220V電路兩端，下列說法正確的是（ ）
A．兩燈泡的額定電壓都變小了
B．兩燈泡的額定電功率都變小了
C．燈泡L1兩端的實際電壓比L2兩端的實際電壓大
D．通過燈泡L1的實際電流比L2的實際電流大
3. （多選）圖7所示的電路中a、b、c為三只電表（電壓表或電流表），閉合開關S，標有“3V 3W”的燈泡L1正常發光，標有“6V 3W”的燈泡L2雖然放光但較暗，若不考慮溫度對燈絲電阻的影響，下列說法正確的是（ ）
A．電表a為電流表，且示數為1.5A B．電表b為電壓表，且示數為3V
C．電表c為電壓表，且示數為3V D．燈泡L2的實際功率為0.75W
4. 一只標有220V 100W 的燈泡與一電阻串聯后，接在220V的電源上，電阻消耗的功率為10W，則此時燈泡消耗的功率（ ）
A．大于90W B .等于90W C.小于90W D.等于 9W
5. 將兩只額定電壓相同的小燈泡L1．L2 串聯在電路中，如圖所示．閉合開關后，發現燈 L1較亮，燈 L2較暗，其原因是（ ）
A．燈 L1 額定功率較大 B．燈 L2 兩端電壓較大
C．燈 L1 的電阻較大 D．通過燈 L1 的電流較大
6. 如圖，電源電壓恒定，忽略溫度對燈絲的影響。當在a、 b間接入“6V 9W”的燈泡L1時，閉合開關，燈L1恰能正常發光；斷開開關，在a、b間更換一個“8V 16W”的燈L2后，再閉合開關。下列說法正確的是 （ ）
A． 電阻R的功率變小 B． 電阻R兩端電壓變大
C. 燈泡L2可能被燒壞 D. 燈泡L1．L2亮度相同
7. 把標有“3V 3W”的燈L1和標有“3V 1.5W”的燈L2按圖5連接，電源電壓3V保持不變，開關S閉合后，（設燈絲電阻不變）下列說法正確的是（ ）
A．燈L1消耗的實際功率是3W
B．燈L2消耗的實際功率是1.5W
C．兩燈消耗的總功率是1W
D．電壓表的示數與電源電壓之比是1︰2
8. 將燈L1接在電壓為6V的電路中，額定功率為6W。若保持電路電壓不變，再在電路中連入燈L2（規格如圖），它們工作時，下列說法正確的是（不考慮溫度對電阻的影響） （ ）
A ．電路的總電阻是9Ω B．燈L1的實際電流為0.5A
C．燈L2比L1亮 D．電路的總功率為4.5W
9. —個標有“6V 3W”的小燈泡接在9V的電源上，若使燈泡正常發光，應該給它串聯一個Ω的電阻。若小燈泡兩端的實際電壓是3V，則小燈泡的實際功率是________W.
10. （2016巴中）燈泡L1．L2分別標有“4V、4W”和“3V、3W”的字樣，將他們并聯連接起來使用，干路中允許的最大電流為　　　　　　A，此時L1消耗的電功率為　　　　　　W．
11. （2016四川遂寧）如圖所示電路，燈泡L1、L2、L3分別標有“6V 3W”、“6V 3.6W”、“10V 5W”字樣（不考慮溫度對燈絲電阻的影響）．
（1）只閉合開關S1時，要使其中一只燈泡正常發光，另一只不燒壞，電源最大電壓是　 　V，通電1min燈泡L2產生的熱量是　 J．
（2）如果電源電壓為2.4V，要使電流表示數最大，則應閉合開關　 　，電流表示數為　 　A．
達標訓練
1．夏天來臨，為了避免蚊蟲的侵擾，許多家庭都會使用電熱滅蚊器，圖甲為某品牌電熱滅蚊器的簡化電路，其中指示燈的電阻不隨溫度變化，
(1)電熱滅蚊器是根據____________原理制成的。
(2)某次使用時，通過熱敏發熱體的電流與使用時間的關系如圖乙所示，則熱敏發熱體兩端的電壓變化情況為_________________ 。
2．對于圖中的各種數據，說法不正確的是……（ ）
A．電能表正常工作時的電壓一定為220V，電流一定為10A
B．每消耗1kW·h的電能，電能表的轉盤轉3000轉
C．同時使用的用電器總功率不能超過2200W
D．電能表讀數的單位是kW·h
3.一位同學家上周末電能表的示數如圖A所示，本周末示數如圖B所示 ，則該同學家本周用電__________kW·h。若電 能表銘牌上標有 “3000 r/kW·h”，
則這周內電能表的轉盤轉______圈。
4．2015年3月，全球最大的太陽能飛機“陽光動力2號”(如圖所示)開始首次環球航行，途徑我國重慶和南京兩個城市，此行的重要目的是傳播新能源理念。
（1）該機白天飛行時，利用高效太陽能電池板將電磁能(太陽能)轉化成______能；夜間飛行時，利用其超輕薄鋰離子電池儲備的______能轉化成電能，首次實現晝夜飛行而不耗費一滴燃油。
（2）該機計劃從南京起飛后直飛美國夏威夷。是此次環球航行中最具挑戰性的一段航程，飛行時間長達120小時。飛行過程中依靠平均功率為10千瓦的電動機提供動力，
其消耗的能量全部由電池板吸收的太陽能提供，則此段航行中至少需要吸收多少太陽能
(太陽能電池板的轉化效率約為30％)
5．“220V 40W”和“110V 40W”的兩只燈泡都正常工作時………( )
A．因為通過它們的電流不同，所以亮度不同
B．因為兩只燈泡的燈絲電阻不同，所以亮度不同
C．因為兩只燈泡兩端的電壓值不同，所以亮度不同
D．因為它們的電功率相同，所以亮度相同
6．下列家用電器的額定功率接近800W的是……………………………( )
A.臺燈 B.電視機 C.電風扇 D.電飯鍋
7．如圖所示的電路中，電源電壓為30V，定值電阻為60Ω，滑動變阻器標有“30Ω 1.5A”字樣，在該電路正常使用的情況下，則……………（　　）
　 A．滑動變阻器消耗的最小功率為45W
　 B．電流表的最大示數為1.5A
　 C．電路消耗的最大功率為60W
　 D．當滑片P滑到最右端時，定值電阻R消耗的功率為75W
8. 如圖所示的電路中，閉合開關S，滑動變阻器的滑片P向右滑動時，則………（ ）
A．R1的電功率一定減小
B．R2的電功率一定增大
C．電流表的示數增大
D．電壓表的示數減小
9. 在“測量小燈泡電功率”的實驗中，電源電壓恒為6V，小燈泡的額定電壓為2.5V，正常發光時的電阻約為10Ω，所用滑動變阻器的規格為“50Ω 1A”。
（1）請用筆畫線代替導線將甲圖中實物電路連接完整；
（2）連接電路后閉合開關，發現小燈泡不發光，電壓表無示數，電流表有示數，則電路中發生的故障是　 　（選填“小燈泡斷路”或“小燈泡短路”）；
（3）排除故障后，繼續進行實驗，閉合開關前，滑片P應移到　 　（選填“A”或“B”）端，閉合開關后，移動滑片P使燈泡L正常發光，此時電流表的示數如圖乙所示，則小燈泡的額定電功率是　 　W；
（4）某同學還想探究電流與電阻的關系，于是將甲圖中小燈泡換成定值電阻R，并使電壓表的示數始終保持2V不變，多次更換阻值不同的定值電阻R，記錄各次電流表示數，在不更換其他器材的情況下，為了能夠完成實驗，更換定值電阻R的阻值不能大于　 　Ω。
10. 某興趣小組在測量額定電壓為2.5伏小燈泡電功率的實驗中，實驗電路圖如圖甲所示。
（1）閉合開關前，應將滑動變阻器滑片P移到____________；
（2）實驗時，電壓表和電流表讀數記錄上表丙中。實驗結束后，同學們想知道小燈泡的額定功率，卻發現沒有測小燈泡正常工作時的電流，能否利用表中數據求出小燈泡的額定功率？有同學認為可利用表中某組數據求出電阻R，再利用P額=U額2/R求出小燈泡的額定功率。請判斷是否可行并說明理_________________________________________________；
（3）有同學將表中數據轉換為圖乙的U—I曲線，由圖可知小燈泡的額定功率為_______瓦。
11. 如圖13所示，電源電壓保持不變，小燈泡的額定電壓為12V。閉合開關S后，當滑片P從最右端滑到最左端的過程中，小燈泡的I—U關系圖像如圖14所示。則小燈泡的額定功率為______W，電源電壓為______V，滑動變阻器的最大阻值為______Ω。
12. 如圖甲所示電路，電源電壓恒為1.5V，閉合開關后，把滑動變阻器R2的滑片P從最右端向左移動．由于滑動變阻器某處發生斷路，滑片P向左移動一段距離后，電流表才有讀數，此時電壓表的示數為1.35V．且電流表讀數I與滑片P移動的距離x的關系如圖乙所示．求：
（1）當電流表開始有讀數時，滑片P移動的距離x的值和R2接入電路的阻值；
（2）電阻R1的阻值；
（3）當滑片P移到x等于10cm處時，R2消耗的電功率．
η
W有 用
W總
=
η
W有用
W總
=
Gh
FS
=
實驗次數 動力F1/N 動力臂L1/cm 阻力F2/N 阻力臂L2/cm
1 1.5 10 1
2 1 20 10
3 1 20 1.5 10
時間/min
溫度/℃
a
b
0
220V
R1
R2
S
R1
S2
R2

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