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初中科學浙教版 九年級上冊 第三章 能量的轉化和守恒單元卷
一、單選題
1．（2024九上·杭州）如圖所示，農業基地的技術員正在遙控無人機給農田噴灑農藥。若無人機噴灑農藥的過程中保持在同一高度勻速飛行，則無人機（含農藥）的（　　）
A．重力不變 B．動能不變
C．重力勢能減小 D．機械能不變
【答案】C
【知識點】動能和勢能的大小變化；勢能的影響因素
【解析】【分析】動能大小的影響因素：質量、速度。質量越大，速度越大，動能越大。重力勢能大小的影響因素：質量、被舉得高度。質量越大，高度越高，重力勢能越大。機械能等于動能和勢能之和。
【解答】】無人機噴灑農藥的過程中保持在同一高度勻速飛行，則無人機（含農藥）的質量減小，高度不變，速度不變，重力勢能減小，動能減小，機械能為動能與重力勢能的總和，則機械能也減小，故ABD不符合題意，C符合題意。
故答案為：C。
2．（2019九上·寧波期末）下列事例中，改變物體內能的途徑與其他三項不同的是（　　）
A．柴火燒水 B．壓縮空氣發熱
C．冬天搓手取暖 D．鉆木取火
【答案】A
【知識點】物體內能的改變方法
【解析】【分析】改變物體內能的兩種方式：熱傳遞和做功；熱傳遞改變物體內能的本質是能量的轉移，做功改變物體內能的本質是能量的轉換，據此判斷。
【解答】柴火燒水，是將火焰的內能轉移到水中，利用的熱傳遞的方式改變內能；；壓縮空氣發熱、冬天搓手取暖、鉆木取火都是利用做功方式改變內能，故A符合題意。
故選A。
3．（2023九上·慶元月考）如圖中的皮劃艇運動員一手支撐住槳柄的末端，另一手用力劃槳，此時的船槳可看作是一個杠桿。下圖中的船槳模型中最合理的是（　　）
A． B．
C． D．
【答案】B
【知識點】杠桿的應用
【解析】【分析】在分析時，注意確定杠桿的支點即杠桿圍繞轉動的點。當人向后劃槳時，漿的上端為支點，人給漿的力向后，水給漿的力向前。
【解答】由題意可知，撐住槳柄的末端為支點，下面的手給漿向后的力，這時水給漿一個向前的力，使船前進。
故答案為：B。
4．（2023九上·臨海期中） 如圖所示，一個物體由A點從靜止開始下落，相繼經過B、C兩點，AB＝BC。物體在AB段重力做功W1，做功功率P1；在BC段重力做功W2，做功功率P2，則下列關系正確的是（　　）
A．W1≠W2，P1≠P2 B．W1＝W2，P1＝P2
C．W1＝W2，P1＞P2 D．W1＝W2，P1＜P2
【答案】D
【知識點】功的計算公式的應用；功率計算公式的應用
【解析】【分析】 已知AB=BC，根據W=Gh可知這兩段重力做的功相等；因小球在自由下落時做加速下落運動，所以根據速度公式可知經過相同路程的時間關系，再根據功率公式得出它們的功率關系。
【解答】 已知AB=BC，根據W=Gh可知，重力在AB段和BC段做的功相等，即W1=W2；
由于小球在自由下落時做加速運動，
根據可知，小球在BC段運動的時間短，
根據公式可知，物體在AB段重力做功功率小于BC段重力做功功率，即P1＜P2。
故選D。
5．（2019九上·蕭山期末）如圖所示，用40N的力F沿水平方向拉滑輪，可使重20N的物體A以0.3m/s的速度在水平面上勻速運動。物體B重10N，彈簧測力計的示數恒為10N（不計滑輪、測力計、繩子的重力，滑輪的轉軸光滑）。下列說法不正確的是（　　）
A．物體A受到水平面的摩擦力是10N
B．滑輪移動的速度是0.15m/s
C．在2s內繩子對物體A做的功為6J
D．水平拉力F的功率是6W
【答案】C
【知識點】二力平衡的條件及其應用；功率計算公式的應用；滑輪組及其工作特點
【解析】【分析】（1）首先對動滑輪進行受力分析，根據二力平衡計算出繩子對A的拉力，然后對A進行受力分析，根據二力平衡的知識計算出A受地面的摩擦力；
（2）根據動滑輪的特點及A的移動速度計算滑輪的移動速度；
（3）首先根據sA=vAt計算出物體A移動的距離，再根據公式W=F拉sA計算對A做的功；
（4）根據公式P=Fv計算水平拉力F的功率即可。【解答】A.不計滑輪的摩擦和重力，以動滑輪為研究對象，則兩段繩子向右的拉力與向左的拉力平衡，所以2F拉=F，則A物體對滑輪的拉力；因為力的作用是相互的，所以滑輪對A的拉力也為20N；物體B始終處于靜止狀態，則測力計對B向右的拉力與A對B向左的摩擦力平衡，所以fA對B=F示=10N；因為力的作用是相互的，所以物體B對A的摩擦力為10N，方向向右；
物體A向左勻速運動，它受到繩子向左的拉力，B對它向右的摩擦力和地面對物體A還有向右的摩擦力，由力的平衡條件可得：F拉=fB對A+f地，所以地面對A的摩擦力為：f地=F拉-fB對A=20N-10N=10N，故A正確不合題意；
B.此時這個滑輪是費力的，因此它省距離，即滑輪的移動速度為：，故B正確不合題意；
C.繩子對物體A的拉力是20N，2s物體A移動的距離為sA=vAt=0.3m/s×2s=0.6m，
所以在2s內繩子對物體A做的功：W=F拉sA=20N×0.6m=12J，故C錯誤符合題意；
D.水平拉力F的功率為：P=Fv=40N×0.15m/s=6W，故D正確不合題意。
故選C。
6．（2024九上·杭州）如圖所示，將一彈性小球沿一定角度斜拋出去，小球落地后被彈出，依次經過A點、B點、C點和D點后又被多次彈起，圖中虛線為小球的運動軌跡。則該彈性小球在運動過程中，下列說法正確的是（　　）
A．小球在B點時機械能為零
B．小球第一次反彈后到達最高點C時動能為零
C．小球經過相同高度的A、D兩點時動能相等
D．小球在C點時的機械能大于在D點時的機械能
【答案】D
【知識點】動能和勢能的大小變化；動能的影響因素；勢能的影響因素
【解析】【分析】影響重力勢能的因素：質量、高度；影響動能的因素：質量、速度；影響彈性勢能的因素：彈性形變程度；小球彈跳的高度會越來越低，這說明在勢能和動能的轉化過程中有能量的消耗，所以小球的機械能一次比一次少。
【解答】A．小球在B點時，質量一定，高度最低，速度最大，所以動能最大，重力勢能最小，動能和勢能統稱為機械能，機械能不為零，故A錯誤；
B．從軌跡來看，小球既有水平方向的速度又有豎直方向的速度，第一次反彈后到達最高點C時，豎直方向速度為零，水平方向速度不為零，則小球在C點的動能不為零，故B錯誤；
C．小球在多次彈起過程中，機械能逐漸變小，而A點在D點之前，因此小球在D點的機械能小于在A點的機械能，由于A、D兩點高度相同，重力勢能相等，所以D點的動能小于A點的動能，故C錯誤。
D．由圖可知，小球在多次彈起過程中，機械能逐漸變小，而C點在D點之前，所以小球在C點時的機械能大于在D點時的機械能，故D正確。
故答案為：D。
7．（2019九上·瑞安月考）自行車是簡單機械的巧妙結合，如踏腳用到了杠桿原理。若作用在腳踏板上的力為F，下列圖中能正確表示出該力的力臂的是（　　）
A． B．
C． D．
【答案】B
【知識點】力臂的畫法
【解析】【分析】根據力臂的定義判斷。
【解答】力臂是從杠桿支點到力的作用線的垂直距離。根據圖片可知，O點為支點，標有F的箭頭為力的作用線，那么該力的力臂如下圖所示：
故B正確，而A、C、D錯誤。
故選B。
8．（2024九上·鹿城月考）小科用如圖所示的電路探究“電流通過導體產生熱量多少與電阻的關系”，下列說法正確的（　　）
A．玻璃管越粗實驗現象越明顯
B．兩燒瓶中分別裝等質量的水和煤油
C．需控制兩燒瓶中電阻絲的長度、橫截面積、材料均相同
D．該裝置還可研究導體產生的熱量與電流大小的關系
【答案】D
【知識點】影響電流熱效應的因素（焦耳定律）
【解析】【分析】 轉換法 物理學中對于一些看不見摸不著的現象或不易直接測量的物理量，通常用一些非常直觀的現象去認識或用易測量的物理量間接測量，這種研究問題的方法叫轉換法。
【解答AB.電阻絲產生的熱量不易直接觀察，由轉換法，可使等質量初溫相同的同種物質吸收熱量，由溫度變化確定產生的熱量多少；故玻璃管越細，變化幅度越大，實驗現象越明顯，故AB錯誤；
C.探究“電流通過導體產生熱量多少與電阻的關系”，要控制電流和通電時間相同，只改變電阻大小，故兩燒瓶中電阻絲阻值應不同，若控制兩燒瓶中電阻絲的長度、橫截面積、材料均相同，則兩電阻絲阻值相同，故C錯誤；
D.研究電流通過導體產生的熱量與電流大小的關系，要控制電阻和通電時間相同，只改變電流大小。上圖中，將任一個電阻絲作為研究對象，通過移動變阻器的滑片可改變電
路的電流大小，而控制通電時間相同，即可研究電流通過導體產生的熱量與電流大小的關系，故D正確。
故答案為：D。
9．（2022九上·慈溪競賽）某同學利用電壓恒定的電源、定值電阻R1、熱敏電阻R2(阻值隨溫度升高而減小)、電磁鐵、電壓表連接成水溫檢測電路，電路原理如圖甲。在電磁鐵上方固定一個掛有鐵塊的彈簧測力計，其中某時段彈簧拉力隨時間變化情況如圖乙。則對各時段分析錯誤的是（　　）
A．0～t1時段水溫最低
B．t1～t2，時段水溫升高
C．t2～t3時段電路消耗的電功率最大
D．t3～t4時段電壓表示數不斷增大
【答案】D
【知識點】歐姆定律及其應用；影響電磁鐵磁性強弱的因素；電功率計算公式的應用
【解析】【分析】（1）（2）根據拉力變化確定電磁鐵的磁場變化，進而確定通過電路的電流變化，再根據歐姆定律確定R2的阻值變化，最后根據它的阻值隨溫度的變化規律確定水溫變化。
（3）根據P=UI分析總功率的變化；
（4）根據U=IR分析電壓表的示數變化。
【解答】根據圖乙可知，0~t1時段，彈簧拉力最小，則此時電磁鐵的磁場最弱，通過電路的電流最小，而電路的總電阻最大。根據R總=R1+R2可知，此時R2的阻值最大，而溫度最低，故A正確不合題意；
t1~t2時段，彈簧的拉力增大，則此時電磁鐵的磁場變強，通過電路的電流變大，而電路的總電阻變小。根據R總=R1+R2可知，此時R2的阻值變小，則該時段水溫升高，故B正確不合題意；
同理分析可知，t2~t3時段時，彈簧拉力最大，則通過電路的電流最大，根據P=UI可知，電路的總功率最大，故C正確不合題意；
t3~t4時段，彈簧拉力不斷減小，那么通過電路的電流不斷減小，根據U=IR可知，電壓表的示數不斷減小，故D錯誤符合題意。
故選D。
10．（2019九上·義烏月考）下列關于放射現象、原子核和核能的說法中，正確的是 (　　)
　
A．通過對放射現象的研究，物理學家確認，原子核由質子和電子組成
B．放射性有著廣泛的應用，但是強劑量或長時間的輻射對人體有害
C．目前的核電站是利用核聚變釋放的核能來發電的
D．核聚變的原料"鈾"在地球上的儲量非常有限
【答案】B
【知識點】核裂變與核聚變；核電站及其工作原理
【解析】【分析】（1）原子是由原子核和電子組成的，原子核是由質子和中子組成的；
（2）在大劑量的照射下，放射性對人體和動物存在著某種損害作用，放射性也能損傷遺傳物質，主要在于引起基因突變和染色體畸變，使一代甚至幾代受害；
（3）核電站是可利用核裂變產生的巨大能量來發電的；
（4）地殼中鈾的平均含量約為百萬分之2.5，即平均每噸地殼物質中約含2.5克鈾，這比鎢、汞、金、銀等元素的含量還高。
【解答】A、原子核是由質子和中子組成的，質子和中子是由更小的微粒夸克組成的，因此該選項錯誤；
B、放射性在治療腫瘤方面有著重要的應用，但是過量的輻射對人體是有危害的，有時住往需經20年以后，一些癥狀才會表現出來，因此該選項正確；
C、核電站是利用核裂變的鏈式反應釋放的核能來發電的，不像化石燃料發電那樣排放巨量的污染物質到大氣中，因此核能發電不會造成空氣污染，該選項錯誤；
D、鈾在地殼中的含量很高，比汞、鉍、銀要多得多，但由于提取鈾的難度較大，只有瀝青鈾礦和鉀釩鈾礦兩種常見的礦床，另外鈾是核裂變的原料，不是核聚變，故該選項錯誤。
故答案為：B
11．（2018九上·杭州期中）投擲實心球是體育中考項目之一。若不計空氣阻力，實心球從離手到落地前的過程中，下列關于其動能、勢能和機械能的大小分別隨時間變化的曲線中，正確的是（　　）
A．①③④ B．②③④ C．①④ D．③④
【答案】B
【知識點】動能和勢能的大小變化
【解析】【分析】動能與質量和速度有關，重力勢能與質量和高度有關，而機械能等于動能與勢能的和，據此判斷三種能量的變化趨勢。
【解答】實心球從離手到落地前的過程中，它的高度先增大后減小，因此它的重力勢能先增大后減小，故③正確；
由于球的高度先增大后減小，所以小球的速度先減小后增大，那么動能先減小后增大；因為到達最高點時，球的速度并不為0，所以它的動能最小時也不為0，故③正確，而①錯誤；
由于不計空氣阻力，所以機械能沒有損失，即保持不變，故④正確。
那么正確的是②③④。
故選B。
12．（2022九上·安吉期末）繼高鐵之后，“華龍一號"核電裝置成為了我國的另一“國之重器”，目前已經和多個國家簽訂了核能發電項目。如下圖是核電站工作流程圖，關于流程中各裝置的能量轉化，正確的是（　　）
A．核反應堆：核能轉化為內能 B．蒸汽輪機：化學能轉化為動能
C．發電機：電能轉化為機械能 D．電取暖器：電能轉化為機械能
【答案】A
【知識點】能量的相互轉化和轉移
【解析】【分析】根據能量轉化的知識判斷。
【解答】A.核反應堆：核能轉化為內能，故A正確；
B.蒸汽輪機：內轉化為動能，故B錯誤；
C.發電機：機械能轉化為電能，故C錯誤；
D.電取暖器：電能轉化為內能，故D錯誤。
故選A。
13．（2024九上·杭州期末）如圖所示，兩燈泡L1和L2規格分別為“6V3W"和“6V6W"，電源電壓相同恒為6V，按甲、乙方式連接，工作時最亮的是（　　）
A．甲圖中的L1 B．甲圖中的L2 C．乙圖中的L1 D．乙圖中的L2
【答案】D
【知識點】串、并聯電路的電流特點；串、并聯電路的電壓特點；電功率計算公式的應用
【解析】【分析】燈泡的亮度決定于實際功率大小，
（1）根據串聯分壓確定串聯時的電壓，得出實際功率與額定功率的關系；
（2）根據并聯電壓相等，確定實際功率。
【解答】燈泡的亮度決定于實際功率大小，甲圖中兩個燈泡串聯，根據串聯分壓，每個燈泡的電壓都小于6V，實際功率都小于額定功率，而乙圖并聯，每個燈泡的電壓都等于額定電壓6V，都正常發光，兩燈泡L1和L2規格分別為“6V 3W”和“6V 6W“，說明L2的實際功率大，故并聯時L2最亮。
故答案為：D。
14．（2024九上·紹興期末）《天工開物》中記載有一種自動引水灌溉工具“高轉筒車”(如圖)。使用時下方轉輪安裝在河道中，流水驅動輪子轉動，系在傳動繩索上的竹筒將水從河里源源不斷輸送到上方農田中。下列說法正確的是（　　）
A．這是一臺“永動機”
B．水在輸送過程中重力勢能不變
C．轉輪轉速越快輸水做功功率越大
D．上、下兩個轉輪可分別看作定滑輪和動滑輪
【答案】C
【知識點】功率計算公式的應用；動能和勢能的大小變化；動滑輪及其工作特點
【解析】【分析】A.根據能量轉化和守恒的知識判斷；
B.重力勢能與質量和高度有關；
C.功率是表示物體做功快慢的物理量；
D.固定不動的滑輪為定滑輪，跟隨物體一起移動的滑輪為動滑輪。
【解答】A.輪子轉動輸送水，利用的是水的動能，這不是永動機，故A錯誤；
B.水在輸送過程中質量不變，高度增大，則重力勢能變大，故B錯誤；
C.轉輪轉速越快，輸水做功越快，則功率越大，故C正確；
D.上下兩個輪子都是固定的，肯定不是動滑輪，故D錯誤。
故選C。
15．（2024九上·紹興期末）利用核能發電是人們和平利用核能的一個重要方向。下面有關核電站的說法正確的是（　　）
A．核反應堆是利用核聚變原理工作的
B．汽輪機將機械能轉化為內能
C．發電機將機械能轉化為電能
D．核電站發電和原子彈爆炸時發生的鏈式反應，
【答案】C
【知識點】核電站及其工作原理
【解析】【分析】AD.根據核反應堆的工作原理判斷；
B.根據熱機的能量轉化判斷；
C.根據發電機的能量轉化判斷。
【解答】A.核反應堆是利用核裂變原理工作的，反應是可控的，而原子彈爆炸是不可靠的核裂變，故A、D錯誤；
B.汽輪機將內能轉化為機械能，故B錯誤；
C.發電機將機械能轉化為電能 ，故C正確。
故選C。
16．（2023九上·安吉月考）甲、乙兩只普通照明燈泡的銘牌如圖所示，下列說法中正確的是（　　）
A．兩燈均正常發光時，乙燈消耗的電能較多
B．兩燈串聯在220V的電路中，甲燈比乙燈亮
C．將乙燈接入110V的電路中，它的實際功率為50W
D．兩燈均正常發光時，甲燈的電阻小于乙燈的電阻
【答案】B
【知識點】電功率計算公式的應用
【解析】【分析】A.根據W=Pt分析；
BD.根據公式分別計算出兩個燈泡正常發光時的電阻，再根據P=I2R比較二者串聯時電功率大小即可；
C.根據可知，在電阻不變的情況下，功率與電壓的平方成正比，據此計算110V時乙燈的實際功率即可。
【解答】A.當兩燈都正常發光時，它們的實際功率都等于各自的額定功率，分別為25W和100W。根據W=Pt可知，由于不清楚各自的工作時間，故無法確定誰消耗的電能多，故A錯誤；
BD.甲、乙兩燈的正常工作的電阻：；
；
由此可知，兩燈均正常發光時，甲燈的電阻大于乙燈的電阻，
當甲、乙兩燈串聯時，根據P=I2R知，電流相同，甲電阻越大，甲實際功率越大，甲電燈越亮，
故B正確、D錯誤；
C.由乙燈銘牌上的字樣可知，當乙燈接入220V電路中正常工作，其額定功率為100W．根據可知，在電阻不變的情況下，功率與電壓的平方成正比，當電壓變為110V，即為額定電壓的，則實際功率就是額定功率的，所以此時的實際功率為：P乙實==100W/4=25W，故C錯誤。
故選B。
二、填空題
17．（2023九上·金華期末）能量的轉化事實在學習和生活中比比皆是，完成下列關于能量轉化的問題：
（1）李白在《望廬山瀑布》中寫道： “日照香爐生紫煙”，這是通過 　 　 (選填“做功”或 “熱傳遞”)的方式來改變香爐峰的內能，加快了水的蒸發而生成“紫煙”；
（2）將開水灌入保溫瓶，未灌滿時就塞好瓶塞，瓶塞通常會被噴出。瓶塞被噴出過程中的能量轉
化與汽油機的 　 　 沖程中的能量轉化相同。
【答案】（1）熱傳遞
（2）做功
【知識點】物體內能的改變方法；熱機的工作原理
【解析】【分析】（1）做功改變物體內能的本質為能量的轉化，而熱傳遞改變物體內能的本質是能量的轉移；
（2）四沖程汽油機的壓縮沖程，將機械能轉化為內能；做功沖程，將內能轉化為機械能。
【解答】（1）“日照香爐生紫煙”，這是通過熱傳遞的方式來改變香爐峰的內能，加快了水的蒸發而生成“紫煙”；
（2）將開水灌入保溫瓶，未灌滿時就塞好瓶塞，瓶塞通常會被噴出，此時將水蒸氣的內能轉化為瓶塞的機械能，這和汽油機的做功沖程的能量轉化相同。
18．（2024九上·杭州）現有30捆書籍，每捆書籍的質量都為5kg。小明想盡快將它們搬上10m高的四樓教室。如圖是小明可以提供的用于搬運物體的功率與被搬運物體質量的關系圖像。由圖可知，若用最少的時間將這批書籍搬上教室，每次搬運的書籍的質量應是　 　kg，每次上樓對書做的功是　 　J，除去小明搬起、放下以及下樓的時間，搬完這批書小明最少需要　 　分鐘。
【答案】15；1500；5
【知識點】功的計算公式的應用；功率計算公式的應用
【解析】【分析】（通過圖線知，頂點的輸出功率最大，為了盡可能快地將這批書籍搬上新家，要求人始終在最大功率（輸出）狀態下工作，因此每次應搬運質量15kg的書籍；根據G=mg求出每次搬運的書籍的重力；利用W=Gh求每次搬運書籍做的功。
【解答】由圖像知道，當搬運質量為15kg物體時，人用于搬運物體的功率（輸出）最大，其值為50W；30捆書籍的總重是一定的，搬運的高度一定（h=10m），所以搬運書籍需要做的總功是一定的；為了以最少的時間將這批書籍搬上新家，應要求人始終在最大功率（輸出）狀態下工作，所以，每次應搬運質量15kg的書籍。每次搬運的書籍的重力
每次上樓對書做的功（克服書的重力做功）
由 知道，每次上樓所用的時間
總共有30捆書籍，1次搬3捆，所以，要完成搬運任務需要10個來回，則他最快完成搬運任務并返回原地所用的總時間
19．（2024九上·杭州）如圖甲所示，離手后的籃球在空中依次從A點運動到D點，在　 　點動能最大。根據圖乙的能量柱狀圖，可知B和D的高度　 　（選填“一定”或“不一定”）相同，而且籃球在B點的機械能　 　（選填“大于”“等于”或“小于”）在D點的機械能。
【答案】A；一定；大于
【知識點】動能和勢能的大小變化；動能的影響因素；勢能的影響因素
【解析】【分析】動能大小的影響因素：質量、速度；質量越大，速度越大，動能越大。動能和勢能統稱為機械能，據此根據能量柱狀圖，結合能量守恒定律分析解答。
【解答】離手后的籃球在空中依次從A點運動到D點，在A點時速度最大，則在A點動能最大。根據籃球在等高點B和D的能量柱狀圖知道，籃球在B點和D點重力勢能相等，所以，B和D的高度一定相同；根據籃球在等高點B和D的能量柱狀圖知道，在D點的動能小于在C點的動能，由于動能和勢能統稱為機械能，所以，籃球在B點的機械能大于在D點的機械能。
20．（2024九上·鹿城月考）2023年4月中國“人造太陽”成功實現穩態高約束模式等離子體運行403秒，創造新的世界紀錄，
（1）其反應原理與太陽類似，是通過核　 　，釋放巨大的核能，從而獲得高溫。
（2）“人造太陽”加熱功率超過1×1012瓦，若利用“人造太陽”發電，發電效率為60%，則每小時發電量達　 　千瓦時。
【答案】（1）聚變
（2）6×108
【知識點】核裂變與核聚變；電功計算公式的應用
【解析】【分析】核聚變是指將兩個較輕的核結合而形成一個較重的核和一個極輕的核（或粒子）的一種核反應形式。
【解答】（1）“人造太陽”的反應原理與太陽相似，通過核聚變的途徑釋放出巨大能量，從而獲得高溫。
（2）“人造太陽”每小時發電量為
21．（2021九上·嵊州期末）同一小球以同樣的速度v沿著與水平方向成θ角斜向上拋出，甲圖表示小球沿足夠長的光滑斜面向上運動，乙圖表示小球在空中的運動軌跡（空氣對小球的阻力忽略不計)。
（1）小球在沿斜面上升的過程中其機械能總量　 　(選填“增大”、“不變”或“減小”)
（2）小球能到達最高點的高度h1　 　h2。(選填“大于”、“等于”或“小于”)
【答案】（1）不變
（2）大于
【知識點】能量的相互轉化和轉移；動能和勢能的大小變化
【解析】【分析】（1）分析小球運動過程中是否存在能量的損失即可；
（2）首先分析最高點時二者速度的大小，然后確定該點時動能的大小，進而確定重力勢能的大小，最后比較最高點的高度大小。
【解答】（1）小球在沿斜面上升過程中，斜面光滑，即不會克服阻力而消耗機械能，因此其機械能總量不變。
（2）小球在斜面上到達最高點時，它的速度為零，動能為零；小球被拋出到達最高點時，它在水平方向上的速度不為零，即動能不為零。根據機械能=動能+重力勢能可知，前面的重力勢能肯定大于后者的重力勢能，即前面到達的高度大于后者的高度，也就是h1>h2。
22．（2024九上·紹興期末）如圖是一個定滑輪(質量為3kg)和一個動滑輪(質量為2kg)組成的滑輪組。用該滑輪組在4秒內將重物豎直向上勻速提升4m，所用拉力F=100N，不考慮繩重和摩擦的影響。
（1）在該滑輪組中滑輪A的作用是：　 　。
（2）拉力F做功的功率為　 　W。
（3）在提升該重物時滑輪組的機械效率為　 　。
【答案】（1）改變力的方向
（2）200
（3）90%
【知識點】功率計算公式的應用；滑輪組繩子拉力的計算；機械效率的計算
【解析】【分析】（1）定滑輪可以改變力的方向，動滑輪可以省力；
（2）根據s=nh計算出拉力移動的距離，根據W總=Fs計算拉力做的總功，根據計算拉力做功的功率；
（3）根據W額=G動h計算滑輪組做的額外功，根據W有=W總-W額計算滑輪組做的有用功，根據計算滑輪組的機械效率。
【解答】（1）根據圖片可知，滑輪A固定不動，為定滑輪，作用是改變力的方向；
（2）承擔重力的繩子段數n=2，則拉力移動的距離s=nh=2×4m=8m；
拉力做的總功W總=Fs=100N×8m=800J；
則拉力的功率：；
（3）滑輪組做的額外功W額=G動h=2kg×10N/kg×4m=80J；
則滑輪組最的有用功：W有=W總-W額=800J-80J=720J；
那么滑輪組的機械效率：。
23．（2024九上·鎮海區期末）如圖所示，水平桌面上放一重為10N的物體A，在6N的水平推力F的作用下，2s內運動了0.2m，從甲圖位置運動到乙圖位置，在此過程中，推力F的功率為　 　W，物體A所受重力做功　 　J。
【答案】0.6；0
【知識點】功；功的計算公式的應用；功率；功率計算公式的應用
【解析】【分析】 根據W=Fs計算推力F對物體A做功，由算出推力F的功率；
根據做功的兩個必要因素分析重力做功。
【解答】 推力F對物體A做的功為：
W=Fs=6N×0.2m=1.2J；
推力F的功率為：
重力的方向豎直向下，物體在水平方向運動，重力方向沒有移動距離，沒有做功，即做功為0J。
三、實驗探究題
24．（2024九上·海曙開學考）小明用如圖裝置來測定斜面的機械效率。每次實驗時，被拉的小車沿同一斜面勻速向上運動。下表是小明記錄實驗數據的表格。
（1）本實驗中是通過改變　 　從而改變斜面的傾斜程度；
（2）經計算，“較陡”時，斜面的機械效率為　 　。
（3）綜合分析以上數據，可以得出的實驗結論為：　 　。
（4）“最陡”時，小車對長木板的摩擦力為　 　。
實驗次數 斜面的傾斜程度 小車重量G/N 斜面高度h/m 沿斜面拉力F/N 斜面長S/m 有用功W有/J 總功W總/J 機械效率η
1 較緩 10 0.1 3 1 1 3 33%
2 較陡 10 0.2 4 1 　 　 　
3 最陡 10 0.4 6 1 4 6 66.7%
【答案】（1）木塊高度h
（2）50%
（3）其它條件相同時，斜面越陡，斜面的機械效率越大
（4）2N
【知識點】機械效率的測量實驗
【解析】【分析】 （1）本實驗中可以手動改變木塊高度h從而改變斜面的傾斜程度；
（2）根據W有=Gh計算出有用功，根據W總=Fs計算出總功，根據計算出斜面的機械效率；
（3）根據表格的數據可分析斜面機械效率與斜面傾斜程度的關系；
（4）木板對小車的摩擦力做的功為額外功，根據W額=W總-W有=fs可計算出木板對小車的摩擦力，小車在斜面上是勻速直線運動的，根據力的作用是相互的知，小車對長木板的摩擦力等于木板對小車的摩擦力。
【解答】 （1）本實驗中可以手動改變木塊高度h從而改變斜面的傾斜程度；
（2）由表格的第2組實驗數據知，
克服小車重力做的有用功為：W有=Gh=10N×0.2m=2J，
彈簧測力計拉力對小車做的總功為：W總=Fs=4N×1m=4J，
則此時斜面的機械效率為：；
（3）根據表格的數據知，其它條件相同時，當斜面越陡時，斜面的機械效率越大；
（4）根據表格的第3組實驗數據知，
此時克服小車重力做的有用功為：W有'=Gh'=10N×0.4m=4J，
彈簧測力計拉力對小車做的總功為：W總'=F's=6N×1m=6J，
則小車克服斜面摩擦力做的額外功為：W額=W總'-W有'=6J-4J=2J，
根據W額=fs得，木板對小車的摩擦力為：，
由于小車在斜面上是勻速直線運動，根據力的作用是相互的知，小車對長木板的摩擦力為：f'=f=2N。
25．（2024九上·鹿城月考）小明用圖甲所示電路來測量小燈泡的電功率（部分器材的規格已標明）。
（1）閉合開關進行小燈泡額定功率測定的實驗，當移動滑動變阻器到圖中位置時，電壓表示數為2伏，接下來的操作是　 　。
（2）小明進行了六次實驗，記錄實驗數據并在U-I圖像中描點，得到小燈泡兩端的電壓與電流的關系圖像如圖乙所示。則根據記錄的數據和圖像可知：小燈泡的額定功率為　 　瓦。
（3）實驗結束后，小明繼續對滑動變阻器兩端電壓與通過它的電流關系進行探究，畫出了對應的U-I圖像如圖丙，請你在圖中“①”、“②”或“③”三條虛線中選擇正確的一條，并說明你選擇的依據　 　。
【答案】（1）向右移動滑動變阻器，直到電壓表示數為2.5伏
（2）0.75
（3）①，燈泡和滑動變阻器兩端電壓之和保持不變
【知識點】電功率計算公式的應用；小燈泡電功率的影響因素
【解析】【分析】 額定功率，是指用電器正常工作時的功率。它的值為用電器的額定電壓乘以額定電流。若用電器的實際功率大于額定功率，則用電器可能會損壞；若實際功率小于額定功率，則用電器無法正常運行。
【解答】（1） 電壓表示數為2伏 ，電路中的電阻較大，接下來應進行的操作是移動滑動變阻器滑片， 直到電壓表示數為2.5伏 。
（2）根據U-I圖像可知，燈泡兩端電壓等于額定電壓2.5V正常發光，此時通過它的電流為0.3A，小燈泡的額定功率為P額=U額I額=2.5V×0.3A=0.75W
（3）電源電壓為3V，燈的U-I圖像與變阻器電流隨電壓的變化關系圖像交點，表示燈的電壓與變阻器的電壓相等（串聯電路各處的電流相等），故由串聯電路電壓的規律，此時燈與變阻電壓的電壓都為1.5V， 燈泡和滑動變阻器兩端電壓之和保持不變等于3v，只有圖3中的虛線①符合這個條件。
26．（2020九上·拱墅期中）在“探究杠桿的平衡條件”實驗中：
（1）如圖a所示，為使杠桿在水平位置平衡，應將杠桿右端的平衡螺母向　 　旋（選填“左“或“右”）。
（2）如圖b所示，在A位置上掛兩個相同鉤碼，應該在B位置掛上　 　個同樣的鉤碼，才能使杠桿在水平位置平衡。
（3）如圖c所示，彈簧測力計由豎直方向逐漸向左轉動，杠桿始終保持水平平衡，則彈簧測力計的示數將　 　（選填“變大”、“變小”或“不變”）。
【答案】（1）右
（2）1
（3）變大
【知識點】杠桿的平衡條件
【解析】【分析】（1）平衡螺母總是向輕的那端調節；
（2）根據杠桿的平衡條件F1L1=F2L2計算；
（3）分析動力臂的長度變化，然后根據杠桿的平衡條件分析動力的大小變化。
【解答】（1）根據a圖可知，杠桿的右端上翹，那么右端輕，因此平衡螺母向右端調節；
（2）設每格的長度為L，每個鉤碼重力為G，根據圖b得到：
2G×2L=4L×nG；
解得：n=1；
（3）如圖c所示，彈簧測力計由豎直方向逐漸向左轉動，杠桿始終保持水平平衡，那么動力臂逐漸變小，根據杠桿的平衡條件可知，彈簧測力計的示數將變大。
27．（2024九上·杭州期末）如圖是小金探究“動能大小影響因素”的裝置，小球從斜面上靜止釋放，沿斜面滾下后撞擊水平面上的彈簧，完成三次實驗，并記錄數據如下表。
實驗組別 甲 乙 丙
小球質量/克 4 16 4
小球下滑高度/厘米 5 5 ？
彈簧的最大壓縮長度/厘米 4 8 8
（1）實驗甲、乙中，小球從斜面同一位置靜止釋放，目的是　 　。
（2）本實驗通過　 　來反映小球動能的大小。
（3）根據實驗甲、乙，可得出的結論是　 　。
（4）根據實驗數據，實驗丙中小球下滑的高度為　 　厘米。
【答案】（1）控制小球到達水平面時的速度相同
（2）比較彈簧被壓縮長度
（3）物體速度相同時，質量越大，動能越大
（4）10
【知識點】動能的影響因素
【解析】【分析】（1）（2）根據控制變量法和轉換法分析；
（3）影響物體動能大小的因素有質量和速度，找出相同的量和變化的量，分析得出動能大小與變化量的關系，據此得出結論；
（4）分析表格中數據可知彈簧壓縮的長度擴大的倍數與小球的質量擴大的倍數、小球滾下的高度擴大的倍數的關系，據此推測實驗丙中小球的下滑高度。
【解答】（1）對比甲圖和乙圖，小球質量m甲＜m乙，質量不同的小球從斜面的同一位置由靜止釋放的目的是為了控制小球到達水平面時的速度相同；
（2）根據轉換法，通過比較彈簧被壓縮程度來比較小球到達水平面時動能的大小，這是轉換法的應用；
（3）分析比較甲和乙兩組實驗可知，小球的質量不同，從斜面下滑的高度相同，下滑到水平面時速度相同，故為了探究動能大小與質量的關系，乙中小球質量大，彈簧被壓縮程度大，由轉換法，可得結論：物體速度相同時，質量越大，動能越大；
（4）比較表格中甲、乙數據可知小球的質量擴大4倍，滾下的高度相同，彈簧壓縮的長度擴大4倍，說明小球動能大小與小球質量成正比；
比較表格中甲、丙兩組數據可知小球的質量相同，彈簧壓縮的長度擴大4倍，則小球滾下的高度擴大2倍，所以小球滾下的高度為5cm×2=10cm。
故答案為：（1）控制小球到達水平面時的速度相同；（2）比較彈簧被壓縮長度；（3）物體速度相同時，質量越大，動能越大；（4）10。
28．（2024九上·上城期末）古人使用的投石機是應用杠桿及能量轉化的原理制成的。項目化學習小組對其開展研究，并利用木板、橡皮筋、瓶蓋、等體積實心小球(木球a、石球b、鐵球c)制作了簡易的投石機，如圖。投射時，只要下壓拋擲桿及小球，改變橡皮筋的形變程度，松手后拋擲桿即可繞固定軸轉動，當拋擲桿碰撞到擋板時，瓶蓋內的小球會被拋出。制作完成后，小組依據如下評價表開展了自評。
投石器制作的評價量表
評價指標(總投射10次) 評價等級
優秀 良好 待改進
指標一：投遠(平均射程) 射程最遠 射程較遠 射程較近
指標二：投準 7-10次能投射到指定區域 4-6次能投射到指定區域 3次及以下能投射到指定區域
指標三： ？ ..... ..... .....
（1）小組自評“投遠”這一指標為良好。如何增大射程呢 小組對射程的影響因素展開了探究。
①小組認為，同一木球射程與橡皮筋的形變程度有關。下壓拋擲桿分別位于不同位置進行實驗。發現在橡皮筋的形變程度越大時，木球的射程越遠。從能量轉化的角度分析木球射程越遠的原因　 　。
②小組根據能量轉化和動能的影響因素分析，可知射程與拋擲小球的質量有關，當橡皮筋的形變程度相同時，3個小球射程由遠到近排序為　 　(用字母表示)。小組后來通過實驗驗證了分析。
（2）利用該投石器，小組希望讓鐵球能投得更遠，簡單可行的改進為　 　。
（3）根據評價需要，請你提出一項指標寫在指標三“ ”處。　 　。
【答案】（1）橡皮筋的形變程度越大，勢能越大，轉化為動能越大，木球的射程越遠。；a> b > c
（2）再加一個橡皮筋，增大形變程度。
（3）投快
【知識點】能量的轉化與守恒定律；動能和勢能的轉化與守恒
【解析】【分析】 (1) 根據能量的轉化分析。
(2)根據能量守恒定律分析。
(3)根據表格指標進行分析。
【解答】(1)①橡皮筋的形變程度越大，勢能越大，轉化為動能越大，木球的射程越遠。
當橡皮筋的形變程度相同時，勢能一樣，轉化為的動能一樣，小球越輕，射程越遠，故由遠到近排序為木球a> 石球b > 鐵球c 。
(2)讓鐵球能投得更遠，所需要的能量越多，簡單可行的方法比如增加橡皮筋的形變程度，可以再加一個橡皮筋，增大形變程度。
(3)根據投石機的用途設計，比如投快。
29．（2024九上·紹興期末）某燈泡上標有“7.*V0.5A”的字樣，其中額定電壓值不清、估計在7.0V~7.9V之間，因為燈泡的電阻會隨溫度的升高而增大，要測定小燈泡的額定功率，必須測出其額定電壓。現有實驗儀器：一只電壓恒定的電源(電壓值未知)、一只電流表、一只標有“20Ω 1.5A"的滑動變阻器R，一只阻值為10Ω的定值電阻R0、開關和導線若干。某項目化小組反復討論后，設計了圖甲所示的電路圖，并開展以下實驗。
（1）滑片P位于a端時。只閉合開關S和S1，此時電流表示數如圖乙為　 　A，計算出電源電壓為　 　V。
（2）　 　 (請補充具體操作)，此時小燈泡正常發光。
（3）當小燈泡正常發光時，保持滑動變阻器的滑片P不動，閉合開關S和S1，斷開S2，讀出電流表示數為0.6A，則求出此時變阻器接入電路的阻值R'。通過計算得出燈泡的額定電功率為　 　W。
【答案】（1）0.4；12
（2）閉合開關S和S2，斷開S1，移動滑動變阻器R的滑片P，使電流表示數為0.5A
（3）3.5
【知識點】歐姆定律及其應用；電功率計算公式的應用
【解析】【分析】（1）只閉合開關S和S1，滑片P位于a端時，滑動變阻器R與定值電阻R0串聯，由圖乙可知此時電路中電流，根據串聯電路特點和歐姆定律可計算出電源電壓；
（2）小燈泡正常發光，通過的電流為0.5A，據此分析；
（3）當小燈泡正常發光時，保持滑動變阻器的滑片P不動，閉合開關S和S1、斷開S2，讀出電流表示數為0.6A，先計算定值電阻兩端電壓，得出滑動變阻器兩端電壓，計算滑動變阻器連入電路的電阻；
當燈泡正常發光時，知道滑動變阻器連入電路的電阻和通過電路的電流，計算滑動變阻器兩端電壓，可得出燈泡兩端電壓，即額定電壓，根據P=UI計算額定功率。
【解答】（1）只閉合開關S和S1，滑片P位于a端時，滑動變阻器R電阻全部連入電路且與定值電阻R0串聯，
燈泡正常發光時的電流為0.5A，則電流表選擇小量程，分度值為0.02A，則示數為：I1=0.4A；
則電壓電壓為：U=I1（R最大+R0）=0.4A×（20Ω+10Ω）=12V；
②只閉合開關S和S2，調節滑動變阻器的滑片，使電路中的電流為0.5A，此時小燈泡正常發光；
③當小燈泡正常發光時，保持滑動變阻器的滑片P不動，閉合開關S和S1、斷開S2，讀出電流表示數為：I2=0.6A，
則此時定值電阻兩端的電壓為：U定=I2R0=0.6A×10Ω=6V，
此時滑動變阻器兩端電壓為：U'=U-U定=12V-6V=6V，
則滑動變阻器連入電路的電阻為：；
當燈泡正常發光時，滑動變阻器兩端的電壓為：U″=IR=0.5A×10Ω=5V，
則此時燈泡兩端的電壓即額定電壓為：U額=U-U″=12V-5V=7V，
燈泡的額定電功率為：P=U額I=7V×0.5A=3.5W。
四、解答題
30．（2023九上·義烏月考）本屆杭州亞運會科技滿滿，其中兩只“呆萌”的四足機械狗成為亮點，它們變身鐵餅“搬運工”，這是世界首次使用機械狗在賽場搬運體育器械。工作人員只需將鐵餅放置在卡槽上，便可在第一時間操控機械狗將鐵餅運輸回起點處。
（1）機械狗在平地上運輸鐵餅，是將電能轉化為　 　。
（2）已知機械狗的牽引力為100牛，將鐵餅從65米的落地點徑直運到起點用時13秒，求該機械狗的功率。
（3）機械狗除了能在平地上行走外，它還能進行負重登樓。已知機械狗自重12千克，現攜帶重為2千克的標準鐵餅上五樓。試通過計算，求整個過程中機械狗克服重力所做的功。（每層樓高3米）
【答案】（1）動能
（2）W=FS=100牛×65米=6500焦，P==500瓦
（3）W=Gh=mgh=（12千克+2千克）×10牛/千克×4×3米=1680焦
【知識點】功的計算公式的應用；功率；功率計算公式的應用
【解析】【分析】（1）用電器是將電能轉化為其他形式的能的裝置。
（2）根據W=Fs得到機械狗做的功，根據得到機械狗的功率。
（3）根據G=mg得到總重力，從一樓跑到五樓，上升高度為4層樓的高度，再利用W=Gh可求出克服重力做功。
【解答】（1）機械狗在平地上運輸鐵餅，消耗電能，產生機械能，是將電能轉化為機械能；
（2）機器狗做的功：W=Fs=100N×65m=6500J，
機械狗的功率：；
（3）總重力：G=mg=（12kg+2kg）×10N/kg=140N，
從一樓到五樓，上升高度為h=4×3m=12m，
克服重力做的功：W'=Gh=140N×12m=1680J。
答：（1）機械能；（2）該機械狗的功率為500W；（3）整個過程中機械狗克服重力所做的功為1680J。
31．（2024九上·杭州）周末，重為的550N小海同學沿情侶路騎行，其路程與時間關系圖像如圖甲所示，小海所騎的單車如圖乙所示，單車質量為20kg，g取，試計算：
（1）整個過程中小海的平均速度；
（2）單車與地面的接觸總面積為，求騎行過程中單車對水平路面的壓強；
（3）若騎行過程中受到的阻力為總重力的0.02倍，求小海前5min的騎行功率。
【答案】（1）（1）由圖甲可知，整個過程中小梅通過的路程s=2400m，運動的時間為t=25min=1500s
則整個過程中小梅的平均速度
（2）單車對水平路面的壓力
單車對水平路面的壓強
（3）由圖甲知道，0~5min內小梅騎行時做勻速直線運動，且通過的路程s1=1500m，則小梅騎行的速度
因小梅騎行時做勻速直線運動，牽引力和受到的阻力是一對平衡力，所以，小梅騎行時的牽引力
則小梅前5min的騎行功率
【知識點】平均速度的計算及測量；壓強的大小及其計算；功率計算公式的應用
【解析】【分析】根據速度的公式得到平均速度；單車對水平路面的壓力和自身的重力相等，得到騎行過程中單車對水平路面的壓強。根據圖甲可知0～5min內小梅騎行時做勻速直線運動，并讀出通過的路程，
求出小梅騎行的速度，小海騎行時做勻速直線運動，牽引力和受到的阻力是一對平衡力，根F=f=0.02G求出小海騎行時的牽引力，利用P=Fv得到前5min的騎行功率。
32．（2024九上·海曙開學考）十八世紀，瓦特發明的冷凝器蒸汽機，推動了人類第一次工業革命。如圖為利用瓦特蒸汽機提升物體的工作示意圖，蒸汽機的工作原理為：打開閥門A、關閉閥門B，高壓蒸汽進入汽缸，推動活塞上行。當活塞到達汽缸頂部時，關閉閥門A、打開閥門B，蒸汽進入冷凝器，汽缸內壓強減小，活塞下降。如此循環往復。
（1）蒸汽機活塞往復運動，通過杠桿和定滑輪對重物做功。若物體質量為200千克，活塞每次上升高度為0.6米，則活塞上一次蒸汽機對物體做了多少功
（2）假設活塞每分鐘向上運動100次，該蒸汽機對物體做有用功的功率為多少
【答案】（1）由圖知杠桿左端的力臂是右端力臂的2倍，活塞每次上升高度為h=0.6米，則根據相似三角形的知識可知，杠桿右端下降的高度為；
由定滑輪的特點可知，定滑輪右側物體上升的高度為：；
物體的重力為：G=mg=200kg×10N/kg=2000N；
活塞上升一次蒸汽機對物體做的有用功等于克服物體重力做的功：W有用=Gh'=2000N×0.3m=600J。
（2）活塞每分鐘向上運動100次，該蒸汽機對物體做有用功的功率為：
。
【知識點】功的計算公式的應用；功率計算公式的應用
【解析】【分析】 （1）根據圖中杠桿和定滑輪的特點，判斷活塞上升一次時物體升高的高度，根據W=Gh計算活塞上升一次蒸汽機對物體做的有用功；
（2）已知活塞每分鐘向上運動100次，則根據可計算每分鐘對物體所做有用功的功率。
33．（2024九上·鹿城月考）一般泡制咖啡包含磨咖啡豆、加熱泡咖啡、保溫三個階段。圖甲為多檔位咖啡機，圖乙是其電路結構簡化圖，電動機用于磨咖啡豆，R1、R2為發熱電阻。銘牌上的部分參數如下表所示。
額定電壓 220V
磨豆功率 110W
加熱功率 1210W
保溫功率 88W
產品規格 295*280*410mm
（1）閉合S2和S3咖啡機的工作狀態處于　 　階段。
（2）R2的阻值是多少歐？
（3）小科某次泡制咖啡，只進行了磨豆和加熱，其中磨豆用時0.5分鐘，加熱用時3分鐘，則本次泡制咖啡共消耗多少焦電能？
【答案】（1）加熱
（2）解：當閉合S2、S3時，只有R1接入電路，電阻最小，為加熱階段，
由電功率可知；
當S2閉合、S3斷開時，此時是保溫階段，
可得此時電路總電阻
（3）解：磨豆用時0.5分鐘，t1=0.5min=30s，加熱用時3分鐘，t2=3min=180s，
本次泡制咖啡共消耗電能
。
【知識點】電功計算公式的應用；電功率計算公式的應用；電器的電功率
【解析】【分析】（1）由電功率P=UI可知，在電源電壓U=220V一定時，電阻越大電功率越小，電阻越小電功率越大，當只閉合S2時，電阻R1、R2串聯接入電路，電阻最大，為保溫階段，當閉合S2、S3時，只有R1接入電路，電阻最小，為加熱階段；
（2）當閉合S2、S3時，只有R1接入電路，電阻最小，為加熱階段，由電功率P=UI可知R1阻值；當只閉合S2時，電阻R1、R2串聯接入電路，電阻最大，為保溫階段，由電功率P=UI可知R1+R2阻值，然后相減即可；
（3）消耗的總電能等于磨豆和加熱消耗的電能之和。
34．（2022九上·義烏期中）某新型太陽能汽車動力完全由安裝在車頂的電池板收集的太陽能提供。汽車 (包括乘務人員)的質量為 1.2t，接收太陽能電池板的面積為 8m2。
（1）如汽車勻速行駛過程中所受阻力大小為車重的 0.02 倍，則汽車牽引力為多大？
（2）當汽車在水平路面上以恒定功率做直線運動時，其速度和時間的關系如圖所示，求汽車在水平路面上行駛20s的時間內，牽引力一共做了多少功？
（3）若汽車吸收的太陽能有40%轉化為機械能，則太陽光照射到太陽能電池板單位面積上的輻射功率為多少？
【答案】（1）汽車所受的重力為：G=mg=1.2×103kg×10N/kg=1.2×104N，
汽車所受阻力為：f=0.02G=0.02×1.2×104N=240N，
因為汽車勻速行駛，牽引力與阻力是一對平衡力，大小相等，所以牽引力F=f=240N；
（2）由圖乙可知，汽車勻速行駛時，v=15m/s，
則汽車的恒定功率為：P=Fv=240N×15m/s=3600W；
汽車在0～20s內牽引力做的功為：W=Pt=3600W×20s=7.2×104J；
（3）由題可知，汽車獲得的機械功率為：P機=3600W，
太陽照射在太陽能電池板上的輻射總功率為：，
太陽照射在太陽能電池板單位面積上的輻射功率：。
【知識點】功的計算公式的應用；功率計算公式的應用
【解析】【分析】（1）知道太陽能汽車的質量，根據G=mg求出重力，根據重力和阻力的關系求出阻力大小，勻速直線運動的物體受到平衡力作用，根據平衡力條件求出汽車牽引力；
（2）汽車在10～20s內做勻速運動，處于平衡狀態，牽引力等于阻力，利用P=Fv可求汽車的恒定功率，再根據W=Pt可求汽車在0～20s內牽引力做的功；
（3）根據可求太陽光照射到太陽能電池板的輻射總功率，用總功率除以太陽能電池板的面積得出太陽光照射到太陽能電池板單位面積上的輻射功率。
35．（2024九上·杭州期末）為探究機械功與熱之間的關系，焦耳設計了一個實驗，在容器里裝水，中間安上帶有葉片的轉軸，通過重物下降，帶動葉片旋轉，使水的內能增加。小金自制類似裝置驗證熱和功的關系，如圖所示（部分固定裝置舍去），其中重物的重力為420牛，勻速下降高度為1m，測得水的溫度上升了0.2℃，容器中水的質量為0.45kg，（水的比熱C=4.2×103焦/（千克·℃））
（1）該實驗通過　 　方式增加了水的內能。
（2）容器內水吸收熱量為多少焦
（3）機械功轉化為水的內能的效率是多少
【答案】（1）做功
（2）水的比熱容c=4.2×103J/（kg ℃），水的質量m=0.45kg，水升高溫度Δt=0.2℃，
水吸收的熱量為：Q吸=cmΔt=4.2×103J/（kg ℃）×0.45kg×0.2℃=378J
答：容器內水吸收熱量為378J。
（3）重物下降時減小的機械能W總=Gh=420N×1m=420J，
機械能轉化為水的內能的效率
答：機械功轉化為水的內能的效率是90%。
【知識點】能量利用效率；熱量的計算
【解析】【分析】（1）改變物體內能的方式：做功和熱傳遞，做功發生能量的轉化，熱傳遞發生能量的轉移；
（2）知道水的質量、水的比熱容、水上升的溫度，利用吸熱公式Q吸=cmΔt求水吸收的熱量；
（3）根據求得效率。
【解答】（1）在容器里裝水，中間安上帶有葉片的轉軸，通過重物下降，帶動葉片旋轉，使水的內能增加。所以是通過做功的方式增大了水的內能；
（2）根據Q吸=cmΔt即可計算出容器內水吸收的熱量；
（3）先計算出重物下降時做的總功，再根據計算出機械功轉化為水的內能的效率。
36．（2023九上·江北期中）在獻愛心活動中，小明為敬老院老人設計了一款智能電熱坐墊，能實現加熱后自動保溫。該坐墊電路如圖甲，是安裝在坐墊內的熱敏電阻，其阻值隨溫度的變化如表所示。閉合開關，電熱坐墊啟動高功率工作模式，當通過電磁鐵的電流達到0.05安時，銜鐵和同時被吸引，轉為低功率工作模式。當坐墊溫度降低使通過電磁鐵的電流為0.04安時，電磁鐵無法吸住銜鐵和，、恢復原位，又轉為高功率工作模式。電熱坐墊在高功率和低功率模式之間切換，使其溫度維持在一定范圍。
熱敏電阻的阻值與溫度的關系
溫度/45℃ 20 25 30 35 39 40 41 42 43 44 45 50 55 60 65
阻值/歐 600 480 390 300 240 230 220 210 200 190 180 150 120 100 85
（1）分析表中數據，當溫度升高時，熱敏電阻的阻值　 　；（選填“變大”或“變小”）
（2）圖甲中和的阻值均為1210歐。在某次測試中，電熱坐墊高功率工作和低功率工作用時均為10分鐘，則本次測試中電熱絲消耗的總電能為多少焦？　 　
（3）小明想在控制電路中增加一個力敏電阻，以實現兩個功能
①1000牛壓力以下，坐墊最高溫度不超過45℃；
②人離開后，坐墊始終低功率工作。
現有三種力敏電阻，其阻值隨壓力變化如圖乙所示。寫出你選擇的力敏電阻以及在控制電路中的連接方式，并寫出500牛壓力下坐墊的最高溫度值：　 　。（線圈阻值忽略不計）
【答案】（1）變小
（2）7.2×104J
（3）43℃
【知識點】電阻和電阻的串聯、并聯；歐姆定律及其應用；電功計算公式的應用
【解析】【分析】（1）根據表格數據分析溫度升高時熱敏電阻Ra的阻值變化；
（2）串聯電路總電阻大于任一分電阻，并聯電路總電阻小于任一分電阻，根據可知低功率工作時兩電阻串聯，高功率工作時，兩電阻并聯，
根據串聯電路電阻規律計算兩電阻串聯時的總電阻，根據計算低功率工作時消耗的電能和高功率工作時消耗的電能，進一步計算本次測試中電熱絲消耗的總電能；
（3）當通過電磁鐵的電流達到0.05安時，低功率工作模式，根據歐姆定律計算此時控制電路總電阻，
當通過電磁鐵的電流達到0.04安時，高功率工作模式，根據歐姆定律計算此時控制電路總電阻，
人離開后，坐墊始終低功率工作，所以應該選擇力敏電阻的阻值隨壓力的減小而減小，由圖乙可知500N時力敏電阻的阻值最小為300Ω，
比較可知選擇電阻d與a并聯接入電路，根據并聯電路電阻規律計算此時熱敏電阻接入電路的阻值，由表格可知此時的溫度。
【解答】 （1）分析表中數據可知當溫度升高時，熱敏電阻Ra的阻值變小；
（2）串聯電路總電阻大于任一分電阻，并聯電路總電阻小于任一分電阻，根據可知低功率工作時只有電阻R2工作，高功率工作時，兩電阻并聯，
低功率工作時消耗的電能：，
高功率工作時消耗的電能：，
本次測試中電熱絲消耗的總電能為：W=W1+W2=2.4×104J+4.8×104J=7.2×104J；
（3）由表格數據知當坐墊溫度為45℃時，Ra=180Ω，若滿足該溫度下電熱坐墊處于低功率工作狀態，則控制電路的電流應大于或等于0.05A，
根據歐姆定律可知此時控制電路總電阻：，但Ra的阻值為180Ω，因此兩者只能選擇并聯的連接方式；
由圖乙知當壓力為1000N時，若控制電路力敏電阻阻值為360Ω時，控制電路的力敏電阻與熱敏電阻Ra并聯總電阻的阻值正好為120Ω，符合功能①的要求，因此在Rc、Rd中選擇；
人離開后，壓力為零，根據功能②的要求，此時坐墊的控制電路干路的電流同樣應大于或等于0.05A，取表格中最低溫的20℃，此時Ra=600Ω，根據并聯電路電阻的規律知，此時力敏電阻不應超過150Ω，因此排除Rc，比較可知選擇電阻d與a并聯接入電路；
當壓力為500N時，由圖知此時Rd=300Ω，
此時熱敏電阻接入電路的阻值，
由表格可知此時的溫度為43℃。
1 / 1初中科學浙教版 九年級上冊 第三章 能量的轉化和守恒單元卷
一、單選題
1．（2024九上·杭州）如圖所示，農業基地的技術員正在遙控無人機給農田噴灑農藥。若無人機噴灑農藥的過程中保持在同一高度勻速飛行，則無人機（含農藥）的（　　）
A．重力不變 B．動能不變
C．重力勢能減小 D．機械能不變
2．（2019九上·寧波期末）下列事例中，改變物體內能的途徑與其他三項不同的是（　　）
A．柴火燒水 B．壓縮空氣發熱
C．冬天搓手取暖 D．鉆木取火
3．（2023九上·慶元月考）如圖中的皮劃艇運動員一手支撐住槳柄的末端，另一手用力劃槳，此時的船槳可看作是一個杠桿。下圖中的船槳模型中最合理的是（　　）
A． B．
C． D．
4．（2023九上·臨海期中） 如圖所示，一個物體由A點從靜止開始下落，相繼經過B、C兩點，AB＝BC。物體在AB段重力做功W1，做功功率P1；在BC段重力做功W2，做功功率P2，則下列關系正確的是（　　）
A．W1≠W2，P1≠P2 B．W1＝W2，P1＝P2
C．W1＝W2，P1＞P2 D．W1＝W2，P1＜P2
5．（2019九上·蕭山期末）如圖所示，用40N的力F沿水平方向拉滑輪，可使重20N的物體A以0.3m/s的速度在水平面上勻速運動。物體B重10N，彈簧測力計的示數恒為10N（不計滑輪、測力計、繩子的重力，滑輪的轉軸光滑）。下列說法不正確的是（　　）
A．物體A受到水平面的摩擦力是10N
B．滑輪移動的速度是0.15m/s
C．在2s內繩子對物體A做的功為6J
D．水平拉力F的功率是6W
6．（2024九上·杭州）如圖所示，將一彈性小球沿一定角度斜拋出去，小球落地后被彈出，依次經過A點、B點、C點和D點后又被多次彈起，圖中虛線為小球的運動軌跡。則該彈性小球在運動過程中，下列說法正確的是（　　）
A．小球在B點時機械能為零
B．小球第一次反彈后到達最高點C時動能為零
C．小球經過相同高度的A、D兩點時動能相等
D．小球在C點時的機械能大于在D點時的機械能
7．（2019九上·瑞安月考）自行車是簡單機械的巧妙結合，如踏腳用到了杠桿原理。若作用在腳踏板上的力為F，下列圖中能正確表示出該力的力臂的是（　　）
A． B．
C． D．
8．（2024九上·鹿城月考）小科用如圖所示的電路探究“電流通過導體產生熱量多少與電阻的關系”，下列說法正確的（　　）
A．玻璃管越粗實驗現象越明顯
B．兩燒瓶中分別裝等質量的水和煤油
C．需控制兩燒瓶中電阻絲的長度、橫截面積、材料均相同
D．該裝置還可研究導體產生的熱量與電流大小的關系
9．（2022九上·慈溪競賽）某同學利用電壓恒定的電源、定值電阻R1、熱敏電阻R2(阻值隨溫度升高而減小)、電磁鐵、電壓表連接成水溫檢測電路，電路原理如圖甲。在電磁鐵上方固定一個掛有鐵塊的彈簧測力計，其中某時段彈簧拉力隨時間變化情況如圖乙。則對各時段分析錯誤的是（　　）
A．0～t1時段水溫最低
B．t1～t2，時段水溫升高
C．t2～t3時段電路消耗的電功率最大
D．t3～t4時段電壓表示數不斷增大
10．（2019九上·義烏月考）下列關于放射現象、原子核和核能的說法中，正確的是 (　　)
　
A．通過對放射現象的研究，物理學家確認，原子核由質子和電子組成
B．放射性有著廣泛的應用，但是強劑量或長時間的輻射對人體有害
C．目前的核電站是利用核聚變釋放的核能來發電的
D．核聚變的原料"鈾"在地球上的儲量非常有限
11．（2018九上·杭州期中）投擲實心球是體育中考項目之一。若不計空氣阻力，實心球從離手到落地前的過程中，下列關于其動能、勢能和機械能的大小分別隨時間變化的曲線中，正確的是（　　）
A．①③④ B．②③④ C．①④ D．③④
12．（2022九上·安吉期末）繼高鐵之后，“華龍一號"核電裝置成為了我國的另一“國之重器”，目前已經和多個國家簽訂了核能發電項目。如下圖是核電站工作流程圖，關于流程中各裝置的能量轉化，正確的是（　　）
A．核反應堆：核能轉化為內能 B．蒸汽輪機：化學能轉化為動能
C．發電機：電能轉化為機械能 D．電取暖器：電能轉化為機械能
13．（2024九上·杭州期末）如圖所示，兩燈泡L1和L2規格分別為“6V3W"和“6V6W"，電源電壓相同恒為6V，按甲、乙方式連接，工作時最亮的是（　　）
A．甲圖中的L1 B．甲圖中的L2 C．乙圖中的L1 D．乙圖中的L2
14．（2024九上·紹興期末）《天工開物》中記載有一種自動引水灌溉工具“高轉筒車”(如圖)。使用時下方轉輪安裝在河道中，流水驅動輪子轉動，系在傳動繩索上的竹筒將水從河里源源不斷輸送到上方農田中。下列說法正確的是（　　）
A．這是一臺“永動機”
B．水在輸送過程中重力勢能不變
C．轉輪轉速越快輸水做功功率越大
D．上、下兩個轉輪可分別看作定滑輪和動滑輪
15．（2024九上·紹興期末）利用核能發電是人們和平利用核能的一個重要方向。下面有關核電站的說法正確的是（　　）
A．核反應堆是利用核聚變原理工作的
B．汽輪機將機械能轉化為內能
C．發電機將機械能轉化為電能
D．核電站發電和原子彈爆炸時發生的鏈式反應，
16．（2023九上·安吉月考）甲、乙兩只普通照明燈泡的銘牌如圖所示，下列說法中正確的是（　　）
A．兩燈均正常發光時，乙燈消耗的電能較多
B．兩燈串聯在220V的電路中，甲燈比乙燈亮
C．將乙燈接入110V的電路中，它的實際功率為50W
D．兩燈均正常發光時，甲燈的電阻小于乙燈的電阻
二、填空題
17．（2023九上·金華期末）能量的轉化事實在學習和生活中比比皆是，完成下列關于能量轉化的問題：
（1）李白在《望廬山瀑布》中寫道： “日照香爐生紫煙”，這是通過 　 　 (選填“做功”或 “熱傳遞”)的方式來改變香爐峰的內能，加快了水的蒸發而生成“紫煙”；
（2）將開水灌入保溫瓶，未灌滿時就塞好瓶塞，瓶塞通常會被噴出。瓶塞被噴出過程中的能量轉
化與汽油機的 　 　 沖程中的能量轉化相同。
18．（2024九上·杭州）現有30捆書籍，每捆書籍的質量都為5kg。小明想盡快將它們搬上10m高的四樓教室。如圖是小明可以提供的用于搬運物體的功率與被搬運物體質量的關系圖像。由圖可知，若用最少的時間將這批書籍搬上教室，每次搬運的書籍的質量應是　 　kg，每次上樓對書做的功是　 　J，除去小明搬起、放下以及下樓的時間，搬完這批書小明最少需要　 　分鐘。
19．（2024九上·杭州）如圖甲所示，離手后的籃球在空中依次從A點運動到D點，在　 　點動能最大。根據圖乙的能量柱狀圖，可知B和D的高度　 　（選填“一定”或“不一定”）相同，而且籃球在B點的機械能　 　（選填“大于”“等于”或“小于”）在D點的機械能。
20．（2024九上·鹿城月考）2023年4月中國“人造太陽”成功實現穩態高約束模式等離子體運行403秒，創造新的世界紀錄，
（1）其反應原理與太陽類似，是通過核　 　，釋放巨大的核能，從而獲得高溫。
（2）“人造太陽”加熱功率超過1×1012瓦，若利用“人造太陽”發電，發電效率為60%，則每小時發電量達　 　千瓦時。
21．（2021九上·嵊州期末）同一小球以同樣的速度v沿著與水平方向成θ角斜向上拋出，甲圖表示小球沿足夠長的光滑斜面向上運動，乙圖表示小球在空中的運動軌跡（空氣對小球的阻力忽略不計)。
（1）小球在沿斜面上升的過程中其機械能總量　 　(選填“增大”、“不變”或“減小”)
（2）小球能到達最高點的高度h1　 　h2。(選填“大于”、“等于”或“小于”)
22．（2024九上·紹興期末）如圖是一個定滑輪(質量為3kg)和一個動滑輪(質量為2kg)組成的滑輪組。用該滑輪組在4秒內將重物豎直向上勻速提升4m，所用拉力F=100N，不考慮繩重和摩擦的影響。
（1）在該滑輪組中滑輪A的作用是：　 　。
（2）拉力F做功的功率為　 　W。
（3）在提升該重物時滑輪組的機械效率為　 　。
23．（2024九上·鎮海區期末）如圖所示，水平桌面上放一重為10N的物體A，在6N的水平推力F的作用下，2s內運動了0.2m，從甲圖位置運動到乙圖位置，在此過程中，推力F的功率為　 　W，物體A所受重力做功　 　J。
三、實驗探究題
24．（2024九上·海曙開學考）小明用如圖裝置來測定斜面的機械效率。每次實驗時，被拉的小車沿同一斜面勻速向上運動。下表是小明記錄實驗數據的表格。
（1）本實驗中是通過改變　 　從而改變斜面的傾斜程度；
（2）經計算，“較陡”時，斜面的機械效率為　 　。
（3）綜合分析以上數據，可以得出的實驗結論為：　 　。
（4）“最陡”時，小車對長木板的摩擦力為　 　。
實驗次數 斜面的傾斜程度 小車重量G/N 斜面高度h/m 沿斜面拉力F/N 斜面長S/m 有用功W有/J 總功W總/J 機械效率η
1 較緩 10 0.1 3 1 1 3 33%
2 較陡 10 0.2 4 1 　 　 　
3 最陡 10 0.4 6 1 4 6 66.7%
25．（2024九上·鹿城月考）小明用圖甲所示電路來測量小燈泡的電功率（部分器材的規格已標明）。
（1）閉合開關進行小燈泡額定功率測定的實驗，當移動滑動變阻器到圖中位置時，電壓表示數為2伏，接下來的操作是　 　。
（2）小明進行了六次實驗，記錄實驗數據并在U-I圖像中描點，得到小燈泡兩端的電壓與電流的關系圖像如圖乙所示。則根據記錄的數據和圖像可知：小燈泡的額定功率為　 　瓦。
（3）實驗結束后，小明繼續對滑動變阻器兩端電壓與通過它的電流關系進行探究，畫出了對應的U-I圖像如圖丙，請你在圖中“①”、“②”或“③”三條虛線中選擇正確的一條，并說明你選擇的依據　 　。
26．（2020九上·拱墅期中）在“探究杠桿的平衡條件”實驗中：
（1）如圖a所示，為使杠桿在水平位置平衡，應將杠桿右端的平衡螺母向　 　旋（選填“左“或“右”）。
（2）如圖b所示，在A位置上掛兩個相同鉤碼，應該在B位置掛上　 　個同樣的鉤碼，才能使杠桿在水平位置平衡。
（3）如圖c所示，彈簧測力計由豎直方向逐漸向左轉動，杠桿始終保持水平平衡，則彈簧測力計的示數將　 　（選填“變大”、“變小”或“不變”）。
27．（2024九上·杭州期末）如圖是小金探究“動能大小影響因素”的裝置，小球從斜面上靜止釋放，沿斜面滾下后撞擊水平面上的彈簧，完成三次實驗，并記錄數據如下表。
實驗組別 甲 乙 丙
小球質量/克 4 16 4
小球下滑高度/厘米 5 5 ？
彈簧的最大壓縮長度/厘米 4 8 8
（1）實驗甲、乙中，小球從斜面同一位置靜止釋放，目的是　 　。
（2）本實驗通過　 　來反映小球動能的大小。
（3）根據實驗甲、乙，可得出的結論是　 　。
（4）根據實驗數據，實驗丙中小球下滑的高度為　 　厘米。
28．（2024九上·上城期末）古人使用的投石機是應用杠桿及能量轉化的原理制成的。項目化學習小組對其開展研究，并利用木板、橡皮筋、瓶蓋、等體積實心小球(木球a、石球b、鐵球c)制作了簡易的投石機，如圖。投射時，只要下壓拋擲桿及小球，改變橡皮筋的形變程度，松手后拋擲桿即可繞固定軸轉動，當拋擲桿碰撞到擋板時，瓶蓋內的小球會被拋出。制作完成后，小組依據如下評價表開展了自評。
投石器制作的評價量表
評價指標(總投射10次) 評價等級
優秀 良好 待改進
指標一：投遠(平均射程) 射程最遠 射程較遠 射程較近
指標二：投準 7-10次能投射到指定區域 4-6次能投射到指定區域 3次及以下能投射到指定區域
指標三： ？ ..... ..... .....
（1）小組自評“投遠”這一指標為良好。如何增大射程呢 小組對射程的影響因素展開了探究。
①小組認為，同一木球射程與橡皮筋的形變程度有關。下壓拋擲桿分別位于不同位置進行實驗。發現在橡皮筋的形變程度越大時，木球的射程越遠。從能量轉化的角度分析木球射程越遠的原因　 　。
②小組根據能量轉化和動能的影響因素分析，可知射程與拋擲小球的質量有關，當橡皮筋的形變程度相同時，3個小球射程由遠到近排序為　 　(用字母表示)。小組后來通過實驗驗證了分析。
（2）利用該投石器，小組希望讓鐵球能投得更遠，簡單可行的改進為　 　。
（3）根據評價需要，請你提出一項指標寫在指標三“ ”處。　 　。
29．（2024九上·紹興期末）某燈泡上標有“7.*V0.5A”的字樣，其中額定電壓值不清、估計在7.0V~7.9V之間，因為燈泡的電阻會隨溫度的升高而增大，要測定小燈泡的額定功率，必須測出其額定電壓。現有實驗儀器：一只電壓恒定的電源(電壓值未知)、一只電流表、一只標有“20Ω 1.5A"的滑動變阻器R，一只阻值為10Ω的定值電阻R0、開關和導線若干。某項目化小組反復討論后，設計了圖甲所示的電路圖，并開展以下實驗。
（1）滑片P位于a端時。只閉合開關S和S1，此時電流表示數如圖乙為　 　A，計算出電源電壓為　 　V。
（2）　 　 (請補充具體操作)，此時小燈泡正常發光。
（3）當小燈泡正常發光時，保持滑動變阻器的滑片P不動，閉合開關S和S1，斷開S2，讀出電流表示數為0.6A，則求出此時變阻器接入電路的阻值R'。通過計算得出燈泡的額定電功率為　 　W。
四、解答題
30．（2023九上·義烏月考）本屆杭州亞運會科技滿滿，其中兩只“呆萌”的四足機械狗成為亮點，它們變身鐵餅“搬運工”，這是世界首次使用機械狗在賽場搬運體育器械。工作人員只需將鐵餅放置在卡槽上，便可在第一時間操控機械狗將鐵餅運輸回起點處。
（1）機械狗在平地上運輸鐵餅，是將電能轉化為　 　。
（2）已知機械狗的牽引力為100牛，將鐵餅從65米的落地點徑直運到起點用時13秒，求該機械狗的功率。
（3）機械狗除了能在平地上行走外，它還能進行負重登樓。已知機械狗自重12千克，現攜帶重為2千克的標準鐵餅上五樓。試通過計算，求整個過程中機械狗克服重力所做的功。（每層樓高3米）
31．（2024九上·杭州）周末，重為的550N小海同學沿情侶路騎行，其路程與時間關系圖像如圖甲所示，小海所騎的單車如圖乙所示，單車質量為20kg，g取，試計算：
（1）整個過程中小海的平均速度；
（2）單車與地面的接觸總面積為，求騎行過程中單車對水平路面的壓強；
（3）若騎行過程中受到的阻力為總重力的0.02倍，求小海前5min的騎行功率。
32．（2024九上·海曙開學考）十八世紀，瓦特發明的冷凝器蒸汽機，推動了人類第一次工業革命。如圖為利用瓦特蒸汽機提升物體的工作示意圖，蒸汽機的工作原理為：打開閥門A、關閉閥門B，高壓蒸汽進入汽缸，推動活塞上行。當活塞到達汽缸頂部時，關閉閥門A、打開閥門B，蒸汽進入冷凝器，汽缸內壓強減小，活塞下降。如此循環往復。
（1）蒸汽機活塞往復運動，通過杠桿和定滑輪對重物做功。若物體質量為200千克，活塞每次上升高度為0.6米，則活塞上一次蒸汽機對物體做了多少功
（2）假設活塞每分鐘向上運動100次，該蒸汽機對物體做有用功的功率為多少
33．（2024九上·鹿城月考）一般泡制咖啡包含磨咖啡豆、加熱泡咖啡、保溫三個階段。圖甲為多檔位咖啡機，圖乙是其電路結構簡化圖，電動機用于磨咖啡豆，R1、R2為發熱電阻。銘牌上的部分參數如下表所示。
額定電壓 220V
磨豆功率 110W
加熱功率 1210W
保溫功率 88W
產品規格 295*280*410mm
（1）閉合S2和S3咖啡機的工作狀態處于　 　階段。
（2）R2的阻值是多少歐？
（3）小科某次泡制咖啡，只進行了磨豆和加熱，其中磨豆用時0.5分鐘，加熱用時3分鐘，則本次泡制咖啡共消耗多少焦電能？
34．（2022九上·義烏期中）某新型太陽能汽車動力完全由安裝在車頂的電池板收集的太陽能提供。汽車 (包括乘務人員)的質量為 1.2t，接收太陽能電池板的面積為 8m2。
（1）如汽車勻速行駛過程中所受阻力大小為車重的 0.02 倍，則汽車牽引力為多大？
（2）當汽車在水平路面上以恒定功率做直線運動時，其速度和時間的關系如圖所示，求汽車在水平路面上行駛20s的時間內，牽引力一共做了多少功？
（3）若汽車吸收的太陽能有40%轉化為機械能，則太陽光照射到太陽能電池板單位面積上的輻射功率為多少？
35．（2024九上·杭州期末）為探究機械功與熱之間的關系，焦耳設計了一個實驗，在容器里裝水，中間安上帶有葉片的轉軸，通過重物下降，帶動葉片旋轉，使水的內能增加。小金自制類似裝置驗證熱和功的關系，如圖所示（部分固定裝置舍去），其中重物的重力為420牛，勻速下降高度為1m，測得水的溫度上升了0.2℃，容器中水的質量為0.45kg，（水的比熱C=4.2×103焦/（千克·℃））
（1）該實驗通過　 　方式增加了水的內能。
（2）容器內水吸收熱量為多少焦
（3）機械功轉化為水的內能的效率是多少
36．（2023九上·江北期中）在獻愛心活動中，小明為敬老院老人設計了一款智能電熱坐墊，能實現加熱后自動保溫。該坐墊電路如圖甲，是安裝在坐墊內的熱敏電阻，其阻值隨溫度的變化如表所示。閉合開關，電熱坐墊啟動高功率工作模式，當通過電磁鐵的電流達到0.05安時，銜鐵和同時被吸引，轉為低功率工作模式。當坐墊溫度降低使通過電磁鐵的電流為0.04安時，電磁鐵無法吸住銜鐵和，、恢復原位，又轉為高功率工作模式。電熱坐墊在高功率和低功率模式之間切換，使其溫度維持在一定范圍。
熱敏電阻的阻值與溫度的關系
溫度/45℃ 20 25 30 35 39 40 41 42 43 44 45 50 55 60 65
阻值/歐 600 480 390 300 240 230 220 210 200 190 180 150 120 100 85
（1）分析表中數據，當溫度升高時，熱敏電阻的阻值　 　；（選填“變大”或“變小”）
（2）圖甲中和的阻值均為1210歐。在某次測試中，電熱坐墊高功率工作和低功率工作用時均為10分鐘，則本次測試中電熱絲消耗的總電能為多少焦？　 　
（3）小明想在控制電路中增加一個力敏電阻，以實現兩個功能
①1000牛壓力以下，坐墊最高溫度不超過45℃；
②人離開后，坐墊始終低功率工作。
現有三種力敏電阻，其阻值隨壓力變化如圖乙所示。寫出你選擇的力敏電阻以及在控制電路中的連接方式，并寫出500牛壓力下坐墊的最高溫度值：　 　。（線圈阻值忽略不計）
答案解析部分
1．【答案】C
【知識點】動能和勢能的大小變化；勢能的影響因素
【解析】【分析】動能大小的影響因素：質量、速度。質量越大，速度越大，動能越大。重力勢能大小的影響因素：質量、被舉得高度。質量越大，高度越高，重力勢能越大。機械能等于動能和勢能之和。
【解答】】無人機噴灑農藥的過程中保持在同一高度勻速飛行，則無人機（含農藥）的質量減小，高度不變，速度不變，重力勢能減小，動能減小，機械能為動能與重力勢能的總和，則機械能也減小，故ABD不符合題意，C符合題意。
故答案為：C。
2．【答案】A
【知識點】物體內能的改變方法
【解析】【分析】改變物體內能的兩種方式：熱傳遞和做功；熱傳遞改變物體內能的本質是能量的轉移，做功改變物體內能的本質是能量的轉換，據此判斷。
【解答】柴火燒水，是將火焰的內能轉移到水中，利用的熱傳遞的方式改變內能；；壓縮空氣發熱、冬天搓手取暖、鉆木取火都是利用做功方式改變內能，故A符合題意。
故選A。
3．【答案】B
【知識點】杠桿的應用
【解析】【分析】在分析時，注意確定杠桿的支點即杠桿圍繞轉動的點。當人向后劃槳時，漿的上端為支點，人給漿的力向后，水給漿的力向前。
【解答】由題意可知，撐住槳柄的末端為支點，下面的手給漿向后的力，這時水給漿一個向前的力，使船前進。
故答案為：B。
4．【答案】D
【知識點】功的計算公式的應用；功率計算公式的應用
【解析】【分析】 已知AB=BC，根據W=Gh可知這兩段重力做的功相等；因小球在自由下落時做加速下落運動，所以根據速度公式可知經過相同路程的時間關系，再根據功率公式得出它們的功率關系。
【解答】 已知AB=BC，根據W=Gh可知，重力在AB段和BC段做的功相等，即W1=W2；
由于小球在自由下落時做加速運動，
根據可知，小球在BC段運動的時間短，
根據公式可知，物體在AB段重力做功功率小于BC段重力做功功率，即P1＜P2。
故選D。
5．【答案】C
【知識點】二力平衡的條件及其應用；功率計算公式的應用；滑輪組及其工作特點
【解析】【分析】（1）首先對動滑輪進行受力分析，根據二力平衡計算出繩子對A的拉力，然后對A進行受力分析，根據二力平衡的知識計算出A受地面的摩擦力；
（2）根據動滑輪的特點及A的移動速度計算滑輪的移動速度；
（3）首先根據sA=vAt計算出物體A移動的距離，再根據公式W=F拉sA計算對A做的功；
（4）根據公式P=Fv計算水平拉力F的功率即可。【解答】A.不計滑輪的摩擦和重力，以動滑輪為研究對象，則兩段繩子向右的拉力與向左的拉力平衡，所以2F拉=F，則A物體對滑輪的拉力；因為力的作用是相互的，所以滑輪對A的拉力也為20N；物體B始終處于靜止狀態，則測力計對B向右的拉力與A對B向左的摩擦力平衡，所以fA對B=F示=10N；因為力的作用是相互的，所以物體B對A的摩擦力為10N，方向向右；
物體A向左勻速運動，它受到繩子向左的拉力，B對它向右的摩擦力和地面對物體A還有向右的摩擦力，由力的平衡條件可得：F拉=fB對A+f地，所以地面對A的摩擦力為：f地=F拉-fB對A=20N-10N=10N，故A正確不合題意；
B.此時這個滑輪是費力的，因此它省距離，即滑輪的移動速度為：，故B正確不合題意；
C.繩子對物體A的拉力是20N，2s物體A移動的距離為sA=vAt=0.3m/s×2s=0.6m，
所以在2s內繩子對物體A做的功：W=F拉sA=20N×0.6m=12J，故C錯誤符合題意；
D.水平拉力F的功率為：P=Fv=40N×0.15m/s=6W，故D正確不合題意。
故選C。
6．【答案】D
【知識點】動能和勢能的大小變化；動能的影響因素；勢能的影響因素
【解析】【分析】影響重力勢能的因素：質量、高度；影響動能的因素：質量、速度；影響彈性勢能的因素：彈性形變程度；小球彈跳的高度會越來越低，這說明在勢能和動能的轉化過程中有能量的消耗，所以小球的機械能一次比一次少。
【解答】A．小球在B點時，質量一定，高度最低，速度最大，所以動能最大，重力勢能最小，動能和勢能統稱為機械能，機械能不為零，故A錯誤；
B．從軌跡來看，小球既有水平方向的速度又有豎直方向的速度，第一次反彈后到達最高點C時，豎直方向速度為零，水平方向速度不為零，則小球在C點的動能不為零，故B錯誤；
C．小球在多次彈起過程中，機械能逐漸變小，而A點在D點之前，因此小球在D點的機械能小于在A點的機械能，由于A、D兩點高度相同，重力勢能相等，所以D點的動能小于A點的動能，故C錯誤。
D．由圖可知，小球在多次彈起過程中，機械能逐漸變小，而C點在D點之前，所以小球在C點時的機械能大于在D點時的機械能，故D正確。
故答案為：D。
7．【答案】B
【知識點】力臂的畫法
【解析】【分析】根據力臂的定義判斷。
【解答】力臂是從杠桿支點到力的作用線的垂直距離。根據圖片可知，O點為支點，標有F的箭頭為力的作用線，那么該力的力臂如下圖所示：
故B正確，而A、C、D錯誤。
故選B。
8．【答案】D
【知識點】影響電流熱效應的因素（焦耳定律）
【解析】【分析】 轉換法 物理學中對于一些看不見摸不著的現象或不易直接測量的物理量，通常用一些非常直觀的現象去認識或用易測量的物理量間接測量，這種研究問題的方法叫轉換法。
【解答AB.電阻絲產生的熱量不易直接觀察，由轉換法，可使等質量初溫相同的同種物質吸收熱量，由溫度變化確定產生的熱量多少；故玻璃管越細，變化幅度越大，實驗現象越明顯，故AB錯誤；
C.探究“電流通過導體產生熱量多少與電阻的關系”，要控制電流和通電時間相同，只改變電阻大小，故兩燒瓶中電阻絲阻值應不同，若控制兩燒瓶中電阻絲的長度、橫截面積、材料均相同，則兩電阻絲阻值相同，故C錯誤；
D.研究電流通過導體產生的熱量與電流大小的關系，要控制電阻和通電時間相同，只改變電流大小。上圖中，將任一個電阻絲作為研究對象，通過移動變阻器的滑片可改變電
路的電流大小，而控制通電時間相同，即可研究電流通過導體產生的熱量與電流大小的關系，故D正確。
故答案為：D。
9．【答案】D
【知識點】歐姆定律及其應用；影響電磁鐵磁性強弱的因素；電功率計算公式的應用
【解析】【分析】（1）（2）根據拉力變化確定電磁鐵的磁場變化，進而確定通過電路的電流變化，再根據歐姆定律確定R2的阻值變化，最后根據它的阻值隨溫度的變化規律確定水溫變化。
（3）根據P=UI分析總功率的變化；
（4）根據U=IR分析電壓表的示數變化。
【解答】根據圖乙可知，0~t1時段，彈簧拉力最小，則此時電磁鐵的磁場最弱，通過電路的電流最小，而電路的總電阻最大。根據R總=R1+R2可知，此時R2的阻值最大，而溫度最低，故A正確不合題意；
t1~t2時段，彈簧的拉力增大，則此時電磁鐵的磁場變強，通過電路的電流變大，而電路的總電阻變小。根據R總=R1+R2可知，此時R2的阻值變小，則該時段水溫升高，故B正確不合題意；
同理分析可知，t2~t3時段時，彈簧拉力最大，則通過電路的電流最大，根據P=UI可知，電路的總功率最大，故C正確不合題意；
t3~t4時段，彈簧拉力不斷減小，那么通過電路的電流不斷減小，根據U=IR可知，電壓表的示數不斷減小，故D錯誤符合題意。
故選D。
10．【答案】B
【知識點】核裂變與核聚變；核電站及其工作原理
【解析】【分析】（1）原子是由原子核和電子組成的，原子核是由質子和中子組成的；
（2）在大劑量的照射下，放射性對人體和動物存在著某種損害作用，放射性也能損傷遺傳物質，主要在于引起基因突變和染色體畸變，使一代甚至幾代受害；
（3）核電站是可利用核裂變產生的巨大能量來發電的；
（4）地殼中鈾的平均含量約為百萬分之2.5，即平均每噸地殼物質中約含2.5克鈾，這比鎢、汞、金、銀等元素的含量還高。
【解答】A、原子核是由質子和中子組成的，質子和中子是由更小的微粒夸克組成的，因此該選項錯誤；
B、放射性在治療腫瘤方面有著重要的應用，但是過量的輻射對人體是有危害的，有時住往需經20年以后，一些癥狀才會表現出來，因此該選項正確；
C、核電站是利用核裂變的鏈式反應釋放的核能來發電的，不像化石燃料發電那樣排放巨量的污染物質到大氣中，因此核能發電不會造成空氣污染，該選項錯誤；
D、鈾在地殼中的含量很高，比汞、鉍、銀要多得多，但由于提取鈾的難度較大，只有瀝青鈾礦和鉀釩鈾礦兩種常見的礦床，另外鈾是核裂變的原料，不是核聚變，故該選項錯誤。
故答案為：B
11．【答案】B
【知識點】動能和勢能的大小變化
【解析】【分析】動能與質量和速度有關，重力勢能與質量和高度有關，而機械能等于動能與勢能的和，據此判斷三種能量的變化趨勢。
【解答】實心球從離手到落地前的過程中，它的高度先增大后減小，因此它的重力勢能先增大后減小，故③正確；
由于球的高度先增大后減小，所以小球的速度先減小后增大，那么動能先減小后增大；因為到達最高點時，球的速度并不為0，所以它的動能最小時也不為0，故③正確，而①錯誤；
由于不計空氣阻力，所以機械能沒有損失，即保持不變，故④正確。
那么正確的是②③④。
故選B。
12．【答案】A
【知識點】能量的相互轉化和轉移
【解析】【分析】根據能量轉化的知識判斷。
【解答】A.核反應堆：核能轉化為內能，故A正確；
B.蒸汽輪機：內轉化為動能，故B錯誤；
C.發電機：機械能轉化為電能，故C錯誤；
D.電取暖器：電能轉化為內能，故D錯誤。
故選A。
13．【答案】D
【知識點】串、并聯電路的電流特點；串、并聯電路的電壓特點；電功率計算公式的應用
【解析】【分析】燈泡的亮度決定于實際功率大小，
（1）根據串聯分壓確定串聯時的電壓，得出實際功率與額定功率的關系；
（2）根據并聯電壓相等，確定實際功率。
【解答】燈泡的亮度決定于實際功率大小，甲圖中兩個燈泡串聯，根據串聯分壓，每個燈泡的電壓都小于6V，實際功率都小于額定功率，而乙圖并聯，每個燈泡的電壓都等于額定電壓6V，都正常發光，兩燈泡L1和L2規格分別為“6V 3W”和“6V 6W“，說明L2的實際功率大，故并聯時L2最亮。
故答案為：D。
14．【答案】C
【知識點】功率計算公式的應用；動能和勢能的大小變化；動滑輪及其工作特點
【解析】【分析】A.根據能量轉化和守恒的知識判斷；
B.重力勢能與質量和高度有關；
C.功率是表示物體做功快慢的物理量；
D.固定不動的滑輪為定滑輪，跟隨物體一起移動的滑輪為動滑輪。
【解答】A.輪子轉動輸送水，利用的是水的動能，這不是永動機，故A錯誤；
B.水在輸送過程中質量不變，高度增大，則重力勢能變大，故B錯誤；
C.轉輪轉速越快，輸水做功越快，則功率越大，故C正確；
D.上下兩個輪子都是固定的，肯定不是動滑輪，故D錯誤。
故選C。
15．【答案】C
【知識點】核電站及其工作原理
【解析】【分析】AD.根據核反應堆的工作原理判斷；
B.根據熱機的能量轉化判斷；
C.根據發電機的能量轉化判斷。
【解答】A.核反應堆是利用核裂變原理工作的，反應是可控的，而原子彈爆炸是不可靠的核裂變，故A、D錯誤；
B.汽輪機將內能轉化為機械能，故B錯誤；
C.發電機將機械能轉化為電能 ，故C正確。
故選C。
16．【答案】B
【知識點】電功率計算公式的應用
【解析】【分析】A.根據W=Pt分析；
BD.根據公式分別計算出兩個燈泡正常發光時的電阻，再根據P=I2R比較二者串聯時電功率大小即可；
C.根據可知，在電阻不變的情況下，功率與電壓的平方成正比，據此計算110V時乙燈的實際功率即可。
【解答】A.當兩燈都正常發光時，它們的實際功率都等于各自的額定功率，分別為25W和100W。根據W=Pt可知，由于不清楚各自的工作時間，故無法確定誰消耗的電能多，故A錯誤；
BD.甲、乙兩燈的正常工作的電阻：；
；
由此可知，兩燈均正常發光時，甲燈的電阻大于乙燈的電阻，
當甲、乙兩燈串聯時，根據P=I2R知，電流相同，甲電阻越大，甲實際功率越大，甲電燈越亮，
故B正確、D錯誤；
C.由乙燈銘牌上的字樣可知，當乙燈接入220V電路中正常工作，其額定功率為100W．根據可知，在電阻不變的情況下，功率與電壓的平方成正比，當電壓變為110V，即為額定電壓的，則實際功率就是額定功率的，所以此時的實際功率為：P乙實==100W/4=25W，故C錯誤。
故選B。
17．【答案】（1）熱傳遞
（2）做功
【知識點】物體內能的改變方法；熱機的工作原理
【解析】【分析】（1）做功改變物體內能的本質為能量的轉化，而熱傳遞改變物體內能的本質是能量的轉移；
（2）四沖程汽油機的壓縮沖程，將機械能轉化為內能；做功沖程，將內能轉化為機械能。
【解答】（1）“日照香爐生紫煙”，這是通過熱傳遞的方式來改變香爐峰的內能，加快了水的蒸發而生成“紫煙”；
（2）將開水灌入保溫瓶，未灌滿時就塞好瓶塞，瓶塞通常會被噴出，此時將水蒸氣的內能轉化為瓶塞的機械能，這和汽油機的做功沖程的能量轉化相同。
18．【答案】15；1500；5
【知識點】功的計算公式的應用；功率計算公式的應用
【解析】【分析】（通過圖線知，頂點的輸出功率最大，為了盡可能快地將這批書籍搬上新家，要求人始終在最大功率（輸出）狀態下工作，因此每次應搬運質量15kg的書籍；根據G=mg求出每次搬運的書籍的重力；利用W=Gh求每次搬運書籍做的功。
【解答】由圖像知道，當搬運質量為15kg物體時，人用于搬運物體的功率（輸出）最大，其值為50W；30捆書籍的總重是一定的，搬運的高度一定（h=10m），所以搬運書籍需要做的總功是一定的；為了以最少的時間將這批書籍搬上新家，應要求人始終在最大功率（輸出）狀態下工作，所以，每次應搬運質量15kg的書籍。每次搬運的書籍的重力
每次上樓對書做的功（克服書的重力做功）
由 知道，每次上樓所用的時間
總共有30捆書籍，1次搬3捆，所以，要完成搬運任務需要10個來回，則他最快完成搬運任務并返回原地所用的總時間
19．【答案】A；一定；大于
【知識點】動能和勢能的大小變化；動能的影響因素；勢能的影響因素
【解析】【分析】動能大小的影響因素：質量、速度；質量越大，速度越大，動能越大。動能和勢能統稱為機械能，據此根據能量柱狀圖，結合能量守恒定律分析解答。
【解答】離手后的籃球在空中依次從A點運動到D點，在A點時速度最大，則在A點動能最大。根據籃球在等高點B和D的能量柱狀圖知道，籃球在B點和D點重力勢能相等，所以，B和D的高度一定相同；根據籃球在等高點B和D的能量柱狀圖知道，在D點的動能小于在C點的動能，由于動能和勢能統稱為機械能，所以，籃球在B點的機械能大于在D點的機械能。
20．【答案】（1）聚變
（2）6×108
【知識點】核裂變與核聚變；電功計算公式的應用
【解析】【分析】核聚變是指將兩個較輕的核結合而形成一個較重的核和一個極輕的核（或粒子）的一種核反應形式。
【解答】（1）“人造太陽”的反應原理與太陽相似，通過核聚變的途徑釋放出巨大能量，從而獲得高溫。
（2）“人造太陽”每小時發電量為
21．【答案】（1）不變
（2）大于
【知識點】能量的相互轉化和轉移；動能和勢能的大小變化
【解析】【分析】（1）分析小球運動過程中是否存在能量的損失即可；
（2）首先分析最高點時二者速度的大小，然后確定該點時動能的大小，進而確定重力勢能的大小，最后比較最高點的高度大小。
【解答】（1）小球在沿斜面上升過程中，斜面光滑，即不會克服阻力而消耗機械能，因此其機械能總量不變。
（2）小球在斜面上到達最高點時，它的速度為零，動能為零；小球被拋出到達最高點時，它在水平方向上的速度不為零，即動能不為零。根據機械能=動能+重力勢能可知，前面的重力勢能肯定大于后者的重力勢能，即前面到達的高度大于后者的高度，也就是h1>h2。
22．【答案】（1）改變力的方向
（2）200
（3）90%
【知識點】功率計算公式的應用；滑輪組繩子拉力的計算；機械效率的計算
【解析】【分析】（1）定滑輪可以改變力的方向，動滑輪可以省力；
（2）根據s=nh計算出拉力移動的距離，根據W總=Fs計算拉力做的總功，根據計算拉力做功的功率；
（3）根據W額=G動h計算滑輪組做的額外功，根據W有=W總-W額計算滑輪組做的有用功，根據計算滑輪組的機械效率。
【解答】（1）根據圖片可知，滑輪A固定不動，為定滑輪，作用是改變力的方向；
（2）承擔重力的繩子段數n=2，則拉力移動的距離s=nh=2×4m=8m；
拉力做的總功W總=Fs=100N×8m=800J；
則拉力的功率：；
（3）滑輪組做的額外功W額=G動h=2kg×10N/kg×4m=80J；
則滑輪組最的有用功：W有=W總-W額=800J-80J=720J；
那么滑輪組的機械效率：。
23．【答案】0.6；0
【知識點】功；功的計算公式的應用；功率；功率計算公式的應用
【解析】【分析】 根據W=Fs計算推力F對物體A做功，由算出推力F的功率；
根據做功的兩個必要因素分析重力做功。
【解答】 推力F對物體A做的功為：
W=Fs=6N×0.2m=1.2J；
推力F的功率為：
重力的方向豎直向下，物體在水平方向運動，重力方向沒有移動距離，沒有做功，即做功為0J。
24．【答案】（1）木塊高度h
（2）50%
（3）其它條件相同時，斜面越陡，斜面的機械效率越大
（4）2N
【知識點】機械效率的測量實驗
【解析】【分析】 （1）本實驗中可以手動改變木塊高度h從而改變斜面的傾斜程度；
（2）根據W有=Gh計算出有用功，根據W總=Fs計算出總功，根據計算出斜面的機械效率；
（3）根據表格的數據可分析斜面機械效率與斜面傾斜程度的關系；
（4）木板對小車的摩擦力做的功為額外功，根據W額=W總-W有=fs可計算出木板對小車的摩擦力，小車在斜面上是勻速直線運動的，根據力的作用是相互的知，小車對長木板的摩擦力等于木板對小車的摩擦力。
【解答】 （1）本實驗中可以手動改變木塊高度h從而改變斜面的傾斜程度；
（2）由表格的第2組實驗數據知，
克服小車重力做的有用功為：W有=Gh=10N×0.2m=2J，
彈簧測力計拉力對小車做的總功為：W總=Fs=4N×1m=4J，
則此時斜面的機械效率為：；
（3）根據表格的數據知，其它條件相同時，當斜面越陡時，斜面的機械效率越大；
（4）根據表格的第3組實驗數據知，
此時克服小車重力做的有用功為：W有'=Gh'=10N×0.4m=4J，
彈簧測力計拉力對小車做的總功為：W總'=F's=6N×1m=6J，
則小車克服斜面摩擦力做的額外功為：W額=W總'-W有'=6J-4J=2J，
根據W額=fs得，木板對小車的摩擦力為：，
由于小車在斜面上是勻速直線運動，根據力的作用是相互的知，小車對長木板的摩擦力為：f'=f=2N。
25．【答案】（1）向右移動滑動變阻器，直到電壓表示數為2.5伏
（2）0.75
（3）①，燈泡和滑動變阻器兩端電壓之和保持不變
【知識點】電功率計算公式的應用；小燈泡電功率的影響因素
【解析】【分析】 額定功率，是指用電器正常工作時的功率。它的值為用電器的額定電壓乘以額定電流。若用電器的實際功率大于額定功率，則用電器可能會損壞；若實際功率小于額定功率，則用電器無法正常運行。
【解答】（1） 電壓表示數為2伏 ，電路中的電阻較大，接下來應進行的操作是移動滑動變阻器滑片， 直到電壓表示數為2.5伏 。
（2）根據U-I圖像可知，燈泡兩端電壓等于額定電壓2.5V正常發光，此時通過它的電流為0.3A，小燈泡的額定功率為P額=U額I額=2.5V×0.3A=0.75W
（3）電源電壓為3V，燈的U-I圖像與變阻器電流隨電壓的變化關系圖像交點，表示燈的電壓與變阻器的電壓相等（串聯電路各處的電流相等），故由串聯電路電壓的規律，此時燈與變阻電壓的電壓都為1.5V， 燈泡和滑動變阻器兩端電壓之和保持不變等于3v，只有圖3中的虛線①符合這個條件。
26．【答案】（1）右
（2）1
（3）變大
【知識點】杠桿的平衡條件
【解析】【分析】（1）平衡螺母總是向輕的那端調節；
（2）根據杠桿的平衡條件F1L1=F2L2計算；
（3）分析動力臂的長度變化，然后根據杠桿的平衡條件分析動力的大小變化。
【解答】（1）根據a圖可知，杠桿的右端上翹，那么右端輕，因此平衡螺母向右端調節；
（2）設每格的長度為L，每個鉤碼重力為G，根據圖b得到：
2G×2L=4L×nG；
解得：n=1；
（3）如圖c所示，彈簧測力計由豎直方向逐漸向左轉動，杠桿始終保持水平平衡，那么動力臂逐漸變小，根據杠桿的平衡條件可知，彈簧測力計的示數將變大。
27．【答案】（1）控制小球到達水平面時的速度相同
（2）比較彈簧被壓縮長度
（3）物體速度相同時，質量越大，動能越大
（4）10
【知識點】動能的影響因素
【解析】【分析】（1）（2）根據控制變量法和轉換法分析；
（3）影響物體動能大小的因素有質量和速度，找出相同的量和變化的量，分析得出動能大小與變化量的關系，據此得出結論；
（4）分析表格中數據可知彈簧壓縮的長度擴大的倍數與小球的質量擴大的倍數、小球滾下的高度擴大的倍數的關系，據此推測實驗丙中小球的下滑高度。
【解答】（1）對比甲圖和乙圖，小球質量m甲＜m乙，質量不同的小球從斜面的同一位置由靜止釋放的目的是為了控制小球到達水平面時的速度相同；
（2）根據轉換法，通過比較彈簧被壓縮程度來比較小球到達水平面時動能的大小，這是轉換法的應用；
（3）分析比較甲和乙兩組實驗可知，小球的質量不同，從斜面下滑的高度相同，下滑到水平面時速度相同，故為了探究動能大小與質量的關系，乙中小球質量大，彈簧被壓縮程度大，由轉換法，可得結論：物體速度相同時，質量越大，動能越大；
（4）比較表格中甲、乙數據可知小球的質量擴大4倍，滾下的高度相同，彈簧壓縮的長度擴大4倍，說明小球動能大小與小球質量成正比；
比較表格中甲、丙兩組數據可知小球的質量相同，彈簧壓縮的長度擴大4倍，則小球滾下的高度擴大2倍，所以小球滾下的高度為5cm×2=10cm。
故答案為：（1）控制小球到達水平面時的速度相同；（2）比較彈簧被壓縮長度；（3）物體速度相同時，質量越大，動能越大；（4）10。
28．【答案】（1）橡皮筋的形變程度越大，勢能越大，轉化為動能越大，木球的射程越遠。；a> b > c
（2）再加一個橡皮筋，增大形變程度。
（3）投快
【知識點】能量的轉化與守恒定律；動能和勢能的轉化與守恒
【解析】【分析】 (1) 根據能量的轉化分析。
(2)根據能量守恒定律分析。
(3)根據表格指標進行分析。
【解答】(1)①橡皮筋的形變程度越大，勢能越大，轉化為動能越大，木球的射程越遠。
當橡皮筋的形變程度相同時，勢能一樣，轉化為的動能一樣，小球越輕，射程越遠，故由遠到近排序為木球a> 石球b > 鐵球c 。
(2)讓鐵球能投得更遠，所需要的能量越多，簡單可行的方法比如增加橡皮筋的形變程度，可以再加一個橡皮筋，增大形變程度。
(3)根據投石機的用途設計，比如投快。
29．【答案】（1）0.4；12
（2）閉合開關S和S2，斷開S1，移動滑動變阻器R的滑片P，使電流表示數為0.5A
（3）3.5
【知識點】歐姆定律及其應用；電功率計算公式的應用
【解析】【分析】（1）只閉合開關S和S1，滑片P位于a端時，滑動變阻器R與定值電阻R0串聯，由圖乙可知此時電路中電流，根據串聯電路特點和歐姆定律可計算出電源電壓；
（2）小燈泡正常發光，通過的電流為0.5A，據此分析；
（3）當小燈泡正常發光時，保持滑動變阻器的滑片P不動，閉合開關S和S1、斷開S2，讀出電流表示數為0.6A，先計算定值電阻兩端電壓，得出滑動變阻器兩端電壓，計算滑動變阻器連入電路的電阻；
當燈泡正常發光時，知道滑動變阻器連入電路的電阻和通過電路的電流，計算滑動變阻器兩端電壓，可得出燈泡兩端電壓，即額定電壓，根據P=UI計算額定功率。
【解答】（1）只閉合開關S和S1，滑片P位于a端時，滑動變阻器R電阻全部連入電路且與定值電阻R0串聯，
燈泡正常發光時的電流為0.5A，則電流表選擇小量程，分度值為0.02A，則示數為：I1=0.4A；
則電壓電壓為：U=I1（R最大+R0）=0.4A×（20Ω+10Ω）=12V；
②只閉合開關S和S2，調節滑動變阻器的滑片，使電路中的電流為0.5A，此時小燈泡正常發光；
③當小燈泡正常發光時，保持滑動變阻器的滑片P不動，閉合開關S和S1、斷開S2，讀出電流表示數為：I2=0.6A，
則此時定值電阻兩端的電壓為：U定=I2R0=0.6A×10Ω=6V，
此時滑動變阻器兩端電壓為：U'=U-U定=12V-6V=6V，
則滑動變阻器連入電路的電阻為：；
當燈泡正常發光時，滑動變阻器兩端的電壓為：U″=IR=0.5A×10Ω=5V，
則此時燈泡兩端的電壓即額定電壓為：U額=U-U″=12V-5V=7V，
燈泡的額定電功率為：P=U額I=7V×0.5A=3.5W。
30．【答案】（1）動能
（2）W=FS=100牛×65米=6500焦，P==500瓦
（3）W=Gh=mgh=（12千克+2千克）×10牛/千克×4×3米=1680焦
【知識點】功的計算公式的應用；功率；功率計算公式的應用
【解析】【分析】（1）用電器是將電能轉化為其他形式的能的裝置。
（2）根據W=Fs得到機械狗做的功，根據得到機械狗的功率。
（3）根據G=mg得到總重力，從一樓跑到五樓，上升高度為4層樓的高度，再利用W=Gh可求出克服重力做功。
【解答】（1）機械狗在平地上運輸鐵餅，消耗電能，產生機械能，是將電能轉化為機械能；
（2）機器狗做的功：W=Fs=100N×65m=6500J，
機械狗的功率：；
（3）總重力：G=mg=（12kg+2kg）×10N/kg=140N，
從一樓到五樓，上升高度為h=4×3m=12m，
克服重力做的功：W'=Gh=140N×12m=1680J。
答：（1）機械能；（2）該機械狗的功率為500W；（3）整個過程中機械狗克服重力所做的功為1680J。
31．【答案】（1）（1）由圖甲可知，整個過程中小梅通過的路程s=2400m，運動的時間為t=25min=1500s
則整個過程中小梅的平均速度
（2）單車對水平路面的壓力
單車對水平路面的壓強
（3）由圖甲知道，0~5min內小梅騎行時做勻速直線運動，且通過的路程s1=1500m，則小梅騎行的速度
因小梅騎行時做勻速直線運動，牽引力和受到的阻力是一對平衡力，所以，小梅騎行時的牽引力
則小梅前5min的騎行功率
【知識點】平均速度的計算及測量；壓強的大小及其計算；功率計算公式的應用
【解析】【分析】根據速度的公式得到平均速度；單車對水平路面的壓力和自身的重力相等，得到騎行過程中單車對水平路面的壓強。根據圖甲可知0～5min內小梅騎行時做勻速直線運動，并讀出通過的路程，
求出小梅騎行的速度，小海騎行時做勻速直線運動，牽引力和受到的阻力是一對平衡力，根F=f=0.02G求出小海騎行時的牽引力，利用P=Fv得到前5min的騎行功率。
32．【答案】（1）由圖知杠桿左端的力臂是右端力臂的2倍，活塞每次上升高度為h=0.6米，則根據相似三角形的知識可知，杠桿右端下降的高度為；
由定滑輪的特點可知，定滑輪右側物體上升的高度為：；
物體的重力為：G=mg=200kg×10N/kg=2000N；
活塞上升一次蒸汽機對物體做的有用功等于克服物體重力做的功：W有用=Gh'=2000N×0.3m=600J。
（2）活塞每分鐘向上運動100次，該蒸汽機對物體做有用功的功率為：
。
【知識點】功的計算公式的應用；功率計算公式的應用
【解析】【分析】 （1）根據圖中杠桿和定滑輪的特點，判斷活塞上升一次時物體升高的高度，根據W=Gh計算活塞上升一次蒸汽機對物體做的有用功；
（2）已知活塞每分鐘向上運動100次，則根據可計算每分鐘對物體所做有用功的功率。
33．【答案】（1）加熱
（2）解：當閉合S2、S3時，只有R1接入電路，電阻最小，為加熱階段，
由電功率可知；
當S2閉合、S3斷開時，此時是保溫階段，
可得此時電路總電阻
（3）解：磨豆用時0.5分鐘，t1=0.5min=30s，加熱用時3分鐘，t2=3min=180s，
本次泡制咖啡共消耗電能
。
【知識點】電功計算公式的應用；電功率計算公式的應用；電器的電功率
【解析】【分析】（1）由電功率P=UI可知，在電源電壓U=220V一定時，電阻越大電功率越小，電阻越小電功率越大，當只閉合S2時，電阻R1、R2串聯接入電路，電阻最大，為保溫階段，當閉合S2、S3時，只有R1接入電路，電阻最小，為加熱階段；
（2）當閉合S2、S3時，只有R1接入電路，電阻最小，為加熱階段，由電功率P=UI可知R1阻值；當只閉合S2時，電阻R1、R2串聯接入電路，電阻最大，為保溫階段，由電功率P=UI可知R1+R2阻值，然后相減即可；
（3）消耗的總電能等于磨豆和加熱消耗的電能之和。
34．【答案】（1）汽車所受的重力為：G=mg=1.2×103kg×10N/kg=1.2×104N，
汽車所受阻力為：f=0.02G=0.02×1.2×104N=240N，
因為汽車勻速行駛，牽引力與阻力是一對平衡力，大小相等，所以牽引力F=f=240N；
（2）由圖乙可知，汽車勻速行駛時，v=15m/s，
則汽車的恒定功率為：P=Fv=240N×15m/s=3600W；
汽車在0～20s內牽引力做的功為：W=Pt=3600W×20s=7.2×104J；
（3）由題可知，汽車獲得的機械功率為：P機=3600W，
太陽照射在太陽能電池板上的輻射總功率為：，
太陽照射在太陽能電池板單位面積上的輻射功率：。
【知識點】功的計算公式的應用；功率計算公式的應用
【解析】【分析】（1）知道太陽能汽車的質量，根據G=mg求出重力，根據重力和阻力的關系求出阻力大小，勻速直線運動的物體受到平衡力作用，根據平衡力條件求出汽車牽引力；
（2）汽車在10～20s內做勻速運動，處于平衡狀態，牽引力等于阻力，利用P=Fv可求汽車的恒定功率，再根據W=Pt可求汽車在0～20s內牽引力做的功；
（3）根據可求太陽光照射到太陽能電池板的輻射總功率，用總功率除以太陽能電池板的面積得出太陽光照射到太陽能電池板單位面積上的輻射功率。
35．【答案】（1）做功
（2）水的比熱容c=4.2×103J/（kg ℃），水的質量m=0.45kg，水升高溫度Δt=0.2℃，
水吸收的熱量為：Q吸=cmΔt=4.2×103J/（kg ℃）×0.45kg×0.2℃=378J
答：容器內水吸收熱量為378J。
（3）重物下降時減小的機械能W總=Gh=420N×1m=420J，
機械能轉化為水的內能的效率
答：機械功轉化為水的內能的效率是90%。
【知識點】能量利用效率；熱量的計算
【解析】【分析】（1）改變物體內能的方式：做功和熱傳遞，做功發生能量的轉化，熱傳遞發生能量的轉移；
（2）知道水的質量、水的比熱容、水上升的溫度，利用吸熱公式Q吸=cmΔt求水吸收的熱量；
（3）根據求得效率。
【解答】（1）在容器里裝水，中間安上帶有葉片的轉軸，通過重物下降，帶動葉片旋轉，使水的內能增加。所以是通過做功的方式增大了水的內能；
（2）根據Q吸=cmΔt即可計算出容器內水吸收的熱量；
（3）先計算出重物下降時做的總功，再根據計算出機械功轉化為水的內能的效率。
36．【答案】（1）變小
（2）7.2×104J
（3）43℃
【知識點】電阻和電阻的串聯、并聯；歐姆定律及其應用；電功計算公式的應用
【解析】【分析】（1）根據表格數據分析溫度升高時熱敏電阻Ra的阻值變化；
（2）串聯電路總電阻大于任一分電阻，并聯電路總電阻小于任一分電阻，根據可知低功率工作時兩電阻串聯，高功率工作時，兩電阻并聯，
根據串聯電路電阻規律計算兩電阻串聯時的總電阻，根據計算低功率工作時消耗的電能和高功率工作時消耗的電能，進一步計算本次測試中電熱絲消耗的總電能；
（3）當通過電磁鐵的電流達到0.05安時，低功率工作模式，根據歐姆定律計算此時控制電路總電阻，
當通過電磁鐵的電流達到0.04安時，高功率工作模式，根據歐姆定律計算此時控制電路總電阻，
人離開后，坐墊始終低功率工作，所以應該選擇力敏電阻的阻值隨壓力的減小而減小，由圖乙可知500N時力敏電阻的阻值最小為300Ω，
比較可知選擇電阻d與a并聯接入電路，根據并聯電路電阻規律計算此時熱敏電阻接入電路的阻值，由表格可知此時的溫度。
【解答】 （1）分析表中數據可知當溫度升高時，熱敏電阻Ra的阻值變小；
（2）串聯電路總電阻大于任一分電阻，并聯電路總電阻小于任一分電阻，根據可知低功率工作時只有電阻R2工作，高功率工作時，兩電阻并聯，
低功率工作時消耗的電能：，
高功率工作時消耗的電能：，
本次測試中電熱絲消耗的總電能為：W=W1+W2=2.4×104J+4.8×104J=7.2×104J；
（3）由表格數據知當坐墊溫度為45℃時，Ra=180Ω，若滿足該溫度下電熱坐墊處于低功率工作狀態，則控制電路的電流應大于或等于0.05A，
根據歐姆定律可知此時控制電路總電阻：，但Ra的阻值為180Ω，因此兩者只能選擇并聯的連接方式；
由圖乙知當壓力為1000N時，若控制電路力敏電阻阻值為360Ω時，控制電路的力敏電阻與熱敏電阻Ra并聯總電阻的阻值正好為120Ω，符合功能①的要求，因此在Rc、Rd中選擇；
人離開后，壓力為零，根據功能②的要求，此時坐墊的控制電路干路的電流同樣應大于或等于0.05A，取表格中最低溫的20℃，此時Ra=600Ω，根據并聯電路電阻的規律知，此時力敏電阻不應超過150Ω，因此排除Rc，比較可知選擇電阻d與a并聯接入電路；
當壓力為500N時，由圖知此時Rd=300Ω，
此時熱敏電阻接入電路的阻值，
由表格可知此時的溫度為43℃。
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