專題提升十-功和能的綜合應(yīng)用

專題提升十功和能的綜合應(yīng)用1．能的轉(zhuǎn)化和守恒定律(理解) (1)方向性：能的轉(zhuǎn)化和轉(zhuǎn)移有一定的方向性。 (2)守恒性：能的轉(zhuǎn)化和轉(zhuǎn)移過程中能的總量保持不變。 (3)常見的各種形式的能：太陽能、電能、內(nèi)能、機械能、化學(xué)能等。2．能的轉(zhuǎn)化的量度——功(理解) (1)功：能轉(zhuǎn)化的定量表示。機械功的分析計算需注意力和方向的一致性；電流做功就表示電能轉(zhuǎn)化為其他形式的能。 (2)簡單機械：使用機械或可以省力，或可以省距離，但不能省功，反而需要多做額外功。 (3)杠桿：分析杠桿問題的核心是杠桿平衡條件。 (4)滑輪與滑輪組：分析滑輪與滑輪組的關(guān)鍵是分析力的方向及力的大小。 (5)斜面：光滑的斜面不計摩擦，不計額外功。使用斜面可以省力，但需費距離。3．電能 (1)電流做功的實質(zhì)：電能轉(zhuǎn)化為其他形式的能。 (2)比較燈的亮度：比較燈的實際功率。兩盞燈采用串聯(lián)或并聯(lián)的不同連接方式，功率的大小關(guān)系不同。

①串聯(lián)電路中：電功率與電阻成正比；

②并聯(lián)電路中：電功率與電阻成反比。 (3)測額定功率：燈在額定電壓下工作時的功率。不能利用不同電壓下工作時的多次功率的平均值來測定額定功率。類型之一理解能的轉(zhuǎn)化和守恒

[2015·福州]如圖Z10-1圖甲所示，小球從某高度處靜止下落到豎直放置的輕彈簧上并壓縮彈簧。從小球剛接觸到彈簧到將彈簧壓縮最短的過程中，得到小球的速度v和彈簧被壓縮的長度Δl之間的關(guān)系，如圖乙所示，其中b為曲線最高點。不計空氣阻力，彈簧在整個過程中始終發(fā)生彈性形變，則小球

(

)DA．受到的彈力始終不變B．運動過程動能一直增大C．運動過程機械能不變D．在b點時重力等于彈力圖Z10-1【解析】在小球向下運動過程中，受豎直向上的彈簧的彈力，豎直向下的重力。開始時，重力大于彈力，合力向下，小球速度越來越大。隨彈簧壓縮量的增大，彈力越來越大，當(dāng)彈力與重力相等時，兩力是一對平衡力，合力為零；小球再向下運動，彈力大于重力，合力向上，小球速度減小。由此可見，當(dāng)重力G與彈力F是一對平衡力時，小球速度最大?！军c悟】在能的轉(zhuǎn)化或轉(zhuǎn)移中，能的總量保持不變，但不一定機械能總量守恒。類型之二理解功和能的分析與計算

[2014·大慶]某一質(zhì)量為0.05g的雨滴勻速下落，速度為7m/s，勻速下落距離為700m，假設(shè)雨滴在下落過程中質(zhì)量保持不變。 (1)求這段勻速下落過程中重力對雨滴所做的功。 (2)求這段勻速下落過程中重力的功率。

【答案】(1)0.343J

(2)3.43×10－3W

【解析】(1)重力做功：W＝Gh＝mgh＝0.05×10－3kg×9.8N/kg×700m＝0.343J。(2)這段勻速下落過程中重力的功率：P＝W/t＝Gh/t＝Gv＝mgv＝0.05×10－3kg×9.8N/kg×7m/s＝3.43×10－3W。某同學(xué)家的電子式電能表上個月月初、月末的表盤如圖Z10-2所示，表盤上“1600imp/kW·h”表示每用電1kW·h指示燈閃爍1600次。根據(jù)表盤上的信息，回答下列問題：圖Z10-2(1)該同學(xué)家上個月共用電多少千瓦時？(2)該同學(xué)家同時使用的用電器總功率不得超過多少？(3)若只讓一個標(biāo)有“220V484W”的電熱器工作3min，觀察到電能表的指示燈閃爍了32次，則該同學(xué)家的實際電壓是多大？(設(shè)電熱器的電阻不變)【答案】(1)95kW·h

(2)2200W

(3)200V【解析】(1)本月消耗的電能：W＝12614.6kW·h－12519.6kW·h＝95kW·h。(2)圖中“220V”表示這個電能表的額定電壓，“10A”表示電能表的額定電流，所以電能表正常工作時的最大功率為：P＝UI＝220V×10A＝2200W?！军c悟】功和功率的計算，包括電能和電功率的計算，是考查的重點，要規(guī)范解題。

[2015·河南]在課外活動中，同學(xué)們設(shè)計了一種物品自動篩選器，可將質(zhì)量小于一定標(biāo)準(zhǔn)的物品自動剔除，其原理如圖10-3圖甲所示。放在水平輕質(zhì)傳送帶上的物品，經(jīng)過裝有壓敏電阻R的檢測區(qū)時，使R的阻值發(fā)生變化，其阻值隨壓力變化的關(guān)系如圖乙所示。已知電源電壓為12V，R0為定值電阻，當(dāng)電路中電壓表示數(shù)小于2.4V時，機械裝置啟動，將質(zhì)量不達標(biāo)的物品推出傳送帶，實現(xiàn)自動篩選功能。(g取10N/kg)(1)當(dāng)物品隨傳送帶勻速運動時，物品______(選填“受”或“不受”)摩擦力。(2)當(dāng)檢測區(qū)上沒有物品時，電壓表的示數(shù)為2V，R0的阻值為多少？圖Z10-3不受(3)當(dāng)壓敏電阻的電功率最大時，電路中的電流為多少？此時在檢測區(qū)上物品的質(zhì)量是多少？(4)電路中的電池使用一段時間后，電源電壓會降低，能通過檢測區(qū)物品的最小質(zhì)量將________(選填“增大”或“減小”)。【答案】(2)20Ω

(3)4kg增大類型之三探究機械能大小的影響因素

[2014·河北]小明乘車時發(fā)現(xiàn)某段道路的限速標(biāo)志牌(如圖Z10-4所示)。他提出了問題：汽車為什么要限速呢？他搜集的資料如下：

汽車遇到意外情況時，司機從看到情況到反應(yīng)剎車需要的時間叫反應(yīng)時間，在反應(yīng)時間內(nèi)汽車原速前進的距離，叫反應(yīng)距離。從剎車到車停下來，汽車前進的距離叫制動距離。實驗數(shù)據(jù)如下表。圖Z10-4次數(shù)速度/km·h－1反應(yīng)距離/m制動距離/m1601120280153531001954(1)利用表中第一組數(shù)據(jù)，計算出該司機的反應(yīng)時間是______s。(2)分析表中數(shù)據(jù)可知，影響汽車制動距離的主要因素是________。0.66速度(3)為什么同樣的道路上，對不同車型設(shè)定不一樣的最高行駛速度？小明做了如圖Z10-5所示實驗。在斜面底端放置了一個紙盒，然后分別讓兩個體積相同的實心鐵球和鋁球從斜面頂端自由滾下。由實驗可知：_________________________________________________。由于大型汽車高速行駛時的________較大，它的危險性就大。所以對不同車型要設(shè)定不一樣的最高行駛速度。圖Z10-5在速度一定的條件下，物體的質(zhì)量越大，動能越大動能【解析】由表格中數(shù)據(jù)可知，影響汽車制動距離的主要因素是汽車速度的大小，在斜面底端放置了一個紙盒，然后分別讓兩個體積相同的實心鐵球和鋁球從斜面頂端自由滾下，由圖中紙盒被推動的距離可以說明，在相同速度時，物體質(zhì)量越大，其動能越大；因此在同樣的道路上，對不同車型限制不同的車速?！军c悟】動能大小的影響因素是：質(zhì)量大小、運動速度大小。在描述探究結(jié)論時，需注意結(jié)論的前提條件。類型之四測量燈的額定功率

[2015·重慶]如圖Z10-6所示為某興趣小組測量小燈泡電功率的部分實驗電路，電源電壓恒為3V，小燈泡額定電壓是2.5V，其燈絲電阻為10Ω左右，滑動變阻器標(biāo)有“20Ω

1A”字樣，電流表(0～0.6A、0～3A)、電壓表(0～3V、0～15V)各有兩個量程。圖Z10-6(1)在圖中用筆畫線代替導(dǎo)線，使其成為完整的實驗電路，要求：滑動變阻器的滑片P向左移動時，小燈泡變亮?！敬鸢浮咳绱饒D所示。(2)連接電路的過程中，開關(guān)應(yīng)________，滑動變阻器的滑片P應(yīng)滑到______端(選填“A”或“B”)；檢查電路連接無誤后，閉合開關(guān)，發(fā)現(xiàn)小燈泡不亮，電流表無示數(shù)，但電壓表有示數(shù)，分析故障的原因是______________。例5答圖斷開B小燈泡斷路(3)排除故障后繼續(xù)實驗，測量數(shù)據(jù)如下表所示。分析表中實驗數(shù)據(jù)可知：小燈泡的額定功率為______W；在第1、2兩次實驗中，燈泡不亮的原因是______________________(答出一個原因即可)。實驗次數(shù)123456發(fā)光情況不亮不亮微光較亮明亮更明亮電壓U/A0.40.51.52.02.53.0電流I/A0.140.160.220.240.260.280.65小燈泡的實際功率過小(4)興趣小組的同學(xué)想接著探究電流與電壓的關(guān)系，于是將圖中的小燈泡換成定值電阻，移動滑動變阻器的滑片P，多次改變定值電阻兩端的電壓，并記錄通過定值電阻對應(yīng)的電流，多次測量的目的是為了__________________；本實驗用到的探究方法與下列哪個實驗的探究方法相同_______。A．通過燈泡發(fā)光認(rèn)識電流的存在B．探究摩擦力的大小與哪些因素有關(guān)尋找普遍規(guī)律B【解析】(1)滑片向左移動時，燈泡變亮，說明滑動變阻器接入電路的阻值減小，則接線柱A被接入電路。(2)連接電路時，開關(guān)應(yīng)斷開，滑動變阻器的滑片應(yīng)在阻值最大位置，即圖中的B端；閉合開關(guān)，小燈泡不亮，電流表無示數(shù)，而電壓表有示數(shù)，說明小燈泡斷路。(3)第5次的實驗數(shù)據(jù)是小燈泡正常發(fā)光時的電壓和電流，則其額定功率為P＝UI＝2.5V×0.26A＝0.65W；小燈泡的亮度是由它消耗的實際功率決定的，第1、2兩次實驗中小燈泡不亮是由于其實際功率太小。(4)探究電流與電壓的關(guān)系時多次測量的目的是為了尋找普遍規(guī)律，排除偶然性；在這個實驗中，用到了控制變量法。[2014·哈爾濱]同學(xué)們用如圖Z10-7所示的電路復(fù)習(xí)電學(xué)實驗。有兩個額定電流相同、額定電壓分別為2.5V和3.8V的燈泡L1和L2。(1)連接電路后，開關(guān)閉合，燈泡不亮，電壓表無示數(shù)，電流表有示數(shù)，若電路中有一處故障，這個故障可能是__________。圖Z10-7燈泡短路(2)排除故障后，甲組同學(xué)用燈泡L1進行“研究小燈泡的電阻”的實驗，收集的信息如下表，請寫出分析信息得出結(jié)論的過程。__________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________。由表格數(shù)據(jù)計算得R1＝U1/I1＝1.0V/0.20A＝5Ω，R2＝U2/I2＝1.5V/0.25A＝6Ω，R3＝U3/I3＝2.5V/0.30A＝8.3Ω?？芍娮枳兇?；由燈變亮可知燈絲溫度升高。結(jié)論：燈絲電阻隨溫度升高而增大[或：P1＝U1I1＝1.0V×0.2A＝0.2W；P2＝U2I2＝1.5V×0.25A＝0.375W；P3＝U3I3＝2.5V×0.3A＝0.75W；燈泡亮度由燈泡實際功率決定，燈泡實際功率越大，燈泡越亮]實驗次數(shù)123U/V1.01.52.5I/A0.200.250.30R/Ω亮度稍亮較亮更亮(3)乙組同學(xué)想用該電路，通過更換L1、L2的方法，探究“在電壓相同時，電功率與電流的關(guān)系”，他們能否完成實驗?zāi)康?？若能，請說出實驗思路；若不能，請說明原因。_________________________________________________________________________________________________________________。別接入L1、L2，調(diào)節(jié)滑片使電壓表示數(shù)相同，比較L1、L2的亮度和所對應(yīng)的電流關(guān)系得出電功率與電流的關(guān)系能完成，分【解析】(1)燈泡不亮，可能是燈泡短路或電路存在斷路造成的，電流表有示數(shù)，說明電路不存在斷路，電壓表沒有示數(shù)，說明與電壓表并聯(lián)的燈泡短路。(2)由表中實驗數(shù)據(jù)可知，電阻隨電壓與電流的增大而增大，由P＝UI可知，燈泡實際功率增大，燈泡亮度增加，由此可知，燈泡亮度由燈泡實際功率決定，燈泡實際功率越大，燈泡越亮。(3)探究“在電壓相同時，電功率與電流的關(guān)系”，應(yīng)控制電壓相同而電阻阻值不同，兩燈泡電阻不同，可以完成該實驗，分別把兩燈泡串聯(lián)接入電路，控制燈泡兩端電壓相等，測出通過燈泡的電流，由P＝UI求出燈泡功率，然后比較功率大小，得出結(jié)論。電路分析不合理致錯

[2015?雅安]小燈泡L的額定電壓為3V，它的I-U圖像如圖Z10-8甲所示。把小燈泡接入如圖乙所示的電路中，先將滑動變阻器的滑片P移至B端，閉合開關(guān)S，電