专题提升十-功和能的综合应用

专题提升十功和能的综合应用1．能的转化和守恒定律(理解) (1)方向性：能的转化和转移有一定的方向性。 (2)守恒性：能的转化和转移过程中能的总量保持不变。 (3)常见的各种形式的能：太阳能、电能、内能、机械能、化学能等。2．能的转化的量度——功(理解) (1)功：能转化的定量表示。机械功的分析计算需注意力和方向的一致性；电流做功就表示电能转化为其他形式的能。 (2)简单机械：使用机械或可以省力，或可以省距离，但不能省功，反而需要多做额外功。 (3)杠杆：分析杠杆问题的核心是杠杆平衡条件。 (4)滑轮与滑轮组：分析滑轮与滑轮组的关键是分析力的方向及力的大小。 (5)斜面：光滑的斜面不计摩擦，不计额外功。使用斜面可以省力，但需费距离。3．电能 (1)电流做功的实质：电能转化为其他形式的能。 (2)比较灯的亮度：比较灯的实际功率。两盏灯采用串联或并联的不同连接方式，功率的大小关系不同。

①串联电路中：电功率与电阻成正比；

②并联电路中：电功率与电阻成反比。 (3)测额定功率：灯在额定电压下工作时的功率。不能利用不同电压下工作时的多次功率的平均值来测定额定功率。类型之一理解能的转化和守恒

[2015·福州]如图Z10­1图甲所示，小球从某高度处静止下落到竖直放置的轻弹簧上并压缩弹簧。从小球刚接触到弹簧到将弹簧压缩最短的过程中，得到小球的速度v和弹簧被压缩的长度Δl之间的关系，如图乙所示，其中b为曲线最高点。不计空气阻力，弹簧在整个过程中始终发生弹性形变，则小球

(

)DA．受到的弹力始终不变B．运动过程动能一直增大C．运动过程机械能不变D．在b点时重力等于弹力图Z10­1【解析】在小球向下运动过程中，受竖直向上的弹簧的弹力，竖直向下的重力。开始时，重力大于弹力，合力向下，小球速度越来越大。随弹簧压缩量的增大，弹力越来越大，当弹力与重力相等时，两力是一对平衡力，合力为零；小球再向下运动，弹力大于重力，合力向上，小球速度减小。由此可见，当重力G与弹力F是一对平衡力时，小球速度最大。【点悟】在能的转化或转移中，能的总量保持不变，但不一定机械能总量守恒。类型之二理解功和能的分析与计算

[2014·大庆]某一质量为0.05g的雨滴匀速下落，速度为7m/s，匀速下落距离为700m，假设雨滴在下落过程中质量保持不变。 (1)求这段匀速下落过程中重力对雨滴所做的功。 (2)求这段匀速下落过程中重力的功率。

【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)这段匀速下落过程中重力的功率：P＝W/t＝Gh/t＝Gv＝mgv＝0.05×10－3kg×9.8N/kg×7m/s＝3.43×10－3W。某同学家的电子式电能表上个月月初、月末的表盘如图Z10­2所示，表盘上“1600imp/kW·h”表示每用电1kW·h指示灯闪烁1600次。根据表盘上的信息，回答下列问题：图Z10­2(1)该同学家上个月共用电多少千瓦时？(2)该同学家同时使用的用电器总功率不得超过多少？(3)若只让一个标有“220V484W”的电热器工作3min，观察到电能表的指示灯闪烁了32次，则该同学家的实际电压是多大？(设电热器的电阻不变)【答案】(1)95kW·h

(2)2200W

(3)200V【解析】(1)本月消耗的电能：W＝12614.6kW·h－12519.6kW·h＝95kW·h。(2)图中“220V”表示这个电能表的额定电压，“10A”表示电能表的额定电流，所以电能表正常工作时的最大功率为：P＝UI＝220V×10A＝2200W。【点悟】功和功率的计算，包括电能和电功率的计算，是考查的重点，要规范解题。

[2015·河南]在课外活动中，同学们设计了一种物品自动筛选器，可将质量小于一定标准的物品自动剔除，其原理如图10­3图甲所示。放在水平轻质传送带上的物品，经过装有压敏电阻R的检测区时，使R的阻值发生变化，其阻值随压力变化的关系如图乙所示。已知电源电压为12V，R0为定值电阻，当电路中电压表示数小于2.4V时，机械装置启动，将质量不达标的物品推出传送带，实现自动筛选功能。(g取10N/kg)(1)当物品随传送带匀速运动时，物品______(选填“受”或“不受”)摩擦力。(2)当检测区上没有物品时，电压表的示数为2V，R0的阻值为多少？图Z10­3不受(3)当压敏电阻的电功率最大时，电路中的电流为多少？此时在检测区上物品的质量是多少？(4)电路中的电池使用一段时间后，电源电压会降低，能通过检测区物品的最小质量将________(选填“增大”或“减小”)。【答案】(2)20Ω

(3)4kg增大类型之三探究机械能大小的影响因素

[2014·河北]小明乘车时发现某段道路的限速标志牌(如图Z10­4所示)。他提出了问题：汽车为什么要限速呢？他搜集的资料如下：

汽车遇到意外情况时，司机从看到情况到反应刹车需要的时间叫反应时间，在反应时间内汽车原速前进的距离，叫反应距离。从刹车到车停下来，汽车前进的距离叫制动距离。实验数据如下表。图Z10­4次数速度/km·h－1反应距离/m制动距离/m1601120280153531001954(1)利用表中第一组数据，计算出该司机的反应时间是______s。(2)分析表中数据可知，影响汽车制动距离的主要因素是________。0.66速度(3)为什么同样的道路上，对不同车型设定不一样的最高行驶速度？小明做了如图Z10­5所示实验。在斜面底端放置了一个纸盒，然后分别让两个体积相同的实心铁球和铝球从斜面顶端自由滚下。由实验可知：_________________________________________________。由于大型汽车高速行驶时的________较大，它的危险性就大。所以对不同车型要设定不一样的最高行驶速度。图Z10­5在速度一定的条件下，物体的质量越大，动能越大动能【解析】由表格中数据可知，影响汽车制动距离的主要因素是汽车速度的大小，在斜面底端放置了一个纸盒，然后分别让两个体积相同的实心铁球和铝球从斜面顶端自由滚下，由图中纸盒被推动的距离可以说明，在相同速度时，物体质量越大，其动能越大；因此在同样的道路上，对不同车型限制不同的车速。【点悟】动能大小的影响因素是：质量大小、运动速度大小。在描述探究结论时，需注意结论的前提条件。类型之四测量灯的额定功率

[2015·重庆]如图Z10­6所示为某兴趣小组测量小灯泡电功率的部分实验电路，电源电压恒为3V，小灯泡额定电压是2.5V，其灯丝电阻为10Ω左右，滑动变阻器标有“20Ω

1A”字样，电流表(0～0.6A、0～3A)、电压表(0～3V、0～15V)各有两个量程。图Z10­6(1)在图中用笔画线代替导线，使其成为完整的实验电路，要求：滑动变阻器的滑片P向左移动时，小灯泡变亮。【答案】如答图所示。(2)连接电路的过程中，开关应________，滑动变阻器的滑片P应滑到______端(选填“A”或“B”)；检查电路连接无误后，闭合开关，发现小灯泡不亮，电流表无示数，但电压表有示数，分析故障的原因是______________。例5答图断开B小灯泡断路(3)排除故障后继续实验，测量数据如下表所示。分析表中实验数据可知：小灯泡的额定功率为______W；在第1、2两次实验中，灯泡不亮的原因是______________________(答出一个原因即可)。实验次数123456发光情况不亮不亮微光较亮明亮更明亮电压U/A0.40.51.52.02.53.0电流I/A0.140.160.220.240.260.280.65小灯泡的实际功率过小(4)兴趣小组的同学想接着探究电流与电压的关系，于是将图中的小灯泡换成定值电阻，移动滑动变阻器的滑片P，多次改变定值电阻两端的电压，并记录通过定值电阻对应的电流，多次测量的目的是为了__________________；本实验用到的探究方法与下列哪个实验的探究方法相同_______。A．通过灯泡发光认识电流的存在B．探究摩擦力的大小与哪些因素有关寻找普遍规律B【解析】(1)滑片向左移动时，灯泡变亮，说明滑动变阻器接入电路的阻值减小，则接线柱A被接入电路。(2)连接电路时，开关应断开，滑动变阻器的滑片应在阻值最大位置，即图中的B端；闭合开关，小灯泡不亮，电流表无示数，而电压表有示数，说明小灯泡断路。(3)第5次的实验数据是小灯泡正常发光时的电压和电流，则其额定功率为P＝UI＝2.5V×0.26A＝0.65W；小灯泡的亮度是由它消耗的实际功率决定的，第1、2两次实验中小灯泡不亮是由于其实际功率太小。(4)探究电流与电压的关系时多次测量的目的是为了寻找普遍规律，排除偶然性；在这个实验中，用到了控制变量法。[2014·哈尔滨]同学们用如图Z10­7所示的电路复习电学实验。有两个额定电流相同、额定电压分别为2.5V和3.8V的灯泡L1和L2。(1)连接电路后，开关闭合，灯泡不亮，电压表无示数，电流表有示数，若电路中有一处故障，这个故障可能是__________。图Z10­7灯泡短路(2)排除故障后，甲组同学用灯泡L1进行“研究小灯泡的电阻”的实验，收集的信息如下表，请写出分析信息得出结论的过程。__________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________。由表格数据计算得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。可知电阻变大；由灯变亮可知灯丝温度升高。结论：灯丝电阻随温度升高而增大[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；灯泡亮度由灯泡实际功率决定，灯泡实际功率越大，灯泡越亮]实验次数123U/V1.01.52.5I/A0.200.250.30R/Ω亮度稍亮较亮更亮(3)乙组同学想用该电路，通过更换L1、L2的方法，探究“在电压相同时，电功率与电流的关系”，他们能否完成实验目的？若能，请说出实验思路；若不能，请说明原因。_________________________________________________________________________________________________________________。别接入L1、L2，调节滑片使电压表示数相同，比较L1、L2的亮度和所对应的电流关系得出电功率与电流的关系能完成，分【解析】(1)灯泡不亮，可能是灯泡短路或电路存在断路造成的，电流表有示数，说明电路不存在断路，电压表没有示数，说明与电压表并联的灯泡短路。(2)由表中实验数据可知，电阻随电压与电流的增大而增大，由P＝UI可知，灯泡实际功率增大，灯泡亮度增加，由此可知，灯泡亮度由灯泡实际功率决定，灯泡实际功率越大，灯泡越亮。(3)探究“在电压相同时，电功率与电流的关系”，应控制电压相同而电阻阻值不同，两灯泡电阻不同，可以完成该实验，分别把两灯泡串联接入电路，控制灯泡两端电压相等，测出通过灯泡的电流，由P＝UI求出灯泡功率，然后比较功率大小，得出结论。电路分析不合理致错

[2015•雅安]小灯泡L的额定电压为3V，它的I­U图像如图Z10­8甲所示。把小灯泡接入如图乙所示的电路中，先将滑动变阻器的滑片P移至B端，闭合开关S，电