浙江省各地区2022-2023上学期九年级期末科学试题高频考点分类汇编-10功、功率的计算

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浙江省各地区2022-2023上学期九年级期末科学试题高频考点分类汇编-10功、功率的计算
一．选择题（共6小题）
1．（2022秋•杭州期末）如图是小航在做俯卧撑和引体向上的锻炼场景。小航质量为60千克，下列分析正确的是（　　）

A．甲中小航用的力大于乙中用的力
B．甲、乙中小航完成一个完整动作做功相同
C．甲中小航的脚对地面没有压力
D．乙中小航做一个引体向上克服重力做功420J
2．（2022秋•杭州期末）对于1kW•h的理解，下列说法正确的是（　　）
A．kW•h是电功率的单位
B．只能同时点亮4只250W的灯泡
C．等于3.6×103J
D．可供1kW的用电器正常工作lh
3．（2022秋•滨江区期末）如图所示，滑轮组将物体A以0.2m/s的速度沿水平地面匀速向前拉动了1m，拉力F的大小为10N，滑轮组的机械效率为80%，下列说法中正确的是（　　）

A．拉力F做功的功率为6W
B．绳子自由端移动的距离为3m
C．滑轮组做的有用功为20J
D．物体A受到水平地面的摩擦力为16N
4．（2022秋•滨江区期末）如图所示，利用轻质滑轮组拉动水平地面上重为300N的物体以0.2m/s的速度沿水平地面匀速前进1m，拉力F的大小为25N，若物体和地面之间的摩擦力大小为40N，下列说法中不正确的是（　　）

A．A处绳子拉力为50N
B．绳子自由端通过的距离为2m
C．拉力做功的功率为10W
D．该滑轮组的机械效率为80%
5．（2022秋•上城区期末）2022年世界杯于北京时间11月21日凌晨零点揭幕。观赛时，小金看到运动员将足球贴着地面传给门将，门将开大脚将球踢飞过中场的情景，对此小金做出了以下分析，正确的是（　　）
A．贴地传球时，足球在平直的地上滚动，重力对足球做了功
B．门将用500N的力将足球踢出80m，则门将对足球做功40000J
C．开大脚后足球由地面飞行到空中最高点的过程中，它的动能全部转化为重力势能
D．飞行的足球从最高点下落至地面，机械能是不守恒的
6．（2022秋•上城区期末）如图是四种家用电器的铭牌，下列相关说法正确的是（　　）
54cm彩色电视机
工作电压220V
工作频率50Hz
额定功率85W
BC﹣65B电冰箱
额定电压220V
工作频率50Hz
额定功率70W
耗电量0.5KW•h/24h
FS﹣69电风扇
额定电压220V
规格400mm
工作频率50Hz
额定功率65W
K﹣33GW空调机
额定电压220V
工作频率50Hz
制冷/制热电流6.2A/6.2A
A．彩色电视机在220 V电压下工作时的实际功率为85 W
B．电冰箱连续工作30天需要消耗电能30度
C．使用电风扇比使用空调消耗电能更少
D．空调机制冷和制热两种工作状态下电流做功快慢不同
二．填空题（共1小题）
7．（2022秋•滨江区期末）如图甲所示，有一光滑的圆弧槽与一段粗糙的水平面相连接，将质量为m的物块从A点（高度为H）由静止释放，停下后测出物块在水平面上滑行距离为s1。图乙中有一粗糙的圆弧槽与图甲中同样粗糙的水平面相连接，将同一物块从图乙中B点（高度为H）由静止释放，停下后测出物块在水平面上滑行距离为s2（忽略空气阻力）求：
（1）甲图中重力对物块做的功W＝　 　。
（2）甲图中物块在水平面上的摩擦力f＝　 　。
（3）乙图中物块在粗糙的圆弧槽上运动这段时间内，若克服摩擦力做的功全部转化为内能并被该物体吸收，则物块温度上升了 　 　。（物体比热容用c表示）

三．计算题（共6小题）
8．（2022秋•西湖区期末）如图所示，某工厂正通过传送带将重为500N的货物匀速运往高处，货物与传送带之间无相对滑动。已知，传送带高为2m，长为4m，从底端到顶端所用的时间为4s。在将货物从底端运到顶端的过程中：
（1）克服货物重力做了多少功？功率是多少？
（2）货物在传送带上受到的摩擦力为多少牛？

9．（2022秋•杭州期末）音乐喷泉是集光机电技术于一体的装置，让红、绿、蓝三种色灯照射到水柱上，通过电脑控制三种色灯功率的比例就能让水柱变换颜色，呈现美轮美奂的视觉效果。图甲、乙是某段时间内红、绿两色灯功率随时间变化的图像。求：

（1）第10s时红灯两端的电压为100V，求此时通过红灯的电流；
（2）请计算25～30s内红灯和绿灯消耗的总电能。

10．（2022秋•滨江区期末）如图甲所示，电源电压保持不变，小灯泡的额定电压为12V。闭合开关S后，当滑片P从最右端滑到最左端的过程中，小灯泡的I﹣U关系图象如图乙所示。求：
（1）小灯泡的额定功率。
（2）灯泡正常工作5分钟消耗的电能。
（3）滑动变阻器的最大阻值。

11．（2022秋•滨江区期末）如图所示，一辆汽车通过滑轮组将深井中的物体从井底匀速拉至井口，所用时间为10s，已知井深12m，物体重G物＝9×103N，汽车重G车＝5×104N，汽车匀速拉绳子时的拉力F＝4×103N。（不计绳重和摩擦）求：
（1）汽车匀速前进的距离。
（2）动滑轮重力。
（3）汽车拉绳子时拉力F的功率为多少？
（4）滑轮组的机械效率为多少？

12．（2022秋•滨江区期末）如图所示，是一款电饭煲的工作原理图，R1＝48.4Ω，R2＝605Ω，当开关S1、S2都闭合时，电饭煲进入加热模式；当S1断开、S2闭合时，电饭煲进入保温模式。：
（1）这款电饭煲加热时的电功率；
（2）这款电饭煲保温1小时消耗的电能。

13．（2022秋•上城区期末）冬季严寒小周家购置了电热桌垫，如图甲，其工作原理如图乙，查看说明书后发现该电热桌垫由12V电源供电。发热部分由R1、R2两条电热丝组成，阻值分别为6Ω、4Ω，可通过调温开关高低不同的两挡温度。调温挡有：关、高温、低温，若不考虑温度的变化对电阻的影响，请分析和计算：

（1）当电热桌垫处于高温挡时，开关位于 　 　（选填“ab”或“bc”或“cd”）；
（2）当电热桌垫处于高温挡时，5min内消耗的电能为多少？
四．解答题（共3小题）
14．（2022秋•西湖区期末）如图甲所示为家用棉花糖机，使用时插上电源，按动开关发热丝发热，糖盘转动。往糖盘槽口加入蔗糖，待温度升高蔗糖熔化，随着糖盘的转动熔化的蔗糖被甩出，遇到空气固成固态的细丝，再用竹棒在承接盘内慢慢转动，就可以得到可口的棉花糖了。如表为棉花糖机部分参数，图乙为电路图。棉花糖机正常工作时：
（1）电热丝的电阻是多少？
（2）通过电动机的电流为多少安？
（3）棉花糖机工作1分钟，消耗电能为多少焦耳？
产品名称
棉花糖机
额定电压
220V
发热丝功率
440W
电动机功率
44W
15．（2022秋•杭州期末）为了控制疫情，实行疫区封闭管理，并使用无人机进行巡逻管控。如图所示，是正在巡查的无人机。无人机启动后，利用遥控器可控制它运动和工作，它的部分参数如表：
机身质量/千克
2.4
“四脚”着地的总面积（厘米）
10
电池充满后储存电能/焦耳
36000
最大水平速度（米/秒）
5
机身尺寸/毫米
400×300×200
最大上升速度（米/秒）
1
（1）给无人机电池充电时，发生的能量转化过程主要是 　 　。
（2）无人机从地面飞到高地30米高处，克服自身重力做功为多少？
（3）无人机充满电后在水平方向上以最大速度匀速飞行时一次可飞行约15分钟，且电能转化为机械能的效率为60%，求无人机以最大水平速度沿水平方向匀速飞行过程中受到的推力是多少？

16．（2022秋•杭州期末）2019年1月3日，“嫦娥四号”探测器成功着陆在月球背面，并通过“鹊桥”中继星传回了近距离拍摄的月背影像图（如图甲所示），揭开了月背的神秘面纱。

（1）“嫦娥四号”探测器在着陆过程中逐渐减速，在距月面100米处开始悬停，选定相对平坦区域后开始匀速缓慢垂直下降。在此过程中，若不考虑其质量变化，它的机械能 　 　（选填“增大”“减小”或“不变”）；“嫦娥四号”探测器质量为1.0×10kg，重力做功为 　 　J。（月球表面的物体重力和质量的比值g＝1.63N/kg）
（2）“嫦娥四号”探测器悬梯等关键部件采用铝合金而不采用纯铝，可能原因是 　 　。
（3）玉兔号是中国首辆月球车，能源除了来自太阳能外，也备用了新型氢燃料电池，它不是利用氢气燃烧获取能量，而是利用氢气和氧气化学反应过程中电子转移形成电流获得电能。其燃料电池工作原理如图。请回答：（1）新型氢燃料电池原理示意图中“X”所代表微粒的符号是 　 　；（2）玉兔号新型氢燃料电池技术可转化为民用，在环保方面最大的优点是 　 　（写一点即可）。

浙江省各地区2022-2023上学期九年级期末科学试题高频考点分类汇编-10功、功率的计算
参考答案与试题解析
一．选择题（共6小题）
1．（2022秋•杭州期末）如图是小航在做俯卧撑和引体向上的锻炼场景。小航质量为60千克，下列分析正确的是（　　）

A．甲中小航用的力大于乙中用的力
B．甲、乙中小航完成一个完整动作做功相同
C．甲中小航的脚对地面没有压力
D．乙中小航做一个引体向上克服重力做功420J
【答案】D
【解答】解：A、图甲中小航做俯卧撑视为杠杆，此时动力臂大于阻力臂，则支持力小于重力；图乙中小航静止在单杠上，此时单杠对他的力等于自身重力，故图甲小航用的力小于乙中用的力，故A错误；
B、图甲和图乙小航都是在克服重力做功，重力相同，但在甲图中重心移动的距离小于图乙中重心移动的距离相同，则甲克服重力做功小于乙克服重力做的功，故B错误；
C、地面对小航的脚有支持力的作用，由力的作用是相互的，所以脚对地面也有压力的作用，故C错误；
D、乙中克服重力做功W＝Gh＝mgh＝60kg×10N/kg×0.7m＝420J，故D正确；
故选：D。
2．（2022秋•杭州期末）对于1kW•h的理解，下列说法正确的是（　　）
A．kW•h是电功率的单位
B．只能同时点亮4只250W的灯泡
C．等于3.6×103J
D．可供1kW的用电器正常工作lh
【答案】D
【解答】解：A、千瓦时（kW•h）是电功的单位，不是电功率的单位，故A错误；
B、1kW•h等于1kW的用电器正常工作1h消耗的电能，与同时工作用电器的多少无关，故B错误；
C、lkW•h＝1kW×1h＝1000W×3600s＝3.6×106J，故C错误；
D、1kW•h等于1kW的用电器正常工作1h消耗的电能，故D正确。
故选：D。
3．（2022秋•滨江区期末）如图所示，滑轮组将物体A以0.2m/s的速度沿水平地面匀速向前拉动了1m，拉力F的大小为10N，滑轮组的机械效率为80%，下列说法中正确的是（　　）

A．拉力F做功的功率为6W
B．绳子自由端移动的距离为3m
C．滑轮组做的有用功为20J
D．物体A受到水平地面的摩擦力为16N
【答案】D
【解答】解：A、由图知，通过动滑轮绳子的段数n＝2，由v＝nv物和P＝＝＝Fv可得，拉力F做功的功率P＝Fnv物＝10N×2×0.2m/s＝4W，故A错误；
B、绳子自由端移动的距离s＝ns物＝2×1m＝2m，故B错误；
C、绳端拉力做的总功W总＝Fs＝10N×2m＝20J，由η＝可得，有用功W有＝ηW总＝80%×20J＝16J，故C错误；
D、克服物体A与水平地面的摩擦力做的功是有用功，由W有＝fs物可得，f＝＝＝16N，故D正确。
故选：D。
4．（2022秋•滨江区期末）如图所示，利用轻质滑轮组拉动水平地面上重为300N的物体以0.2m/s的速度沿水平地面匀速前进1m，拉力F的大小为25N，若物体和地面之间的摩擦力大小为40N，下列说法中不正确的是（　　）

A．A处绳子拉力为50N
B．绳子自由端通过的距离为2m
C．拉力做功的功率为10W
D．该滑轮组的机械效率为80%
【答案】A
【解答】解：A、因为物体做匀速直线运动，因此物体受到的拉力与摩擦力是一对平衡力，因此FA＝f＝40N，故A错误；
B、由图可知n＝2，绳子自由端移动的距离：s＝nh＝2×1m＝2m，故B正确；
C、绳子自由端移动的速度：v＝nv物＝2×0.2m/s＝0.4m/s，
P＝＝＝Fv＝25N×0.4m/s＝10W，故C正确；
D、滑轮组的机械效率：η＝＝＝＝＝×100%＝80%，故D正确。
故选：A。
5．（2022秋•上城区期末）2022年世界杯于北京时间11月21日凌晨零点揭幕。观赛时，小金看到运动员将足球贴着地面传给门将，门将开大脚将球踢飞过中场的情景，对此小金做出了以下分析，正确的是（　　）
A．贴地传球时，足球在平直的地上滚动，重力对足球做了功
B．门将用500N的力将足球踢出80m，则门将对足球做功40000J
C．开大脚后足球由地面飞行到空中最高点的过程中，它的动能全部转化为重力势能
D．飞行的足球从最高点下落至地面，机械能是不守恒的
【答案】D
【解答】解：
A、足球在平直的地上滚动，足球没有在重力的方向上通过距离，所以重力对足球不做功，故A错误；
B、守门员将足球踢出的过程中，脚对足球施加了力，足球在力的方向上通过了距离，所以对足球做了功，由于不知道脚对足球施加力时，足球在力的方向上通过的距离，所以无法求出功的大小，故B错误；
C、足球在向上运动的过程中，质量不变、高度增加，重力势能增加；质量不变、速度减小，动能减小；由于受到空气阻力的作用，一部分机械能克服摩擦做功，机械能会减小，所以动能没有全部转化为重力势能，故C错误；
D、足球下落过程中，足球克服空气阻力做功，机械能不守恒，故D正确。
故选：D。
6．（2022秋•上城区期末）如图是四种家用电器的铭牌，下列相关说法正确的是（　　）
54cm彩色电视机
工作电压220V
工作频率50Hz
额定功率85W
BC﹣65B电冰箱
额定电压220V
工作频率50Hz
额定功率70W
耗电量0.5KW•h/24h
FS﹣69电风扇
额定电压220V
规格400mm
工作频率50Hz
额定功率65W
K﹣33GW空调机
额定电压220V
工作频率50Hz
制冷/制热电流6.2A/6.2A
A．彩色电视机在220 V电压下工作时的实际功率为85 W
B．电冰箱连续工作30天需要消耗电能30度
C．使用电风扇比使用空调消耗电能更少
D．空调机制冷和制热两种工作状态下电流做功快慢不同
【答案】A
【解答】解：A、彩色电视机在220 V电压下正常工作，实际功率等于85 W，故A正确；
B、电冰箱连续工作30天需要消耗电能为：W＝Pt＝0.5kW•h/24h×30天＝0.5kW•h/天×30天＝15kW•h，故B错误；
C、由W＝Pt可知，用电器消耗的电能与功率P和时间t有关，空调功率大，电风扇功率小，但由于不知道空调和电风扇工作时间，所以无法比较消耗电能多少，故C错误；
D、正常工作状态下的空调机的制冷和制热时的电压与电流相同，由P＝UI可知，正常工作状态下的空调机的制冷功率等于制热功率，电流做功快慢相同，故D错误。
故选：A。
二．填空题（共1小题）
7．（2022秋•滨江区期末）如图甲所示，有一光滑的圆弧槽与一段粗糙的水平面相连接，将质量为m的物块从A点（高度为H）由静止释放，停下后测出物块在水平面上滑行距离为s1。图乙中有一粗糙的圆弧槽与图甲中同样粗糙的水平面相连接，将同一物块从图乙中B点（高度为H）由静止释放，停下后测出物块在水平面上滑行距离为s2（忽略空气阻力）求：
（1）甲图中重力对物块做的功W＝　mgH　。
（2）甲图中物块在水平面上的摩擦力f＝　　。
（3）乙图中物块在粗糙的圆弧槽上运动这段时间内，若克服摩擦力做的功全部转化为内能并被该物体吸收，则物块温度上升了 　　。（物体比热容用c表示）

【答案】（1）mgH；（2）；（3）。
【解答】解：（1）甲中重力对物体做的功：W＝GH＝mgH；
（2）甲中物体在水平面上克服摩擦做的功等于物体沿光滑的半圆弧槽下滑重力做的功，所以，
mgH＝fs1，所以，f＝；
（3）甲、乙中水平面的粗糙程度相同，所以同一个物体所受的摩擦力大小相等，即甲中物体受的摩擦力大小与乙中物体在水平面上的摩擦力大小相等；
物体在圆弧的最高点具有重力势能，Ep＝mgH，在下滑至水平轨道静止的过程中，重力势能全部转化为物体的内能，则有：Q＝mgH；
乙中物体在粗糙的弧槽上运动这段时间内使物体升温的能量为Q﹣fs2＝cmΔt；
所以物体升高的温度Δt＝＝。
故答案为：（1）mgH；（2）；（3）。
三．计算题（共6小题）
8．（2022秋•西湖区期末）如图所示，某工厂正通过传送带将重为500N的货物匀速运往高处，货物与传送带之间无相对滑动。已知，传送带高为2m，长为4m，从底端到顶端所用的时间为4s。在将货物从底端运到顶端的过程中：
（1）克服货物重力做了多少功？功率是多少？
（2）货物在传送带上受到的摩擦力为多少牛？

【答案】（1）克服货物重力做的功为1000J；功率为250W；
（2）货物在传送带上受到的摩擦力为250N。
【解答】解：（1）克服货物重力做的功：W＝Gh＝500N×2m＝1000J；
克服货物重力做功的功率：P＝＝＝250W；
（2）货物在摩擦力的作用下运往高处，即摩擦力做的功等于克服货物重力做的功，
由W＝fL可知，摩擦力：f＝＝＝250N。
答：（1）克服货物重力做的功为1000J；功率为250W；
（2）货物在传送带上受到的摩擦力为250N。
9．（2022秋•杭州期末）音乐喷泉是集光机电技术于一体的装置，让红、绿、蓝三种色灯照射到水柱上，通过电脑控制三种色灯功率的比例就能让水柱变换颜色，呈现美轮美奂的视觉效果。图甲、乙是某段时间内红、绿两色灯功率随时间变化的图像。求：

（1）第10s时红灯两端的电压为100V，求此时通过红灯的电流；
（2）请计算25～30s内红灯和绿灯消耗的总电能。

【答案】（1）此时通过红灯的电流2A；
（2）25～30s内红灯和绿灯消耗的总电能2000J。
【解答】解：（1）第10s红灯两端的电压为100V，红灯的功率为P红＝200W，
由P＝UI可得，
此时通过红灯的电流为：I红＝＝＝2A，
（2）由图甲可知，红灯和绿灯在25～30秒内的功率都为200W，则总功率为：P总＝200W+200W＝400W，
红灯和绿灯消耗的总电能为：W总＝P总t＝400W×5s＝2000J。
答：（1）此时通过红灯的电流2A；
（2）25～30s内红灯和绿灯消耗的总电能2000J。
10．（2022秋•滨江区期末）如图甲所示，电源电压保持不变，小灯泡的额定电压为12V。闭合开关S后，当滑片P从最右端滑到最左端的过程中，小灯泡的I﹣U关系图象如图乙所示。求：
（1）小灯泡的额定功率。
（2）灯泡正常工作5分钟消耗的电能。
（3）滑动变阻器的最大阻值。

【答案】（1）小灯泡的额定功率为24W。
（2）灯泡正常工作5分钟消耗的电能为7200J。
（3）滑动变阻器的最大阻值为9Ω。
【解答】解：（1）小灯泡的额定电压为12V，从图中可知小灯泡的额定电流为2A，小灯泡的额定功率PL＝ULIL＝12V×2A＝24W；
（2）灯泡正常工作5分钟消耗的电能W＝PLt＝24W×5×60s＝7200J；
（3）灯泡和滑动变阻器串联，电流表测量电路电流，电压表测量灯泡两端的电压。当滑片滑到最左端时，变阻器接入电路的阻值为零，电路为灯泡的简单电路，电源的电压等于此时灯两端的电压，
即电源的电压U＝UL＝12V；
当滑片滑到最右端时，变阻器接入电路的阻值最大，电路总电阻最大，电源电压不变，根据欧姆定律可知电路中电流最小，
由图象可知，此时灯泡两端的最小电压为：UL′＝3V，通过电路的最小电流Imin＝IL′＝1.0A，
滑动变阻器两端的电压：UR＝U﹣UL′＝12V﹣3V＝9V，
由欧姆定律可得，滑动变阻器的最大阻值：R＝＝＝9Ω。
答：（1）小灯泡的额定功率为24W。
（2）灯泡正常工作5分钟消耗的电能为7200J。
（3）滑动变阻器的最大阻值为9Ω。
11．（2022秋•滨江区期末）如图所示，一辆汽车通过滑轮组将深井中的物体从井底匀速拉至井口，所用时间为10s，已知井深12m，物体重G物＝9×103N，汽车重G车＝5×104N，汽车匀速拉绳子时的拉力F＝4×103N。（不计绳重和摩擦）求：
（1）汽车匀速前进的距离。
（2）动滑轮重力。
（3）汽车拉绳子时拉力F的功率为多少？
（4）滑轮组的机械效率为多少？

【答案】（1）汽车匀速前进的距离为36m；
（2）动滑轮重力为3×103N；
（3）汽车拉绳子时拉力F的功率为1.44×104W；
（4）滑轮组的机械效率为75%。
【解答】解：（1）由图知，n＝3，拉力端移动距离，即汽车匀速前进的距离：
s＝nh＝3×12m＝36m；
（2）不计绳重和摩擦，拉力F＝（G物+G动），则动滑轮重力：
G动＝nF﹣G物＝3×4×103N﹣9×103N＝3×103N；
（3）拉力端移动速度：v＝＝＝3.6m/s，
汽车拉绳子时拉力F的功率：
P＝＝＝Fv＝4×103N×3.6m/s＝1.44×104W；
（4）滑轮组的机械效率：
η＝＝＝＝＝×100%＝75%。
答：（1）汽车匀速前进的距离为36m；
（2）动滑轮重力为3×103N；
（3）汽车拉绳子时拉力F的功率为1.44×104W；
（4）滑轮组的机械效率为75%。
12．（2022秋•滨江区期末）如图所示，是一款电饭煲的工作原理图，R1＝48.4Ω，R2＝605Ω，当开关S1、S2都闭合时，电饭煲进入加热模式；当S1断开、S2闭合时，电饭煲进入保温模式。：
（1）这款电饭煲加热时的电功率；
（2）这款电饭煲保温1小时消耗的电能。

【答案】（1）这款电饭煲加热时的电功率是1080W；
（2）这款电饭煲保温1小时消耗的电能为2.88×105J。
【解答】解：由图可知，当开关S1、S2都闭合时，电阻R1、R2并联接入电路，电饭煲进入加热模式；当S1断开、S2闭合时，只有R2接入电路，电饭煲进入保温模式；
（1）当开关S1、S2都闭合时，电阻R1、R2并联接入电路，电饭煲进入加热模式，
由并联电路的电压规律可得，R1、R2两端电压等于电源电压：U1＝U2＝U＝220V，
根据I＝，P＝UI可得：
R1的电功率：P1＝＝＝1000W，
R2的电功率：P2＝＝＝80W，
根据并联电路电功率的规律可知，电饭煲加热时的电功率：
P加热＝P1+P2＝1000W+80W＝1080W；
（2）当S1断开、S2闭合时，只有R2接入电路，电饭煲进入保温模式，R2两端的电压U2＝U＝220V，
R2的电功率：P2＝80W，
电饭煲保温时间：t＝1h＝3600s，
由P＝可得，电饭煲保温1小时消耗的电能：W保温＝Pt＝80W×3600s＝2.88×105J。
答：（1）这款电饭煲加热时的电功率是1080W；
（2）这款电饭煲保温1小时消耗的电能为2.88×105J。
13．（2022秋•上城区期末）冬季严寒小周家购置了电热桌垫，如图甲，其工作原理如图乙，查看说明书后发现该电热桌垫由12V电源供电。发热部分由R1、R2两条电热丝组成，阻值分别为6Ω、4Ω，可通过调温开关高低不同的两挡温度。调温挡有：关、高温、低温，若不考虑温度的变化对电阻的影响，请分析和计算：

（1）当电热桌垫处于高温挡时，开关位于 　cd　（选填“ab”或“bc”或“cd”）；
（2）当电热桌垫处于高温挡时，5min内消耗的电能为多少？
【答案】（1）cd；
（2）5min内消耗的电能18000J。
【解答】解：（1）图甲中，当开关S在a、b位置时没有电阻接入电路，处于关状态；
当开关S在b、c位置，只有R2工作，电阻较大，根据P＝可知电路消耗的功率较小，电热桌垫处于低温挡；
当S在c、d位置时，两电阻并联，电阻较小，根据P＝可知电路消耗的功率较大，电热桌垫处于高温挡；
（2）电热桌垫处于高温挡的功率是：
P高温＝P1+P1＝＝＝60W；
当电热桌垫处于高温挡时，5min内消耗的电能W＝Pt＝60W×5×60s＝18000J。
答：（1）cd；
（2）5min内消耗的电能18000J。
四．解答题（共3小题）
14．（2022秋•西湖区期末）如图甲所示为家用棉花糖机，使用时插上电源，按动开关发热丝发热，糖盘转动。往糖盘槽口加入蔗糖，待温度升高蔗糖熔化，随着糖盘的转动熔化的蔗糖被甩出，遇到空气固成固态的细丝，再用竹棒在承接盘内慢慢转动，就可以得到可口的棉花糖了。如表为棉花糖机部分参数，图乙为电路图。棉花糖机正常工作时：
（1）电热丝的电阻是多少？
（2）通过电动机的电流为多少安？
（3）棉花糖机工作1分钟，消耗电能为多少焦耳？
产品名称
棉花糖机
额定电压
220V
发热丝功率
440W
电动机功率
44W
【答案】（1）110Ω；
（2）0.2A；
（3）2.904×104J。
【解答】解：（1）由图可知，发热丝和电动机并联，所以U发＝U电＝U＝220V；由图乙可知，P发＝440W，由P＝UI变形可知发热丝正常工作电流：I发＝＝＝2A；所以电热丝电阻R＝＝＝110Ω；
（2）由图乙可知，P电＝44W，通过电动机电流，I电＝＝＝0.2A；
（3）棉花糖机工作时的总功率：P＝P发+P电＝440W+44W＝484W，t＝1min＝60s，消耗的电能W＝Pt＝484W×60s＝2.904×104J。
故答案为：
（1）110Ω；
（2）0.2A；
（3）2.904×104J。
15．（2022秋•杭州期末）为了控制疫情，实行疫区封闭管理，并使用无人机进行巡逻管控。如图所示，是正在巡查的无人机。无人机启动后，利用遥控器可控制它运动和工作，它的部分参数如表：
机身质量/千克
2.4
“四脚”着地的总面积（厘米）
10
电池充满后储存电能/焦耳
36000
最大水平速度（米/秒）
5
机身尺寸/毫米
400×300×200
最大上升速度（米/秒）
1
（1）给无人机电池充电时，发生的能量转化过程主要是 　电能转化为化学能　。
（2）无人机从地面飞到高地30米高处，克服自身重力做功为多少？
（3）无人机充满电后在水平方向上以最大速度匀速飞行时一次可飞行约15分钟，且电能转化为机械能的效率为60%，求无人机以最大水平速度沿水平方向匀速飞行过程中受到的推力是多少？

【答案】（1）电能转化为化学能。
（2）克服自身重力做功为720J。
（3）无人机以最大水平速度沿水平方向匀速飞行过程中受到的推力是4.8N。
【解答】解：（1）给无人机电池充电时，发生的能量转化过程主要是电能转化为化学能。
（2）无人机从地面飞到高地30米高处，克服自身重力做功为W＝Gh＝mgh＝2.4kg×10N/kg×30m＝720J。
（3）由题意可得，电能转化为的机械能W＝W电×60%＝36000J×60%＝2.16×104J；
飞行时间t＝15min＝900s；
推力做功功率P＝＝＝24W；
由P＝＝＝Fv可得，推力F＝＝＝4.8N。
故答案为：（1）电能转化为化学能。
（2）克服自身重力做功为720J。
（3）无人机以最大水平速度沿水平方向匀速飞行过程中受到的推力是4.8N。
16．（2022秋•杭州期末）2019年1月3日，“嫦娥四号”探测器成功着陆在月球背面，并通过“鹊桥”中继星传回了近距离拍摄的月背影像图（如图甲所示），揭开了月背的神秘面纱。

（1）“嫦娥四号”探测器在着陆过程中逐渐减速，在距月面100米处开始悬停，选定相对平坦区域后开始匀速缓慢垂直下降。在此过程中，若不考虑其质量变化，它的机械能 　减少　（选填“增大”“减小”或“不变”）；“嫦娥四号”探测器质量为1.0×10kg，重力做功为 　1.63×105　J。（月球表面的物体重力和质量的比值g＝1.63N/kg）
（2）“嫦娥四号”探测器悬梯等关键部件采用铝合金而不采用纯铝，可能原因是 　铝合金比纯铝硬度大，更耐腐蚀，硬度比纯金属的硬度大　。
（3）玉兔号是中国首辆月球车，能源除了来自太阳能外，也备用了新型氢燃料电池，它不是利用氢气燃烧获取能量，而是利用氢气和氧气化学反应过程中电子转移形成电流获得电能。其燃料电池工作原理如图。请回答：（1）新型氢燃料电池原理示意图中“X”所代表微粒的符号是 　H+　；（2）玉兔号新型氢燃料电池技术可转化为民用，在环保方面最大的优点是 　零排放　（写一点即可）。
【答案】（1）减少；1.63×105；
（2）铝合金比纯铝硬度大，更耐腐蚀，硬度比纯金属的硬度大；
（3）H+；零排放（合理即可）。
【解答】解：（1）探测器匀速缓慢垂直下降时，质量不变，速率不变，则其动能不变；高度降低，重力势能减小；因动能和势能统称为机械能，所以其机械能减小；该过程中重力做功：W＝G月h＝mg月h＝1.0×103kg×1.63N/kg×100m＝1.63×105J；
（2）铝合金比纯铝硬度大，更耐腐蚀，硬度比纯金属的硬度大，因此嫦娥四号”探测器悬梯等关键部件采用铝合金而不采用纯铝；
（3）根据图示可知，氧分子在催化剂作用下转化为氧离子，所以氢分子在催化剂作用下转化为氢离子；新型氢燃料电池原理示意图中“X”所代表微粒的符号是H+；氢气与氧气反应生成水，因此玉兔号新型氢燃料电池技术可转化为民用，在环保方面最大的优点是零排放、尾气无有污染；
故答案为：
（1）减少；1.63×105；
（2）铝合金比纯铝硬度大，更耐腐蚀，硬度比纯金属的硬度大；
（3）H+；零排放（合理即可）。