题文

不用电池点火，打开热水器的水龙头，就有源源不断的热水流出…．如图所示展示的是2012年重庆市第27届青少年科技创新大赛中我市一名中学生的发明--燃气热水器水流供电打火装置．这个装置可以让燃气热水器再也不用电池，既省钱又环保． 据发明者介绍，他制作了一个“水流发电机”放在热水器的入水口，里面有一个涡轮．当自来水冲击涡轮转动时，转动的涡轮带动小型发电机发电，电压可达3V，供给热水器点火装置完成点火．请参照示例写出这种热水器在使用过程中所涉及的物理现象和对应的物理知识（不得与示例重复）． 示例：物理现象：燃气燃烧 物理知识：化学能转化为内能 作答：物理现象：______； 物理知识：______．

题型：填空题  难度：中档

答案

当自来水冲击涡轮转动时，转动的涡轮具有机械能，带动发电机发电，将涡轮的机械能转化成电能． 故答案为：涡轮带动发电机发电；机械能转化为电能．

据专家权威分析，试题“不用电池点火，打开热水器的水龙头，就有源源不断的热水流出…．如..”主要考查你对  电磁感应的应用（动圈式话筒、发电机），机械能转化与守恒  等考点的理解。关于这些考点的“档案”如下：

电磁感应的应用（动圈式话筒、发电机）机械能转化与守恒

考点名称：电磁感应的应用（动圈式话筒、发电机）

• 发电机：
  1．工作原理：如图所示，交流发电机的发电过程就是闭合线圈在磁场中转动，利用电磁感应现象产生感应电流的，所以其发电原理是电磁感应。
  
  2．能量转化：在发电过程中，发电机把机械能转化为电能。

  麦克风(话筒) ：
  1.  定义：麦克风也叫话筒，它也是一种将振动转换成变化电流的装置。
  
  2.  工作原理：声音是由物体振动产生的，当对着话筒说话时，声音的振动使膜片发生振动，与膜片相连的线圈也随膜片振动的频率而振动，线圈在磁场中运动，能产生感应电流，且电流变化的频率是随声音变化而变化的。即通过电磁感应将声音变成电流。

• 逆向思维法研究电动机和发电机：
      从问题反方向的角度进行研究，即逆向思维法，它是科学探究的重要方法。电动机和发电机都是由线圈和磁体构成，研究问题时注意认清是通电线圈在磁场中受力转动，还是线圈在磁场中做切割磁感线运动。

  例小明将微风电风扇与小灯泡按如图所示的电路连接并进行实验，用手快速拨动风扇叶片，这时发现小灯泡发光，微风电风扇居然变成了“发电机”.关于该实验，下列说法正确的是(   )
  
  A．电风扇发电的原理是电磁感应
  B．电风扇发电的原理是通电导线在磁场中受到力的作用
  C．电风扇发电过程是把电能转化为机械能
  D．小灯泡发光是把光能转化为电能

  解析：电动机的基本构造与发电机相同，都是由线圈和磁体组成的。当旋转电风扇时，会带动里面的线圈转动，切割磁感线，从而产生电流，这是电磁感应现象，将机械能转化为电能。

  答案：A

• 变压器与电能的输送：
      变压器的工作原理是电磁感应，它能将输入变压器的交流电压升高(升压变压器)，也可以降低(降压变压器)。变压器不能改变直流电的电压。从发电厂发出的电能，先经过变压器把电压升高，把高压电输送到远方的用户附近，再经过变压器把电压降低，供给用户使用。由于输电线有电阻，因而在电能的输送过程中，不可避免地有电能损失。在输送功率一定的情况下，由I=P／U可知，提高输电电压能够减小输电电流，又由Q=I²Rt可知在输电线上的发热损失减少。为了减少电能损失，远距离输电要用高电压。

考点名称：机械能转化与守恒

• 机械能定义：
  动能与势能之和称为机械能。
  
  机械能守恒：
  动能与势能之间是可以相互转化的，即动能可以转化成势能，势能也可以转化成动能。在只有动能与势能转化的过程中，机械能的总量保持不变。如图：卫星绕地球转动时，由于太空是真空，动能和势能相互转化，机械能不变。
  
  规律总结：在只有重力、引力、弹力做功时，机械能是守恒的，其他力做功，机械能不守恒。

• 机械能间的转化：
  (1)动能和重力势能可以相互转化。
  ①动能转化为重力势能的标志是速度减小，所处的高度增加；
  ②重力势能转化为动能的标志是所处的高度减小，速度增大。
  
  (2)动能和弹性势能可以相互转化。
  ①动能转化为弹性势能的标志是速度减小，形变增大；
  ②弹性势能转化为动能的标志是动能增大，形变减小；
  ③动能和弹性势能的相互转化可以发生在同一物体上，也可以发生在不同物体之间。
  
  (3)在动能和势能相互转化的过程中，若没有能量损失(如克服阻力)或其他形式的能量的补充，机械能的总和保持不变，机械能守恒。
  
  (4)机械能也可以转化为其他形式的能量。

• 对能量转化的理解：
  (1)分析某个物体在物理变化的过程中机械能的大小发生改变与否时，应全面考虑。即同时考虑动能、重力势能、弹性势能的变化情况。
  
  (2)物体储存能量时，物体具有做功的本领，物体损失能量时，就说物体正在做功。
  
  (3)物体对外界做功时，物体的能量减小。
  
  (4)外界对物体做功时，物体的能量增加。

• 滚摆：
      滚摆又称麦克斯韦摆，它是在学习机械能时，常用来演示重力势能和动能之间相互转化的仪器，如图。
  
      做滚摆实验时，先调整悬绳，使摆轮处于水平最低位置，然后转动摆轮，使悬绳均匀地绕在摆轮的轴上，直至摆轮上升到悬绳的最上部，并且保持摆轮的轴与水平地面平行。此时，摆轮具有一定的重力势能，而动能为零。当由静止释放摆轮，在重力和悬绳拉力的共同作用下，摆轮边旋转，边下降，摆轮的重力势能不断减少，转化成摆轮的动能。当悬线全部伸开时，摆轮的重力势能不再减少，摆轮的动能达到最大值。由于惯性，摆轮继续旋转，摆轮轴又开始把绳绕在轴上，使摆轮开始上升，随着重力势能的增加，动能不断减少，动能转化为势能。直到上升到开始位置，摆轮停止转动，停止上升。接着又开始新的一轮下降、上升…… 实际上，摆轮每次下降后再上升都不会上升到前一次的高度，这是摩擦力、空气阻力等作用的结果，使一部分机械能转化为内能。

  水能及其利用：
      水能及其利用流动的水具有动能，高处的水具有势能，水所具有的机械能统称水能。
      瀑布的水向下流时(如图)，它会以极大的力量冲击瀑布下的岩石，并且以很大的速度冲刷土壤。