初中物理运动和力综合题

“五一”假期，小明一家驾车外出旅游。一路上，所学的运动学知识帮助他解决了不少实际问题。
（1）经过某交通标志牌时，小明注意到了牌上的标志如图所示。小明想了想，马上就明白了这两个数据的含义：从交通标志牌到上桥距离为18 km，通过这段公路时，汽车的行驶速度不能超过40 km/h。若小明爸爸驾车通过这段路程用时30 min，则汽车的速度为____km/h，在遵守交通规则的前提下，试计算从标志牌到上桥最快要用____min。

（2）当汽车行至某高速公路人口处时，小明注意到这段高速公路全长180 km，行驶速度要求为：最低限速60km/h，最高限速120km/h。小明看了一下手表，此时正好是上午10∶00，他很快算出并告诉爸爸要跑完这段路程，必须在哪一段时间内到达高速公路出口处才不会违规。请你通过计算，说明小明告诉他爸爸的是哪一段时间？

连云港市正在建设的“BRT”系统，是连接中心城区与外外围区域的快速公交系统，它具有专用的车道和站点，有利于中心城区各项功能的向外辐射和向心聚焦．
（1）已知从起点海州站到终点墟沟站的距离约为34km，若“BRT”专用车的平均速度80km/h，求从起点到终点的运行时间为多少分钟？
（2）目前，由于堵车现象严重，再加上红绿灯较多，该路段开轿车上班的平均速度仅约40km/h，该系统运行后，乘 坐“BRT”专用车比开轿车上班从起点到终点可以节约时间多少分钟？
（3）已知每辆“BRT“专用车一次往返平均耗油80L，而一辆轿车一次往返平均耗油7.25L．按每辆“BRT”专用车载客量相当于40辆轿车载客量计算，若40辆轿车上的乘客全部改乘一辆“BRT”专用车，一次往返可节约燃油多少升？如果这些燃油完全燃烧释放的能量用来烧水且全部被水吸收，可以 将多少千克的水从20℃升高到100℃？（已卸每升燃油完全燃烧放出的热量为3.2×l07J，水的比热容c=4.2×103J/（kg•℃））
（4）从以上计算以及你对“BRT”的了解，你认为该系统的主要优点有哪些？（只需写出两点即可）

磁悬浮地球仪是使用磁悬浮技术的地球仪，它无需转轴穿过球体便可悬浮于空中，给人以奇特新颖的感觉和精神享受．

（1）磁悬浮地球仪的球体中有一个磁铁，环形底座内有一金属线圈，通电后相当于电磁铁．金属线圈与球体中的磁铁相互　  　（吸引、排斥），使球体受力　 　（平衡、不平衡），从而悬浮于空中．磁悬浮地球仪是利用丹麦物理学家奥斯特发现的电流的　 　效应工作的．当磁悬浮地球仪停止工作时，在“拿开球体”和“切断电源”之间应先　    　．
（2）将磁悬浮地球仪的球体用手轻轻向下按一下，球体就会从原来的悬浮位置向下运动，此时金属线圈中的电流　 　（增大、减小），磁性增强，金属线圈对球体的作用力　 　（大于、小于）球体重力，球体到达最低点后向上运动返回原悬浮位置．由于球体具有　 　，球体越过原悬浮位置向上运动，此时金属线圈中的电流减小，磁性减弱，球体速度越来越　 　（大、小），到达最高点后向下运动，并再次回到原悬浮位置．几经反复，球体最终停在原悬浮位置．
（3）磁悬浮地球仪正常工作时，功率为1W．则工作一个月（30天）耗电　 　kW•h，这些电能大部分转化成了　   　（机械能、内能）．

在去年4月初，国家针对校车发布了相关的安全强制性标准，并且已于去年的5月1日起正式实施．字通专用校车ZK6100DA的部分技术参数如下表，请仔细阅读并完成下列问题．已知每个轮胎与地面的接触面积为0.05m²．（g=10N/kg）
（1）该校车的每个座位上均配有安全带，这是为了防止汽车　   　（选填“启动”或“刹车”）时，由于　   　可能对孩子造成的伤害．
（2）该校车（空车）静止在水平地面上时对地面的压强是多大？

外形（mm）	9980×2430×31050
整备质量（kg）	9000
座位数	48～51
百公里油耗（L）	≤19
行李舱（m^3）	0.4
轮胎数（条）新课 标第 一 网	6
最高时速（km/h）	105

（3）当汽车以最高车速在水平地面上匀速行驶时，所受阻力为6000N．则连续行驶6min，汽车所做的有用功是多大？
（4）校车行驶一定要遵守交通规则，严禁超员．请你运用所学物理知识，说明汽车为什么不能超载？（写出一条即可）

阅读短文，回答问题．
Quaranta是当前问世的外表最圆润同时也最富动感的太阳能汽车之一（如图甲所示）.其前风窗玻璃和顶盖玻璃皆采用防太阳辐射的层压玻璃制作而成，车身轻便灵活.电池完全由太阳能供能——通过安装在车顶和前端的电池板收集太阳能.某辆太阳能汽车接收太阳光能的面板面积S=8m²，太阳照射时产生U=120V的电压，并对整车提供最大为10A的电流，机车最大可获得800W的机械功率.设太阳光照射到地面上1平方米面积上的辐射功率P₀=1.0×10³W. 该车加速性能优越，从静止开始加速100m的路程最短仅需5s.

（1）车载导航系统是利用      来传递信息的；车窗玻璃能有效防止来自太阳的辐射，主要是能阻挡太阳光中的     ．
（2）若设计Quaranta车身的材料应具有强度高且轻便的特点，则下表所列的材料中，最为理想的是     ．

材料 技术指标	锰钢	铝合金	钛合金	碳纤维
性能（强度）	强	较弱	较强	强
密度/kg·m^-3	7.9×10^3	3.0×10^3	4.5×10^3	1.6×10^3

（3）Quaranta从静止加速100m路程的过程中可以达到的最大平均速度为   m/s．
（4）太阳能属于   （选填“一次”或“二次”）能源；太阳能电池将太阳能转化为电能的效率为     ．
（5）若该汽车在水平路面上以最大机械功率P运动，一段时间后再将功率减小到P₁，并保持此功率运动，其运动的速度时间图线如图乙所示，设运动过程中小车所受阻力恒定不变．则阻力为   N.P₁=   W.

电动自行车是倍受人们青睐的一种交通工具，如图所示。其主要结构就是在原来的普通自行车的基础上，增加了电动机及供电、传动设备，它可以电动骑行，亦可以脚踏骑行。电动骑行时，蓄电池为车上的电动机供电，电动机为车提供动力；脚踏骑行时，与普通自行车相同。

下表是某型号电动自行车主要技术参数。

整车	整车质量	40 kg
最高车速	≤30 km/h
最大噪声	≤62 dB
蓄电池	电压	48 V
容量	12 A·h
电动机	额定电压	48 V
额定功率	240 W

（1）仔细观察电动自行车的构造，会发现很多地方用到了物理知识。请仿照下面的示例，再列举两处应用物理知识进行设计的事例。
示例：电动自行车的车座大而扁平，可减小压强。
答：①                                                          ；
②                                                          。
（2）当一个初三学生骑着电动自行车以最高车速在平直的公路上匀速行驶30 min时，经过的路程为多少?
（3）电动自行车以额定功率行驶时通过电动机线圈的电流是多大?

汽车是常见的交通工具，请你用学过的物理知识简要回答下列问题：
（1）汽车轮胎表面有花纹，其目的是                               ；
（2）载重汽车的车轮比小汽车的多而且大，其目的是减小               ；
（3）小车司机和乘客要系好安全带，是为了防止                   带来的危害。

如图所示是某型号的电动巡逻车。已知该电动巡逻车运动时所受的阻力为人和车总重的0.04倍，某次巡逻时人和车总质量为1.0×10^３kg，在水平路面上以15km/h的速度匀速行驶了20min。（g取10N/Kg）求：

（1）巡逻车通过的路程是__________km；
（2）巡逻车在水平路面上匀速行驶时受到的牵引力是__________N；
（3）若电动机把80%的电能用来牵引巡逻车克服阻力做功，则此次巡逻电动机消耗了多少电能？

我们可以利用矿泉水瓶做小实验来说明一些物理知识。
⑴ 双手挤压空矿泉水瓶可以使瓶子变形，                               ， 这表明力的作用效果跟力的大小有关；
⑵ 在空矿泉水瓶侧壁不同高度的地方锥出上、下两个小孔，往里面倒满水，可以观察到___________________________________这表明液体的压强随深度的增加而增大；
⑶ 往矿泉水瓶内注入少量水，盖紧瓶盖；正放（瓶盖在上）在一块海绵上；再把瓶子倒放（瓶盖在下）在相同的海绵上。发现两次在海绵中的凹陷程度不一样。这说明______________________________；
⑷ 将空矿泉水瓶放倒在水平桌面上，用力向它的侧面吹气它会滚动，但用同样的力向它的底部吹气它却不容易滑动，这表明在压力相同的条件下                         。

阅读短文，回答问题．
为节约能源，某型号汽车在关闭发动机后，通过小型发电机将减速运动时的部分动能转化为电能储存在蓄电池中．表中所示是该型号汽车的部分技术参数，其中储能效率是指汽车正常行驶时关闭发动机，直至汽车停止的过程中，通过发电机将动能转化为电能的效率．耗油量是指汽车正常行驶100km消耗燃油的体积．
测试中，先让汽车正常行驶，然后关闭发动机，分别测出开启和关闭发电机两种情况下，汽车通过的路程s与对应的速度大小v，计算出动能E_k，作出E_k—s图象，如图所示．

（1）发电机是根据＿＿＿＿＿＿＿＿原理发电的．发电过程中，动能除了转化为电能外，由于线圈有电阻，还有部分能量转化为＿＿＿＿能．
（2）汽车正常行驶100km，消耗燃油的质量为＿＿＿＿kg，完全燃烧这些燃油产生的热量为＿＿＿＿＿＿＿＿J（燃油的密度ρ=0.7×10³kg/m³，热值q=4.6×10⁷J/kg）．
（3）测试时，汽车在大小为800N的牵引力作用下，以20m/s的速度正常行驶1000m．此过程中，汽车＿＿＿＿．

A．受到的阻力为1.2×10^4N	B．行驶的时间为40s
C．牵引力做的功为3.2×10^8J	D．牵引力的功率为16kW

（4）由图象可知，表示关闭发电机进行测试的图线是＿＿＿＿（选填“①”或“②”），判断的依据是＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿．
（5）若汽车正常行驶时的动能E_k0=4×10⁵J，某时刻关闭发动机，同时发电机开始工作，最终有＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿J的动能转化为内能．

自行车是中国老百姓最常用的交通工具，如图。从自行车的结构和使用来看，它涉及了许多物理知识。请你填写下表中的“应用举例”和“物理原理”。

阅读短文并回答下列问题：
　　　　　　　　　　　　　　　　　　滑雪
当滑雪者从雪山顶峰风驰电掣般下滑时，你是否想到为什么白雪轻飘飘、软绵绵的，却可以承托高速奔驰的滑雪者呢？
白雪内右很多小孔，小孔内充满空气。踏着滑雪板的人把重都压在滑雪板上时，雪内的空气就会被逼出；因此，滑雪板不是与雪地直接接触，而是在一层气垫上滑行。这层气垫不但对滑雪板施加一个向上的托力，并且减小了雪地与滑雪板之间的摩擦。然而，这层气垫只能维持一段很短的时间。如果滑雪者在雪地上停留超过一秒，就会沉下去。
（1）滑雪者从雪山顶峰向下运动过程中，重力势能减小，动能增大，机械能         减小。
（2）滑雪板可以轻易在雪地上滑行，是由于：                      。
（3）若滑雪板的长1.5m、宽12cm，滑雪者的速度最小为         1.5m/s，他才能不会在雪地上下沉。
（4）若滑雪者与滑雪板总重为720N，当其站立再水平雪地上时，滑雪板对雪地的压强为         2000Pa。

如图所示是我市部分中小学投入使用的新型安全校车，这种校车的性能完全符合校车12项安全标准。中考期间，××中学的学生乘坐这种新型安全校车到9km外的考点参加考试，校车行驶了15min后安全到达考点。求：

⑴校车在送考过程中的平均速度；
⑵若校车和学生总质量为9000kg，车轮与地面的接触总面积为0.15m²，求校车对水平路面的压强；（取g=10N/kg）
⑶若校车以12m/s的速度在一段平直路面是匀速行驶，校车受到的牵引力是4500N，求校车发动机牵引力的功率。

学校运动会男子100m赛跑，同学们测量了前三名运动员到达20m、80m和100m处的时间，数据见表：

（1）计算夺冠运动员100m赛跑的速度；
（2）运用初中物理知识，给同学们说说这三名运动员你追我赶的比赛过程。

某学习小组对一辆在平直公路上做直线运动的小车进行观测研究，他们记录了小车在某段时间内通过的路程与所用的时间，并根据记录的数据绘制了如下图所示的路程与时间图象。你从该图象中可获得哪些信息（只写3条）

①                                            
②                                            
③