初中物理能量解答题

小段用如图所示装置，使用一根杠杆 $\mathit{AB}$和滑轮的组合将一合金块从水中提起，滑环 $C$可在光滑的滑杆上自由滑动。已知合金密度 $\rho =1.1\times {10}^4\mathit{kg}/m^3$：所用拉力 $F$为 $500N$，且始终竖直向下： $O$为支点，且 $\mathit{AO}=4\mathit{OB}$：动滑轮的机械效率为 $75\%$．若杠杆质量、杠杆与攴点间摩擦不计，整个过程中合金块始终未露出水面。求：

（1）当拉力 $F$向下移动距离为 $1.2m$时，拉力 $F$对杠杆所做的功？此时绳子对杠杆 $B$点的拉力？

（2）合金块的体积？

2017年12月24日，我国自主研制的最大水陆两栖飞机 $\mathit{AG}600$在广东珠海首飞成功。 $\mathit{AG}600$可以在地面或水上起飞和降落，20秒内可一次汲满水12吨，主要用于大型灭火和水上救援。已知飞机空载质量为41.5吨，最大巡航速度500千米 $/$时。 $(g$取10牛 $/$千克）

（1）为了使飞机获得向上的升力，机翼的上侧做成凸圆形状，而下侧成平面形状，其科学原理是　　。

（2）某次灭火演习中， $\mathit{AG}600$蓄满水后加速起飞，然后以最大巡航速度水平飞往演习火场的上空，将水箱中的水一次性全部注下。下列有关说法正确的是　　。

$A$．用水灭火可以降低可燃物的着火点

$B$．加速起飞过程中，飞机的重力势能增加

$C$．飞机以最大巡航速度水平直线飞行时，飞机受到平衡力的作用

（3）在某次水面滑行测试中，蓄有8.5吨水的飞机，在水面上以36千米 $/$时的速度匀速直线滑行1分钟，若滑行过程中所受阻力为总重的0.5倍，则飞机的牵引力做了多少功？此时飞机的实际功率为多少？

小飞在做“探究电流与电压、电阻的关系”实验时，淮备了以下器材：两节新的干电池，电流表、电压表、滑动变阻器、定值电阻 $(5\Omega$， $10\Omega$， $15\Omega$， $20\Omega )$、开关、导线若干。

（1）在按电路图连接实物时，开关必须处于 　状态；在实物图中，滑动变阻器的滑片要移到　　（选填“最右端”或“最左端” $)$。

（2）图1是小飞连接好的实验电路，闭合开关后，他发现移动滑片的过程中，电流表的示数　　，电压表的示数　　。（选填“变大”、“变小”或“不变” $)$

（3）小冲在一旁观察后指出小飞没有按照电路图正确连接实物，请你在实物图上对连接错误的一根导线打“ $\times$”，并用笔补画一根线代替导线将电路连接正确。

（4）问题解决后，他们接入 $10\Omega$的电阻进行实验，并得出下表中的数据，对数据进行分析后得出实验结论是：　　。

电压 $U/V$	1	1.5	2	2.5
电流 $I/A$	0.1	0.15	0.2	0.25

（5）接下来他们分别接入其它电阻再次对电流与电阻关系进行探究，并作出了如图2所示图象，请你通过图象中所给信息计算出实验过程中滑动变阻器两端的电压 $U=$　　 $V$。

2018年3月4日凌晨，伯明世界室内田径锦标赛男子60米的决赛中。中国飞人苏炳添以6秒42的成绩打破亚洲纪录揣得银牌，创造了亚洲短跑选手在世界大赛中的最好成绩。

（1）苏炳添在比赛过程中受到的平均阻力与平均速度的关系满足 ${\mathit{F}}_{\mathbf{阻}}\mathbf{=}\mathit{kv}$ ．若 $\mathit{k}\mathbf{=}\mathbf{15}\mathit{N}\mathbf{/}\mathbf{(}\mathit{m}\mathbf{·}{\mathit{s}}^{\mathbf{-}\mathbf{1}}\mathbf{)}$ ，求比赛全程苏炳添的平均速度和克服阻力所做的功（计算结果保留到小数点后一位）。

（2）如果苏炳添的质量是 $\mathbf{70}\mathit{kg}$ ，每只的面积为 $\mathbf{200}\mathit{c}{\mathit{m}}^{\mathbf{2}}$ ．求：苏炳添站在奖台上对台面的压强 $\mathbf{(}\mathit{g}$ 取 $\mathbf{10}\mathit{N}\mathbf{/}\mathit{kg}\mathbf{)}$ 。

（3）如图是苏炳添冲刺的瞬间。请你用所学的物理知识解释苏炳冲到终点时还要继续向前跑一段距离的原因。

无人机以高分辨率高速摄像机、轻型光学相机、激光扫描仪等设备获取信息，广泛应用在航拍、交通管理等领域。如图为某型号无人机，整机质量2千克，停放时与水平地面总接触面积0.002米 ${}^2$，摄像机拍摄速度11000帧 $/$秒。在轿车限速120千米 $/$时的某高速公路上，交警利用该无人机进行道路通行情况实时监测。 $(g$取 $10N/\mathit{kg})$

（1）无人机停放在水平地面时，对地面产生的压强　　帕。

（2）无人机竖直向上爬升60米的过程中克服重力做了多少功？

（3）无人机在某轿车通行0.6米的过程中拍摄220帧，通过计算判断该轿车是否超速。

铁板文蛤是南通的特色佳肴，由文蛤、佐料放在经加热发烫的铁板上制作而成，在体积相同的条件下，餐馆会尽量选择热容量大的炊具。热容量的定义是：物体的温度升高（或降低） $1^{°}\text{C}$吸收（或放出）的热量。查阅资料知道：物体的热容量与物体的质量和物质的比热容有关，由此同学们对相同体积物体的热容量作如下猜想：

猜想1：物体的质量越大则物体的热容量越大；

猜想2：物质的比热容越大则物体的热容量越大。

同学们先用图甲所示装置，将体积相同的四个不同金属块浸没在烧杯内的水中，将水加热至沸腾，用温度计测出水的温度，示数如图乙；将四个金属块同时从水中取出，快速放入四个相同的保温杯中，杯中盛有质量和初温（约 ${20}^{°}\text{C})$均相同的水，过一段时间后分别测出保温杯内水的末温，收集记录的数据如下表。

金属块	质量 $m/g$	比热容 $c/J{\left(\mathit{kg}{\cdot }^{°}\text{C}\right)}^{-1}$	末温 ${(}^{°}\text{C})$
铅	565	$0.13\times {10}^3$	34.3
铜	445	$0.39\times {10}^3$	47.2
铁	395	$0.46\times {10}^3$	48.1
铝	135	$0.88\times {10}^3$	40.9

（1）安装装置时应先固定线夹　　（选填“ $A$”或“ $B$” $)$；图乙温度计示数为　　 ${}^{°}\text{C}$。

（2）由表中数据可知：若金属块放出的热量完全被水吸收，则吸收热量最多的是放入了金属　　的杯中的水；热容量最大的是　　金属块。

（3）分析数据可判断：猜想1、猜想2都是　　的。请选择猜想1或猜想2，说出你对该猜想作出上述判断的理由：　　。

（4）请用热容量这个物理量，给比热容下定义：　　。

如图所示的电路中， $R_1$ 的阻值为 $15\Omega$ ，闭合开关 $S$ ，电流表 $A_1$ 的示数为 $0.5A$ ，电流表 $A_2$ 的示数为 $0.3A$ ，求：

（1）电源电压为多少？

（2） $R_2$ 的阻值为多大？

如图所示是某餐厅出现的一款服务机器人，它是一种新型的能电器。请回答以下问题：

（1）机器人不工作时在水平地面上静止，其受到 　 　力和 　　力的作用，二者的关系为一对 　　；

（2）机器人送餐时，总质量为 ，它与水平地面接触的总面积为 ，则它对地面的压强是多少？ 取

（3）送餐过程中，机器人在 内沿直线匀速移动了 ，若它在运动过程中所受阻力为 ，则驱动力对它所做的功及功率分别是多大？

西宁市近几年在多处建了湿地公园，局部空气的湿度和温度有了改善，为什么湿地能调节空气湿度和空气温度？

如图所示，滑动变阻器 $R_2$最大阻值为 $10\Omega$，将其滑片移到 $b$端，只闭合开关 $S$，电流表的示数为 $0.3A$，小灯泡的实际功率为 $0.9W$；闭合开关 $S$、 $S_1$，将滑动变阻器滑片移到 $a$端，小灯泡恰好正常发光，电流表示数为 $1A$．不考虑灯丝电阻的变化。求：

（1）电源电压；

（2） $R_1$的阻值；

（3）小灯泡的额定功率。

如图甲是定值电阻 $R_0$和有“ $6V6W$”灯泡 $L$的信息图象。将它们接入图乙所示的电路，其中电源电压不变，滑动变阻器 $R$最大阻值为 $8\Omega$，当只闭合开关 $S$、 $S_1$，滑片 $P$位于 $R$最右端时，灯泡 $L$的实际功率为 $\mathit{lW}$．求：

（1） $R_0$的阻值；

（2）灯泡正常发光 $100s$，电流通过灯泡产生的热量；

（3）电源电压；

（4）电路消耗的最大电功率。

在探究“电阻的大小与哪些因素有关”的实验中，采用如图甲所示的实验装置， $a$、 $b$、 $c$是镍铬合金制成的三根导线， $a$、 $b$长度相同但粗细（横截面积）不同， $a$、 $c$粗细相同而长短不同，导线 $d$由锰铜合金制成，长短、粗细与导线 $b$相同。

（1）实验中电流表的示数越大，对应的导线电阻越　小　；

（2）将导线 $a$接在 $M$、 $N$之间，闭合开关，电流表示数如图乙所示，此时电流为　　 $A$；

（3）依次将导线 $b$、 $c$、 $d$替换导线 $a$接入电路，电流表对应的示数如下表所示：

导线代号	$a$	$b$	$c$	$d$
电流表的示数	$-$	$1.3A$	$2.2A$	$2.7A$

①选导线 $a$、 $b$比较是为了探究导线电阻的大小与　　的关系；探究导线电阻的大小与材料的关系，应选用的两根导线是　　（填写导线代号）；

②由此可知：导线电阻的大小与材料有关，用相同材料制成的导线长度越　　，横截面积越　　，电阻越大；

（4）若想进一步用“伏安法”测量导线 $a$的电阻，除了如图甲所示的器材外，至少还需要在此电路接入一个　　表和一个变阻器，连好电路后，经多次测量，绘得导线 $a$的 $U-I$图象如图丙所示，则其电阻为　　 $\Omega$。

如图所示，电源电压是 $12V$保持不变，灯泡 $L$额定电压为 $12V$，灯泡 $L$的阻值是 $8\Omega$，不计温度对灯泡电阻的影响，先将滑动变阻器的滑片 $P$滑到 $a$端，断开 $S_2$，再闭合 $S_1$，此时电压表读数为 $8V$，求：

（1）滑动变阻器的最大阻值是多少？

（2）若将 $P$滑到 $b$端并同时闭合 $S_1$、 $S_2$，此时电流表、电压表的示数各为多大？

用干电池组作为电源的电路计算题中，常有“电源电压保持不变”这句话，小丽对此产生质疑。她想探究电路中电阻值改变时，电源电压是否真的不变。请你替她设计一个探究方案，简要说明探究方法。

在修建天水市体育中心的施工过程中，起重机在 $4s$内将质量为 $5\times {10}^3\mathit{kg}$的钢材沿竖直方向匀速提升了 $2m$，而它的电动机做的功是 $2\times {10}^{5}J$． $(g$取 $10N/\mathit{kg})$求：

（1）钢材上升过程中的速度。

（2）起重机对钢材所做的有用功。

（3）起重机的机械效率。