初中物理能量解答题

阅读短文，回答问题。

电容式触摸屏

现在，智能手机、平板电脑等数码移动设备，都使用触摸屏，触摸屏是通过传感器来感知物体在屏上的运动，目前触摸屏大多采用电容式触摸屏。

电容通常就是由两片相距很近的导电极板组成。电容式触摸屏是一块多层复合玻璃，在夹层中涂有具有导电性且透明的薄膜材料。当手指触碰到触摸屏时，手指和导电薄膜就会形成一个电容，将人体上的电荷传递到触摸屏上。通过触摸屏周边分布的电极检测电荷分布的变化，就可以计算触摸点的位置，进而感知手指在屏上的运动轨迹。如果较厚的绝缘材料把手指与导电薄膜之间隔离，无法形成有效电容，就不能正常操作触摸屏了。

（1）电容式触摸屏夹层中的薄膜材料是 　　（选填"导体"或"绝缘体" $)$ 。通过触摸屏周边分布的电极检测 　　的变化，可感知手指的运动轨迹。

（2）冬天，戴上厚厚的绝缘材料做成的保暖手套，不能正常操作电容式触摸屏的原因是 　　。要制作一副保暖触摸屏手套，你的方法是 　　。

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？

无人驾驶飞机简称"无人机"，中国近年来在无人机制造方面进展神速。无人机的飞行控制系统简称"飞控"。无人机悬停还是飞行、向哪个方向飞行、上升还是下降等飞行指令都由"飞控"下达。"飞控"主要由感知飞行姿态的陀螺仪（控制飞行姿态）、 $\mathit{GPS}$ 定位模块（与地面传递信息）超声波传感器（探测障碍物）、气压传感器（获取气压获知高度）等各种功能的传感器及控制电路组成。如图是我国制造的"翼龙"多用途无人机，该机表面采用的复合材料受力不易形变，飞机外形采用流线型设计，可携带各种侦察、测距、电子对抗设备及小型空对地打击武器，广泛应用于如灾情监视、军事活动等领域。

（1）请从短文描述中找出蕴含的物理知识。（至少二条，知识点不能重复）

举例：超声波传感器可探测无人机在飞行时遇到的障碍物，这是利用声波能够传递信息。

① 　　

② 　　

（2）经查阅资料获知，"翼龙"无人机机身质量 $1.1t$ ，最大载荷质量 $200\mathit{kg}$ 。当该机以最大载荷质量停在水平跑道上时，无人机轮胎与地面接触的总面积为 $0.05m^2$ ．求此时无人机对水平跑道的压强。 $(g=10N/\mathit{kg})$

（3）飞机利用超声波传感器来判断离地高度。若某测距传感器的阻值 $R_1$ 与离地高度 $h$ 的关系如图甲所示，图乙是检测电路（电源电压不变），要使高度表（实质是电流表或电压表）示数能随飞行高度的增大而增大，则此高度表应该选用 　　（选填"电流表或电压表" $)$ ，应安装在 　　（选填"1或2或3" $)$ 位置，判断依据是： 　　。

小明家里电热水壶坏了，他在网上查到两种外形基本相同的电热水壶的铭牌如表所示：

品牌1			品牌2
产品型号：	$\mathit{EL}-852$ 产品型号		产品型号：	$\mathit{MK}-12\mathit{SO}$
额定电压：	$220V$		额定电压：	$220V$
频率：	$50\mathit{HZ}$		频率：	$50\mathit{HZ}$
额定功率：	$1200W$		额定功率：	$2000W$
容量：	$1.5L$		容量：	$1.5L$

（1）用品牌2的电热水壶烧开一壶水用时6分钟，则电热水壶消耗了多少电能？

（2）小明认为"品牌1"这款电热水壶功率小，更省电。从节能的角度考虑，你认为他的这种想法合理吗？为什么？

电动自行车给人们出行带来了方便，但同时也造成了大量交通事故。某市为了减小交通事故率，要求电动自行车"净重不大于 $40\mathit{kg}$ ，设计速度不大于 $20\mathit{km}/h$ ，电动机额定连续输出功率应不大于 $240W$ ，脚踏骑行功能能正常使用"。请你根据初中所学的物理知识解释：为什么要限定电动自行车的质量和速度？

在图（a）所示的电路中，电源电压保持不变，电阻 $R_2$ 的阻值为 $30\Omega$ ，电键 $S$ 闭合、电键 $S_1$ 断开时，电流表的示数为 $0.4A$ ；电键 $S$ 、 $S_1$ 均闭合时，电流表的示数如图（b）所示。求：

（1）电源电压 $U$

（2）通过电阻 $R_1$ 的电流 $I_1$

（3）电键 $S$ 、 $S_1$ 均闭合时电路的总电阻 $R$

某物体在大小为20牛的水平拉力 $F$ 作用下，沿拉力方向做匀速直线运动，其 $s-t$ 图象如图所示，求：

（1）该物体的速度 $v$

（2）水平拉力 $F$ 在6秒内做的功 $W$

质量为0.5千克的水温度升高 ${20}^{°}\text{C}$ ，求水吸收的热量 $Q_{吸}$ ． $[c_{水}=4.2\times {10}^3$ 焦 $/$ （千克 ${·}^{°}\text{C}\left)\right]$

如图1所示是一种测量体重大小的电子体重计。秤盘 $\mathit{M}$ 通过绝缘体与一金属杆相连， $\mathit{R}$ 相当于滑动变阻器，从体重计仪表指针所指的刻度就可以知道人的体重大小。电源电压恒定不变。

（1） ${\mathit{R}}_{\mathbf{0}}$ 的作用是 　 　；此体重计仪表是 　　（选填"电流表"或电压表"）改装而成的。

（2）小华认为图1这种体重计的设计不合理；请说明不合理的原因，并在图2中画出合理的电路图（不增减任何器材）

智能手机给人们的生活带来极大方便，如通信、照相、学习和购物等。利用所学知识解决下列问题。

（1）人们在超市购物付款时只要打开手机扫一扫，就能快速付款，扫二维码时镜头相当于照相机，此时镜头到二组码的距离应满足 　　。

（2）手机用充电电池作为电源，如表格是某智能手机电池铭牌。简述手机充电时的能量转化，并计算电池充饱后储存的电能。

可充电锂电池 规格： $\mathbf{3}\mathbf{.}\mathbf{7}\mathit{V}\mathbf{2000}\mathit{mA}\mathbf{·}\mathit{h}$ 充电时，环境温度为 ${\mathbf{5}}^{\mathbf{°}}\mathbf{C}\mathbf{-}{\mathbf{35}}^{\mathbf{°}}\mathbf{C}$ 生产日期：20171120

（3）智能手机触摸屏相当于一根电阻丝，以水平方向为例，当手指触摸屏时。触摸点 $\mathit{P}$ 相当于手指）将电阻丝分为左右两部分。设左部分的电阻为 ${\mathit{R}}_{\mathbf{1}}$ ，右部分电阻为 ${\mathit{R}}_{\mathbf{2}}$ ，其结构可等效为如图所示电路，电源电压保持不变。当触摸点在水平方向向右移动时，触摸点 $\mathit{P}$ 到屏幕右边缘的距离减小，则 ${\mathit{R}}_{\mathbf{1}}$ 　　，流过 ${\mathit{R}}_{\mathbf{1}}$ 的电流 　　（均选填"增大"、"减小"或"不变"）

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。

图1中叶片转动时，电动机发电使 $\mathit{LED}$ 小灯发光电梯运行有时也会发电，产生的电能一般通过电阻发热而消耗掉。图2中电梯安装的电能回收装置，能将产生的电能回收利用。已知电梯空载时轿厢的质量比配重的小且钢缆的质量可忽略不计。

（1）图1发电的原理是 　　；当图2轿厢处于空载 　　（选填"上行"或"下行" $)$ 时，电梯将会发电；

（2）图2中电梯在空载匀速下行的某段时间内，电机消耗的电能 $E_{电}=2\times {10}^{5}J$ ，其转化为电梯机械能的效率 $\eta =80\%$ ，配重的重力势能增加了△ $E_1=2.4\times {10}^{5}J$ ．则此段时间内，配重的动能 　　（选填"增加""减小"或"不变" $)$ ，并求出轿厢重力势能的变化量△ $E_2$ ；

（3）若镇江拥有电梯数 $n=2500$ 台，每台电梯平均每天消耗的电能 $E=100\mathit{kW}·h$ ，在全部安装了电能回收装置后，可节约 $30\%$ 的电能。则这些电梯每天节约的电能相当于完全燃烧多少千克煤所放出的热量？煤的热值取 $q=3\times {10}^{7}J/\mathit{kg}$ 。

在综合实践活动中，小明设计了一种电热饮水机电路，如图甲所示，R₁和R₂均为电热丝，S₂是自动控制开关，可实现“低挡”、“高挡”之间的转换，饮水机工作时功率随时间的关系图象如图乙所示。求：

（1）30min内电路消耗的总电能；

（2）饮水机工作时，通过电阻R₁的电流；

（3）电阻R₂的阻值。

小明和小华分别用"伏安法"测量定值电阻的阻值。

（1）小明实验的电路如图甲所示，请用笔画线代替导线把电路连接完整。

（2）小明第1次测量时，电压表示数如图乙所示，则电压为 　　 $V$ 。

（3）小明测量的数据如表一所示，则定值电阻的阻值为 　　 $\Omega$ 。

表一

实验次数	1	2	3
电压 $U/V$		2.0	2.5
电流 $I/A$	0.30	0.41	0.52

表二

实验次数	1	2	3
电压 $U/V$	1.5	2.0	2.5
电流 $I/A$	0.30	0.20	0.10

（4）小华测量的数据如表二所示，则小华实验中存在的问题可能是： 　　。

如图所示电路，电源电压保持 $6V$ 不变， $R_1$ 是定值电阻， $R_2$ 是最大阻值为 $50\Omega$ 的滑动变阻器。闭合开关，当 $R_2$ 的滑片位于最左端时，电路中的电流为 $0.6A$ ．求：

（1）电阻 $R_1$ 的阻值；

（2）滑片从最左端移动到最右端的过程中，滑动变阻器的最大功率。