初中物理能量综合题

摇摆钢笔
你有没有留神过，我们写字的时候，笔的上端都会小弧度的来回摇摆．有细心的中国设计师就发现了这个细微的动作，根据物理学原理设计出一款“收音机钢笔”，希望给在繁重功课压力下的学生朋友增添一些乐趣．这支钢笔内置有电池，当你书写的时候，【笔端摇摇摆摆产生电流】，就能给电池储存电量．而钢笔上面的频道调节、音量调节、耳机插孔、音响等配置一个不少．如此一来，在枯燥的学习之中你便可以听听音乐或是新闻，以缓和学习的压力．但是家长们应该不会赞同这样的设计吧，不是做功课的时候就应该乖乖做功课么？

请回答下列问题：
（1）文中括号部分是基于哪个物理学原理或规律制成的：　 　．
（2）给内置电池充电过程发生的能量转化情况是：　 　．

A．电能转化为化学能	B．化学能转化为电能
C．机械能转化为电能	D．电能转化为机械能．

冬季夜间，婴儿踢开被子或尿床，若家长没有及时发现，将影响孩子健康，对此，常州工程职业技术学院的同学们分别展开实验探究，设计镶嵌在婴儿被中的“踢被警示电路”和“尿床警示电路”．
请选择其中一种电路并完成设计．（两种都做，以第一种为准）

电路一：“踢被警示电路” 元件：3V恒压电源，开关S，电压表，定值电阻R0阻值为10Ω，热敏电阻Rx(Rx阻值随温度变化关系如下图所示)． 原理：当温度低于20℃时，即可认为婴儿已将被子踢开． (1)请用笔画线代替导线完成电路连接，要求：温度越高，电压表示数越小；温度越低，电压表示数越大． (2)当电压表示数 （大于／小于）  V时，即可认为婴儿已将被子踢开． 后续：对于该电路，指导老师认为，还可与电阻   (R0/Rx)并联一个适当规格的电子发声器，婴儿将被子踢开后，电子发声器两端电压超过设定值，就会发出报警声．

电路二：“尿床警示电路” 元件：3V恒压电源，开关S，电压表，定值电阻R0阻值为10Ω，湿敏电阻Rx(Rx阻值随湿度变化关系如下图所示)． 原理：当湿度大于80%时，即可认为婴儿已尿床． (l)请用笔画线代替导线完成电路连接，要求：湿度越大，电压表示数越大；湿度越小，电压表示数越小． (2)当电压表示数   （大于／小于）    V时，即可认为婴儿已尿床． 后续：对于该电路，指导老师认为，还可与电阻  (R0/Rx)并联一个适当规格的电子发声器，婴儿尿床后，电子发声器两端电压超过设定值，就会发出报警声。

我国成功发射了神舟七号飞船，并且首次实现了我国航天员太空行走的愿望．如图所示，是我国航天员翟志刚出舱时的英姿，请问：

（1）与在地球上相比，航天员在太空上的质量___________，受到的重力___________。（选填“变大”、“不变”或“变小”）
（2）出舱的航天员与轨道舱之间需要系上一根安全系绳．当航天员意外漂离轨道舱时，可拉着绳子返回轨道舱．这利用了物体间力的作用是             的和力可改变物体的                         。
（3）“飞天”舱外航天服的手掌部分有灰色的橡胶颗粒，是为了             （选填“增大”、“减小”）摩擦力。
（4）若不穿舱外航天服，只带氧气瓶，航天员能否走出舱外活动？运用你所学的物理知识说出一条理由。
答：________（选填"能"或"不能"）。因为__________________________。
（5）飞船在进入地球同步椭圆轨道时，从远地点到近地点运行的过程，飞船的    能减少，速度将     。
（6）在太空航行中，宇航员处于失重状态，你觉得下列情况仍然存在的是（   ）（选填序号）

A．万马奔腾

B．川流不息

C．五光十色

D．短斤少两

（1）、在图中用力的示意图画出物体A所受的重力和A对挡板B的压力。

（2）、如图所示实验器材，请利用其中一种或多种器材，分别完成一个指定实验和另外设计一个力学实验。根据示例的要求，将表格中的空白填写完整。

推证题：当多个电阻串联时，则每个电阻两端的电压与其电阻成正比。请推证：
将两个电阻R₁、R₂ 串联起来，如图所示，这两个电阻两端的电压U₁、U₂与两个电阻R₁、R₂关系为：U₁：U₂= R₁：R₂

阅读短文，回答问题：
核 能 的 利 用
在常规化石能源非常紧缺的今天，核能受到越来越高度的重视，如今美国电力的21%是来自核电．核电站的大体组成如图所示，核材料在原子反应堆中发生核反应产生大量的热能，冷却剂将这些热能带到热交换器将水变成水蒸汽，水蒸气推动蒸汽轮机带动发电机发电，最终实现了核能到电能的转换．

请在下面的空格中填上适当的内容：
（1）从能源的分类来看，核能是属于_______。（填“一次能源”或“二次能源”）
（2）发电机发电时是让线圈在____中旋转而产生电流，这种现象在物理学中称之为        现象。
（3）核电站所需的核能是利用原子核                    （填“裂变”或“聚变”）所产生的。该变化是                。（填“可控”或“不可控”）
（4）如果核电站每年需要50t的核燃料，而同等规模火电站每年需要6×10⁶t的煤炭。则6×10⁶t的煤炭完全燃烧放出的热量是        J (煤炭的热值为3×10⁷J/kg)。
（5）核电站的核废料具有           性，对环境会造成相当大的危害，因此要将核废料深埋到人迹稀少的沙漠地带，同时如何在开发新能源，又注意环境的保护，是人类面临的一大课题．

湛江市正在创建国家环境保护模范城市，推开窗门，满目清翠，走出家门，街道宽敞整洁，车水马龙，热闹非凡。小明家住市中心，他担心奶奶寂寞，想奶奶与他同住，但奶奶嫌城市夏天太热而不愿住，这激发了小明探究城乡温差原因的兴趣。暑假的某一天，他请学校兴趣小组的同学分别到选定地点，于中午同一时刻测出测试点的气温，如表。

地点	麻章城镇居民区	赤坎商业区	寸金桥公园	廉江城镇居民区	龙海天海滨	遂溪农村	霞山市中心	吉兆湾海滨	徐闻农村	雷州西湖公园
气温（℃）	36.1	37.2	34	35.5	32.8	33.5	37	32.5	34.2	34.5

（1）气温最低的区域是         海滨；解析该区域气温低的主要原因            水的比热容大；
（2）质量为10kg的水在太阳光的照射下，温度升高了5℃，水吸收的热量是      2.1×10⁵J，这是通过         热传递方式改变水的内能。[水的比热容为c=4.2×10³J/（kg•℃）]
（3）请你为湛江市“创模”献计献策，提出两种降低市中心环境气温的办法：
①                       多植树；②               建造人工湖

小明同学做“比较两种材料保温性能”的实验，他取①泡沫塑料和②卫生纸两种材料作保温材料，两根相同的温度计，两个相同的大玻璃烧杯，钟表和热开水，以及细线、硬纸片、剪刀。他做两个相同的硬纸外壳，装置如图（a）所示。把盛有热水的烧杯放入不同保温材料的硬纸盒中自然冷却。根据实验测得的数据绘得图（b）所示“水温与时间关系”的图像．实验过程室温基本不变，请回答：

（1）为保证实验的科学性，除了取大小、厚度相同的泡沫塑料和卫生纸外，还应考虑影响水温变化的其他因素，即保持烧瓶、环境因素、水的      相同。
（2）小明与小芳是采用了“在相同的时间内，比较水温降低多少”的方法来比较两种材料的保温性能的，你还可以采用“      ”的方法来比较两种材料的保温性能。你能看出，在这两种材料中，保温效果比较好的是      。
（3）分析实验图像数据，你认为热水放在房间里降温时，温度自然降低的规律是：（  ）

A．先快后慢

B．先慢后快

C．均匀降低

D．基本不变

(4) 当时的室温大约是      ℃。
（5）根据描绘的热水冷却图像，如果你要喝一杯奶咖啡，可以有两种方式供你选择：
方式1：先将烧开的热咖啡倒入杯中，冷却5min，然后加一匙冷牛奶；
方式2：先将烧开的热咖啡倒入杯中，立即将一匙冷牛奶加进杯中，然后冷却5min．
那么，你认为方式      的冷却效果较好．（选填“1”或“2”）。

在探究“定值电阻上的电流跟电压的关系”中：                
(1)我们首先会提出什么问题？                                 ；
(2)写出你有什么猜想？                                       ；
猜想不是胡猜乱想，你猜想的理由是                              。
(3)在设计实验时，需改变电压，多次测量，你在实验中是采用什么办法的？
说出你所用的器材           方法                              ；
(4)通过分析记录数据，你得出的结论（用公式表示）是：             。

日本发生了强烈地震并引发了海啸，对福岛核电站造成了很大的破坏，如图所示．

（1）核电站的核心设备是         ，其中发生的       反应是可以控制的；
（2）如果核电站每年需要50t的核燃料，而同等规模火电站每年需要5×10⁶ t的煤炭．5×10⁶ t的煤炭完全燃烧放出的热量是     J（煤炭的热值为3×10⁷J／kg）．
（3）“能源和环境”是世界各国共同面临的问题，保护环境、节约能源要从我做起．下列说法中需要改正的是        ．

A．尽可能用太阳能热水器代替电热水器

B．养成及时关掉水龙头和人走关灯的习惯

C．用洗脸水冲厕所，将废报纸、空酒瓶等送到废品收购站

D．及时将生活垃圾，废电池装在一起丢入垃圾箱

下面是“探究斜面的机械效率”得到的实验数据，请完成下面的填空、
表一：

实验次数	斜面坡度	斜面材料	斜面高h(m)	小车重G(N)	有用功Gh(J)	斜面长s(m)	拉力 F(N)	总功 Fs(J)	机械效率 η
1	较缓	木板	0.2	10	2	1	5	5	40.0％
2	较陡	木板	0.4	10	4	1	6	6	66.7％
3	最陡	木板	0.6	10	6	1	7	7	85.6％

(1)由表一可知，在斜面的粗糙程度一定时，斜面的倾斜程度越________，斜面的机械效率越________。(选填“大”、“小”、“高”或“低”)
表二：

实验次数	斜面坡度	斜面材料	斜面高h(m)	小车重G(N)	有用功Gh(J)	斜面长s(m)	拉力 F(N)	总功 Fs(J)	机械效率 η
1	较陡	毛巾	0.4	10	4	1	7	7	57.1％
2	较陡	木板	0.4	10	4	1	6	6	66.7％
3	较陡	玻璃	0.4	10	4	1	5	5	80.0％

(2)由表二可知，在斜面的倾斜程度一定时，斜面越________，斜面的机械效率越________。(选填“粗糙”、“光滑”、“高”或“低”)
(3)从表一中还可以发现，斜面的倾斜程度越小，越_________(选填“省力”或“费力”)；斜面越省力，机械效率越________(选填“高”或“低”)。
我们的校园中，有什么应用到斜面的知识，请举一例：___________________________。

如图所示为某兴趣小组为学校办公楼空调设计的自动控制装置，R是热敏电阻，其阻值随温度变化关系如下表所示．已知继电器的线圈电阻R₀=10Ω，左边电源电压为6V恒定不变．当继电器线圈中的电流大于或等于15mA时，继电器的衔铁被吸合，右边的空调电路正常工作．

温度t/℃	0	5	10	15	20	25	30	35	40
电阻R/Ω	600	550	500	450	420	390	360	330	300

（1）请说明该自动控制装置的工作原理
（2）计算说明该空调的启动温度是多少？
（3）为了节省电能，将空调启动温度设定为30℃，控制电路中需要再串联多大的电阻？
（4）改变控制电路的电阻可以给空调设定不同的启动温度，除此之外，请你再提出一种方便可行的调节方案．

【探究名称】探究欧姆定律
【猜想与假设】导体中的电流可能与导体两端的电压成正比，与导体的电阻成反比
【设计并进行实验】
(1)探究导体中的电流跟它两端电压的关系
①如图所示，请您用笔画线代替导线把滑动变阻器正确接人电路中，要求：滑片P向右移动时电流表示数逐渐增大．

②此实验中，滑动变阻器的作用是             和             。
③………………
(2)小英同学探究“导体中的电流与电阻的关系”时，进行创新实验，除了与原有实验所必须的器材相同外，没领电压表，而是多领了一只电流表，并设计出如图21所示的电路图，进行实验．
①连接电路，调节滑动变阻器，读出电流表与的示数分别记为I₁和I₂；
②把定值电阻R₂换成R₃，调节滑动变阻器使电流表的示数为     ，使R₃两端的     不变。记录此时电流表的示数为I₃；
③把定值电阻R₃换成R₄, 重复上一步骤进行实验；
④分析数据得出电流与电阻的关系．

利用太阳能电池在太阳光照射下发电叫光伏发电。安阳市启动了“光伏工程”示范项目，在某中学的教学楼顶安装了总功率为20kW的光伏发电系统。
（1）光伏发电系统发电时，_____能转化为_____能。
（2）一天的有效光照时间按8h计算，该光伏发电系统一天共发电多少千瓦时？
（3）该光伏发电系统一天的发电量，如果由热电转换效率为30％的热电厂来完成，需要燃烧多少千克煤？（煤的热值q_煤＝3.0×10⁷J / kg )
（4）请写出一条光伏发电的优点。

如图甲所示是一种常见的电热水袋，图乙是它的结构示意图，其性能指标如下表所示．

额定电压	额定加热功率	指示功率	袋内充水	自动断电温度
220V	500W	≤0.2W	1kg	65℃

（1）由题意可知，红色指示灯L的电阻比发热体R的电阻要　 　（选填“大”或“小”）得多；
（2）为了使用电热水袋更加安全，有的电热水袋里使用双重温控开关保护，也就是把两个温控开关　   　（选填“串联”或“并联”）起来使用；
（3）当热水袋原来的温度是15℃时，在额定电压下加热10min指示灯就熄灭了，则此过程中水吸收的热量是　    　 J，电热水袋的发热效率为　     　．[c_水=4.2×10³J/（kg•℃）]．