初中物理能量综合题

学习浮力知识后，小刚用一根粗细均匀的吸管自制了一支密度计．他在吸管的下端装入适量的钢珠后用蜡封住并使底部平整．做好后测出该密度计的总重力为0.24N，吸管底面积为3×10^﹣5m²，吸管总长为0.12m．

（1）如图所示是小刚将该密度计放入水中静止时的情形，A是他在吸管上标记的此时水面的位置．则密度计受到浮力是      N，你的判断理由是     
（2）若将该密度计从水中取出擦干、放到密度为1.1×10³kg/m³的盐水中，静止时密度计受到的浮力将会      （选填“变大”“不变”或“变小”），此时吸管上盐水液面的位置在A的      （选填“上方”或“下方”）．
（3）为了提高自制密度计的精确程度，可以采取的办法是       （写一种即可）．

小明按照教材中“综合实践活动”的要求制作简易密度计．
（1）取一根粗细均匀的饮料吸管，在其下端塞人适量金属丝并用石蜡封口．塞入金属丝的目的是使吸管能____           ____ 在液体中．
（2）将吸管放到水中的情景如图 （a）所示，测得浸入的长度为H；放到另一液体中的情景如图 （b） 所示，浸入的长度为h．用ρ_液、ρ_水分别表示液体和水的密度，则ρ_液___     _ ρ_水 （＝／>／<），h与ρ_水、ρ_液，及H的关系式是h＝____________ 。
（3）小明根据图16（a）在吸管上标出1．0刻度线（单位g／cm³，下同），再利用上述关系式进行计算，标出了0.8、0.9、1.1、1.2的刻度线（图中未画出）．结果发现，1.1刻度线是在1.0 刻度线的_______ （上／下） 方。
（4）为检验刻度的误差，小明取来食用油，先用天平和量筒测量其密度，然后再用这个密度计测量．但操作时却出现了图 （c） 所示的情形，这让他很扫兴．难道实验就此终止了吗？根据经验或思考，在不更换食用油的情况下，你认为可以进行怎样的尝试：______                                         __。

科技小组的同学设计了如图甲所示的恒温水箱温控电路（设环境温度不高于20℃），由工作电路和控制电路组成．工作电路中的电热器上标有“220V  2000W”的字样；控制电路中热敏电阻R_t作为感应器探测水温，置于恒温水箱内，其阻值随温度变化的关系如图乙所示，R₁为滑动变阻器．电磁铁产生的吸引力F与控制电路中电流I的关系如图丙所示，衔铁只有在不小于3N吸引力的作用下才能被吸下．闭合开关S（不计继电器线圈的电阻）．

（1）用电热器给恒温箱中100kg的水加热，正常工作20min时，水温由20℃升高到25℃，求电热器的加热效率？
（2）调节滑动变阻器，使R₁=280Ω，为了把温度控制在25℃左右，设定在水温低于25℃时自动加热，在水温达到25℃时停止加热，求控制电路中的电源电压U是多少？
（3）设控制电路中电源电压U不变，将水箱中水温由25℃的恒温调节到30℃的恒温，应  （填“增大”或“减小”）滑动变阻器接入电路中的阻值．

阅读短文，回答问题
简易密度计
小明发现鸡蛋放在清水里会沉底，向水中加一定量的食盐后，鸡蛋会上浮。直到漂浮，且食盐水的密度越大，鸡蛋漂浮时排开液体的体积越小。
小明取一根长约30cm的饮料吸管，将一些铁丝从吸管的下端塞入作为配重，并用石蜡将吸管的下端封起来，让这根吸管竖直漂浮在水中，在吸管上标出水面位置，用刻度尺测量出该位置到吸管下端距离为12cm， 再让 这根吸管竖直漂浮在酒精和盐水中，并分别测出浸入的深度，在吸管上标出对应位置，这样一支简易密度计制成了。（酒精的密度为0.8×10³kg/m³，盐水密度1.2×10³kg/m³）
（1）吸管竖直漂浮在水中，根据  原理，所受浮力  重力．
（2）该简易密度计竖直漂浮在酒精和盐水中浸入的深度分别是  cm，  cm．
（3）通过计算，密度计所标盐水刻度位置在水面刻度位置的      （上、下）方，所标液体密度刻度  （ 均匀、不均匀）。上面刻度比下面刻度      （疏、密）．
（4）小明想使密度计上两条刻度线之间的距离大一些，应      ．

小明利用l8cm长的吸管、细铜丝、石蜡等材料自制密度计．
（l）制作密度计的过程中，需要一个盛放液体的容器，现有250mL的量筒和400mL的烧杯供选择．则小明应选择__________．
（2）小明将自制的密度计放入水中，发现密度计不能直立漂浮，其原因可能__________.改进后小明将密度计放入水中，用刻度尺测出吸管露出水面的长度是10.8cm，则吸管浸入水中的深度h_水=__________cm.小明将该密度计放人某液体中，吸管浸入液体的深度为9cm.则此液体的密度是多少？（ρ_水=1.0×10³kg/m³）
（3）小明的同学也用吸管制作了密度计，他发现密度计相邻两刻度线之间的距离太小，导致用此密度计测量液体密度时误差较大，为此同学们提出了如下改进方案，其中可行的是

A．换大的容器做实验

B．换细的吸管制作密度计

C．换稍长的吸管制作密度计

D．适当减小密度计的配重

运用知识解决问题：
（1）因为液体的压强随深度的增加而      ，拦河坝上部受到水的压强比下部____，所以拦河坝设计成上窄下宽的形状。
（2）汽车在水平公路上匀速直线行驶'请画出它在水平方向上所受力的示意图。

（3）如图所示，小雨在轻质杠杆的两端施加竖直向下的拉力，使其水平平衡。已知小雨的拉力为120N。OA：OB=3：2，浸没在液体中的物体M的重力为300N、体积为0.01m³，则液体的密度ρ_液=             

请写出解题思路。

2015年龙岩市将在中心城区新增100辆纯电动新能源公交车，以促进公共交通实现“低碳”化。下表是某燃油汽车与纯电动汽车进行测试时的部分数据：

	燃油汽车	纯电动汽车
能源种类	汽油（q汽油=4.5×10^7J/kg ρ汽油=0.7×10^3kg/m^3）	电能
牵引力	600N	600N
行使100km消粍	8×10^-3m^3	20kW•h
二氧化碳排放量	每消耗1kg汽油排放2kg二氧化碳	0

（1）汽油属于     （填“可再生”或“不可再生”）。
（2）若燃油汽车与电动汽车正常行驶100km，则①燃油汽车消耗多少千克汽油？②燃油汽车与纯电动汽车的能量转化效率分别是多少？
（提示：燃油汽车能量转化效率η_汽：汽车牵引力做的功与汽油完全燃烧放出的热量之比；纯电动汽车能量转化效率η_电：汽车牵引力做的功与汽车消耗电能之比）

某兴趣小组设计了如图甲所示的汽车转向指示灯电路模型，接通相应指示灯后，该指示灯会亮、暗（微弱发光）交替闪烁发光。电路中电源电压恒为6伏，指示灯的规格为“6V  3W”，R₀为定值电阻，电磁铁线圈及衔铁的阻值忽略不计。

（1）若让左转、右转指示灯同时工作，转向开关应与触点   接通。（选填“1和2”、“2和3”、“3和4”或“4和5”）
（2）当转向开关与触点“2和3”接通时，右转指示灯两端实际电压变化规律如图乙所示。已知当右转指示灯微弱发光时，其两端实际电压为Ux，消耗的实际功率为额定功率的1/25。
求：①右转指示灯闪烁交替工作30秒消耗的电能。
②定值电阻R₀的阻值。（指示灯的电阻不变）

近年来，我市的轿车市场十分火爆，各种新型轿车驶进千家万户。图乙为某新型轿车测定油箱内油面高度的电路原理图。其中电源电压恒为6V，R₀是阻值为5Ω的定值电阻，A是油量指示表（实质是一只电流表，油量的变化通过电流的变化同步显示出来）。R_x为压敏电阻，它的电阻随受到的压力变化关系如下表。

压力/N	0	50	100	150	200	250	300	350	400
电阻/Ω	550	395	275	170	90	60	40	25	5

 

（1）若轿车以90kW的恒定功率启动作直线运动，且整个运动过程中受到的阻力不变，速度v与时间t的关系如图丙所示。在0～25s时间内，轿车的牵引力与阻力关系可能的是：牵引力      阻力（选填“大于”、“等于”、“小于”、“大于或等于”）。
（2）由（1）中的条件求在0～5s时间内轿车发动机做功多少？
（3）如果空油箱的质量为5kg，油量表的零刻度线对应于电流表上的示数是多少？
（4）若电流表的量程为0～0.6A，该油箱加满油时，指针恰好指示最大刻度，求油箱的容积。（ρ_汽油=0.7×10³kg/m³）

如图所示，在抄袭发电与海水淡化模拟系统内，A为模拟海洋，B为人工水库，D和C分别为储水池，B中的海水经虹吸管利用虹吸现象吸到FE后流入C池。

（1）阳光照射到由吸热储水材料构成的EF上产生大量水蒸气，水蒸气上升遇到温度较低的透明板GH凝聚成水滴经水管流到D中。则      池中是淡水；在此过程中发生了        、        物态变化。
（2）在B、C和D中不同类型水的密度分别是ρ₁、ρ₂、ρ₃之间的大小关系是     。
（3）若B中共有质量为m的海水被虹吸管吸走，除经虹吸管吸进C中质量为m₁的水以外，其余的水全部被阳光蒸发，经水管流入D中的水质量为m₂，则蒸发的水转化为D水池中的转化率是多少？
（4）B是半径为r的圆柱体，早晚海水涨潮时最高水面距进、出水口的高度差是h，若水轮发电机把海水所做的功转化为电能的效率为η，每天发电量是多少？

如图甲所示，底面积为S₁=100cm²的容器内装有适量的某种液体，A为圆柱形木块，其底面积为S₂=80cm²，C为压力传感器，用F表示压力传感器的示数，h表示木块A的下表面与液面的距离。小明同学想利用此装置探究F与h的关系，它先把木块A放入液体中，当木块A静止时，测得木块A的下表面与液面的距离为h₁，小明再用轻杆B向下压，逐渐改变h的大小，并记录下与之相对应的压力F的数值，依据数据得到了如图乙所示的F﹣h图象，此过程中液体始终没有溢出。（不计传感器C和轻杆B的重力和体积，g=10N/kg）

（1）除图甲所给实验器材外，还需要的测量工具是    。（选填A．天平   B．刻度尺  C．量筒）
（2）观察图象，分析可知：①h₁=    cm，木块A的总高度是    cm。
②在木块A没有浸没之前，当h增大时，压力传感器的示数   ，木块A所受浮力   ，在木块A浸没后至接触容器底之前，压力传感器的示数  ，木块A所受浮力   （以上均选填“增大”“减小”或“不变”）。③木块A的重力是    N。
（3）利用此实验装置可测该液体的密度，其值为      kg/m³。
（4）木块A全部浸没液体后，与木块A放入液体前比较，液体对容器底部产生的压强增加了   pa。

图中是一种牲畜饮水用自动装置的示意图。水箱底部有一出水孔，底盖A平时顶住水箱的出水孔，一旦饮水槽水位下降，浮球C受到的浮力减小，底盖A打开，水就通过出水孔从水箱流入饮水槽。设计水箱的最高水位为60 cm，水箱出水孔横截面积是30 cm²。底盖A及竖杆B的总质量是400 g，浮球C的质量是600 g，体积是2 dm³，g取10 N／kg。

（1）写出此装置应用到的物理知识（至少说出2条）；
（2）通过计算说明，这个自动装置在水箱蓄满水时是否能正常工作；
（3）若能正常工作，请分析说明影响此自动装置能否正常工作的因素；若不能正常工作，请提出使该自动装置正常工作的改进方案。

如图为某电饭锅的内部电路。R₁是加热电阻，阻值为48.4Ω；R₂是限流电阻，阻值为484Ω。煮饭时，接通电源（220V  50Hz），闭合手动开关S₁，电饭锅处于加热状态。当锅内食物温度达到103℃时，开关S₁会自动断开，断开后若无外力作用则不会自动闭合；S₂是一个自动温控开关，当锅内食物温度达到80℃时会自动断开，温度低于70℃时会自动闭合。已知水的比热容为4.2×10³J/（kg·℃），电饭锅在一个标准大气压下工作。请回答下列问题：

（1）小明将室温下的水和米放入这个电饭锅煮饭，接通电源后却忘了闭合手动开关S₁。请问电饭锅会对锅内的水和米加热吗？为什么？
（2）若将温度为20℃、质量2.5kg的水烧开需要1000s，求电饭锅正常工作时的加热效率。
（3）用电饭锅烧水时，小明发现水沸腾了，但手动开关S₁却没有自动断开，于是小明认为电饭锅坏了。小明的观点对吗？请说明理由。

漏刻是我国古代一种计量时间的仪器。最初，人们发现陶器中的水会从裂缝中一滴一滴地漏出来，于是专门制造出一种留有小孔的漏壶，把水注入漏壶内，水便从壶孔中流出来，另外再用一个容器收集漏下来的水，在这个容器内有一根刻有标记的箭杆，相当于现代钟表上显示时刻的钟面，用一个竹片或木块托着箭杆浮在水面上，容器盖的中心开一个小孔，箭杆从盖孔中穿出，这个容器叫做“箭壶”。随着箭壶内收集的水逐渐增多，木块托着箭杆也慢慢地往上浮，古人从盖孔处看箭杆上的标记，就能知道具体的时刻。后来古人发现漏壶内的水多时，流水较快，水少时流水就慢，显然会影响计量时间的精度。于是在漏壶上再加一只漏壶，水从下面漏壶流出去的同时，上面漏壶的水即源源不断地补充给下面的漏壶，使下面漏壶内的水均匀地流人箭壶，从而取得比较精确的时刻。

如图所示是同学们根据古代漏刻制作的简单模型。图中容器A是底面积为250cm²的圆柱形薄壁玻璃缸，容器顶盖上有大小两个孔；B是用密度为0.5×10³kg/m³塑料制作的边长为10cm立方体底托；C为质量可忽略不计、总长度为60cm的轻质塑料标尺，标尺的一端与底托相连，标尺上均匀的刻有厘米刻度；D为固定于容器盖口处的指示箭头。
某次模拟计时实验中，同学们先将自来水龙头调至均匀间隙滴水状态，并测得水龙头每分钟滴水50滴，并用量筒测得每50滴水的体积为25.0cm³.再在容器A中加入适量水,将底托B放入水中,使其浮于水面上,此时标尺C呈竖直状态且位于大孔下方,指示箭头D恰好指于标尺的顶端零刻度处。此时开始滴水计时，假设整个计时过程标尺始终处于竖直状态，经过3小时后，问：

（1）指示箭头D应指在标尺上何处？
（2）此时标尺和底托所受的浮力是多少牛顿？
（3）此装置最多还能计时几小时？

建设中的港珠澳大桥由桥梁和海底隧道组成，隧道由一节一节用钢筋混凝土做成的空心沉管连接而成，如图所示，建造隧道时，先将沉管两端密封，如同一个巨大的长方体空心箱子，然后让其漂浮在海面上，再用船将密封沉管拖到预定海面上，向其内部灌水使之沉入海底。
设某一节密封长方形沉管的长.宽.高分别是180m，35m，10m，总质量为6×10⁷kg（海水密度取1.0×10³kg/m³，g取10N/kg）

（1）漂浮在海面上的密封沉管，在灌水前受到的浮力F_浮=     N。
（2）在对密封沉管灌水使其下沉到海底的过程中，其下表面受到海水的压强大小将    （选填“变小”、“不变”或”变大”），沉管所受的浮力将     （在A、B、C、D中选择）。
A.先变大后变小              B.先变大后不变
C.先不变后变大              D.先变小后变大
（3）当密封沉管上表面刚好水平浸没在海水中时，注入的海水至少为     kg，此时其下表面受到海水的压力等于     N。