初中物理能量综合题

小明自己设计并动手将房间里的窗帘改成电动窗帘。为此他购置了微型电动机及减速装置、电源、双刀双掷开关、滑轮、皮带、拉绳等器材，对原有的窗帘盒进行改造。
1．如图22甲所示，小明在窗帘盒（上方的双虚线框）内安装了电动装置，电动装置通过拉绳拉着窗帘一起运动。改变通过微型电动机的电流方向，就可改变其转轴转动的方向，从而将窗帘打开或关闭。利用双刀双掷开关，可以实现电源对电动机供电电流方向的改变。请你在图22甲右侧的虚线框内，完成电源、双刀双掷开关和接线柱间的电路连接。
2．电动机的转速一般很高，需要安装减速装置，如图22乙所示。请说明减速装置的减速原理。
3．下表是所使用的微型电动机的部分数据。表格中，额定功率是“电动机在额定电压和额定电流下工作时的输出功率”，堵转电流是“在额定电压下，让电动机的转轴固定不动时的电流”。

请根据表中的有关数据计算：
（1）以额定功率运行时，该电动机的效率为多少？
（2）电动机的额外功率主要由热损耗和机械损耗造成，请分别求出以额定功率运行时，该电动机的热损耗功率和机械损耗功率？
（3）在图22甲中，减速装置、飞轮、皮带、滑轮、拉绳共同构成了传动装置。已知每半边的窗帘滑轨长度为1.5m，要求自动窗帘能够在6s内从完全关闭到完全打开。
拉动半边窗帘时，挂钩和滑轨间的平均摩擦力为2N。则安装电动窗帘时，对传动装置的机械效率有何要求？

小亮家有一辆轿车，爸爸在给他讲车的性能时，总是说“2.0的排量”，却很少说“功率”，为此小亮特地从网上查到了排量的定义：活塞从上止点移动到下止点所通过的“工作容积”称为气缸排量。如果发动机有若干个气缸，所有气缸“工作容积”之和称为发动机排量。小亮从说明书上查到家中的轿车采用的是LFX直列四缸发动机，排量为2.0L；从网上查找到了了这种轿车的输出功率与转速的关系如图所示。

1．根据图21分析，在发动机转速为1000～5000 r/min范围内，它的输出功率与转速大致有怎样的定性关系？
2．试通过公式推导出在其他参数相同时，轿车发动机的输出功率与其排量的关系。
3．小亮又向爸爸询问了一些实测数据：轿车行驶的路况好，平均车速为l00km/h时，发动机转速为2000r/min，平均油耗为9L/l00km。参考图21中的数据，分析这辆汽车在这种状态下行驶时，发动机的效率约为多少？每个做功冲程气缸内气体的平均压强是约为多少？（已知汽油的热值为4.6×10⁷J/kg，密度为0.7l×10³kg/m³）

如下左图所示为16mm电影放映机放电影，这种电影放映机使用宽度为16mm的电影胶片，电影中的声音以声音信号的方式刻录在电影胶片上，如下右图所示。

1．电影放映机正常放映时，有关放映灯泡、放映机镜头（凸透镜）、电影胶片、反光镜（凸面镜或凹面镜）的种类及其相对位置关系，提出了如下图所示的几种猜想，其中可能正确的是（   ）

2．有一次，电影刚开始放映时，小新发现银幕上的画面全部是倒立的。在这种情况下，下列所述的观看效果中，不可能出现的场景是   （   ）
A.人退着向后走
B．地上的碎陶片突然聚集起来，最后形成一只漂亮的陶罐
C．听到的是正常的影片中的对白
D.箭倒着飞向弓
3．小新看电影时，估计银幕到电影放映机的距离约为15m;银幕上的电影画面宽度约为3m。已知电影放映机所使用的16 mm电影胶片中画面的宽度约为10 mm。则根据以上数据可知电影放映机镜头的焦距可能为（   ）
A. 52mm           B.24mm           C. 49mm          D. 26mm
4．若该16 mm电影胶片的厚度H="0.14" mm。片夹上密密地绕了一整盘电影胶片，如图所示，图中d和D分别表示片夹内电影胶片的内径和外径。求：

（1）这盘电影胶片的总长度L约是多少？
（2）若按每秒24幅画面正常放映，这盘电影胶片大约能连续正常放映多长时间？（不计片头与片尾的长度）

科技小组的同学们设计了如图甲所示的恒温箱温控电路（用于获得高于室温、控制在一定范围内的“恒温”），包括工作电路和控制电路两部分。其中，R’为阻值可以调节的可变电阻。R’为热敏电阻（置于恒温箱内），其阻值随温度变化的关系如图乙所示，继电器线圈电阻50Ω。

1．如图甲所示状态，加热器是否处于加热状态？
2．已知当控制电路的电流达到0.04A时，继电器的衔铁被吸合；当控制电路的电流减小到0.036A时，衔铁会被释放。当调节R'=350Ω时，恒温箱内可获得最高温度为100℃的“恒温”。如果需要将恒温箱内的温度控制在最低温度为50℃的“恒温”，则应将R，的阻值调为多大？
3．使用该恒温箱，获得最低温度为50℃的”恒温”，与获得最高温度为100℃的“恒温”相比较，哪一个的温度波动范围更小？为什么？

如图所示是小文同学设计的一个能够测定油箱内油面高度的装置，油量表是用电流表改装而成。R是滑动变阻器，它的金属滑片P是杠杆的一端，当油面在A处时，滑动变阻器的滑片P恰好在最下端；当油面在B处时，滑片P在最上端．从油量表所指刻度可知道油箱内油面的高度．现已知油的密度ρ=0.8×10³kg/m³，电源电压是6V，定值电阻R’的阻值是12Ω。

（1）若浮标有2×10^-4m³的体积浸入油中，则油对它的浮力是多大？
（2）当油面处在A处时，电流表示数为多少？
（3）已知电流增大时，电流表指针向右偏转，则      

A．油面下降时，电流表指针向右偏转

B．油量表零刻度线一定与电流表原零刻度线相重合

C．油量表的刻度值从左往右是逐渐增大的

D．油箱内的油越少，流过电流表的电流越大．

菲菲家新买了一台饮水机，父母经常为夜间是否要关闭饮水机而发生争执：妈妈认为关机可以节省电能，理由是饮水机在夜间无人饮水时仍在对热水包里的水间歇性加热．爸爸则认为关机后第二天重新开机为凉水加热会消耗更多的电能．于是菲菲查到饮水机铭牌如下表所示．她决定用实验来化解父母的争执。第一天晚上十点，她关掉家中的其他用电器，只开启饮水机的加热功能，记下此时电能表的示数为576.5 kW·h．第二天早晨六点钟，水温达到预定温度95℃，她又读出电能表的示数为576.8 kW·h。
第二天晚上十点，她将饮水机关闭，次日早晨启动，饮水机在额定功率下将水加热到预定温度95℃，用时9min。

额定电压220V	热水包容积1.2L
频率50Hz	冷水包容积0.5L
制热功率800W	保鲜柜容积16L
制冷功率98W	防漏电类型I类

 
请解答下列问题：
（1）饮水机正常加热时的电流是多少（小数点后保留1位）？
（2）通过计算判断菲菲的爸爸妈妈谁的说法正确？
（3）若热水包中水的初始温度为25℃，当加热到95℃需要吸收多少热量？试计算出饮水机电能转化为内能的加热效率。

阅读下面的短文，请回答以下问题.
灯泡型浴霸
灯泡型浴霸是通过特制的防水红外线灯和换气扇的巧妙组合将浴室的取暖、红外线理疗、浴室换气、日常照明、装饰等多种功能结合于一体的沐浴用小家电产品.灯泡型浴霸取暖效果集中强烈，灯一开即可取暖，无需预热，非常适合生活节奏快捷的人群.在使用时应该特别注意：尽管现在的浴霸都是防水的，但在实际使用时千万不能用水去泼，因为：虽然浴霸的防水灯泡具有防水性能，但机体中的金属配件却做不到这一点，也就是机体中的金属仍然是导电的，如果用水泼的话，会引发危险.
如图所示是某品牌灯泡型浴霸，其功能是取暖（采用4盏硬质石英防爆灯泡取暖）、换气、照明，该浴霸的工作原理是：4个开关控制浴霸的工作状态，闭合照明开关，位于中间的照明灯正常工作；闭合换气开关，位于浴霸内部的电机带动换气扇正常工作；闭合其中1个取暖开关，2个大功率发热灯泡同时正常工作，闭合另外1个取暖开关，另外2个大功率发热灯泡同时正常工作.
（1）灯泡型浴霸的灯泡是红外线灯利用了红外线的         （选填“荧光”、“热”或“化学”）效应显著。
（2）根据该浴霸的工作原理，完成该浴霸工作的电路图。

（3）如果用水泼的话，会引发浴霸的电源      （选填“通路”、“断路”或“短路”）危险.
（4）小明家浴室内也安装了这种类型浴霸，小明测得浴室的面积为8m²，高为2. 5m，当浴霸正常工作一段时间后，测得浴室内空气温度从13℃上升到28℃.在此过程中浴室内空气吸收的热量为          J.（空气的密度为1.2kg/m³，比热容为1.0×10³J/（kg•℃）

如图所示，黑匣子上有A、B、C三个接线柱，内部只有一个电压恒为6V的电源和两个定值电阻R₁、R₂（R₁>R₂）．当电流表分别连接到接线柱AB、AC、BC时，电流表示数如下表所示：

（1）请将上表填写完整：     、     ．
（2）第3次实验时，电流为零，说明BC之间     （有／没有）电源．
（3）若用导线同时把AB、AC连接起来，电路可能消耗的总功率为     ．

在如图所示的电路中，电源电压为12伏且保持不变，电阻R₁的阻值为10欧，滑动变阻器R₂上标有“50欧  2安”字样，闭合电键S后，电流表A的示数为0.3安，
①求电阻R₁两端的电压U₁；
②求此时变阻器R₂两端的电压U₂及消耗的电功率P₂；
③现有阻值分别为R、2R的定值电阻，最大阻值分别为4R、10R的滑动变阻器，请选择定值电阻、变阻器各一个分别替换R₁、R₂，要求：在移动变阻器滑片P的过程中，电流表示数的变化量最大．选择：阻值为　_________　的定值电阻、最大阻值为　　的滑动变阻器．求出电流表示数的最大变化量△I．

（9分)小明在“测量小灯泡电功率”的实验中，已知电源电压为3V，小灯泡的额定电压为2.5V， 正常发光时的电阻约为8Ω，实验器材如图甲所示．
⑴在图甲中，请你帮助他用笔画线代替导线将电路连接完整(导线不得交叉)；

⑵实验中应注意：在闭合开关之前将滑动变阻器的滑片应放在      (选填“A”或“B”)端；

⑶闭合开关后，小明发现电流表和电压表有示数但都很小，且看不到小灯泡发光，其原因是＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿。
⑷当滑动变阻器的滑片滑至某一位置时，电压表读数为l.8V，电流表示数为0.24A，为了测量小灯泡的额定功率，应将滑片向     (选填“A”或“B”)端滑动，直到_____ ______________________。
⑸小灯泡正常发光时电流表的示数如图乙所示，则小灯泡的额定功率为      W。

⑹他在参与某实验小组进行评估时，发现该实验小组的实验记录分析表如下：

实验 序号	小灯泡两端 的电压U/V	通过灯的电 流表I/A	小灯泡的电 功率P/W	额定功率P/W
1	2.0	0.24	0.48	P额==0.71W
2	2.5	0.28	0.70
3	3.0	0.32	0.96

你认为该小组的数据处理过程是否正确?答：＿＿＿＿＿＿＿＿。
理由是：＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿。

小强利用压力传感器、电磁继电器、阻值可调的电阻R等元件，设计了一个汽车超载自动报警电路，如左图所示。他了解到这种压力传感器所受压力越大时，输出的电压U就越大，二者的关系如右图所示。闭合开关S，当继电器线圈中电流大于或等于20mA时，衔铁被吸合。已知传感器的输出电压U即为继电器控制电路的电源电压，线圈的电阻为20Ω。

⑴车辆不超载时，工作电路中绿灯亮；当传感器所受压力增大到一定程度时，红灯亮，说明汽车超载。请你判断灯________ (选填“L₁”或“L₂”)是红灯。
⑵某水平公路桥禁止质量大于或等于20t的车辆通行，要用小强设计的装置为此桥报警，R的阻值应调节为多少?（g取10N/kg）
⑶在水平路面上，要使该装置报警，通过车辆的最小重力为多少？

(6分)阅读短文，回答问题
LED节能灯
LED节能灯是用高亮度发光二极管作光源，LED作为一种新型的节能、环体的绿色光源产品，具有很多诱人的特性。例如：
a高效节能：1 000小时仅耗几度电(普通60 w白炽灯17小时耗l度电，普通10 w节能灯1 00小时耗l度电)；
b超长寿命：半导体二极管发光，无灯丝，无玻璃泡，不怕震动，不易破碎，使用寿命可达五万小时(普通白炽灯使用寿命仅有一千小时，普通节能灯使用寿命也只有八千小时)；
c健康：光线健康。光线中不舍紫外线和红外线(普通灯光中舍有紫外线和红外线)；
d绿色环保：不含汞和氙等有害元素，利于回收，而且不会产生电磁干扰(普通灯管中含有汞和铅等元案，节能灯中的电子镇流器会产生电磁干扰)；
e保护视力：直流驱动，无频闪(普通灯都是交流驱动，就必然产生频闪)；
f光效率高：发热小，90％的电能转化为可见光(普通白炽灯8 0％的电能转化为内能，仅有20％电能转化为光能)。
LED节能灯必将会得到推广，在节能减排的浪潮中大放光彩。
请回答下列问题：
(1)LED节能灯是用                     作光源的；工作时把      能转化为光能。
(2)普通白炽灯光效率低的原因是：                                           。
(3)普通40 w白炽灯正常工作        小时耗1度电。而一盏LED节能灯工作200小时才消耗1度电，则此灯的电功率是      w。
(4)我们        (填“能”或“不能”)看到普通灯光中含有的紫外线和红外线。

暑期持续的“桑拿天”，居民家里的空调、电扇都闲不住，导致电路火灾时有发生．调查发现，起火原因都是电路超负荷使电线内的金属导线发热引燃了外面的绝缘皮．请回答：
（1）“超负荷”是指电路中的_______过大（电流、电阻）；
（2）火灾发生的理论依据是___________________________（选填物理规律）；
（3）请你提出一条预防这种火灾发生应采取的措施：_____________________________．

下表是小波家里用的豆浆机的主要技术参数。如图甲所示是豆浆机的主要结构：中间部位是一个带动刀头的电动机，用来将原料进行粉碎打浆；外部是一个金属圆环形状的电热管，用来对液体加热煮沸。图乙是豆浆机正常工作做一次豆浆的过程中电热管和电动机交替工作时的“P﹣t”图象。请解答下列问题：

（1）豆浆机正常加热时，1min电流做的功是多少？
（2）豆浆机正常工作时的最大电流是多大？
（3）豆浆机正常工作做一次豆浆，总共消耗的电能是多少？

小阳连接两灯并联电路的情况如图所示。当他“试触”时，发现电压表的指针不动、电流表的指针很快向右偏转，两灯都不发光。小红指出他在电路连接中有错误。
（1）若闭合开关S，可能造成的后果是______________________；（2）请你改接图电路中的一根导线，使电路连接完全正确。（在错接的导线上画×，然后画出正确的接线位置）