初中物理能量综合题

阅读短文，解答问题．
如图甲所示是我国第一艘太阳能混合动力游船“尚德国盛号”。其最具特色的太阳翼采用高效晶硅异型太阳能电池板拼装而成，整艘船最多可容纳170位旅客，排水量为60吨．“尚德国盛号”驾驶室里有—个GPS(全球卫星定位系统)接收器装置，全船照明均采用节能型灯泡及LED灯，大大降低能源损耗，“尚德国盛号”年发电量可达1.7 ×10⁴ kW·h，相当于每年节约标准煤约6.2×10³kg，每年可减少二氧化碳排放量约15.7t．
（1）卫星通过发射      向GPS接收器传送信息．
（2）如果该船满载乘客从东海驶入黄浦江，游船所受到的浮力      ，船体排开水的体积将      (选填“减小”、“增大”或“不变”)．(已知ρ_海水>ρ_江水)．
（3）太阳能是      (选填“一次”或“二次”)能源、清洁无污染；LED灯可以将电能直接转化为光能，小明对LED灯很感兴趣，拆开了自己新买的LED节能手电筒，发现灯头里有2只相同规格的LED灯泡。请你帮小明判断一下2只LED灯泡是怎样连接的，写出判断方法。                。                      
（4）某次运行中游船以300kW的恒定功率启动并保持该恒定功率沿直线运行，行驶过程中所受阻力不变，速度由零逐渐增大至最大值而保持匀速直线运动．运动过程中牵引力F与速度的倒数(1/v)的关系图线如图乙中的实线所示，则游船运动的最大速度为
      m／s，游船运行过程中所受阻力为      N.

（5）若仅采用标准煤给“尚德国盛号”提供电能，为使其仍达到现行的年发电量，求完全燃烧标准煤产生的内能转化成电能的效率是多大?(已知标准煤的热值为3.0×10⁷J／kg)

美国建筑师凯文•朔普费尔设计出了一种能漂浮在水中的城市（如右图所示），漂浮城市装有动力装置，可以移动．该漂浮城市三角形建筑的主体结构是中空的，强风能从中通过，可以确保当飓风来临时，把飓风对建筑的破坏降至最低．该漂浮城市高达360m，占地270万平方米，可容纳多达4万居民．酒店、商店等只要是普通城市有的，这里都一应俱全．漂浮城市的表面安装有太阳能电池板，接收太阳能的功率为8.0×10⁸W，请回答下列问题：

（1）假如某班级有50位中学生从岸上进入漂浮城市参观，则漂浮城市受到的浮力约增加                                      （     ）

A．2.5×10^2 N

B．2.5×10^3 N

C．2.5×10^4 N

D．2.5×10^5 N

（2）若三角形建筑空洞的面积为2.0×10⁴m²，某次飓风正好垂直于空洞的表面吹入，1s钟流入空洞的空气质量是1.92×10⁶kg，该地的空气密度是1.2kg/m³．则飓风的风速是       m/s；
（3）若电池板吸收的太阳能只用来提供推动漂浮城市前进所需的能量，漂浮城市在平静的水面上沿直线运动，运动过程中受到的阻力不变．从某一时刻开始，漂浮城市受到水平方向的牵引力F随运动时间t的变化关系如下图甲所示，漂浮城市的运动速度v与时间t的关系如下图乙所示．

①漂浮城市运动到第25s时受到的阻力为     N．从第50s钟到100s钟内牵引力做的功为       J；
②漂浮城市在匀速运动过程中，太阳能转化为机械能的效率为多少？（写出计算过程）

阅读短文并回答下列问题：
新型电动车—整车充当充电电池
国外正在研发电动汽车，让整个车身充当一块充电电池．驾驶者可以在头天晚上将这款电动汽车插上电源充电，目前，帝国理工学院正在研发一种碳纤维与聚合树脂的复合材料，能够以超过常规电池的速度储存更多能量．这种材料异常坚固并且易于弯曲，可用于制造汽车的车身面板．如果使用这种新材料取代钢材料车身面板，电动汽车的重力最多可减少15%．该汽车运用传感技术，便于探测到前方的自行车、行人、路标．

（1）电动汽车插上电源充电过程中，将_______能转化为________能；
（2）若汽车在水平路面受到2400N的水平牵引力，5min内匀速直线行驶了9000m．汽车受到水平方向的阻力是_________N，该汽车工作时的功率是           。

社会发展到今天，能源危机开始困扰着人类，人们寻找各种可能的未来能源，以维持人类社会的持续发展。2006年5月24日，欧盟、美国、中国、日本、韩国、俄罗斯和印度在布鲁塞尔欧盟总部草签了一系列关于国际热核聚变实验反应堆（ITER）的协议。这是人类开发新能源的一个重大尝试，也是中国以完全平等的地位参加的最大的国际科技合作项目。热核聚变是在上亿摄氏度的高温条件下，利用氢的同位素氘、氚在可控情况下发生核聚变。聚变反应中释放出来的核能提供大量的热量。就像造出一个“人造太阳”。反应后的生成物是无放射性污染的氦。中国承担的首批国际热核聚变实验堆（ITER）部件——ITER导体任务已经于2011年8月19日正式开始批量生产。项目负责人武玉研究员介绍说，中国的ITER导体生产实现了100%的国产化，在参与ITER计划的7个国家中，中国是目前在此方面达到100%国产化率的两个国家之一。建成的实验反应堆，可以在16min产生1.44×1012J的热量。据媒体报道：1升海水提取的氢的同位素，在完全聚变反应中释放的热量相当于300升汽油完全燃烧所释放的热量.请根据所提供的数据进行估算，并回答下列问题：
（1）若汽油的密度是0.7×10³kg/m³，300升汽油的质量是多少？
（2）若汽油的热值是5×10⁷J/kg，300升汽油完全燃烧释放多少热量？
（3）需要从多少升海水中提取氢的同位素，在发生聚变反应时才可以产生1.44×10¹²J的热量？若这些热量转化为电能的效率是50﹪，则它可以提供给一台功率是2KW的空调正常工作多少小时？
（4）面对日益严重的能源危机问题，人们正在积极寻找和开发新能源，你认为除了上述方式之外，目前人类还可以开发哪些新能源？（至少举出一种）

半导体材料的导电能力介于导体和绝缘体之间，其电阻受温度影响较大．下表是班上探究小组对某种半导体材料的电阻R随温度变化所测量的有关数据．

环境温度／℃	20	30	40	60	80	100
半导体材料电阻R/Ω,	50.0	24.9	20.0	13.2	11．1	10．O

 
根据这种半导体材料电阻的特性，小明和他的同学设计了一个如图所示的电路，可以测定某一空间的温度．使用的器材如下：半导体电阻R、电源、电流表(0~0.6A)、开关S、定筐电阻R₀( 10Ω,)、导线若干．

(1)当环境温度为20℃时，电流表的读数为0.2A，求电源的电压。
(2)当电流表的读数为0.4A时，求当时环境温度．

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

（1）在“探究电流通过导体产生的热量与电阻的关系”的实验中，如图20（甲）A、B两烧瓶内阻值分别为R_A和R_B（R_A＞R_B）的电阻丝浸在相同质量和初温的煤油中，每一烧瓶里各插入一温度计，如图所示，电流通过导体产生的热量不易直接观察，本实验中通过来显示电流产生的热量变化。上述实验中采用这种电路连接方式的目的是让　　　　相同；相同时间内，      瓶温度计示数高。

（2）想探究“两种液体比热容的大小”，对实验电路进行了改装，如图20（乙）烧瓶中装有质量相同A、B两种液体 (发热电阻丝和温度计完全相同)。
给A、B两种液体加热时，小明“先闭合S₁和S₂，后闭合S₃，一段时问后，断开S₃。”这样操作可保证加热时间相同，其目的是使两种液体_______ 相同。通过观察，发现A液体中温度计示数的变化量大，则_________液体比热容大。

用实验室提供的常用器材（电源是一节干电池）测电阻时，小明与另外三位同学各自设计了下列甲、乙、丙、四个电路图。

（1）小明连接好电路后，闭合开关S，移动滑动变阻器的滑片P，测得数据如下：
请你通过分析表格中的实验数据，推断小明在实验室中所用的电路图是     图。

电压表示数U/V	0.2	0.4	0.6	0.8	1.0
电流表示数I/A	0.05	0.1	0.15	0.2	0.25

（2）另外三位同学连接好电路后，闭合开关S，移动滑动变阻器的滑片P时，分别出现了下列三种异常现象：
（A）电流表示数有变化，电压表示数几乎为零
（B）电流表示数几乎为零，电压表示数基本不变
（C）电流表烧坏
请你判断：按       图连接的电路中出现现象（A）；按      图连接的电路出现现象（B）；按         图出现的电路出现现象（C）。
（3）请你根据上表中的数据，请在图中画出I—U图线，分析图线你能得出的结论是：_________________________________________。

在 “探究动滑轮的机械效率”时，某小组利用自重不同的两个动滑轮进行了如图所示的三次测量，数据记录如下：

实验 序号	钩码 重/N	动滑轮 重/N	拉力/N	钩码上升的高度/m	测力计移动的距离/m	有用功/J	总功/J	机械效率/%
①	4	0.5	2.3	0.2	0.4	0.8	0.92	87
②	4	0.9	2.5	0.2	0.4	0.8	1.0	80
③	6	0.5	3.3	0.2	0.4

（1）完成表格中第3次空白处的计算，填在下面的横线上：有用功为_______，总功为     ； 机械效率为  ____ 。
（2）通过比较①和②两次实验数据（选填实验序号），可知动滑轮的机械效率与动滑轮的自重      （选填“有关” 或“无关”）。
（3）小明认为“同一个机械，它的机械效率是一个定值”，通过比较          两次实验数据（选填实验序号），可知他的观点是         的（选填“正确” 或“错误”）。

在自然界和生活中，有许多需要我们探究的物理现象，通过实验来观察这些现象我们还会发现许多有趣和意想不到的问题．(1)将一小勺白糖慢慢地加入满满一杯水中，杯中水不会溢出,原因是分子间有               ．(2)取一只杯子，在杯中倒满水，若将一只回形针轻轻地放入水中，杯中水不会溢出，实验表明：在水不溢出的情况下，最多可放入好多回形针．细心的小雨同学发现：水虽然没有溢出，但是水面却向上凸起．请教老师后，她明白了：原来水的表面分子间距离较大，分子力表现为     （填“引力”或“斥力”），在这种分子力作用下，水不至于溢出．(3)将一长一短两只蜡烛点燃后，用玻璃罩罩住，结果不同的实验小组发现了截然不同的实验现象：有的是长蜡烛先熄灭，有的是短蜡烛先熄灭．那么，影响蜡烛熄灭的先后顺序的可能因素是什么呢？          （填一种因素即可）．

1827年，布朗把花粉放入水中，然后放在显微镜下观察，发现花粉小颗粒在水中像着了魔似的不停运动，而且每个小颗粒的运动方向和速度大小都改变得很快，不会停下来．这些小颗粒实际上是由上万个分子组成的分子团，由于受液体分子撞击不平衡，从而表现出无规则运动的状况．这就是著名的布朗运动．
（1）布朗运动中花粉颗粒的运动是       运动．
　A．分子 　　　　　  B．原子 　　　　　   C．物体
（2）分子很小，看不见摸不着，但正如布朗运动一样，我们可以通过一些直接感知的现象，经过合理的推测来认识．下列推测既合理又符合事实的是（   ）
A．现象：压缩密闭在注射器内的空气，感觉越推越吃力；推测：分子之间只有斥力没有引力．
B．现象：磁铁吸住了很多铁屑；推测：分子间有引力作用．
C．现象：等体积水和酒精混合，总体积变小；推测：分子之间有空隙．
D．现象：将墨水滴入水中，可以看到墨水在沿途拉成一长串墨迹；推测：分子在永不停息地运动．
（3）小明将烧杯放在酒精灯上加热，在加热过程中发现花粉颗粒的运动加剧并上下翻滚，于是小明推理得出：温度越高，分子的运动越剧烈．你认为小明得出的结论        （选填“可靠”或“不可靠”），原因是                                             ．
（4）①从微观上看，蒸发就是由分子的无规则运动带来的．由于分子的无规则运动和相互碰撞，在任何时刻总有一些分子具有比平均动能还大的动能．这些动能大的分子，如处于液面附近，其动能大于飞出时克服液体内分子间的         （选填“引力”或“斥力”）所需的功时，这些分子就能脱离液面而向外飞出，变成这种液体的气态形式，飞出去的分子在和其他分子碰撞后，有可能再回到液面上或进入液体内部．如果同时间内飞出的分子数多于飞回的分子数，液体就在蒸发．这就是蒸发现象．如果飞出去的分子数等于飞回来的分子数，则达到一种动态平衡．
②暴露在空气中的水蒸发越快，表明空气越      （选填“干燥”或“潮湿”）．
③根据上面提供的信息推断，当蒸发已经达到动态平衡后，继续提高水温，那么水将
       蒸发（选填“继续”或 “不再”），原因是                       ．

小明同学在资料上看到了一份材料，某大学物理系的同学在测定额定电压为2. 5V小灯泡的电阻的实验中，得到部分U和I的数据如下表所示：

实验次数	1	2	3	4	5	6
U/V	0.20	0.80	1.40	2.00	2.50	3.00
I/A	0.02	0.08	0.14	0.18	0.20	0.21

 
（1）小明根据表中的数据，画出该小灯泡的电流跟电压变化的图像，于是设计了如图甲所示的坐标图．

①请你帮小明在坐标图中画出该小灯泡的电流跟电压变化的图像；
②实验中发现，通过小灯泡的电流越大，小灯泡的电阻越    （选填“大”或“小”），你认为可能的原因是                                  ；
③从材料或图像中可知，该小灯泡的额定电流为______A，正常发光时的电阻为_____Ω．
（2）小明还想利用初中的物理实验器材，通过实验来验证上述表格中的每一组数据是否正确，于是他又设计了如图乙所示的电路图，同时找来了实验器材并连接了部分实物电路，其中电源用的是2节新干电池，滑动变阻器的电阻可在0～50Ω内调节．

①请你用笔画线代替导线，按照图乙所示电路图，帮小明将图丙中的实物电路图连接完整；
②闭合开关前，滑动变阻器的滑片应移到_______端（选填“A”或“B”）；闭合开关后，发现电压表的示数为零，电流表有示数，则电路可能出现的故障是_______．
③排除故障后，小明想通过这个实验来验证上述表格中的每一组实验数据的正确性，你认为小明能做到吗？请判断并简要说明理由__________________________．

“十一”去无锡市旅游的小明站在同一位置用数码相机(焦距可改变)对着无锡著名景点——锡山先后拍摄了两张照片甲和乙，如图所示。他产生了这样的疑问：物体通过凸透镜在光屏上所成像的大小与透镜的焦距有何关系呢?小明对此进行了探究。

(1)小明找来了一些凸透镜，但不知道它们的焦距，请你为他提供一种测量透镜焦距的方法。(可画图说明，4分)
(2)测出凸透镜焦距后，小明先后选用了三个焦距分别为15cm、10cm、5cm的凸透镜，在保持物距始终为35cm的情况下依次进行实验，发现所成的像越来越小。请根据实验结果判断小明在拍摄哪一张照片时照相机镜头的焦距较大。
答：拍摄      照片时照相机镜头的焦距较大。
(3)在探究过程中，小明总是让物距保持不变，请你说出他这样做的理由。

如图是某同学做“测定小灯泡的电功率”实验时的电路图，已知小灯泡的额定电压为6V，现有如下器材：电流表、电压表、开关、滑动变阻器各一个，导线若干、电源一个（电压在10V至15V之间）．

（1）该实验原理是：                ；
（2）连接电路时，开关应          ；当确认电路连接正确，准备闭合开关时，应将滑动变阻器的滑片P移到阻值        ．
（3）闭合开关进行实验，记录的数据如下表

实验序号	电压表示数/V	电流表示数/A
1	3	0.16
2	6	0.3
3	12	0

从表中数据可知小灯泡的额定功率为    W．小灯泡熄灭是因为                        ．

平推杠铃架是一种健身器材，结构如图所示，其中直杆ABCD是质量分布均匀的圆柱体状杠铃杆。训练时人平躺在长凳上，双手将杠铃杆反复向上推起，起到锻炼身体的作用。

(1)请在图中画出杠铃杆的重力的示意图。
(2)杠铃杆两侧可以装配杠铃片，杠铃片按质量可分为5kg、15kg、20kg、25kg共5种型号。往空的杠铃杆上安装杠铃片时，先将一个杠铃片套在杠铃杆的一端，再将这个杠铃片水平向里推到图示位置，然后在杠铃杆的另一侧安装一个相同的杠铃片。试通过计算说明，在上述安装过程中，为了不使杠铃杆翻转，杠铃杆的质量至少应为多大? 
(3)某人在一次健身时，20s内向上推举了l0次杠铃杆，已知杠铃杆和杠铃片的总质量为80kg，如果每次推举时手斜向上移动了50cm，杠铃杆上升的高度为40cm，那么他在这次健身时推举做功的功率约为多少?