初中物理能量综合题

步行不仅是一种简易的健身运动，而且还能方便地对一些长度进行估测。
（1）人正常步行时，步距变化不大，因此，步距可作为身体上的一把“尺子”。为了使这把“尺子”更可靠，请你说出一种测量步距的方法。
（2）小华测出自己的步距为0.5m，他从教学楼的一端走到另一端，共走了84 步，则教学楼的长度是多少米？如果这个过程用时35s，则他的步行速度是多少？
（3）小华根据自己的腿长和步距画出了图16所示的步行示意图，对步行时重心的变化进行了分析，当两脚一前一后着地时重心降低，而单脚着地迈步时重心升高，因此每走一步都要克服重力做功。如果小华的质量为50kg，请根据图16中小华测量的有关数据，计算他每走一步克服重力所做的功。（g取10N/kg )
（4）资料表明，人步行时消耗的能量大于克服重力所做的功。请你分析一下，人步行时还在哪些方面消耗能量？（写出一条）

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。

能源技术的创新不断地推动人类社会的进步，但能源危急、环境污染和生态破坏又反过来制约人类社会的发展，作为一名现代社会的中学生，你会发现周围很多能量白白浪费了，利用学过的物理知识，将一些能量转化为电能：
（1）请你为自己的家庭设计两个不需要消耗燃料的发电方式：　 　、　 　
（2）大海海面波浪起伏，你想过将波浪所具有的机械能转化为电能给灯塔供电吗（提示：地磁场磁性太弱）？请回答下列问题：
A．这一设想依据的原理是：　 　
B．需要的器材：除导线、开关外，还需要两个关键器材：　 　、　 　
C．怎么实现你的设计？

下表是小明测一滑轮组机械效率时收集的有关数据．

次数	动滑轮重 G动／N	物重G／N	钩码上升高度h／m	动力F／N	动力作用点移距离s／m	滑轮组的机械效率
1	0.5	1	0.1	0.7	0.3	47.6%
2	0.5	2	0.1	1.1	0.3	60.6%
3	0.5	4	0.1	2	0.3

（1）请在图中画出实验中滑轮组的绕绳方法．

（2）将表格中的数据补充完整．
（3）实验时要竖直向上且_______拉动弹簧测力计．
（4）第一次实验中，钩码上升0.1m所用的时间为1.5s，则动力的功率为________W．
（5）若仅增加物体的重，该滑轮组的机械效率将_______（选填“增大”、“减 小”或“不变”）．（不计摩擦）

2011年3月，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）核电站是利用     能来发电的，其能量是原子核发生了核    （选填“裂变”或“聚变”）。
（2）由于一系列的爆炸，使得大量的核燃料外泄，周围的人们处在核污染中．图26中是核辐射标志的是       。

（3）为了给处于高温中的核反应堆外壳降温，消防员通过喷水的方法来有效降温，这是用     的方法来改变内能的。
（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6×10⁶ t的煤炭。6×10⁶ t的煤炭完全燃烧放出的热量是     J（煤炭的热值为3×10⁷J／kg）。
（5）“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

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•℃）]．

一台空调的说明书中主要数据如表，请回答：

（1）空调应选　　 孔插座（选“两”或“三”）。
（2）空调连续正常制冷60min消耗的电能        kW·h。
（3）某同学家的电能表如图所示，从面板上你能看到哪些信息：__________________，______________________。
(要求写出两条)

现有一个电阻元件Z，可能是由金属材料制成的，它的电阻随温度的升高而增大，也可能是由某种半导体材料制成的，其电阻随温度的升高而减小．现用图示电路对其进行测试，其中R为定值电阻，电源电压可调，实验中从0开始逐渐增大电源电压，测得通过Z的电流与加在它两端的电压数据如下表所示：

U/V	0.0	0.2	0.5	1.0	1.5	2.0	2.5	3.0
I/A	0.000	0.050	0.100	0.150	0.180	0.195	0.200	0.205

 
利用这些数据绘出Z的I－U曲线如图所示．请根据表中数据和图线解决下列问题：

（1）Z是由   (金属/半导体) 材料制成的．当Z两端电压为1.5V时，Z消耗的电功率 W；
（2）当电源电压为U=3.5V时，电流表的读数为0.20A，求定值电阻R的阻值；
（3）在z的I－U坐标图中作出电阻R的曲线图，并根据电阻元件Z和定值电阻R的图像分析，当电源电压调到某一适当值时，元件Z与定值电阻R消耗的电功率相等，求此时电源电压．

阅读短文，回答问题：
热敏电阻
热敏电阻器是敏感元件的一类，按照温度特性不同分为正温度系数热敏电阻器(PTC)和负温度系数热敏电阻器(NTC)。PTC热敏电阻器在温度越高时电阻值越大，NTC热敏电阻器在温度越高时电阻值越低。
目前普遍使用的热敏电阻器中有陶瓷热敏电阻器和有机材料热敏电阻器。图27甲、乙分别为这两种热敏电阻的阻温曲线图。

热敏电阻常用在过流保护上。室温下电阻较小，而当电路因短路或过载故障而出现过大电流时，热敏电阻由于发热功率增加导致温度上升，当温度超过一定值（转变点）时，电阻瞬间剧增，回路中的电流迅速减小到安全值而起保护作用。当故障排除后，热敏电阻还可正常使用，所以其又经常被人们称为自恢复保险丝。当温度超过转变点温度时，电阻随温度变化更大的更适宜制作自恢复保险丝。
热敏电阻还可用在温度控制及温度补偿上。生活中的电蚊香加热器（如图丙）就是采用图甲所示的陶瓷热敏电阻代替电热丝作为恒温加热器的。它的工作原理如图丁，当把电蚊香片放入后，接上电源即可对其加热驱蚊、灭蚊。航天器在太空工作，当进入地球阴影时温度会急剧降低，航天器上的一些金属电阻元件的阻值会减小，而当太阳直射时温度又会升得很高，它们的阻值会增大。这一问题对于需要精确工作的航天器而言，常常是致命的伤害。为了防止这一现象的发生，可以串联一个热敏电阻对其进行补偿。

（1）图甲中的陶瓷热敏电阻在温度低于170℃时具有_________(选填“PTC”、“NTC”)效应。
图乙中的有机材料热敏电阻属于____________(选填“PTC”、“NTC”)热敏电阻。
（2）航天器在太空工作，需给金属电阻元件串联一个_________(选填“陶瓷”、“有机材料”或“NTC”)热敏电阻对其进行补偿。
（3）在电路正常时，自恢复保险丝消耗的电功率很________。
（4）制作自恢复保险丝适宜选择____________(选填“陶瓷”、“有机材料”或“NTC”)热敏电阻。
（5）当将图丙所示的电蚊香加热器接入电路后，其功率随时间变化的图象最可能的是       。

我们已经知道导体的电阻是导体本身的一种性质，它的大小与导体的长度、横截面积和材料有关，进一步研究表明，在温度不变时，导体的电阻跟导体的长度成正比，跟导体的横截面积成反比，这个规律叫做电阻定律，用公式表示为 ，其中R、L、S分别表示导体的电阻、导体的长度和横截面积。而ρ是反映材料导电性能的物理量，我们把它叫做材料的电阻率。材料电阻率的大小与什么有关？小红提出如下猜想：
猜想1：电阻率与材料的长度有关；   
猜想2：电阻率与材料的横截面积有关；
猜想3：电阻率与材料的种类有关。
于是小红找来不同规格的导线进行测量，实验数据见下表：

实验序号	材料	长度L/m	横截面积S/mm^2	电阻R/Ω	电阻率ρ
1	铜	1.0	0.1	0.17	0.017
2	铜	2.0	0.1	0.34	0.017
3	铜	1.0	0.05	0.34	0.017
4	铁	1.0	0.1	1.0	0.1
5	镍铬合金	1.0	0.1	11.0	1.1

（1）你认为下面哪一个是电阻率的单位：（  ）
A. Ω·m        B. Ω/m        C. Ω/m²
（2）分析比较实验序号1、2的数据，可以初步确定猜想1是___  __（选填“正确”或“错误”）的。
(3)分析比较实验序号_________的数据，可以初步确定猜想2是错误的。
（4）分析比较实验序号1、4、5的数据，可得到的初步结论是                    。
（5）根据表中的数据，如果要制作一个滑动变阻器，应选用材料      作为电阻线圈，这是因为相同规格的这种材料做成的电阻较         （选填“大”或“小”），可以调节的阻值范围较大。
（6）根据表中的数据求出一段长10m，横截面积2mm²的铁导线的电阻是         Ω。
（7）我们知道导体的电阻还与温度有关，有的导体温度升高电阻增大，有的导体温度升高电阻反而减小。你认为，导体的电阻随温度变化，是因为 （     ）
A、不成立    B、ρ发生变化      C、L发生变化      D、S发生变化

如图所示，左图为“嫦娥一号”卫星发射，火箭升空时的照片。右图为“嫦娥一号”卫星的运行路线图。 
 　　
（1）运载火箭将“嫦娥一号”平地托起，直冲云天。火箭在加速上升过程中，机械能            （填“增大”、“减小”或“不变”），它是利用向后喷出气流而使自身受力前进的，这是运用了力学中                     的规律。
（2）卫星运载火箭在飞行中，地面的指令是通过         发送给火箭的. (填“超声波”或“电磁波”)，当火箭离地300 km时,地面发出的指令经过         秒可传送到火箭
（3）“嫦娥一号”卫星发射后，首先将被送入一个椭圆轨道，这一轨道离地面最近距离为500km，最远为7×10⁴ km，从远地点到近地点运行的过程中，飞船的速度将             ，势能将            。(填“变大”、“变小”或“不变”).

小明根据所学的电学知识，想设计一个汽车超载自动报警电路．他查阅了相关资料了解到压敏电阻是阻值随压力变化而变化的元件，并了解到压敏电阻在生活中的一种应用——压力传感器．压力传感器受到的压力越大，输出的电压就越大，用它可以称量汽车的重．某压力传感器输出电压与压力的关系如下表：

小明利用该压力传感器和电阻箱R＇(最大电阻999.9Ω)及部分其它器材设计了图甲所示的电路，闭合开关S，当线圈中电流大于或等于20mA时，电磁继电器的衔铁被吸合．已知继电器线圈的电阻为25Ω，继电器电路的电源电压由传感器的输出电压U提供．(假设U不受继电器电路影响)

(1)根据表格中数据，请在图乙给定的坐标系中描绘出压力传感器的输出电压随压力变化的图像；
(2)当压力增加到一定程度时，电铃报警，说明汽车超载，则图甲中电铃应接在    (选填“A、B”或“C、D”)两端；
(3)小明希望压力大于或等于2.4×10⁵N时，启动报警系统，则电阻箱R＇的电阻应调节到多大?
(4)要使该装置报警，汽车的最小重力为多少?

一家用电热水器的铭牌如右图所示：
根据铭牌所提供的信息，解答下列问题：
（1）为安全起见，该电热水器使用的插座选用图中哪一个？答：       .
（2）求该电热水器正常工作时电热丝的电阻.

	甲		乙

 

 
（3）将该电热水器装满水加热，使水温由20℃升高40℃，求水吸收的热量.

如右图是一种自动测定油箱内油面高度的装置，R^,是电阻，R是滑动变阻器，它的金属片是杠杆的一端，从油量表（即电流表）指针所指的刻度就可以知道油箱内油面的高度。
说明它的工作原理。
 
（2）图中R^,的作用是什么？答：                                       。

（3）说出此装置的一点不足之处：                                     。

（1）人体对电流的反应
当人体通过0.6mA的电流,会引起人体麻刺的感觉；通过20mA安的电流,就会引起剧痛和呼吸困难；通过50mA安的电流就有生命危险；通过100mA安以上的电流，就能引起心脏麻痹、心房停止跳动，直至死亡。
试电笔内必须有一个很大的电阻，用来限制通过人体的电流。现有一支测电笔，其中的阻值为880KΩ，氖管的电阻和人体电阻都比这个数值小得多，可以不计。计算说明，使用时流过人体的电流对人体是否安全？

 
（2）实验室学生用的电流表内阻一般1.0Ω~0.5Ω，计算说明为什么不能把电流表直接接在电源两极上。