初中物理能量综合题

阅读短文，回答问题：
为节约能源．某型号汽车在关闭发动机后，通过小型发电机将减速运动时的部分动能转化为电能储存在蓄电池中．表中所示是该型号汽车的部分技术参数，其中储能效率是指汽车正常行驶时关闭发动机，直至汽车停止的过程中，通过发电机将动能转化为电能的效率．耗油量是指汽车正常行驶l00km消耗燃油的体积．测试中，先让汽车正常行驶，然后关闭发动机，分别测出开启和关闭发电机两种情况下，汽车通过的路程s与对应的速度大小v，计算出动能E_k，作出E_k—s图像，如图所示．
⑴发电机是根据           发电的．发电过程中，动能除了转化为电能外，由于线圈有电阻，还有部分能量转化为            _     __能．
⑵汽车正常行驶100km，消耗燃油的质量为          kg，完全燃烧这些燃油产生的热量为          J（燃油的密度ρ=0.7×10³ kg/m³，热值q=4.6×10⁷J/kg）．
⑶测试时，汽车在大小为800N的牵引力作用下，以20m/s的速度正常行驶1000m．此过程中，汽车           ．

A．受到的阻力为1.2×10^4J

B．行驶的时间为40s

C．牵引力做的功为3.2×10^8J

D．牵引力的功率为16kW

⑷由图象可知，表示开启发电机进行测试的图线是            （①/②）
⑸若汽车正常行驶时的动能E_k0=4×10⁵J，某时刻关闭发动机，同时发电机开始工作，最终有      J的动能转化为内能．

某种电热饮水机有加热和保温两种工作状态（由机内温控开关S0自动控制），从它的说明书上收集到如下数据及图所示的简化电路原理图。

热水箱容量	1L
额定电压	220V
加热功率	1000W
保温功率	44W

 

（1）当S闭合，S0断开时，饮水机处于       （填“加热”或“保温”）状态。
（2）求：①一满热水箱水的质量；②保温时的电流。（1L=1×10-3m3）
（3）将一满热水箱的水从20℃加热到80℃需要吸收多少热量？若加热效率为90%，需要加热多长时间？ [c水=4.2×103J/(kg·℃)，ρ水=1.0×103kg/m3]

随着人民生活水平的提高，电动自行车已进入千家万户。小明家新买的某种型号电动自行车的主要技术参数如下表所示。

（1）电动自行车在构造上利用了很多物理知识，请你仿照例句，另外写出一条不同的构造与原理。
示例：车座做成宽大的马鞍状，是通过增大受力面积来减小压强。
答：                。
（2）该车以额定功率行驶时，通过电机的电流为多大？
（3）电动自行车行驶时所受的阻力为人车总重的0.04倍，电机能把80％的电能转化为克服阻力做功。质量为60kg的小明骑着这辆电动车，在平直公路上以额定功率匀速电动行驶10min，通过的路程是多少？(g取10N/kg)

图1为小明家的电饼铛（cheng），主要用于食品的烤烙和烹制。它采用双控电路，额定电压为220V，上、下盘同时加热时额定功率为1000W，工作的简化电路如图2，S为总开关，S1和S2为两个温控开关，和为上、下两盘的加热电阻，。

（1）正常工作时，消耗的电功率是     W。
（2）正常工作时，通过的电流是多少？（计算结果保留一位小数）
（3）小明妈妈总感觉做晚饭时烙熟一个饼所用时间比在其他时段要长。小明决定用家中的电能表和手表测量做晚饭时电饼铛的实际功率，于是，他关闭家中其他用电器，让电饼铛单独工作5min，电能表转盘转过了225r。（注；该电能表标有“3000r/kW·h”，表示电路中每消耗1kW·h的电能，电能表的转盘转3000r）。
①电饼铛的实际功率是多大？
②烙熟一个饼所用时间变长的原因是：                                   。

南阳市南召县回龙抽水蓄能电站，是我省第一座抽水蓄能电站。在深夜用电低谷，它用电网过剩的电能把山下水库的水抽到山顶水库内，白天用电高峰时放水发电，补充电网电能不足，为缓解我省电网的调峰压力做出了贡献。
(1)蓄能电站放水发电时，       能转化为       能。
(2)该蓄能电站的发电总功率为110 MW，采用220 kV高压进行输电，求高压输电线中的电流。
(3)该蓄能电站每天可发电5小时，如果一天的发电量由热电转换效率为30%的热电厂来提供，需要消耗多少煤？(煤的热值q=3.0×10⁷ J/kg)

把一块面积为10×10cm²厚玻璃板挂在弹簧测力计的下面，测得示数为2.5N，手持弹簧秤的上端，把玻璃板往下全部放入水一定深度处，测得弹簧秤示数为1.5N，再慢慢提起弹簧秤，当玻璃板即将离开水面时，弹簧测力计的示数如图，玻璃板完全脱离水面后，弹簧秤示数回到2.5N。试回答下列问题：

（1）玻璃板浸没在水中时受到的浮力是     N。
（2）小明发现，玻璃板即将离开水面时，弹簧秤的示数比玻璃板的重力大______N，这说明此时玻璃还受到方向向_____的一个力。
（3）关于这个力的来历，小明开展了探究。一开始小明猜想是所受的是大气压力，但他很快否定了自己的想法，原因是玻璃板上表面所受的大气压力约为_________N，但上、下表面受到的大气压力平衡。
（4）小明仔细观察了玻璃板即将离开水面时，玻璃板与水面的接触情况，如图，由此他想到这个力可能是             。

2013年1月份全国先后有30个省份遭受雾霾天气侵袭。
（1）雾霾，雾和霾的统称．雾是近地面空气中的水蒸气发生的    现象（填一种物态变化）．雾的形成有两个基本条件．一是近地面空气中的水蒸气含量充沛．二是地面气温较     （填“高”或“低”）．
（2）二氧化硫、氮氧化物和可吸入颗粒物这三项是雾霾主要组成，颗粒物是加重雾霾天气污染的罪魁祸首．颗粒物的英文缩写为PM，北京监测的是PM2.5，也就是直径小于2.5微米的污染物颗粒．
（3）加重城市雾霾有毒颗粒物来源：首先是汽车尾气，其次是北方到了冬季烧煤供暖所产生的废气，第三是工业生产排放的     ．第四是建筑工地和道路交通产生的扬尘．
（4）灰霾的形成主要是空气中悬浮的大量微粒和气象条件共同作用的结果．其成因有三：①在水平方向静风现象增多，②垂直方向上出现逆温，③空气中悬浮颗粒物的增加．其中静风增多也就是风流经城区时明显减弱，其主要原因是     
A．城市里大楼越建越高    B．城市绿化面积大    C．城市人工湖太多   D．交通发达
（5）雾霾对人的身心健康影响很大，自我防护尤其重要．
第一，雾霾天气     （填“主张”或“不主张”）早晚开窗通风，最好等太阳出来再开窗通风．
第二，如果外出可以戴上口罩，这样可以有效防止粉尘颗粒进入体内，外出归来，应立即清洗面部及裸露的肌肤．
第三，冬季雾多、日照少，由于        （填“红外线”或“紫外线”）照射不足，人体内维生素D生成不足，有些人还会产生精神懒散、情绪低落等现象，必要时可补充一些维生素D．
第四，饮食清淡多喝水．

花样滑冰是一项冬季奥运会比赛项目，这项运动结合了体育运动的力量、技巧，以及舞蹈动作的艺术性。运动员通过冰刀在冰面上划出图形，并表演跳跃、旋转等高难度动作。请阅读后回答下列问题：
（1）运动冰鞋上包含了许多物理道理，如冰刀表面非常的光滑，这是通过      来减小摩擦力，同时冰刀的刀刃做的非常锋利，这是通过减小表面积来      压强（填“增大”或“减小”）。该处的压强会使冰的熔点      （填“降低”或“升高”），从而刀口下的冰熔化成水，对冰刀的运动起着润滑作用，可以减小阻力。
（2）在比赛的过程中，运动员用力向后蹬冰面可加速运动，表明力可以改变物体的          ；以观众为参照物，运动员是          （选填“运动”或“静止”）。
（3）运动员在比赛结束后不能立刻停下来，这是由于人体具有        ，而最终会停止下来，这又是因为            。

阅读短文，回答问题：
路灯自动控制电路
光敏电阻是一种阻值会随光照射强度的变化而明显改变的元件，它由半导体材料制成．
物理学上用“光强”这个物理量来表示光照射强度，国际单位为坎德拉(cd)，某光敏电阻R₂的阻值与光强E之间的关系如表格数据所示．
生活中，路灯的工作状态是自动控制的，其主要原件是光控开关中的光敏电阻R₂．开关S₂的状态由R₂两端的电压决定．光照足够强时，R₂两端的电压很小,开关S₂处于断开状态，ab接触，路灯L关闭．当光强降为15cd时，R₂两端的电压刚好升至3V．此时，开关S₂自动闭合，ac接触，路灯打开．已知，控制电路的电源电压为6V．
（1）下列能够用来制作光敏电阻材料的是(    ) 

A．铜

B．塑料

C．硅

D．碳

（2）分析表格中的数据，根据其阻值R随光强E变化的规律，空格中的电阻大小为____Ω．
（3）根据表格中的数据，在坐标图上描点并作出电阻与光强关系的图像．
（4）当R₂两端的电压为2V时，光照强度为 ________cd．
（5）为了节约能源，使路灯更晚一些打开，应该对控制电路做怎样的调整？（光敏电阻不更换，写出一种方法即可）

如图甲所示，是江苏如东风力发电场的外景，该场是亚洲目前建设规模最大的风电基地，小明在参观了发电场后，对风力发电机产生了浓厚的兴趣。风力发电机发电时的输出功率和哪些因素有关呢？对这一问题，他做了如下猜想：

①风力发电机的输出功率可能与风速有关
②风力发电机的输出功率可能与叶片的倾角有关 
为了探究风力发电机的输出功率是否与风速有关，小明设计了如下实验步骤：
①如图乙，将风叶安装在风车底座上，把线的一端固定在风车转轴上，另一端系上钩码。
②在风车正前方1m处放置电风扇，将电风扇的风速调到1挡位，用秒表记录提升钩码到A点所需的时间。
③将电风扇换到2、3挡位，重复以上实验，并将数据记录在表格中。
（注：电风扇挡位越高，风速越大）
表一：

电风扇挡位	钩码的质量（g）	提升钩码到A点的时间（s）
1	50	15
2	50	13
3	50	10

 
（1）这个实验是通过测量          来比较风车输出功率的大小。
（2）通过实验可以得到的结论是：                               。
为了进一步研究风力发电机，他又从电厂查到一台1500kW的发电机组的相关数据：
表二：不同风速下风力发电机每秒获得的风能

风速v（m/s）	5	10	15	20
1s获得的能量E（104J）	15	120	405	350

表三：发电机输出电功率与风速的关系

风速（m/s）	5	10	15	20
输出电功率（kW）	4	360	1500	1100

（3）对表二进行分析，你发现风速在5m/s～15m/s的范围内，风力发电机每秒获得的风能（E）与风速（v）的数学定量关系式是：E=                  。
（4）根据表三，风速为10m/s时，这台发电机1h的发电量可供100只“220V 100W”的路灯工作     h。
（5）风速为10m/s时，这台发电机的发电效率是多大？

一同学根据生活中的一些现象猜想：运动物体所受空气阻力可能与其运动速度有关．他在老师的帮助下利用一些“小纸杯”作为研究对象，用超声测距仪等先进仪器测量“小纸杯”在空中直线下落时的下落距离、速度，在相同的实验条件下，该同学首先测量了单只 “小纸杯”在空中下落过程中不同时刻的下落距离，将数据填入下表中，图(a)是对应的路程时间图线，则

（1）图（a）中的AB段反映了运动物体在做____________运动，表中x处的值为__________m．
（2）接下来，该同学将不同数量（1只、2只、3只、4只、5只）的“小纸杯”先后叠放在一起从空中释放，并分别测出它们的速度一时间图线，如图(b)中图线1、2、3、4、5所示，则观察图(b)中单个纸杯的速度一时间图线1可知，小纸杯最后做匀速直线运动，此时，它所受空气的阻力__________自身重力（选填“大于”、“小于”或“等于”）．
（3）单个纸杯和5只叠放纸杯比较，在它们各自到达匀速运动时所受的空气阻力之比为f₁：f₅＝_______．

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光电效应
光电效应是物理学中一个重要而神奇的现象．光照射到某些物质上，引起物质的电性质发生变化．这类光致电变的现象被人们统称为光电效应．光电效应分为：外光电效应和内光电效应．外光电效应是指被光激发产生的电子逸出物质表面的现象（如图甲）．只有入射光的频率高于一定值时，才能激发电子逸出物质表面．内光电效应是指被光激发所产生的电荷仍在物质内部运动，但使物质的导电能力发生变化或在物体两端产生电压的现象．

光敏电阻器是利用半导体的光电效应制成的一种电阻值随入射光的强弱而改变的电阻器；入射光强，电阻减小，入射光弱，电阻增大．光敏电阻器一般用于光的测量、光的控制和光电转换．
我们现在能够看到声和影完全配合一致的有声电影，还是多亏了光电效应．影片摄制完后，要进行录音．录音时通过专门的设备使声音的变化转变成光的变化，从而把声音的“像”摄制在影片的边缘上，这就是影片边上的声道．放映电影时，用强度不变的光束照射声道，由于影片上各处的声道不同，所以在影片移动的过程中，通过声道的光也就不断变化；变化的光射向图乙中的光敏电阻时，在电路中产生变化的电流，通过喇叭就可以把“声音的照片”还原成声音．
（1）外光电效应会从物质中激发出______．
A．原子           B．质子           C．中子          D．电子
（2）在可见光中，从红光到紫光，光的频率是逐渐增大的．如果绿光照射到某金属表面能产生外光电效应，则下列光照射该金属也一定能产生外光电效应是______．
A．红光、紫光     B．红光、黄光      C．蓝光、紫光      D．黄光、蓝光
（3）光敏电阻是依据______（内/外）光电效应工作的．
（4）如图乙为光敏电阻的工作原理图，当光照强度发生变化时，小量程电流表的示数变化如图______．


（5）如图丙为某影片的部分声道图，当它按图示方向在放映条件下匀速通过光敏电阻上方时，喇叭发出的声音的响度将______（变大/变小/不变）．

随着人们生活水平的不断提高，各种小汽车已经走进我们的家庭。小汽车的一些设计和使用过程中的许多现象与物理知识有关，请你用学过的物理知识解答下面的问题：
（1）普通的小汽车用的是汽油机，图甲所示的是__________冲程，为了不让汽油机在工作时温度升得太高，在设计制造时，汽缸外有一个水套，让汽缸被水包围着，这是通过_________的方式减少汽缸内能，用水来冷却汽缸是因为水的_______________较大。

（2）下图是加油站加油机的图片。和大多数物质一样，汽油也有热胀冷缩的性质，随着气温的变化，汽油密度会发生变化，受此因素影响，在每吨汽油价格不变的情况下，每升汽油的价格应相应变化。当气温上升时，有关汽油密度和价格的变化下列说法正确的是

A．密度变大，价格下调	B．密度变大，价格上调
C．密度变小，价格下调	D．密度变小，价格上调

（3）太阳能汽车利用太阳能来驱动，真正实现了零排放，有效地减少了对环境的污染。某太阳能汽车如图乙，质量为450kg，顶部安装了太阳能电池板。若汽车上的太阳能电池板的有效面积为6m²，它正对太阳时电池能够产生200V的电压，并对车上电动机提供10.5A的电流，太阳光照射到地面时单位面积上的辐射功率为1.2×10³W/m²，则电池的输出功率为____________W，将太阳能转化为电能的效率为____________，如果这辆汽车的电动机将电能最终转化为机械能的效率为80%，当汽车在水平面上匀速行驶时，受到的牵引力为80N，则汽车的行驶速度为 ____________ m/s


（4）太阳能汽车采用四轮鼓式制动，有效地减少了制动距离．通过测量获得汽车以不同速度行驶时对应的制动距离（即从操纵制动刹车到车停下来的距离），数据如下表所示：

实验次数	1	2	3	4	5
速度/ （m∙s^-1）	2	3	4	5	6
制动距离/m	0.5	1.13	2.00	3.13	4.50

请在图中描点作出s- v²图象，写出s和v的定量关系式s=＿＿＿＿＿＿，当轿车速度为8m/s时对应的制动距离是      m．

人体就像一部复杂的机器，包含许多物理知识．
（1）如图甲，当站在地面上的人接触裸露的火线时，人会触电，说明人体是     (导体／绝缘体)；如图乙，当我们正确使用测电笔时，虽然有电流通过人体，但却不会触电，此时加在人体的电压    36V；
（2）如图丙，人的前臂实质是一个        (省力／费力／等臂)杠杆，好处是        ；
（3）如图丁，一个成人参加一次马拉松长跑，身体消耗的能量约为1.32×10⁷J，这些能量相当完全燃烧________kg的干木柴放出的热量。(q_干木柴=1.2×10⁷J/kg)

科技人员设计出了一种可移动式太阳能水上漂浮房如下图所示，它具有冬暖夏凉的优点．表面安装有太阳能电池板，接收太阳能的功率为1.6×10⁴W，该漂浮房屋三角形建筑的主体结构是中空的，三角形建筑外围（即除去该面空洞）的面积为1.0×10³m²，空气密度约为1.2kg/m³，已知空气动能与空气质量成正比．1kg空气在不同的速度（V）时的动能（E）如下表所示．

⑴漂浮房冬暖夏凉，利用了水的         比较大的特性．
⑵由表格中数据可知，每kg空气动能（E）与速度（V）的关系表达式为E=           ．

E（J）	2	8	18	32	50
V（m/s）	2	4	6	8	10

 
⑶漂浮房在平静的水面沿直线运动，运动过程中受到的阻力不变，水平方向的牵引力随运动时间t的变化关系如图所示，t=50s后，漂浮房以2.5m/s的速度做匀速直线运动，则在整个运动过程中，漂浮房受到的阻力大小为         N.

⑷若风正好垂直于三角形表面吹入，当风速为8m/s时,每秒钟吹向三角形建筑的空气体积是多少立方米？若煤的热值3.2×10⁷J/kg，那么当风速为8m/s时，漂浮房在1h内获得的风能与完全燃烧多少千克的煤所产生的内能相当？