初中物理能量综合题

小明家的台灯是通过电位器来调节亮度的。他猜想：台灯变亮时电位器消耗电能的功率会变小，为此他设计了甲所示的电路进行探究。已知电源电压为 $4V$ 并保持不变，电压表 $(0-3V)2$ 个，电流表 $(0-0.6A)$ ，滑动变阻器规格为" $20\Omega 1A$ "，小灯泡 $L$ 标有" $2.5V1.25W$ "字样（忽略温度对灯丝电阻的影响）。

（1）电路中 $a$ 是 　   表， $b$ 是 　　表，

（2）实验中，小灯泡正常发光时电流表的示数为 　　 $A$ 。

（3）根据实验数据，绘制出滑动变阻器的电功率 $P_R$ 与小灯泡的电功率 $P_L$ 的关系如图乙所示。由图可知：小灯泡的电功率（亮度）变大时，滑动变阻器的电功率 　　。

（4）假设实验所用的小灯泡能承受的最大电压可以高出其额定电压的 $\frac{1}{4}$ ，在确保电路中各元件安全的情况下，移动滑动变阻器的滑片，小灯泡的电功率变化范围是从 　　 $W$ 至 　　 $W$ 。

太阳能是个巨大的能源，直接利用太阳能不会污染环境，太阳能热水器就是直接利用太阳能的装置，假如太阳能热水器内盛有200kg、25℃的水，在阳光的照射下水温升高到75℃，已知水的比热容c _水＝4.2×10 ³J/（kg•℃）。

（1）太阳能热水器内水的温度变化了多少℃？

（2）这些水吸收的热量是多少J？

（3）若用干木柴来加热这些水升高到相同温度，干木柴完全燃烧放出的热量全部被水吸收，则需要多少干木柴？（已知干木柴的热值为q＝1.2×10 ⁷J/kg）

阅读下面的短文，回答问题．
热电偶
把两种不同材料的导线（如铁线和铜线）组成如题图所示的闭合回路，当AB两端存在温度差时，回路中就会有电流通过，这就是塞贝克效应，这种电路叫热电偶，实验表明：热电偶电路中电流的大小跟相互连接的两种金属丝的材料有关；跟接点A和B间的温度差的大小有关，温度差越大，回路电流越大．
请回答下列问题：

（1）如题图所示：
①其它条件不变，只将铁丝换成铜丝，电路电流      ．
②其它条件不变，只将A 处杯中的冰水混合物换为沸水，电路电流      ．
③其它条件不变，移去酒精灯，将B放人另一杯冰水混合物中，稳定后，电路电流      （各空格均选填“变大”、“变小”、“不变”“变为零”）
（2）这样的热电偶实际上是一个电源，它的电能是由      能转化而来．
（3）热电偶电路可以把温度信号换成      信号，利用这种性质可以把热电偶做成      （写出一种应用）．

图甲是我国首艘国产航母 $-001A$型航空母舰，它属于中型常规动力航母。该航母满载时的总质量为 $7\times {10}^{4}t$，航母上配置了滑跃式起飞的歼 $-15$舰载机，每架舰载机的质量为 $30t$，舰载机与航母甲板的总接触面积为 $6000c{m}^2$．2018年5月13日该航母再次下水进行试航，航母在 $10\mathit{min}$内航行了 $6\mathit{km}$。如图乙所示是该航母试航过程中牵引力 $F$与航行速度 $\nu$的关系图象。 $\left({\rho }_{水}=1.0\times {10}^3\mathit{kg}/m^3\right)$

试计算：

（1）航母试航时的平均速度是多少？

（2）航母满载时排开水的体积是多少？

（3）每架舰载机对航母甲板的压强是多少？

（4）试航过程中，航母的牵引力所做的功是多少？

近几年政府推出了“汽车下乡”、“小排气量购置税减半”、“以旧换新”等政策，极大的促进了汽车行业的发展，随着人民生活水平的不断提高，汽车已经走进我们的家庭，小明的爸爸最近也购买了一辆轿车．小明利用所学的物理知识对汽车进行了一系列探索与研究活动：

实验次数	1	2	3	4	5
速度/（km•h^﹣1）	40	60	80	100	120
制动距离/m	8	18	32	50

（1）汽车发动机常用循环流动的水来帮助它散热，主要是利用了水的      较大的特点．
（2）小明同学阅读了汽车发动机的说明书后，将内燃机的能量流向制成如图甲所示的图表，请根据给出的信息，计算完全燃烧0.2kg的汽油能够获得多少的能量？这些能量能产生多少有用功？（汽油的热值为4.6×10⁷J/kg）（写出计算过程）
（3）若轿车以80kW的恒定功率启动做直线运动，运动过程中受到的阻力不变，运动的速度υ与时间t的关系如图乙所示．则在0～5s时间内，轿车发动机对外做功多少J？（写出计算过程）
（4）汽车行驶时发动机燃烧m质量的汽油，产生的牵引力为F，热机的效率是η，能使汽车前进的距离s为     （用前面给出物理量的符号表示距离，汽油的热值在本小题中用q表示）
（5）通过测量获得轿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），数据如表所示：根据表中数据所反映的规律可知，当轿车速度为120km/h时对应的制动距离是      m．

桂林经常使用喷雾车对街道进行降温除尘，总重为6×10⁴N的喷雾车静止在水平路面上时，车轮与路面的总接触而积为0.15m²。某次作业中喷雾车在8×10³N的牵引力作用下，以4m/s的速度水平匀速行驶了30s。求：

（1）静止时，喷雾车对水平路面的压强等于多少帕斯卡？

（2）在这30s内，牵引力对喷雾车做功等于多少焦耳？

小科是有名的“科学迷”他爱观察，勤思考。一天，妈妈到超市购买了一台家用豆浆机，他仔细观察了豆浆机的构造、铭牌和制作豆浆的过程，发现其中用到了许多科学知识。
⑴机座底部安装有三个小橡皮碗，相当于“吸盘”，可以防止豆浆机在打浆时位置发生移动。“吸盘”利用           起固定作用。
⑵小科想比较一下豆浆的密度与水的密度哪个大，但手中没有密度计，也没有天平和量筒。于是小科用同一支筷子，                                                     的密度大。

如图所示，在试管内装些水，用软木塞塞住，加热使水沸腾，水蒸气会把木塞冲开，有的同学由这个装置联系到内燃机，请你用连线反映他的联想创新的思维过程．

我市为实现教育强市的目标，各级政府对教育投入不断增加，大量校车将逐渐投入使用。请你用学过的物理知识解答下面的问题：
（1）校车刹车过程中，动能减小，这是由于汽车在刹车时克服摩擦力做功，将＿＿＿能转化为＿＿＿能。
（2）校车在转弯时，位于同侧的前后两个转向灯会同时闪亮，但偶尔也有车在转弯时只亮前灯或后灯。则位于汽车同侧的前后两个转向灯的连接方式为＿＿＿＿（填“串联”或“并联）。
（3）校车发动机工作时，缸体的温度很高，为确保发动机正常工作，需对缸体进行冷却。汽车发动机常用水作为冷却剂，在发动机开始工作后一段时间内，水箱中水的内能会＿＿＿＿（填“增加”或“减少”），这是通过＿＿＿方式改变水的内能。

阅读短文，回答问题．
空气能热水器是吸收空气的热量来制造热水的装置．
空气能热水器主要由储水箱、毛细管、蒸发器、压缩机、冷凝器等部件组成，其中，毛细管、蒸发器、压缩机、冷凝器等构成密闭系统，制冷剂在该密闭系统内循环，如图所示．其工作过程如下：
液态制冷剂经过一段很细的毛细管缓慢地进入蒸发器，在蒸发器内迅速汽化．制冷剂汽化生成的蒸气被压缩机压缩后变成高温高压的蒸气进入冷凝器．在冷凝器中，高温高压的蒸气将热量传递给冷水并发生液化．制冷剂依此不断循环流动，使储水箱中水的温度不断上升．空气能热水器有一个很重要的指标是能效比，它是指水箱中的水吸收的热量（Q）与空气能热水器消耗的能量（W）的比值．
下表是某品牌空气能热水器正常工作时的参数．


（1）制冷剂在       中液化．
（2）在循环过程中，制冷剂流经下列部件时从空气中吸收热量是       ．
A．毛细管                B．冷凝器
C．压缩机                D．蒸发器
（3）水箱中的水温升高，其内能       ．
（4）制冷剂在循环过程中，其内能的增加的方式是       ．
A．只有做功                    B．只有热传递
C．既有做功，又有热传递        D．既不是做功又不是热传递
（5）该品牌空气能热水器正常工作1h可产生        kg的热水．[c_水=4.2×10³J/(kg·℃)]

如图甲所示，用电动机和滑轮组把密度为 $3\times {10}^3\mathit{kg}/m^3$，体积为 $1m^3$的矿石，从水底匀速整个打捞起来， $g$取 $10N/\mathit{kg}$，水的密度为 $1\times {10}^3\mathit{kg}/m^3$．求：

（1）矿石的重力；

（2）矿石浸没在水中受到的浮力；

（3）矿石露出水面前，电动机对绳子拉力的功率为 $2.5\mathit{kW}$，矿石上升过程中的 $s-t$图象如图乙所示，求滑轮组的机械效率；

（4）如果不计绳重及绳子与滑轮间的摩擦，矿石露出水面后与露出水面前相比，滑轮组机械效率会如何改变？为什么？

某同学猜想电流通过导体产生的热量与电流、电阻和通电时间有关，为了探究“电流通过导体产生的热量与电流是否有关”，所用的实验器材有：电压为6V的电源，电流表、滑动变阻器、停表、开关各一个；与U形相连的塑料盒一个，盒内密封着空气盒内电阻丝的阻值为10Ω；导线若干。

（1）用笔画代替导线，将图中的电路连接完整。

（2）闭合开关前，应将滑动变阻器的滑片移动到　    　端。（选填“a”或“b”）

（3）该实验是通过　                  　来反映电流通过电阻丝产生热量的多少。

（4）该同学设计实验时，将三次实验的通电时间均设定为15s，三次实验预设的电流值分别是I₁、I₂和I₃，则该同学进行第一次实验的操作是：闭合开关，　                                                                   　。

如图是我国用长征火箭发射“嫦娥一号”卫星时的壮观情景．

（1）火箭发射升空时，燃料通过燃烧将化学能转化为燃气的      能，再转化为火箭的      能；火箭的燃料使用液态氢，主要是因为它的密度小且      大．
（2）“嫦娥一号”卫星绕月飞行时在遭遇月食期间没有太阳光照射，卫星表面的温度会急剧下降，内能      ，这是通过      的方式改变物体的内能．
（3）卫星在轨道上从远地点到近地点运行的过程中，飞船的重力势能      ，速度      ．（选填“变大”、“变小”或“不变”）

如图是常见的一种电动自行车和家用小轿车，电动自行车使用前要先对车上的蓄电池充电，骑行时，蓄电池对车上的电动机供电，电动机为车提供动力。轿车利用燃烧汽油获得动力，下表是这种品牌电动自行车的一些主要技术参数。

最高车速	≤30km／h	一次充电连续行驶里程	50km
蓄电池	36V／10Ah铅酸蓄电池	充电时间	8h
一次充电耗电量	0.6kW·h	电动机效率	80%
整车质量	40kg	最大骑行噪声	≤62dB

请回答：
1、若质量是70kg的人骑电动自行车在水平路面上以6m/s的速度匀速行驶时，受到的阻力是人与车总重的0.02倍，取ｇ取10N/kg。求：行驶20min，电动机对自行车做的功。
2、一辆质量为1.8t的家用轿车以50km/h的速度匀速行驶时所受阻力为车重的0.04倍，其百公里油耗为10L，求该汽车发动机的效率？（汽油的热值为4.6×10⁷J/kg，汽油的密度为0.71g/cm³））
3、在交通运输中，常用“客运效率”来反映交通工具的某项效能，“客运效率”表示每消耗单位能量对应的载客数和运送路程的乘积，即客运效率＝人数×路程／消耗能量。一个人骑电动自行车，消耗1MJ（106J）的能量可行驶30km，一辆载有4人的普通轿车，消耗320MJ的能量可行驶100km，则电动自行车与这辆轿车的客运效率之比是多少？

某兴趣小组设计的“温度控制器”工作时有加热和恒温两种状态。电路如图甲所示， $S$为开关，双金属开关在温度低时闭合、温度到达一定值时自动断开，降温后再闭合，循环工作起到调节温度作用，指示灯的额定电压为 $200V$，且亮起即正常工作，发热电阻阻值为 $40\Omega$．求：

（1）当指示灯亮时，温度控制器处于　　状态。

（2）指示灯的电阻值。

（3）加热状态时，温度控制器所消耗的电功率。

（4）温度控制正常时，记录灯泡在一段时间内规律性亮灭情况如图乙，则温度控制器1小时所消耗的电能。