初中物理能量综合题

快速骑自行车，我们会感到空气阻力，而且骑车速度越快，感觉空气阻力越大．由此小华同学猜想：物体所受空气阻力大小与物体运动的速度大小有关．
在一个无风的周末，小华和爸爸开汽车来到郊外一段人车稀少的平直公路上．小华打开汽车天窗，将如图所示装置固定在汽车车顶．爸爸依次以5m/s、10m/s、15m/s、20m/s的不同速度在平直公路上各匀速行驶一段距离，小华依次将汽车不同行驶速度时的弹簧测力计的示数记录在下表中．根据二力平衡．弹簧测力计的示数大小近似等于小车及挡板受到的空气阻力．

汽车速度v/（m•s^﹣1）	5	10	15	20
弹簧测力计示数F/N	0.1	0.5	1.1	1.9

（1）实验装置中用小车而不是木块，并将其放在表面平滑的木板上，目的是为了减小      对实验结果的影响．
（2）分析上表中的实验数据可知，物体运动速度越大，所受空气阻力越      ．
（3）实验完毕后，小华又进行了新的思考：空中下落的物体速度会增大，那么从足够高的高空下落的雨滴速度会不会一直增大，其所受的空气阻力会不会也一直增大？
在老师的指导下，小华知道了：若雨滴所受空气阻力小于重力，则雨滴下落速度继续增大；若下落雨滴所受空气阻力大于重力，则雨滴下落速度减小．
请你根据老师的上述指导和本实验结论并结合所学物理知识分析：一滴质量为5g的雨滴从高空下落时（假设在无风天气，雨滴下落高度足够大），所受到的最大阻力f=      N，此后雨滴做      运动（g=10N/kg）．
（4）你认为运动物体受到的空气阻力大小还与             有关．（写一种即可）

如图所示的电路中，电源电压保持不变，当闭合开关S后，电压表的示数为6V，电流表的示数为1.5A，请把右边方框内的电阻的连接情况画在虚线框内。现有2Ω、3Ω、6Ω、9Ω、12Ω的电阻各一个。

如图所示，电源电压为6V，R为“30Ω 0.25A”滑动变阻器，R₁为“10Ω 0.4A”电阻，电压表量程为0–3V．图中虚线框内接有一只“20Ω 0.3A”电阻R₂（未画出）．已知：① 闭合S₁和S₂，断开S₃时，调节R，使其接入电路的阻值为10Ω，此时电路中总电流为0.2A；② 断开S₁，闭合S₂、S₃，调节R，使其接入电路的阻值为6Ω，此时电压表的示数为1.0V．

⑴在情形①中，求电路的总电阻；
⑵请在答题卷的图中画出虚线框内的电路；
⑶当闭合所有开关时，为保证电路安全，求滑动变阻器接入电路的阻值范围．

某电铃的电阻为12Ω，额定电压为6V，现只有一个电压为10V的电源，为使电铃正常工作，需要接入一定阻值的电阻。
(1)画出电路图。
(2)计算需接入电路的电阻的阻值。

李老师的家离学校大约10km，为了便于上下班，他购买了一部轻便摩托车来代步，使用的燃料为93#汽油。根据表提供的数据，请回答：

轻便摩托车		93#汽油
燃料	汽油	密度	0.7×10^3kg／m^3
油箱容量	7L	热值	4.5×10^7J／kg
功率	6kW	价格	4.90元／L

 
（1）如果李老师上班时骑车的平均速度为36km/h，试根据表中所提供的有关信息，为李老师计算一下，他骑车从家到学校至少需花多少油费?
（2）小洪同学学过物理以后，给李老师建议：在上述条件不变的情况下，采用加快车速缩短时间的办法，就一定可以省油费。请你根据自己掌握的知识，分析说明这种方法是否可行。

为锻炼身体，小明利用所学物理知识设计了一个电子拉力计，图甲是原理图。硬质弹簧右端和金属滑片P固定在一起(弹簧的电阻不计，P与R₁间的摩擦不计)。定值电阻R₀=5Ω，A.b是一根长为5cm的均匀电阻丝，阻值R_ab=25Ω，电源电压U=3V，电流表的量程为 O～0.6A, 当不拉拉环时，金属滑片P刚好处于a端。已知该弹簧伸长的长度ΔL与所受拉力F间的关系如图乙所示。

(1)小明在电路中连入电阻R_O的目的是___________________        _。
(2)小明将电流表的表盘改为拉力计的表盘,当不拉拉环时, 拉力计表盘上的零刻度应标在电流表表盘的___________A刻度处。
(3)通过计算说明, 当电流表的示数为0.6A时，拉力应为多少N?

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核能的利用
在常规化石能源非常紧缺的今天，核能受到越来越高度的重视，如今美国电力的21%是来自核电．核电站的大体组成如图所示，核材料在原子反应堆中发生核反应产生大量的热能，冷却剂将这些热能带到热交换器将水变成水蒸汽，水蒸气推动蒸汽轮机带动发电机发电，最终实现了核能到电能的转换．
请在下面的空格中填上适当的内容：
（1）从能源的分类来看，核能是属于_______。（填“一次能源”或“二次能源”）
（2）发电机发电时是让线圈在__________中旋转而产生电流，这种现象在物理学中称之为     现象。
（3）核电站所需的核能是利用原子核        （填“裂变”或“聚变”）所产生的。该变是                。（填“可控”或“不可控”）
（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6×10⁶t的煤炭。则6×10⁶t的煤炭完全燃烧放出的热量是        J (煤炭的热值为3×10⁷J/kg)。
（5）核电站的核废料具有           性，对环境会造成相当大的危害，因此要将核废料深埋到人迹稀少的沙漠地带，同时如何在开发新能源，又注意环境的保护，是人类面临的一大课题．

物理与生活总是密切相关，很多有趣的物理实验也可以借助身边的用品进行探究。以下就是小明利用气球探究的一些小实验：

（1）将两只系着细线的气球在衣服上蹭来蹭去，当提起细线试图让两只气球靠近时，出现了如图18甲所示的排斥现象，这是因为摩擦使两气球带上了__    _______。使气球相互远离；这时向两气球之间吹气，气球又相互靠近了，这是因为___________。
（2）为了观察压力的作用效果，用一个形状接近正方体的气球、几个相同的砝码、木板等进行实验。他们将一块与气球上、下表面大小相同的木板压在气球上，用改变砝码个数的方法改变木板对气球的压力大小。实验情况如图18（a）、（b）和（c）所示。观察上述实验现象，归纳得出初步结论：
①由图（a）与（b）或（a）与（c）可知：力可以改变物体_____     _____；
②由图（b）和（c）可知：_____             ______，压力的作用效果越明显。
（3）抛出一个气球，可以看到它下落的速度很慢，这是因为它受到______  ___的缘故;最终气球都将落回地面，这是因为地面附近的一切物体都受到_____   ___的作用。

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如图甲是一种可调温蒸汽电熨斗，其说明书的部分内容如下：

产品特点：
具有干湿两用功能．干用功能是指在无水状态下，通过电加热管加热底板，底板温度上升，直接压烫衣物；湿用功能是指在蒸汽状态下熨烫．
自动恒温设置．针对不同面料可调节底板温度．
技术参数：
自身质量：1.3kg  额定功率：1000W 额定电压：220V  
在额定电压下工作时能达到的最大喷气量：15g/min 
（1）某师傅在用熨斗干烫衣服时，用了19N向下的力压熨斗，如果熨斗底板与衣服接触的面积为160cm²，在此过程中，衣服受到的压强为                Pa．（g取10 N/kg）
（2）用熨斗汽烫前先预热，使金属底板的温度从20℃升高到220℃，温控开关自动断开．已知金属底板的质量为1kg，金属底板的比热容为0.46×10³J/（kg•℃）．则蒸汽电熨斗预热过程中金属底板吸收的热量为 
          J．
（3）设计生产电熨斗时，技术人员会根据不同部分的作用选用具有不同物理属性的材料．“水位观察窗”选用的材料应具有很好的          （选填“硬度”、“延展性”或“透明度”）；用熨斗汽烫时，可以看到熨斗底板蒸汽口的周围有大量“白雾”，这是因为水先     后    （上两格均填物态变化名称）形成的小水珠；某次使用时发现从蒸汽口喷出的是水柱而不是“白雾”，请你猜想可能的原因是           ．
（4）若某次使用中，该电熨斗（额定电压下）在最大喷气量状态下工作时消耗的电能中只有70%被水吸收，则该状态下每克水喷出前吸收的热量是           J．

（5）如图乙所示为自动调温电熨斗的电路图．右下方为温控部分，A为双金属片，由两层不同金属粘合而成，受热时二者膨胀的快慢不同．在未通电和低于预定温度时，双金属片A和静片B上的触点接通，指示灯L亮，电热丝R发热，当温度达到预定温度时，由于双金属片的金属层        （填“a”或“b”）膨胀较快，向左弯曲，电路断开，如图丙所示．调节调温旋钮C，使静片向左时，调温电熨斗的预定温度值将变______（选填“高”、“低”）．

如图甲是家用插线板

（1）在乙图画出插线板内部开关和两插座的连线，并接入家庭电路，要求：
①插线板上的开关可同时控制两插座的通、断；②开关接通时两插座都能提供220V电压．
（2）把“220V  1100W”的电暖器插入插座，在额定电压下工作：
①流过电暖器的电流多大？
②电暖器多少小时消耗2.2kW•h的电能？
③电暖器通过导线连到电路，为什么电暖器工作时放出大量热，而与其连接的导线却几乎不发热？
（3）该插线板允许通过最大电流为10A，通过计算分析，插线板能否让“220V  750W”电吹风与上述电暖器同时工作？

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力传感器在电子秤中的应用
电子秤所使用的测力装置是力传感器，常见的一种力传感器由弹簧钢和应变片组成，
其结构示意图如图甲所示，弹簧钢右端固定，在其上、下表面各贴一个相同的应变片，若在弹簧钢的自由端施加向下的作用力F，则弹簧钢发生弯曲，上应变片被拉伸，下应变片被压缩，力越大，弹簧钢的弯曲程度越大．
应变片结构如图乙所示，其中金属电阻丝的阻值对长度变化很敏感，给上、下金属电阻丝提供相等且大小不变的电流，上应变片两引线间电压为U₁，下应变片两引线间电压为U₂，传感器把这两个电压的差值U(U＝U₁－U₂)输出，用来反映力F的大小．
金属电阻丝的阻值随温度会发生变化，其变化情况如图丙所示．为消除气温变化对测量精度的影响，需分别在上、下应变片金属电阻丝与引线之间串联一只合适的电阻，进行温度补偿，串联合适的电阻后，使测量结果不再受温度影响．
(1)这种力传感器是将力的大小转换为   （电流／电压）的装置．
(2)外力F增大时，下列说法正确的是   ．

A．上、下应变片金属电阻丝电阻都增大

B．上、下应变片金属电阻丝电阻都减小

C．上应变片金属电阻丝电阻减小，下应变片金属电阻丝电阻增大

D．上应变片金属电阻丝电阻增大，下应变片金属电阻丝电阻减小

(3)传感器输出的电压U随外力F增大而   
(4)进行温度补偿时，应给上金属电阻丝串联阻值随温度升高而   的电阻，下金属电阻丝串联阻值随温度升高而   的电阻．
(5)如果未进行温度补偿，自由端受到相同的力F作用，该传感器下应变片两端的电压U₂冬天比夏天   （大／小）．

随着人民生活水平的不断提高，汽车已经走进我们的家庭．小林的爸爸最近也购买了一辆轿车．下表中列出该轿车的一些性能参数。

单车质量/kg	1600	发动机排量/L	2.0
燃料	92# 汽油	水箱容量/L	5.0

（1）当该轿车汽油机的转速为3600r/min时，则在1s内汽油机对外做功的次数是_______次，压缩冲程中将_________能转化为_________能。
（2）“轿车不但要吃油，有时也要喝水”，用水冷却发动机是因为水的      大，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       方式来改变内能的．
（3）轿车在上坡时，将档位换成低速档，以减小行驶的速度，这样做的目的是（   ）
A．安全    B．省油    C．减小摩擦    D．增大爬坡的牵引力
（4）小林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：

速度/(km·h^-1)	40	60	80	100	120
制动距离/m	8	18		50	72

根据表中数据所反映的规律，当轿车速度为80km/h时对应的制动距离是______m．
（5）小林通过上网查到了这种轿车的输出功率与转速的关系如图所示。小林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100km/h，发动机转速为2000r/min，平均油耗为9L/100km，参考图中的数据，分析这辆汽车在这种状态下行驶时，每小时对外所做的有用功为________J，发动机的效率约为___________．
（已知汽油的热值为4.6×10⁷J/kg，密度为0.8×10³kg/m³）

生活中安全用电十分重要，下表是网络上提供的一组人体电阻测量值。

测量项目	干燥时	沾水潮湿时	警示语：
电阻	电阻	电流
手与脚之间	3kΩ	1kΩ
手与塑料鞋之间	600kΩ	5kΩ

(1)潮湿时，若在手与脚、手与塑料鞋底之间加220V电压，请算出电流值填在表中空格处；
(2)如果通过人体的安全电流不大于25mA，请你为图示的做法配上警示语。

炎热的夏天到了，小军的父亲想添置一台1000W的空调机，他要小军从安全用电方面考虑，帮助解决这一问题。为此小军对家中的用电情况进行了调查，记录如下表：

用电器	额定功率	数量
照明灯	40W	8盏
彩电	100W	1台
洗衣机	150W	1台
电冰箱	100W	1台
电饭煲	750W	1个
闸刀开关上保险丝的熔断电流为10A
电能表上标有“220V　10A”

(1)试通过计算说明小军家中原有电路上再安装这样一台空调机是否安全？
(2)为了保证小军家能安装这台空调机，请你从安全用电的角度考虑，帮助小军提出合理的解决办法。

波浪发电机就是一种把波浪的能量转化成电能的一种发电方式。如图所示是漂浮气动式波浪发电机的工作示意图，波浪运动的表面性和较长的中心管的阻隔．管的下端伸入到海平面6m以下，浮体可以带动中心管随波浪上升与下降。内水面和汽轮机之间是气室。当浮体随波浪上升时，气室容积增大，经阀门吸入空气。当浮体带动中心管随波浪下降时，气室容积减小，受压空气将阀门关闭经汽轮机排出。它的汽轮机带动发电机发电。
根据以上材料，回答下列问题：
(1)由于下端管口位于水面较深处，因此管内水面受波浪影响较________(“大”或“小”)，可看做静止不动的水面。
(2)漂浮气动式波浪发电机主要利用哪个过程对外发电？
答：________________________________________________________________________。
(3)这种波浪发电机在工作时，把海水(波浪)的________能通过________装置转化成了电能。
(4)如果这种装置用金属做成的话，该金属必须具备什么特点？利用波浪发电最大的局限是什么？