初中物理能量综合题

小明用图甲所示的电路，研究通过导体的电流与导体电阻的关系．电源电压恒为6V．实验过程中，他做了六次实验，每次改变电阻箱R'的阻值后．通过调节滑动变阻器始终保持R'两端的电压不变，记下相应的电流值．根据记录的六组数据，他在方格纸上描出了电流I与电阻箱阻值R'的关系图线，如图乙．

(1)记录第一组数据时，电阻箱R'的阻值为4Ω，此时电流表示数是多少?
(2)小明在实验过程中．控制电阻箱R'两端的电压是多大?
(3)记录第二组数据时，小明记下电流表的示数为0.4 A，此时电阻箱消耗的功率是多少?滑动变阻器接入电路中的电阻是多大?
(4)记录第四组数据时，电阻箱和滑动变阻器消耗的功率之比是多少?

人类在探索自然规律的过程中，总结出了许多科学研究方法，如：“控制变量法”、“等效替代法”、“类比法”、“转换法”、“理想模型法”、“科学推理法”等。
（1）下面是初中物理中的几个研究实例：①研究通过导体电流与导体的电阻的关系时，让导体两端的电压保持不变；②研究磁场时，引入“磁感线”；③研究动能与速度的关系时，让物体的质量保持不变；④研究电流时，把电流比作水流。其中，采用了相同研究方法的是（    ）
A．①和②                            B．①和③
C．②和④                            D．③和④
（2）下面的几幅图运用了          的方法说明分子也具有动能和势能。

（3）在“探究导体的电阻跟哪些因素有关”的实验中。同学们提出了下列几种猜想：
猜想1：电阻可能与导体的长度有关；
猜想2：电阻可能与导体的横截面积有关；
①根据你掌握的电学知识，你认为猜想3：电阻还与                            有关。
②小明设计了如图所示的电路图，在A、B间接入下表中待研究的电阻丝（电阻丝用电阻符号表示），电源电压U恒定。

序号	材料	长度	横截面积
1	锰铜合金丝	L	S
2	镍铬合金丝	L	S
3	镍铬合金丝	L	2S
4	镍铬合金丝	2L	S

 

若电阻受温度的影响可以忽略，要探究猜想1，应该控制          和           不变；要探究猜想2，应该选用电阻丝       和电阻丝       （填电阻丝的序号）进行对比实验。
③甲同学也利用以上的电路和电阻丝对猜想2进行了探究。甲同学的实验探究如下：
实验：先在A、B间接入电阻丝2，闭合开关S，记录电流表的示数为I₁；然后在A、B间接入电阻丝4，闭合开关S，记录电流表的示数为I₂；发现：I₁≠I₂。
分析：由于电阻丝2和4的横截面积不变，而两种情况下电路中电流的大小不等，所以电阻与导体的横截面积无关。
结论：猜想2是错误的。
对甲同学的实验探究，你认为他的实验方法是        （正确/错误）的，请具体指出他的错误是：                                           ，根据他的实验和他的分析思路还可得出：                              的结论，这个结论是      （正确/错误）的。

某种型号汽车尾部上标有“”的字样，其中“”就是“涡轮增压”，是利用高温、高压的废气去冲击“废气涡轮”高速旋转，来带动同轴的“进气涡轮”也高速旋转，从而增加吸气冲程的进气量并增大进气气压，使汽油燃烧更充分，燃气压强更大，同时也减少了废气中的有害物质，达到提高发动机效率和减少废气污染的目的．这辆汽车的最低油耗可达，已知汽油的热值为．[最低油耗是指燃烧最少的汽油获得最大有用功的能量；表示获得能量消耗汽油]．
（1）这种型号汽车与同型号非涡轮增压车相比，排气筒排除的废气温度要低得多，为什么？
（2）该汽车发动机的效率最高可达多少？（结果保留整数）

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。
（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）

认真观察该题图片，酒精灯给一试管加热，管塞飞出的情景

根据范例找出两组”图片信息与物理知识”对应项.
范例:试管夹-------压力、摩擦力
(1)__________________________________________
(2)__________________________________________

阅读短文，并回答问题．
家庭热泵――空调
夏天来了，安装空调的家庭逐渐多了起来．如下图是家用分体式空调的原理图，其制冷原理是室外机中的压缩机将气态的制冷剂压缩后成为高温高压的液态制冷剂，散热后液态的制冷剂经膨胀阀进入蒸发器（室内机）迅速变成气体，吸收大量的热量，从而使房间的温度迅速下降（冬天的制热工作过程与上述相反），空调在制冷运行的过程中会产生大量的冷凝水，因此空调配有排水系统．

制冷量是家庭购买空调时需要考虑的一项重要指标．它是指空调进行制冷运行时，单位时间内从密闭空间内去除的热量总和．制冷量大的空调适用于面积比较大的房间，且制冷速度较快．以15平方米的居室面积为例，使用额定制冷量在2500W左右的空调比较合适．家用空调的制冷量单位常用“匹”，1匹=2324W．
能效比是衡量空调节电效果的一项重要指标．家用空调器的能效比（EER）就是其制冷量与制冷消耗电功率之比．如下图所示是两台不同品牌空调上的能效标识（能效标识是附在产品上的一种信息标签，用于表示耗能产品的能源效率等级等性能指标，为用户和消费者的购买决策提供必要的信息，以引导用户和消费者选择高效节能产品），图丙是国家标准中关于分体式空调部分能效等级指标．


丙
（1）空调制冷运行时，室内的空气湿度        （大于/小于）室外．图乙中，两空调工作时更节能的是        （A/B）．
（2）关于空调机，下列说法正确的是        
A．家庭安装空调要铺设专线，目的是为了防止触电
B．空调机制冷时，室外机放出的热量要大于压缩机消耗的电能
C．空调压缩机是利用降温的方法使氟利昂发生物态变化的
D．空调制冷时室外机中有风扇在转动，它的作用是将冷气吹向室内
（3）某家庭空调机制冷量为1.5匹，能效比为3，在额定状态下连续工作10min，消耗的电能为 kw·h，不计热损失，理论上可以使40m²的密闭房间内的空气温度下降约 ℃。[取房间层高3m,空气的密度ρ=1.29kg/m³，c =1.0×10³J/（kg·℃）]

阅读下面的短文，回答问题。
太阳能热水器
太阳能热水器能利用太阳能把水从低温加热到高温，以满足人们日常生活的需要。它具有安全、节能、环保等优点。
如图甲所示，太阳能热水器主要由两部分构成：一部分是由许多根玻璃吸热管组成的集热器，每根玻璃吸热管由双层玻璃管组成，双层玻璃管之间是真空。如图乙所示是玻璃吸热管的工作原理图，它的结构与保温瓶的玻璃内胆相似，只是在玻璃吸热管的内表面涂了一层黑色的吸热材料；另一部分是保温储水箱，保温储水箱下部与玻璃吸热管相通。
当太阳光入射到黑色的吸热层上时，黑色吸热层能把太阳能更有效地转化为内能，将管内的水加热。向光一侧的水被加热后体积增大、密度变小而向上运动；背光一侧的水由于温度较低、密度较大而向下运动，形成冷热水循环，最终整箱水都升高至一定的温度。玻璃吸热管具有吸热保温作用。

请回答以下问题
（1）当太阳光入射到黑色的吸热层上时，黑色吸热层能把太阳能更有效地转化为 能，将管内的水加热；玻璃吸热管内向光一侧的水吸热后体积增大、密度变小，所受到的浮力 重力。
（2）你认为 （选填“能”或“不能”）将黑色的吸热材料涂在玻璃吸热管的外表面上，理由是 。
（3）水箱中升温后的水与原来在地面上相比较，哪些形式的能发生了变化？ 。（需填两种能）
（4）将质量为100kg的初温为15℃的水加热到55℃，求这些水需要吸收的热量为 J。[水的比热容4.2×10³J/（kg・℃）]
（5）某品牌太阳能热水器集热器面积为S=2m²，热效率为η=40%（即热水器能将照射到玻璃吸热管上的太阳能的40%转化为水的内能），该地点太阳能辐射到地面的平均功率P=1.4×10³W/m²（即平均每平方米每秒钟太阳辐射能为1.4×10³J）。在第（4）小题中水吸收的热量由该热水器提供，则需要加热的时间为 秒。

桂林着力打造广西风电基地，预计到“十二五”期末，全市建成的风电装机容量达到100万千瓦。如图，风力发电——即是风轮机叶片不断受到风力的推动而转动，继而带动发电机工作输出电能。若风力发电机，每片风叶质量为6t，长为40m。下表给出了1kg空气在不同风速下速度（ν）与动能（E）的关系：（空气密度取1.2kg/m³）

（1）当风速为6m/s时, 每千克空气具有的动能是多少焦耳？
（2）如果一台这样的风力发电机平均每秒可以输出1.2×10⁵J的电能，则1000台这样的风力发电机，一年获得的电能相当于完全燃烧多少千克的煤产生的能量？（一年工作时间按3000h计算，煤的热值为3×10⁷J/kg）
（3）当风速为10m/s时, 若风力发电机风轮正面迎风，这台发电机每秒钟能对外提供3.8×10⁵J的电能，则它将风能转化为电能的效率是多少？

（8/分） 阅读下面短文，回答以下问题。
感应发光冰块
感应发光冰块产品采用食品级PS材料及电子元件组成的发光冰块，采用先进的触水式开关，具有入水即亮的特性（液体感应），外形仿如真实冰块一般。感应发光冰块采用电池供电，无化学变化，无毒无害，可放置于各类饮品中增添浪漫及神秘的气氛。感应发光冰块内部电子元件有：液体感应器、纽扣电池和LED灯泡。感应发光冰块的使用方法是将发光冰块清洁干净放入水中，它将自动发亮；使用完毕后，用布擦干后放置于干燥的地方以备下次使用。感应发光冰块还可以放入冰箱内冷冻后，再放入饮料内，可以起到降低饮料的温度。需要注意的是，请勿吞食感应发光冰块，避免放置于温度过高的饮品中。
(1)液体感应器是先进的触水式____（选填“电源”、“用电器”、“开关”或“导线”）。
(2)冷冻后的感应发光冰块通过____________的方式改变饮料的内能。
(3)用布擦干后的感应发光冰块内部的电路处于_________状态。
(4)根据文中的信息，在虚线框中画出感应发光冰块内部的电路图。

为了模拟研究汽车超载和超速带来的安全隐患，小明同学设计了如图所示的探究实验：将A.B.C三个小球先后从同一装置高分别为h_A.h_B.h_C的位置滚下（m_A=m_B＜m_C，h_A=h_C＞h_B），推动小木块运动一段距离后静止．请你根据生活经验和所学的物理探究方法，对以下问题进行判断：

（1）用来研究超载安全隐患时，我们应选择  、 两个图所示实验进行比较．
（2）用来研究超速安全隐患时，我们应选择  、  两个图所示实验进行比较．
（3）实验中让静止的小球从斜面滚下，观察木块被推动的距离．关于该实验的说法中，不正确的是（ ）
A．该实验的设计思路是采用转换法，用木块移动的距离来表示动能的大小
B．该实验研究的基本方法是控制变量法，如分别控制小球滚下的高度、小球的质量等
C．在实验器材的选择时，可以不考虑斜面的光滑程度，被撞木块的质量和软硬等因素
D．实验过程中，让同一小球从不同高度落下，目的是为了让小球获得不同的运动速度

(10分)阅读短文，回答问题．
空气能热水器
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．

消耗功率／w	进水温度／℃	出水温度／℃	能效比
840	20	54	3.4

 
（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·℃)]

如图所示，一物体放在水平地面上，一个人站在地上利用滑轮组将此物体匀速提到楼上，每个滑轮重为225N，人对绳子的拉力是375N（不计绳重和摩擦）求：

（1）要想使人所用的拉力最小，请在图上画出滑轮组上绳子的绕法.
（2）若物体上升的速度是0.2m/s，人拉绳的功率是多少？
（3）滑轮组的机械效率是多少？

阅读短文，回答问题：
嫦娥奔月
我国“嫦娥二号”卫星于2010年10月1日发射成功，约5天后进入如图所示的环月轨道．它的质量为2．3t，与“嫦娥一号”相同；它环月的平均高度为100km，较“嫦娥一号”200km的环月高度离月球更近，更宜于对月球的精细测绘．
据悉，2013年年底，“嫦娥三号”卫星将携带“中华牌”月球车登月探测．已经探明，月球上无水，无大气．物体在月球上的重力只有地球表面重力的1/6．月球昼夜间隔大约相当于地球上的14天．也就是说，登上月球的月球车，最多可以连续工作14天，进入月夜以后，它由于无法通过光能发电，进入休眠状态．14天后，又能自动醒来．月球表面白昼时温度高达150℃，黑夜时低至-180℃．“嫦娥三号”在登录月球时将使用软着陆方式，采用边降落边用发动机反推，以减缓降落速度．在大约距离月球15公里时，反推发动机就要点火工作，到离月球100米时，卫星将暂时处于悬停状态，此时它已不受地球上工程人员的控制，因卫星上携带的着陆器具有很高智能，它会自动选择一块平整的地方降落，并在离月球表面4米的时候关闭推进器，卫星呈自由落体降落，确保软着陆成功．

（1）当“嫦娥二号”从近月点向远月点运动时，它的动能将_________（变大/变小/不变）．
（2）对于“嫦娥”卫星登月的情景，下列说法正确的是（    ）

A．反推发动机能使“嫦娥三号”悬停于100米处空中，利用的是卫星具有惯性

B．“嫦娥三号”高速降落时将由于摩擦而导致表面温度急剧升高

C．相对月球，“嫦娥一号”比“嫦娥二号”的势能更大

D．“嫦娥三号”登月时打开降落伞可以辅助减速

（3）月球车的质量为120kg，它在月球表面上方竖直下落4m时，重力对它做的功为_________J．（g取10N/kg）
（4）月球车工作的电能是由_________能转化来的，它在月球上要耐受330℃的温度差．对月球上昼夜温差很大的成因，请你结合所学物理知识做出简要解释：（说出一点即可）____________________________．

(8分)瑞瑞同学家住楼上，最近正在装修房子，需要搬运装修材料，但有些材料由于楼道过窄不方便搬运，于是瑞瑞建议采用如图所示的滑轮组，这样站在地上就可以把材料运上楼若某次搬运的材料重765N，被提升的高度为10m，人所用的拉力为450N．求：

(1)请你帮助瑞瑞画出滑轮组的绕线示意图．
(2)用滑轮组提升材料时做的有用功是多少?
(3)该滑轮组的机械效率是多少?
(4)随后，瑞瑞同学查阅了有关机械效率知识的资料，看到下表中的一组数据，请你找出这些机械设备效率的共同特点．  

(6分)为了保障学生乘车安全，某校投入使用的新型安全校车（如图所示）．求：

（1）在寒冷的冬天，若一辆重为2X10⁴ N的校车在一段水平平直路面是匀速行驶3600m，共用了5min，校车受到的牵引力是4500N，求此过程中牵引力所做的功和功率各是多大? 此过程中重力做功的功率是多大？
（2）若行驶3600m的同时打开车内的供暖设备，放出了6.34×10⁶J的热量，这段时间内完全燃烧1.4kg的汽油（汽油的热值是4.6×10⁷J/kg），则校车在这段时间内的能量转化的效率是多少？