初中物理能量综合题

美国建筑师凯文•朔普费尔设计出了一种能漂浮在水中的城市（如右图所示），漂浮城市装有动力装置，可以移动．该漂浮城市三角形建筑的主体结构是中空的，强风能从中通过，可以确保当飓风来临时，把飓风对建筑的破坏降至最低．该漂浮城市高达360m，占地270万平方米，可容纳多达4万居民．酒店、商店等只要是普通城市有的，这里都一应俱全．漂浮城市的表面安装有太阳能电池板，接收太阳能的功率为8.0×10⁸W，请回答下列问题：

（1）假如某班级有50位中学生从岸上进入漂浮城市参观，则漂浮城市受到的浮力约增加                                      （     ）

A．2.5×10^2 N

B．2.5×10^3 N

C．2.5×10^4 N

D．2.5×10^5 N

（2）若三角形建筑空洞的面积为2.0×10⁴m²，某次飓风正好垂直于空洞的表面吹入，1s钟流入空洞的空气质量是1.92×10⁶kg，该地的空气密度是1.2kg/m³．则飓风的风速是       m/s；
（3）若电池板吸收的太阳能只用来提供推动漂浮城市前进所需的能量，漂浮城市在平静的水面上沿直线运动，运动过程中受到的阻力不变．从某一时刻开始，漂浮城市受到水平方向的牵引力F随运动时间t的变化关系如下图甲所示，漂浮城市的运动速度v与时间t的关系如下图乙所示．

①漂浮城市运动到第25s时受到的阻力为     N．从第50s钟到100s钟内牵引力做的功为       J；
②漂浮城市在匀速运动过程中，太阳能转化为机械能的效率为多少？（写出计算过程）

阅读短文并回答下列问题：
新型电动车—整车充当充电电池
国外正在研发电动汽车，让整个车身充当一块充电电池．驾驶者可以在头天晚上将这款电动汽车插上电源充电，目前，帝国理工学院正在研发一种碳纤维与聚合树脂的复合材料，能够以超过常规电池的速度储存更多能量．这种材料异常坚固并且易于弯曲，可用于制造汽车的车身面板．如果使用这种新材料取代钢材料车身面板，电动汽车的重力最多可减少15%．该汽车运用传感技术，便于探测到前方的自行车、行人、路标．

（1）电动汽车插上电源充电过程中，将_______能转化为________能；
（2）若汽车在水平路面受到2400N的水平牵引力，5min内匀速直线行驶了9000m．汽车受到水平方向的阻力是_________N，该汽车工作时的功率是           。

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，如今美国电力需求的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）从能量的转化与转移来看，发电机直接将       能转化成了电能．        
（2）发电机发电时是让线圈在磁场中旋转而产生电流，这种现象在物理学中称之为           现象．
（3）核电站的能量来自于原子核的      变反应。是      （填“可再生”或“不可再生”）能源。
（4）核电站的核废料具有        性，对环境会造成相当大的危害。能源非常紧缺的今天，“节能减排”是我们每个社会成员应尽的责任和义务，我们要从生活中的点滴做起，为保护人类共同的家园——地球，做出一份努力．请就如何做到“节能”或“减排”，简要谈谈你的一个建议：                                       

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过程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，耗油量是指汽车正常行驶100km消耗燃油的体积。(燃油的密度ρ=0.7×10³kg/m³，热值q=4．6×10⁷J/kg)

××型汽车
总质量（kg）	1200
储能效率（%）	60
耗油量（L/100km）	10

 
(1)发电机的工作原理是              。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。
(2)据表中信息，求汽车正常行驶100km消耗燃油的质量和完全燃烧这些燃油产生的热      量。
(3)若汽车沿平直公路在800N的牵引力作用下，以25m/s的速度匀速行驶1000m，求此      过程中，汽车牵引力做的功和牵引力的功率。

阅读下面短文《摇摆钢笔》
你有没有留神过，我们写字的时候，笔的上端都会小弧度的回来摇摆。有细心的中国设计师就发现了这个细微的动作，根据物理学原理设计出了一款“收音机钢笔”(Shake Shake Radio Pen，如图)，希望给在繁重功课压力之下的学生朋友增添一些乐趣。这支钢笔内置有电池，当你书写的时候，笔端摇摇摆摆产生电流，就能给电池储存电量。而钢笔上面频道调节、音量调节、耳机插孔、音箱等配置一个不少。如此一来，在枯燥的学习之中你便可以听听音乐或是新闻，以缓和学习的压力。但是家长们应该不会赞同这样的设计吧，不是做功课的时候就应该乖乖做功课的么？

请回答下列问题：
(1)这款摇摆钢笔是基于哪个物理学原理或规律制成的：____________________；
(2)给内置电池充电过程发生的能量转化情况是：_________；
A．电能转化为化学能                B．化学能转化为电能
C．机械能转化为电能               D．电能转化为机械能
(3)音量调节改变的是声音的_______________；
(4)频道调节是通过下面哪一种来实现的：________。
A．载波发生器     B．调制器          C．调谐器      D  ．解调器

LED灯是一种新型的环保节能灯，小梦为了探究LED灯与家用普通白炽灯、普通节能灯的发光效率，他用如图所示的装置进行了实验（其中R₀为光敏电阻，其电阻值与光照强度成反比）其实验步骤如下：

① 先把“220V 15W”的普通白炽灯接入灯座，通过调整，使灯泡与温度计的玻璃泡距离约为2cm，灯泡与热敏电阻的距离约为30cm。闭合开关S和S₁，通电10min，分别读出温度计和电流表的示数，并填入下表。
②接着分别把标有“220V 15W”的普通节能灯和LED灯接入灯座，重复上述实验。
根据小梦的探究，请回答：
（1）电能转化为内能最多的灯是         ，这是通过观察            来比较的。
（2）电能转化为光能最多的灯是         ，这是通过观察          来比较的。
（3）LED灯的发光效率较              (填“高”或“低”)。
（4）设白炽灯的发光亮度与它的电功率成正比，综合分析表中数据可知，15W的LED灯的发光亮度与         的白炽灯发光亮度相当。

为应对全球金融危机，我国政府出台了家电下乡政策，空气源热泵热水器被列入家电下乡的商品目录，它的基本工作原理如下：
热媒在热泵的作用下在系统内循环流动，它在热泵内完成气态的升压升温过程（温度高达100℃），它进入散热器后释放出高温热量加热水，同时自己被冷却并转化为液态①；当它运行到吸热器后，液态热媒迅速吸热再次转化为气态②，同时温度下降至零下20℃左右，这时吸热器周边的空气就会源源不断地将低温热量传递给热媒。热媒不断循环就实现了空气中的低温热量转变为高温热量并加热冷水的过程。
空气源热泵热水器所消耗的电能仅是带动热泵工作，由于大量空气中的热能量进入系统，使热水得到的能量远远大于热泵消耗的电能，空气能热水器最主要的性能指标是“制热系数”，制热系数就是指用户获得的热能同热水器消耗的电能的比值，它可高达300%以上。

（1）试写出文中划线部分的两个物态变化的名称：①         ，②           。
（2）家庭每天需用60℃热水200kg，若水的初温是15℃，则水吸收的热量为      。
（水的比热容c=4.2×10³J/（kg·℃））
（3）若该家庭使用空气源热泵热水器提供热水，空气源热泵热水器的“制热系数”315%，每天需消耗的电能是       J，合       千瓦时。
（4）热泵热水器中水增加的内能是能量的       （选填“转化”或“转移”）

王聪是班里有名的“物理迷”，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结构、名牌和制作豆浆的过程，发现其中用到了许多物理知识。
（1）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豆浆时的位置移动。吸盘是利用        起固定作用的。
（2）豆浆机电源线的插头有三个脚，其中稍长的脚是把豆浆机的金属部分与     相连接。
（3）豆浆机的机头主要由电热器（电热丝）和一个电动机带动的打浆机构成。制作豆浆的过程是先加热再打浆再加热煮熟，即加热和打浆是交替进行的。由此可知，豆浆机中的电动机电热器的连接方式是       。
（4）豆浆机铭牌上的部分技术参数如下表。豆浆机在额定电压下打浆时，通过电动机的电流是多少？

（5）王聪粗略想测算一下豆浆机电热器的加热效率大约是多少。于是，他把80g大豆和1500g清水放入豆浆机中，测出其初温为20℃。豆浆机在额定电压下工作，当电热器加热的总时间约12min时豆浆沸腾，测其温度为100℃。设豆浆的比热容大约等于水的比热容，请你帮他计算豆浆吸收了多少热量？豆浆机电热器的加热效率大约是多少？（C_水=4.2×10³J/kg·℃）

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？

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•℃）]．

(10分)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100km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图象，如图所示．

（1）发电机是根据＿＿＿＿＿＿＿＿原理发电的．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．
（2）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=0.7×10³kg/m³，热值q=4.6×10⁷J/kg）．
（3）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1.2×10^4N	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

（4）由图象可知，表示关闭发电机进行测试的图线是＿＿＿＿（选填“①”或“②”），判断的依据是＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿．
（5）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．

某电热水瓶的铭牌如下表所示．若热水瓶内装满水，在额定电压下工作（外界大气压强为1个标准大气压）．求：

型号DSP—19B
电源220V 50Hz
功率	加热时 1200W
保温时  30W
容量2L

 
（1）保温时通过电热水瓶的电流是多少？
（2）加热时电热水瓶的电阻多大？
（3）若瓶内20℃的水加热10min正好烧开，则加热时电热水瓶的热效率是多少？
（4）请你尝试画出电热水瓶的内部电路图． 

(6分)某记者报道：他在植物园内，看到一位老人伸手抱起一根长约3m，横切面积为0.1 m²的木头轻轻地举在头顶尽情玩耍，如图甲，该木头就是地球上最轻的木料——轻木，其密度为0.2g/cm³．(g=10N/kg)

⑴请你通过文中给出的数据计算并回答上述报道是否真实．
(2)若小华用图乙所示滑轮组匀速提升该木头至1 m高的车上，所用拉力F为250N，时间为10秒，求小华做功的功率．
(3)用此滑轮组匀速提升900 N的物体的机械效率．(不计摩擦和绳重)

现代社会汽车大量增加，发生交通事故的一个重要原因是遇到意外情况时车不能立即停止。司机从看到情况到肌肉动作操纵制动器来刹车需要一段时间，这段时间叫反应时间；在这段时间内汽车要保持原速前进一段距离，这段距离叫反应距离。从操纵制动器刹车，到车停下来，汽车又要前进一段距离，这段距离叫制动距离。下面是一个机警的司机驾驶一辆保养得很好的汽车在干燥的水平公路上以不同的速度行驶时，测得的反应距离和制动距离。请回答:
（1）刹车过程中轮胎会发热，这是什么原因?在这个过程中能量是怎样转化的？
（2）利用下表数据，通过计算求出该司机的反应时间大约是多少秒?
（3）分析下表数据可知，汽车制动距离与行驶速度有什么关系?
（4）为了提醒司机朋友在雨雪天气里注意行车安全，在高速公路旁边设置了“雨雪路滑减速慢行”的警示牌，请简要说明这句话的物理道理。

速度/km·h^-1	40	50	60	80	100
反应距离/m	7	9	11	15	19
制动距离/m	8	13	20	34	54

 

我国湘潭电机厂研制的直驱型风力发电机组处于国际领先地位。
（1）风能作为一种清洁的       能源（选填“可再生”或“不可再生”）其蕴量巨大，比地球上可开发利用的水能大10倍。直驱型风力发电机是将风的         能转化成         的装置。 
（2）我国仅陆地上一天的风能就有大约1.8×10¹⁶J，这相当于多少吨热值为3×10⁷J/kg的煤完全燃烧所放出的热量？