初中物理内能综合题

电热加湿器工作原理：加湿器水箱中部分水通过进水阀门进入电热槽中受热至沸腾，产生的水蒸气通过蒸汽扩散装置喷入空气中，从而提高空气湿度。下表是某同学设计的电热加湿器部分参数，其发热电路如图所示，R₁、R₂为阻值相同的发热电阻，1、2、3、4为触点，S为旋转型开关，实现关、低、高档的转换。

额定电压	220V
额定最大发热功 率	400W
水箱容积	4L
适用面积	40～60m^2

 
(1)若加热前水温为20℃，电热槽内气压为标准大气压，从加热到沸腾最短时间为3分钟，则电热槽中水的质量是多少千克？（不计热损失，c_水=4.2×10³J/( kg·℃)，结果保留两位小数）
(2)加湿器在低档时的发热功率；
(3)对于需要制冷的室内，电热加湿器会使其气温升高，请提出一条改进的建议。

（1）、在图中用力的示意图画出物体A所受的重力和A对挡板B的压力。

（2）、如图所示实验器材，请利用其中一种或多种器材，分别完成一个指定实验和另外设计一个力学实验。根据示例的要求，将表格中的空白填写完整。

2013年“雾霾”成为全社会关注的热点，一月份的十几天我国中东部的大部分地区被雾霾笼罩，空气质量已经达到了严重污染。为了缓解空气污染，电动机车作为新能源汽车的主力军将大力发展并逐步代替现在的燃油汽车。如图所示为国内某厂商刚刚发布的名为“秦”高性能电动汽车，“秦”百公里加速时间仅为6秒，最高时速可达180Km/h，百公里综合油耗仅2L，在纯电状态下可行驶50公里。“秦”电动机效率为80%，电池为磷酸铁锂电池，电池电压500v，容量200AH，充电时间约为6小时。

（1）燃油汽车的发动机通常是汽油机，从能源可否再生角度来看，汽油是  能源；发动机工作时，   冲程将内能转化为机械能．
（2）“秦”行驶时电池将______能转化为电能供电动机使用。汽车在行驶时对路面的压力比静止时     （选填“增大”、“减小”或“不变”）。
（3）“秦”在充满电后电池存储的电能为多少？最大行驶里程状态下，车子行驶时所受的平均阻力为多大？
（4）若某一次行驶中“秦”消耗电能4.6kw.h，则若用效率为25%的燃油汽车需要消耗多少质量的汽油？（结果保留两位小数，汽油热值为4.6×10⁷ J/kg）

人类对能源的需求越来越大，世界能源危机日益突出。如何充分利用和开发新能源，实现低碳减排，已成为世界各国共同关注的问题。6月5日是世界环境日，2010年我国的主题是“低碳减排，绿色生活”。目前，我国在开发、利用太阳能方面发展最快、最具潜力。
(1)你认为利用太阳能有哪些好处？
(2)太阳能路灯已成为许多城镇、乡村的一道靓丽的风景线(如图所示)。太阳能路灯的太阳能电池板一般是由晶体态硅制成的，它能直接把太阳能转化成电能，其主要材料是 (     )

A．磁性材料

B．纳米材料

C．半导体

D．超导体

(3) 太阳能热水器是采用光转化为热的方式利用太阳能的。我国太阳能热水器已走进了千家万户。小明家的太阳能热水器的采光面积是2.1m²。若我市向阳的地方每平方米的面积1h得到的太阳辐射能平均为3×10⁶J，每天接收太阳能的时间以8h计算，热水器能把接收到的太阳能的50%转化成水的内能，则正常情况下，该热水器一天能把150kg、初温为20℃的水加热到多少℃？
(4)为了进一步利用太阳能，人们正在研发太阳能电动车。图是人们研制的太阳能电动三轮车，车子顶部的太阳能电池板将光能转化为电能储存在太阳能电池中，电池再给三轮车的电动机供电。

①小明同学设计的调节电动机转速的简化电路图如图所示，若太阳能电池的电压保持不变，调速电阻的最大阻值为50Ω。闭合开关S，当调速电阻的滑片P滑到最左端时车速最大，此时电流表示数5A，电动机电功率最大为1kW；当调速电阻的滑片P滑到最右端时车速最小，此时电流表示数为1A，求这时电动机的电功率是多少？

②制造太阳能电动三轮车车架有各种不同的新材料，部分材料的技术指标如下表所示：

材料 技术指标	锰钢	铝合金	钛合金	碳纤维
性能（强度）	强	较弱	较强	强
密度（kg·m^-3）	7.910^3	3.010^3	4.510^3	1.610^3

 
若让你设计制造强度高并且轻便的三轮车，你选择表中的哪种材料？若车架的体积约为5×10^-3m³，车架的质量是多大？
(5)今年的世界环境日，我国的主题是：“绿色消费，你行动了吗？”。联系生活实际，谈谈你应如何做？

周日，小明去炼钢厂参观学习，他了解得知，炼钢所需的铁矿石粉是用船从澳大利亚、巴西经河流大海运至中国的，铁矿右粉再被传送皮带送入储存车间，经过煅烧、浇铸、淬火等不同程序成为钢制品或半成品。
(1)铁矿石粉船从澳大利亚、巴西河流至中国过程中，船受到的浮力_________(选填“变
大”“不变”或“变小”)；
(2)浇铸是指高温钢水变成钢半成品，这是__________过程(填物态变化的名称)，在炼钢过程中需使用大量的水来冷却设备，选水作为冷却剂的主要原因是_______  ______。
(3)现代经济的理念是“既要金山银山，也要绿水青山”，请你为钢铁基地在环保、能源与资源的利用方面提出2条合理建议：
a．____________________________________________
b．___________________________________________

阅读短文，回答问题．
汽车防冻液
汽车在行驶时，发动机的温度会升得很高．为了确保安全，可用水循环进行冷却．实际上，水中往往还要加入不易挥发的防冻液（原液），加入防冻液后的混合液冬天不容易凝固，长时间开车也不容易沸腾．
有关资料表明，防冻液与水按不同的比例混合，混合液的凝固点、沸点不同，具体数值参见下表（表中防冻液含量是指防冻液在混合液中所占体积的百分比）．

防冻液含量/%	30	40	50	60	70	80	90
混合液的凝固点/℃	-17	-28	-37	-49	-48	-46	-28
混合液的沸点/℃	103	104	107	111	117	124	141

在给汽车水箱中加防冻液时，宜使混合液的凝固点比本地常年最低气温低10～15℃．
（1）在混合液中，如果防冻液含量由30%逐渐增大到90%，则混合液凝固点的变化情况是            ．
A．逐渐升高     B．逐渐降低    C．先升高后降低   D．先降低后升高
（2）若某地常年最低气温为 -15℃，对该地区汽车来说，在下列不同防冻液含量的混合液中，宜选            ．
A．30%       B．40%       C．60%      D．90%
（3）长时间使用后，汽车水箱中的混合液会减少．与原来相比，混合液的沸点      （选填升高 / 降低 / 不变），其原因是                               ．

阅读短文并回答下列问题：
　　　　　　　　　　　　　　　　　　滑雪
当滑雪者从雪山顶峰风驰电掣般下滑时，你是否想到为什么白雪轻飘飘、软绵绵的，却可以承托高速奔驰的滑雪者呢？
白雪内右很多小孔，小孔内充满空气。踏着滑雪板的人把重都压在滑雪板上时，雪内的空气就会被逼出；因此，滑雪板不是与雪地直接接触，而是在一层气垫上滑行。这层气垫不但对滑雪板施加一个向上的托力，并且减小了雪地与滑雪板之间的摩擦。然而，这层气垫只能维持一段很短的时间。如果滑雪者在雪地上停留超过一秒，就会沉下去。
（1）滑雪者从雪山顶峰向下运动过程中，重力势能减小，动能增大，机械能         减小。
（2）滑雪板可以轻易在雪地上滑行，是由于：                      。
（3）若滑雪板的长1.5m、宽12cm，滑雪者的速度最小为         1.5m/s，他才能不会在雪地上下沉。
（4）若滑雪者与滑雪板总重为720N，当其站立再水平雪地上时，滑雪板对雪地的压强为         2000Pa。

湛江市正在创建国家环境保护模范城市，推开窗门，满目清翠，走出家门，街道宽敞整洁，车水马龙，热闹非凡。小明家住市中心，他担心奶奶寂寞，想奶奶与他同住，但奶奶嫌城市夏天太热而不愿住，这激发了小明探究城乡温差原因的兴趣。暑假的某一天，他请学校兴趣小组的同学分别到选定地点，于中午同一时刻测出测试点的气温，如表。

地点	麻章城镇居民区	赤坎商业区	寸金桥公园	廉江城镇居民区	龙海天海滨	遂溪农村	霞山市中心	吉兆湾海滨	徐闻农村	雷州西湖公园
气温（℃）	36.1	37.2	34	35.5	32.8	33.5	37	32.5	34.2	34.5

（1）气温最低的区域是         海滨；解析该区域气温低的主要原因            水的比热容大；
（2）质量为10kg的水在太阳光的照射下，温度升高了5℃，水吸收的热量是      2.1×10⁵J，这是通过         热传递方式改变水的内能。[水的比热容为c=4.2×10³J/（kg•℃）]
（3）请你为湛江市“创模”献计献策，提出两种降低市中心环境气温的办法：
①                       多植树；②               建造人工湖

小明和弟弟赤脚跑到水中,发现沙子烫脚,而海水却不热. 弟弟问这是为什么? 小明为了让弟弟明白其中的道理,于是从海边取了一些沙子带回家和弟弟一起进行了探究.
在相同的水杯中分别装上了 100g的水和沙子, 让太阳同时照射, 并用温度计测出它们的温度, 记录的数据如下表所示:

照射时间/min	0	2	4	6	8	10
温度/℃	水	26	26.7	27.5	28.1	28.6	29.0
沙子	26	27.8	30.5	32.1	33.6	33.6

分析实验探究中收集的数据, 得出结论:_____________相同的不同物质, 吸收相同的热量, 升高的温度一般_________________.
小明告诉弟弟, 为了比较不同物质的这种能力的不同, 引入了________这个物理量.
你也学习了热学知识, 请你为小明计算出在这段时间内水吸收了多少热量?

小强有一个不倒翁玩具，把它弄倒它总能站起来，拆开后发现，原来在它的底部粘上了一些密度较大的物质。小强猜想：物体的稳度（稳定程度）是否与它的重心的位置有关呢？为探究这个问题，进行了如下实验：把一大堆相同的1元硬币，竖直的叠放起来，发现叠放的个数越多，整个硬币柱越不稳定；反之，叠放的个数越少，整个硬币柱越稳定。
(1)分析可得初步的结论：物体的稳度与它重心的位置有关,重心越____ 越稳定。
(2)滑雪运动员在高速下滑时，常采用“下蹲”的姿势，这是为了_______________。

小明同学做“比较两种材料保温性能”的实验，他取①泡沫塑料和②卫生纸两种材料作保温材料，两根相同的温度计，两个相同的大玻璃烧杯，钟表和热开水，以及细线、硬纸片、剪刀。他做两个相同的硬纸外壳，装置如图（a）所示。把盛有热水的烧杯放入不同保温材料的硬纸盒中自然冷却。根据实验测得的数据绘得图（b）所示“水温与时间关系”的图像．实验过程室温基本不变，请回答：

（1）为保证实验的科学性，除了取大小、厚度相同的泡沫塑料和卫生纸外，还应考虑影响水温变化的其他因素，即保持烧瓶、环境因素、水的      相同。
（2）小明与小芳是采用了“在相同的时间内，比较水温降低多少”的方法来比较两种材料的保温性能的，你还可以采用“      ”的方法来比较两种材料的保温性能。你能看出，在这两种材料中，保温效果比较好的是      。
（3）分析实验图像数据，你认为热水放在房间里降温时，温度自然降低的规律是：（  ）

A．先快后慢

B．先慢后快

C．均匀降低

D．基本不变

(4) 当时的室温大约是      ℃。
（5）根据描绘的热水冷却图像，如果你要喝一杯奶咖啡，可以有两种方式供你选择：
方式1：先将烧开的热咖啡倒入杯中，冷却5min，然后加一匙冷牛奶；
方式2：先将烧开的热咖啡倒入杯中，立即将一匙冷牛奶加进杯中，然后冷却5min．
那么，你认为方式      的冷却效果较好．（选填“1”或“2”）。

在“家电下乡”现场，小聪看到某品牌的电热水器和燃气式快速热水器，铭牌如下：


(1)一般情况下，热水淋浴要求水温升高30℃，则该燃气快速热水器(如图)正常工作时，每分钟流出热水______________L。电热水器装满水后，要使水温升高30^。C，需提供______J的热量[c_水=4．2×10³／(㎏·℃)]。要获得这么多热量，电热水器需正常工作的时间为____________S(假设电热水器产生的热量全部被水吸收)。
(2)为了探究电热水器满足即开即用热水淋浴的条件，除热水器及附属的花洒喷头外。小聪找来了秒表、带刻度的大量筒、水桶、温度计、台秤(又叫磅秤)等器材。请你选择合适的器材，为小聪设计一个探究方案。要求写出所选的器材、方法，用测量的物理量及相关常量表示得出的结论。
探究方案：
 

阅读短文，回答问题：
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160 cm²，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”）．

阅读短文，解答问题．
如图甲所示是我国第一艘太阳能混合动力游船“尚德国盛号”。其最具特色的太阳翼采用高效晶硅异型太阳能电池板拼装而成，整艘船最多可容纳170位旅客，排水量为60吨．“尚德国盛号”驾驶室里有—个GPS(全球卫星定位系统)接收器装置，全船照明均采用节能型灯泡及LED灯，大大降低能源损耗，“尚德国盛号”年发电量可达1.7 ×10⁴ kW·h，相当于每年节约标准煤约6.2×10³kg，每年可减少二氧化碳排放量约15.7t．
（1）卫星通过发射      向GPS接收器传送信息．
（2）如果该船满载乘客从东海驶入黄浦江，游船所受到的浮力      ，船体排开水的体积将      (选填“减小”、“增大”或“不变”)．(已知ρ_海水>ρ_江水)．
（3）太阳能是      (选填“一次”或“二次”)能源、清洁无污染；LED灯可以将电能直接转化为光能，小明对LED灯很感兴趣，拆开了自己新买的LED节能手电筒，发现灯头里有2只相同规格的LED灯泡。请你帮小明判断一下2只LED灯泡是怎样连接的，写出判断方法。                。                      
（4）某次运行中游船以300kW的恒定功率启动并保持该恒定功率沿直线运行，行驶过程中所受阻力不变，速度由零逐渐增大至最大值而保持匀速直线运动．运动过程中牵引力F与速度的倒数(1/v)的关系图线如图乙中的实线所示，则游船运动的最大速度为
      m／s，游船运行过程中所受阻力为      N.

（5）若仅采用标准煤给“尚德国盛号”提供电能，为使其仍达到现行的年发电量，求完全燃烧标准煤产生的内能转化成电能的效率是多大?(已知标准煤的热值为3.0×10⁷J／kg)

社会发展到今天，能源危机开始困扰着人类，人们寻找各种可能的未来能源，以维持人类社会的持续发展。2006年5月24日，欧盟、美国、中国、日本、韩国、俄罗斯和印度在布鲁塞尔欧盟总部草签了一系列关于国际热核聚变实验反应堆（ITER）的协议。这是人类开发新能源的一个重大尝试，也是中国以完全平等的地位参加的最大的国际科技合作项目。热核聚变是在上亿摄氏度的高温条件下，利用氢的同位素氘、氚在可控情况下发生核聚变。聚变反应中释放出来的核能提供大量的热量。就像造出一个“人造太阳”。反应后的生成物是无放射性污染的氦。中国承担的首批国际热核聚变实验堆（ITER）部件——ITER导体任务已经于2011年8月19日正式开始批量生产。项目负责人武玉研究员介绍说，中国的ITER导体生产实现了100%的国产化，在参与ITER计划的7个国家中，中国是目前在此方面达到100%国产化率的两个国家之一。建成的实验反应堆，可以在16min产生1.44×1012J的热量。据媒体报道：1升海水提取的氢的同位素，在完全聚变反应中释放的热量相当于300升汽油完全燃烧所释放的热量.请根据所提供的数据进行估算，并回答下列问题：
（1）若汽油的密度是0.7×10³kg/m³，300升汽油的质量是多少？
（2）若汽油的热值是5×10⁷J/kg，300升汽油完全燃烧释放多少热量？
（3）需要从多少升海水中提取氢的同位素，在发生聚变反应时才可以产生1.44×10¹²J的热量？若这些热量转化为电能的效率是50﹪，则它可以提供给一台功率是2KW的空调正常工作多少小时？
（4）面对日益严重的能源危机问题，人们正在积极寻找和开发新能源，你认为除了上述方式之外，目前人类还可以开发哪些新能源？（至少举出一种）