初中物理内能综合题

现在不少学校里放置了如图甲所示的能自动盖上盖子的垃圾桶，它能有效阻隔垃圾散发的气味。

（1）裸露的垃圾不断向四周散发难闻的气味，说明分子_________________。
（2）请你在图乙中画出重力G的力臂和作用在桶盖上最小动力的示意图。

小丽和小亮在学习了“分子热运动”的知识后，知道“一切物质的分子都在不停地做无规则运动”。为此，小丽说：“放在我家衣柜里的樟脑丸过几天就变小甚至消失，就是这个原因。”小亮说：“阳光照到屋子里，有时能看到许多的灰尘在空中飞舞，也是这个道理。”

请分别判断小丽和小亮的说法正确吗？并分别说出理由

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旋转活塞式内燃机
燃烧室内产生的高温高压燃气推动活塞旋转以产生动力的内燃机. 是由德国工程师汪克尔研制成功的一种新型内燃机.它的外形如图甲、内部主要结构如图乙.圆形汽缸内的三角形转子（即活塞）将汽缸分为三个工作室（汽缸）.跟活塞往复式内燃机一样一个工作循环有四个工作过程.

吸气过程：如图丙，转子为顺时针方向旋转，当扫气条扫过进气口之前，随着转子的运动，工作室的容积会越来越大，使汽缸内气压变小，汽缸进气，当扫气条扫过进气口以后，进气停止；压缩冲程:随着转子的继续运动，汽缸内的体积会越来越小，气体被压缩，此时火花塞点火；加热过程：当汽缸容积小到接近临界值时，火花塞点火，引燃缸内混合气体，气体急速膨胀，推动转子继续顺时针方向转动，随后汽缸容积变大，当扫气条运动到排气口时，做功完成；扫气条扫过排气口以后，排气口与汽缸相通，此时开始排气冲程，转子仍然顺时针方向运动，汽缸容积变小，将缸内废气排出.该工作室完成一个完整的循环过程.图中虽只列出了一个工作室的工作过程，实际上在转子转动一周的过程中，三个工作室均完成了一个工作循环.就意味着输出轴每转动一周，对外要做功三次.由于摆脱了活塞的往复运动，直接把燃烧产生的内能转换成了旋转能量.省去了曲轴连杆机构，使内燃机结构紧凑、轻巧、功率大、运行平稳，有利于高速化.

（1）旋转活塞式内燃机是通过              方式改变内能；
（2）如图丁,汽缸内a、b、c三个工作室分别处于不同的工作过程,分别是(   )

A．吸气、压缩、做功	B．吸气、压缩、排气
C．压缩、做功、排气	D．吸气、做功、排气

（3）如果一台旋转活塞式内燃机的转速为9000转/分，1秒内对外做功           次；
（4）与传统的活塞往复式内燃机相比，旋转活塞式内燃机的转速较        （快/慢）；
（5）活塞式内燃机是提供动力的机械，实际启动时       (需要/不需要)外力.

发动机是汽车的核心部件，发动机的质量决定了整车的性能和品质．若某台以93号汽油为燃料的汽车，其发动机的相关数据如下表所示．表中空燃比指汽缸内空气和燃油的质量比．

1min内完成的工作循环数	2400个	汽缸内汽油和空气混合气体的密度	1.3kg/m^3
汽缸的工作容积	1.8L	汽油的热值	4.6×10^7J/kg
发动机最大功率	82.8kW	空燃比	12：1

（1）汽车内燃机一个工作循环包括四个冲程，一个汽缸正常工作四个冲程的顺序      （对甲、乙、丙、丁重新排序），其中内能转化为机械能的冲程是图      ．

（2）汽车以120km/h的速度匀速运动时发动机的输出功率最大，此时汽车1min内做的有用功是多少？
（3）汽车完成一个工作循环时，气缸内汽油和空气混合气体的质量是      kg，气缸内汽油的质量是      kg，燃料完全燃烧放出的热量是多少？
（4）当汽车以120km/h的速度匀速行驶时，发动机的效率是多大？

水在热电厂的锅炉中变为水蒸气，通过涡轮机带动发电机发电，用过的水蒸气在液化器中凝结成水，再到锅炉，循环使用．液化器中的冷却水则流到冷却塔中降温，如图.
（1）下列现象中与液化器中凝结成水的物态变化过程不相同的是 （    ）
A．初春早晨的浓雾
B．夏天早晨花草上的露珠
C．深秋早晨树叶上的白霜
D．冬天跑步时呼出的“白气”
（2）夏天，来自冷却塔的水温为16°C，而回到冷却塔的水温为30°C．若冷却塔和液化器间水的流量为15m³/s，试求这个系统通过冷却塔散热的功率．
（3）如果发电机的发电功率为5.6×10⁵kW，发电机把机械能转化为电能的效率为80%，不计水蒸气通过涡轮机过程中由于热传递造成的能量损失及涡轮机的摩擦，试求水蒸气的能量转化为电能的效率．

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海水的利用
地球表面的70%以上是海洋，开发利用海洋有广阔的前景。
潮汐是一种海平面周期性变化现象，海平面每昼夜有两次涨落。人们在靠近海的河口或海湾深处建大坝，在大坝中间装上水轮发电机组。涨潮时，海水通过大坝流进河口，带动水轮发电机发电；退潮时，海水又流回海洋，从相反方向带动水轮发电机发电。法国的郎斯潮汐电站年发电量达5×10⁸ kW·h。
海水淡化和海水直接用于工业冷却用水的相关设备、管道防腐等技术已比较成熟。部分沿海国家许多工业冷却水来自于海水。
（1）潮汐发电是将_________能转化为电能；发电机是应用_________现象制成的。
（2）1吨煤燃烧后可发电2.5×10³ kW·h，郎斯电站每年的发电量可节约_________吨煤。
（3）海水淡化是利用海水先________再________来获得淡水的。（填物态变化的名称）
（4）海水用来作工业冷却用水主要是利用了水的_________大的特性。

汽车已经成为现代生活不可缺少的一部分，某研究小组对汽车开展调查研究。

（1）图甲是汽车的刹车结构示意图，根据图片分析，这是 　　杠杆（选填"省力"、"费力"或"等臂" $)$ ；某段道路的标志牌如图乙所示，为什么同样的道路上，对不同车型设定不一样的最高行驶速度 　　。

（2）（多选）汽车在行驶过程中遇到危急情况要紧急刹车。从发现情况到汽车停止的距离叫做停车距离，停车距离等于反应距离加上制动距离。下列行为会使停车距离变长的是 　　。

$A.$ 疲劳驾驶

$B.$ 酒后驾驶

$C.$ 接听电话

$D.$ 开车前系好安全带

（3）内燃机有四个工作冲程，图丙是内燃机的 　　冲程。

（4）假设某款纯电动汽车在平直公路上匀速行驶时，每百公里耗电30千瓦时，若电能转化为机械能效率为 $85\%$ ，则汽车匀速行驶时受到阻力为 　　 $N$ 。若质量和外形完全相同的燃油汽车，它的能量转化率为 $30\%$ ，以相同速度在同一路面上匀速行驶，每行驶百公里需要消耗的燃油为 　　 $\mathit{kg}$ 。（汽油的热值为 $q=4.6\times {10}^{7}J/\mathit{kg}$ ，结果保留1位小数）

（5）若电价为0.6元 $/$ 千瓦时，汽油价格为7.0元 $/$ 升，每行驶百公里，电动汽车比燃油汽车节省 　　元。（汽油的密度 $\rho =0.71\times {10}^3\mathit{kg}/m^3$ ，结果保留1位小数）

某实验小组猜想水吸收的热量与水的质量和升高的温度有关，在探究“水吸收的热量与水的质量是否有关”的实验中，所用的实验器材有托盘天平、秒表各一个，相同规格的电加热器、温度计、烧杯和铁架台各三个，足量的水。

（1）请设计记录实验数据的表格，表中要有必要的信息涉及的物理量用字母表示即可。

（2）实验台上三个温度计的示数均相等如图所示，示数为　     　 ${}^{°}\text{C}$。

（3）制订好实验计划后，小组内同学按自己的预设，使用相同的实验器材先后实验，进行实验和收集证据后发现：甲、乙两位同学预设的水的质量和升高的温度都相同，只是甲同学实验的水温从 ${30}^{°}\text{C}$升高到 ${40}^{°}\text{C}$，乙同学实验的水温从 ${40}^{°}\text{C}$升高到 ${50}^{°}\text{C}$，但乙同学所用加热时间总是比甲同学多。他们分析后认为，乙同学在加热过程中，水散失的热量比较多。请说出他们做出该分析的两点理由：

①　                   　；②　                 　。

（1）如图所示，在空气压缩引火仪的玻璃筒底部放一小团干燥的棉花，快速压下活塞，可观察到棉花着火燃烧．此过程中活塞对筒内气体做功，气体的内能      ，这与四冲程汽油机的     冲程的能量转化相同．某台汽油机飞轮的转速为2400r/min，在1min内，汽油机完成    个工作循环．

（2）如图是灯泡L和电阻R中电流随电压变化的图象．由图象可知，电阻R的阻值为____Ω．若将它们并联接在电压为2V的电源两端，电路中的总电流为_____A．

（3）如图所示的电路中，R_l=6Ω，R₂=12Ω，电流表示数为0.4A。则AB两端的电压="______" V。

生活中处处有物理．我们可以利用矿泉水瓶做小实验来说明一些物理知识：
(1)双手挤压空矿泉水瓶可以使瓶子变形，如果施加的力增大，瓶子变形程度就加大，这表明力的作用效果跟         有关；
(2)手握空矿泉水瓶并对准瓶口吹气时发出“嗡嗡”的响声同时感到瓶子微微的颤动，这表明____   ；
(3)往空矿泉水瓶内注入少量的热水，摇晃后倒掉并立即盖紧瓶盖，过一会儿发现瓶子慢慢向内凹陷，这表明了____       ______的存在；(4)将空矿泉水瓶放倒在水平桌面上，用力向它的侧面吹气它会滚动，但用同样的力向它的底部吹气它却不容易滑动，（如图）这表明____________           ____．

如图所示是用气球做的三个小实验：

（1）如图甲，将气球在化纤衣服上摩擦几下，靠近头发，观察到头发飞起来；
（2）如图乙，松开气球的口子，快速放气后会感到气球变凉；
（3）如图丙，松开气球的口子，气球向后喷出气体的同时，气球会沿着绳子快速向前飞去。
请任选其中一个实验中的某个现象，根据示例再写出这个实验中涉及的一个物理现象及其对应的物理知识。（不得与示例重复）
示例：物理现象：如图丙，气球会沿着绳子快速向前飞去
物理知识：力能改变物体运动状态
物理现象：________________________________；
物理知识：________________________________。

(6分)电热膜是一种新型的电热器件，如图所示是一种常见的电热膜．电热膜是在绝缘的聚酯薄膜表面，经过特殊工艺加工形成的一条条薄的导电墨线，导电墨线两端与金属导线相连，形成网状结构，其内部结构如图所示．电热膜通电工作时没有发红、炽热现象产生，所以电热膜本身温度并不太高，不易氧化，使用寿命长．在制造电热膜时，会出现不同区域导电墨线厚度不均匀的现象．导电墨线电阻随温度变化的关系如图所示，这种温度特性的优点是，它不会因厚度不均匀而出现严重发热不均、局部过热的现象，这是电热丝所不具备的，它保证了电热膜各处的温度均匀．

（1）电热膜取暖器工作时，室内空气温度升高是通过         方式增加空气内能的；
（2）如图所示电热膜电路，导电墨线的连接方式是     联，正常工作时金属导线中A、B处电流分别为I_A和I_B，则I_A    I_B（填“＜”、“=”或“＞”）。
（3）某根导电墨线的局部导电材料脱落，如图C部分，这根导电墨线的电阻             （选填“变大”、“变小”或“不变”）
（4）电热膜不会因厚度不均而出现局部过热的现象，原因是电热丝电阻随温度的升高而   ，温度高时发热功率  。（选填“增大”、“减小”或“不变”）

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地球同步卫星
地球同步卫星是指位于赤道上空一定高度上与地球保持相对静止的卫星，它与地球转动同步，故称地球同步卫星。
人造地球同步卫星发射过程可简化为点火加速上升（如图甲所示）、离开大气层后关闭发动机自由上升和调整姿态三个阶段。
地球同步卫星常用于通讯、气象、广播电视、导弹预警、数据中继等方面，以实现对同一地区的连续工作。在赤道上空约为36000 km 的高度上布设3 颖同步卫星，可实现除两极外的全球通讯（如图乙所示）。
 
（1）地球同步卫星发射过程的点火加速上升阶段中能量转化是：燃料的      能转化为内能，然后再转化为卫星的      能。
（2）地球同步卫星在轨道运行时相对于地面是    （选填“运动”或“静止”）的。
（3）马航MH370 飞机于2014 年3 月8 日与地面失去联系，我国军方曾利用同步卫星帮助搜救，同步卫星是利用      波来实现陆地与海面上搜救船之间的通信联系，信号从地面发送到同步卫星并返回到地面至少需要      s。
（4）地球同步卫星的用途有                      （答出一种即可）。

图1是小亮家某品牌小厨宝（小体积快速电热水器）。某次正常加热工作中，其内胆装有 $5L$ 的水，胆内水的温度随时间变化的图像如图2所示。已知小厨宝正常工作时的电压为 $220V$ ，额定功率为 $2200W$ ，水的比热容为 $c_{水}=4.2\times {10}^{3}J/\left(\mathit{kg}{\cdot }^{\circ }\text{C}}\right)$ 。问：

（1）该小厨宝内胆装有水的质量为 　　 $\mathit{kg}$ ；

（2）由图象可知，加热 $5\mathit{min}$ ，水温升高了 　　 ${}^{°}\text{C}$ ，吸收的热量为 　　 $J$ ；

（3）本次加热小厨宝消耗了 　　 $J$ 的电能，该小厨宝的发热电阻阻值为多少？

小泽家有一新型的电热足浴器。其铭牌上的部分信息如下。

额定电压	220V
额定功率	1210W
容积	7L

（1）求电热足浴器正常工作时的电阻；

（2）用这个足浴器将5kg的水从20℃加热到40℃，求水吸收的热量；

（3）若此足浴器在额定电压下使用，需500s才能将（2）问中的水从20℃加热到40℃，求这个电热足浴器的加热效率；（计算结果精确到0.1%）

（4）小泽家安装的电能表如图所示。某次小泽断开家中的其它用电器，让电热足浴器单独工作，在1min内电能表的转盘转过50r，求此时该足浴器两端的实际电压（电热足浴器阻值不随温度变化而变化）。