初中物理能源与可持续发展实验题

除图中的仪器外，还可提供足够的水，测量漂浮在水面的玩具鸭所受重力. 简要写出合理方案（可用画图或文字表述），并用题目所给及所测的物理量推导出玩具鸭所受重力的表达式。（玩具鸭不放入量筒）.

为了探究物体的浮沉条件，实验室提供了如下器材：天平、烧杯、金属块、细线、水及其他简单辅助器材．实验步骤如图：（g取10N／kg、ρ_蜡<ρ_水）

（1）金属块的重力为________牛．
（2）金属块浸没在水中时排开水的体积为______厘米³．
（3）用公式F_浮＝ρ_水gV_排计算金属块浸没在水中受到的 浮力，大小为_________牛．
（4）比较金属块浸没时浮力和重力大小，可知金属块浸 没在水中时会________（填“上浮”、“悬浮”或“下沉”）．
（5）用此方案探究蜡块浮沉条件，需改进之处是                            ．

资料显示：牛奶中掺水量越多，牛奶密度越小。小丽想通过测定密度来比较二种牛奶品质的优劣，她自制了一个可测液体密度的“浮标”― 在竹筷子下面缠绕一些铁丝，如图甲所示。

(1)纯牛奶是________________ （选填“纯净物”或“混合物＂) ．
(2)分别将“浮标”浸人A 、B 两牛奶中，待静止后，筷子上与液面相平的位置分别标记为A 和B ，如图乙所示。比较标线A 和B 的上下位置，可知A 、B 牛奶的密度为ρ_A_______ρ_B，由此可知A 、B 牛奶品质的优劣。
(3)在实际测量过程中，发现“浮标”杆上的二条标记线靠得很近，为了更易区分，请你提出一条改进“浮标”的建议___________________________________。

如图是教科书中一个“观察与实验”栏目的截图，在图示器材的基础上增加一个量筒，请你借鉴图示的实验方法，设计一个测金属箔的密度的实验，要求：

（1）写出简要的实验步骤，并用字母符号表示有关的物理量．
（2）写出金属箔的密度表达式．

阅读短文，回答问题：

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_____，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。该变化是       的。（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．

小明同学利用以下器材进行了浮力的探究实验：

（1）图A中用细线将合金块挂在弹簧测力计下，测出它的      大小；
（2）将合金块浸入装满水的溢水杯中如图B所示，合金块所受浮力是      N；
（3）比较图B和图C可知，合金块在水中所受浮力与浸没的      无关；
（4）该同学做完实验总结出规律后，计算合金块的密度是      kg/m³。

某小组同学探究“浸在水中时，物体所受浮力的大小”。
①首先，他们进行“比一比，谁的小船货物装得多”的活动，装载货物前后的实验现象如图所示。请你仔细观察、比较图（a）和（b），并简要描述相关现象：                  （15）                   。

由此，三位同学提出了不同的猜想A、B和C。
猜想A：浮力的大小跟物体浸入水中的深度有关。
猜想B：浮力的大小跟物体排开水的多少有关。
猜想C：浮力的大小跟物体所受重力的大小有关。
②接着，该小组同学利用弹簧测力计、溢水杯、小桶（不计重力）、水等器材进行实验。他们先在可密封的圆柱体内装一些小铅粒，然后用细线将圆柱体悬挂在测力计下。当此圆柱体分别在空气中和水中不同的深度处保持静止时，测力计的示数和小桶中的水量如图所示。他们通过思考图中“测力计示数变化的原因”，得到浮力测量的方法。
根据图（c）和（d）所示的测力计示数、小桶中水量等变化情况，可排除猜想 （16） 
（选填“A”、“B”或“C”）；
在猜想 （17） 的基础上（选填“A”、“B”或“C”），进一步分析并形成假设D：物体在水中所受浮力的大小等于 （18） 。

③为了验证假设D，继续实验，他们记录了圆柱体在空气中、水中静止时的测力计示数F和小桶所收集的排开水的重力G_排，其部分数据见表一。随后，他们又在该圆柱体添加了若干铅粒，重复上述实验，其部分数据见表二。
（a）分析、比较表一或表二的数据，初步验证假设D是 （19） 。（选填“正确”或“错误”）
（b）分析、比较表一和表二的数据，可得出其它的初步结论是         （20）         。

在探究“浮力大小与哪些因素有关”的实验中：
实验器材：弹簧测力计、溢杯、空杯、三个大小相同的正方体物块、细线。
小凤所在小组根据老师提供的实验器材进行实验，并将实验数据记录在下表中：

研究对象	物块重G/N	空杯重G杯/N	物块浸没在水中时弹簧测力计的示数F′/N	杯、水总重G总/N	浮力的大小F浮/N	排开水所受的重力G排/N
物块1	1．25	0．35	1．1	0．5	0．15	0．15
物块2	1．15	0．35	1．0	0．5	0．15	0．15
物块3	0．45	0．35	0．3	0．5	0．15	0．15

根据实验器材和表中数据，完成下列题目：
（1）浸入液体中的物体所受浮力的大小________物体排开的液体所受重力的大小。
（2）把物块1浸没在水中，放手后将________（选填“上浮”、“下沉”或“悬浮”）。
（3）由本次实验可确定，浸入液体中的物体，所受浮力的大小与物体的________无关。
（多选题，只填写字母）
A．重力B．质量C．体积D．密度E．形状

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不需要消耗燃料的一种发电方式：____________．
(2)大海海面波浪起伏，生活中的风也具有大量的机械能，你想过将这些机械能转化为电能给我们供电吗？请回答下列问题：
A．这一设想依据的原理是：________________________；
B．为探究上述原理需要的器材：除导线、开关外，还需要两个关键器材：________________、______________．

资料显示：牛奶中掺水量越多，牛奶密度越小。小丽想通过测定密度来比较二种牛奶品质的优劣，她自制了一个可测液体密度的“浮标”——在竹筷子下面缠绕一些铁丝，如图甲所示。
（1） 纯牛奶是_________________ （选填“纯净物”或“混合物”）。
（2） 分别将“浮标”浸入A、B两牛奶中，待静止后，筷子上与液面相平的位置分别标记为A和B，如图乙所示。比较标线A和B的上下位置，可知A、B牛奶的密度为ρ_A_____ρ_B，由此可知A、B牛奶品质的优劣。
（3） 在实际凋量过程中，发现“浮标”杆上的二条标记线靠得很近，为了更易区分，请你提出一条改进“浮标”的建议___________________________________。

小明按照教材中“综合实践活动”的要求制作简易密度计。

（1）取一根粗细均匀的饮料吸管，在其下端塞人适量金属丝并用石蜡封口。塞入金属丝的目的是使吸管能
         在液体中。
（2）将吸管放到水中的情景如图（a）所示，测得浸入的长度为H；放到另一液体中的情景如图（b）所示，浸入的长度为h。用ρ液、ρ水分别表示液体和水的密度，则ρ_液   ρ_水（(选填“=”、“ ＞”或“＜”)，h与ρ_水、ρ_液，及H的关系式是h=         。
（3）小明根据图15（a）在吸管上标出1.0刻度线（单位g/cm³，下同），再利用上述关系式进行计算，标出了0.8、0.9、1.1、1.2的刻度线（图中未画出）。结果发现，1.1刻线是在1.0刻线的    （选填“上”或“下”）方，相邻刻线的间距      （选填“均匀”或“不均匀”）。
（4）为检验刻度误差，小明取来食油，先用天平和量筒测量其密度，然后再用这个密度计测量。但操作时却出现子图（c）所示的情景，这让他很扫兴。难道实验就此终止了吗，根据经验或思考，在不更换食油的情况下，你认为可以进行怎样的尝试：                             。

为了鉴别水和酒精，同学们进行了如下探究．

（1）小唐把压强计的金属盒分别浸入到两种液体中，发现图（甲）中U形管两边的液柱高度差较小，小唐认为图（甲）烧杯中盛的是酒精．他的结论      （选填“可靠”或“不可靠”）．
（2）小丽想通过测定密度来鉴别酒精和水，她自制了一个可测液体密度的“浮标”——在竹筷子下面缠绕一些铁丝，她分别将“浮标”浸入酒精和水中并使其漂浮，待静止后，筷子上与液面相平的位置分别标记为A和B，如图丙所示．则当筷子浸入酒精中时液面的位置在         （选填“A”“B”）处，筷子在酒精和水中所受的浮力的大小关系为F_A          F_B（选填“大于”“等于”““小于”）．在实际测量过程中，发现“浮标”杆上的二条标记线靠得很近，为了更易区分，请你提出一条改进“浮标”的建议          ．
（3）小明取来A、B 两个完全相同的薄壁柱形金属容器（如图丁所示）, 容器的质量为0. 5kg, 底面积为0. 01m² ,容器高50cm, 分别装有2. 0×10^-3m³的水和3. 0×10^-3m³的酒精, 置于水平桌面上( ρ_酒精=" 0." 8×10³ kg/m³ , g =10N/kg)．求:
①A容器对水平桌面的压强；
②依据题意，下述情境是否有可能出现:当两个容器中的液体在增大同一深度△h 后, 容器对桌面的压强能够达到P_A> P_B? 请写出判断的过程．

小明用一根粗细均匀两端开口的薄壁玻璃管、薄橡皮膜、刻度尺、烧杯和水(已知ρ_水=1.0×10³kg/m³)来测量某种液体的密度。实验过程如下：
①将玻璃管的一端用薄膜扎好。
②将玻璃管扎有薄膜的一端逐渐放入装有水的烧杯中。
③往玻璃管内缓慢地加入待测液体直到薄膜变平为止(如图所示)；测出薄膜到水面和液面的距离分别为h₁和h₂。

④计算待测液体的密度ρ_液。
回答下列问题：
⑴小明将玻璃管扎有薄膜的一端放入水中，薄膜向上凸起，说明                                    ；玻璃管浸入水中越深，薄膜向上凸起程度____________(选填“越大”、“越小”或“不变”)
⑵在下面空白处画出小明收集实验数据的表格。
⑶待测液体的密度ρ_液=_______________kg/m³。
⑷已知玻璃管的横截面积为5cm²、质量为20g，厚度忽略不计。当薄膜变平后，小明松开手，玻璃管将____________（选填“向上”或“向下”）运动；玻璃管静止后，薄膜到水面的距离__________cm。（g取10N/kg）

海洋的表面积为地球表面的70%，约3.6×10⁸km²。海洋受太阳照射，把太阳能转化为热能，是最大的太阳能收集和贮存器。所以，海洋中蕴藏着巨大的热能。
海洋表层与深层的温度不同。在热带地区，表层与1000m深处海水的温差可达25℃。如果以上下两层不同温度的海水热源和冷源，就可利用它们的温度差发电。 
现代的海洋温差发电可用闭路循环的方式（如图所示）。闭路循环以氟里昂这种低沸点物质为工作介质（简称工质）。液态工质在蒸发器内吸收温海水的能量，沸腾汽化为几个大气压的蒸汽，蒸汽推动汽轮发电机发电，然后被抽上来的深层冷海水重新冷凝成液体，再泵回蒸发器循环使用。这种方式代表海洋温差发电的发展方向。世界上第一座海洋温差试验电站在夏威夷建成，发电功率为50kW。

（1）你认为海洋温差发电能量是如何转化的？
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（2）该发电系统以氟利昂为工作介质，你认为对环境有何影响？
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（3）你认为海洋温差发电的优点有哪些？（至少说出两点）
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小明同学家有一款新型太阳能电源。电源分为两个部分：太阳能充电器和内置高容量充电电池，充电器展开后象风扇的叶子。使用说明书标明，太阳正常照晒时，每块太阳能板平均每小时接收的太阳能为10⁶J，光电转换效率为15％。小明给电能耗尽的电池充电，将充电器展开放在阳光下正常照晒10h，显示屏显示电池充电完成。
（1）用充好电的电池给额定功率为250W的电脑供电， 最多可让该电脑正常工作多长时间? 
（2）大阳能充电器与传统的充电器相比有哪些优点?(要求写出二条)
（3）充电电池有一定的寿命，处理废旧充电电池的科学方法是_________(填写序号)

A．直接深埋

B．明火焚烧

C．抛至水中

D．分类回收