初中物理能源与可持续发展试题

智能机器人目前已能够为人类在很多方面进行高效率、高精准度的服务，在图书馆领域，机器人可以辅助或替代图书馆员的工作，提供整理图书、读者咨询等服务。下表是某智能机器人图书馆员"小 $i$ "（如图甲）的部分参数：

参数名称	电源电压 $/V$	最大负重 $/\mathit{kg}$	提升重物最大高度 $/m$	机器人车轮直径 $/\mathit{cm}$	充电功率 $/W$
数据	48	20	0.6	10	2.5

（1）读者与"小 $i$ "对话，咨询某图书所在的位置，"小 $i$ "需将读者的声音信号转化为电流信号，这与 　　的原理相同。（发电机 $/$ 电动机）

（2）在阳光充足的时候，"小 $i$ "可以通过将 　　能转化为电能的方式实现无线充电。

（3）"小 $i$ "也提供无线上网服务，它与互联网之间通过 　　来传递信息。

（4）"小 $i$ "每天需将 $1944\mathit{kg}$ 图书从借阅处分批搬回书架上，每次放回需将图书提高 $0.5m$ ，则每天搬书上书架做功 　　 $J$ ，若充电效率为 $90\%$ ，则每天应至少充电 　　 $h$ ． $(g$ 取 $10N/\mathit{kg})$

（5）如图乙所示为"小 $i$ "承受图书重力的过载保护电路原理图，图中 $R$ 为压力传感器，阻值随所受压力变化图象如图丙所示，图乙触发器的电阻忽略不计，通过的电流超过 $0.5A$ 时就触发电动机停止工作，放弃执行搬书指令，以免"小 $i$ "受损伤。因此为保护"小 $i$ "，电阻箱 $R_0$ 的阻值至少应为 　　 $\Omega$ ；"小 $i$ "长时间工作后，为减轻其最大负重，应将电阻箱 $R_0$ 的阻值适当 　　（增大 $/$ 减小）。

（6）图书馆管理人员发现，"小 $i$ "经过斜面时，爬坡打滑爬不上去，在不改变智能机器人硬件情况下，为了让"小 $i$ "能爬坡，可采用的方法是① 　　，② 　　。

一个重12N，体积为1dm³的小球，用手抓住将它浸没在水中，它受到的浮力是     N；松手后小球将     (上浮/下沉/悬浮)；此过程中小球受到水的压强     （变大/变小/不变)．（g取10N/kg）

如图所示是我国自主研制的新型气垫两栖登陆艇。它的质量约为2.0×10⁵kg．底面积约为500m²。求：

（1）它漂浮在海面上时，受到的浮力是多少？ 
（2）登陆艇静止在水平海滩上时，对海滩的压强是多少？
（3）若登陆艇用3.0×10⁵N的推进力，以20m/s的航速行驶5min，则登陆艇克服阻力做的功是多少?

一个不规则的实心物体，质量55g，放入装满纯水的烧杯中，沉入底部，排开0.5N的水．然后向烧杯中加盐并搅拌，直到物体悬浮为止．（g＝10N/kg)求：
（1)物体在纯水中所受的浮力；
（2)物体的体积；
（3)物体悬浮时盐水的密度．

图所示为一种自制简易密度计，它是在木棒的一端缠绕一些铜丝做成的，用它来测量液体密度时，该密度计         在被测液体中（选填“悬浮”、“漂浮”或“下沉”）。将其分别放入装有液体密度为和的两个烧杯中，可以判断：        。若该密度计两次测量中排开液体的质量分别为m₁、m₂，则m₁      m₂。（后两空选“<”、“=”或“>”）

在建的杨泗港长江大桥是武汉市第十座长江大桥，大桥的两个桥塔均为钢沉井基础，其中2号桥塔的钢沉井在距桥位上游20公里的工厂拼装完成后，采用气囊法整体下水，是世界上同类方法下水质量最大的钢沉井。（ρ_江水=1.0×10³kg/m³，ρ_钢=7.9×10³kg/m³）

（1）如图甲所示，在钢沉井的底部两侧塞满气囊，松开固定的钢沉井的钢索后，钢沉井便顺着倾斜的江滩滑入水中。钢沉井入水后能自己滑行数百米，这是由于             。托在钢沉井底部的气囊充气成圆筒状是为了                      。
（2）钢沉井下水后，依靠拖船将其拖行至指定位置。当拖船对钢沉井输出的总功率为5000Kw时，1min内将钢沉井匀速拖行了120m，试估算这段时间内江水对钢沉井的阻力。
（3）工人们将钢板焊接成有18个大小相同的方形孔的钢沉井，其俯视图如图乙所示。钢沉井的长、宽和高分别为77m、40m和23m，质量为6225t。经测算，这样的钢沉井自行滑入江中稳定后，水面下的高度会达到7.5m。为了让钢沉井在江中被拖行时能顺利通过一些浅滩，下水前用质量为31t的钢板在钢沉井底部将一些方形孔密封起来，使钢沉井水面下的高度降到了3.2m。请求出钢沉井底部被密封的方形孔的个数。

某同学用圆柱形容器制作了一个测量物体质量的装置，它的底部较重，可以竖直漂浮在水面，总质量为0.21kg、底面积为3×10^-3m²。不放物体时，在与水面所对应位置处标为质量的“0”刻度线，如图甲。求：(g取l0N/kg)

(1)不放物体时，该装置所受的浮力是多大？
(2)如图乙所示，在该装置中放入一个体积为1.5×10^-5m³的物块A，装置底部在水面下的深度h=0.11m。此时与水面所对应位置处的刻度线应标为多少？
(3)物块A的密度是多少？

某同学学习了浮力的有关知识后，制作了一台浮力秤，可方便地称量物体的质量，其构造如图甲所示．已知小筒底面积为10cm²，高度为20cm，秤盘中不放物体时，小筒浸入水中的深度为8cm，问：

（1）如图甲，当秤盘上不放物体时，小筒和秤盘的总重力是       牛；
（2）如图甲，当秤盘上不放物体时，应在小筒A处标出该浮力秤的     刻度；
（3）该秤能称出物体的最大质量是      kg？（g=10N/kg）

图中a、b所示的是将相同的密度计分别放入两种不同液体中的情形，由图可知：两种液体的密度相比较：ρ_a      ρ_b．密度计在两种液体中受到浮力相比较：F_a      F_b（两空均填“＞”、“=”、“＜”）

边长为10 cm的正方体木块放入水中，有1/4的体积浸没在水中，在木块上面放一重物，木块浸入水中的深度增加2 cm。(g取10 N/kg，水的密度ρ=1.0×10³kg/m³)
求：
（1）此重物所受的重力
（2）在此过程中重物对木块所做的功
（3）有人根据上述问题得到启示，制做了一个称量物体重量的“秤”， 如图所示。容器缸内盛有水，把活塞置于缸中，在轻活塞的底部放一物块P，活塞的顶部放上托盘，在再活塞的表面上刻上相应的刻度。21教①活塞底部固定的物体P，它的作用是能让活塞竖直立在水中，重物P的密度特点是
                                                 
②怎么确定秤的零刻度线                                
③如果要增大秤的测量范围，请给制作者提出你的两个建议
A．                                                        
B．                                                         

物体A的体积是2×10^﹣3m³，将它放入水中，露出水面的体积是整个体积的四分之一，物体下表面距液面0.15m，如图所示．（g取10 N/kg）求：

（1）物体A所受的浮力是多少？
（2）物体A的密度是多大？
（3）物体下表面受到的液体压强有多大？
（4）在A上放一个多重的物体可以使A刚好全部浸入水中？

一个量筒中盛有水，水面刻度值是200 cm³，今将一质量是60g的物体投入量筒中后水面升高到250 cm³处，那么这个物体在量筒中的情况是（ ）

A．悬浮在水中	B．漂浮在水面
C．下沉到筒底上	D．下沉到筒底后又上浮

太阳能热水器具有安全、节能、经济和环保等优点．为有效利用太阳能，某研究性学习小组对“物体吸收太阳能的能力与表面颜色之间的关系”进行了实验研究：在两只相同的烧杯中装有质量和初温相同的水，烧杯外用一个黑色塑料袋和一个白色塑料袋密封，插入温度计(温度计的玻璃泡浸没在水中，大部分刻度露出可见)，放在阳光下曝晒．每隔相同的时间读出温度计的示数，数据记录如下：

塑料袋 颜色	水的质量(m/Kg)	初　温 (t/℃)	温　度 (t1/℃)	温　度 (t2/℃)	温　度 (t3/℃)	……
黑　色	1.0	15.0	22.3	27.8	31.5	……
白　色	1.0	15.0	16.5	17.8	19.0	……

根据上述数据回答下列问题：
(1)这次实验过程中，采用的科学研究方法是　　　　　　　
(2)通过上面的研究可以推断：太阳能热水器的集热管表面颜色以　　　　　　为宜；
(3)小明家使用的太阳能热水器的说明书如图，若在太阳能热水器的水箱中装满水，中午在太阳照晒下每小时温度升高10℃，则该热水器中的水每小时吸收的热量是多少？该热水器中午每秒钟每平方米的面积上获得的太阳能是多少？

容　　积	100L
集热箱的采光面积	1.5m^2
效　　率	40%
使　用　年　限	15年

如图所示，将甲乙两个容器放在水平桌面上，甲、乙两容器的底面积分别为S_甲和S_乙。甲容器中盛有密度为ρ₁的液体，乙容器中盛有密度为ρ₂的液体。现将体积相等的A.B两个物体分别放入甲、乙两容器后，物体A悬浮，物体B漂浮且有一半体积露出液面，此时两容器液面相平。液体对甲容器底部的压强为P₁，压力为F₁；液体对乙容器底部的压强为P₂、压力为F₂。已知物体A与物体B的密度之比为2：3，S_乙=3S_甲。则下列判断正确的是（ ）

A．P₁=P₂，9F₁=F₂
B．P₁＜P₂，9F₁=F₂
C．P₁=P₂，6F₁=F₂
D．P₁＜P₂，6F₁=F₂

将重为4N，体积为6×10^-4m³的物体投入一个装有适量水的烧杯中，溢出200g水。当物体静止时，下列说法正确的是（   ）

A．物体漂浮，F浮=2N

B．物体悬浮，F浮=4N

C．物体沉在水底，F浮=2N

D．物体漂浮，F浮=4N