初中物理综合题

《天工开物》是我国古代的科学著作，书中记载着大量的古代农业机械。其中这样写道：“凡河滨有制筒车者，堰陂障流绕于车下，激轮使转，挽水入筒，一一顷于枧内，流入亩中，昼夜不息，百亩无忧。”该段文字描述了筒车这样一种以水流作动力，用来取水的机械，如图所示。若接水槽离取水处高 $4m$，水轮上有 $12$个取水筒，一个取水筒每次可取水 $4kg$，筒车旋转一周所用时间为 $60s$。（接水槽离倒水处的高度忽略不计， $g$取 $10N/kg$）

（1）请从能量转化的角度，简要分析筒车的工作原理；

（2）求该筒车旋转一周对进入接水槽的水所做的功；

（3）若水流冲击筒车的功率为 $40W$，求筒车旋转一周取水的机械效率。

如图所示，是“探究凸透镜成像的规律”的实验装置，已知使用的凸透镜的焦距为 $10cm$。

（1）实验时，要将＿＿＿＿＿（选填“蜡烛”或“烛焰”）、凸透镜、光屏三者的中心调到同一＿＿＿＿＿。

（2）如图所示，光屏上承接到清晰的实像，像距为＿＿＿＿＿ $cm$，＿＿＿＿＿（选填“照相机”、“投影仪”或“放大镜”）就是利用这个成像原理制成的。

（3）保持透镜位置不动，将蜡烛向右移动 $10cm$，光屏移动到＿＿＿＿＿ $cm$的刻度线处，光屏上再次得到清晰的像。

（4）实验中，由于蜡烛变短，烛焰在光屏上的像位于光屏的＿＿＿＿＿（选填“上半部”或“下半部”）。

小明用“伏安法”测量未知电阻 $R$的阻值。

（1）根据图甲的电路图，用笔画线代替导线，将图乙的实物图补充完整。要求滑动变阻器滑片向右滑动时它的电阻增大、电压表选择合适的量程。

（2）闭合开关前要将滑动变阻器的滑片调到＿＿＿＿端。

（3）电压表的示数为 $1.5V$时，电流表的示数如图丙所示为 ＿＿＿＿ $A$，可算出电阻R的阻值为 ＿＿＿＿ $\Omega$。

（4）他接着移动滑动变阻器的滑片测出多组电压和电流的值，算出对应的电阻值及电阻的平均值，计算电阻的平均值的目的是＿＿＿＿。

（5）测出电阻R的阻值后，小明还对标有 $2.5V$的小灯泡的电阻进行了测量，他测量了多组数据，如下表所示。

次数	1	2	3	4	5
电压U/V	2.5	2.1	1.7	0.9	0.1
电流I/A	0.28	0.26	0.24	0.19	0.05
电阻R/Ω	8.93	8.08	7.08	4.74	2.00
小灯泡亮度	亮度越来越暗

小明发现 $5$次测量的电阻值相差较大，和其他小组交流发现都存在类似情况，且小灯泡的电阻随电压减小而减小，亮度也变暗。同学们认为这种情况不是误差造成的，而是小灯泡电阻受 ＿＿＿＿影响；亮度越来越暗，是小灯泡两端电压越来越小，实际功率变 　＿＿＿＿的缘故。

世界最长跨海大桥——港珠澳大桥，横跨伶仃洋，将香港、澳门和珠海三地连为一体，被誉为现代世界新七大奇迹之一，如图甲所示。港珠澳大桥由桥、人工岛、海底隧道三部分组成。其中6.7公里的海底隧道距离海面40多米，由33节沉管对接而成。港珠澳大桥施工海域恰好穿过中华白海豚自然保护区，这种珍稀动物是香港回归祖国的吉祥物。开工前工程师们立下了誓言，大桥通车白海豚不搬家。监测结果表明至大桥竣工，依然有近两千头中华白海豚欢快地栖息在港珠澳大桥周边海域。

请回答下列问题：

（1）如图乙所示，以人工岛为参照物，正在海中游动的白海豚是 　 　（选填“运动”或“静止”）的。

（2）港珠澳大桥全长 $55\mathit{km}$，设计通行时速 $100\mathit{km}/h$。若一辆具备通行车牌的汽车按大桥设计时速行驶，至少需要多长时间才能通过大桥？

（3）铺设海底隧道的沉管，每节质量约为 $7.4\times {10}^7\mathit{kg}$，则每节沉管所受重力为多少 $N$？（取 $g=10N/\mathit{kg}$）

（4）两端密封后的沉管，每节最大排水量约8万吨，由于其整体密度稍小于海水密度，所以沉管浮在海面，需用拖轮浮运至既定位置再沉放安装。若你是大桥的工程师，你如何将沉管沉放到海底安装，请运用所学浮力知识进行说明。

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？

某物理兴趣小组用如甲所示电路图测量定值电阻的阻值。

（1）根据图甲所示的电路图，进行实物连线如图乙所示，在该实物连线中，电流表上还有一个接线柱没有与其它元件连接，请你用笔画线代替导线，将图乙的实物连线连接完整。

（2）某次测量时，电压表、电流表的指针位置如图丙所示，则电压表读数为＿＿＿＿＿ $V$，电流表读数为＿＿＿＿＿ $A$，根据测量结果可计算出待测电阻的阻值为＿＿＿＿＿ $\Omega$。

（3）移动滑动变阻器滑片 $P$，改变电压表和电流表的示数，根据实验测得的多组数据，求出电阻的平均值。多次测量求平均值的目的是＿＿＿＿＿。

A．	减小实验误差
B．	寻找普遍规律

在医院住院部，病人需要护理时，闭合床头开关，就能及时通知值班室里的护士。这个呼叫电路应该怎么设计呢？实验小组进行了模拟设计。

（1）设计呼叫电路时，下列因素中，不需要考虑的是 　　 $.$

A．	$A.$ 护士工作很忙，要用多种信号提醒
B．	$B.$ 能够确定呼叫发出的位置
C．	$C.$ 呼叫信号强弱合适
D．	$D.$ 值班室是否有护士值班

（2）小李同学以一个病房只有一张病床为例，设计了如图1所示的电路。该电路能不能达到呼叫目的？答： 　　。

（3）当一个病房有三张病床时，小杨同学设计的电路如图2所示，小张同学设计的电路如图3所示。对比这两个电路，图3电路的优点是 　　 $.$

（4）关于图3所示呼叫电路的器材选择，下列说法中，不合理的是 　　。

A．	$A.$ 电源能长时间稳定供电
B．	$B.$ 指示灯选用 $15W$ 的节能灯
C．	$C.$ 电铃额定功率不宜太大
D．	$D.$ 病房开关必须安全且使用方便

（5）进一步讨论发现，图3所示的呼叫电路还不够完善，应该继续改进。

用天然气灶烧水时，把质量为 $2\mathit{kg}$、初温为20℃的水，加热到70℃，此过程中天然气完全燃烧放出的热量为 $2.1\times {10}^{6}J$。已知水的比热容为 $4.2\times {10}^{3}J/（\mathit{kg}·℃）$。求：

（1）水吸收的热量是多少J？

（2）天然气灶烧水时的热效率是多少？

电给我们的生活带来了极大的便利，但不正确用电也会带来很大的危害。所以，一定要学会安全用电，让电更好地为我们服务。如图所示的家庭电路中，如果同时使用的用电器总功率过大，可能会引发火灾。请你用所学过的电学知识来解释原因。

某同学用如图甲所示的电路测量小灯泡的电功率。实验中电源电压保持不变，小灯泡的额定电压是 $3.8V$。

（1）图甲中有一根导线接错了，请你在这根导线上打“×”，并补画出正确的那根导线。

（2）正确连接电路后，小灯泡正常发光时电流表示数如图乙所示，则小灯泡正常发光时的电流是＿＿＿＿＿ $A$，小灯泡的额定功率是＿＿＿＿＿ $W$。

（3）测出小灯泡额定功率后，该同学接着移动滑动变阻器的滑片，当电流表的示数为 $0.32A$时，电压表的示数不可能是＿＿＿＿＿（填标号）。

A．	$3.9V$
B．	$4.0V$
C．	$4.1V$

九一班开展“节约一度电”主题活动。请你和他们一起，完成以下活动内容。

（1）某型号洗衣机的洗涤功率为 $250W$，完成一次洗涤的时间为 $30\mathit{min}$，则一度电可供该洗衣机完成几次洗涤？

（2）若自来水的温度为 $15℃$，某电热水器的电加热效率为84%，则一度电可使该电热水器将多少千克的自来水加热至 $45℃$？[ $c_{水}=4.2\times {10}^{3}J/（\mathit{kg}·℃）$]

（3）请写出一条节约用电的建议，并用所学的物理知识加以解释。

小明是家务小能手，经常用挂烫机熨烫衣服。挂烫机是通过电热丝加热水箱中的水，产生水蒸气来熨烫衣服。它的正常工作电压为 $220V$，水箱最多装水 $0.2\mathit{kg}$，加热功率有大、小两个挡位，其工作原理图如图甲所示。其中电热丝 $R_1=60\Omega$， $R_2=40\Omega$。

（1）熔断器在电路中起到 　 　作用。

（2）若将水箱中 $0.2\mathit{kg}$的水从 $20℃$加热到 $100℃$，水吸收多少热量？[水的比热容 $c＝4.2\times {10}^{3}J/（\mathit{kg}·℃）$]

（3）挂烫机在大挡位工作时的额定功率是多大？

（4）小明是一个爱思考的孩子，他把电路原理图改为乙图，也设有两个挡位。已知熔断器允许通过的最大电流为 $8A$，请判断乙图电路是否合理，通过计算说明原因。

小宸利用一个电池组，两只电流表（ $A_1$和 $A_2$），一个开关，一个阻值为 $R_0=15\Omega$的定值电阻和若干导线，来测量未知电阻 $R_x$的阻值，他设计好电路并正确操作，发现 $A_1$、 $A_2$的示数如图所示。

（1） $A_1$、 $A_2$的示数 $I_1$、 $I_2$分别是多少？

（2）在你不确定电路设计的情况下，请判断电阻 $R_x$可能的阻值为多少？

“探究电流与电压和电阻的关系”的实验中，准备的电学器材如下：电源（ $4.5V$）、电流表、电压表、滑动变阻器 $R$标有“ $30\Omega 1A$”、定值电阻（ $5\Omega 、10\Omega 、20\Omega 、30\Omega$）、开关、导线若干。

（1）“探究电流与电压的关系”实验

①某同学＿＿＿＿＿开关，按如图甲所示电路图连接实物。试触时发现：电流表指针向零刻度线左侧偏转，如图乙所示，则电路连接出现的错误是＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿。

②纠正错误后开始实验，应将滑动变阻器滑片 $P$向＿＿＿＿＿（选填“左”或“右”）滑动，使电阻 $R_0$两端电压由 $1.5V$逐渐增大到 $2V、2.5V$，读出所对应的电流值。其中第二次电流表示数如图丙所示为＿＿＿＿＿ $A$。实验数据如表所示。

实验次序	1	2	3
U/V	1.5	2	2.5
I/A	0.15	△	0.25

③分析数据，得出结论：电阻一定时，导体中的电流与导体两端电压成＿＿＿＿＿比。

④善于预习的小辉，分析表中数据可知该同学所用的定值电阻阻值为＿＿＿＿＿ $\Omega$。

（2）“探究电流与电阻的关系”实验

①将 $10\Omega$的定值电阻接入A、B两点间，调节滑动变阻器的滑片 $P$，使电压表示数为 $2V$，读出电流表示数。

②接下来用 $20\Omega$的电阻替换 $10\Omega$的电阻，闭合开关，调节滑动变阻器的滑片 $P$，使电压表示数＿＿＿＿＿（选填“大于”、“小于”或“等于”） $2V$时，读出电流表示数。

③将实验器材中＿＿＿＿＿（选填“ $5\Omega$”或“ $30\Omega$”）定值电阻接入 $A、B$两点间，无论怎样移动滑片 $P$都无法完成实验。

林椿同学在疫情居家期间，仔细研究家里照明电路中，一盏白炽灯泡电阻、电功率随电压变化的特点。收集分析数据后，画出了灯泡电流随电压变化图像，如图所示。

（1）由图可知，随电压增大，灯泡的电阻值＿＿＿＿（选填“不变”或“增大”或“减小”）；

（2）当灯泡正常工作时，其电压为 $220V$， $1min$消耗的电能为 $2400J$，求灯泡的额定功率和额定电流；

（3）当灯泡电压为 $180V$时，间接测得其电流为 $0.16A$。因为照明电路电压恒为 $220V$，需要给灯泡＿＿＿＿（选填“串联”或“并联”）一个电阻，才能实现灯泡电压 $180V$，求该电阻的电阻值。