初中物理综合题

桂林经常使用喷雾车对街道进行降温除尘，总重为6×10⁴N的喷雾车静止在水平路面上时，车轮与路面的总接触而积为0.15m²。某次作业中喷雾车在8×10³N的牵引力作用下，以4m/s的速度水平匀速行驶了30s。求：

（1）静止时，喷雾车对水平路面的压强等于多少帕斯卡？

（2）在这30s内，牵引力对喷雾车做功等于多少焦耳？

如图所示是某研究小组精心设计的一种机械，高处的水通过左侧的管道向下流动，水流冲击叶片，叶片的转动带动砂轮转动，就可以打磨需要的工件，同时带动右侧的抽水器将水从低处抽到高处，继续向下流动，从而永不停歇。你认为这种机械是否能够一直工作下去，请说明原因。

热爱劳动的津津，在家学做天津特色菜“贴饽饽熬鱼”时，一个饮料瓶不小心落到了松软的玉米面团上，在面团上留下较深的痕迹。于是他灵机一动，利用玉米面团和装有水的饮料瓶，依次做了如图所示的实验，对如下两个问题进行了探究。

问题一：压力作用效果跟哪些因素有关。

问题二：重力势能大小跟哪些因素有关。

（1）做实验①②③是为了探究＿＿＿＿＿（选填“问题一”或“问题二”）；

（2）利用实验④⑤可探究重力势能大小与 ＿＿＿＿＿是否有关；

（3）《民法典》中规定“禁止从建筑物中抛掷物品”，生活中更要杜绝“高空抛物”这种严重危害公共安全的行为。“高空抛物”危害性大的原因，可通过分析实验⑤⑥得出的结论来解释，请你写出该结论＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿。

2017年5月30日，“蛟龙号”载人潜水器在世界最深的马里亚纳海沟进行了本年度的第4潜，当地时间7时03分开始下潜，10时21分抵达预定 $6700m$深处，近距离在该深度处拍摄到了狮子鱼游弋的影像，获取到了基岩蚀变岩石、沉积物、生物和近底海水样品，已知“蛟龙号”的总体积为 $84m^3$． $({\rho }_{\mathit{海水}}=1.0\times {10}^3\mathit{kg}/m^3$， $g=10N/\mathit{kg})$

据此计算：

（1）“蛟龙号”潜水器下潜的速度为多大？（结果保留两位小数）

（2）“蛟龙号”潜水器未向水舱充水时的总质量为 $22t$，并且漂浮于海面上，求此时它排开海水的体积是多少？欲使“蛟龙号”完全浸没，至少应向水舱中充多少吨海水？

（3）狮子鱼头部上表面 $1\times {10}^{-4}{m}^2$的面积上受到的海水压力是多大？

（4）若将获取到的岩石样品取一小块，用天平和量筒测出它的质量和体积如图所示，则该岩石的密度为多少千克每立方米？

党的十九大报告提出，要建设生态宜居、生活富裕的新农村。某兴趣小组在社会实践中来到某乡村建筑工地，建筑工地工人们用如图甲所示的滑轮组来提升重物，不计绳重和摩擦。

（1）一个工人质量为 $60\mathit{kg}$ ，竖直向上匀速拉动 $700N$ 的重物时，绳上拉力为 $400N$ ，将重物提升 $2m$ 用时 $20s$ ，滑轮组的机械效率为多少？

（2）在这 $20s$ 的时间内拉力的功率为多少 $W$ ？

（3）该工人能够提升的最重的物体约为多少 $\mathit{kg}$ ？

（4）请你设计另一种最省力的绕线方式，并画于图乙中。

（5）利用最省力的方式，提升 $800N$ 的重物，求绳上拉力的大小？

（6）利用最省力的方式，竖直向上以 $0.15m/s$ 的速度匀速拉动绳子，求 $20s$ 物体上升的距离？

阅读短文，回答问题：

阳光动力2号

如图所示，是进行过环球飞行的全球最大的太阳能飞机“阳光动力2号”。它的翼展达到了 $72m$，比一种大型波音飞机的翼展还要宽 $3.5m$；机长 $22.4m$，接近一个篮球场的长度。但由于它的机身和机翼均采用极轻的碳纤维材料制造，因此，它的质量只有 $2300\mathit{kg}$，与一辆中型轿车相差无几。

“阳光动力2号”上面共贴敷了17248片太阳能电池。这些电池可以产生最大 $70\mathit{kW}$的功率，这些电力输送给四台电动机带动螺旋桨给飞机提供动力。

白天，它会爬升到 $9000m$的高空以避开气流并最大化利用太阳能，而夜晚则半滑翔飞行，逐渐降低到 $1500m$高度，其速度并不大，因此夜里对能源的需求也大大减少。

（1）这种“极轻的碳纤维材料”的密度约为 $1.7\times {10}^3\mathit{kg}/m^3$，这个密度值表示的物理意义是：　                                                　。

（2）机身上的太阳能电池以最大功率工作，在 $30\mathit{min}$的时间内产生　       　 $\mathit{kW}·h$的电能。

（3）“阳光动力2号”从白天航行转为夜里航行过程中，它的重力势能　      　（填“逐渐增大”、“不变”或“逐渐减小”）。

阅读短文，回答问题。

一起向未来

2022年4月16日，圆梦天宫，英雄凯旋，在太空“出差”183天的中国航天员三人组平安返回地球。随着我国航天事业的不断发展，让普通人进入太空旅行的计划正在逐步实施，未来，会有更多的人实现上九天揽月的飞天梦。

太空中没有空气，人若暴露在太空中无法获得氧气，这种状态下 $10s$就会失去意识；太空中没有作用于身体的大气压，体液就会快速沸腾，从而使身体组织膨胀，体温降低而冻结；太空中处于真空状态，阳光直射下温度可高达 $120℃$，而在阴影处温度则会骤降至 $﹣150℃$；太空中还有速度极快的微小陨石，人体一旦碰到将造成极大伤害。

为实现太空旅行，人们不断研发各类宇航服，每一批新型宇航服的诞生都是人类技术的又一次巨大飞跃。可以想象，未来的宇航服将是个人太空旅行的宇宙飞船。

（1）太空中没有作用于人体的大气压，体液就会快速＿＿＿＿＿，其原因是＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿。

（2）沙克尔顿环形山位于月球南极，在山的边缘阴影区永无日照，保持着太阳系最低温的记录，请你推测这个最低温可能是＿＿＿＿＿ $℃$。

（3）假如，你穿着自己设计制作的宇航服，在星空中遨游、月球上漫步。你的宇航服应具备哪些功能？＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿（至少两点，答案合理即可）。

在比较水和煤油吸热能力的实验中，使用了相同的酒精灯、相同的设备，首先分别对质量相同的水和煤油加热相同的时间，然后分析温度的变化量得出结论，这种实验探究方法叫做　         　，该实验是利用　         　（选填“热传递”或“做功”）的方法来改变水的内能，若被加热水的质量为 $0.2\mathit{kg}$，加热时间长 $5\mathit{min}$，温度升高了 ${50}^{°}\text{C}$，则水吸收的热量是　         　，已知 $c_{水}=4.2\times {10}^{3}J/\left(\mathit{kg}{\cdot }^{\circ }\text{C}\right)$；若某同学测出了加热前、后酒精灯质量的变化量为 $m$，并利用上面测出的水吸收的热量 $Q$，通过公式 $q=\frac{Q}{m}$计算出了酒精的热值，则该热值与实际酒精的热值相比　        　（选填“偏大”“偏小”或“不变”）

2020年6月20日，我国自主设计和建造的“海斗号”载人潜水器，成功下潜到太平洋“马里亚纳海沟”10000米深处。创造了载人潜水器海水深潜的世界纪录。潜水器由双层船壳构成，外层与海水接触，外壳选择了钛合金作主材，潜水器在上浮和下潜时，其体积是一定的。潜水器近似可以看作长方体，其规格：长 $9m$、宽 $3m$、高 $3.4m$。该潜水器悬浮在海水中时总质量为 $25t$（海面大气压 $1.0\times {10}^5\mathit{Pa}$， $g=10N/\mathit{kg})$。

（1）假设海水密度不随深度变化，质量不变的潜水器在上浮且未浮出水面过程中，受到水的浮力　     　（选填“变大”、“变小”或“不变”）；

（2）“海斗号”悬浮在海水中，求所受到的浮力；

（3）载人潜水器在10000米深处，其上表面受到的压力约为 $2.78\times {10}^{9}N$，求海水的密度。

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。

如图所示电路，电源电压保持不变，滑动变阻器 $R$’的最大阻值为 $30\Omega$，小灯泡 $L$上标有“ $2.5W$”字样（忽略温度对灯泡电阻的影响）。

（1）滑片移至最右端，闭合开关后，电流表的示数为 $0.3A$，小灯泡的功率为 $0.9W$，求电源电压。

（2）将滑片移至某一位置时，电压表的示数为 $7V$，此时小灯泡正常发光，求小灯泡正常发光时的电流和电路的总功率。

（3）若把小灯泡换成一个定值电阻 $R$，假设电流流过电阻 $R$产生的热量为 $Q$、转化的电能为 $E$、做的功为 $W$，请写出这三个物理量的大小关系。