初中物理综合题

国家规定燃气灶须安装熄火自动保护装置，在意外熄火（如汤水溢出）时，装置能自动关闭气路。图1为小华设计的模拟装置示意图：电源电压 $U=6V$ ；当电磁铁线圈中的电流 $I⩽0.02A$ 时，衔铁 $K$ 被释放从而关闭气路（未画出）启动保护，反之打开气路；线圈电阻不计；热敏电阻 $R_t$ 的阻值与温度的关系如图2中图线①所示。

（1）停止加热（意外熄火）后，随着 $R_t$ 温度降低，线圈中电流将变 　　；

（2）在调试装置时，需满足以下两个条件：

①装置启动保护时 $R_t$ 的温度不高于 ${80}^{°}\text{C}$ ；

②为防止意外熄火后燃气泄漏的时间过长，装置启动保护时 $R_t$ 的电功率应不超过 $0.06W$ ；为满足上述条件，求电阻箱 $R$ 接入电路阻值的范围；

（3）调试完成后，若仅将 $R_t$ 更换为图线②所示的热敏电阻（两只热敏电阻的吸、放热本领相同），小华发现装置启动保护的灵敏度会降低，你认为其中的原由是： 　　。

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 　　。

某制作小组所设计的电饭锅，其结构如图所示，控制系统中的感温磁体与受热面固定在一起，当温度低于 ${103}^{°}\text{C}$ 时，感温磁体具有磁性。

煮饭时用手向下按动开关，通过轻质传动杆 $\mathit{AOB}$ 使永久磁体和感温磁体吸合，触点闭合，电路接通，发热板开始发热。当温度达到 ${103}^{°}\text{C}$ 时，感温磁体失去磁性，永久磁体受重力及弹簧的弹力作用而落下，通过传动杆使触点分开，发热板停止发热。

（1）画出使触点分开时 $B$ 点受到的力和力臂。

（2）若用 $4N$ 的力按下开关， $B$ 端受到的阻力为 $1N$ ，则动力臂和阻力臂之比为 　　，如果手按下的距离为 $0.5\mathit{cm}$ ，则永久磁体和感温磁体之间的距离至少是 　　 $\mathit{cm}$ 。

（3）用电饭锅烧水（在标准气压下），水沸腾时 　　（能 $/$ 不能）自动断电。

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神奇的"大力士"﹣﹣形状记忆合金起重机

形状记忆合金起重机具有动力大、噪声小等优点，广泛应用于能源。交通和日常生活等领域。

形状记忆合金起重机的动力主要来自于形状记忆合金，如图甲所示，常温下发生形变的记忆合金。在受热超过某一温度时，完全恢复到原来的形状，此过程中产生很大的力，将重物提起。

依据不同记忆合金材料特性，可制成记忆压缩弹簧和记忆拉伸弹簧。如图乙所示为记忆压缩弹簧，在常温时较小的外力即可使其处于压缩状态，在高温时会自动恢复到原来的伸长状态记忆拉伸弹簧则与其不同，在常温时较小的外力可使其处于伸长状态，在高温时会自动恢复到原来的压缩状态记忆弹簧恢复原状时所产生的弹力远比普通弹簧大。

给记忆合金材料通上交替变化的脉冲电流，套使其温度升高。为控制加热快慢，通常采用改变一个周期内通有电流的时间占总时间的比值的方法来实现。

（1）形状记忆合金起重机在提升重物时，重物的重力势能 　　。

（2）由形状记忆合金材料制成的眼镜框被踩扁后，应 　　（升温/降温），使其恢复原状。

（3）对记忆拉伸弹簧来说，高温状态长度比低温状态 　　。

（4）下列图丙四种电流能使相同的记忆合金弹簧升温最快的是 　　。

（5）图丁是小明设计的形状记忆合金起重机的动力结构示意图，记忆弹簧通电后恢复原状，提起重物，为让记忆弹簧能回到初始位置，装置中需要搭配普通弹簧，下列四种组合中，提升力最大的是 　　。

A．普通弹簧，记忆拉伸弹簧、普通弹簧

B．普通弹簧，记忆压缩弹簧、普通弹簧

C．记忆压缩弹簧、普通弹簧、记忆压缩弹簧

D．记忆拉伸弹簧、普通弹簧、记忆拉伸弹簧

某兴趣小组利用图示装置来研究凸透镜成像的规律。

（1）为使像成在光屏中央，应调整元件，使 $\mathit{LED}$ 灯的中心、光屏的中心在 　 　。小明将各元件调整到如图位置时，小组成员在光屏上都能观察到清晰的像，这个像一定是 　　的（放大 $/$ 等大 $/$ 缩小），此时光屏上发生了 　　反射。

（2）当 $\mathit{LED}$ 灯向左移动时，要在光屏上再次获得清晰的像，只需将光屏向 　　（左 $/$ 右）方向适当移动，或者在凸透镜前放置一个合适的 　　眼镜。

（3）小华在用同样的器材进行实验时，发现光屏上出现的像只有中间清晰，两侧却较模糊，小明只对凸透镜进行了调整，就在光屏上得到了清晰的像，他的调整是 　　。

$A$ ．左右适当移动凸透镜         $B$ ．上下适当移动凸透镜

$C$ ．适当扭转凸透镜               $D$ ．更换焦距合适的凸透镜

阅读短文，回答问题。

喷泉

喷泉是利用水泵将水喷洒成特定形态的水表演艺术。水泵由电机带动工作时，水泵的叶轮高速旋转，驱使水飞离叶轮向外喷出，从而在叶轮中心区形成真空，将池中的水不断"吸"上来，水泵转速恒定时，喷出的水柱高度稳定。

音乐喷泉用计算机采集音乐的声音频率特征，并将其转化为控制信号，用以改变输入电机的电源频率；电源频率的改变使水泵的转速发生变化，达到调节水柱高度的目的。水泵的流量与转速成正比，扬程与转速的平方成正比，流量指水泵单位时间内喷出水的体积，扬程指水泵能将水提升的高度。

图甲所示的是一游乐喷泉向上喷出的水柱使卡通模型悬停在空中的照片，喷泉使用的水泵的部分参数如表一，模型悬停在空中时，水冲击到模型时的速度v与模型的质量M、水泵流量Q之间的关系如表二。

表一
额定转速n	2900r/min
额定流量Q	0.04m ^3/s
额定扬程H	8m
额定功率P	7.5kW

表二
速度v/m•s ^﹣ ^1	1.0	2.0	3.0	4.0	6.0
质量M/kg	3.0	6.0	12.0	12.0	12.0
流量Q/m ^3•s ^﹣ ^1	0.03	0.03	0.04	0.03	0.02

（1）欣赏音乐喷泉时，悦耳的声音是通过 　　传入人耳的；水泵的叶轮中心区形成真空时，水池中的水在 　　的作用下不断地进入水泵内。

（2）下列关于喷泉的有关说法，正确的是 　　。

A．卡通模型所受重力与水对模型的冲击力是相互作用力

B．向上喷出的水在上升过程中的速度处处相等

C．阳光下喷泉附近常出现的彩虹是由光的反射引起的

D．音乐喷泉通过采集声音中的音调信息控制水泵的转速

（3）某喷泉装有四台参数如表一的水泵。第一次调试时水泵转速为额定值的0.9倍，则此时扬程为 　　m；第二次调试时四台水泵都在额定功率下工作，每台水泵先依次各喷20s，然后一起喷70s停喷，则这次调试过程四台水泵消耗的电能为 　　kW•h。

（4）分析表二数据，当卡通模型的质量为10kg，水冲击模型时的速度为5.0m/s时，对应的流量为 　　m ³/s，水泵每秒喷出水的质量为 　　kg。

（5）如图乙为控制喷泉断续工作的模拟电路，AB两端输入如图丙所示的周期性变化的电压U _AB．定值电阻R＝2Ω，D为电子元件，当U _AB＜6V时，D两端的电压U _D等于输入电压，U _AB≥6V时，U _D保持6V不变。当R的电功率满足P _R≥8W时，水泵启动喷水。则t＝3s时电阻R的电功率为 　　W；该电路工作20min，喷水时间共为 　　s。

小明和小虎设计如图甲所示的电路测量未知电阻Rx的阻值。实验器材有：电源（电压4.5V）、滑动变阻器R（0～20Ω）、电阻箱R ₀（0﹣999.9Ω）、电流表、单刀双掷开关及导线若干。

（1）请根据图甲所示的电路，在图乙中用笔画线代替导线将实物图连接完整。

（2）小明将S拨至"1"，调节滑动变阻器的滑片至某一位置，电流表示数为0.36A．再将S拨至"2"，调节电阻箱，使电流表示数为 　　A，此时电阻箱的示数如图丙所示，则待测电阻的阻值Rx＝ 　　Ω。

（3）把电阻箱的阻值从10.0Ω调到丙图所示的阻值时，小虎想先把"×10"档从1调到0，再调"×1"档。你认为他的想法是否妥当？答： 　　（选填"是"或"否"），理由是： 　　。

（4）测量结束断开开关后，应首先拆除 　　（选填"电源"或"电流表"）两端导线。

用硬币做以下物理小实验

（1）甲图中，硬币的直径为 　　cm。

（2）图乙中，用力吹气能将硬币吹入盘中。吹气时，硬币上方空气流速大，气体压强 　 　。

（3）图丙中，将一枚硬币放在碗底，眼睛在A处恰好看不到它，保持人眼、碗和硬币的位置不变，要使眼睛再次看到"硬币"，以下方案：

①沿碗壁缓缓向碗中加水；

②在碗上方适当位置放一光屏；

③用手电筒照亮硬币；

④在碗上方适当位置放一平面镜；

其中可行的有 　　。

某实验小组在"探究电流与电阻的关系"实验中，按如图甲所示的电路图正确连接电路，逐次将不同阻值的电阻 $R$ 接在 $a$ 、 $b$ 间，每次闭合开关前，滑动变阻器的滑片均移到阻值最大端。

（1）当接入的电阻 $R$ 为 $5\Omega$ 时，闭合开关，电流表无示数，电压表示数如图乙所示，移动滑片，两表指针保持不动。若电路中只有一处故障，则故障是 　　；电源两端的电压为 　　 ____ $V$ 。

（2）排除故障后进行如下操作：①闭合开关，记录电流表示数；②移动滑片使电压表示数为 $U_0$ 时，记录电流表示数；③当接入的电阻 $R$ 分别为 $10\Omega$ 、 $15\Omega$ 时，闭合开关，重复步骤②；④当接入的电阻 $R$ 为 $\mathit{Rx}$ 时，闭合开关，电压表示数大于 $U_0$ ，记录电流表示数：⑤利用测得的数据绘制出如图丙所示的图象。

（3）实验中，滑动变阻器消耗的最大功率为 　　 $W$ 。

（4）仍使用原有器材，若使以上四个电阻都能为实验所用，应控制 $a$ 、 $b$ 之间的电压至少为 　　 $V$ 。

如图所示是小明自制的用来探究影响浮力大小因素的装置：将弹簧和标尺固定在支架上，用细线将一个金属块悬挂在弹簧下端，弹簧静止时指针正对标尺上的 $A$ 位置（本装置使用时，弹簧未超过弹性限度）。

（1）向杯中缓慢注水，从金属块底部接触水面，到金属块刚好浸没水中的过程中，指

针由标尺上的 $A$ 位置缓慢上移至 $C$ 位置，说明物体所受浮力的大小跟 　　有关，此过程中支架上 $O$ 点所受拉力的最大变化量为△ $F_1$ ；继续向杯中注水，指针 　　（选填"上移"、"不动"或"下移" $)$ ：当注满水时，金属块底部受到的压强为 $p_1$ 。

（2）将水倒尽，向杯中缓慢注入某种液体 $({\rho }_{液}\ne {\rho }_{水})$ ，当指针指在 $C$ 位置时，金属块底部受到的压强为 $p_2$ ，则 $p_1$ 　　 $p_2$ （选填" $>$ "、" $=$ "或" $<$ " $)$ ，分析推理可知：金属块所受浮力的大小还与 　　有关。

（3）将液体倒尽，用等体积塑料块 $({\rho }_{水}<{\rho }_{\mathit{塑料}}<{\rho }_{\mathit{金属}})$ 替换金属块进行实验。向杯中缓慢注水，从塑料块底部接触水面，到塑料块浸没水中的过程中，支架上 $O$ 点所受拉力的最大变化量为△ $F_2$ ，则△ $F_1$ 　　△ $F_2$ （选填" $>$ "、" $=$ "或" $<$ " $)$ 。

小明要测量额定电压为 $2.5V$ 的小灯泡正常发光时的电阻，连接的电路如图甲所示。

（1）要用电压表测量小灯泡两端的电压，电路中有一处导线连接错误，请在错误的导线上打" $\times$ "，并用笔画线代替导线将电路连接正确。

（2）实验过程中，当电压表示数为 $2.1V$ 时，电流表示数如图乙所示，为使小灯泡正常发光，应将滑动变阻器的滑片向 　 　移动，当电压表示数为 $2.5V$ 时电流表的指针在图乙指针的位置上偏转了一个小格，则灯丝的电阻约为 　　 $\Omega$ （结果保留一位小数）。

小宁在家里观察了豆浆机的构造、铭牌（如图甲）和制作豆浆的过程。发现其中用到了许多物理知识。

（1）机座底部安装有三个小橡皮碗，相当于"吸盘"，可以防止豆浆机在打浆时位置发生移动。"吸盘"是利用 　　起固定作用的。

（2）如图乙所示，豆浆机电源线的插头有三个脚，其中稍长些的脚连接了豆浆机的金属外克部分、电源线接入电路后可以把豆浆机的金属外壳与 　　相连接。

（3）豆浆机的机头主要由一个电热器（电热丝）和一个电动机带动的打浆器构成。制作豆浆的过程是先加热，再打浆，再加热煮熟。由此可知，豆浆机的电动机和电热器的连接方式是 　　。

（4）豆浆打好后，小宁打开豆浆机，闻到香味的同时他戴的眼镜的镜片已模糊不清。①"闻到香味"属于 　　现象；②"镜片模糊不清"发生的物态变化是 　　。

（5）豆浆机铭牌上的部分技术参数如表所示。豆浆机制作一次豆浆需要先加热 $4\mathit{min}$ ，再打浆 $3\mathit{min}$ 。再加热 $6\mathit{min}$ 。问制作一次豆浆，豆浆机消耗的电能是多少？

（6）现在市场上有一些电器的电源线芯线比合格产品细，请你根据焦耳定律简要说明使用这种电源线存在什么隐患？

额定电压	$220V$
额定频率	$50\mathit{Hz}$
电动机额定功率	$180W$
电热器额定功率	$800W$

宁夏境内首条高速铁路 $---$ "银西高铁"正处在紧张施工中，"银西高铁"线路全长约 $618\mathit{km}$ ，设计行车时速为 $250\mathit{km}$ ，预留每小时 $350\mathit{km}$ 的提速条件，其中宁夏境内长约 $182\mathit{km}$ 。高铁车组与传统列车相比，在设计上采用了许多新技术。

（1）如图所示，高铁车头采用流线型设计可以减小 　　。

（2）高铁列车速度从 $200\mathit{km}/h$ 降到 $90\mathit{km}/h$ 的过程中不采用机械刹车，而是利用"再生制动"技术；列车由于 　　　　能；当车速降到 $90\mathit{km}/h$ 时，实施机械刹车，利用刹车片与轴之间的摩擦力使车速减小。

（3）若"银西高铁"通车后，列车按设计时速行驶，从银川到达西安至少需要几小时？

小明制作了一个可测量物体质量的装置，如图甲所示小筒与大筒均为圆柱形容器。小筒和托盘的总质量为200g，小筒底面积50cm ²，高12cm，大筒中装有适量的水，托盘上不放物体时，在小筒和大筒上与水面相平的位置的刻度均为"0"，将小筒竖直压入水中，当水面距小筒底10cm时，在小筒和大筒上与水面相平位置的刻度均为最大测量值，小筒和大筒的分度值相同。把被测物体放入托盘中，读出小筒或大筒上与水面相平位置对应的刻度值，即为被测物体的质量。

（1）该装置所能测量物体的最大质量为 　 　g；

（2）小筒上相邻两刻度线的间距比大筒上相邻两刻度线间的距离 　 　（选填"大"或"小"）；

（3）他想利用此装置测算出石块的密度，操作如下，如图乙所示，将石块放入托盘中，读出大筒上的示数为m ₁；如图丙所示，将此石块沉入水中，读出大筒上的示数为m ₂，该石块密度的表达式为ρ _石＝ 　 　（水的密度用ρ _水表示）

在"探究水沸腾时的温度变化的特点"的实验中，两组同学在相同的环境中，用如图甲所示的装置分别进行实验，并根据实验数据绘制如图乙所示的a、b两个图象，由图象可知：

（1）水的沸点为 　 　℃，在沸腾过程中水的温度 　 　；

（2）两组同学的实验中，水从开始加热到沸腾所用的时间相同，则他们所用水的质量的大小关系为：a图线对应的水的质量 　 　b图线对应的水的质量。（选填"大于"、"小于"或"等于"）