初中物理综合题

物体只在重力作用下由静止开始下落的运动，叫做自由落体运动，这种运动只在没有空气的空间才能发生，在有空气的空间，如果空气阻力相对物体的重力比较小，可以忽略，物体的下落也可以近似地看作自由落体运动。
（1）为了探究自由落体运动时间与哪些因素有关，物理学习研究小组（一）提出了如下猜想：
猜想一：物体下落的时间与物体的材料有关；
猜想二：物体下落的时间与物体的质量有关；
猜想三：物体下落的时间与物体下落的高度有关。
为验证猜想的正确性，小组同学用6个金属球做了一系列实验，实验数据记录如下：

实验序号	材 料	质量（g）	下落高度(m)	下落时间(s)
1	铁 球	50	10	1.43
2	铝 球	50	10	1.43
3	铜 球	50	10	1.43
4	铝 球	50	15	1.75
5	铜 球	80	20	2.02
6	铁 球	80	10	1.43

 
①为了验证猜想一，应比较实验序号为_____、_____和_____的实验数据；分析可知，物体下落的时间与物体的材料        （选填“有关”或“无关”）。
②为了验证猜想二，应比较实验序号为_____和_____的实验数据；分析可知，物体下落的时间与物体的质量        （选填“有关”或“无关”）。
③为了验证猜想三，应比较实验序号为_____和_____的实验数据；分析可知，物体下落的时间与物体下落的高度        （选填“有关”或“无关”）。
（2）物理学习研究小组（二）也对这个问题进行了研究，他们让质量相等的铁球和纸团同时从同一高度由静止开始下落，他们发现两者下落时间不相等，原因是：           。
（3）下图甲是某实验小组绘制的金属球由静止自由下落的高度h与时间t关系图象；则，图乙中描述重力对该球做功W与时间t关系的四种图象中，正确的图象是          。

水在热电厂的锅炉中变为水蒸气，通过涡轮机带动发电机发电，用过的水蒸气在液化器中凝结成水，再到锅炉，循环使用．液化器中的冷却水则流到冷却塔中降温，如图.
（1）下列现象中与液化器中凝结成水的物态变化过程不相同的是 （    ）
A．初春早晨的浓雾
B．夏天早晨花草上的露珠
C．深秋早晨树叶上的白霜
D．冬天跑步时呼出的“白气”
（2）夏天，来自冷却塔的水温为16°C，而回到冷却塔的水温为30°C．若冷却塔和液化器间水的流量为15m³/s，试求这个系统通过冷却塔散热的功率．
（3）如果发电机的发电功率为5.6×10⁵kW，发电机把机械能转化为电能的效率为80%，不计水蒸气通过涡轮机过程中由于热传递造成的能量损失及涡轮机的摩擦，试求水蒸气的能量转化为电能的效率．

在课外实践活动中，同学们开展了应用电路的设计活动．

（1）小明设计了四种装置测定风速的大小，如上图所示．图中探头、金属杆和滑动变阻器的滑片P相连，可上下移动．现要求：当风吹过探头时，滑动变阻器R₂的滑片P向上移动，且风速越大风速计（由电表改装而成）的示数越大，符合上述要求的电路是（    ）
（2）小刚设计的电子体重秤的原理如下图所示，R₀为定值电阻，R是电阻值随所受压力大小发生变化的可变电阻，更换电压表（量程为3V）的表盘后可直接显示人体质量大小．已知R的电阻与所受压力F变化的关系如图象所示．设踏板的质量忽略不计，电源电压保持9V不变，g="10" N/kg ．

①空载时，电压表的示数为1V，求R₀的电阻值 .
②如果保持体重秤结构和电压表量程不变，将电阻R₀换掉，使体重秤的量程增大20 kg，计算说明：应使用多大的定值电阻替换R₀？
③改装后的体重秤电路总功率变化范围是多大？

如图所示，是著名设计师杨明洁先生操刀的 508 E-BIKE 智能电动单车。车身质量为25.7kg，后轮车架部分安装了250W中心曲柄结构电力发动装置，内置36V锂电池。前轮内置有发电花鼓，电动单车在骑行时可支持车灯照明、导航设备、扬声器、手机充电等功能。可GPS导航，内置传感器，可同步到手机APP，实现防盗、定位、报警以及健康等多项功能。请你结合文字介绍及图片信息指出与它有关的结构或使用所涉及的物理知识(不得与示例重复)
示例：

物理现象：智能电动单车把手上刻有凹凸不平的花纹；
物理知识：通过增大接触面的粗糙程度来增大摩擦力。
物理现象：                                      ；
物理知识：                                      。

如图所示，2015年3月31日，无需一滴燃料的世界最大太阳能飞机“阳光动力”2号降落在重庆江北国际机场，并于当天在重庆巴蜀中学开启中国首个地面科普活动。“阳光动力”2号机翼呈流线型，翼展长达72米，上面安装有17248块超薄、高效太阳能电池板，它们能在白天吸收能量。此外，飞机上还载有633块超轻薄的锂电池，白天，飞机“汲取”太阳能并储存足够多的能量，到了晚上，依靠储存在电池里的多余电能持续飞行。虽然“阳光动力”2号体积庞大，堪比波音747客机，但由于机身和机翼均采用极轻的碳纤维材料，其总重仅为2.3吨，与一辆家用汽车相当，其最大飞行高度可达8500m，最高时速为140km/h。请参照示例写出一个“阳光动力”2号所涉及的物理信息和对应的物理知识（不得与示例重复）。

例：物理信息：“阳光动力”2号降落在江北国际机场
物理知识：降落过程中机械能减小
作答：物理信息：____________________________________
物理知识：____________________________________

某学校的物理活动小组利用电流表或电压表制作了一个简易电子秤。图甲是小红设计的电子秤原理图，其中E为干电池（2节）；A是电流表（电子秤示数表盘）；R₀是定值电阻（5Ω）；R是一根长为6cm阻值为15Ω的均匀电阻丝。c是一根弹簧，其所受压力F与压缩量△L的关系如图乙所示。塑料盘的重力不计，g取10N/kg，制作时，调整弹簧的长度，使之不称重时滑片P刚好在电阻丝的a端。

（1）该电子秤的最大称量是多少千克？应选用的电流表最大量程是多少？
（2）当电流表的指针指在0.3A处时，所称重物的质量是多少？
（3）从理论上说明该方案的最大不足，并简要说明理由。

阅读短文，回答问题。
海水的利用
地球表面的70%以上是海洋，开发利用海洋有广阔的前景。
潮汐是一种海平面周期性变化现象，海平面每昼夜有两次涨落。人们在靠近海的河口或海湾深处建大坝，在大坝中间装上水轮发电机组。涨潮时，海水通过大坝流进河口，带动水轮发电机发电；退潮时，海水又流回海洋，从相反方向带动水轮发电机发电。法国的郎斯潮汐电站年发电量达5×10⁸ kW·h。
海水淡化和海水直接用于工业冷却用水的相关设备、管道防腐等技术已比较成熟。部分沿海国家许多工业冷却水来自于海水。
（1）潮汐发电是将_________能转化为电能；发电机是应用_________现象制成的。
（2）1吨煤燃烧后可发电2.5×10³ kW·h，郎斯电站每年的发电量可节约_________吨煤。
（3）海水淡化是利用海水先________再________来获得淡水的。（填物态变化的名称）
（4）海水用来作工业冷却用水主要是利用了水的_________大的特性。

能源问题是现代社会发展的三大基本要素之一，请回答以下问题：
（1）能源家族中：①柴薪、②煤炭、③石油、④天然气、⑤水能、⑥风能、⑦太阳能、⑧地热能等，其中属于化石能源的有_________（填序号）；
（2）城区正在进行天然气工程，有人表示赞同，有人表示反对，小刚同学收集了如下两组有关数据：

	热值q／（J·m^－3）	当地价格／（元·m^－3）	每户月平均用气量／m^3	更换灶具费用／元
煤气	约4×10^7	9	6	0
天然气	约8×10^7	15	3	70

①根据以上数据，在一标准大气压下将2.5 kg，20℃水烧开，水要吸收的热量为_______，如使用煤气，则需要_______m³，价格为______元；如使用天然气．则需要________m³，价格为_______元。[水的比热容为]
②现请你决策：_________（填“A”或“B”）
A．继续使用煤气       B．更换使用天然气
简单说明你作出这样决策的理由是____________________________________。

阅读短文，回答问题：
电热膜
电热膜是一种通电后能发热的新型电热器件，由可导电的特制油墨、金属载流条经加工、热压在聚酯薄膜间制成，如图甲所示．电热膜加热系统由电源、温控器、连接件、绝缘层、电热膜及饰面层构成．电源经导线连通电热膜,将电能转化为热能．将这种电热膜安装在房间地板下的地面上，热能就会源源不断地均匀传递到房间的每一个角落．
电热膜通电工作时没有发红、炽热现象产生，主要以辐射的方式散发热量，给人们的感觉像在露天阳光下一样温暖舒适，没有传统供暖系统所产生的干燥和闷热的感觉．100%的电能输入被有效地转换成了超过66%的远红外辐射能和33%的对流热能．电热膜表面工作温度在40℃左右，远远低于其老化温度，因此电热膜的寿命与建筑是同步的．
电热膜内部结构如图乙所示．经过特殊工艺加工形成的一条条薄的导电墨线两端与金属导线相连，形成网状结构．

在制造电热膜时，会出现不同区域导电墨线厚度不均匀的现象，厚的导电墨线电阻小．导电墨线电阻随温度变化的关系如图丙所示，这种温度特性的优点是，它不会因厚度不均匀而出现严重发热不均、局部过热的现象，这是电热丝所不具备的，它保证了电热膜各处的温度均匀．
市售电热膜的额定电压为220V，按功率分一般有两种规格：220瓦每平米、400瓦每平米．220瓦电热膜属于低温电热膜，主要应用于地暖行业；400瓦电热膜属于高温电热膜，主要用于除地暖以外的方面，温度最高可以达到70-80℃，用于印刷烘干，药物烘干等．
（1）电热膜工作时，各条导电墨线是采用   方式连入电路的；
（2）下列关于电热膜的说法中，错误的是   
A.电热膜是利用电流的热效应工作的
B.电热膜温度升高时发热功率会自动减小
C.聚酯薄膜是一种导电材料
D.电热膜的电热转换率比电热丝高
（3）某根石墨线的局部导电材料脱落，如左下图中A部分，这根墨线工作时的电功率   ；
A．变大         B．变小      C．不变         D．以上三种情况均有可能
（4）如下图，请用笔画线代替导线，将两块铺设好的电热膜（黑色加粗处为接线柱）与温控器、电源连接起来（笔画线不允许交叉）；

（5）某家庭装修时考虑用电热膜为房间进行取暖，若铺设面积为15m²，则通电正常工作2小时消耗的电能为   k·Wh．

新华网重庆3月31日电，3月31日1时35分，从缅甸曼德勒起飞的全球最大太阳能飞机“阳光动力2号”，在飞越群山，历经约20小时30分航行1500公里后，犹如一只巨大的风筝，安静地降落在重庆江北国际机场。
“阳光动力2号”是瑞士设计的一款能够在不添加任何燃料、不排放任何污染物的情况下昼夜飞行的飞机，机身使用的碳纤维蜂窝夹层材料，每立方米质量仅25克，机翼有72米，质量仅有2300千克，和一辆小汽车相当。机翼上装载的17248块太阳能电池板为飞机提供了持续的可再生能源。这些电池板每块仅厚135μm，相当于人类的一根头发丝。从上述可知:
（1）太阳能电池板的作用是将          能转化为电能。
（2）135μm=       m.
（3）“阳光动力2号”从曼德勒飞到重庆的平均速度     km/h。
（4）在飞行过程中，以            为参照物飞行员是运动的。
（5）机翼制成图乙所示的形状，使得飞机在飞行时，机翼上方气流比下方气流的流速大，所以下方空气的压强            上方空气的压强（选填“大于”、“等于”或“小于”）。
（6）飞机与地面之间的信息传播是通过                波来实现实，这种波在空气中的传播速度大约是                m/s。

（1）还记得植物大战僵尸中的太阳花吗，现实中已经有人做出来了。如图所示，是一种在阳光下能不断摇摆的塑料小花。花盆表面的太阳能电板在光照下，产生电流驱动电动机，使小花左右摆动。该小花摆动过程中发生了哪些能量转化？需要具体说明在哪里发生了什么能量转化，至少要写出四种哦。

	部位	能量转化
1
2
3
4

（2）打开手电筒开关后，发现小灯泡并不发光，请你参照示例猜测两种可能使小灯泡不发光的原因，并简约写出验证你猜测的方法。
示例：原因：可能电池用久了；验证方法：换上新电池。
①原因：_________________；验证方法：__________    ____。
②原因：_________  _____；验证方法：__________________。

阅读短文，回答问题
日常生活中存在这样的现象：飞机、轮船、汽车等交通工具运行时，受到空气阻力；人在水中游泳、船在水中行驶时，受到水的阻力；百米赛跑时，奔跑得越快，我们感到风的阻力越大。这是什么原因呢?
查阅相关资料得知：物体在流体中运动时，会受到阻力作用，该阻力叫做流体阻力。流体阻力大小跟相对运动速度大小有关，速度越大，阻力越大；跟物体的横截面积有关，横截面积越大，阻力越大；跟物体的形状有关，头圆尾尖（这种形状通常叫做流线型）的物体受到的阻力较小。物体从高空由静止下落，速度会越来越大，所受阻力也越来越大，下落一段距离后，当阻力大到与重力相等时，将以某一速度作匀速直线运动，这个速度通常被称为收尾速度。
某研究小组做了“空气对球形物体阻力大小与球的半径和速度的关系”的实验，测量数据见下表。（g取1 0 N／kg）

（1）下列     实验，可以验证“流体阻力大小与横截面积有关”

A．比较纸锥下落的快慢

B．研究气泡的运动规律

C．探究动能大小与哪些因素有关

D．探究阻力对物体运动的影响

（2）1号小球受到空气阻力最大时的速度为     m/s，此时空气阻力为    依据         原理。
（3）半径相同的小球，质量      （大／小）的收尾速度大。
（4）对于3号小球，当速度为20 m/s时，空气阻力       （大于／等于／小于）重力。
（5）轿车的外形常做成       ，目的是          ；在座位的靠背上安装“头枕”可防轿车     被（前面／后面）的车撞击时对乘者的伤害。
（6）为提高游泳成绩，请从泳姿或泳装方面，给运动员提一条合理化建议：                  。

(6分)图是一种光控电路，它主要由工作电路和控制电路两部分组成。工作电路由工作电源U₁、发热电阻R₁和R₂等组成；控制电路由光敏电阻R、磁控开关L、定值电阻R₀、电源U₂等组成。当磁控开关L线圈中的电流等于或大于15mA时，磁控开关的磁性簧片相互吸合（簧片电阻忽略不计）；当L线圈中的电流小于15mA时，簧片断开。已知U₁=24V，R₁=10Ω，R₂=20Ω，光敏电阻R的阻值随照射在它上面的光强E（表示光照射强弱的物理量，单位是坎德拉，符号是cd）变化的关系如图所示。当开关S闭合时，则：

（1）当L线圈中的电流小于15mA时，工作电路的总电阻R_决=              Ω。
（2）当L线圈中的电流等于25mA时，工作电路中通过R₁的电流I₁=         A.
（3）若控制电路中R₀=94Ω、U₂=1.5V（线圈阻值忽略不计），当照射到光敏电阻的光强达到某一个值时，磁控开关L的磁性簧片恰好吸合，此时光照强度E=          cd 。若10s后开关S断开，且断开时间也为10s，则前后两段时间电阻R₁所产生的热量变化了          J。

阅读下面的短文，回答问题
双触点干簧管
双触点干簧管是一种磁控开关，结构如图所示，其外壳是一只密封的玻璃管，管内充有某种惰性气体，并装有A、B和C三块簧片，其中B和C是用铁或镍等材料制成，A是用铜或铝等非磁性材料制成，A的端点与C的端点是固定端点，B的端点是自由端点，正常时B的端点在自身弹力作用下与A的端点接触，当绕在干簧管上的线圈通电时，如图所示，B的端点与C的端点分别被磁化而相互吸引，当吸引力大于B的弹力时，B与A的端点分开，并与C的端点接触。而当B与C的吸引力减小到一定程度时，B在弹力的作用下与C的端点分开，重新恢复与A的端点接触。
请问答下列问题：
⑴在图中，若要使螺线管的左端为N极，则电源左端是       极。

⑵簧片A、B和C所对应的材料可能是         。（填写序号）
①铁、铁、铜  ②铜、铝、铁 ③铜、铁、铁 ④镍、铁、铝
⑶当B的端点与C的端点接触时，簧片B具有       势能。
⑷如图所示，请将电路连接完整，要求闭合开关后，红灯先通电，然后绿灯与红灯能交替通电。

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。