初中物理综合题

如图1，工人将重 $500N$的货物推入静止的货柜中（忽略空气阻力， $g$取 $10N/kg$）。

（1）在斜面上货物受到沿斜面向上 $250N$的推力 $F_1$，从 $P$点匀速运动到 $Q$点用时 $4s$。求此过程

① $F_1$的功率；

②斜面的机械效率。

（2）在货柜的同一水平底面上，货物受到水平向右 $100N$的推力 $F_2$，从 $A$点匀速运动到 $B$点用时 $1s$，在 $B$点撤去 $F_2$，货物继续运动 $0.5s$停在 $D$点。

①用“•”表示货物，在方框中画出货物在 $C$点的受力示意图；

②货物到 $A$点时为计时起点，在图2中画出 $0～1.2s$货物所受摩擦力的大小随时间变化的图象。

（3）图3中的尾板等效成图4中以 $O$为支点的杠杆，处于水平静止，尾板自重为 $G$、受到绳的拉力为 $F_3$（忽略绳重）。

①在图4中画出 $F_3$的力臂 $l$；

②绳长一定，绳按图5方式悬挂，尾板仍处于水平静止，则此时尾板受到绳的拉力 $F_4$＿＿＿＿ $F_3$（选填“＞”、“＝”、“＜”）。

汽车启动时，蓄电池向启动电动机 $M$供电，设 $M$两端电压为U，通过 $M$的电流为 $I$，测得 $U﹣t$和 $I﹣t$图象如图1。

（1）求 $t_1$时 $M$的电功率；

（2） $M$仅通过导线 $a、b$接入电路，如图2所示， $a$的电阻为 $0.001\Omega$。若通过 $M$的电流为 $200A$，持续 $0.5s$，求此过程

① $a$两端电压；

② $a$产生的热量；

（3）一般采用电磁继电器控制 $M$的通断电，利用实验器材模拟汽车启动，简易电路如图3， $A$与 $B$接触时 $M$通电，请用笔画线完成电路的连接。

遵义某现代农业园内，一批名贵果树苗急需持续浇灌。正在园区研学的某中学创客小组为园区设计了一个自动给水系统，电路如图甲所示。控制电路的电源电压 $U_1$恒为 $24V$，线圈电阻不计，定值电阻 $R_0$为 $50\Omega$， $R$为压敏电阻，其阻值随所受压力的变化图像如图乙所示。工作电路电源电压 $U_2$恒为 $220V$，包括注水装置和给水装置两部分（图中未明确）。图丙为系统结构简图，其中压敏电阻位于圆柱形水箱底部的受力板正下方，受力板面积 $S_1$和水箱底面积 $S_2$分别为 $0.02m^2$和 $0.45m^2$。给水装置始终不停歇给水，当通过线圈的电流 $I＝0.16A$时，衔铁刚好被吸下，注水装置停止注水，此时电流表示数 $I_1＝0.2A$，当水箱水位下降至 $0.5m$时，衔铁刚好被拉回，注水装置又开始向水箱注水，此时电流表示数 $I_2＝2.2A$。（ ${\rho }_{水}＝1.0\times {10}^{3}kg/m^3，g取10N/kg$）

（1）图甲中，甲、乙分别为＿＿＿＿＿装置；

A．	给水、注水
B．	注水、给水

（2）求当注水装置停止注水时，水箱内水位的高度；

（3）若注水装置每分钟向水箱注水 $0.3m^3$，给水装置每分钟给水量为 $0.12m^3$，求注水装置从最低水位加注至最高水位的过程中所消耗的电能。

《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，放置在水平桌面上的甲、乙两个相同薄壁圆柱形容器，高度为 $h_1$，底面积为 $S_1＝100c{m}^2$。甲容器内装有水，圆柱形实心物体浸没在水底。物体高度为 $h_2＝8cm$，底面积为 $S_2＝30c{m}^2$，密度为 ${\rho }_2$。乙容器内装有质量为 $m$，密度为 ${\rho }_3$的某种液体。忽略物体吸附液体等次要因素，已知 ${\rho }_{水}＝1.0\times {10}^{3}kg/m^3，g＝10N/kg$。

（1）求物体浸没水底时所受的浮力大小。

（2）将物体从甲容器底部竖直缓慢提升，直到物体上表面高出水面 $5cm$时停止，求这个过程中，水对容器底部的压强变化量。

（3）将物体从甲容器取出后，再缓慢放入乙容器内，为保证液体不会溢出，求乙容器内液体质量m的取值范围（用 ${\rho }_2、{\rho }_3、h_1、h_2、S_1、S_2$表示）。

在一次实践活动中，小军对家中常用的电热水壶（如图）进行了探究。这种水壶使用方便，能较快将水烧开。

电热水壶

额定功率： $1800W$

容量： $2L$

额定电压： $220V$

额定频率： $50Hz$

（1）使用电热水壶，安全至关重要。小军首先认真阅读了使用说明书，并对一些重要的注意事项作出了如下分析，你认为他的分析不合理的是＿＿＿＿＿。

A．	电热水壶不能放在燃气灶旁，是为了防止损坏绝缘材料
B．	电热水壶的插头必须接三孔插座，是为了防止短路
C．	水量不超过最大限位，可以防止水烧开后溢出
D．	必须保持插头和电源线干燥，是为了防止漏电造成事故

（2）小军观察电热水壶铭牌后，开始实际操作。他测出，电热水壶正常工作烧开 $2L$水，用时 $8min$。若电费单价为 $0.5元/kW•h$，则烧开这壶水所花的电费为＿＿＿＿＿元。

（3）利用铭牌参数和小军测得的数据，若要测出电热水壶的加热效率，除了要知道水的密度、水的末温外，还需知道的两个物理量是＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿。

（4）小军继续对电热水壶的设计和使用说明进行探究，他提出了下列猜想，你认为不合理的是＿＿＿＿＿。

A．	观察到加热元件安装在壶身底部而不是其他位置，可能是为了增强加热效果
B．	原理图中指示灯与加热元件是并联而不是串联，可能是因为两者的额定电流相差很大
C．	要求长时间使用后要清除水垢，可能是因为水垢增多，导致加热电阻变大，功率变小

研究物体的沉浮条件时，一实验小组将一质量为54g的橡皮泥放入盛水的水槽中，橡皮泥下沉。老师请大家思考能否让橡皮泥漂浮在水面上呢？他们经过思考后将橡皮泥捏成了如图所示的厚度均匀的半球状“小碗”，将碗口朝上轻轻放在水面上，小碗漂浮。（ ${\rho }_{泥}＝1.2g/c{m}^3，{\rho }_{水}＝1.0g/c{m}^3$，半球的体积公式是 $V=\frac{2}{3}\pi R^3$， $\pi 取3$， $\sqrt[3]{4.5}取1.65$）

（1）橡皮泥放入水槽前，水的深度是 $0.1m$，求水对水槽底部的压强；

（2）求橡皮泥的体积；

（3）橡皮泥“小碗”漂浮在水面上受到的浮力是多少？

（4）橡皮泥“小碗”的厚度 $d$要满足什么条件，才能够漂浮在水面上？

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。

某安全设备厂研发了一种新型抗压材料，要求对该材料能承受的撞击力进行测试。如图甲所示，材料样品（不计质量）平放在压力传感器上，闭合开关 $S$ ，将重物从样品正上方 $h=5m$ 处静止释放，撞击后重物和样品材料仍完好无损。从重物开始下落到撞击样品，并最终静止在样品上的过程中，电流表的示数 $I$ 随时间 $t$ 变化的图像如图乙所示，压力传感器的电阻 $R$ 随压力 $F$ 变化的图像如图丙所示。已知电源电压 $U=12V$ ，定值电阻 $R_0=10\Omega$ ，重物下落时空气阻力忽略不计。求：

（1）重物下落时，重物作 　　速直线运动，其重力势能转化为 　　能；

（2） $0~t_1$ 时间内，重物在空中下落，电流表示数是 　　 $A$ ，压力传感器的电阻是 　　 $\Omega$ ；

（3） $t_1~t_3$ 时间内，重物与样品撞击，通过电流表的最大电流是 　　 $A$ ，样品受到的最大撞击力是 　　 $N$ ；撞击后重物静止在样品上，定值电阻 $R_0$ 的功率是 　　 $W$ ；

（4）重物在空中下落的过程中，重力做功是多少？

如图1所示，某打捞船打捞水中重物， $A$ 是重为 $600N$ 的动滑轮， $B$ 是定滑轮， $C$ 是卷扬机，卷杨机拉动钢丝绳通过滑轮组 $\mathit{AB}$ 竖直提升水中的重物，如图2所示，体积为 $0.3m^3$ 的重物浸没在水中，此时钢丝绳的拉力 $F$ 的大小为 $1.0\times {10}^{3}N$ ，摩擦、钢丝绳重、重物表面沾水的质量及水对重物的阻力均忽略不计， ${\rho }_{水}=1.0\times {10}^3\mathit{kg}/m^3$ ， $g=10N/\mathit{kg}$ 。问：

（1）当重物底部位于水面下 $5m$ 深处时，水对重物底部的压强是 　　 $\mathit{Pa}$ ；

（2）重物浸没在水中时受到三个力，其中浮力大小为 　　 $N$ ，重力大小为 　　 $N$ ；

（3）当重物逐渐露出水面的过程中，重物浸入水中的体积不断减小，打捞船浸入水中的体积不断变 　　；重物全部露出水面和浸没时相比，打捞船浸入水中的体积变化了 　　 $m^3$ ；

（4）重物全部露出水面后匀速上升了 $1m$ ，钢丝绳末端移动了 　　 $m$ 。此过程中滑轮组的机械效率是多少？

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？

用如图甲所示的电路测量定值电阻R _x的阻值。

（1）请用笔画线代替导线将图甲中的实物连接完整（要求滑片P向左移动的过程中电流表示数变小）；

（2）正确连接电路后，闭合开关之前，应将滑动变阻器的滑片P置于 　 　（选填"A"或"B"）端；

（3）实验时，闭合开关，发现电流表和电压表示数都为0。用一根导线在图甲中先后连接接线柱G与F、F与E时，电压表和电流表示数仍为0，连接接线柱E与D时。电压表和电流表指针明显偏转，则电路的故障是 　 　；

（4）排除故障后继续实验，当电压表示数为2V时，电流表示数如图乙所示，则定值电阻R _x＝ 　 　Ω。

（5）如果没有电压表，电源电压未知，可以用最大阻值为R ₀的滑动变阻器和如图丙所示电路，来测量电阻R _x的阻值。闭合开关后，滑动变阻器滑片在最左端时，电流表示数为I ₁，滑动变阻器滑片在最右端时，电流表示数为I ₂，则电阻R _x＝ 　 　。（用题中所给物理量的符号表示）

如图甲所示，薄壁圆柱形容器放在水平台上，容器的底面积 $S_{容}=100c{m}^2$ ，质量均匀的圆柱体物块上表面中央用足够长的细绳系住，悬挂于容器中。以恒定速度向容器中缓慢注水（每分钟注入 $100g)$ ，直至注满容器为止，细绳的拉力大小与注水时间的关系图像如图乙所示。 ${\rho }_{水}=1g/c{m}^3$ ，常数 $g=10N/\mathit{kg}$ ，物块不吸水，忽略细绳体积、液体扰动等其它次要因素。

（1）求注水前圆柱体物块的下表面到容器底部的距离 $L_1$ ；

（2）当细绳的拉力为 $0.9N$ 时，求水对物块下表面的压强；

（3）若改为以恒定速度向容器中缓慢注入另一种液体（每分钟注入 $100c{m}^3$ ， ${\rho }_{液}=1.5g/c{m}^3)$ ，直至 $9.4\mathit{min}$ 时停止。求容器底部所受液体压强 $p$ 与注液时间 $t_x$ 分钟 $(0⩽t_x⩽9.4)$ 的函数关系式。

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。

暑假期间，小明和家人自驾去秦始皇兵马俑博物馆参观。

（1）全家人上车后，汽车对水平地面的压强比空载时 　　。

（2）若该车在某段水平路面上匀速行驶 $10\mathit{min}$，牵引力做功 $4.8\times {10}^{7}J$，此过程中牵引力的功率是多大？

（3）到达目的地，他们将车停放在露天停车场后进入博物馆参观。参观完毕准备返回时，打开车门发现车内温度特别高，无法立刻进入。回家后小明想探究太阳暴晒对车内空气温度的影响，他回想起曾经看过的一档科普电视节目做过的实验，实验测得太阳暴晒下， $3~5\mathit{min}$车内温度就能达到 $40~{50}^{°}\text{C}$。通过回看该节目，他获取了一组有关太阳辐射和小汽车的数据：夏天正午时，某城市地表上每秒每平方米获得的太阳辐射能量约 $500J$，其中能使物体吸热升温的主要是红外辐射，其能量约占太阳辐射能量的一半，小汽车的有效吸热面积约为 $8m^2$，车内空气体积约为 $2m^3$，车内空气吸热效率约为 $50\%$。

①小明根据节目所给数据，计算出了理论上一定时间内车内空气升高的温度，并通过查阅资料了解到车内空气升温受车辆散热、空气流通等诸多因素影响，综合分析得出节目实测结果是可信的。请你写出理论上 $1\mathit{min}$车内空气升高温度的计算过程 $[{\rho }_{\mathit{空气}}=1.3\mathit{kg}/m^3$， $c_{\mathit{空气}}=1.0\times {10}^{3}J/\left(\mathit{kg}{\cdot }^{\circ }\text{C}}\right)$，结果保留一位小数 $]$。

②若汽车不可避免地在太阳暴晒下停放较长时间，请你写出一条缓解车内气温快速上升的措施：　　。