初中物理物质综合题

社会发展到今天，能源危机开始困扰着人类，人们寻找各种可能的未来能源，以维持人类社会的持续发展。2006年5月24日，欧盟、美国、中国、日本、韩国、俄罗斯和印度在布鲁塞尔欧盟总部草签了一系列关于国际热核聚变实验反应堆（ITER）的协议。这是人类开发新能源的一个重大尝试，也是中国以完全平等的地位参加的最大的国际科技合作项目。热核聚变是在上亿摄氏度的高温条件下，利用氢的同位素氘、氚在可控情况下发生核聚变。聚变反应中释放出来的核能提供大量的热量。就像造出一个“人造太阳”。反应后的生成物是无放射性污染的氦。中国承担的首批国际热核聚变实验堆（ITER）部件——ITER导体任务已经于2011年8月19日正式开始批量生产。项目负责人武玉研究员介绍说，中国的ITER导体生产实现了100%的国产化，在参与ITER计划的7个国家中，中国是目前在此方面达到100%国产化率的两个国家之一。建成的实验反应堆，可以在16min产生1.44×1012J的热量。据媒体报道：1升海水提取的氢的同位素，在完全聚变反应中释放的热量相当于300升汽油完全燃烧所释放的热量.请根据所提供的数据进行估算，并回答下列问题：
（1）若汽油的密度是0.7×10³kg/m³，300升汽油的质量是多少？
（2）若汽油的热值是5×10⁷J/kg，300升汽油完全燃烧释放多少热量？
（3）需要从多少升海水中提取氢的同位素，在发生聚变反应时才可以产生1.44×10¹²J的热量？若这些热量转化为电能的效率是50﹪，则它可以提供给一台功率是2KW的空调正常工作多少小时？
（4）面对日益严重的能源危机问题，人们正在积极寻找和开发新能源，你认为除了上述方式之外，目前人类还可以开发哪些新能源？（至少举出一种）

小丽在观察小提琴、二胡、贝司等弦乐器的弦振动时猜想：即使在弦张紧相同的条件下发声的音调高低也可能与弦的粗细、长度及弦的材料有关。于是，她通过实验来探究一下自己的猜想是否正确，下表是她在实验时控制的琴弦条件：

编号	材料	长度/cm	横截面积/m^2
1	铜	60	0.76
2	铜	80	0.76
3	铜	100	0.76
4	铜	80	1.02
5	尼龙	80	1.02
6	尼龙	100	1.02

 
（1）如果小丽想探究发声的音调与弦的粗细的关系，你认为应选用表中的编号为     
          的琴弦。（只填数字序号）
（2）探究过程通常采用下列的一些步骤：A、分析归纳  B、实验研究  C、提出问题（或猜想）D、得出结论
你认为小丽要完成本探究的全过程，所采取步骤的合理顺序应该是：                      （只填字母序号）
（3）如果小丽想探究发声的音调与琴弦的材料关系，你认为应选用表中的编号为   
            的琴弦。（只填数字序号）
（4）在上述探究过程中，总要控制某些因素不变，来找出另外一些因素的关系，这种科学的方法叫做                    。

探究影响液体蒸发快慢的因素
猜想一:液体蒸发快慢可能跟液体温度的高低有关。
猜想二:液体蒸发快慢可能跟液体液体表面空气流动快慢有关.
猜想三:液体蒸发快慢可能跟液体液体表面大小有关
为了验证以上的猜想，小凡同学在4块相同的玻璃板上各滴一滴质量相同的水，进行如下图所示的实验探究：        
  
（1）通过        两图的对比，可以得出水蒸发快慢与水的温度有关．
（2）通过        两图的对比，液体蒸发快慢可能跟液体液体表面空气流动快慢有关。
（3）通过        两图的对比，液体蒸发快慢可能跟液体液体表面大小有关
（4）该实验采用了什么研究方法：                      
（5）我们知道液体蒸发时要吸热,请你举一个应用蒸发吸热的事例：               

阅读短文，回答短文后的问题
石墨烯——改变世界的神奇新材料
一片碳，看似普通，厚度为单个原子，却使两位科学家海姆和诺沃肖洛夫赢得2010年度诺贝尔物理学奖.这种全新材料名为“石墨烯”.
石墨烯不仅“最簿、最强”，作为电导体，它和铜有着一样出色的导电性；作为热导体，它比目前任何其他材料的导热效果都好.利用石墨烯，科学家能够研发一系列具有特殊性质的新材料.比如，石墨烯晶体管的传输速度远远超过目前的硅晶体管，因此有希望应用于全新超级计算机的研发；石墨烯还可以用于制造触摸屏、发光板，甚至太阳能电池.如果和其他材料混合，石墨烯还可用于制造更耐热、更结实的电导体，从而使新材料更薄、更轻、更富有弹性，从柔性电子产品到智能服装，从超轻型飞机材料到防弹衣，甚至未来的太空电梯都可以以石墨烯为原料.因此其应用前景十分广阔.
（1）这种新材料属于＿＿＿＿（填“导体”或“绝缘体”）.
（2）石墨烯应用于超级计算机的研发，是因为＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿.
（3）石墨烯的应用领域十分广泛，请你从材料中找出两例＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿.

一场大雪过后，环卫工人常常在马路上洒盐融雪。
（1）小明根据加盐的冰容易熔化，分析加盐的水应该          （难/易）凝固，由此提出问题：盐水结冰需要的时间与什么因素有关？并作出如下猜想
猜想一：结冰需要的时间与水的多少有关；
猜想二：结冰需要的时间与盐的多少有关；
猜想三：结冰需要的时间与水的温度有关。
（2）他找来了盐、水、烧杯、温度计、天平、    ，利用家用冰箱进行了探究活动。为了能验证猜想二，他应该控制相同的水温和相同量的     （水/盐），配制成两杯浓度不同的盐水，同时放入冰箱的冷冻室，每隔10min观察盐水的     ，直到得出结论为止。

（3）小明想进一步测出盐水的凝固点，应该选用图中      （甲/乙/丙）温度计，理由是          。

为应对全球金融危机，我国政府出台了家电下乡政策，空气源热泵热水器被列入家电下乡的商品目录，它的基本工作原理如下：
热媒在热泵的作用下在系统内循环流动，它在热泵内完成气态的升压升温过程（温度高达100℃），它进入散热器后释放出高温热量加热水，同时自己被冷却并转化为液态①；当它运行到吸热器后，液态热媒迅速吸热再次转化为气态②，同时温度下降至零下20℃左右，这时吸热器周边的空气就会源源不断地将低温热量传递给热媒。热媒不断循环就实现了空气中的低温热量转变为高温热量并加热冷水的过程。
空气源热泵热水器所消耗的电能仅是带动热泵工作，由于大量空气中的热能量进入系统，使热水得到的能量远远大于热泵消耗的电能，空气能热水器最主要的性能指标是“制热系数”，制热系数就是指用户获得的热能同热水器消耗的电能的比值，它可高达300%以上。

（1）试写出文中划线部分的两个物态变化的名称：①         ，②           。
（2）家庭每天需用60℃热水200kg，若水的初温是15℃，则水吸收的热量为      。
（水的比热容c=4.2×10³J/（kg·℃））
（3）若该家庭使用空气源热泵热水器提供热水，空气源热泵热水器的“制热系数”315%，每天需消耗的电能是       J，合       千瓦时。
（4）热泵热水器中水增加的内能是能量的       （选填“转化”或“转移”）

人类对能源的需求越来越大，世界能源危机日益突出。如何充分利用和开发新能源，实现低碳减排，已成为世界各国共同关注的问题。6月5日是世界环境日，2010年我国的主题是“低碳减排，绿色生活”。目前，我国在开发、利用太阳能方面发展最快、最具潜力。
(1)你认为利用太阳能有哪些好处？
(2)太阳能路灯已成为许多城镇、乡村的一道靓丽的风景线(如图所示)。太阳能路灯的太阳能电池板一般是由晶体态硅制成的，它能直接把太阳能转化成电能，其主要材料是 (     )

A．磁性材料

B．纳米材料

C．半导体

D．超导体

(3) 太阳能热水器是采用光转化为热的方式利用太阳能的。我国太阳能热水器已走进了千家万户。小明家的太阳能热水器的采光面积是2.1m²。若我市向阳的地方每平方米的面积1h得到的太阳辐射能平均为3×10⁶J，每天接收太阳能的时间以8h计算，热水器能把接收到的太阳能的50%转化成水的内能，则正常情况下，该热水器一天能把150kg、初温为20℃的水加热到多少℃？
(4)为了进一步利用太阳能，人们正在研发太阳能电动车。图是人们研制的太阳能电动三轮车，车子顶部的太阳能电池板将光能转化为电能储存在太阳能电池中，电池再给三轮车的电动机供电。

①小明同学设计的调节电动机转速的简化电路图如图所示，若太阳能电池的电压保持不变，调速电阻的最大阻值为50Ω。闭合开关S，当调速电阻的滑片P滑到最左端时车速最大，此时电流表示数5A，电动机电功率最大为1kW；当调速电阻的滑片P滑到最右端时车速最小，此时电流表示数为1A，求这时电动机的电功率是多少？

②制造太阳能电动三轮车车架有各种不同的新材料，部分材料的技术指标如下表所示：

材料 技术指标	锰钢	铝合金	钛合金	碳纤维
性能（强度）	强	较弱	较强	强
密度（kg·m^-3）	7.910^3	3.010^3	4.510^3	1.610^3

 
若让你设计制造强度高并且轻便的三轮车，你选择表中的哪种材料？若车架的体积约为5×10^-3m³，车架的质量是多大？
(5)今年的世界环境日，我国的主题是：“绿色消费，你行动了吗？”。联系生活实际，谈谈你应如何做？

现有一个电阻元件Z，可能是由金属材料制成的，它的电阻随温度的升高而增大，也可能是由某种半导体材料制成的，其电阻随温度的升高而减小．现用图示电路对其进行测试，其中R为定值电阻，电源电压可调，实验中从0开始逐渐增大电源电压，测得通过Z的电流与加在它两端的电压数据如下表所示：

U/V	0.0	0.2	0.5	1.0	1.5	2.0	2.5	3.0
I/A	0.000	0.050	0.100	0.150	0.180	0.195	0.200	0.205

 
利用这些数据绘出Z的I－U曲线如图所示．请根据表中数据和图线解决下列问题：

（1）Z是由   (金属/半导体) 材料制成的．当Z两端电压为1.5V时，Z消耗的电功率 W；
（2）当电源电压为U=3.5V时，电流表的读数为0.20A，求定值电阻R的阻值；
（3）在z的I－U坐标图中作出电阻R的曲线图，并根据电阻元件Z和定值电阻R的图像分析，当电源电压调到某一适当值时，元件Z与定值电阻R消耗的电功率相等，求此时电源电压．

小明观察到当我们逆风骑自行车时，弯着身体，会省力些；雨天，撑伞逆风行走时，风速越大，行走越困难．这是因为受到空气阻力的作用．物体所受空气阻力大小与哪些因素有关呢?小明猜想可能与物体的迎风面积和风速有关．为验证以上猜想，小明选用了如下器材：可调速电风扇（高、中、低三档）、弹簧测力计、面积不同的塑料挡板三块、光滑玻璃板、小车．

（1）小明设计了如图所示实验，用电风扇向小车及挡板吹风，模拟小车运动时受到的空气阻力．根据          的知识，通过弹簧测力计即可测出小车受到的空气阻力．
（2）小明在探究风速对小车所受空气阻力的影响时，保持迎风面积一定，测得数据如下：

风速	低	中	高
小车受到的空气阻力/N	0.8	2.2	3.8

通过对表中数据分析，可得出的结论是：                                ．
（3）小明还想探究迎风面积对小车所受空气阻力的影响，请你帮他设计出主要的实验步骤：                                                                ．
（4）你认为影响物体所受空气阻力大小的因素可能还有              （写出一个）．

阅读短文，回答文中问题。
2008年9月25日21时10分，随着火箭发动机的轰鸣，长征二号F运载火箭将我国载人航天飞船“神舟七号”送入太空，27日翟志刚成功实施首次空间出舱活动，第一次把中国人的足迹留在了茫茫太空。
（1）为了模拟太空中的失重状态，宇航员在地面训练时常要在水中进行。这时宇航员处于的状态是（  ）
A．漂浮      B．悬浮      C．下沉      D．浮力大于重力
（2）从“神七”发回的图片中，我们看到太空是那样清澈美妙。不过，若将太空作为人的生存环境则是十分恶劣的。由于失去大气层的防护，进入太空的宇航员易遭受宇宙射线等高能粒子的辐射，还易受到太空尘埃和太空垃圾的撞击。即使极小的太空颗粒，因其速度极高，因此它也能具有极高的      能。
宇航员所面临的主要问题还有低气压、大温差等等。因此，人类进入太空一定要进行必要的防护，飞船的船体就能起到一定的防护作用。宇航员进行太空行走时，一定要穿具有多种防护功能的舱外航天服。
①太空中的温差很大，最高可达250℃以上，而最低能降到-100℃以下，由此我们可以猜想，宇航员太空行走所穿的太空服（  ）
A．具有调节宇航服内内能的性质                B．具有增加内能，隔热能力好的性质
C．具有降低内能，隔热能力好的性质       D．具有增加内能，热传递能力好的性质
②太空中的气压极低，宇航员如果无防护地直接进入太空，就会因血液沸腾而丧生。这是因为（  ）
A．各地的沸点不同                    B．太空中的沸点高
C．太空中压强极低，导致沸点很低      D．太空中没有物质，也就没有沸点
（3）“神七”传回了宇航员太空行走的图像信息。该信息传回地球的载体是（  ）
A．超声波     B．电磁波     C．光导纤维     D．次声波
（4）由于受到大气阻力的作用，飞船在进入大气层以后，速度会迅速下降。到距离地球表面约15 km时，飞船速度由超音速下降到亚音速，稳定在200 m/s左右。如果飞船以这样的速度冲向地面，飞船落到地面仅仅需要     s的时间。飞船减速首先依靠降落伞；当飞船距离地面大约1 m时，安装在返回舱底部的4台反推火箭还将点火工作，利用向下喷出气流而使自身受力减速的，使返回舱速度一下子降到2 m/s以内。这是运用了力的作用是      的道理。

.王聪是班里有名的“物理迷”，他爱观察，勤思考。一天，妈妈到超市购买了一台家用豆浆机，他仔细观察了豆浆机的构造、铭牌和制作豆浆的过程，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）豆浆机电源线的插头有三个脚，如图所示，其中稍长些的脚是把豆浆机的金属部分与        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，即加热和打浆是交替进行的。由此可知，豆浆机中的电动机和电热器的连接方式是 　 　　 。
（4）当香喷喷的豆浆打好后，王聪打开豆浆机，如图所示，他只闻到香味却看不清楚豆浆。请你用学过的物理知识解释其中的原因。

（5）豆浆机铭牌上的部分技术参数如右表。豆浆机在额定电压下打浆时，通过电动机的电流是多少？

额定电压	220V
额定频率	50Hz
电动机额定功率	１80 W
电热器额定功率	850W

 
（6）王聪粗略想测算一下豆浆机电热器的加热效率大约是多少。于是，他把80g大豆和1500g清水放入豆浆机中，测出其初温为20℃。豆浆机在额定电压下工作，当电热器加热的总时间约12min时豆浆沸腾，测其温度为100℃ 。设豆浆的比热容大约等于水的比热容，请你帮他计算豆浆吸收了多少热量？豆浆机电热器的加热效率大约是多少？【C_水=4.2×10³J／(kg. ℃)】
（7）王聪想比较一下豆浆的密度与水的密度那个大，但手中没有密度计，也没有天平和量筒，请你用家中的物品较简单的比较出二者密度的大小。

人类在探索自然规律的过程中，总结出了许多科学研究方法，如：“控制变量法”、“等效替代法”、“类比法”、“转换法”、“理想模型法”、“科学推理法”等。
（1）下面是初中物理中的几个研究实例：①研究通过导体电流与导体的电阻的关系时，让导体两端的电压保持不变；②研究磁场时，引入“磁感线”；③研究动能与速度的关系时，让物体的质量保持不变；④研究电流时，把电流比作水流。其中，采用了相同研究方法的是（    ）
A．①和②                            B．①和③
C．②和④                            D．③和④
（2）下面的几幅图运用了          的方法说明分子也具有动能和势能。

 
（3）在“探究导体的电阻跟哪些因素有关”的实验中。同学们提出了下列几种猜想：
猜想1：电阻可能与导体的长度有关；
猜想2：电阻可能与导体的横截面积有关；
①根据你掌握的电学知识，你认为猜想3：电阻还与                            有关。

序号	材料	长度	横截面积
1	锰铜合金丝	L	S
2	镍铬合金丝	L	S
3	镍铬合金丝	L	2S
4	镍铬合金丝	2L	S

②小明设计了如图所示的电路图，在A、B间接入下表中待研究的电阻丝（电阻丝用电阻符号表示），电源电压U恒定。
   
若电阻受温度的影响可以忽略，要探究猜想1，应该控制          和           不变；要探究猜想2，应该选用电阻丝       和电阻丝       （填电阻丝的序号）进行对比实验。
③甲同学也利用以上的电路和电阻丝对猜想2进行了探究。甲同学的实验探究如下：
实验：先在A、B间接入电阻丝2，闭合开关S，记录电流表的示数为I₁；然后在A、B间接入电阻丝4，闭合开关S，记录电流表的示数为I₂；发现：I₁≠I₂。
分析：由于电阻丝2和4的横截面积不变，而两种情况下电路中电流的大小不等，所以电阻与导体的横截面积无关。
结论：猜想2是错误的。
对甲同学的实验探究，你认为他的实验方法是        （正确/错误）的，请具体指出他的错误是：                                           ，根据他的实验和他的分析思路还可得出：                                     的结论，这个结论是      （正确/错误）的。

(8分)太阳能热水器具有安全、节能、经济和环保等优点．为有效利用太阳能，某研究性学习小组对“物体吸收太阳能的能力与表面颜色之间的关系”进行了实验研究：在两只相同的烧杯中装有质量和初温相同的水，烧杯外用一个黑色塑料袋和一个白色塑料袋密封，插入温度计(温度计的玻璃泡浸没在水中，大部分刻度露出可见)，放在阳光下曝晒．每隔相同的时间读出温度计的示数，数据记录如下：

塑料袋 颜色	水的质量(m/Kg)	初　温 (t/℃)	温　度 (t1/℃)	温　度 (t2/℃)	温　度 (t3/℃)	……
黑　色	1.0	15.0	22.3	27.8	31.5	……
白　色	1.0	15.0	16.5	17.8	19.0	……

根据上述数据回答下列问题：
(1)这次实验过程中，采用的科学研究方法是　　　　　　　
(2)通过上面的研究可以推断：太阳能热水器的集热管表面颜色以　　　　　　为宜；
(3)小明家使用的太阳能热水器的说明书如图，若在太阳能热水器的水箱中装满水，中午在太阳照晒下每小时温度升高10℃，则该热水器中的水每小时吸收的热量是多少？该热水器中午每秒钟每平方米的面积上获得的太阳能是多少？

容　　积	100L
集热箱的采光面积	1.5m^2
效　　率	40%
使　用　年　限	15年

(6分)某记者报道：他在植物园内，看到一位老人伸手抱起一根长约3m，横切面积为0.1 m²的木头轻轻地举在头顶尽情玩耍，如图甲，该木头就是地球上最轻的木料——轻木，其密度为0.2g/cm³．(g=10N/kg)

⑴请你通过文中给出的数据计算并回答上述报道是否真实．
(2)若小华用图乙所示滑轮组匀速提升该木头至1 m高的车上，所用拉力F为250N，时间为10秒，求小华做功的功率．
(3)用此滑轮组匀速提升900 N的物体的机械效率．(不计摩擦和绳重)

．冰箱是家庭常用电器之一，冰箱中有许多相关的物理知识，小明就此专门进行了探究：
（1）某冰箱的输入总功率为200W，如果该冰箱压缩机每天工作8h，那么每天的耗电量是      度；请你说出一条使用冰箱时节约用电的具体措施：                      ．
（2）如图甲中，液态制冷剂在冷冻室管子里发生的物态变化过程是        ，这一过程需        热量，使冰箱内的物体温度降低；气态的制冷剂在冷凝器发生的物态变化过程是        。

（3）如图乙是一个简化的电冰箱电路图，由图可知，如果灯泡L灯丝断了，电动机M的工作将       （填“受”或“不受”）影响．