初中物理运动和力综合题

阅读下列短文，回答问题，

"天舟一号"与"天宫二号"成功对接

我国自主研制的"天宫二号"空间实验室已于2016年9月15日发射成功"天宫二号"在距地面高度380km圆形轨道上绕地球匀速运行，绕地球一圈的运行时间是90分钟，"天舟一号"货运飞船于2017年4月20日由长征七号火箭成功发射升空，并于2017年4月22日与"天宫二号"首次自动交会对接成功，如图1所示，为我国建立自己的空间站迈出了坚实的一步。

发射"天舟一号"货运飞船的长征七号火箭的燃料由液态煤油和液氢混合构成，火箭点火起飞时，火箭内的燃料燃烧从火箭体尾部喷射出火焰几乎直击发射平台。使得发射平台核心区的温度接近3000℃，足以融化绝大多数金属和非金属材料，长征七号火箭发射时与其它火箭不同的是发射平台旁的"喷水降温降噪系统"，其采取的是国际上先进的喷水降温方法，如图2所示，在发射中火箭飞到5m高以后，"喷水降温降噪系统"向箭体尾部火焰中心喷水20余秒，喷水量约为400t，一部分的水会汽化到大气中，大部分的水则通过导流槽流走，于是大流量喷水能够带走大量的热起到降温作用，防止了火箭发射台内部的仪器设备可能因高温受到影响。[圆周率π＝3，c _水＝4.2×10 ³J/（kg•℃）]

（1）设"喷水降温降噪系统"喷出400t水的初温为20℃，在喷水20秒内全部变成100℃的水，则水带走的热量为 　 　J。

（2）如图3所示，设地球半径为6370km，"天宫二号"空间实验室在圆形轨道上正常运行，圆形轨道的半径为 　 　km，圆形轨道的周长为 　 　km．"天舟一号"货运飞船成功发射及正常入轨后，与"天宫二号"空间实验室对接。对接时"天舟一号"的运行速度为 　 　km/s。

（3）长征七号火箭所搭载的"天舟一号"货运飞船在上升过程中的机械能不断 　 　（选填"变大"、"变小"或"不变"），长征七号火箭燃料的 　 　能燃烧时转化为内能。

阅读短文并回答下列问题：
会“拐弯”的声音
声音不但会“爬行”，而且会“拐弯”。
1923年，荷兰的一个火药库发生了大爆炸，据调查，在100千米的范围内，人们清楚地听到了爆炸声，在100千米到160千米的地区内，人们却什么没有听到，令人奇怪的是，在1300千米的地方的人们却又清楚地听到了爆炸声。
这真是件有趣而又奇怪的事！声音怎么会拐弯绕过中间地带呢？
原来声音有个“怪脾气”：它在温度均匀的空气里是笔直地走的；一旦碰到空气的温度有高有低时，它就尽挑温度低得地方走，于是声音就拐弯了。如果某个地区接近地面的温度变化得厉害，这儿高那儿低，那么声音拐到高空后又会往下，这样就会造成一些奇怪的现象。
请根据材料回答下列问题：
（1）烈日炎炎，在沙漠或戈壁滩上，即使相距不太远的人也难听清对方的大声喊叫，其中一个主要原因是声音在传播时向________拐弯。
（2）“姑苏城外寒山寺，夜半钟声到客船”，若枫桥到寒山寺的距离为1020m，客船里的乘客听到钟声至少是______s前僧人撞击钟面而传来的。
（3）自从无锡高速火车通行后，每天不同时刻都有火车经过离我们家或学校不太远的地方，你注意过吗？夜晚和早晨听到火车的汽笛声很清楚，一到白天就不太清楚了，有时甚至听不见，请根据上面的知识你分析造成这种现象的主要原因是什么？________________________________。

“嫦娥奔月”的梦想
2013年12月2日11时30分，“嫦娥三号”探测器从西昌卫星发射中心发射升空（如甲所示），奔向38万千米外的月球；12月15日4时35分“嫦娥三号”着陆器和巡视器成功分离，巡视器顺利驶抵月球表面，实现了中国人“嫦娥奔月”的梦想．

（1）探测器在向月面降落的过程中，不能采用打开降落伞的方法來减小下落的速度，原因是月球上  ，不能通过克服摩擦力做功来使其速度减小．
（2）无线电波传播速度是3×10⁵km/s．探测器将获得的月球信息以无线电波的形式传回地球约需要  s（结果保留两位小数）．
（3）图丙为“嫦娥三号”绕月飞行的轨道示意图，其中“嫦娥三号”的月球重力势能最大的位置是  ．（选填“近月点“或“远月点“）

中国的高铁技术在世界上处于领先地位，乌鲁木齐将开通到北京的高速列车．
（1）高速运行的列车必须关紧门窗．此时车窗玻璃受到空气对它的压力差指向　 　（选填“车外”或“车内”．当列车在平直的铁轨上匀速运动时，车厢中的一乘客相对于车厢竖直向上跳起．他　 　（选填“能”或“不能”）落在车厢的起跳点．
（2）某火车票上标有发车时间为晚上20；40．到达目的地时间为第二日凌晨5：25的字样．从出发点到目的地的时间是　 　h．某高速列车以300km/h的速度在水平铁轨上匀速行驶中，突遇紧急情况立即刹车，刹车后列车以120km/h的平均速度运行4km后停止．列车停止2min后又以120km/h的平均速度行驶4km后恢复到原来的速度．则由于紧急情况的发生所耽误的时间为　 　s．
（3）一节高度为H，重为G的车厢停在水平铁轨上，铁轨宽度为L，若垂直吹向车厢侧面的水平风力可等效作用在车厢的中部，则风力至少为　 　才能把车厢吹倒．（车厢看做长方体，其重心在几何中心上）
（4）磁悬浮列车也是一种高速列车，它的核心部分是电磁铁．电磁铁是利用电流的　 　效应制成的．列车能够悬浮利用了磁极间相互　  　（选填“吸引”或“排斥”）的原理．

如图甲，天宫一号绕地球运动一圈约1.5小时，宇航员在天宫一号做实验。
（1）如图乙，用软绳将小球系在铁架台上，小球不动，下列说法唯一正确的是______
a. 小球质量比在地面时小
b. 以地球为参照物，小球是静止的
c. 绳对小球没有力的作用，小球不受任何力作用
d. 小球绕地球运动的方向不断改变，所以小球一定受到力的作用
（2）如图丙，王亚平仅轻轻碰了一下悬空的聂海胜，聂海胜由于______会在舱内继续前进。
（3）如图丁，通过水球看到王亚平的像是______（选填“实像”、“虚像”），水球相当于______（选填“平面镜”、“凸透镜”、“凹透镜”），王亚平与她的像是在水球的______（选填“同侧”、“异侧”）。
（4）如图中无色水球注入红色的液体，一会儿整个水球都红了，出现这种现象的原因是_______________。

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。

小明看到医生在给病人输液时，手指轻弹输液管，有气泡向上运动，但他发现气泡在不同位置上升的快慢是不同的，气泡上升的速度与哪些因素有关呢？为了探究气泡运动速度与倾斜角的关系，小明使用如图所示的装置进行实验，测出玻璃管在不同倾斜角下气泡运动的速度，情况如下表：
液体：自来水    液柱长度：30cm   气泡长度：4.1mm

与竖直方向的夹角θ/度	85	75	65	55	45	35	25	15	5	0
气泡运动时间t/s	32.3	20.0	15.3	12.5	11.6	11.8	12.5	14.5	19.5	25
平均速度v/（cm·s^-1）	0.93	1.50	1.96	2.40	2.59	2.54	2.40	2.07	1.54

根据上述数据．请回答下列问题：

（1）当θ角为0度时，气泡运动的平均速度是          cm/s
（2）随θ角的减小气泡运动速度是先变_____后变    （选填“大”或“小”）；在θ角为        度时气泡运动的平均速度最大.

我国第一高楼"上海中心大厦"的建筑高度是632米，为了避免台风来临时大厦上部剧烈晃动，大厦上部第125层安装了总质量上千吨的阻尼器系统，如图甲所示。阻尼器系统的钢索悬挂在大厦顶端，阻尼器类似一个质量巨大的金属摆，其简化模型如图乙所示。台风来临迫使大厦晃动，触发阻尼器产生与大厦晃动方向相反的摆动（如图丙所示）。阻尼器不停的往复摆动，使大厦上部晃动逐渐减弱，这样就不断吸收大厦晃动的能量。请回答下列问题：

（1）若阻尼器所在楼层距大厦底层高580m，乘坐高速电梯从底层到125层用时58s，则这一过程电梯的平均速度是多少？

（2）若阻尼器系统的质量是10 ⁶kg，则它受到的重力是多少？（取g＝10N/kg）

（3）图丙中，大厦刚开始向左晃动时，内部的阻尼器为什么会相对向右摆动？

（4）阻尼器吸收的能量不断增加，从安全角度考虑，设计时应使其摆动到最低点时速度不能过大，若在阻尼器下方加装铜质闭合线圈，结合电磁感应知识，你认为还缺少的器件是什么？请从能量转化的角度写出这一新增装置能减小摆动速度的原因。

随着人们生活水平的不断提高，各种小汽车已经走进我们的家庭。仔细观察和思考，可以发现小汽车的一些设计和使用过程中的许多现象都与物理知识有关，请你用学过的物理知识解答下面的问题: （1）小汽车的外形设计成流线型（如图所示），当小汽车在水平路面上高速行驶时对路面的压力比静止时           （选填“大”、“小”或“不变”），其原因是______________________.

（2）挡风玻璃倾斜安装不仅可以减少空气阻力，更重要的作用是_______________
（3）交通法规规定小汽车行驶时不能追尾，目的是__________________________
（4）如图所示，是小汽车内四冲程汽油机工作的部分冲程示意图，其中        图是做过冲程，若汽油机飞轮转速为1200转/分，则1秒内汽油机对外做       次功。

近年来，我市的轿车市场十分火爆，各种新型轿车驶进千家万户。图乙为某新型轿车测定油箱内油面高度的电路原理图。其中电源电压恒为6V，R₀是阻值为5Ω的定值电阻，A是油量指示表（实质是一只电流表，油量的变化通过电流的变化同步显示出来）。R_x为压敏电阻，它的电阻随受到的压力变化关系如下表。

压力/N	0	50	100	150	200	250	300	350	400
电阻/Ω	550	395	275	170	90	60	40	25	5

 

（1）若轿车以90kW的恒定功率启动作直线运动，且整个运动过程中受到的阻力不变，速度v与时间t的关系如图丙所示。在0～25s时间内，轿车的牵引力与阻力关系可能的是：牵引力      阻力（选填“大于”、“等于”、“小于”、“大于或等于”）。
（2）由（1）中的条件求在0～5s时间内轿车发动机做功多少？
（3）如果空油箱的质量为5kg，油量表的零刻度线对应于电流表上的示数是多少？
（4）若电流表的量程为0～0.6A，该油箱加满油时，指针恰好指示最大刻度，求油箱的容积。（ρ_汽油=0.7×10³kg/m³）

人类对“运动和力的关系”的认识就经历了一个曲折漫长的探索过程。
⑴古希腊学家亚里士多德认为：                                                。
这一根据生活经验和事物表象得出的错误观点被人们沿用了近2000年。
⑵十七世纪，伽利略通过理想斜面实验，正确地提示了“运动和力的关系”。如图所示，伽利略的斜面实验有如下步骤：
①减小第二个斜面的倾角，小球在这个斜面上仍然要达到原来的高度。
②两个对接的斜面，让小球沿一斜面从静止滚下，小球将滚上另一个斜面。
③如果没有摩擦，小球将上升到原来释放时的高度。
④继续减小二个斜面的倾角，最后它成水平面，小球将沿水平面以恒定的速度持续运动下去。

上述步骤中，有的属于可靠事实，有的则是科学推论，将这些事实和推论进行分类排序，以下正确的是（    ）

A．事实②→事实①→推论③→推论④	B．事实②→推论①→推论③→推论④
C．事实②→推论①→推论④→推论③	D．事实②→推论③→推论①→推论④

⑶伽利略得出：运动物体如果不受其它物体的作用，将会                         。伽利略由此开创了实验和推理相结合的科学研究方法。

阅读短文，解决文中提出的问题
我国航天事业的三大里程碑
1970年4月24日我国成功地发射了我国第一颗人造地球卫星“东方红一号”，它围绕地球运行的轨道为一椭圆.“东方红一号”的发射成功标志着我国已成为世界航天大国.
1990年4月7日，我国用长征3号火箭首次成功发射了“亚洲一号“同步卫星”这表明了我国航天事业又迈上了新台阶.
（1）地面上的人看来，“亚洲一号”同步卫星的运动状态是      (     )

A．向东运动

B．向西运动

C．静止

D．向南运动

1999年我国发射的“神舟一号”飞船，在太空中遨游14天，行程600000km，成功地进行了一系列的外层空间科学实验，最后完好地返回地面.
（2）“神舟一号”在太空飞行时的平均速度约为_______km/h.

某中学决定利用校内两座楼之间的一块空地新建一个篮球场，如图所示。设计场地时，为了防止球员冲出端线因收不住脚而撞到墙上，必须在球场端线到房子之间留有足够的距离．怎样确定这段距离呢?某研究性学习小组的同学进行了探究．
首先，他们请教了体育老师，了解到，人在跑步时，从接收停止信号到停稳所通过的距离叫停稳距离s，它包括两个阶段：第一，从接收停止跑步信号到大脑指挥躯体制动要经过一段时间称为反应时间，通过的距离称为反应距离；第二，制动后还会向前冲一段距离才能停稳，这段距离叫做缓冲距离．接着，他们设计了探究方案，并以同班同学为研究对象，测出各同学的：跑步速度v、反应时间t和缓冲距离s′。最后对收集到的各项数据进行分析时发现，研究对象的跑步速度、反应时间和缓冲距离各不相同．问：
(1)停稳距离s与跑步速度v、反应时间t、缓冲距离s′的关系式是：s=__________．
(2)研究小组经过分析、讨论认为：球场端线到房子之间的距离应以运动员从脚踩端线接收停止信号开始到停稳所通过的距离来确定．为了计算这段安全距离，研究小组应在收集到的各项目的众多数据中，筛选出其中__________的速度、__________的反应时间和__________的缓冲距离，这样计算才能确保安全。
(3)假设，从球场端线到楼之间的实际距离比研究小组所计算出的安全距离短些，容易产生安全问题．为保证这个场地的使用安全，你有什么好的建议?________________________________________．

(9分)某中学决定利用校内两座楼之间的一块空地新建一个篮球场，如图所示。设计场地时，为了防止球员冲出端线因收不住脚而撞到墙上，必须在球场端线到房子之间留有足够的距离．怎样确定这段距离呢?某研究性学习小组的同学进行了探究．

首先，他们请教了体育老师，了解到，人在跑步时，从接收停止信号到停稳所通过的距离叫停稳距离S，它包括两个阶段：第一，从接收停止跑步信号到大脑指挥躯体制动要经过一段时间称为反应时间，通过的距离称为反应距离；第二，制动后还会向前冲一段距离才能停稳，这段距离叫做缓冲距离．接着，他们设计了探究方案，并以同班同学为研究对象，测出各同学的：跑步速度v、反应时间t和缓冲距离S′。最后对收集到的各项数据进行分析时发现，研究对象的跑步速度、反应时间和缓冲距离各不相同．问：
(1)停稳距离S与跑步速度v、反应时间t、缓冲距离S′的关系式是：S=   ．
(2)研究小组经过分析、讨论认为：球场端线到房子之间的距离应以运动员从脚踩端线接收停止信号开始到停稳所通过的距离来确定．为了计算这段安全距离，研究小组应在收集到的各项目的众多数据中，筛选出其中   的速度、   的反应时间和   的缓冲距离，这样计算才能确保安全。
(3)假设，从球场端线到楼之间的实际距离比研究小组所计算出的安全距离短些，容易产生安全问题．为保证这个场地的使用安全，你有什么好的建议?   ．

为减少碳排放，国家鼓励发展电动车。综合续航里程是电动车性能的重要指标，我国目前测试综合续航里程的标准是：电动车充满电后，重复以下一套循环，将电能耗尽后实际行驶的里程就是综合续航里程。一套循环：由4个市区工况与1个市郊工况组成。市区工况是模拟在市区速度较低的情况，每1个市区工况平均时速 $18\mathit{km}/h$，行驶时间 $200s$；市郊工况是模拟交通畅通的情况，每1个市郊工况平均时速 $64.8\mathit{km}/h$，行驶时间 $400s$。

国产某型号的电动汽车有四个相同的轮胎，空载整车质量 $2400\mathit{kg}$，在水平地面上时每个轮胎与地面的接触面积是 $0.06m^2$，使用的液冷恒温电池包充满电后蓄电池电能是 $70\mathit{kW}·h$。

某次测试，在市区工况行驶过程中，电动汽车平均牵引力大小是 $480N$，在市郊工况行驶过程中，电动汽车平均牵引力大小是 $600N$，测得的综合续航里程是 $336\mathit{km}$。 $g$取 $10N/\mathit{kg}$。求：

（1）空载时轮胎对地面的压强。

（2）本次测试中，完成1个市区工况，电动汽车牵引力做的功。

（3）本次测试中，完成一套循环，电动汽车平均消耗多少 $\mathit{kW}·h$的电能。