初中物理能量解答题

一辆氢气动力试验汽车的质量为 $1.5\times {10}^3\mathit{kg}$， $10\mathit{min}$内汽车在平直路面上匀速行驶了 $1.2\times {10}^{4}m$，消耗了 $0.15\mathit{kg}$的氢气。此过程汽车发动机产生的牵引力为 $1.0\times {10}^{3}N$，行驶时汽车轮胎与地面接触的总面积为 $0.1m^2$（氢气的热值取 $1.4\times {10}^{8}J/\mathit{kg}$， $g$取 $10N/\mathit{kg})$。求：

（1）汽车对地面的压强；

（2）牵引力做功的功率；

（3）汽车发动机的效率。

在测电阻的实验中，实验的器材有：干电池3节，电流表、电压表各一个，开关2个，滑动变阻器1个，待测电阻2个，导线若干。

（1）如图所示，图甲是实验的电路图。小丽按照电路图连接电路时，开关应　　。

①闭合开关 $S$后，小丽发现电流表和电压表的指针均不动。她断开开关 $S$，检查线路连接无误后，把电压表与 $b$点相连的那根导线改接到 $c$点，再次闭合开关 $S$时，发现电流表的指针仍不动，但电压表的指针有明显的偏转。若电路中只有一处故障，则故障是　　。

②排除故障后，正确连接电路，闭合开关 $S$，移动滑动变阻器的滑片 $P$，当电压表的示数为 $1.6V$时，电流表的示数如图乙所示，则电路中的电流为　　 $A$， $R_x=$　　。

（2）实验时某小组同学利用一只电流表和最大阻值为 $R_0$的滑动变阻器完成对未知电阻 $R_y$的测量。如图2所示是他们按照设计连接的部分实验电路。

①请你依据下面的实验步骤，用画笔线代替导线，将实验电路连接完整。（只添加一条导线）

实验步骤：

$A$．开关 $S_1$和 $S_2$都断开，将变阻器的滑片 $P$移到阻值最大处，观察到电流表无示数；

$B$．保持滑片 $P$位置不动，只闭合开关 $S_1$时，读取电流表的示数为 $I_1$；

$C$．再闭合开关 $S_2$时，读取电流表的示数为 $I_2(I_2>I_1)$。

②请你用 $I_1$、 $I_2$和 $R_0$表示 $R_y$，则 $R_y=$　　。

为了比较两种液体的吸热能力，某实验小组用如图中两个相同的装置做实验，数据记录如表所示。

物理量 物质	质量 $/g$	初始温度 ${/}^{°}\text{C}$	加热时间 $/\mathit{min}$	最终温度 ${/}^{°}\text{C}$
液体1	50	20	5	45
液体2	50	20	5	68

（1）实验过程中，用加热时间相同比较升高的温度的方法来完成探究实验，通过分析表中数据可知　 　（选填“液体1”或“液体2” $)$的吸热能力较强。

（2）这组同学又对甲图中的加热情况进行分析，在某段时间内，质量为 $m_1$的液体1温度从 $t_0$升高到 $t$，共消耗了质量为 $m_2$的酒精，液体1的比热容为 $c$，酒精的热值为 $q$，则这段时间内液体1吸收的热量表达式 $Q_{吸}=$　　，酒精完全燃烧放出的热量表达式 $Q_{放}=$　　（两个表达式均用给出的字母表示）， $\frac{Q_{吸}}{Q_{放}}$　　1．（选填“大于”、“小于”或“等于” $)$

小明利用如图所示的装置来验证影响物体动能大小的因素。甲、乙两图装置相同，分别是同一小球先后从 $A$、 $B$两处由静止滚下，钻入并推动纸盒运动一段距离后静止时的情景。

（1）纸盒被推得越远，小球对纸　　越多，表明小球的动能越大。

（2）对比甲乙两图可知，小球的动能与　　有关。

（3）若要验证动能大小与另外一个因素的关系，需要添加的一个器材是　　。

汽油机作为汽车的“心脏”，在压缩冲程结束时，火花塞产生电火花，使燃料猛烈地燃烧，将　　能转化成　　能，一辆汽车一年行驶三万公里，消耗汽油 $2t$，这些汽油完全燃烧放出　　 $J$的热量。 $\left(q_{\mathit{汽油}}=4.6\times {10}^{7}J/\mathit{kg}\right)$

为了研究小灯泡在不同电压下工作时（实际电压不允许超过额定电压的五分之一），消耗的电功率是否相同，某同学选取一个额定电压为 $2.5V$的小灯泡。

（1）请你帮他设计电路，并在答题卡的指定位置画出电路图；

（2）他还准备了：蓄电池 $\left(6V\right)$，电流表 $(0~0.6A0~3A)$、电压表 $(0~3V0~15V)$、滑动变阻器 $R_1(10\Omega 0.6A)$、滑动变阻器 $R_2(50\Omega 0.6A)$、开关、导线若干。为了完成实验，应选择滑动变阻器　　接入电路，电压表选用　　量程；

（3）由实验测得，通过小灯泡的电流随电压变化的关系图线如图所示。由图可知，小灯泡正常发光时，通过灯丝的电流是　　 $A$，此时消耗的电功率为　　 $W$；

（4）通过数据分析可以得出：　　。

在“测量小灯泡额定功率”的实验中，电源电压恒为 $6V$，小灯泡的额定电压为 $2.5V$，正常发光时灯丝电阻约为 $10\Omega$。

（1）用笔画线代替导线在图甲中完成实物电路的连接。

（2）小明进行试触时发现小灯泡不发光，电流表无示数，电压表有示数，则电路中发生的故障可能是　　。

$A$．小灯泡短路 $B$．小灯泡断路 $C$．滑动变阻器处断路

（3）实验中，小明看到电压表示数为 $l.5V$，要使小灯泡正常发光应向　　（选填“ $A$”或“ $B$” $)$端移动滑动变阻器的滑片，同时视线应注意观察　　（选填“电流表”或“电压表” $)$示数变化情况，当灯正常发光时，电流表示数如图乙所示，则小灯泡的额定功率是　　 $W$。

如图所示，一小球从斜面顶端由静止开始滚下，小球的重力势能减小，动能　　，小球运动到斜面底端，由于　　，小球会在水平面上继续运动，运动的小球如果不受阻力，它将做　　运动。

家庭电路中电流过大时，空气开关自动切断电路，俗称跳闸。产生跳闸的原因可能是　　或　　。

平衡车作为一种新兴的代步工具，深受年轻人的喜欢，小明最近购入一台平衡车，如图所示。他仔细阅读此款平衡车的说明书，主要参数如下：

平衡车整车参数		电池参数
净重	$12\mathit{kg}$	工作电压	$36V$
最高车速	$16\mathit{km}/h$	电池容量	$2.5\mathit{Ah}$锂电池
电动机额定功率	$900W$	智能 $\mathit{BMS}$	过压 $/$欠压 $/$短路 $/$过热保护
最大载重	$85\mathit{kg}$
轮胎与地面总接触面积	$100c{m}^2$

（1）该平衡车在水平路而正常行驶时，对地面产生的最大压强是多少？（要有计算过程）

（2）该平衡车的电池充满电后，所储存的电能为　　 $J$。

（3）平衡车脚踏位置布满花纹，其作用是　　。

如图甲所示是测量额定电压为 $6V$的某电阻元件电功率的电路。

（1）请用笔画线代替导线将电路连接完整。

（2）闭合开关，调节滑动变阻器，直到电阻元件正常工作，记录实验数据并绘制 $I-U$图象如图乙所示。由图象可知，电阻元件的额定功率为　　 $W$。

（3）分析图象发现，通过电阻元件的电流与其两端的电压不成正比，原因是　　。

（4）若在调节滑动变阻器的过程中。突然电流表示数变为零，电压表示数接近电源电压，分析可知　　发生了断路。

沙漠集水器

（1）有些沙漠紧邻大海，　　（白天 $/$晚上）风通常从大海吹向沙漠，导致空气中富含水蒸气。

（2）伯克利分校的团队设计出一款沙漠集水器 $-\mathit{WaterSeer}$，如图所示，利用风能这种　　（可再生 $/$不可再生）能源，借助风力驱动风轮旋转，带动螺旋桨将讲空气输入金属管中部。

（3）深埋在土壤深处的金属管底部温度较低，由于金属的　　（填物理属性）好使得金属管中部温度也降低。

（4）空气中的水蒸气在金属管中部　　（吸 $/$放热），液化成水滴，水滴在　　力的作用下，沿管壁下落，汇集于金属管底部容器。

（5） $\mathit{WaterSeer}$每天可以收集约 $37L$饮用水，合　　 $\mathit{kg}$，应用前景十分乐观。 $\left({\rho }_{水}=1.0\times {10}^3\mathit{kg}/m^3\right)$

一天小明家中的 $\mathit{IC}$电能表上的余额用完了，电能表便切断了电路，小明的父亲将存有300元的 $\mathit{IC}$卡插入电能表，电路又接通了，此时电能表的示数为，小明家所在地每度电的电费是0.6元，300元电费可用电　500　 $\mathit{kW}·h$，为防止电能表再次切断电路，小明家应在电能表的示数为前为 $\mathit{IC}$卡电能表充值。

如图所示，某建筑工地用电动机、定滑轮和斜面组成的装置，将重为 $1600N$的建材由斜面底端匀速拉到顶端。已知斜面倾角为 $30°$，斜面高为 $4.5m$，建材移动的速度为 $0.4m/s$，电动机的输出功率为 $400W$，斜面的效率与整个装置的效率之比 ${\eta }_1:{\eta }_2=10:9$．（忽略定滑轮处摩擦及绳重）求：

（1）对建材做的有用功。

（2）斜面的效率。

（3）电动机消耗的电能。

小兵用图1所示电路来探究“电压一定时，电流与电阻的关系”。

（1）将 $R$调为 $5\Omega$，闭合开关，移动滑动变阻器至适当位置，记录两电表示数。其中电压表的指针所指位置如图2所示，它的示数为　　 $V$。

（2）将 $R$调为 $20\Omega$，小兵在记录数据前，他应先调节　　，使　　；

（3）多次实验后，小兵得到电流和电阻 $R$的倒数的关系图象如图3所示，由此他得到的实验结论是：当电压一定时，电流与电阻成　　（选填“正比”或“反比” $)$；

（4）小兵身旁有一只仅能看清“▄ $0.25A$”字样的小灯泡，为了知道其额定功率，他根据图3得到 $0.25A$对应的电阻值为 $8\Omega$，从而算出该小灯泡的额定功率 $P=0.5W$，你认为小兵求小灯泡额定功率的方法是否正确：　　（选填“正确”或“不正确” $)$，你的理由是：　　。