初中物理能量综合题

下表是小明测一滑轮组机械效率时收集的有关数据．

次数	动滑轮重 G动／N	物重G／N	钩码上升高度h／m	动力F／N	动力作用点移距离s／m	滑轮组的机械效率
1	0.5	1	0.1	0.7	0.3	47.6%
2	0.5	2	0.1	1.1	0.3	60.6%
3	0.5	4	0.1	2	0.3

（1）请在图中画出实验中滑轮组的绕绳方法．

（2）将表格中的数据补充完整．
（3）实验时要竖直向上且_______拉动弹簧测力计．
（4）第一次实验中，钩码上升0.1m所用的时间为1.5s，则动力的功率为________W．
（5）若仅增加物体的重，该滑轮组的机械效率将_______（选填“增大”、“减 小”或“不变”）．（不计摩擦）

2011年3月，日本发生了强烈地震并引发了海啸，对福岛核电站造成了很大的破坏，如图所示。

（1）核电站是利用     能来发电的，其能量是原子核发生了核    （选填“裂变”或“聚变”）。
（2）由于一系列的爆炸，使得大量的核燃料外泄，周围的人们处在核污染中．图26中是核辐射标志的是       。

（3）为了给处于高温中的核反应堆外壳降温，消防员通过喷水的方法来有效降温，这是用     的方法来改变内能的。
（4）如果核电站每年需要50t的核燃料，而同等规模火电站每年需要6×10⁶ t的煤炭。6×10⁶ t的煤炭完全燃烧放出的热量是     J（煤炭的热值为3×10⁷J／kg）。
（5）“能源和环境”是世界各国共同面临的问题，保护环境、节约能源要从我做起．下列说法中需要改正的是     。

A．尽可能用太阳能热水器代替电热水器

B．养成及时关掉水龙头和人走关灯的习惯

C．用洗脸水冲厕所，将废报纸、空酒瓶等送到废品收购站

D．及时将生活垃圾，废电池装在一起丢入垃圾箱

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．

阅读短文，回答问题：
热敏电阻
热敏电阻器是敏感元件的一类，按照温度特性不同分为正温度系数热敏电阻器(PTC)和负温度系数热敏电阻器(NTC)。PTC热敏电阻器在温度越高时电阻值越大，NTC热敏电阻器在温度越高时电阻值越低。
目前普遍使用的热敏电阻器中有陶瓷热敏电阻器和有机材料热敏电阻器。图27甲、乙分别为这两种热敏电阻的阻温曲线图。

热敏电阻常用在过流保护上。室温下电阻较小，而当电路因短路或过载故障而出现过大电流时，热敏电阻由于发热功率增加导致温度上升，当温度超过一定值（转变点）时，电阻瞬间剧增，回路中的电流迅速减小到安全值而起保护作用。当故障排除后，热敏电阻还可正常使用，所以其又经常被人们称为自恢复保险丝。当温度超过转变点温度时，电阻随温度变化更大的更适宜制作自恢复保险丝。
热敏电阻还可用在温度控制及温度补偿上。生活中的电蚊香加热器（如图丙）就是采用图甲所示的陶瓷热敏电阻代替电热丝作为恒温加热器的。它的工作原理如图丁，当把电蚊香片放入后，接上电源即可对其加热驱蚊、灭蚊。航天器在太空工作，当进入地球阴影时温度会急剧降低，航天器上的一些金属电阻元件的阻值会减小，而当太阳直射时温度又会升得很高，它们的阻值会增大。这一问题对于需要精确工作的航天器而言，常常是致命的伤害。为了防止这一现象的发生，可以串联一个热敏电阻对其进行补偿。

（1）图甲中的陶瓷热敏电阻在温度低于170℃时具有_________(选填“PTC”、“NTC”)效应。
图乙中的有机材料热敏电阻属于____________(选填“PTC”、“NTC”)热敏电阻。
（2）航天器在太空工作，需给金属电阻元件串联一个_________(选填“陶瓷”、“有机材料”或“NTC”)热敏电阻对其进行补偿。
（3）在电路正常时，自恢复保险丝消耗的电功率很________。
（4）制作自恢复保险丝适宜选择____________(选填“陶瓷”、“有机材料”或“NTC”)热敏电阻。
（5）当将图丙所示的电蚊香加热器接入电路后，其功率随时间变化的图象最可能的是       。

我们已经知道导体的电阻是导体本身的一种性质，它的大小与导体的长度、横截面积和材料有关，进一步研究表明，在温度不变时，导体的电阻跟导体的长度成正比，跟导体的横截面积成反比，这个规律叫做电阻定律，用公式表示为 ，其中R、L、S分别表示导体的电阻、导体的长度和横截面积。而ρ是反映材料导电性能的物理量，我们把它叫做材料的电阻率。材料电阻率的大小与什么有关？小红提出如下猜想：
猜想1：电阻率与材料的长度有关；   
猜想2：电阻率与材料的横截面积有关；
猜想3：电阻率与材料的种类有关。
于是小红找来不同规格的导线进行测量，实验数据见下表：

实验序号	材料	长度L/m	横截面积S/mm^2	电阻R/Ω	电阻率ρ
1	铜	1.0	0.1	0.17	0.017
2	铜	2.0	0.1	0.34	0.017
3	铜	1.0	0.05	0.34	0.017
4	铁	1.0	0.1	1.0	0.1
5	镍铬合金	1.0	0.1	11.0	1.1

（1）你认为下面哪一个是电阻率的单位：（  ）
A. Ω·m        B. Ω/m        C. Ω/m²
（2）分析比较实验序号1、2的数据，可以初步确定猜想1是___  __（选填“正确”或“错误”）的。
(3)分析比较实验序号_________的数据，可以初步确定猜想2是错误的。
（4）分析比较实验序号1、4、5的数据，可得到的初步结论是                    。
（5）根据表中的数据，如果要制作一个滑动变阻器，应选用材料      作为电阻线圈，这是因为相同规格的这种材料做成的电阻较         （选填“大”或“小”），可以调节的阻值范围较大。
（6）根据表中的数据求出一段长10m，横截面积2mm²的铁导线的电阻是         Ω。
（7）我们知道导体的电阻还与温度有关，有的导体温度升高电阻增大，有的导体温度升高电阻反而减小。你认为，导体的电阻随温度变化，是因为 （     ）
A、不成立    B、ρ发生变化      C、L发生变化      D、S发生变化

如图所示，左图为“嫦娥一号”卫星发射，火箭升空时的照片。右图为“嫦娥一号”卫星的运行路线图。 
 　　
（1）运载火箭将“嫦娥一号”平地托起，直冲云天。火箭在加速上升过程中，机械能            （填“增大”、“减小”或“不变”），它是利用向后喷出气流而使自身受力前进的，这是运用了力学中                     的规律。
（2）卫星运载火箭在飞行中，地面的指令是通过         发送给火箭的. (填“超声波”或“电磁波”)，当火箭离地300 km时,地面发出的指令经过         秒可传送到火箭
（3）“嫦娥一号”卫星发射后，首先将被送入一个椭圆轨道，这一轨道离地面最近距离为500km，最远为7×10⁴ km，从远地点到近地点运行的过程中，飞船的速度将             ，势能将            。(填“变大”、“变小”或“不变”).

一家用电热水器的铭牌如右图所示：
根据铭牌所提供的信息，解答下列问题：
（1）为安全起见，该电热水器使用的插座选用图中哪一个？答：       .
（2）求该电热水器正常工作时电热丝的电阻.

	甲		乙

 

 
（3）将该电热水器装满水加热，使水温由20℃升高40℃，求水吸收的热量.

如右图是一种自动测定油箱内油面高度的装置，R^,是电阻，R是滑动变阻器，它的金属片是杠杆的一端，从油量表（即电流表）指针所指的刻度就可以知道油箱内油面的高度。
说明它的工作原理。
 
（2）图中R^,的作用是什么？答：                                       。

（3）说出此装置的一点不足之处：                                     。

(1)在“探究影响电阻大小的因素”的实验教学中，李老师先让同学们猜想电阻的大小与什么因素有关，同学们猜想了导体的材料、长度、横截面积、质量和体积．李老师说如果电阻的大小与材料，长度，横截面积有关，那么根据各物理量之间的关系，就很容易排除质量和体积，你认为排除的理由是______________________________________.
(2)某同学利用如图装置进行实验来探究塑料、陶瓷片、铜片的硬度关系，实验时每次让钢钉从管的顶部下落时应该注意____________相同．

同学们是通过观察____________来判断材料的硬度的．

(10分)阅读短文，回答问题．
为节约能源，某型号汽车在关闭发动机后，通过小型发电机将减速运动时的部分动能转化为电能储存在蓄电池中．表中所示是该型号汽车的部分技术参数，其中储能效率是指汽车正常行驶时关闭发动机，直至汽车停止的过程中，通过发电机将动能转化为电能的效率．耗油量是指汽车正常行驶100km消耗燃油的体积．
测试中，先让汽车正常行驶，然后关闭发动机，分别测出开启和关闭发电机两种情况下，汽车通过的路程s与对应的速度大小v，计算出动能E_k，作出E_k—s图象，如图所示．

（1）发电机是根据＿＿＿＿＿＿＿＿原理发电的．发电过程中，动能除了转化为电能外，由于线圈有电阻，还有部分能量转化为＿＿＿＿能．
（2）汽车正常行驶100km，消耗燃油的质量为＿＿＿＿kg，完全燃烧这些燃油产生的热量为＿＿＿＿＿＿＿＿J（燃油的密度ρ=0.7×10³kg/m³，热值q=4.6×10⁷J/kg）．
（3）测试时，汽车在大小为800N的牵引力作用下，以20m/s的速度正常行驶1000m．此过程中，汽车＿＿＿＿．

A．受到的阻力为1.2×10^4N	B．行驶的时间为40s
C．牵引力做的功为3.2×10^8J	D．牵引力的功率为16kW

（4）由图象可知，表示关闭发电机进行测试的图线是＿＿＿＿（选填“①”或“②”），判断的依据是＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿．
（5）若汽车正常行驶时的动能E_k0=4×10⁵J，某时刻关闭发动机，同时发电机开始工作，最终有＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿J的动能转化为内能．

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。

李明家的太阳能热水器，可以贮水50㎏，天气好时，吸收的太阳辐射能可以使水温升得足够高；阴雨天可用电辅助加热，其电加热棒的额定电压是220V，额定功率是1.5kW。
（1）若在阳光的照射下，50㎏的水温度从20℃上升到60℃，吸收太阳的热量是多少？（水的比热容c＝4.2×10³J/（㎏·℃））
（2）若在阴雨天仅用电加热棒在额定电压下将这些水加热，使之升高相同的温度，需要多长的时间？（假设消耗的电能全部转化为水吸收的内能）

磁场的强弱可用磁感应强度（B）表示，单位为特（T）。某些材料的电阻值随磁场增强而增大的现象称为磁阻效应，用这些材料制成的电阻称为磁敏电阻，利用磁敏电阻可以测量磁感应强度。某磁敏电阻RB在室温下的阻值与外加磁场B大小间的对应关系如表所示。

外加磁场B／T	0	0．04	0．08	0．12	0．16	0．20
磁敏电阻RB／Ω	150	170	200	230	260	300

把R_B接入如图所示电路(电源电压恒为9V，滑动变阻器R’上标
有“100Ω 1A”字样)，并在室温下进行实验。
 
(1)当外加磁场增强时，电路中的电流          (填“变大”、“变小”或“不变”)；为了使电压表的示数保持不变，滑动变阻器R’的滑片JF)应向          (填“a”或“b”)端移动；
(2)RB所在处无外加磁场时，RB=150Ω；此时闭合开关，滑片P在a端和b端之间移动时，电压表示数的变化范围是多少?(不计实验电路产生的磁场，下同)
(3)当电路置于某磁场处，滑动变阻器R’滑片P位于b端时，电压表的示数为6V，则该处磁场的磁感应强度为          T。

你见过戴着面罩或墨镜的工人进行电焊作业吗？电焊是利用电流的热效应产生高温，将焊条熔化，从而使两金属部件焊接在一起。电焊机工作时有很大电流，但不会连续工作，所以导线中会产生迅速变化、时断时续的电流。
（1）电焊机输出电压40 V、输出功率2000W，某种橡皮绝缘铜芯导线在常温下安全载流量（长时间通电时的最大安全电流）如下表，从安全角度考虑，计算说明应选择哪种导线作为电焊机的输出导线？

导    线    规    格
导线横截面积S/mm^2	2．5	4	6	10
安全载流量I/ A	28	37	47	68

（2）焊条熔点为1100℃，比热容为0.4×10³J／（kg·℃）。假设电流放出的热量全部被焊条吸收并使焊条升温，电焊机工作4s，可使一根质量为20g的焊条全部熔化吗？
（3）电焊机工作时会对周围的居民或行人的生活造成一定的影响，请指出其中的两点。

现在不少学校里放置了如图甲所示的能自动盖上盖子的垃圾桶，
它能有效阻隔垃圾散发出来的气味。
（1）裸露的垃圾不断向四周散发难闻的气味，说明分子____________。
（2）请你在答题卷的图乙中画出果皮A停留在桶盖的斜面上时受到
的力的示意图。
（3）桶盖的相关尺寸如图丙所示，且已知桶盖中心偏离转轴距离2cm。若要让质量为10g以上的果皮在桶盖的斜面上下滑时能压翻桶盖自动落入桶中，在不计摩擦力的情况下，请你估算桶盖的最大质量应不超过多少？（请写出必要的计算过程）