初中物理能量综合题

“塔吊”是北海新城区建设中随处可见的一种起重设备，图甲所示是某塔吊的工作示意图，AO是塔吊的平衡臂，BO是塔吊的吊臂，C为可控制移动的滑轮组小车，可在B点到O点间移动，AO长4m，BO长26m，AB可绕O点在一定的范围内上下倾斜，已知A端配重物的质量为5t，塔吊利用工作电压为380V、额定功率为10kW的电动机带动滑轮组来吊升工地的建筑材料．问：

（1）从安全角度出发，起吊时应尽量使吊臂水平平衡，在一次匀速吊升钢材时塔吊的吊臂如图乙所示，则滑轮组小车C应向  移动（选填“左”或“右”），这是根据  原理．
（2）将质量为2t的钢材以0.5m/s的速度竖直向上匀速提起，经1min到达施工楼层后再水平移动20m将钢材送到施工点，此过程中塔吊拉力对钢材所做的功是多少？
（3）此塔吊某次吊升钢材时，施工人员移动滑轮组小车C到达离O点16m处，使吊臂和平衡臂刚好处于水平平衡，电动机在额定功率下竖直向上匀速吊升钢材到某高度，此时电动机将电能转化为机械能的效率为75%，则钢材上升过程中的速度是多大？（吊臂、平衡臂、滑轮组的质量及摩擦力忽略不计）

王斌学了电磁继电器的知识以后，突发奇想：自己能不能制作一个像麦当劳那里的烘手器昵？他开始设计了一个电路，如图甲所示，R₀为光敏电阻，为用电动机做成的简易吹风机，试用以后，觉得干手的速度还有点慢，于是他又想，如果在不影响电动机正常工作的情况下加一个“220V 1000W”的电热丝，那效果也许会更好，请回答以下问题：

（1）所加电热丝的电阻是多少？
（2）在图乙中画出接入电热丝后的电路图（电热丝可用电阻的符号表示）．
（3）若电热丝消耗的能量，用来给水加热并被水全部吸收，那么它正常工作7min能使多少初温为10℃的水温度升高到30℃？

随着生活水平的提高，人们对卫生间里空气质量的要求越来越高。
（1）为了保证空气流通，小刚家的卫生间安装了换气扇，且换气扇与电灯由同一个开关控制，闭合开关时，换气扇和电灯同时工作。
①请你用笔画线代替导线，将如图所示的电灯、换气扇（用M表示）和控制它们的开关正确连入电路。

②换气扇能将卫生间内的污浊空气排出，下列描述所涉及的物理知识与换气扇的工作原理相同的是           （填字母序号）。
a、拦河大坝建成上窄下宽    b、飞机的机翼设计成上凸下平    c、列车的铁轨铺设在枕木上
（2）卫生间常装有防止下水道“异味”上逸的装置。如图1是小刚家安装在洗手盆下方排水管的U形“反水弯”，它利用了          的特点，使U形管中始终留有一部分水，封堵下水道中的“异味”。小刚家的卫生间地面上还装有防止反味的地漏，如图2所示，其结构是一个“扣碗”（图甲）倒扣在存水杯，存水杯与下水管相连（图乙）。
一次，小刚全家外出旅行，一段时间后回到家中闻到卫生间有下水道反上的“异味”，经排查“异味”来自地漏（地漏及其连接均完好）。妈妈取下“扣碗”临时用抹布将地漏下水管口堵上。小刚认为这样做会影响地漏的正常使用，于是他拿掉抹布，观察存水杯的内部情况，并联想学过的物理知识，找到了造成地漏反味的原因是    。随即他想出一个简单可行的办法，马上就解决了地漏反味的问题，并且不影响地漏的正常使用。他的做法是：                                 
                   
图1                                     图2

“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“）

阅读短文，回答文后的问题
爆米花
爆米花是一种很受欢迎的食品，它通常是由玉米加工而成．那么玉米粒是如何变成爆米花的呢？
传统的爆米机实际上是一个带有密封盖的铁罐子．加工爆米花时，用煤炉给装有玉米粒的爆米机加热，密封在罐里的玉米粒温度不断升高，其中的水分逐渐变成水蒸气，玉米粒内部压强不断增大．部分水蒸气从玉米粒中跑出，进入铁罐内，而铁罐内气体的温度也在不断升高，压强越来越大．玉米粒像吹足气的小气球，但由于受到罐内气压的约束，它们不能爆开．加热到一定程度时，打开爆米机的密封盖，罐内气体压强迅速减小，高温高压的玉米粒突然进入气压较低的环境中，便迅速爆开，变成了爆米花．
（1）加工爆米花的过程中，通过  的方式使玉米粒的内能增加．
（2）加热过程中，玉米粒中的水发生的物态变化是  ．
（3）在整个加工过程中，能反映罐内气体压强p和温度t变化情况的图象是  ．

（4）如果加工一次爆米花需要消耗0.5kg的无烟煤，若这些无烟煤充分燃烧，放出的热量为  J（无烟煤的热值为3.4×10⁷J/kg）．

用两盏“220V 1O0W”的白炽灯每晚7:00到次日早6:00为一地下通道照明。原方案为始终将两盏灯并联后接在220V的电源上。为节约用电，小强设计了一个改进方案(电路如图所示)：每晚7:00--9：00将两盏灯并联后接在220V的电源上；晚9:00至次日早6:00将两灯串联后接在220V的电源上。

(1)请你分析，两个单刀双掷开关同时接左侧与同时接右侧时．两盏灯各为怎样的连接形式?
(2)已知串联时每盏灯的电阻为并联时电阻的3／4，按小强的方案，每月(30天)可以节约多少度电?

电梯为居民出入带来很大的便利，出于安全考虑，电梯都设置超载自动报警系统，其工作原理如图甲所示。已知控制电路的电源电压U＝6伏，保护电阻R₁＝100欧，压敏电阻R₂的阻值随压力F大小变化如图乙所示，电梯底架自重和电磁铁线圈的阻值都忽略不计。
 （1）当压敏电阻R₂受到的压力F增大时，其阻值减小，控制电路中的电流增大，从而使电磁铁的磁性增强。电梯超载时，衔铁被电磁铁吸住，触点K与触点＿＿＿＿接触，电铃发出警报声。
（2）若电梯在20秒内将一位重600牛的乘客匀速提升15米，求电梯对乘客做功的功率。
（3）当电磁铁线圈电流达到20毫安时，衔铁刚好被吸住。若该电梯厢内站立总质量为1000千克的乘客时，试通过计算说明电梯是否超载。（g取10牛/千克）

为保证润扬大桥以及过桥车辆的安全，工作人员在桥的入口处安装了“超载检测报警系统”．检测时，当车辆重量小于1×10⁵N时，绿灯亮、红灯灭，表示可以通行；当车辆重量大于等于1×10⁵N时，红灯亮、绿灯灭，表示禁止通行．系统中的电路元件如图（甲）所示，其中压敏电阻R_x在检测时承受车辆的全部重量，它的阻值随所受压力F变化的图像如图（乙）所示；R₀为定值电阻；电磁继电器线圈上标有“10Ω 40mA”.当流过线圈的电流大于等于30mA时，通电线圈的作用效果大于弹簧的作用效果，衔铁被吸下，动触点P和静触点M断开并和静触点N接通；电池组的电压为6V；绿灯规格为“220V  40W”，红灯规格为“220V  60W”.

(1) 请在图（甲）中用笔画线代替导线完成电路连接．
（2）电磁继电器线圈上标有“10Ω 40mA”,它的意思是指线圈的电阻是10Ω，允许通过的       （选填“最大”“最小”）电流是40mA，超过了会烧坏线圈.
（3）根据分析可以知道：_________（A/B）灯是红灯.
（4）定值电阻R₀的阻值为多大？
（5）一辆大型货车停在检测装置上5分钟，因其严重超载导致电磁继电器线圈中电流太大而被烧坏，超载车辆的总重至少是多大？这段时间内指示灯消耗的电能是多少？

为了给立方体工件表面均匀地涂上某种油，需要用竖直向下的力F把漂浮在油面上的工件缓缓地压入油内，如图甲所示，工件的下底面与油面的距离为h，力F与h的大小关系如图乙所示，小科觉得图中CB的延长线BA段是没有意义的，老师告诉他，力F为负值时，表明它的方向与原来的方向相反了．

（1）分析BC段：随着h的增大，工件所受的浮力大小将   ，油对工件下底面的压强大小将      ．（变大／不变／变小）
（2）若A点的坐标为(－a，0)，则a=     ，从图像分析，a表示了工件的一个物理量的值，这个量就是工件的            ．
（3）求C点所对应状态下，工件所受的浮力及油对工件下底面的压强．（不考虑大气压强）

小明买了一把电水壶，其样式和铭牌如下：

（1）关于电水壶安全使用的注意事项，下列说法不正确的是      。

A．注水时，水位不超过电水壶的最高水位线

B．要使用三孔插座

C．电水壶工作时，身体不可靠近壶嘴

D．为了清洁卫生，把壶身和底座放进清水中清洗

（2）小明向壶中加入2kg水，电水壶在正常工作时将水烧至沸腾用了7min（1标准大气压下），已知水的初温为20℃，求：
①电水壶的电阻？
②水吸收的热量？
③电水壶烧水的热效率？

2014年3月8日发生的“马航失联事件”举世瞩目，飞机上的黑匣子也成了人们谈论的话题，
（1）黑匣子应采用抗压能力强，熔点　 　的特殊材料制成．为了容易发现黑匣子，黑匣子的颜色应设计成　   　．（选填“黑色”或“橙红色“）
（2）黑匣子发出频率为3.75×10⁴Hz的波在海水中的传播速度大于它在空气中的传播速度，此波应该为　   　（选填“电磁波”或“超声波”），它在1s时间里振动　   　次．
（3）体积为0.01m³的黑匣子落在海水下4000m深处，则它受到海水的压强为　  　Pa，受到的浮力为
　 　N，将它打捞到海面的过程中浮力做功为　   　J．（海水深度为1.03×10³kg/m³）

某团队在海拔3000多米高山上野营时，使用铁锅烧水，他们发现把体积为2L的水从10℃加热到85℃时，共消耗了5kg的干木柴，已知水的比热容为4.2×103J/（kg·℃），干木柴的热值为1.2×107J/kg）。求：
（1）干木柴完全燃烧放出的热量。
（2）水吸收的热量。
（3）铁锅烧水的的效率。
（4）他们也发现在高山上用铁锅煮马铃薯时，尽管锅里的水哗哗地沸腾了很长时间，马铃薯还是煮不软，为什么？

煤、石油、天然气的过量开采使人类面临能源危机。某县在冬季利用地热能为用户取暖。县内有一口自喷状态地热井，出水温度为90℃，出水流量为150m³/h。
（1）求每小时流出的地热水温度降低到50℃，所放出的热量。
（2）这些热量如果用天燃气蒸汽锅炉供热，且天燃气蒸汽锅炉的热效率为90%，则利用上述地热能供暖一小时可以节约多少天燃气？
（ρ_水＝1.0×10³kg/m³，c_水＝4.2×10³J/（kg·℃），天燃气的热值为q=4×10⁷J/m³）

某宾馆的热水器为“快热式电热水器”，为方便客人使用，工作人员在墙上贴出的使用方法如图所示。该热水器的铭牌如下表所示。

（1）图中的字母A、B、C、D、E分别代表热水器的开关或按键，请你按工作人员的提示，选择合理的开关或按键，写出使用该热水器洗浴的操作顺序为：                   （用A、B、C、D、E字母表示）。
（2）某人使用该热水器洗浴，热水器正常工作，开始与结束洗浴的示数如下图所示。他洗浴过程中消耗的电能是      kW·h。
（3）如果家庭添置这种“快热式热水器”，一定要注意铭牌中的     。这种热水器        （填“需要”或“不需要”）带有漏电保护器的开关。

图甲是家用插线板

（1）在乙图画出插线板内部开关和两插座的连线，并接入家庭电路，要求：1插线板上的开关可同时控制两插座的通、断；2开关接通时两插座都能提供220V电压。
（2）把“220V  1100W”的电暖气插入插座，在额定电压下工作：
1流过电暖气的电流多大？
2电暖气的电阻多大？
3电暖气多少小时消耗2.2kW·h的电能？
4电暖气通过导线连到电路，为什么电暖气工作时放出大量热，而与其连接的导线却几乎不发热？
（3）该插线板允许通过最大电流为10A，通过计算分析，插线板能否让“220V  750W”电吹风与上述电暖气同时工作？