初中物理能量综合题

阅读下面短文，回答问题
雾霾天气——空气中含较多的细颗粒物。PM2.5表示大气中粒径小于或等于2.5μm的细颗粒物的含量，这个值越高，就代表空气污染越严重。
细颗粒物的形成，人为的因素是各种燃料的不完全燃烧，其来源包括发电、冶金、纺织印染等各种工业过程中排放的烟尘以及各类交通工具排放的尾气。细颗粒物粒径小，含大量的有毒、有害物质，且在大气中可以长时间、大范围的漫游、悬浮，吸人人体会对呼吸系统、心肺甚至大脑造成伤害。
世界卫生组织规定：每立方米PM2.5小于10μg（1μg=10^-6g）为安全值。
(1)PM2.5在大气中漫游   （填“是”或“不是”）分子无规则运动。
(2)某地市区监测到雾霾天气PM2.5为107μg/m³，即相当于100m³空气中细颗粒物的质量为___g，市区笼罩在浮尘中，给出行的市民带来不便。
(3)请你结合生活体验，提出两条改善雾霾天气的措施。
①                                                                       
②                                                                        

如图甲所示，用电动机和滑轮组把密度为 $3\times {10}^3\mathit{kg}/m^3$，体积为 $1m^3$的矿石，从水底匀速整个打捞起来， $g$取 $10N/\mathit{kg}$，水的密度为 $1\times {10}^3\mathit{kg}/m^3$．求：

（1）矿石的重力；

（2）矿石浸没在水中受到的浮力；

（3）矿石露出水面前，电动机对绳子拉力的功率为 $2.5\mathit{kW}$，矿石上升过程中的 $s-t$图象如图乙所示，求滑轮组的机械效率；

（4）如果不计绳重及绳子与滑轮间的摩擦，矿石露出水面后与露出水面前相比，滑轮组机械效率会如何改变？为什么？

近几年足球运动日益受到人民群众的关注：
（1）如图所示球在向左飞行的过程中带着强烈的逆时针旋转，这使得足球上方的压强         （“大于”“小于”“等于”）下方的压强，从而使足球在空中划过一道美丽的弧线，飞入球门。这说明力可以          。

（2）守门员为了抓牢足球，通常穿戴带有橡胶颗粒的手套，橡胶颗粒的作用是           。

第7题图

端午节，小马和爸爸一起开着小轿车去探望外婆。

（1）轿车在行驶过程中小马看到路边的树向后退，他选择的参照物是        。
（2）若轿车的总质量是1600千克，停放在水平路面上时，轮胎与地面接触的总面积是0.04m²，则轿车对水平路面的压强是多少?
（3）轿车以60千瓦的恒定功率行驶，10 s内发动机做功多少？
（4）在限速70千米／时的某路段，小马看到一起交通事故，交警测得肇事轿车留下的刹车痕迹(制动距离)长为27米。
查阅资料得知轿车以不同速度行驶时，反应距离、制动距离、停车距离的统计数据如表：

速度(千米/时)	反应距离(米)	制动距离(米)	停车距离 (米)
20	5	3	8
40	10	12	22
80	20	48	68
100	25	75	100

 
(注：反应距离指司机发现情况到踩下刹车这段时间汽车行驶的距离；制动距离指踩
下刹车后汽车滑行的距离；停车距离指司机发现情况到汽车停止的距离，它等于反应距离加上制动距离。)
根据上表的数据可以判断出该肇事轿车        (填“超速”、“不超速”)。

运用知识解决问题：
（1）如图a，投影仪的镜头相当于一个凸透镜，来自投影仪的光通过镜头形成一个_____（“正立”或“倒立”）、放大的实像，为使我们能在前方屏幕上看到像，在镜头的上方安装了一个平面镜，它的作用是．_____
（2）请画出图b中经凸透镜折射后的光线．

（3）一定质量的水从20℃升高到70℃，吸收了4.2×104J的热量，求水的质量是多少？（请写出计算过程）

某同学猜想电流通过导体产生的热量与电流、电阻和通电时间有关，为了探究“电流通过导体产生的热量与电流是否有关”，所用的实验器材有：电压为6V的电源，电流表、滑动变阻器、停表、开关各一个；与U形相连的塑料盒一个，盒内密封着空气盒内电阻丝的阻值为10Ω；导线若干。

（1）用笔画代替导线，将图中的电路连接完整。

（2）闭合开关前，应将滑动变阻器的滑片移动到　    　端。（选填“a”或“b”）

（3）该实验是通过　                  　来反映电流通过电阻丝产生热量的多少。

（4）该同学设计实验时，将三次实验的通电时间均设定为15s，三次实验预设的电流值分别是I₁、I₂和I₃，则该同学进行第一次实验的操作是：闭合开关，　                                                                   　。

汽车已走入我们的家庭，而发动机是汽车的核心部件，发动机的质量决定了整车的性能与品质，现代汽车主要分汽油与柴油两类发动机，以汽油发动机为例，其提供动力的是内燃机的气缸。某台以汽油为燃料的汽车，发动机内有四个气缸，其相关数据如下表所示：

1min内完成工作循环	2600次	93^﹟汽油	气缸内汽油和空气的混合密度	1.35kg/m^3
排气量	1.8L	热值	4.6×10^7J/kg
发动机最大功率	75kW	空燃比	14:1

（1）汽车内燃机一个工作循环包括四个冲程如上图所示，一个气缸正常工作四个冲程的顺序是    （对甲、乙、丙、丁重新排序），其中图    是内燃机给汽车提供动力的冲程。
（2）汽车以100km/h的速度匀速运动时发动机的输出功率最大，则1min内做多少J的有用功 ?
（3）汽车的排气量是指发动机气缸的工作容积，汽车排气量越大，功率越大。空燃比指汽缸内空气和燃油的质量比。当汽车以100km/h的速度匀速行驶时，根据表中数据求汽车发动机的效率。 （计算结果保留一位小数）

在一个闯关游戏中，需要把相同的正方体叠放起来，正方体边长为a，由密度为ρ的材料制成，质量分布均匀，如图甲所示。（g为已知，推导过程及结果无需带单位。）
(1)某选手用水平力推正方体，但未推动，这时的推力_______（填“大于”、“小于”或“等于”）地面对正方体的摩擦力，理由是________________________________________________________________________。
(2)请推导出该正方体水平放置时对地面的压强。
(3)某选手在时间t内把地面上另外两个相同的正方体叠放在第一个正方体上面，如图乙所示,请推导出该选手在叠放这两个正方体过程中，克服正方体重力做功的功率。

阅读下面的短文，回答问题．
热电偶
把两种不同材料的导线（如铁线和铜线）组成如题图所示的闭合回路，当AB两端存在温度差时，回路中就会有电流通过，这就是塞贝克效应，这种电路叫热电偶，实验表明：热电偶电路中电流的大小跟相互连接的两种金属丝的材料有关；跟接点A和B间的温度差的大小有关，温度差越大，回路电流越大．
请回答下列问题：

（1）如题图所示：
①其它条件不变，只将铁丝换成铜丝，电路电流      ．
②其它条件不变，只将A 处杯中的冰水混合物换为沸水，电路电流      ．
③其它条件不变，移去酒精灯，将B放人另一杯冰水混合物中，稳定后，电路电流      （各空格均选填“变大”、“变小”、“不变”“变为零”）
（2）这样的热电偶实际上是一个电源，它的电能是由      能转化而来．
（3）热电偶电路可以把温度信号换成      信号，利用这种性质可以把热电偶做成      （写出一种应用）．

如图所示，工人师傅用一个定滑轮和动滑轮组成滑轮组，把重为500N的箱子匀速提升2m，动滑轮重80N，不计绳重和摩擦，取g=10N/kg．

(1)在图中用笔画线代替细绳组装滑轮组．
(2)在向上提升箱子的过程中，人对绳子的拉力为多大?
(3)在向上提升箱子的过程中，滑轮组的机械效率为多少?

某兴趣小组设计的“温度控制器”工作时有加热和恒温两种状态。电路如图甲所示， $S$为开关，双金属开关在温度低时闭合、温度到达一定值时自动断开，降温后再闭合，循环工作起到调节温度作用，指示灯的额定电压为 $200V$，且亮起即正常工作，发热电阻阻值为 $40\Omega$．求：

（1）当指示灯亮时，温度控制器处于　　状态。

（2）指示灯的电阻值。

（3）加热状态时，温度控制器所消耗的电功率。

（4）温度控制正常时，记录灯泡在一段时间内规律性亮灭情况如图乙，则温度控制器1小时所消耗的电能。

小明发现：每天晚上7点至9点左右，小区处于用电高峰期时，家中的电灯相对暗些；而到了晚上11点以后，过了用电高峰期，电灯又会变得亮一些。这是为什么呢？爸爸这样提示他：“不同时段，电路中使用的用电器数量不同，其总电阻也不同。可以把某一时段小区内正在使用的所有家用电器看做一个整体，用一个小灯泡来模拟。通过比较小灯泡两端电压（相当于家用电器两端的实际电压）的变化，你就能知道原因了。”于是，小明根据如图电路进行了探究。
【进行实验】
第1步：连接电路，闭合开关，读出电压表和电流表的示数，并记录在表格中。记录数据后发现小灯泡突然熄灭，电压表指针指在3伏处。

第2步：查明故障并分别换上两个不同规格的小灯泡后继续实验，把测量结果记录在表格中。
第3步：计算小灯泡的电功率和电阻值并记录在表格中。

小灯泡	电压(伏)	电流(安)	电功率(瓦)	电阻(欧)
L1	2.40	0.43	1.03	5.58
L2	2.60	0.33	0.86	7.88
L3	2.75	0.26	0.72	10.58

【数据分析】每次实验，电压表的读数都小于电源电压，说明实验中导线等其他元件也有电阻，会“分走”一部分电压。
【反思解释】
（1）实验中小灯泡突然熄灭，可能是发生了   (选填“短路”或“开路”)。
（2）过了用电高峰期，家中的电灯功率变大，亮度增加，其原因是   。
（3）在输电线路中，为了减少电能的损耗，应尽量选择   的导线。
A．长而细      B．长而粗       C．短而粗      D．短而细

小泽家有一新型的电热足浴器。其铭牌上的部分信息如下。

额定电压	220V
额定功率	1210W
容积	7L

（1）求电热足浴器正常工作时的电阻；

（2）用这个足浴器将5kg的水从20℃加热到40℃，求水吸收的热量；

（3）若此足浴器在额定电压下使用，需500s才能将（2）问中的水从20℃加热到40℃，求这个电热足浴器的加热效率；（计算结果精确到0.1%）

（4）小泽家安装的电能表如图所示。某次小泽断开家中的其它用电器，让电热足浴器单独工作，在1min内电能表的转盘转过50r，求此时该足浴器两端的实际电压（电热足浴器阻值不随温度变化而变化）。

近几年政府推出了“汽车下乡”、“小排气量购置税减半”、“以旧换新”等政策，极大的促进了汽车行业的发展，随着人民生活水平的不断提高，汽车已经走进我们的家庭，小明的爸爸最近也购买了一辆轿车．小明利用所学的物理知识对汽车进行了一系列探索与研究活动：

实验次数	1	2	3	4	5
速度/（km•h^﹣1）	40	60	80	100	120
制动距离/m	8	18	32	50

（1）汽车发动机常用循环流动的水来帮助它散热，主要是利用了水的      较大的特点．
（2）小明同学阅读了汽车发动机的说明书后，将内燃机的能量流向制成如图甲所示的图表，请根据给出的信息，计算完全燃烧0.2kg的汽油能够获得多少的能量？这些能量能产生多少有用功？（汽油的热值为4.6×10⁷J/kg）（写出计算过程）
（3）若轿车以80kW的恒定功率启动做直线运动，运动过程中受到的阻力不变，运动的速度υ与时间t的关系如图乙所示．则在0～5s时间内，轿车发动机对外做功多少J？（写出计算过程）
（4）汽车行驶时发动机燃烧m质量的汽油，产生的牵引力为F，热机的效率是η，能使汽车前进的距离s为     （用前面给出物理量的符号表示距离，汽油的热值在本小题中用q表示）
（5）通过测量获得轿车以不同速度行驶时对应的制动距离（即从操纵制动刹车到车停下来的距离），数据如表所示：根据表中数据所反映的规律可知，当轿车速度为120km/h时对应的制动距离是      m．

太阳发出的可见光、红外线等光线具有能量，照射到物体上，部分被吸收转化为内能（其中红外线尤其显著）。许多车主为了隔热给汽车玻璃贴上太阳膜。某兴趣小组对市场5种品牌隔热性能进行如下探究：

①如图，在暗室中将一侧贴有品牌太阳膜的玻璃板竖直放在水平桌面上，在距离玻璃板左侧20厘米放置一个红外线灯，玻璃板右侧放置一个光能风车（光能风车的风叶在红外线照射下，转动快慢能反映接收到的红外线的强弱）。
②打开红外线灯，观察并记录30秒内光能风车风叶转动的圈数。
③改变红外线灯的位置，使之距离玻璃板的距离分别为40厘米、60厘米、80厘米，重复步骤②。         
④在玻璃板上依次更换其他4种品牌的太阳膜，重复上述实验。
（1）本实验需要的测量工具有             。（写出2种）
（2）透过太阳膜红外线的强弱无法用肉眼直接观察，本实验用光能风车转动快慢来反映红外线的强弱。下列实验或活动所用得方法与本实验相同的有             （可多选）。
（3）为了使本实验的结果更可靠，还需改变哪些变量进行多次实验？       （写出2点）。