初中物理能量综合题

如图所示是某电热器的工作原理图，R₁、R₂是发热电阻，虚线框为电热器的金属外壳。它用一个旋转开关可以实现电热器多档位工作的要求。其中旋转开关内有一块绝缘圆盘，在圆盘的左边缘依次有4个金属触点①、②、③、④，右边缘是一金属板，可绕中心轴转动的开关旋钮两端各有一个金属滑片，转动开关旋钮可以将左边缘相邻的两个触点与右边缘的金属板同时连通。如旋到图中位置S时，金属滑片将1、2两触点同时与右边缘金属板接通。

导    线    规    格
导线横截面积S/mm^2	0．5	1	1.5	2.5
安全载流量I/ A	4	8	12	20

（1）如果请你为这台电热器配备一个三脚插头，如图乙所示，应该将电路图中的地线接到插头的　　  （选填“G”、“L”或“N”）脚。正常情况下，火线和零线之间的电压为_______V。
（2）小明想在电路中加一个“倾倒开关”，使电热器被碰倒时能自动断开电路，以免引起火灾。该开关最好应安装在示意图中A、B、C、D、E中的　　  _点处。
（3）如果 R₁＝R₂，旋钮开关旋到位置S时的电功率为1000W，求R₁和R₂的阻值。
（4）当旋钮开关旋到位置T时，通电1 min产生的热量是多少？
（5）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，请你计算说明应选横截面积为多大的铜芯导线作为该电热器的输出导线，才符合既适用又经济的原则？

如图所示，电热饮水机有加热和保温两种工作状态（由机内温控开关S₂自动控制），当开关S₁、S₂都闭合时，热水器处于      状态。在热水器的蓄水桶中装水至最高水位后，桶中水的质量为10kg，则：

（1）把这些水由25℃加热到95℃时需吸收多少热量？
（2）这些热量相当于完全燃烧多少焦碳放出的热量？（已知水的比热容为4.2×10 ³ J/（kg·℃），焦碳的热值为3.0×10 ⁷ J/kg）

阅读短文，回答问题：
光电效应
光电效应是物理学中一个重要而神奇的现象．光照射到某些物质上，引起物质的电性质发生变化．这类光致电变的现象被人们统称为光电效应．光电效应分为：外光电效应和内光电效应．外光电效应是指被光激发产生的电子逸出物质表面的现象（如图甲）．只有入射光的频率高于一定值时，才能激发电子逸出物质表面．内光电效应是指被光激发所产生的电荷仍在物质内部运动，但使物质的导电能力发生变化或在物体两端产生电压的现象．

光敏电阻器是利用半导体的光电效应制成的一种电阻值随入射光的强弱而改变的电阻器；入射光强，电阻减小，入射光弱，电阻增大．光敏电阻器一般用于光的测量、光的控制和光电转换．
我们现在能够看到声和影完全配合一致的有声电影，还是多亏了光电效应．影片摄制完后，要进行录音．录音时通过专门的设备使声音的变化转变成光的变化，从而把声音的“像”摄制在影片的边缘上，这就是影片边上的声道．放映电影时，用强度不变的光束照射声道，由于影片上各处的声道不同，所以在影片移动的过程中，通过声道的光也就不断变化；变化的光射向图乙中的光敏电阻时，在电路中产生变化的电流，通过喇叭就可以把“声音的照片”还原成声音．
（1）外光电效应会从物质中激发出______．
A．原子           B．质子           C．中子          D．电子
（2）在可见光中，从红光到紫光，光的频率是逐渐增大的．如果绿光照射到某金属表面能产生外光电效应，则下列光照射该金属也一定能产生外光电效应是______．
A．红光、紫光     B．红光、黄光      C．蓝光、紫光      D．黄光、蓝光
（3）光敏电阻是依据______（内/外）光电效应工作的．
（4）如图乙为光敏电阻的工作原理图，当光照强度发生变化时，小量程电流表的示数变化如图______．


（5）如图丙为某影片的部分声道图，当它按图示方向在放映条件下匀速通过光敏电阻上方时，喇叭发出的声音的响度将______（变大/变小/不变）．

某科技小组同学发现实验室有一只标有“ $\mathit{Xk\Omega }$”的电阻 $(X$为模糊不清的一个数字），为了测出这只电阻的阻值，他们进行了如下探究：

（1）首先设计的实验电路如图1所示，使用的器材有：两节新干电池、待测电阻 $R_X$、电压表 $V(0?3V$、 $0?15V$量程）、电流表 $A(0?0.6A$、 $0?3A$量程）、滑动变阻器（标有“ $50\Omega 1A$” $)$、开关、导线若干。实验后发现，该方案无法测出电阻 $R_x$的值，其主要原因是　　。

（2）经讨论后他们利用原有器材并补充适当的器材，重新设计测量电阻 $R_x$的实验方案。小李设计的电路图如图2所示，其中定值电阻 $R_0=2\mathit{k\Omega }$．他连接电路后，闭合 $S_1$，断开 $S_2$，想先测出电源电压，但读出电压表示数 $U=2V$，与两节干电池能提供的电压相差很大。请教老师后才知道，电压表相当于一个能显示自身两端电压的定值电阻。则根据小李的测量数据和电源电压（取 $3V)$，可估算出电压表自身的电阻为　　 $\mathit{k\Omega }$。

（3）小组其他同学设计的实验电路如图所示，在电源电压恒定且已测出的条件下，能先测出电压表自身电阻后，再测出 $R_x$阻值的电路是　　。

（4）他们选择正确方案测出 $R_x$的阻值后，又有同学提出，应该通过多次测量求平均值来减小误差。在正确方案的基础上，通过下列操作，能实现多次测量 $R_x$阻值的是　　。

$A$．改变电源电压   $B$．将 $R_0$换成 $50\Omega$的定值电阻   $C$．将电压表换成“ $0?0.6A$”的电流表

汽车已经成为现代生活不可缺少的一部分，某研究小组对汽车开展调查研究。

（1）图甲是汽车的刹车结构示意图，根据图片分析，这是 　　杠杆（选填"省力"、"费力"或"等臂" $)$ ；某段道路的标志牌如图乙所示，为什么同样的道路上，对不同车型设定不一样的最高行驶速度 　　。

（2）（多选）汽车在行驶过程中遇到危急情况要紧急刹车。从发现情况到汽车停止的距离叫做停车距离，停车距离等于反应距离加上制动距离。下列行为会使停车距离变长的是 　　。

$A.$ 疲劳驾驶

$B.$ 酒后驾驶

$C.$ 接听电话

$D.$ 开车前系好安全带

（3）内燃机有四个工作冲程，图丙是内燃机的 　　冲程。

（4）假设某款纯电动汽车在平直公路上匀速行驶时，每百公里耗电30千瓦时，若电能转化为机械能效率为 $85\%$ ，则汽车匀速行驶时受到阻力为 　　 $N$ 。若质量和外形完全相同的燃油汽车，它的能量转化率为 $30\%$ ，以相同速度在同一路面上匀速行驶，每行驶百公里需要消耗的燃油为 　　 $\mathit{kg}$ 。（汽油的热值为 $q=4.6\times {10}^{7}J/\mathit{kg}$ ，结果保留1位小数）

（5）若电价为0.6元 $/$ 千瓦时，汽油价格为7.0元 $/$ 升，每行驶百公里，电动汽车比燃油汽车节省 　　元。（汽油的密度 $\rho =0.71\times {10}^3\mathit{kg}/m^3$ ，结果保留1位小数）

如图所示是某电热器的工作原理图，R₁、R₂是发热电阻，虚线框为电热器的金属外壳。它用一个旋转开关可以实现电热器多档位工作的要求。其中旋转开关内有一块绝缘圆盘，在圆盘的左边缘依次有4个金属触点①、②、③、④右边缘是一金属板，可绕中心轴转动的开关旋钮两端各有一个金属滑片，转动开关旋钮可以将左边缘相邻的两个触点与右边缘的金属板同时连通。如旋到图中位置S时，金属滑片将1、2两触点同时与右边缘金属板接通。

导    线    规    格
导线横截面积S/mm^2	0．5	1	1.5	2.5
安全载流量I/ A	4	8	12	20

（1）如果请你为这台电热器配备一个三脚插头，如图乙所示，应该将电路图中的地线接到插头的_________（选填“G”、“L”或“N”）脚。正常情况下，火线和零线之间的电压为_______V。
（2）小明想在电路中加一个“倾倒开关”，使电热器被碰倒时能自动断开电路，以免引起火灾。该开关最好应安装在示意图中A、B、C、D、E中的　　  _点处。
（3）如果 R₁＝R₂，旋钮开关旋到位置S时的电功率为1000W，求R₁和R₂的阻值。
（4）当旋钮开关旋到位置T时，通电1 min产生的热量是多少？
（5）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，请你计算说明应选横截面积为多大的铜芯导线作为该电热器的输出导线，才符合既适用又经济的原则？

如图所示，一边长为10 cm的立方体木块，在水中静止时，刚好有二分之一露出水面。若g取10N／kg，求：

①木块的密度是多大？        
②用手将木块缓慢压入水中，当木块刚好全部没入水中时，手对木块的压力是多大？      
③若木块横截面积为容器横截面积的二分之一，在水中静止时，盛水容器中水的深度为20cm。则将木块从如图所示位置缓慢压至容器底部，若水不会从容器中溢出，压力所做的功是多少焦耳？（已知将木块从如图所示位置缓慢压到刚好全部没入水中的过程中，压力是变化的，该变化的压力所做的功，可以用一个恒力所做的功来代替，这个恒力的大小等于最大压力的二分之一。精确至0.01）       

如图甲为某型号汽车的自动测定油箱内油量的电路原理图，其中电源两端的电压为24V，R0为定值电阻，A为油量指示表（一只量程为0～0.6A的电流表）；Rx为压敏电阻（厚度不计），它的上表面受力面积为10cm²，其阻值与所受压力的对应关系如图乙所示．油箱的横截面积为20dm²，油箱加满汽油时深度为0.4m，油量指示表的示数在最大值处．（已知：汽油的密度ρ=0.7×10³kg/m³，g取10N/kg，汽油的热值q=3.0×10¹⁰J/m³）．

请解答下列问题：
（1）当油箱装满汽油时，压敏电阻R_x上表面受到的压力是多大？
（2）当油箱装满汽油时，定值电阻R₀的阻值是多大？当油箱内汽油用完时，油量指示表的指针指向某一位置，求此位置所对应的电流值是多少？
（3）当该车匀速行驶1h消耗10L（1L=1dm³）汽油时，汽油完全燃烧放出的热量有30%转化成汽车的有用功，则汽车在这段时间的功率是多少？

(9分)阅读短文，回答问题．
在我国随着人民生活水平的提高,加上“汽车下乡”政策的实施，不少农村家庭都购买了汽车，汽车开始进入普通百姓家庭。家住农村的小明同学家买了一辆崭新的奇瑞风云2三厢汽车（如图甲）。他高兴极了，把车的里里外外都观察了个够。通过观察，小明发现汽车上的许多部件都用到了物理知识。
（1）汽车的发动机是四冲程汽油机，其中         冲程将内能转化为机械能。
（2）汽车上的散热器用水作为冷却剂，这是利用了水的___________较大的性质，如果散热器中装有5kg的水，在温度从20℃升高30℃的过程中，水吸收的热量是         J．[已知c_水=4.2×10³J/（kg•℃）]
（3）图乙是该车自动测定汽车油箱内油面高度的装置原理图，图中的油量表实质是_______表改装而成的，定值电阻R₀的作用是___________ ，在加油的过程中，油量表的示数__________。（选填“变大、变小、不变”）
（4）(1分)如果小明家的汽车正常行驶100km 要消耗6 kg的汽油，这些汽油完全燃烧时所产生的热量是____________J。(已知：汽油的热值为4.6×l0⁷J／kg)。
（5）(2分)若轿车以90kW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v与时间t的关系如图丙所示．则在0-5s时间内，轿车发动机做功______ J；轿车运动过程中受到的阻力是______N。

如图所示电路，电源电压恒为6V．灯泡L ₁和L ₂分别标有"8V3.2W"和"6V12W"字样，不计温度对灯丝电阻的影响。求：

（1）灯泡L ₁的电阻；

（2）若闭合所有开关，滑片P移至a端时，电流表的示数；

（3）若只闭合开关S、S ₁，移动滑片P使灯泡L ₁消耗的功率为1.25W时，滑动变阻器消耗的功率是多大？

(5分)甲烷气体(CH₄)无色、无臭，是沼气的主要成份．甲烷气体在空气中的浓度在一定范围内，遇到明火会发生爆炸．由此，阳湖中学综合实践活动小组的同学就甲烷气体的浓度测量展开探究活动．小组同学通过上网查询，知道用二氧化锡制成的电阻阻值随空气中甲烷气体浓度(甲烷气体在空气中的体积分数)的增大而减小．他们从物理实验室借来一只二氧化锡电阻Rx，并从产品说明书上获取相关参数，如下表所示．

甲烷气体浓度／％	O	20	40	60	80	100
Rx／Q	25	20	15	lO	7	5

(1)请在下图中作出二氧化锡电阻阻值Rx与甲烷气体浓度的关系图像．(1分)
(2)小组同学利用电压为6V的电源、阻值为15Ω的定值电阻R₀，量程为“0～0.6A” 和 “0～3A”的电流表及二氧化锡电阻Rx制作成甲烷气体浓度检测仪，其电路图如图所示。当甲烷气体浓度增大时，电流表的示数将   (变大／变小／不变)。为使读数更为准确，电流表的量程应选              。
(3)甲烷气体浓度在5%～15％范围内，遇到明火会发生爆炸．如果某绿色农场利用该甲烷气体浓度检测仪检测沼气池中甲烷气体的浓度，当电流表的示数为0.16A时，请求出该沼气池中的甲烷气体浓度大约是多少?一旦遇到明火，是否会发生爆炸?

(5分)实验测得0.5kg某物质温度随时间变化的图象如图示，已知物质在固态下的比热容为C₁=2.1×10³J/（kg℃）．假设这种物质从热源吸热的功率恒定不变，根据图象解答下列问题：

（1）在最初的 2min内，物质吸收的热量为多少？(1分)
（2）求该物质在液态下的比热容C₂。
（3）若规定“质量为1Kg的某种晶体物质在完全熔化时所吸收的热量叫做这种物质的熔化热” 用“λ”表示，根据图像信息，计算该物质的熔化热。

一位同学用灯泡L₁和L₂组成了串联电路，他连接的电路如图所示。

A．闭合开关，观察到的现象是                                 ；
B．请你在实物图上只改动一根导线，使电压表能够测出L₁两端电压。
(要求：在需要改动的导线上画“×”，用笔将改动后的导线画出，导线不许交叉)。

图1是小亮家某品牌小厨宝（小体积快速电热水器）。某次正常加热工作中，其内胆装有 $5L$ 的水，胆内水的温度随时间变化的图像如图2所示。已知小厨宝正常工作时的电压为 $220V$ ，额定功率为 $2200W$ ，水的比热容为 $c_{水}=4.2\times {10}^{3}J/\left(\mathit{kg}{\cdot }^{\circ }\text{C}}\right)$ 。问：

（1）该小厨宝内胆装有水的质量为 　　 $\mathit{kg}$ ；

（2）由图象可知，加热 $5\mathit{min}$ ，水温升高了 　　 ${}^{°}\text{C}$ ，吸收的热量为 　　 $J$ ；

（3）本次加热小厨宝消耗了 　　 $J$ 的电能，该小厨宝的发热电阻阻值为多少？

一人用桶从井里取水，已知桶的容积是 $6L$，空桶的质量是 $1.5\mathit{kg}$，忽略绳子的重力。 $({\rho }_{水}=1.0\times {10}^3\mathit{kg}/m^3$、 $g=10N/\mathit{kg})$求：

（1）装满水后水的质量；

（2）用绳子把桶放到井里，进入一些水后，桶仍然漂浮在水中，此时它排开水的体积是 $3\times {10}^{-3}{m}^3$，桶受到的浮力；

（3）将一满桶水从桶底刚好离开水面开始匀速提高 $5m$，绳子的拉力做的功；

（4）提水的效率。