初中物理能量综合题

建设中的港珠澳大桥由桥梁和海底隧道组成，隧道由一节一节用钢筋混凝土做成的空心沉管连接而成，如图所示，建造隧道时，先将沉管两端密封，如同一个巨大的长方体空心箱子，然后让其漂浮在海面上，再用船将密封沉管拖到预定海面上，向其内部灌水使之沉入海底。
设某一节密封长方形沉管的长.宽.高分别是180m，35m，10m，总质量为6×10⁷kg（海水密度取1.0×10³kg/m³，g取10N/kg）

（1）漂浮在海面上的密封沉管，在灌水前受到的浮力F_浮=     N。
（2）在对密封沉管灌水使其下沉到海底的过程中，其下表面受到海水的压强大小将    （选填“变小”、“不变”或”变大”），沉管所受的浮力将     （在A、B、C、D中选择）。
A.先变大后变小              B.先变大后不变
C.先不变后变大              D.先变小后变大
（3）当密封沉管上表面刚好水平浸没在海水中时，注入的海水至少为     kg，此时其下表面受到海水的压力等于     N。

传感器可以把力学物理量转化成电学信号，然后通过相互之间的函数关系，直接引用力的大小。测量压力大小的压力传感器，工作原理如图所示，其中 $M$、 $N$均为绝缘材料， $M$、 $N$间有可收缩的导线（电阻大小不计），弹簧上端和滑动变阻器 $R_2$的滑片 $P$固定在一起，电源电压恒为 $12V$，已知压力 $F$的大小与 $R_2$的阻值大小成正比例关系。闭合开关 $S$，压力 $F_0=0$时，滑片 $P$在最上端；压力 $F_1=1N$时，电流表示数为 $1A$，电压示数为 $3V$，当滑片 $P$滑至最下端时，电压表示数为 $7.5V$．求：

（1）定值电阻 $R_1$的大小；压力 $F_1$与 $R_2$阻值之比 $k$；

（2）当滑片 $P$滑至最下端时，压力 $F_2$的大小；

（3）压力 $F$的大小与电压表示数之间的函数关系表达式。

把两种不同材料的导线（如铁线和铜线）组成如图所示的闭合回路，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）如图所示，①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 　 　。②其它条件不变，移去酒精灯，将B放入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）。

摩擦现象广泛存在于人们的生活和生产中。小梦对此很感兴趣，围绕生活中的摩擦现象进行了探究。


（1）小梦对放在水平面上的物体处于静止状态和匀速运动状态下，受水平力F和摩擦力f情况进行了研究，并绘制了图像，如图所示。请比较图像中A、B两点物体所受作用力的大小（填“＞”、“＜”、“＝”或“不能确定”）：①F_A     f_A；      ②F_B     f_B。
（2）摩擦知识在生活中的应用非常广泛，并不断地进行改进。火柴的擦燃就是一例，如图所示。火柴盒侧面已由以前的图（a）替换成图（b）的式样，这样设计的现实意义是     。

如图是一种自动测定油箱内油面高度的装置，R是滑动变阻器，它的金属滑片是杠杆的一端，且受定位挡板限制只能在电阻上滑动，当油面在A处时，滑动变阻器的滑 片恰好在最下端；当油面在B处时，滑动变阻器的滑片在最上端．从油量表（由电流表改装而成，电流表的量程是0～0.6A.）指针所指的刻度，可以知道油箱内油面的高度。现已知电源电压是6V，定值电阻R^/的阻值是12Ω．

（1）电阻R^/的作用是              。
（2）已知电流增大时，电流表指针向右偏转，则油面   （选“上升”或“下降”）。
（3）当油面处在A处时，电流表示数为多少？
（4）当油量表指针指在刻度盘的中央时，求滑动变阻器R两端的电压多大？

如图甲所示为某太阳能百叶窗的示意图，它既能遮阳，还能发电。它的构造特点是百叶窗的叶片为太阳能电池板（以下简称电池板），其工作电路示意图如图乙所示，电池板将太阳能转化为电能（转化效率为10%），为蓄电池充电，蓄电池再向节能灯供电。设太阳每秒钟辐射到每平方米电池板上的能量为1.2×10 ³J（即为1.2×10 ³W/m ²），电池板对蓄电池充电的功率为60W；蓄电池充满电后，能够让10盏"12V 3W"节能灯正常工作6小时，不考虑蓄电池充电和供电时的电能损耗。则：

（1）电池板对蓄电池充电，是将电能转化为 　 　能的过程。

（2）白天蓄电池处于充电不供电状态，在图乙中应闭合开关 　    　。

（3）10盏"12V 3W"节能灯正常工作时的总电功率为 　    　W。

（4）要将剩余一半电量的蓄电池充满电，电池板需对蓄电池充电 　    　小时。若充电电压为20V，则充电电流为 　    　A。

（5）该百叶窗电池板的面积为 　    　m ²。

如图所示，虚线框内有两个阻值相同的定值电阻和一个开关S₁.当开关S₁闭合时，电流表的示数增加0.2A，电路的总功率增加1.6W.请画出两种可能的连接电路图，并分别计算电源电压和定值电阻的阻值.

阅读下列材料，按要求完成后面提出的问题．
材料一：蝙蝠在黑暗中能自由地飞翔，用蜡封住其耳朵，虽然把它放在明亮的房间里，仍像喝醉酒一样，一次一次地碰到障碍物，后来，物理学家证实了蝙蝠能发出①波，靠这种波的回声来确定目标和距离．
材料二：如果把八只同样的玻璃杯盛不同深度的水用一根细棒依次敲打杯子，可以发现声音的②和盛水量有关．如果调节适当，可演奏简单的乐谱，由此我们不难知道古代“编钟”的道理．
材料三：许多年前，“马可波罗”号帆船在“火地岛”失踪，经过多年的研究，揭开了“死亡之谜”，他们都是死于亚声，这是一种人耳听不到的声音，频率低于20Hz，而人的内脏的固有频率和亚声波极为相似，当二者相同时，会形成内脏的共振，严重时，把内脏振坏而丧生．
问题：
(1)请你将上面材料中①和②两处补上恰当的文字：①           ，②         。
(2)亚声是指我们学过的            。
(3)从材料三中可以看出，人体内脏的固有频率大致是     左右，声具有    。   
(4)所填的物理量②与        有关，关系是                                                 

(8分)小明设计了一个测量物体质量的“托盘秤”，图甲是其原理示意图，其中托盘上放置物体，压力传感器R的电阻值会随所受压力大小发生变化，杠杆ABO可绕0点转动，电压表的量程为O～3V(可显示质量大小)。已知OB：BA=1：2，电阻R₀=100Ώ。压力传感器R表面能承受的最大压力为400N，该压力传感器能承受的最大压强为2×10⁶ Pa，压力传感器R的电阻值随所受压力变化的图像如图18-乙所示。电源电压恒定不变，秤达到最大称量时，电压表的示数也达到最大值，托盘和杠杆组件的质量忽略不计。求：

（1）当托盘上没有放物体称量时R的大小；
（2）压杆与压力传感器的接触面积；
（3）托盘秤的最大称量；
（4）当托盘秤达到最大称量时R消耗的功率。

用如图所示的滑轮组提升重物时，动滑轮下面挂着的钩码所受的重力是G，动滑轮的重力为G`，竖直向上拉弹簧测力计，使钩码匀速上升h的高度，在此过程中测力计的示数为F，F作用端移动的距离是s，在用滑轮组提升钩码的过程中，有用功就是直接克服重力把物体提升一定高度所做的功，总功是使用机械时总共所做的功。若不计摩擦，请根据公式：W<sub>总功</sub>=W<sub>有用功</sub>+W<sub>额外功</sub>，推导出：F=（G+G`）/3

雾炮车（又称多功能抑尘车）是利用高压原理向空气中喷洒颗粒格外细小的水雾，除去空气中过多的尘埃。某型号雾炮车的质量为 $10t$，它配备了一个体积为 $10m^3$的水箱。为了方便清洗，水箱底部有一个排水孔，排水孔盖子面积约为 $100c{m}^2$．

（1）空载时，若雾炮车轮与地面的总接触面积为 $0.8m^2$，则静止时车对水平地面的压强为多大？

（2）当水箱中水的深度为 $1m$时，排水孔盖子受到水的压力约为多大？

（3）如图所示，当雾炮车在水平路面上匀速行驶并不断向外喷水时，雾炮车发动机的输出功率如何变化？为什么？

汽车追尾是高速公路上常发生的交通事故，其重要原因是遇到意外情况时不能立即停车。研究发现，司机从看到情况到踩刹车需要一段时间，这段时间叫反应时间；在反应时间内汽车要保持原速前进一段距离，这段距离叫反应距离；从踩刹车到车停止，汽车还要前进一段距离，这段距离叫制动距离，如图所示。

下表是一个机警的司机驾驶一辆保养得很好的汽车，在干燥的水平公路上以不同的速度行驶时，测得的反应距离和制动距离。

（1）利用上表数据，算出该司机的反应时间大约是___________s；（保留两位小数）
（2）由这个测试可见，____________是影响汽车制动距离的主要因素；
（3）请在下图中画出从司机看到情况开始计时，到汽车停止的这段时间内，汽车运动的v-t图象。（不需准确描点）

1901年，挪威人伯克兰造出世界上第一台电磁发射器，首开电磁炮先河。为了认识电磁炮的一些特性，小柯制作了一个电磁炮模型，其原理如下图。螺线管通电后，铁制撞针迅速前移，推动炮弹射出炮管。

（1）小柯要增强电磁炮中螺线管磁场，下列方法可行的是        （选填字母）。
A.增加螺线管的线圈匝数
B.改变线圈中的电流方向
C.增大通过螺线管的电流
（2）炮弹的动能影响它的威力。直接测量动能小柯遇到困难，所以，他通过测量同一炮弹的射程（炮弹出射点离落地点间的水平距离）来间接比较。此研究方法与下列        （选填字母）实验所用方法相同。
    
A.用刻度尺测物体长度     B.用量筒测液体体积    C.用压强计研究液体内部压强
（3）小柯测得的一项实验数据（取多次实验的平均值）如下表。

实验次数	第1次	第2次	第3次	第4次	第5次
撞针质量（克）	0.1	0.2	0.3	0.4	0.5
射   程（米）	0.48	0.54	0.81	0.46	0.41

 
小柯得出了“当其他条件相同的情况下，撞针质量为0.3克时电磁炮的射程最远”的结论。
小妍觉得这个结论还不可靠，建议再取不同质量的撞针进行实验。你认为选择撞针质量范围在        克之间进行进一步实验比较合理。

某科技小组的同学设计制作了一款自动控温烘干箱，箱内主要电路包括控制电路和工作电路，其原理图如图所示。控制电路电源电压为8V，R为变阻器，R_t为热敏电阻、R_t阻值与箱内气温关系如下表所示。工作电路电源电压为220V，R₀为电热丝，阻值恒为88Ω，M为电风扇，铭牌上标有“220V 20W”字样，其作用是使箱内空气均匀受热，红、绿指示灯用于分别指示电路加热、待机状态。当控制电路的电流达到0.025A时，衔铁被电磁铁吸住，工作电路处于待机状态，当控制电路电流减小到某值时，衔铁被释放，工作电路处于加热状态。

t/℃	30	40	50	60	70
Rt/Ω	305	245	200	170	150

（1）将控制电路中变阻器R的阻值调为120Ω时，箱内气温最高可达多少摄氏度？（电磁铁的线圈电阻不计）

（2）重新调节变阻器R，同时闭合开关S₁、S₂，箱内气温与时间关系如图乙所示，若电热丝R₀加热空气的效率为80%，衔铁每次被吸住的时长均为300s，箱内空气质量恒为2.2kg、比热容为1×10³J/（kg•℃）。求开关S₁、S₂闭合20min内，工作电路总共消耗的电能是多少焦耳？（控制电路、指示灯及电风扇M产生的电热均不计，指示灯消耗的电能不计）

（1）如甲图所示的电路，闭合开关，两灯均不亮。已知电路连接正确，是其中一个小灯泡损坏了。请你在不拆开原电路的基础上，从乙图所示的实验器材中任选一种连入电路，设计检测方法，找出损坏的小灯泡，并完成表格中相关内容。

所选器材	检测电路图	现象与结论

（2）2019年6月5日12时06分，在我国黄海某海域，科技人员使用"长征十一号"运载火箭进行"一箭七星"海上发射技术试验，运载火箭点火后，箭体腾空而起并加速上升，直冲云霄，把卫星顺利送入距离地面600千米高的预定轨道。首次海上发射取得圆满成功，填补了我国运载火箭海上发射的空白。

在火箭上升过程中，为了能够近距离拍摄到箭体周围的实况，"长征十一号"火箭上装有高清摄像机，摄像机的镜头是由耐高温的材料制成的。

小宇同学观看发射时的电视画面发现：箭体在上升过程中有一些碎片脱落，且脱落的碎片先上升一段距离后才开始下落。

请从上述材料中找出涉及物理知识的内容，模仿范例格式，写出对应的物理知识或规律（任写三条）。

	相关描述	物理知识或规律
范例	火箭加速上升	受非平衡力
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