初中物理能量试题

如图为某款擦窗机器人，它凭借其底部的真空泵在机身和玻璃之间形成低气压，牢牢地吸附在竖直玻璃上。请回答：

（1）当它静止在竖直玻璃上时，受到的摩擦力方向是　　。

（2）擦窗机器人的擦拭速度是4分钟 $/$米 ${}^2$，要擦完总面积为3米 ${}^2$的窗玻璃需要　　分钟。

（3）工作时擦窗机器人对玻璃的压力为28牛，内外气压差达到800帕，求擦窗机器人与玻璃的接触面积至少为多少平方米？

（4）擦窗机器人的总质量为1.2千克，工作时的实际功率为80瓦，它在竖直向上擦窗过程中有 $0.25\%$的电能用于克服重力做功。若窗户足够高，持续竖直向上擦窗20分钟，擦窗机器人可上升的最大高度为多少米？（取 $g=10$牛 $/$千克）

在探究电流与电压关系的实验中，同学们设计了如下三种电路：

（1）甲同学认为图2电路比图1电路好，理由是：　　。乙同学认为图3电路比图2电路更好，理由是图3电路便于多次实验。

（2）乙同学利用图3电路（其中电阻 $R=5\Omega )$完成了本实验，测得数据如下：

实验次数	电压 $U$（伏 $)$	电流 $I$（安 $)$	电压 $/$电流
1	1	0.2
2	2	0.4
3	4	0.8

分析表格数据，可得出的结论是　　。

（3）实验操作过程中，丙同学发现滑动变阻器损坏，但经过思考后利用图2电路最终也完成了多次实验，该同学的做法是　　。

如图所示，不计空气阻力，将排球竖直向上击出后，其运动速度越来越小，原因是排球受到的重力方向与运动方向　　。而将排球向斜上方击出后，其运动速度的大小和方向都会发生变化，原因是　　；排球在上升过程中动能将　　（选填“增大”或“减小” $)$。

小明在研究并联电路电流特点时，按图示电路图连接好电路，闭合开关 $S$和 $S_1$，观察示数，再闭合开关 $S_2$，示数保持不变的电流表是　　（电源电压不变），同时小明观察到电流表 $A$的示数如图所示，为了使测量更精确，断开开关后，接下来的操作是　　。

下列各项都能使如图瓶内铁屑内能增加，其中属于做功的是 $($ 　　 $)$

A．

不断晃动瓶子

B．

用酒精灯加热

C．

用手捂瓶子

D．

在烈日下照射

某同学为学校草坪设计了一个自动注水喷淋系统，其电路设计如图甲，控制电路电源电压 $U_1=12$伏， $R_0$为定值电阻， $R_p$为压敏电阻，电磁铁线圈电阻忽略不计，压敏电阻 $R_P$放置于水箱底部（如图乙），其阻值与压力有关，阻值随水位变化关系如表，工作电路包括注水系统和喷淋系统，其电源电压 $U_2=220$伏。圆柱体水箱底面 $S=0.4$米 ${}^2$，当水箱内的水位上升到2米时，通过电磁铁线圈的电流 $I_{水}=0.1$安，衔铁恰好被吸下，注水系统停止工作，此时电流表示数 $I_1=1$安，当水位下降到1米时，衔铁恰好被拉起，注水系统开始给水箱注水，此时电流表示数 $I_2=2$安。

水位（米 $)$	0.25	0.50	0.75	1.00	1.25	1.50	1.75	2.00	2.25
压敏电阻 $R_p$的阻值（欧 $)$	300	200	125	90	70	65	62	60	59

（1）当水箱内水位达到2米时，控制电路中压敏电阻 $R_p$的功率为　　瓦。

（2）当水箱内水位下降到1米时，通电电磁铁线圈的电流 $I_b$为多少安？

（3）已知喷淋系统一直给草坪喷水，每秒钟喷水恒为0.001米 ${}^3$，注水系统工作时，每秒钟给水箱注水恒为0.005米 ${}^3$，求相邻两次开始给水箱注水的这段时间内，工作电路消耗的电能。

$\mathit{Argo}$浮标广泛应用于台风预测、海洋资源开发等领域，浮标结构如图所示，坚硬壳体外下方装有可伸缩油囊，当液压式柱塞泵将壳体内的油注入油囊时，油囊排开水的体积等于注入油的体积，当油囊中的油全部被抽回壳内时，油囊体积忽略不计，已知浮标总质量为55千克，其中含油20千克，浮标壳体体积0.04米 ${}^3$，油的密度为 $0.8\times {10}^3$千克 $/$米 ${}^3$，海水密度取 $1.0\times {10}^3$千克 $/$米 ${}^3$． $g$取10牛 $/$千克。

（1）该浮标下沉20米，浮标总重力做功多少焦？

（2）液压式柱塞泵将壳体中的油全部注入油囊时，浮标最终露出水面的体积为多少米 ${}^3$？

为了探究小灯泡电流与电压的关系，小明选择额定电压为2.5伏的小灯泡，电压为4伏的电源以及其他相关器材按图甲连接电路，进行实验。

（1）闭合开关移动滑动变阻器的滑片，当观察到　　时，可以判断此时小灯泡正常发光。

（2）在实验过程中，小明将滑动变阻器的滑片从 $A$端开始移动，直到灯泡正常发光，在此过程中测得小灯泡电流和电压的几组数据，并正确画出曲线 $a$，如图乙所示，该实验小明选择的滑动变阻器可能是　　。

$A$、滑动变阻器 $R_1(20$欧，3安） $B$、滑动变阻器 $R_2(50$欧，2安） $C$、滑动变阻器 $R_3(2000$欧，0.25安）

（3）小明在图乙中还画出了本实验中滑动变阻器的电流随电压变化的曲线 $b$，老师据图指出该曲线是错误的，其理由　　。

根据能量转化与守恒定律，在与外界没有热传递的条件下，物体内能的增加量与外界对物体做功多少相等。为了验证此规律，某兴趣小组设计了如图所示的实验，在容器里装一定质量的水，中间装上带有叶片的转轴，转轴上绕上绳子，绳子另一端通过滑轮与一重物相连，当重物下降时，绳子拉动转轴转动，带动叶片旋转，使容器里的水温度升高，结合水的比热计算出水中增加的内能。以此验证水的内能增加量与重物的重力做功多少是否相等。

（1）为了完成此实验，除已提供质量的电子天平外，还需要的测量工具有　　。

（2）兴趣小组在实验过程中发现，水内能的增加量小于重物做功的大小，请写出造成这种现象的一种原因　　。

（3）改进实验后，获得那如表数据，规律得到验证。

实验序号	重物质量（千克）	下降高度（米 $)$	升高温度 ${(}^{°}\text{C})$
1	20	5	0.5
2	20	10	1.0
3	20	15	1.5
4	10	10	0.5
5	30	10	1.5
6	40	10	2.0

若使容器内相同质量水的温度升高 ${2.5}^{°}\text{C}$，则25千克的重物需下降　　米。

我省开展“全面剿灭劣 $V$类水”行动。为了治理某河道的水污染，相关部门放置了一批太阳能仿生水草的。几个月后效果明显。太阳能仿生水草主要由太阳能电池板、小型送风电动机以及若干人造水草等构成（如图），太阳能电池板为电动机供电，电动机工作，给河水持续提供空气，增加水体中的溶解氧，电动机工作时其能量如何转化？　　。

某电热水壶正常状态下，闭合开关，指示灯 $L$ 亮，同时电热丝 $R$ 工作；断开开关，指示灯 $L$ 熄灭，电热丝 $R$ 不工作。小明用该电热水壶烧水时，发现电热丝 $R$ 断了，指示灯 $L$ 仍然亮，四位同学设计了该电热水壶的模拟电路，其中可能正确的是 $($ 　　 $)$

A．		B．
C．		D．

如图为自动垂直升降式车库的停车过程示意图。下列关于汽车匀速上升时的说法，正确的是 $($ 　　 $)$

A．	动能增加，重力势能不变	B．	动能增加，重力势能增加
C．	动能不变，重力势能不变	D．	动能不变，重力势能增加

我市某些餐厅用只能机器人送餐，送餐机器人的部分参数如表所示。

功能	迎宾、送餐等
质量	$50\mathit{kg}$
移动速度	$0.2~0.6m/s$
电池容量	$12\mathit{Ah}$
功率	最大功率 $100W$
工作电压	$24V$
最大送餐质量	$15\mathit{kg}$

（1）机器人身上有感应红外线信息的接收器，以便接受信息，则该接收器相当于反射弧中的　　。

（2）机器人底盘的轮子与水平地面接触的总面积为0.01米 ${}^2$，求机器人水平运送3千克物体（含餐盘）时，对地面产生的压强；

（3）如果该机器人以最大功率在水平地面上以0.4米 $/$秒的速度匀速前进10秒，求机器人行进过程中受到地面对它的阻力。

小柯利用如图甲所示的电路探究电流与电阻的关系，已知电源电压为 $6V$且保持不变，实验所用电阻 $R$的阻值分别为 $5\Omega$、 $10\Omega$、 $20\Omega$，滑动变阻器的规格为“ $30\Omega 2A$”。

（1）请设计实验数据记录表，画在虚线框内。

（2）小柯将5欧的电阻接入电路，闭合开关，调节滑动变阻器使电压表示数为2伏，读出相应的电流值记录在表格中；然后更换电阻重复上述实验。当接入20欧的电阻时，发现无论怎样调节滑动变阻器，电压表示数都无法达到2伏，其原因是　　。

（3）小柯用图乙所示的电路测未知电阻 $R_X$的阻值，图中 $R_0$为定值电阻，他先将导线 $a$端接到电流表“ $-$”接线柱上，电流表示数为 $I_1$，然后将导线 $a$端接到电流表“3”接线柱上，电流表示数为 $I_2$，则 $R_X$的阻值为　　（用 $I_1$、 $I_2$、 $R_0$表示）

如图是小柯连接的电路，开关闭合后，发现灯 $L_2$ 比 $L_1$ 亮，关于该电路分析正确的是 $($ 　　 $)$

A．	通过 $L_2$ 的电流比 $L_1$ 的电流大
B．	$L_2$ 的电阻比 $L_1$ 的电阻大
C．	$L_2$ 两端电压比 $L_1$ 两端电压小
D．	$L_2$ 的实际功率比 $L_1$ 的实际功率小