初中物理电功和电功率综合题

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）。

今年4月19日，我市瓯江过江通道主桥顺利合龙。图甲是主桥合龙时“钢箱梁”吊装场景。
（1）过江通道全长约8千米，建成后，若一辆汽车以80千米／时的平均速度通过过江通道，只需          小时。

（2）制作“钢箱梁”的合金钢既要韧性又要硬度高。合金钢生产时需要经过热处理，其中热处理的一道工序中，温度对合金钢的硬度和韧性的影响如图乙所示，图中指数越大表示性能越好，则生产“钢箱梁”的合金钢时，这道工序的最佳温度为               ℃。

（3）“钢箱梁”质量为6.6×10⁵千克，在吊装过程中，“钢箱梁”匀速上升约40米，则克服“钢箱梁”重力做的功约为多少焦？（g取10牛／千克）

近年来机器人在反恐、防爆中起到了重要的作用，如图是一种履带式防爆机器人，使用电力驱动装置。它的特点是：体积小、质量小、转向灵活，便于在狭窄的地方工作；操作人员可以在几百米到几公里以外通过无线电或光缆控制其活动；装有多台CCD摄像机用来对抱着我进行观察；机器人上装有可自由旋转的机械手，锋利的夹钳可将爆炸物的引线剪断，灵活的手爪可把雷管拧下来，并把爆炸物举起运走；还装有猎枪，利用激光指示器瞄准目标后，可把爆炸物的定时装置及引爆装置击毁；另装有高压水枪，可以切割爆炸物。请参照示例写出这个机器人所涉及的物理信息和对应的物理知识（不得与示例重复）
示例：物理信息：使用电力驱动装置。

物理知识：电能转化为机械能。
作答：物理信息：                                           。
物理知识：                                           。

（1）如图所示，用外力F把一个物体压在竖直的墙壁上使其静止，请画出物体在竖直方向上受力的示意图。

（2）如图所示，S′是烛焰上S点经凸透镜所成的实像，SA是从S点上射向凸透镜的一条任意光线，请画出光线SA经凸透镜折射后的光路图。

（3）工地上搬运砖头的独轮车，车厢和砖头总重力为G=1000N，独轮车的有关尺寸如图所示。推车时，工人对车把向上的作用力F是__________N。

（4）投篮时，相对于空中飞行的篮球，篮球框是_________的。（选填“运动”或“静止”）
（5）一标准大气压下，把质量为500g、初温为20℃的水加热至沸腾，水需要吸收的热量是_____________J。【c_水=4.2×10³J/(kg·℃)】

阅读下列短文
父亲拍下儿子在黄河冰面上救人的惊现瞬间
据山西晚报报道，2011年2月4日，张帆与父母来到运城平陆黄河湿地观赏天鹅，突然间，在冰水交融的湖面上，一落水女孩凄厉呼救．张帆迅速趴在了满是天鹅粪的冰面上，匍匐着向前爬去救人．张帆艰难地爬到女孩身后，把在冰面上捡到的女孩遗落的围巾甩给女孩，并向她高喊：“赶紧抓‘绳子’”．女孩很快抓紧了“绳子”，无奈女孩的身体太重，张帆反倒一次次差点被拖入水中（如图所示）．小伙子长时间的匍匐，加速了冰的熔化，张帆感觉身下涌出一股股冰水，耳边不断响起“咔嚓咔嚓”的冰裂声．就在千钧一发的时刻，景区管理人员带着救生圈，系着长绳赶来增援，落水女孩终于被托出湖面．
就在张帆救人之时，父亲张京平正在远处专心拍摄天鹅，忽然，在湖中央，一个挣扎着的女孩闯入他的镜头，紧接着，一个匍匐行进的身影，也进入他的视线．他屏住呼吸，小心翼翼地按动快门，见证、记录着一个正在发生、可遇不可求的事件！张京平调整焦距，使年轻人的面容清晰地出现在镜头里，却惊恐地发现——救人的小伙，竟是他的独生儿子张帆！

请回答下列问题：
（1）张帆趴在冰面上匍匐着爬去救人，是因为趴在冰面上能增大与冰面的       ，减小对冰面的           ，使冰面不易裂开；
（2）张帆用“绳子”去拉女孩时，反倒差点被拖下水中，说明了                ；
（3）张帆耳边不断响起“咔嚓咔嚓”的冰裂声是由于冰的       产生的；
（4）张京平使用的照相机镜头相当于一个     镜，对光线具有_________作用。

在不计绳重和摩擦的情况下，利用一滑轮组匀速提升物体．下表是在利用该滑轮组将一物体匀速提升到一定高度时采集到的信息．

物体所受重力G/N	作用在绳子自由端的拉力F/N	滑轮组做的有用功W有用/J	拉力做的总功W总/J
500	200	1000	1200

（1）通过计算确定该滑轮组提起物体的绳子段数，并在右边虚线框中画出该滑轮组的组装示意图．（要求：尽量用较少的滑轮）
（2）不计绳重和轴的摩擦，用该滑轮组将重为800N的物体匀速提升1m时，拉力做的总功为多少?

2014年2月4日温州很多地区下冰雹，冰雹形成原因比较复杂，其中一种原因是液态水因气温骤降而形成的。比较大的冰雹会砸破车窗、砸伤行人，给人民群众的人身财产安全造成危害。请回答下列问题：
（1）液态水变成冰雹的物态变化名称是     ，这个过程要放出热量。
（2）比较大的冰雹会砸破车窗、砸伤行人，说明下落的冰雹具有     能。
（3）有一颗冰雹质量为100克，从1000米的高空下落到地面（假设冰雹在下落过程中质量不变）,重力做功     焦。

菲菲家新买了一台饮水机，父母经常为夜间是否要关闭饮水机而发生争执：妈妈认为关机可以节省电能，理由是饮水机在夜间无人饮水时仍在对热水包里的水间歇性加热．爸爸则认为关机后第二天重新开机为凉水加热会消耗更多的电能．于是菲菲查到饮水机铭牌如下表所示．她决定用实验来化解父母的争执。第一天晚上十点，她关掉家中的其他用电器，只开启饮水机的加热功能，记下此时电能表的示数为576.5 kW·h．第二天早晨六点钟，水温达到预定温度95℃，她又读出电能表的示数为576.8 kW·h。
第二天晚上十点，她将饮水机关闭，次日早晨启动，饮水机在额定功率下将水加热到预定温度95℃，用时9min。

额定电压220V	热水包容积1.2L
频率50Hz	冷水包容积0.5L
制热功率800W	保鲜柜容积16L
制冷功率98W	防漏电类型I类

 
请解答下列问题：
（1）饮水机正常加热时的电流是多少（小数点后保留1位）？
（2）通过计算判断菲菲的爸爸妈妈谁的说法正确？
（3）若热水包中水的初始温度为25℃，当加热到95℃需要吸收多少热量？试计算出饮水机电能转化为内能的加热效率。

(6分)阅读短文，回答问题
LED节能灯
LED节能灯是用高亮度发光二极管作光源，LED作为一种新型的节能、环体的绿色光源产品，具有很多诱人的特性。例如：
a高效节能：1 000小时仅耗几度电(普通60 w白炽灯17小时耗l度电，普通10 w节能灯1 00小时耗l度电)；
b超长寿命：半导体二极管发光，无灯丝，无玻璃泡，不怕震动，不易破碎，使用寿命可达五万小时(普通白炽灯使用寿命仅有一千小时，普通节能灯使用寿命也只有八千小时)；
c健康：光线健康。光线中不舍紫外线和红外线(普通灯光中舍有紫外线和红外线)；
d绿色环保：不含汞和氙等有害元素，利于回收，而且不会产生电磁干扰(普通灯管中含有汞和铅等元案，节能灯中的电子镇流器会产生电磁干扰)；
e保护视力：直流驱动，无频闪(普通灯都是交流驱动，就必然产生频闪)；
f光效率高：发热小，90％的电能转化为可见光(普通白炽灯8 0％的电能转化为内能，仅有20％电能转化为光能)。
LED节能灯必将会得到推广，在节能减排的浪潮中大放光彩。
请回答下列问题：
(1)LED节能灯是用                     作光源的；工作时把      能转化为光能。
(2)普通白炽灯光效率低的原因是：                                           。
(3)普通40 w白炽灯正常工作        小时耗1度电。而一盏LED节能灯工作200小时才消耗1度电，则此灯的电功率是      w。
(4)我们        (填“能”或“不能”)看到普通灯光中含有的紫外线和红外线。

下表是小波家里用的豆浆机的主要技术参数。如图甲所示是豆浆机的主要结构：中间部位是一个带动刀头的电动机，用来将原料进行粉碎打浆；外部是一个金属圆环形状的电热管，用来对液体加热煮沸。图乙是豆浆机正常工作做一次豆浆的过程中电热管和电动机交替工作时的“P﹣t”图象。请解答下列问题：

（1）豆浆机正常加热时，1min电流做的功是多少？
（2）豆浆机正常工作时的最大电流是多大？
（3）豆浆机正常工作做一次豆浆，总共消耗的电能是多少？

某家庭用一个标有“220V 1000W”的电热水器来烧水．该电热水器正常工作20min，可将质量为5kg温度为20℃的水加热到60℃. [水的比热容为4.2×10³J/(kg•℃)]
求这段时间内：⑴水吸收的热量；
⑵电热水器消耗的电能；⑶电热水器的热效率（水吸收的热量与消耗的电能之比叫热效率）.

2013年12月14日，“嫦娥三号”探测器在月球上软着陆成功。并成功实施着陆器和巡视器（“玉兔”号月球车）分离。
(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来减小下落的速度，原因是月球上     ，不能通过摩擦阻力做功来使其速度减小。
(2)“玉兔”号月球车上安装了高分辨率的CCD照相机，照相机的镜头相当于人的眼球，是      镜。
(3) 右图为“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”）。

(4) 运载火箭采用液氢等燃料推动“嫦娥三号”飞离地球，这一过程中主要将     能转化为机械能。

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？

小洁家购买了某型号的四轮汽车，假期全家开车去某地旅游，下车时观察里程表确定汽车行驶了225km，所用时间是2.5h，消耗汽油20L（假设汽油完全燃烧），汽车行驶过程的发动机牵引力是800N。求：
（1）在这段时间内牵引力做的功多大？
（2）汽车发动机在这段时间内的功率为多大？
（3）20L汽油完全燃烧放出的执量是多少？（已知q_汽油=3.6×10⁷J/L）
（4）该汽车发动机的效率是多少？（发动机的效率是指发动机对外所做的功与消耗的汽油完全燃烧放出热量的百分比）