初中物理电功和电功率综合题

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.

电梯为居民出入带来很大的便利，小明家住6楼，放学后，乘电梯回家．
（1）若小明的体重为500N，脚与电梯地面的总接触面积为0.05m²，则小明对电梯地面的压强为多少？
（2）若电梯在20s内将小明匀速提升15m，在此过程中，电梯上升的速度是多少？电梯对小明做了多少功？电梯对小明做功的功率为多少？
小明又查阅资料，了解到出于安全考虑，电梯都设置超载自动报警系统，其工作原理如图甲所示，电路由工作电路和控制电路组成，在工作电路中，当电梯没有超载时，触点K与触点A接触，闭合开关S，电动机正常工作；当电梯超载时，触点K与触点B接触，电铃发出报警铃声，闭合开关S，电动机不工作．在控制电路中，已知电源电压U＝6V，保护电阻R₁＝100Ω，电阻式压力传感器（压敏电阻）R₂的阻值随压力F大小的变化情况如图乙所示，电梯底架自重和电磁铁线圈的阻值都忽略不计．

（3）在控制电路中，当压敏电阻R₂受到的压力F增大时，其阻值减小，从而使电磁铁的磁性________（填“增强”“减弱”或“不变”）．
（4）若电磁铁线圈中的电流达到20mA时，衔铁刚好被吸住，电铃发出警报声．当该电梯厢内站立总质量为1000kg的乘客时，试通过计算说明电梯是否超载．（g取10N／kg）

对于L₁、L₂（额定电压相同，电阻R₁＞R₂）两个小灯泡连接到电路中谁更亮的问题，两位同学产生了争议：
甲认为：电功率与电阻成正比，因为R₁较大，所以，灯泡L₁更亮；
乙认为：电功率与电阻成反比，因为R₂较小，所以，灯泡L₂更亮.
（1）你认为甲乙两位同学观点各自成立的条件是什么？
（2）请你画出电路图，分别对两位同学的观点做出正确的解释（要有必要的文字说明、公式推证）。

小明探究“电流一定时，导体消耗的电功率与导体电阻的关系”，现有实验器材：稳压电源、电压表、电流表、滑动变阻器、电阻箱（符号为、开关及若干导线。

（1）为了完成此探究实验，请你在图甲的虚线框内将实验电路图补充完整；若连接电路后，闭合开关，发现电压表的指针偏转如图乙所示，其原因可能是　　。

（2）实验中利用公式　　计算电阻箱阻值不同时消耗的电功率，实验过程需要记录的物理量有：电阻箱两端电压、通过电阻箱的电流和　　。

（3）在实验中，小明需多次改变电阻箱的阻值进行测量，每改变一次阻值，都必须移动滑动变阻器的滑片来控制　　，多次改变电阻箱阻值的目的是　　。

（4）完成上述实验后，小明又从实验室借了一个额定电压为的小灯泡和一个单刀双掷开关，设计了图丙所示实验电路图来测量小灯泡的额定功率，实验如下：闭合开关，将开关拨到触点2，把电阻箱调到，刚好使电压表的示数为；再将开关拨到触点1，读出电压表的示数为，小灯泡额定功率　　。

王聪是班里有名的“物理迷”，他爱观察、勤思考。一天，妈妈到超市购买了一台家用豆浆机，他仔细观察了豆浆机的结构、名牌和制作豆浆的过程，发现其中用到了许多物理知识。
（1）机座底部安装有三个小橡皮碗，相当于吸盘，可以防止豆浆机在打豆浆时的位置移动。吸盘是利用        起固定作用的。
（2）豆浆机电源线的插头有三个脚，其中稍长的脚是把豆浆机的金属部分与     相连接。
（3）豆浆机的机头主要由电热器（电热丝）和一个电动机带动的打浆机构成。制作豆浆的过程是先加热再打浆再加热煮熟，即加热和打浆是交替进行的。由此可知，豆浆机中的电动机电热器的连接方式是       。
（4）豆浆机铭牌上的部分技术参数如下表。豆浆机在额定电压下打浆时，通过电动机的电流是多少？

（5）王聪粗略想测算一下豆浆机电热器的加热效率大约是多少。于是，他把80g大豆和1500g清水放入豆浆机中，测出其初温为20℃。豆浆机在额定电压下工作，当电热器加热的总时间约12min时豆浆沸腾，测其温度为100℃。设豆浆的比热容大约等于水的比热容，请你帮他计算豆浆吸收了多少热量？豆浆机电热器的加热效率大约是多少？（C_水=4.2×10³J/kg·℃）

如图甲是家用插线板

（1）在乙图画出插线板内部开关和两插座的连线，并接入家庭电路，要求：
①插线板上的开关可同时控制两插座的通、断；②开关接通时两插座都能提供220V电压．
（2）把“220V  1100W”的电暖器插入插座，在额定电压下工作：
①流过电暖器的电流多大？
②电暖器多少小时消耗2.2kW•h的电能？
③电暖器通过导线连到电路，为什么电暖器工作时放出大量热，而与其连接的导线却几乎不发热？
（3）该插线板允许通过最大电流为10A，通过计算分析，插线板能否让“220V  750W”电吹风与上述电暖器同时工作？

（1）如图1是一个封闭的电路盒，盒面上有两个灯泡和一个开关，拨动开关，两个灯泡或一齐亮、或一齐灭．
①有同学说，这两个灯泡是串联的你的看法是　 　；简述理由：　         　．
②不打开盒子，也无任何辅助器材，如何证明你的上述看法．简要说明你的操作方法及结论：　                  　．
（2）用如图2所示电路可以估测灯泡的阻值，实验按下列步骤进行•请将有关步骤填写完 整，并回答相关问题
①第一步：按电路图正确连接电路．
②第二步：断开开关S₂，闭合开关S₁、S₃，适当调节滑动变阻器•观察到电流表示数为0.3A．
③第三步：断开开关　 　，闭合　 　，调节　 　连人电路的阻值，使电流表的示数仍然为0.3A．
④问题﹣﹣某同学在第三步操作中发现：当电阻箱（参见图3）的阻值调为19Ω时，电流表示数略大于0 3A，当电阻箱的阻值调为20Ω时，电流表示数略小于0.3A．在这种情况下，　  　（选填“应该”或“不应该”）调节滑动变阻器，以便电流表的示数恰好为0.3A．由该同学的实验，可判断所测灯泡的阻值约为　  　Ω．
（3）在做“探究影响电流做功多少的因素”实验时，可以根据灯泡的亮暗程度比较相同时间内电流做功的多少．如图4是进行该探究的电路之一．
①提供“2.5V”和“3 8V”两种规格的灯泡若干，则你所选用的灯泡是　   　．
②由图4所示电路，可探究电流做功多少与　  　的关系．
③对于“电流做功多少与通电时间的关系”，是否必需通过实验探究来发现？简要说明你的观点　                     ．

如图所示为“电子秤”的原理图： $A$为托盘， $P$为金属滑片且固定在托盘下的轻质弹簧上，并能随轻质弹簧一起上下滑动，当托盘中不放物体时， $P$位于 $R$的最上端。已知 $R_0=5\Omega$， $R$的最大阻值为 $15\Omega$，电源电压恒为 $3V$．

（1）图中的质量表应该用什么电表改装？　　。

（2）“电子秤”称重物时电路中电流的最小值和最大值分别为多少？

（3）当开关 $S$闭合，不称量重物时，电子秤 $10\mathit{min}$内消耗的电能为多少？

根据教材中实验，回答下列问题：
（1）如图所示，让小车分别从斜面的不同高度由静止滑下，撞击水平面上的木块，该实验是探究        （选填“小车”、“木块”）的动能与       的关系，通过比较            来比较动能大小，木块因受到        最终静止．

（2）如图所示是演示点火爆炸的实验装置．按动电火花发生器的按钮，点燃盒内酒精，盒盖被打出去．这是因为酒精燃烧产生的燃气对外      ，燃气的     能转化为盒盖的    能，这与四冲程汽油机的         冲程的能量转化相同．

（3）小明将铜片、锌片插入土豆，制成土豆电池．如图甲所示，闭合开关S₁，发光二极管发光，此装置的能量转化方式主要是：      能→       能→       能．为判断土豆电池的正、负极，他连接电路如图乙所示，试触开关S₂，发现电压表的指针向左偏转，铜片是土豆电池的      极．

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？

电给我们的生活带来了极大的便利，但不正确用电也会带来很大的危害。所以，一定要学会安全用电，让电更好地为我们服务。如图所示的家庭电路中，如果同时使用的用电器总功率过大，可能会引发火灾。请你用所学过的电学知识来解释原因。

如图所示电路，电源电压保持不变，滑动变阻器 $R$’的最大阻值为 $30\Omega$，小灯泡 $L$上标有“ $2.5W$”字样（忽略温度对灯泡电阻的影响）。

（1）滑片移至最右端，闭合开关后，电流表的示数为 $0.3A$，小灯泡的功率为 $0.9W$，求电源电压。

（2）将滑片移至某一位置时，电压表的示数为 $7V$，此时小灯泡正常发光，求小灯泡正常发光时的电流和电路的总功率。

（3）若把小灯泡换成一个定值电阻 $R$，假设电流流过电阻 $R$产生的热量为 $Q$、转化的电能为 $E$、做的功为 $W$，请写出这三个物理量的大小关系。

阅读短文，回答问题：

阳光动力2号

如图所示，是进行过环球飞行的全球最大的太阳能飞机“阳光动力2号”。它的翼展达到了 $72m$，比一种大型波音飞机的翼展还要宽 $3.5m$；机长 $22.4m$，接近一个篮球场的长度。但由于它的机身和机翼均采用极轻的碳纤维材料制造，因此，它的质量只有 $2300\mathit{kg}$，与一辆中型轿车相差无几。

“阳光动力2号”上面共贴敷了17248片太阳能电池。这些电池可以产生最大 $70\mathit{kW}$的功率，这些电力输送给四台电动机带动螺旋桨给飞机提供动力。

白天，它会爬升到 $9000m$的高空以避开气流并最大化利用太阳能，而夜晚则半滑翔飞行，逐渐降低到 $1500m$高度，其速度并不大，因此夜里对能源的需求也大大减少。

（1）这种“极轻的碳纤维材料”的密度约为 $1.7\times {10}^3\mathit{kg}/m^3$，这个密度值表示的物理意义是：　                                                　。

（2）机身上的太阳能电池以最大功率工作，在 $30\mathit{min}$的时间内产生　       　 $\mathit{kW}·h$的电能。

（3）“阳光动力2号”从白天航行转为夜里航行过程中，它的重力势能　      　（填“逐渐增大”、“不变”或“逐渐减小”）。

小华在"测量小灯泡的额定功率"实验中，所用小灯泡上标有" "字样，电源电压恒为 。

（1）根据图甲所示的电路图，请用笔画线代替导线，完成图乙所示实物图的连接；

（2）电路安装并调试好后开始实验，小华在调节变阻器滑片的过程中，眼睛应注视    　的示数，直至灯泡正常发光，此时电流表的示数如图丙所示，该电流值为 　　 ，则灯泡的额定功率为 　　 ；

（3）小华刚准备拆除电路结束实验时，同组的小红提出，在调节变阻器滑片使灯泡正常发光时，电压表的示数很难准确达到 ，由此可能造成一定的测量误差，她认为小华可以在前面（2）操作的基础上，对电路稍作改动，就能提高测量数据的精确度。请你帮小红补全测量步骤（补全步骤时必须准确阐述接法和操作要点）

①断开开关， 　　；

②闭合开关，调节滑动变阻器的滑片，使电压表的示数为 　　 ，并读出此时电流表的示数；

③计算出灯泡的额定功率。

宝塔中学要更换照明线路的电线，校长征求物理老师的意见，物理老师给校长提供一张数据表，请你分析表中的数据。回答下列问题：

	线 径 （㎜）	单 价 （元/转）	需要电 线转数	月平均线 损（kWh）	高峰用电灯泡两端电压（V）	换线周期 （年）
铝线	5.00	135	10	100	198	10
铜线	5.00	216	10	48	214	15

（1）造成用电高峰期灯泡两端电压偏低的原因是                                 ；
（2）铜线的月平均线损低于铝线的月平均线损的原因是                             
                                                                               。