初中物理电功和电功率综合题

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：                                           。

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”的电暖气插入插座，在额定电压下工作：
1流过电暖气的电流多大？
2电暖气的电阻多大？
3电暖气多少小时消耗2.2kW·h的电能？
4电暖气通过导线连到电路，为什么电暖气工作时放出大量热，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”电吹风与上述电暖气同时工作？

（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?

如图是我国西部某地区风力发电的外景，下表给出了在不同风速下一台风车获得的能量．


（1）若某时间内风速为10 m／s，一台风车工作1小时所产生的电能供8只“220 V  100 W”灯泡正常工作6h，求这台风车发电的效率．
（2）若此地年平均风速为15 m/s，50台这样的风车一年（工作时间按3000 h计算）获得的风能相当于完全燃烧多少千克煤？（煤的热值为3×10⁷ J/kg）
（3）若风速为v，该地区空气密度为ρ，风车的轮叶转动时可以形成半径为r的圆面，则t秒钟有多少千克的空气流冲击风车轮叶转动形成的圆面？

在图中所示的电路中，电源电压为18伏，定值电阻R₁的阻值为12欧，闭合电键S，电流表的示数为0.5安。电流表、电压表的表盘如图22（a）、（b）所示。求：
① 电阻R₁两端的电压；     ② 电阻R₂消耗的电功率；
③ 现有两个滑动变阻器，A：“50欧 2安”和 B：“150欧 1安”，请选择其中一个替换定值电阻R₁或R₂。 要求：选择适当的量程，闭合电键后，移动变阻器的滑片，在保证各元件都能正常工作的情况下，使电流表和电压表V₁都能达到各自的最大值，且使电压表V₂的变化量最大。
第一，为满足上述要求，应选用滑动变阻器__________（选填“A”或“B”）替换定值电阻___________________（选填“R₁”或“R₂”）。
第二，算出电路中电压表V₂的最大变化量 △U₂。

2013年12月14日中国造的“玉兔号”月球车成功降落于月球上。月球车质量140千克，以太阳能为能源，能够耐受月球表面真空、强辐射、摄氏零下180度到零上150度极限温度等极端环境。月球车具备20度爬坡、20厘米越障能力，并配备有全景相机、红外成像光谱仪、测月雷达、粒子激发X射线谱仪等科学探测仪器。月球的吸引力是地球的六分之一，每个车轮与月球表面接触面积为50cm²，表面土壤非常松软，凹凸不平，有石块、有陨石坑，还有陡峭的高坡。在这种环境中，月球车既不能打滑，更不能翻车。
目前已在月球上度过了3个月，超出了设计寿命。它现在处于月夜休眠期，人们期待其接下来继续优秀的月面探险表现，同时也牵挂着它的安危。（g=10N/kg）

（1）假设你是一名航天员，驾驶飞船登上月球．如果你手边有一只灵敏电流表、一根直导体和导线若干，想探测月球表面附近是否有磁场，下列方案中合理的是(    )
A.直接将电流表置于月球表面附近，若电流表的示数为零，可判断月球表面无磁场
B. 用导线将电流表、直导体连接起来，使直导体在月球表面附近沿某一方向运动时，若电流表的示数为零，则可判断月球表面附近无磁场
C．用导线将电流表、直导体连成闭合回路，使直导体在月球表面附近沿某一方向运动时，若电流表的示数为零，则可判断月球表面无磁场
D. 用导线将电流表、直导体连成闭合回路，使直导体在月球表面附近沿各个方向运动时，若发现电流表的示数有时不为零，则可判断月球表面附近有磁场
（2）月球车的动力装置一般选用电动机而不是内燃机，请你说说为什么？
（3）某中学的几个航天迷设计了一个月球车的模型，其中电路部分选用12 V的蓄电池作电源，额定电压均为6 V的电动机和灯泡分别用作动力装置和照明光源.设计的电路如图所示，请你说出其电路设计中不科学的地方.（要求说出两点）
（4）如图所示，当月球平稳地行走在月球上时，求月球车对月球表面的压强。
（5）报道，我国某科研单位研究制的太阳能月球车（研制过程的样品），它上面的太阳能接收板的有效面积为S=4m²，太阳晴朗且接收板对着太阳时，每平方米面积上能接收到太阳的功率为P₀=1kW，太阳能电池产生的电压为U=120V，可供电动机正常工作的电流为I=8A.那在电动机正常工作时，太阳能电池将太阳能转化为电能的效率是多大？
（6）如果上述月球车中的电动机正常工作时，将电能转化为机械能的效率是75%，且该车沿水平路面匀速直线行驶时所获得的牵引力是180N，则该车匀速行驶时的速度是多大？

根据提供的材料，完成相应的问题。
如何减少“碳足迹”
[材料一]：
家庭中的“碳足迹”是每家每户在生活消费中的“碳”排放量。科学健康的生活理念和方式:一方面可以是采取“低碳的生活方式”，减少碳排放；另一方面可以是通过一定的措施，来达到碳平衡。
日常生活的二氧化碳排放量:
家居用电：二氧化碳排放量（kg）＝耗电千瓦时×0.785。
交   通：①开小车：二氧化碳排放量（kg）＝油耗公升数×2.7。
②乘公交车：二氧化碳排放量（kg）＝公里数×0.0128
家用燃气：液化石油气：二氧化碳排放量（kg）＝耗气千克数×0.58。
家用自来水： 二氧化碳排放量（kg）＝自来水吨数×0.91。
[材料二]：
小阳同学家2013年4月份的“碳足迹” ：
家居用电：150度。  
交   通：①4月份上班、上学（以20天计）：爸爸开小车上班每天耗油约3升，妈妈每天乘公交车上班来回5公里
②4月份全家开小车外出效游2次，共耗油约40升。
家用燃气：约9千克。
家用自来水：15吨
试问：
（1）小阳家4 月份因为开小车而产生的“碳”排放量是多少千克？
（2）小阳家客厅有4盏60瓦的电灯，每天开灯约4小时，通常是4盏灯全亮。小阳建议家里践行“低碳的生活方式”，客厅只开两盏灯。按这种生活方式，小阳家一年（计365天）可减少排放二氧化碳多少千克（结果保留整数）？

在学习了电学知识后，同学们尝试“设计电路和编制习题”，老师提供了以下器材：电源、两个“12V 18W”的电阻和若干开关、足量导线。
⑴李军第一个完成设计，他设计的电路如图所示．他编制的试题是：“在如图所示的电路中，闭合开关S₁，通电5min产生多少热量?” 请写出计算过程。

⑵王华思考一会儿，设计了能提供两种功率工作的电路。编制的试题是：“在李军设计的电路基础上再连一个开关，使电路能以两种功率工作，其大、小功率之比是___。”
⑶张明经过认真思考后，再使用了第三个开关，设计了能提供三种功率工作的电路。请你在图中的方框内，画出张明所设计的最终电路图。

一家用电热水器的铭牌如下表所示，已知C_水=4.2×10³J/(kg℃)，

幸福牌全自动电热水器
容积：12L	型号：XF2014-78K
净重：22kg	类别：防触电保护Ⅱ
额定功率：2kw	编号：201400985
额定电压：220V	出厂日期：2014年3月16日

根据铭牌所提供的信息，回答下列问题：
（1）为安全起见，该电热水器应使用的插座应选用如图所示的哪一种？

（2）该电热水器正常工作时电热丝的电阻为多大？
（3）将该电热水器加满水加热使水温由20℃升高到60℃，水需要吸收多少热量？
（4）若电热水器正常工作时电热所产生热量的80％被水吸收，则第⑶问中的加热过程需要多少时间？

生活中大多数电热器都有多个档位，学习了电功率知识后，小锐同学利用电压为6V的电源，两个阻值不同的定值电阻，设计了如图所示的电路来探究电热器多档位的问题。已知R₁=10Ω，R₂=30Ω，请计算:

（1）S₁、S₂断开，S₃闭合时，电路中的电流是多少?
（2） S₁断开，S₂、S₃闭合时，通电5min电路消耗的电能是多少?
（3）该电路的最大功率和最小功率之比是多少?

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。

图甲为一种太阳能路灯，图乙为该路灯筒化的工作电路图。S₁为光控开关，白天与触点d接触，太阳能电池板给蓄电池充电，晚上与触点c接触，给路灯供电。S₂为时控开关，晚上12点前与触点a接触，L₁正常发光，12点后与触点b接触，L₂正常发光。 L₁为“20V，40W”的节能灯，L₂为“20V，20W”的节能灯，两盏灯平均每天各工作5小时。

（1）路灯L₁正常工作时的工作电流为多大？
（2）两盏路灯正常工作一天，共消耗多少度电？
（3）已知该太阳能电池板每小时平均收集太阳能3.6×10⁶J，若太阳光照射20小时能使两盏路灯正常工作6天，求太阳能电池板光电转化效率为多少？