初中物理焦耳定律在实际中的应用综合题

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，电源电压 $4.5V$保持不变，电流表的量程为 $0~0.6A$，电压表的量程为 $0~3V$，灯泡 $L$标有“ $3V1.5W$”字样，滑动变阻器 $R$标有“ $20\Omega 1A$”字样。闭合开关 $S$，调节滑动变阻器滑片 $P$，使灯泡正常工作，不考虑灯丝电阻的变化。求：

（1）灯泡正常工作时的电流和电阻；

（2）灯泡正常工作 $1\mathit{min}$所放出的热量；

（3）在保证电路安全的条件下，滑动变阻器连入电路的电阻变化范围。

如图所示，电源电压为 $6V$，小灯泡上标有“ $2V0.4W$”字样，小灯泡电阻不变。闭合开关后，滑动变阻器的滑片移动到中点位置时，小灯泡正常发光。求：

（1）小灯泡的电阻；

（2）滑片移动到中点位置时，滑动变阻器接入电路的电阻值；

（3）滑动变阻器的滑片移动到最右端后，通电 $10s$小灯泡产生的热量。

小宁在家里观察了豆浆机的构造、铭牌（如图甲）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浆时位置发生移动。"吸盘"是利用 　　起固定作用的。

（2）如图乙所示，豆浆机电源线的插头有三个脚，其中稍长些的脚连接了豆浆机的金属外克部分、电源线接入电路后可以把豆浆机的金属外壳与 　　相连接。

（3）豆浆机的机头主要由一个电热器（电热丝）和一个电动机带动的打浆器构成。制作豆浆的过程是先加热，再打浆，再加热煮熟。由此可知，豆浆机的电动机和电热器的连接方式是 　　。

（4）豆浆打好后，小宁打开豆浆机，闻到香味的同时他戴的眼镜的镜片已模糊不清。①"闻到香味"属于 　　现象；②"镜片模糊不清"发生的物态变化是 　　。

（5）豆浆机铭牌上的部分技术参数如表所示。豆浆机制作一次豆浆需要先加热 $4\mathit{min}$ ，再打浆 $3\mathit{min}$ 。再加热 $6\mathit{min}$ 。问制作一次豆浆，豆浆机消耗的电能是多少？

（6）现在市场上有一些电器的电源线芯线比合格产品细，请你根据焦耳定律简要说明使用这种电源线存在什么隐患？

额定电压	$220V$
额定频率	$50\mathit{Hz}$
电动机额定功率	$180W$
电热器额定功率	$800W$

在2000多年前，我国古人已能“照冰取火”，它们用冰磨成一种冰镜，使太阳光透过它能点燃柴草取火，这种冰镜应为       ；它对太阳光线有      作用。如下图所示为长方形冰砖，画出这条光线经冰砖折射后的大致位置。

如图a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b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c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•℃）

运用知识解决问题：
（1）如图a，投影仪的镜头相当于一个凸透镜，来自投影仪的光通过镜头形成一个_____（“正立”或“倒立”）、放大的实像，为使我们能在前方屏幕上看到像，在镜头的上方安装了一个平面镜，它的作用是．_____
（2）请画出图b中经凸透镜折射后的光线．

（3）一定质量的水从20℃升高到70℃，吸收了4.2×104J的热量，求水的质量是多少？（请写出计算过程）

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。

2013年12月2日1时30分，“嫦娥三号”探测器从西昌卫星发射中心发射升空(如图所示)，奔向38万千米外的月球；12月15日4时35分，“嫦娥三号”着陆器和巡视器成功分离，“玉兔号”巡视器顺利驶抵月球表面．实现了中国人嫦娥奔月的梦想．
    
(1)玉兔抵月除留下深深的“足迹”，也在阳光中留下美丽的“倩影”，(如图所示)，“倩影”形成是由于                     的结果；
(2)“嫦娥登月”让人联想到“小猴捞月”的故事，如果井水深10米，则“井中月”距离水面             ；
(3)据介绍，着陆器与巡视器分离后，将进行两器互相拍照“留影”等一系列的科学探究活动，然后再将信息传回地球．这里的“留影”是指成 　　 立、缩小的 　　　像．不能利用声波传回信息的原因是                   ；若用光传递，从月球上发射到地球收到需要约       s(保留2位小数)；
(4)接下来的3个月甚至更长的时间里，玉兔月球车要在月球高达300摄氏度的温差等恶劣的环境下探测，请展开想象，说句和玉兔相关的话(可以是赞叹、感慨或是担忧)：                     ．

如下左图所示为16mm电影放映机放电影，这种电影放映机使用宽度为16mm的电影胶片，电影中的声音以声音信号的方式刻录在电影胶片上，如下右图所示。

1．电影放映机正常放映时，有关放映灯泡、放映机镜头（凸透镜）、电影胶片、反光镜（凸面镜或凹面镜）的种类及其相对位置关系，提出了如下图所示的几种猜想，其中可能正确的是（   ）

2．有一次，电影刚开始放映时，小新发现银幕上的画面全部是倒立的。在这种情况下，下列所述的观看效果中，不可能出现的场景是   （   ）
A.人退着向后走
B．地上的碎陶片突然聚集起来，最后形成一只漂亮的陶罐
C．听到的是正常的影片中的对白
D.箭倒着飞向弓
3．小新看电影时，估计银幕到电影放映机的距离约为15m;银幕上的电影画面宽度约为3m。已知电影放映机所使用的16 mm电影胶片中画面的宽度约为10 mm。则根据以上数据可知电影放映机镜头的焦距可能为（   ）
A. 52mm           B.24mm           C. 49mm          D. 26mm
4．若该16 mm电影胶片的厚度H="0.14" mm。片夹上密密地绕了一整盘电影胶片，如图所示，图中d和D分别表示片夹内电影胶片的内径和外径。求：

（1）这盘电影胶片的总长度L约是多少？
（2）若按每秒24幅画面正常放映，这盘电影胶片大约能连续正常放映多长时间？（不计片头与片尾的长度）

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。

“十一”去无锡市旅游的小明站在同一位置用数码相机(焦距可改变)对着无锡著名景点——锡山先后拍摄了两张照片甲和乙，如图所示。他产生了这样的疑问：物体通过凸透镜在光屏上所成像的大小与透镜的焦距有何关系呢?小明对此进行了探究。

(1)小明找来了一些凸透镜，但不知道它们的焦距，请你为他提供一种测量透镜焦距的方法。(可画图说明，4分)
(2)测出凸透镜焦距后，小明先后选用了三个焦距分别为15cm、10cm、5cm的凸透镜，在保持物距始终为35cm的情况下依次进行实验，发现所成的像越来越小。请根据实验结果判断小明在拍摄哪一张照片时照相机镜头的焦距较大。
答：拍摄      照片时照相机镜头的焦距较大。
(3)在探究过程中，小明总是让物距保持不变，请你说出他这样做的理由。

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.