初中物理探究用电器的电功率实验综合题

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　　。

如图是常见的一种电动自行车和家用小轿车，电动自行车使用前要先对车上的蓄电池充电，骑行时，蓄电池对车上的电动机供电，电动机为车提供动力。轿车利用燃烧汽油获得动力，下表是这种品牌电动自行车的一些主要技术参数。

最高车速	≤30km／h	一次充电连续行驶里程	50km
蓄电池	36V／10Ah铅酸蓄电池	充电时间	8h
一次充电耗电量	0.6kW·h	电动机效率	80%
整车质量	40kg	最大骑行噪声	≤62dB

请回答：
1、若质量是70kg的人骑电动自行车在水平路面上以6m/s的速度匀速行驶时，受到的阻力是人与车总重的0.02倍，取ｇ取10N/kg。求：行驶20min，电动机对自行车做的功。
2、一辆质量为1.8t的家用轿车以50km/h的速度匀速行驶时所受阻力为车重的0.04倍，其百公里油耗为10L，求该汽车发动机的效率？（汽油的热值为4.6×10⁷J/kg，汽油的密度为0.71g/cm³））
3、在交通运输中，常用“客运效率”来反映交通工具的某项效能，“客运效率”表示每消耗单位能量对应的载客数和运送路程的乘积，即客运效率＝人数×路程／消耗能量。一个人骑电动自行车，消耗1MJ（106J）的能量可行驶30km，一辆载有4人的普通轿车，消耗320MJ的能量可行驶100km，则电动自行车与这辆轿车的客运效率之比是多少？

一种环保混合动力汽车穿梭于各场馆之间，混合动力汽车启动时，内燃机并不工作，蓄电池通过某种方式向车轮输送能量；当需要高速行驶或蓄电池储存电能过低时，内燃机启动，既可以向车轮输送能量，也可以同时给蓄电池充电；当车辆需要全力加速时，内燃机和蓄电池还可以同时向车轮输送能量。
一测试人员驾驶该车在平直公路上匀速行驶0.5h，观察仪表盘，发现这段时间内汽车内燃机消耗燃油4.475kg，车速为50km/h，蓄电池组储存的能量由最大值的60%增加到80%，蓄电池组储存的能量的最大值为1.08×10⁸J。从汽车使用技术手册中，测试人员发现该车使用的燃油的热值为4.0×10⁷J/kg，汽车行驶时所受阻力f和车速v的关系如下图所示。

（1）内燃机工作时，做功冲程       能转化为汽车            能。蓄电池充电时相当于    （电源、用电器）
（2）根据图像，该车在测试过程中受到了阻力为多少？
（3）该车在测试过程中内燃机的牵引力所做功是多少？
（4）试计算该汽车内燃机的效率（不计内燃机机械传动及充电过程中的能量损失）。

汽车已经普及到家庭，在购买汽车时大家都比较关心发动机的容积V，这直接关系到汽车的使用．如图为发动机在做功冲程中的示意图．下面给出了发动机做功的公式W=pV的证明，请将推导过程补充完整（要求各表达式均用S、L或P表示）：设活塞的面积为S，冲程长为L，燃气对活塞的压强为p，则：

燃气对活塞的压力F=      ，
燃气对活塞所做的功W=      ，
又根据数学知识可知发动机的单缸排量V=      ，故W=pV．

阅读短文，回答问题．
如图甲是我国首艘“海上飞船”——“翔州1”．它的最大起飞质量为2.5t，巡航速度140~160km/h，最大航速可达210km/h，最高能爬升至150m，可乘坐7人．它既可以在水中航行，又可以贴近水面飞行．该设计利用了“翼地效应”，即当运动的飞行器掉到距地面（或水面）很近时，气流流过机翼后会向后下方流动，这时地面（或水面）将产生一股向上的反推力，使整个机体的上下压力差增大，升力会陡然增加，阻力减小．

（1）下列有关“翔州1”的说法中错误的是      （   ）

A．“翔州1”漂浮在水面时，它受到的重力与浮力是一对平衡力

B．“翔州1”在水面上飞行时，机翼下表面受到的空气压强较大

C．“翼地效应”是利用流体压强与流速关系使“翔州1”获得更大升力的

D．随着“翔州1”在水面以上爬升的高度增加，船外大气压减小

（2）“翔州1”在平静的水面由静止开始运动，若运动过程中受到的阻力不变，水平方向获得的动力F随运动时间t的变化关系如图乙所示．t=50s后，“翔州1”以20m/s的速度做匀速直线运动．则在0～50s内，“翔州1”的运动状态是________（选填“减速”、“先加速后减速”或“加速”）运动．从50～100s时间内牵引力做了________J的功．
（3）该“翔州1”以最大航速匀速飞行1.5h通过的路程是________km．“翔州1”船身设计成“流线形”是为了________．
（4）“翔州1”靠岸后，有5名乘客从船上登岸，则船排开海水的体积约减少多少m³？（人的平均质量为70kg，ρ_海水=1.0×10³kg/m³，取g=10N/kg，请写出计算过程）

2015年龙岩市将在中心城区新增100辆纯电动新能源公交车，以促进公共交通实现“低碳”化。下表是某燃油汽车与纯电动汽车进行测试时的部分数据：

	燃油汽车	纯电动汽车
能源种类	汽油（q汽油=4.5×10^7J/kg ρ汽油=0.7×10^3kg/m^3）	电能
牵引力	600N	600N
行使100km消粍	8×10^-3m^3	20kW•h
二氧化碳排放量	每消耗1kg汽油排放2kg二氧化碳	0

（1）汽油属于     （填“可再生”或“不可再生”）。
（2）若燃油汽车与电动汽车正常行驶100km，则①燃油汽车消耗多少千克汽油？②燃油汽车与纯电动汽车的能量转化效率分别是多少？
（提示：燃油汽车能量转化效率η_汽：汽车牵引力做的功与汽油完全燃烧放出的热量之比；纯电动汽车能量转化效率η_电：汽车牵引力做的功与汽车消耗电能之比）

一辆汽车在平直公路上以72km/h的速度匀速行驶了30min，汽车所受阻力为1000N。问：

（1）汽车发动机所做的功为多少焦耳？
（2）汽车发动机的功率是多少瓦特？
（3）如图14所示，请你用物理知识解释，为什么要对机动车的最高行驶速度进行限制？为什么在同样的道路上，对不同车型设定不一样的最高行驶速度？

如图所示，在抄袭发电与海水淡化模拟系统内，A为模拟海洋，B为人工水库，D和C分别为储水池，B中的海水经虹吸管利用虹吸现象吸到FE后流入C池。

（1）阳光照射到由吸热储水材料构成的EF上产生大量水蒸气，水蒸气上升遇到温度较低的透明板GH凝聚成水滴经水管流到D中。则      池中是淡水；在此过程中发生了        、        物态变化。
（2）在B、C和D中不同类型水的密度分别是ρ₁、ρ₂、ρ₃之间的大小关系是     。
（3）若B中共有质量为m的海水被虹吸管吸走，除经虹吸管吸进C中质量为m₁的水以外，其余的水全部被阳光蒸发，经水管流入D中的水质量为m₂，则蒸发的水转化为D水池中的转化率是多少？
（4）B是半径为r的圆柱体，早晚海水涨潮时最高水面距进、出水口的高度差是h，若水轮发电机把海水所做的功转化为电能的效率为η，每天发电量是多少？

汽车会飞不是梦！美国一家公司研制出了“会飞的汽车”（如图），它的车身和普通汽车相似，但车门多了两个可折叠的翅膀，在空中飞行时翅膀才张开。从汽车到“飞机”的变形在30秒内即可完成。该车在美国已获准上路行驶和空中飞行。以下是该车的一些信息：

汽车 质量	发动机 最大功率	轮胎与地面 接触的总面积	地面最大 行驶速度	空中最大 飞行速度
600kg	75kW	0.12m^2	150km/h	200km/h

（1）该汽车静止停在水平地面上时，对地面生多大的压强？
（2）该“汽车”以最大功率在空中飞行2小时，它的发动机要做多少功？
（3）该汽车通过燃烧汽油获得动力，如图所示是四冲程汽油机工作示意图，其中      （填编号）冲程能给汽车提供动力。

传统的电车要由2条“辫子”供电，行驶中容易掉“辫子”，已逐渐被淘汰。

我国最新研发的超级电容储能式新型电车，没有传统电车的“辫子”，可在乘客上下车的短时间内充满电，还可以把刹车时减小的机械能转化成电能回收储存再利用。
某型号新型电车的有关技术参数如下表：

空车质量（千克）	10000	满载乘员数（人）	80
满载时轮胎与地面接触总面积（厘米2）	5000	最大车速（千米/时）	80

（1）传统电车掉“辫子”时，电路处于        路状态，无法对电车持续供电。
（2）假设每位乘员的质量为60千克，新型电车满载停在水平路面时，对路面的压强有多大？（g取10牛/千克）
（3）新型电车在某次行驶中，刹车时减小的机械能总量为1×10⁷焦，这部分能量的80%回收再利用，可供电车在阻力为1×10⁴牛的水平路面匀速行驶多少路程？

图甲为玩具“跳跳杆”及组成部件（相关信息见下表）。杆内的弹簧可以自由伸缩，人站上踏板后弹簧受拉伸长，随后收缩将人向上弹起，带动跳跳杆一起向上运动。由于重力作用，人和跳跳杆在到达最高处后会下落，杆着地后，人继续往下运动拉长弹簧，接着弹簧又收缩将人向上弹起，……所以人就和杆一起连续跳。


（1）人站在踏板弹簧向下伸长的过程中，下列说法正确的是     。
A．人的重力势能减小    B．弹簧的弹性势能增大    C．人的机械能守恒
（2）玩跳跳杆需要保持身体的平衡和动作的协调，这主要是     （选填“大脑”、“小脑”或“脑干”）的功能。
（3）如图乙，质量为60kg、双脚面积为0.04m²的同学在玩跳跳杆，当弹簧的长度为56cm时，踏板与他的双脚完全接触，此时弹簧的弹力通过踏板对脚的压强是多少（踏板的重力忽略不计，弹簧的长度与所受拉力关系如图丙）？
（4）上题中的同学在水平地面上连续跳了20次，杆每次上升的高度平均为0.2m，则弹簧克服杆本身重力做功     J（假设杆始终竖直），从能量利用角度分析，跳跳杆本身的重量应该     。

2015年4月乌鲁木齐通往哈密的动车正式开通。
（1）动车途径达坂城时，林立的风力发电机映人眼帘。风力发电机利用的风能属于   次能源。乘客看到窗外风力发电机向后移动，他是以   为参照物。动车进站前停止供电，由于动车具有     ，会继续向前行驶，最终停靠在站台。
（2）候车乘客必须站在站台安全线以外，否则，当动车驶过站台，气体在流速大的地方压强较      （选填“大”或“小”），乘客会被身后大气“压”向动车，造成危险。
（3）乘务员手中的无线对讲机是通过       传递信息。
（4）水平地面上，乘客以100N的水平推力推着重为300N的行李箱沿水平方向前进5m，推力做功为   J，行李箱的重力做功为          J。

现代社会上汽车大量增加，交通事故也在增多，发生交通事故的一个重要原因，就是遇到意外情况时汽车不能立即停止．驾驶员从发现情况到操纵制动器来刹车需要一段时间，这段时间叫反应时间；在这段时间内汽车前进的距离叫反应距离．从制动器发生作用到汽车完全停下来，又要前进一段距离，这段距离叫制动距离．
下表是一个机警的驾驶员驾驶一辆保养很好的汽车在干燥的水平公路上以不同的速度行驶时，测得的反应距离和制动距离．

速度v/（km•h^-1）	反应距离s1/m	制动距离s2/m	停车总距离s/m
40	7	8	15
60	11	20	31
100	19	54	73
…	…	…	…

（1）分析上述数据，影响汽车制动距离的主要因素是什么？如果在雨雪天，汽车的制动距离又将怎样变化？并简要说明变化的原因．
（2）利用上表数据计算得出该驾驶员的反应时间是多少？（结果保留两位小数）
（3）若汽车以某一速度在平直路面上匀速行驶100km，消耗汽油10L，汽油完全燃烧放出的热量有30%用来驱动汽车做有用功，计算这辆汽车匀速行驶时受到的阻力．（汽油的密度为0.7×10³kg/m³，汽油的热值为4.6×10⁷J/kg）．

结合图阅读以下材料，回答问题.
混合动力型汽车
利用两种或两种以上能源的汽车称为混合动力型汽车，通常指的是利用汽油和电池的汽车.该类型汽车，一般有一台质量较小且较为经济的汽油发动机与电动机.汽油发动机可以满足大多数情况下行驶的需要,当需要更多的动力时，可以再由电动机提供，电动机由能重复充电的蓄电池供电.
有一种类型的混合动力型汽车，称为“并联混合动力型汽车”（如图甲）.该车的汽油发动机和电动机通过同一个变速器与车轮相连.何时使用汽油发动机，何时使用电动机，何时两者同时使用由内置电脑确定.这类汽车除了油箱里的汽油之外，不再需要外界其它能源.与电动汽车不同，你不需要将混合动力型汽车的蓄电池接到电源插座上去充电.普通汽车在制动时，汽车的动能全部转化为内能.该类型汽车在制动时,电动机作为发电机使用，把汽车的一部分动能转化为电能，实现了对电池的充电.

（1）混合动力型汽车与普通汽车相比，具有哪些优点（写出两点）                    .
（2）并联混合动力型汽车在制动时，汽车的动能转化为        和        . 
（3）并联混合动力型汽车以速度v匀速行驶时，若汽油发动机与电动机同时提供动力,功率分别为P₁、P₂，则此时该车受的阻力F=                 .
1.汽油发动机
2.电动机
3.车轮
4.内置电脑
5.油箱
6.电池

物体只在重力作用下由静止开始下落的运动，叫做自由落体运动，这种运动只在没有空气的空间才能发生，在有空气的空间，如果空气阻力相对物体的重力比较小，可以忽略，物体的下落也可以近似地看作自由落体运动。
（1）为了探究自由落体运动时间与哪些因素有关，物理学习研究小组（一）提出了如下猜想：
猜想一：物体下落的时间与物体的材料有关；
猜想二：物体下落的时间与物体的质量有关；
猜想三：物体下落的时间与物体下落的高度有关。
为验证猜想的正确性，小组同学用6个金属球做了一系列实验，实验数据记录如下：

实验序号	材 料	质量（g）	下落高度(m)	下落时间(s)
1	铁 球	50	10	1.43
2	铝 球	50	10	1.43
3	铜 球	50	10	1.43
4	铝 球	50	15	1.75
5	铜 球	80	20	2.02
6	铁 球	80	10	1.43

 
①为了验证猜想一，应比较实验序号为_____、_____和_____的实验数据；分析可知，物体下落的时间与物体的材料        （选填“有关”或“无关”）。
②为了验证猜想二，应比较实验序号为_____和_____的实验数据；分析可知，物体下落的时间与物体的质量        （选填“有关”或“无关”）。
③为了验证猜想三，应比较实验序号为_____和_____的实验数据；分析可知，物体下落的时间与物体下落的高度        （选填“有关”或“无关”）。
（2）物理学习研究小组（二）也对这个问题进行了研究，他们让质量相等的铁球和纸团同时从同一高度由静止开始下落，他们发现两者下落时间不相等，原因是：           。
（3）下图甲是某实验小组绘制的金属球由静止自由下落的高度h与时间t关系图象；则，图乙中描述重力对该球做功W与时间t关系的四种图象中，正确的图象是          。