初中物理能源与可持续发展实验题

小京利用铝块、细线、量筒和适量的水测量一个形状不规则的小蜡块的密度。图所示的四个图是小京正确测量过程的示意图．图中V₀、V₁、V₂、V₃分别是量筒中水面所对应的示数。已知水的密度为，利用图中测量出的物理量和计算小蜡块的密度，写出小蜡块密度的表达式：                    。

资料显示：牛奶中掺水量越多，牛奶密度越小。小丽想通过测定密度来比较二种牛奶品质的优劣，她自制了一个可测液体密度的“浮标”― 在竹筷子下面缠绕一些铁丝，如图甲所示。

(1)纯牛奶是________________ （选填“纯净物”或“混合物＂) ．
(2)分别将“浮标”浸人A 、B 两牛奶中，待静止后，筷子上与液面相平的位置分别标记为A 和B ，如图乙所示。比较标线A 和B 的上下位置，可知A 、B 牛奶的密度为ρ_A_______ρ_B，由此可知A 、B 牛奶品质的优劣。
(3)在实际测量过程中，发现“浮标”杆上的二条标记线靠得很近，为了更易区分，请你提出一条改进“浮标”的建议___________________________________。

甲乙两位同学分别对“物体的浮沉条件”进行了探究．
（1）甲同学的探究方案
实验器材：弹簧测力计（量程0～5N，分度值0.2N）、天平（带砝码盒）、量筒及水、蜡块（10g左右）
探究问题：蜡块的上浮条件．
实验过程：
①首先测量蜡块的重力：方案一是用弹簧测力计直接测出蜡块的重力；方案二是用天平测出蜡块的质量，再求出重力．
你支持方案          ，理由是                                     ．
②测量蜡块受到的浮力：量筒中放入适量的水，把蜡块放在水中浮在水面时，测出蜡块排开水的体积，用阿基米德原理求出浮力．你认为上述操作存在的问题是             
                              ．
③通过比较蜡块的重力和受到的浮力，可知物体上浮的条件．
（2）乙同学的探究方案
实验器材：装有水的大烧杯、蜡块、铁钉（见图）．

探究问题：蜡块的下沉条件．
实验过程：把蜡块浸没在水中，松手后，发现
蜡块要上浮直至漂浮在水面．为了使浸没在水中的蜡块会下沉，设计了两种实验方案．
方案一：将一根铁钉全部插入蜡块中，然后将蜡块浸没在水中松手，发现蜡块沉入水底．
方案二：用同样的铁钉，但只将其部分插入蜡块中，将蜡块浸没在水中松手，发现蜡块也沉入水底．
①从物体受力的角度看，在蜡块中插入铁钉是为了改变            的大小．
②能够得到的实验结论是：                                    ．
③虽然两种方案的实验结果基本一致，但老师认为方案一更科学．你认为老师这样评价的主要理由是                                             ．

为了探究物体的浮沉条件，实验室提供了如下器材：天平、烧杯、金属块、细线、水及其他简单辅助器材．实验步骤如图：（g取10N／kg、ρ_蜡<ρ_水）

（1）金属块的重力为________牛．
（2）金属块浸没在水中时排开水的体积为______厘米³．
（3）用公式F_浮＝ρ_水gV_排计算金属块浸没在水中受到的 浮力，大小为_________牛．
（4）比较金属块浸没时浮力和重力大小，可知金属块浸 没在水中时会________（填“上浮”、“悬浮”或“下沉”）．
（5）用此方案探究蜡块浮沉条件，需改进之处是                            ．

小明同学家有一款新型太阳能电源。电源分为两个部分：太阳能充电器和内置高容量充电电池，充电器展开后象风扇的叶子。使用说明书标明，太阳正常照晒时，每块太阳能板平均每小时接收的太阳能为10⁶J，光电转换效率为15％。小明给电能耗尽的电池充电，将充电器展开放在阳光下正常照晒10h，显示屏显示电池充电完成。
（1）用充好电的电池给额定功率为250W的电脑供电， 最多可让该电脑正常工作多长时间? 
（2）大阳能充电器与传统的充电器相比有哪些优点?(要求写出二条)
（3）充电电池有一定的寿命，处理废旧充电电池的科学方法是_________(填写序号)

A．直接深埋

B．明火焚烧

C．抛至水中

D．分类回收

如图是教科书中一个“观察与实验”栏目的截图，在图示器材的基础上增加一个量筒，请你借鉴图示的实验方法，设计一个测金属箔的密度的实验，要求：

（1）写出简要的实验步骤，并用字母符号表示有关的物理量．
（2）写出金属箔的密度表达式．

阅读短文，回答问题：

核能的利用
在常规化石能源非常紧缺的今天，核能受到越来越高度的重视，如今美国电力的21%是来自核电．核电站的大体组成如图所示，核材料在原子反应堆中发生核反应产生大量的热能，冷却剂将这些热能带到热交换器将水变成水蒸汽，水蒸气推动蒸汽轮机带动发电机发电，最终实现了核能到电能的转换．
请在下面的空格中填上适当的内容：
（1）从能源的分类来看，核能是属于_______。（填“一次能源”或“二次能源”）
（2）发电机发电时是让线圈在__________中旋转而产生_____，这种现象在物理学中称之为              现象。
（3）核电站所需的核能是利用原子核      （填“裂变”或“聚变”）所产生的。该变化是       的。（填“可控”或“不可控”）
（4）如果核电站每年需要50t的核燃料，而同等规模火电站每年需要6×10⁶t的煤炭。则6×10⁶t的煤炭完全燃烧放出的热量是        J （煤炭的热值为3×10⁷J/kg）。
（5）核电站的核废料具有           性，对环境会造成相当大的危害，因此要将核废料深埋到人迹稀少的沙漠地带，同时如何在开发新能源，又注意环境的保护，是人类面临的一大课题．

小明同学利用以下器材进行了浮力的探究实验：

（1）图A中用细线将合金块挂在弹簧测力计下，测出它的      大小；
（2）将合金块浸入装满水的溢水杯中如图B所示，合金块所受浮力是      N；
（3）比较图B和图C可知，合金块在水中所受浮力与浸没的      无关；
（4）该同学做完实验总结出规律后，计算合金块的密度是      kg/m³。

实验桌上有两只大烧杯，其中一杯盛有纯净水，另一杯盛有盐水。老师告诉小敏盐水的密度大于纯净水的密度，希望她用压强计将它们区别开。如图14-14所示，小敏将压强计的金属盒（探头）先后浸没到甲、乙两杯液体中，分别记下压强计U形管两侧的液柱高度差h_甲和h_乙。她发现h_甲小于h_乙，于是认为乙杯子中盛的是盐水。老师指出小敏的实验过程是不正确的。小敏认真思考后发现自己在实验过程中没有控制变量，并提出了新的实验思路如下：将压强计的金属盒（探头）先后浸没到甲、乙两杯液体中，压强计U形管          

两侧的液柱高度差分别用hˊ_甲和hˊ_乙表示，使hˊ_甲与hˊ_乙      ，比较            
               ， 则                                   的一定是盐水。请你将小敏的实验思路补充完整。

小明用一根粗细均匀两端开口的薄壁玻璃管、薄橡皮膜、刻度尺、烧杯和水(已知ρ_水=1.0×10³kg/m³)来测量某种液体的密度。实验过程如下：
①将玻璃管的一端用薄膜扎好。
②将玻璃管扎有薄膜的一端逐渐放入装有水的烧杯中。
③往玻璃管内缓慢地加入待测液体直到薄膜变平为止(如图所示)；测出薄膜到水面和液面的距离分别为h₁和h₂。

④计算待测液体的密度ρ_液。
回答下列问题：
⑴小明将玻璃管扎有薄膜的一端放入水中，薄膜向上凸起，说明                                    ；玻璃管浸入水中越深，薄膜向上凸起程度____________(选填“越大”、“越小”或“不变”)
⑵在下面空白处画出小明收集实验数据的表格。
⑶待测液体的密度ρ_液=_______________kg/m³。
⑷已知玻璃管的横截面积为5cm²、质量为20g，厚度忽略不计。当薄膜变平后，小明松开手，玻璃管将____________（选填“向上”或“向下”）运动；玻璃管静止后，薄膜到水面的距离__________cm。（g取10N/kg）

在探究“浮力大小与哪些因素有关”的实验中：
实验器材：弹簧测力计、溢杯、空杯、三个大小相同的正方体物块、细线。
小凤所在小组根据老师提供的实验器材进行实验，并将实验数据记录在下表中：

研究对象	物块重G/N	空杯重G杯/N	物块浸没在水中时弹簧测力计的示数F′/N	杯、水总重G总/N	浮力的大小F浮/N	排开水所受的重力G排/N
物块1	1．25	0．35	1．1	0．5	0．15	0．15
物块2	1．15	0．35	1．0	0．5	0．15	0．15
物块3	0．45	0．35	0．3	0．5	0．15	0．15

根据实验器材和表中数据，完成下列题目：
（1）浸入液体中的物体所受浮力的大小________物体排开的液体所受重力的大小。
（2）把物块1浸没在水中，放手后将________（选填“上浮”、“下沉”或“悬浮”）。
（3）由本次实验可确定，浸入液体中的物体，所受浮力的大小与物体的________无关。
（多选题，只填写字母）
A．重力B．质量C．体积D．密度E．形状

能源技术的创新不断地推动人类社会的进步，但能源危急、环境污染和生态破坏又反过来制约人类社会的发展，作为一名现代社会的中学生，你会发现周围很多能量白白浪费了，利用学过的物理知识，将一些能量转化为电能：
(1)请你为自己的家庭设计不需要消耗燃料的一种发电方式：____________．
(2)大海海面波浪起伏，生活中的风也具有大量的机械能，你想过将这些机械能转化为电能给我们供电吗？请回答下列问题：
A．这一设想依据的原理是：________________________；
B．为探究上述原理需要的器材：除导线、开关外，还需要两个关键器材：________________、______________．

如图所示，（1）用天平测量物体质量时，砝码与游码的读数如图甲所示，则物体的质量是_________g，如图乙所示，木块A的长度为________cm；如图丙所示，温度计的读数是_________℃。

（2）图中的如图丁所示，某家庭中的电能表的读数是__________kw·h，若该家庭单独让空调工作，测得1min内电能表转盘转了60转，则此段时间内空调消耗的电能为________ kw·h，空调的功率是_______W。

小明按照教材中“综合实践活动”的要求制作简易密度计。

（1）取一根粗细均匀的饮料吸管，在其下端塞人适量金属丝并用石蜡封口。塞入金属丝的目的是使吸管能
         在液体中。
（2）将吸管放到水中的情景如图（a）所示，测得浸入的长度为H；放到另一液体中的情景如图（b）所示，浸入的长度为h。用ρ液、ρ水分别表示液体和水的密度，则ρ_液   ρ_水（(选填“=”、“ ＞”或“＜”)，h与ρ_水、ρ_液，及H的关系式是h=         。
（3）小明根据图15（a）在吸管上标出1.0刻度线（单位g/cm³，下同），再利用上述关系式进行计算，标出了0.8、0.9、1.1、1.2的刻度线（图中未画出）。结果发现，1.1刻线是在1.0刻线的    （选填“上”或“下”）方，相邻刻线的间距      （选填“均匀”或“不均匀”）。
（4）为检验刻度误差，小明取来食油，先用天平和量筒测量其密度，然后再用这个密度计测量。但操作时却出现子图（c）所示的情景，这让他很扫兴。难道实验就此终止了吗，根据经验或思考，在不更换食油的情况下，你认为可以进行怎样的尝试：                             。

学习浮力的应用时，老师让同学们观察密度计（如图18）的结构特点，并
练习使用密度计测量液体的密度。小明经过观察发现：

（1）密度计的外型是一根两端封闭、上端有刻度部分粗细均匀的玻璃管。管的底
部封存少许铅粒，这样做目的是_______________________。
（2）密度计另一个特点，刻度由上至下数值逐渐____________ 。
小明对上述现象做了下列解释：
（３）漂浮在液体中的密度计，受力特点是____________ 。密度计所受的重力
不变，浮力也不变。密度计漂浮在密度大的液体中，排开液体体积_______ 。
（4）学了液体密度计的使用后，老师又向同学们提出一个问题：给一杯水、一些盐、一颗绿豆，请同学们设计实验测出这颗绿豆的密度。请你写出实验的思路。