初中物理综合题

林椿同学在疫情居家期间，仔细研究家里照明电路中，一盏白炽灯泡电阻、电功率随电压变化的特点。收集分析数据后，画出了灯泡电流随电压变化图像，如图所示。

（1）由图可知，随电压增大，灯泡的电阻值＿＿＿＿（选填“不变”或“增大”或“减小”）；

（2）当灯泡正常工作时，其电压为 $220V$， $1min$消耗的电能为 $2400J$，求灯泡的额定功率和额定电流；

（3）当灯泡电压为 $180V$时，间接测得其电流为 $0.16A$。因为照明电路电压恒为 $220V$，需要给灯泡＿＿＿＿（选填“串联”或“并联”）一个电阻，才能实现灯泡电压 $180V$，求该电阻的电阻值。

为了探究沙漠中与大海边昼夜温差的变化问题。小于同学取了两个完全相同的、比较大的玻璃器皿。分别装入质量、初温都相同的沙子和水。在阳光充足，温暖的地方进行暴晒。经过相同时间，发现两个玻璃器皿中的沙子和水，温度都发生了明显变化。你认为，沙子和水，谁的温度变化大？请用学过的物理知识说明原因。并回答开始探究的问题。

小亮同学坐在平静的湖边，看到“云在水中漂，鱼在云上游”。则，天上的白云与映在湖里的白云，距水面的距离＿＿＿＿（选填“相同”或“不同”）；看到的鱼相比实际的鱼，距水面的距离＿＿＿＿（选填“远”或“近”）；看到水中的白云在向东移动，则天上的白云在向＿＿＿＿（选填“东”或“西”）移动；看到的水中鱼和水中云，是鱼和云所成的像，关于这两个像，下列判断正确的是＿＿＿＿（选填字母）。

A．	都是实像
B．	都是虚像
C．	鱼是实像，云是虚像

如图1，工人将重 $500N$的货物推入静止的货柜中（忽略空气阻力， $g$取 $10N/kg$）。

（1）在斜面上货物受到沿斜面向上 $250N$的推力 $F_1$，从 $P$点匀速运动到 $Q$点用时 $4s$。求此过程

① $F_1$的功率；

②斜面的机械效率。

（2）在货柜的同一水平底面上，货物受到水平向右 $100N$的推力 $F_2$，从 $A$点匀速运动到 $B$点用时 $1s$，在 $B$点撤去 $F_2$，货物继续运动 $0.5s$停在 $D$点。

①用“•”表示货物，在方框中画出货物在 $C$点的受力示意图；

②货物到 $A$点时为计时起点，在图2中画出 $0～1.2s$货物所受摩擦力的大小随时间变化的图象。

（3）图3中的尾板等效成图4中以 $O$为支点的杠杆，处于水平静止，尾板自重为 $G$、受到绳的拉力为 $F_3$（忽略绳重）。

①在图4中画出 $F_3$的力臂 $l$；

②绳长一定，绳按图5方式悬挂，尾板仍处于水平静止，则此时尾板受到绳的拉力 $F_4$＿＿＿＿ $F_3$（选填“＞”、“＝”、“＜”）。

汽车启动时，蓄电池向启动电动机 $M$供电，设 $M$两端电压为U，通过 $M$的电流为 $I$，测得 $U﹣t$和 $I﹣t$图象如图1。

（1）求 $t_1$时 $M$的电功率；

（2） $M$仅通过导线 $a、b$接入电路，如图2所示， $a$的电阻为 $0.001\Omega$。若通过 $M$的电流为 $200A$，持续 $0.5s$，求此过程

① $a$两端电压；

② $a$产生的热量；

（3）一般采用电磁继电器控制 $M$的通断电，利用实验器材模拟汽车启动，简易电路如图3， $A$与 $B$接触时 $M$通电，请用笔画线完成电路的连接。

《天工开物》是我国古代的科学著作，书中记载着大量的古代农业机械。其中这样写道：“凡河滨有制筒车者，堰陂障流绕于车下，激轮使转，挽水入筒，一一顷于枧内，流入亩中，昼夜不息，百亩无忧。”该段文字描述了筒车这样一种以水流作动力，用来取水的机械，如图所示。若接水槽离取水处高 $4m$，水轮上有 $12$个取水筒，一个取水筒每次可取水 $4kg$，筒车旋转一周所用时间为 $60s$。（接水槽离倒水处的高度忽略不计， $g$取 $10N/kg$）

（1）请从能量转化的角度，简要分析筒车的工作原理；

（2）求该筒车旋转一周对进入接水槽的水所做的功；

（3）若水流冲击筒车的功率为 $40W$，求筒车旋转一周取水的机械效率。

在一次实践活动中，小军对家中常用的电热水壶（如图）进行了探究。这种水壶使用方便，能较快将水烧开。

电热水壶

额定功率： $1800W$

容量： $2L$

额定电压： $220V$

额定频率： $50Hz$

（1）使用电热水壶，安全至关重要。小军首先认真阅读了使用说明书，并对一些重要的注意事项作出了如下分析，你认为他的分析不合理的是＿＿＿＿＿。

A．	电热水壶不能放在燃气灶旁，是为了防止损坏绝缘材料
B．	电热水壶的插头必须接三孔插座，是为了防止短路
C．	水量不超过最大限位，可以防止水烧开后溢出
D．	必须保持插头和电源线干燥，是为了防止漏电造成事故

（2）小军观察电热水壶铭牌后，开始实际操作。他测出，电热水壶正常工作烧开 $2L$水，用时 $8min$。若电费单价为 $0.5元/kW•h$，则烧开这壶水所花的电费为＿＿＿＿＿元。

（3）利用铭牌参数和小军测得的数据，若要测出电热水壶的加热效率，除了要知道水的密度、水的末温外，还需知道的两个物理量是＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿。

（4）小军继续对电热水壶的设计和使用说明进行探究，他提出了下列猜想，你认为不合理的是＿＿＿＿＿。

A．	观察到加热元件安装在壶身底部而不是其他位置，可能是为了增强加热效果
B．	原理图中指示灯与加热元件是并联而不是串联，可能是因为两者的额定电流相差很大
C．	要求长时间使用后要清除水垢，可能是因为水垢增多，导致加热电阻变大，功率变小

小明用“伏安法”测量未知电阻 $R$的阻值。

（1）根据图甲的电路图，用笔画线代替导线，将图乙的实物图补充完整。要求滑动变阻器滑片向右滑动时它的电阻增大、电压表选择合适的量程。

（2）闭合开关前要将滑动变阻器的滑片调到＿＿＿＿端。

（3）电压表的示数为 $1.5V$时，电流表的示数如图丙所示为 ＿＿＿＿ $A$，可算出电阻R的阻值为 ＿＿＿＿ $\Omega$。

（4）他接着移动滑动变阻器的滑片测出多组电压和电流的值，算出对应的电阻值及电阻的平均值，计算电阻的平均值的目的是＿＿＿＿。

（5）测出电阻R的阻值后，小明还对标有 $2.5V$的小灯泡的电阻进行了测量，他测量了多组数据，如下表所示。

次数	1	2	3	4	5
电压U/V	2.5	2.1	1.7	0.9	0.1
电流I/A	0.28	0.26	0.24	0.19	0.05
电阻R/Ω	8.93	8.08	7.08	4.74	2.00
小灯泡亮度	亮度越来越暗

小明发现 $5$次测量的电阻值相差较大，和其他小组交流发现都存在类似情况，且小灯泡的电阻随电压减小而减小，亮度也变暗。同学们认为这种情况不是误差造成的，而是小灯泡电阻受 ＿＿＿＿影响；亮度越来越暗，是小灯泡两端电压越来越小，实际功率变 　＿＿＿＿的缘故。

如图1所示，某打捞船打捞水中重物， $A$ 是重为 $600N$ 的动滑轮， $B$ 是定滑轮， $C$ 是卷扬机，卷杨机拉动钢丝绳通过滑轮组 $\mathit{AB}$ 竖直提升水中的重物，如图2所示，体积为 $0.3m^3$ 的重物浸没在水中，此时钢丝绳的拉力 $F$ 的大小为 $1.0\times {10}^{3}N$ ，摩擦、钢丝绳重、重物表面沾水的质量及水对重物的阻力均忽略不计， ${\rho }_{水}=1.0\times {10}^3\mathit{kg}/m^3$ ， $g=10N/\mathit{kg}$ 。问：

（1）当重物底部位于水面下 $5m$ 深处时，水对重物底部的压强是 　　 $\mathit{Pa}$ ；

（2）重物浸没在水中时受到三个力，其中浮力大小为 　　 $N$ ，重力大小为 　　 $N$ ；

（3）当重物逐渐露出水面的过程中，重物浸入水中的体积不断减小，打捞船浸入水中的体积不断变 　　；重物全部露出水面和浸没时相比，打捞船浸入水中的体积变化了 　　 $m^3$ ；

（4）重物全部露出水面后匀速上升了 $1m$ ，钢丝绳末端移动了 　　 $m$ 。此过程中滑轮组的机械效率是多少？

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？

用如图甲所示的电路测量定值电阻R _x的阻值。

（1）请用笔画线代替导线将图甲中的实物连接完整（要求滑片P向左移动的过程中电流表示数变小）；

（2）正确连接电路后，闭合开关之前，应将滑动变阻器的滑片P置于 　 　（选填"A"或"B"）端；

（3）实验时，闭合开关，发现电流表和电压表示数都为0。用一根导线在图甲中先后连接接线柱G与F、F与E时，电压表和电流表示数仍为0，连接接线柱E与D时。电压表和电流表指针明显偏转，则电路的故障是 　 　；

（4）排除故障后继续实验，当电压表示数为2V时，电流表示数如图乙所示，则定值电阻R _x＝ 　 　Ω。

（5）如果没有电压表，电源电压未知，可以用最大阻值为R ₀的滑动变阻器和如图丙所示电路，来测量电阻R _x的阻值。闭合开关后，滑动变阻器滑片在最左端时，电流表示数为I ₁，滑动变阻器滑片在最右端时，电流表示数为I ₂，则电阻R _x＝ 　 　。（用题中所给物理量的符号表示）

在医院住院部，病人需要护理时，闭合床头开关，就能及时通知值班室里的护士。这个呼叫电路应该怎么设计呢？实验小组进行了模拟设计。

（1）设计呼叫电路时，下列因素中，不需要考虑的是 　　 $.$

A．	$A.$ 护士工作很忙，要用多种信号提醒
B．	$B.$ 能够确定呼叫发出的位置
C．	$C.$ 呼叫信号强弱合适
D．	$D.$ 值班室是否有护士值班

（2）小李同学以一个病房只有一张病床为例，设计了如图1所示的电路。该电路能不能达到呼叫目的？答： 　　。

（3）当一个病房有三张病床时，小杨同学设计的电路如图2所示，小张同学设计的电路如图3所示。对比这两个电路，图3电路的优点是 　　 $.$

（4）关于图3所示呼叫电路的器材选择，下列说法中，不合理的是 　　。

A．	$A.$ 电源能长时间稳定供电
B．	$B.$ 指示灯选用 $15W$ 的节能灯
C．	$C.$ 电铃额定功率不宜太大
D．	$D.$ 病房开关必须安全且使用方便

（5）进一步讨论发现，图3所示的呼叫电路还不够完善，应该继续改进。

某型号煎烤机有上下两个加热盘，由两个开关控制其工作状态。 $R_1$ 为下盘电热丝， $R_2$ 为上盘电热丝，两电热丝阻值相等，煎烤机的最大额定功率为 $2200W$ 。如图为煎烤机的内部简化电路图（不考虑温度对电热丝阻值的影响）。

（1）按照安全用电的要求，将 $a$ 、 $b$ 两点接入家庭电路，完成连线。

（2）煎烤机正常工作时电路中的最大电流是多少？以最大额定功率工作时， $1\mathit{min}$ 消耗多少电能？

（3）电热丝 $R_1$ 的阻值是多大？

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。

为了探究滑动摩擦力大小与什么因素有关，小夏设计了如图所示实验（实验所用棉布比木板表面粗糙）。

（1）实验过程中，弹簧测力计应沿水平方向拉着物块做 　      　运动，根据 　      　知识，可知滑动摩擦力的大小等于弹簧测力计的示数。

（2）在这四次实验中，滑动摩擦力最小的是 　      　（选填"甲"、"乙"、"丙"或"丁"）。

（3）比较甲、乙两次实验，是为了探究滑动摩擦力大小与 　      　是否有关；比较乙、丙两次实验，是为了探究滑动摩擦力大小与 　      　是否有关。

（4）比较甲、丁两次实验，发现甲实验中弹簧测力计的示数大于丁实验中弹簧测力计的示数，小夏由此得出结论：滑动摩擦力大小与接触面积的大小有关。你认为他的结论是 　      　的（选填"正确"或"错误"），理由是 　      　。

（5）小夏对实验装置进行改进后，如图戊所示，当他再进行实验时，发现效果更好。请你说出改进后的优点是 　      　（写出一条即可）。