初中物理综合题

随着生活水平的提高，伴随着心血管病也比以前增加了．为了提高生活质量，延长人的寿命，掌握心血管健康活动的常识就显得十分重要，心脏在人的一生之中之所以能够 不停地跳动而不疲倦，其原因之一在于它的活动具有节律性，图中是心脏每跳动一次，心房和心室的舒张、收缩情况：

（1）从图分析，心脏在人的一生中不停地跳动，为什么不会疲倦？
（2）如果有人心率为75次／min，则每搏的输出量为70ml，每分钟输出量为       ，一般情况下，长跑运动员与正常人相比，心率较慢，但          较多，所以能满足运动时的供血．
（3）如果有人的心率为 75次／min，则心脏每跳动一次所需的时间是       ，心房、心室共同处于           期，所占的时间约为               
（4）若某人的心脏每分钟跳动75次，心脏收缩压为135mmHg（lmmHg＝133．322Pa）收缩一次输出血量平均为70ml，那么心脏收缩时的平均功率有多大？

在野外施工中，需要使质量m=4.20kg的铝合金物体升温.除了保温瓶中尚存有温度t=90.0⁰C的1.200kg的热水外，无其他热源.试提出一个操作方案，能利用这些热水使构件从温度t0=10.0⁰C升温到66.0⁰C以上(含66.0⁰C),并通过计算验证你的方案.
已知铝合金的比热容C=0.880×10³j(kg⁰C)^－1，水的比热容C₀=4.20×10³j(kg⁰C)^－1,不计向周围环境散失的热量.

．如图所示,一辆实验小车可沿水平地面(图中纸面)上的长直轨道匀速向右运动.有一台发出细光束的激光器装在小转台M上，到轨道的距离MN为d=10m,转台匀速转动，使激光束在水平面内扫描。扫描一周的时间为T=60(s),光束转动方向如图中箭头所示.当光束与MN的夹角为45⁰时,光束正好射到小车上.如果再经过Δt=2.5(s),光束又射到小车上，则小车的速度为多少?(结果保留两位小数)

．荆门市是国家循环经济试点市，目前正在沙洋建设全国最大的秸秆气化发电厂。电厂建成后每年可消化秸秆13万吨，发电9×10⁷。同时电厂所产生的灰渣将生成肥料返还农民，焦油用于精细化工，实现“农业——工业——农业”循环。
（1）若秸秆电厂正常工作时，每小时可发电2.5×10⁵，按每户居民每天使用5只20W的节能灯、1个800W的电饭锅、1台100W的电视机计算，该发电厂同时可供多少户居民正常用电？
（2）与同等规模的火电厂相比，该电厂每年可减少6.4万吨二氧化碳的排放量，若火电厂煤燃烧的热利用率为20%，秸秆电厂每年可节约多少吨标准煤？（标准煤的热值按3.6×10⁷J/kg计算）

边长为0.1m的正方体木块，放在如图所示的容器中。现缓慢持续地往容器中注水，一段时间后，木块浮起。已知木块的密度为0.6×10³㎏/m³。求：

（1）木块所受的重力为多少？（g取10N/kg）    
（2）容器中水面升至多高时，木块刚好浮起？
（3）木块刚浮起时，水对容器底部的压强为多少？          
（4）当容器中的水面升至0.2m时，则在注水过程中浮力对木块所做的
功是多少？

在如图所示的电路中，电源电压为8V，滑动变阻器R₂的最大阻值为60Ω，电流表的量程为0~0.6A，电压表的量程为0~15V。求（注：求解时画出相应的等效电路图）：
（1）只闭合开关S₁时，电流表示数为0.2A。则R₁为多少？
（2）只闭合开关S₂时，电压表示数为3.8V，此时小灯泡L正常发光。则小灯泡L的额定功率P_L额为多少？
（3）开关S₁、S₂、S₃都闭合时，为保证各电路元件安全使用，则滑动变阻器R₂的可调范围和电流表相应的变化范围分别是多少？

汽车已进入千家万户。在综合实践活动中，合作小组的同学们对小亮家的汽车中有关物理学的知识进行了专项研究，请你帮助他们完成以下两方面的实践活动。

实践活动一：设计制作汽车加热坐垫

同学们想利用车上提供的电压为 $12V$的电源，设计具有加热和保温两挡功能的汽车座椅加热坐垫。他们在网上购买了两个阻值为 $6\Omega$的加热电阻片，若干导线和开关。

（1）请你帮助他们设计电路；

（2）求自制加热坐垫的加热和保温功率。

实践活动二：研究汽车中的动力学

（1）如图甲所示，是小亮家汽车的动力系统。该汽车发动机实质是汽油机，它把燃料燃烧产生的内能转化为＿＿＿＿＿能，再通过传动机构，将动力传给车轮，使汽车行驶。

（2）请在图乙中画出汽车在水平地面上静止时受力的示意图。

（3）汽车整车质量约为 $1.6t$，静止时车轮与地面的总接触面积约为 $0.16m^2$，求汽车静止时对水平地面的压强。（ $g$取 $10N/kg$）

（4）如图丙所示，是合作小组的同学们利用频闪摄影技术研究汽车的运动状态时，相机每隔 $0.5s$曝光一次，拍摄到的汽车在平直公路上行驶的频闪照片。若车身长 $3m$，求拍摄过程中汽车的行驶速度。

（5）查阅资料可知，汽车行驶时所受阻力约为车重的 $0.3$倍，求拍摄过程中汽车发动机的输出功率。

如图甲所示电路，电源电压不变，灯泡L上标有“5V 2.5W”字样，电压表量程为0～3V，电流表量程为0～0.6A。闭合开关S，将滑动变阻器的滑片P由b端滑到中点的过程中，灯泡L的电功率与电流的 $P﹣I$关系图像如图乙所示，忽略温度对灯丝电阻的影响。求：

（1）灯泡L正常发光时的电阻；

（2）滑片P在b端时，1min内灯泡L消耗的电能；

（3）电源电压；

（4）在确保电路元件安全的情况下，滑动变阻器允许连入电路的最小阻值。

如图所示，工人师傅用滑轮组将重为500N的物体在30s内匀速提升到6m高的楼上，已知动滑轮重为100N，不计绳重及摩擦。求：

（1）拉力F；

（2）拉力的功率；

（3）滑轮组的机械效率。（计算结果保留一位小数）

如图所示是百色起义纪念公园内的一块景观石，其质量为 $5200\mathit{kg}$，体积为 $2m^3$，景观石与底座的接触面积为 $1.3m^2$。求：

（1）景观石的密度；

（2）景观石的重力；

（3）景观石对底座的压强。

“测量小灯泡的电功率”实验，小丹同学设计了如图甲所示的电路图。所用电学器材如下：电源（ $6V$）、额定电压为 $2.5V$的小灯泡（正常发光时电阻约为 $11\Omega$）、电流表（ $0～0.6A，0～3A$）、电压表（ $0～3V，0～15V$）、滑动变阻器 $R_1$标有“ $10\Omega 1A$”、滑动变阻器 $R_2$标有“ $20\Omega 1.5A$”、开关、导线若干。

（1）进行实验

①连接电路时，应选用滑动变阻器＿＿＿＿＿（选填“ $R_1$”或“ $R_2$”）进行实验，电流表量程应选＿＿＿＿＿（选填“ $0～0.6A$”或“ $0～3A$”）更合理。

②闭合开关，调节滑动变阻器滑片 $P$，使小灯泡两端的电压分别低于、等于、高于额定电压，记下电压值和电流值，并观察小灯泡的亮度，把实验数据和观察到的现象记录在表格里。

次数	电压U/V	电流I/A	电功率P/W	小灯泡亮暗情况
1	2	0.2		较暗
2	2.5	0.22		正常
3	3	0.24		较亮

（2）分析与归纳

由表格中数据可得：

①小灯泡额定功率为＿＿＿＿＿ $W$。

②小灯泡亮度由＿＿＿＿＿功率决定。

（3）完成上述实验后，小丹同学在缺少电压表的情况下，为了测量另一个额定电流为 $0.25A$的小灯泡的额定功率，设计了如图乙所示的电路。电源电压（未知）保持不变。请完成实验步骤：

①闭合开关，移动滑动变阻器滑片P，使电流表示数为 $0.25A$。

②断开开关，用 $5\Omega$的定值电阻替换灯泡，滑动变阻器滑片 $P$ ＿＿＿＿＿（选填“向左移动”、“向右移动”或“保持不动”）。闭合开关，电流表的示数为 $0.3A$。

③将滑动变阻器滑片 $P$移到最左端，电流表示数为 $0.9A$，可得电源电压为＿＿＿＿＿ $V$。

④小灯泡的额定功率为＿＿＿＿＿ $W$。

阅读下列短文，回答问题。

直流充电桩

直流充电桩是一种为电动汽车补给能量的装置，如图甲所示。它能够将电网中的交流电转化为直流电，再将电能充入汽车动力电池（以下简称电池）。通常，直流充电桩比交流充电桩的充电电压更高、电流更大，因而可实现快速充电。

设电池当前储能占充满状态储能的百分比为D。充电时，充电桩的充电功率P会随着电池的D的变化而变化，同时用户还可以通过充电桩显示屏了解充电过程中的其他相关信息。

现实际测试一个直流充电桩对某辆电动汽车的充电性能。假定测试中充电桩输出的电能全部转化为电池的储能。充电前，D为30%，充电桩显示屏中充电时长、充电度数、充电费用示数均为0。开始充电后，P与D的关系如图乙所示（为方便计算，图像已作近似处理）。充满后，立即停止充电。当D达到70%时充电桩显示屏的部分即时信息如表。

充电电压（ $V$）	充电电流（ $A$）	充电时长（ $min$）	充电度数（ $kW•h$）	充电费用（元）
$400$		$45$	$24.0$	$28.80$

（1）通常，直流充电桩比交流充电桩的充电电压更高、电流更大，故充电功率更＿＿＿＿＿。

（2）在D从 $30\%$增至 $70\%$的过程中，充电功率大致的变化规律是＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿。当D为 $70\%$时，充电电流为＿＿＿＿＿ $A$。

（3）若充电过程中充电电费单价不变，则测试全过程的充电费用为＿＿＿＿＿元。

（4）设D从 $70\%$增至 $80\%$所需时间为 $t_1$，从 $80\%$增至 $90\%$所需时间为 $t_2$，且 $t_1：t_2＝2：3$，则测试全过程的充电总时长为＿＿＿＿＿ $min$。

我国自主研制的载人深潜器下潜深度已突破 $10000m$，在载人深潜领域达到世界领先水平。（取 ${\rho }_{\mathrm{海水}}＝1.03\times {10}^{3}kg/m^3，{\rho }_{水}＝1.0\times {10}^{3}kg/m^3，g＝10N/kg$）

（1）潜水艇活动的海水深度一般为 $300m$至 $600m$。它可以通过水舱排水或充水来改变 　＿＿＿＿＿，从而实现浮沉。

（2）深潜器可进入更深的水域，在 $10000m$的深处，海水产生的压强为＿＿＿＿＿ $Pa$。由于深海海水压强太大，深潜器实现浮沉的方法与潜水艇有所不同。

（3）小明阅读资料后，利用如图的装置模拟深潜器在水中的运动过程。物体甲、乙由一条细线连接且在水中处于静止状态，已知乙的质量为 $0.2kg$，体积为 $25c{m}^3$，则乙所受浮力的大小为＿＿＿＿＿ $N$，乙受到细线的拉力为＿＿＿＿＿ $N$。若剪断细线，甲将＿＿＿＿＿（选填“上浮”“悬浮”或“下沉”），此时甲所受浮力＿＿＿＿＿（填字母）。

A．	增大，且大于重力
B．	不变，且等于重力
C．	不变，且大于重力
D．	减小，且小于重力

我国万米深潜作业次数和下潜人数位居世界首位。图甲所示为我国“奋斗者”号载人潜水器的海试现场。

（1）潜水器的前边固定着一个采样篮，里面放着海底沉积物采样器等工具，采样器是一个下端开口的圆柱形玻璃管。潜水器两侧各连着一只机械手臂，其中一只机械手臂的简化示意图如图乙所示，它由金属杆AB、OC和可以伸缩的液压杆AC组成，C点为机械手臂和潜水器的连接点。当液压杆伸长或缩短时，会带动金属杆AB绕着O点转动，金属杆B端就会向上提或向下压采样器。（ ${\rho }_{\mathrm{海水}}＝1.0\times {10}^{3}kg/m^3$）

①请在图乙中画出水平金属杆的B端竖直向下压采样器时，采样器对金属杆AB的力的示意图。

②若OA、OC和AC的长分别是 $18cm、24cm$和 $30cm$，OB的长是 $72cm$，这只机械手臂的液压杆AC对水平金属杆A端的拉力是 $200N$，玻璃管水平的圆环形管口和海底沉积物的接触面积是 $2c{m}^2$时，则竖直状态下的玻璃管的圆环形管口对海底沉积物产生的压强是多少 $Pa$？（不考虑金属杆AB和采样器它们受到的重力和浮力）

（2）总质量是 $36t$且处于悬浮状态的潜水器在海底完成作业后，会抛卸吸附在舱外的压载铁再上浮。为了确保舱内作业人员的安全，科学家们在设计“奋斗者”号时，可以让潜水器在不能抛卸压载铁时进行“断臂求生”，即让潜水器在深海抛掉两只机械手臂和采样篮等物体后再上浮。若某次深海演练抛掉质量是 $1.8t$、体积是 $0.3m^3$的两只机械手臂和采样篮等物体，则此时潜水器受到的浮力是多少 $N$？浮力比重力大多少 $N$？

小明利用如图甲所示电路研究“电流与电压关系”时，闭合开关S，滑动变阻器的滑片从右端移动到左端的整个过程中，定值电阻的 $U﹣I$关系图象如图乙所示。其中 $U_0、U_m、I_0$均为已知量，电源电压不变。

请解答如下问题：

（1）写出电源电压值；

（2）在图乙所示的坐标系中，画出滑片整个移动过程中滑动变阻器的 $U﹣I$关系图象，并标出端点的坐标；

（3）滑片移动过程中，当电压表 $V_1$示数由 $U_1$变为 $U_2$时，电流表示数增加了 $\Delta I$，请你推导出定值电阻的电功率变化量 $\Delta P$的数学表达式（用 $U_1、U_2$和 $\Delta I$表示）。