初中物理综合题

图甲为加油站加油系统示意图，油罐容积为30m³，为了降低油品损耗，保证油罐运行安全，在油罐顶部安装有调节油罐内外压力平衡的呼吸阀。其中吸气阀（图乙）管口面积为2×10^－3m2，重力不计的吸气阀盖在0. 6N的恒力作用下堵住吸气管口。加油时，加油机内油泵自动启动，加油枪流量控制为Q = 5×10^-4m³/s；(ρ_油取0.8×10³ kg/m³，外界大气压取10⁵Pa )

(1)某次加油时，加油枪口高出油罐油面3m，所加油的体积为2.5×10^－2m3，则加油系统克服油的重力做了多少功？（不考虑油面的变化）
(2)若加油枪口横截面积为4×10^-4m²，则加油时油在油枪口处流速是多少米／秒？
(3)若油罐中油的体积为10.04m³，罐内气体压强与其体积关系如下表所示（吸气阀未打开前气体质量、温度保持不变），则在加油多长时间后，吸气阀会立即打开？

油罐内气体体积（m^3）	……	19.96	19.98	20	20.02	20.04	……
油罐内气体压强（Pa）	……	99900	99800	99700	99600	99500	……

电热加湿器工作原理：加湿器水箱中部分水通过进水阀门进入电热槽中受热至沸腾，产生的水蒸气通过蒸汽扩散装置喷入空气中，从而提高空气湿度。下表是某同学设计的电热加湿器部分参数，其发热电路如图所示，R₁、R₂为阻值相同的发热电阻，1、2、3、4为触点，S为旋转型开关，实现关、低、高档的转换。

额定电压	220V
额定最大发热功 率	400W
水箱容积	4L
适用面积	40～60m^2

 
(1)若加热前水温为20℃，电热槽内气压为标准大气压，从加热到沸腾最短时间为3分钟，则电热槽中水的质量是多少千克？（不计热损失，c_水=4.2×10³J/( kg·℃)，结果保留两位小数）
(2)加湿器在低档时的发热功率；
(3)对于需要制冷的室内，电热加湿器会使其气温升高，请提出一条改进的建议。

下表是小波家里用的豆浆机的主要技术参数。如图甲所示是豆浆机的主要结构：中间部位是一个带动刀头的电动机，用来将原料进行粉碎打浆；外部是一个金属圆环形状的电热管，用来对液体加热煮沸。图乙是豆浆机正常工作做一次豆浆的过程中电热管和电动机交替工作时的“P﹣t”图象。请解答下列问题：

（1）豆浆机正常加热时，1min电流做的功是多少？
（2）豆浆机正常工作时的最大电流是多大？
（3）豆浆机正常工作做一次豆浆，总共消耗的电能是多少？

我市地处沿海，风力资源极为丰富，随着各项大型风力发电项目的建设，我市将成为广东省知名风力发电基地。如图甲是某地风力发电的外景。风力发电机组主要由风机叶片和发电机组成。请回答下列问题：

（1）风力发电利用的是风能，风能是清洁的       （选填“可再生”或“不可再生”）能源；
（2）风机叶片具有质量轻、强度高、耐磨损等性能，通常用密度    （选填“大”或“小”）、硬度大的复合材料制成；叶片形状像飞机的机翼，若叶片位置和风向如图乙所示，由于叶片两面空气流速不同而产       差，使风叶旋转；
（3）风叶产生的动力通过传动系统传递给发电机，发电机是利用        原理，把机械能转化为电能；
（4）某风力发电机的输出功率与风速的关系如图丙所示，由图像可以知道，当风速在v₁到v₂之间时，风速越大，发电机组的电功率     ；
（5）请你根据图像判断，台风来临时，能否给风力发电带来最大的经济效益？      （选填“能”或“不能”）。

图甲表示一种自动测定油箱内油面高度的油量表（实际上是量程为0-0.6 A的电流表改装而成），滑动变阻器R的最大值为60 Ω，金属杠杆的右端是滑动变阻器的滑片。从油量表指针所指的刻度，就可以知道油箱内油面的高度．电源电压为24 V，R₀为定值电阻，

甲                                         乙
（1）R₀的作用是                        ，当油箱油面下降时，油量表的示数将变     。
（2）油箱装满汽油时，油量表示数为最大值（即电流表达到最大值,此时，滑动变阻器的触头在某一端），求R₀的阻值．
（3）当油箱中的汽油用完时（此时滑动变阻器的触头在另一端），电路中的电流为多少？
（4）改装设计：用电压表代替电流表做油量表，图中的乙图已画出部分电路，请在乙图中完成电路的设计。
要求：当油箱中的油用完时，油量表（电压表）的示数为零。

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　　。

让我们一起来认识生活中的简单机械：
⑴小林同学在农村老家发现一种“舂米对”的古代简单机械，它的实质是一种杠杆，其示意图如图所示。使用这个装置时，人在A端用力把它踩下后立即松脚，B端就会立即下落，打在石臼内的谷物上，从而把谷物打碎。用力将它踩下去的过程中，动力是__________（自身的重力 / 脚踩的力），脚松开到打在石臼内的谷物时，自身的重力是_______（动力 / 阻力）。
⑵如图所示为家庭电路常用的两种墙壁开关，其按钮可绕面板内某轴转动。根据你的生活经验，你认为     较易损坏，这是因为按动这种开关的       较小，按动需要的力较大。

⑶如图所示，在两墙之间同一水平面上的A、B两处用弹簧测力计和滑轮相连，不计弹簧测力计、滑轮重和摩擦，若拉力F=5N，则弹簧测力计P示数是________N，弹簧测力计Q的示数是________N。
⑷高山上的公路修得弯弯曲曲，宛如盘龙，实质上它也是一种变形的简单机械——斜面。螺丝钉是被拧成圆柱形的斜面，螺丝钉上的螺纹就像图（甲）中形成的纹路，一圈圈螺纹的长相当于斜面的长度。仔细观察如图（乙、丙）所示的两个螺丝钉，你认为，使用       螺丝钉更省力。

如图所示，是著名设计师杨明洁先生操刀的 508 E-BIKE 智能电动单车。车身质量为25.7kg，后轮车架部分安装了250W中心曲柄结构电力发动装置，内置36V锂电池。前轮内置有发电花鼓，电动单车在骑行时可支持车灯照明、导航设备、扬声器、手机充电等功能。可GPS导航，内置传感器，可同步到手机APP，实现防盗、定位、报警以及健康等多项功能。请你结合文字介绍及图片信息指出与它有关的结构或使用所涉及的物理知识(不得与示例重复)
示例：

物理现象：智能电动单车把手上刻有凹凸不平的花纹；
物理知识：通过增大接触面的粗糙程度来增大摩擦力。
物理现象：                                      ；
物理知识：                                      。

如图所示，2015年3月31日，无需一滴燃料的世界最大太阳能飞机“阳光动力”2号降落在重庆江北国际机场，并于当天在重庆巴蜀中学开启中国首个地面科普活动。“阳光动力”2号机翼呈流线型，翼展长达72米，上面安装有17248块超薄、高效太阳能电池板，它们能在白天吸收能量。此外，飞机上还载有633块超轻薄的锂电池，白天，飞机“汲取”太阳能并储存足够多的能量，到了晚上，依靠储存在电池里的多余电能持续飞行。虽然“阳光动力”2号体积庞大，堪比波音747客机，但由于机身和机翼均采用极轻的碳纤维材料，其总重仅为2.3吨，与一辆家用汽车相当，其最大飞行高度可达8500m，最高时速为140km/h。请参照示例写出一个“阳光动力”2号所涉及的物理信息和对应的物理知识（不得与示例重复）。

例：物理信息：“阳光动力”2号降落在江北国际机场
物理知识：降落过程中机械能减小
作答：物理信息：____________________________________
物理知识：____________________________________

如图1所示是演示“流体压强和流速的关系”实验装置，形管中装有水，直径相同的、两管中的水静止时液面相平。

（1）如果在右端处往装置里急吹气，导致管上方气流速度　 　管上方的气流速度，管与管的水面上方形成气压差，形管中　　（选填“”或“” 管水面升高，如果升高端的液面比原来升高了，则此时形管底部处左右两侧液体压强差为　　．

（2）图2是某种喷雾器的工作原理示意图，当喷雾器未工作时，细管内外气压相等，细管内外液面　　，当喷雾器工作时，空气从细管的右端快速喷出，导致细管上方空气的流速突然增大，细管内液面上方气压　　细管外液面上方的气压，液体就沿细管的管口流出，同时受到气流的冲击，形成雾状向右喷出，如果此时喷雾器停止工作，细管中的液体将　　。

某学校的物理活动小组利用电流表或电压表制作了一个简易电子秤。图甲是小红设计的电子秤原理图，其中E为干电池（2节）；A是电流表（电子秤示数表盘）；R₀是定值电阻（5Ω）；R是一根长为6cm阻值为15Ω的均匀电阻丝。c是一根弹簧，其所受压力F与压缩量△L的关系如图乙所示。塑料盘的重力不计，g取10N/kg，制作时，调整弹簧的长度，使之不称重时滑片P刚好在电阻丝的a端。

（1）该电子秤的最大称量是多少千克？应选用的电流表最大量程是多少？
（2）当电流表的指针指在0.3A处时，所称重物的质量是多少？
（3）从理论上说明该方案的最大不足，并简要说明理由。

阅读下列材料，按要求完成后面提出的问题。
材料一：蝙蝠在黑暗中能自由地飞翔，用蜡封住其耳朵，虽然把它放在明亮的房间里，仍然像喝醉酒一样，一次一次地碰到障碍物，后来，物理学家证实了蝙蝠能发出   ① (选填“超声”或“次声”)波，靠这种波的回声来确定目标和距离。
材料二：如果把八只同样的玻璃杯盛不同深度的水用一根细棒依次敲打杯子，可以发现声音的  ② （“音调”或“响度”）和盛水量有关.如果调节适当，可演奏简单的乐谱，由此我们不难知道古代“编钟”提道理.
材料三：许多年前，“马可波多”号帆船在“火地岛”失踪，经过多年的研究，揭开了“死亡之谜”，他们都是死于亚声，这是一种人耳听不到的声音（人耳能听到声音的频率范围为20Hz--20kHz），频率较低，而人的内脏的固有频率和亚声波极为相似，当二者相同时，会形成内脏的共振，严重时，把内脏振坏而丧生.
问题：（1）请你将上面材料中①和②两处补上恰当的文字：①    ，②    .
（2）亚声是指我们学过的    (选填“超声”或“次声”).
（3）从材料三中可以看出，人体内脏的固有频率大致低于   Hz.
材料四：气温影响着地面附近的空气状况，气温越高，地面附近空气变得越稀薄，声音在其中的传播速度越快大，因而声速与气温有关。晴天的中午，地表迅速升温，地表附近的气温较上层的气温高，声音在地表附近的传播速度较上层快，所以地面上的声源发出的声音向四周传播时是向上拐弯的。
（4）赤日炎炎，在沙漠里即使相距不太远的人也难以听清对方的大声喊叫，其中一个主要原因是声源传播时向    （上 / 下）拐弯。
（5）“姑苏城外寒山寺，夜半钟声到客船”在清冷的深夜，姑苏城外寒山寺的钟声的传播路径向   （上 / 下）拐弯。

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。

演绎式探究 $---$探究点电荷的电场强度

如果带电体间的距离比它们的大小大得多，这样的带电体可以看成是点电荷。

（1）实验发现，带电量分别为 $q_1$、 $q_2$的两个点电荷距离为 $r$时，它们之间的作用力 $F=k\frac{q_1{q}_2}{r^2}$，其中 $k$为常量，当 $q_1$和 $r$一定时， $F$与 $q_2$之间的关系图象可以用图甲中的图线　　来表示。

（2）磁体周围存在磁场，同样，电荷周围也存在磁场。电场对放入其中的电荷产生电场力的作用。点电荷 $q_1$和 $q_2$之间的作用力实际是 $q_1$（或 $q_2)$的电场对 $q_2$（或 $q_1)$的电场力。物理学中规定：放入电场中某一点的电荷受到的电场力 $F$跟它的电量 $q$的比值，叫做该点的电场强度，用 $E$表示，则 $E=$　　。

如图乙所示，在距离点电荷 $Q$为 $r$的 $A$点放一个点电荷 $q$，则点电荷 $q$受到的电场力 $F=$　　，点电荷 $Q$在 $A$点产生的电场强度 $E_A=$　　。

（3）如果两个点电荷同时存在，它们的电场会相互叠加，形成合电场。

如图丙所示，两个互成角度的电场强度 $E_1$和 $E_2$，它们合成后的电场强度 $E$用平行四边形的对角线表示。如图丁所示，两个点电荷 $Q$分别放在 $A$、 $B$两点，它们在 $C$点产生的合电场强度为 $E_{合}$．请推导证明： $E_{合}=\sqrt{2}\frac{\mathit{kQ}}{r{}^2}$。

阅读短文，回答问题。
海水的利用
地球表面的70%以上是海洋，开发利用海洋有广阔的前景。
潮汐是一种海平面周期性变化现象，海平面每昼夜有两次涨落。人们在靠近海的河口或海湾深处建大坝，在大坝中间装上水轮发电机组。涨潮时，海水通过大坝流进河口，带动水轮发电机发电；退潮时，海水又流回海洋，从相反方向带动水轮发电机发电。法国的郎斯潮汐电站年发电量达5×10⁸ kW·h。
海水淡化和海水直接用于工业冷却用水的相关设备、管道防腐等技术已比较成熟。部分沿海国家许多工业冷却水来自于海水。
（1）潮汐发电是将_________能转化为电能；发电机是应用_________现象制成的。
（2）1吨煤燃烧后可发电2.5×10³ kW·h，郎斯电站每年的发电量可节约_________吨煤。
（3）海水淡化是利用海水先________再________来获得淡水的。（填物态变化的名称）
（4）海水用来作工业冷却用水主要是利用了水的_________大的特性。