初中物理综合题

王斌学了电磁继电器的知识以后，突发奇想：自己能不能制作一个像麦当劳那里的烘手器昵？他开始设计了一个电路，如图甲所示，R₀为光敏电阻，为用电动机做成的简易吹风机，试用以后，觉得干手的速度还有点慢，于是他又想，如果在不影响电动机正常工作的情况下加一个“220V 1000W”的电热丝，那效果也许会更好，请回答以下问题：

（1）所加电热丝的电阻是多少？
（2）在图乙中画出接入电热丝后的电路图（电热丝可用电阻的符号表示）．
（3）若电热丝消耗的能量，用来给水加热并被水全部吸收，那么它正常工作7min能使多少初温为10℃的水温度升高到30℃？

阅读短文并回答下列问题：
会“拐弯”的声音
声音不但会“爬行”，而且会“拐弯”。
1923年，荷兰的一个火药库发生了大爆炸，据调查，在100千米的范围内，人们清楚地听到了爆炸声，在100千米到160千米的地区内，人们却什么没有听到，令人奇怪的是，在1300千米的地方的人们却又清楚地听到了爆炸声。
这真是件有趣而又奇怪的事！声音怎么会拐弯绕过中间地带呢？
原来声音有个“怪脾气”：它在温度均匀的空气里是笔直地走的；一旦碰到空气的温度有高有低时，它就尽挑温度低得地方走，于是声音就拐弯了。如果某个地区接近地面的温度变化得厉害，这儿高那儿低，那么声音拐到高空后又会往下，这样就会造成一些奇怪的现象。
请根据材料回答下列问题：
（1）烈日炎炎，在沙漠或戈壁滩上，即使相距不太远的人也难听清对方的大声喊叫，其中一个主要原因是声音在传播时向________拐弯。
（2）“姑苏城外寒山寺，夜半钟声到客船”，若枫桥到寒山寺的距离为1020m，客船里的乘客听到钟声至少是______s前僧人撞击钟面而传来的。
（3）自从无锡高速火车通行后，每天不同时刻都有火车经过离我们家或学校不太远的地方，你注意过吗？夜晚和早晨听到火车的汽笛声很清楚，一到白天就不太清楚了，有时甚至听不见，请根据上面的知识你分析造成这种现象的主要原因是什么？________________________________。

图甲是某小区高层住宅电梯结构的示意图，它主要是由轿厢、滑轮、配重、缆绳及电动机等部件组成，小明家住该小区某栋楼的16楼，他乘电梯从1楼匀速升到16楼用时 $50s$，已知每层楼的高度为 $3m$。小明重 $600N$．轿厢重 $5400N$，动滑轮和细绳的重力以及摩擦力均忽略不计，针对此时程，解答下列问题。

（1）拉力 $F$的功率为多大？

（2）动滑轮 $A$提升小明的机械效率为多少？

（3）图乙是该电梯超载自动报警系统工作原理的示意图，在工作电路中，当电梯没有超载时，触点 $K$与触点 $A$接触，闭合开关 $S$，电动机正常工作，当电梯超载时，触点 $K$与触点 $B$接触，电铃发出报警铃声，即使闭合开关 $S$，电动机也不工作，在控制电路中，已知电源电压为 $6V$，保护电阻 $R_2=100\Omega$，电阻式压力传感器 $R_1$的阻值随乘客压力 $\left(F_{压}\right)$大小变化如图丙所示，电磁铁线圈的阻值忽略不计，当电磁铁线圈电流超过 $0.02A$时，电铃就会发出警报声，若乘客人均重为 $700N$，该电梯最多可以乘载多少人？

随着生活水平的提高，人们对卫生间里空气质量的要求越来越高。
（1）为了保证空气流通，小刚家的卫生间安装了换气扇，且换气扇与电灯由同一个开关控制，闭合开关时，换气扇和电灯同时工作。
①请你用笔画线代替导线，将如图所示的电灯、换气扇（用M表示）和控制它们的开关正确连入电路。

②换气扇能将卫生间内的污浊空气排出，下列描述所涉及的物理知识与换气扇的工作原理相同的是           （填字母序号）。
a、拦河大坝建成上窄下宽    b、飞机的机翼设计成上凸下平    c、列车的铁轨铺设在枕木上
（2）卫生间常装有防止下水道“异味”上逸的装置。如图1是小刚家安装在洗手盆下方排水管的U形“反水弯”，它利用了          的特点，使U形管中始终留有一部分水，封堵下水道中的“异味”。小刚家的卫生间地面上还装有防止反味的地漏，如图2所示，其结构是一个“扣碗”（图甲）倒扣在存水杯，存水杯与下水管相连（图乙）。
一次，小刚全家外出旅行，一段时间后回到家中闻到卫生间有下水道反上的“异味”，经排查“异味”来自地漏（地漏及其连接均完好）。妈妈取下“扣碗”临时用抹布将地漏下水管口堵上。小刚认为这样做会影响地漏的正常使用，于是他拿掉抹布，观察存水杯的内部情况，并联想学过的物理知识，找到了造成地漏反味的原因是    。随即他想出一个简单可行的办法，马上就解决了地漏反味的问题，并且不影响地漏的正常使用。他的做法是：                                 
                   
图1                                     图2

“嫦娥奔月”的梦想
2013年12月2日11时30分，“嫦娥三号”探测器从西昌卫星发射中心发射升空（如甲所示），奔向38万千米外的月球；12月15日4时35分“嫦娥三号”着陆器和巡视器成功分离，巡视器顺利驶抵月球表面，实现了中国人“嫦娥奔月”的梦想．

（1）探测器在向月面降落的过程中，不能采用打开降落伞的方法來减小下落的速度，原因是月球上  ，不能通过克服摩擦力做功来使其速度减小．
（2）无线电波传播速度是3×10⁵km/s．探测器将获得的月球信息以无线电波的形式传回地球约需要  s（结果保留两位小数）．
（3）图丙为“嫦娥三号”绕月飞行的轨道示意图，其中“嫦娥三号”的月球重力势能最大的位置是  ．（选填“近月点“或“远月点“）

阅读短文，回答文后的问题
爆米花
爆米花是一种很受欢迎的食品，它通常是由玉米加工而成．那么玉米粒是如何变成爆米花的呢？
传统的爆米机实际上是一个带有密封盖的铁罐子．加工爆米花时，用煤炉给装有玉米粒的爆米机加热，密封在罐里的玉米粒温度不断升高，其中的水分逐渐变成水蒸气，玉米粒内部压强不断增大．部分水蒸气从玉米粒中跑出，进入铁罐内，而铁罐内气体的温度也在不断升高，压强越来越大．玉米粒像吹足气的小气球，但由于受到罐内气压的约束，它们不能爆开．加热到一定程度时，打开爆米机的密封盖，罐内气体压强迅速减小，高温高压的玉米粒突然进入气压较低的环境中，便迅速爆开，变成了爆米花．
（1）加工爆米花的过程中，通过  的方式使玉米粒的内能增加．
（2）加热过程中，玉米粒中的水发生的物态变化是  ．
（3）在整个加工过程中，能反映罐内气体压强p和温度t变化情况的图象是  ．

（4）如果加工一次爆米花需要消耗0.5kg的无烟煤，若这些无烟煤充分燃烧，放出的热量为  J（无烟煤的热值为3.4×10⁷J/kg）．

问题解决 $--$设计“超重报警器”：

小雨想利用电磁继电器自制一种“超重报警器”。要求：当物重达到 $150N$时，电铃响报警，反之绿灯亮显示正常。他找来以下器材：电磁继电器（部分电路已接好），轻质硬刻度尺、电铃、绿灯、滑轮各一个，线绳和导线若干，一根轻质硬弹簧，一端已经固定，另一端连接触点 $P$，弹簧的最大伸长量与触点 $P$、 $M$之间的距离相等，弹簧能承受的最大拉力为 $50N$。

请利用上述器材帮小雨制作“超重报警器”在虚线框中完成装置设计，并简述工作过程。

用两盏“220V 1O0W”的白炽灯每晚7:00到次日早6:00为一地下通道照明。原方案为始终将两盏灯并联后接在220V的电源上。为节约用电，小强设计了一个改进方案(电路如图所示)：每晚7:00--9：00将两盏灯并联后接在220V的电源上；晚9:00至次日早6:00将两灯串联后接在220V的电源上。

(1)请你分析，两个单刀双掷开关同时接左侧与同时接右侧时．两盏灯各为怎样的连接形式?
(2)已知串联时每盏灯的电阻为并联时电阻的3／4，按小强的方案，每月(30天)可以节约多少度电?

电梯为居民出入带来很大的便利，出于安全考虑，电梯都设置超载自动报警系统，其工作原理如图甲所示。已知控制电路的电源电压U＝6伏，保护电阻R₁＝100欧，压敏电阻R₂的阻值随压力F大小变化如图乙所示，电梯底架自重和电磁铁线圈的阻值都忽略不计。
 （1）当压敏电阻R₂受到的压力F增大时，其阻值减小，控制电路中的电流增大，从而使电磁铁的磁性增强。电梯超载时，衔铁被电磁铁吸住，触点K与触点＿＿＿＿接触，电铃发出警报声。
（2）若电梯在20秒内将一位重600牛的乘客匀速提升15米，求电梯对乘客做功的功率。
（3）当电磁铁线圈电流达到20毫安时，衔铁刚好被吸住。若该电梯厢内站立总质量为1000千克的乘客时，试通过计算说明电梯是否超载。（g取10牛/千克）

目前有的地方出现了共享电动汽车，这种新型低碳的交通工具，深受人们的喜爱。某品牌电动汽车的部分参数如表所示。

电池容量 $(\mathit{kW}·h)$	22
车载充电器输入电压 $\left(V\right)$	220
车载充电器输入电流（A）	16
电能转化为机械能的效率	$70\%$

（1）如图所示，租车时，租赁者只要将租车卡靠近电动汽车上的感应器，感应器即能读取卡中的信息，将车解锁。刷卡所用的原理是　　。

（2）根据表中的数据，将耗完电能的电池充满电，理论上需要多少小时？

（3）上述电动汽车充满电后，在水平地面上匀速行驶，最大距离为140 千米，行驶时该车受到的阻力为多少牛？

进入三月份以来，东营街头出现了一种共享电动汽车。下表是这种汽车的主要参数。 $(g$取 $10N/\mathit{kg})$

空车质量	$800\mathit{kg}$
每个轮胎与地面接触面积	$50c{m}^2$
电池容量	$44\mathit{kW}·h$
标准承载	$200\mathit{kg}$
最大续航（充满电最大行驶路程）	$200\mathit{km}$
所受阻力与汽车总重的比值	0.09

（1）电动机是电动汽车的核心部分，电动机工作时能量的转化是　　。电动机的工作原理是　　。

（2）标准承载下，电动汽车静止时对水平地面的压强是多少？

（3）图2是电动汽车行驶在某路段的路程与时间图象，标准承载下，电动汽车以速度匀速行驶1分钟的耗电量为 $0.4\mathit{kW}·h$，电动机的效率是多少？

（4）若某燃油汽车百公里耗油6升，每升油5.5元，电动汽车充电每度0.8元，通过计算比较使用燃油汽车与电动汽车哪种更经济？

为保证润扬大桥以及过桥车辆的安全，工作人员在桥的入口处安装了“超载检测报警系统”．检测时，当车辆重量小于1×10⁵N时，绿灯亮、红灯灭，表示可以通行；当车辆重量大于等于1×10⁵N时，红灯亮、绿灯灭，表示禁止通行．系统中的电路元件如图（甲）所示，其中压敏电阻R_x在检测时承受车辆的全部重量，它的阻值随所受压力F变化的图像如图（乙）所示；R₀为定值电阻；电磁继电器线圈上标有“10Ω 40mA”.当流过线圈的电流大于等于30mA时，通电线圈的作用效果大于弹簧的作用效果，衔铁被吸下，动触点P和静触点M断开并和静触点N接通；电池组的电压为6V；绿灯规格为“220V  40W”，红灯规格为“220V  60W”.

(1) 请在图（甲）中用笔画线代替导线完成电路连接．
（2）电磁继电器线圈上标有“10Ω 40mA”,它的意思是指线圈的电阻是10Ω，允许通过的       （选填“最大”“最小”）电流是40mA，超过了会烧坏线圈.
（3）根据分析可以知道：_________（A/B）灯是红灯.
（4）定值电阻R₀的阻值为多大？
（5）一辆大型货车停在检测装置上5分钟，因其严重超载导致电磁继电器线圈中电流太大而被烧坏，超载车辆的总重至少是多大？这段时间内指示灯消耗的电能是多少？

为了给立方体工件表面均匀地涂上某种油，需要用竖直向下的力F把漂浮在油面上的工件缓缓地压入油内，如图甲所示，工件的下底面与油面的距离为h，力F与h的大小关系如图乙所示，小科觉得图中CB的延长线BA段是没有意义的，老师告诉他，力F为负值时，表明它的方向与原来的方向相反了．

（1）分析BC段：随着h的增大，工件所受的浮力大小将   ，油对工件下底面的压强大小将      ．（变大／不变／变小）
（2）若A点的坐标为(－a，0)，则a=     ，从图像分析，a表示了工件的一个物理量的值，这个量就是工件的            ．
（3）求C点所对应状态下，工件所受的浮力及油对工件下底面的压强．（不考虑大气压强）

今年5月，运用“蓝鲸一号”钻探平台，我国南海神孤海域首次实现可燃冰试采成功。

材料一：可燃冰，学名天然气水化合物，其化学式为 $C{H}_4·8H_{2}O$．它是天然气的固体状态（因海底高压）。埋于海底地层深处的大量有机质在细菌的分解作用下，最后形成石油和天然气（石油气），其中许多天然气被包进水分子中，在海底的低温 $(2~5^{°}\text{C})$与压力下结晶，形成“可燃冰”。

材料二：“蓝鲸一号”钻探平台设计和建造过程创新了多项世界记录。它长117米，宽92.7米，高118米，质量为42000吨。

请根据上述材料回答：

（1）形成可燃冰需要一定的生态环境。

①海底底层深处，这些分解有机质的细菌能很好的生存，体现了生物对环境的　　，这些细菌分解有机质　　（选填“需要”或“不需要” $)$氧气。这些细菌与真菌在细胞结构上的主要区别是　　。

②在开采过程中，极少量的垃圾废弃物没有对海洋环境造成破坏，这主要是因为海洋生态系统有　　的 能力。

（2）形成可燃冰的其中一个条件是有甲烷气源。

①可燃冰 $(C{H}_4·8H_{2}O)$中 $C:H:O$的元素质量比是　　。甲烷属于　　（选填“有机物”或“无机物” $)$

②与石油、煤等化石燃料相比较，开采可燃冰的积极意义有（写一条）　　。（可燃冰在空气中燃烧的化学方程式为 $C{H}_4\cdot 8H_{2}O+2O_2\frac{\underset{¯}{\mathit{点燃}}}{}C{O}_2+10H_{2}O)$

（3）如果南海海水的密度是 $1.03\times {10}^3$千克 $/$米 ${}^3$，“蓝鲸一号”钻探平台漂浮海面受到海水浮力是　　牛，浸入海水的体积至少需要　　米 ${}^3$，开采处的可燃冰可以直接在管口点燃，说明已经成为气体，从固体变成气体的原因可能是　　。

如图，将标有“ $6V3W$”字样的灯泡 $L_1$和标有“ $6V6W$”字样的灯泡 $L_2$串联在电路中，使其中一个灯泡正常发光，另一个灯泡的实际功率不超过其额定功率，不考虑温度对电阻的影响。求：

（1）灯泡 $L_1$正常工作时的电流；

（2）灯泡 $L_2$的电阻；

（3）电源电压；

（4）此电路工作2分钟消耗的电能。