初中物理综合题

九一班开展“节约一度电”主题活动。请你和他们一起，完成以下活动内容。

（1）某型号洗衣机的洗涤功率为 $250W$，完成一次洗涤的时间为 $30\mathit{min}$，则一度电可供该洗衣机完成几次洗涤？

（2）若自来水的温度为 $15℃$，某电热水器的电加热效率为84%，则一度电可使该电热水器将多少千克的自来水加热至 $45℃$？[ $c_{水}=4.2\times {10}^{3}J/（\mathit{kg}·℃）$]

（3）请写出一条节约用电的建议，并用所学的物理知识加以解释。

小明在科技博览会上参加义务劳动，需要把一个质量为12kg的展品从地面搬到高1.2m的展台上，如图所示。 $g$取 $10N/\mathit{kg}$。

（1）要把展品从地面搬到展台上，他至少需要对展品做多少功？

（2）展台台面承受的压强不能超过 $40kPa$，如果把展品放到水平台面上，展品与台面的接触面积是 $40c{m}^2$，台面会不会被压坏？请通过计算说明。

（3）展品展示时，要求台面水平。请你简述一种检验台面是否水平的操作方法。

小明是家务小能手，经常用挂烫机熨烫衣服。挂烫机是通过电热丝加热水箱中的水，产生水蒸气来熨烫衣服。它的正常工作电压为 $220V$，水箱最多装水 $0.2\mathit{kg}$，加热功率有大、小两个挡位，其工作原理图如图甲所示。其中电热丝 $R_1=60\Omega$， $R_2=40\Omega$。

（1）熔断器在电路中起到 　 　作用。

（2）若将水箱中 $0.2\mathit{kg}$的水从 $20℃$加热到 $100℃$，水吸收多少热量？[水的比热容 $c＝4.2\times {10}^{3}J/（\mathit{kg}·℃）$]

（3）挂烫机在大挡位工作时的额定功率是多大？

（4）小明是一个爱思考的孩子，他把电路原理图改为乙图，也设有两个挡位。已知熔断器允许通过的最大电流为 $8A$，请判断乙图电路是否合理，通过计算说明原因。

世界最长跨海大桥——港珠澳大桥，横跨伶仃洋，将香港、澳门和珠海三地连为一体，被誉为现代世界新七大奇迹之一，如图甲所示。港珠澳大桥由桥、人工岛、海底隧道三部分组成。其中6.7公里的海底隧道距离海面40多米，由33节沉管对接而成。港珠澳大桥施工海域恰好穿过中华白海豚自然保护区，这种珍稀动物是香港回归祖国的吉祥物。开工前工程师们立下了誓言，大桥通车白海豚不搬家。监测结果表明至大桥竣工，依然有近两千头中华白海豚欢快地栖息在港珠澳大桥周边海域。

请回答下列问题：

（1）如图乙所示，以人工岛为参照物，正在海中游动的白海豚是 　 　（选填“运动”或“静止”）的。

（2）港珠澳大桥全长 $55\mathit{km}$，设计通行时速 $100\mathit{km}/h$。若一辆具备通行车牌的汽车按大桥设计时速行驶，至少需要多长时间才能通过大桥？

（3）铺设海底隧道的沉管，每节质量约为 $7.4\times {10}^7\mathit{kg}$，则每节沉管所受重力为多少 $N$？（取 $g=10N/\mathit{kg}$）

（4）两端密封后的沉管，每节最大排水量约8万吨，由于其整体密度稍小于海水密度，所以沉管浮在海面，需用拖轮浮运至既定位置再沉放安装。若你是大桥的工程师，你如何将沉管沉放到海底安装，请运用所学浮力知识进行说明。

《天工开物》中记录了古代劳动者煮海水制盐的方法，如图甲所示。用于制盐的海水密度有严格要求，在《西溪丛语》中谈到了用莲子选定海水的方法：采用多粒莲子投入盛有海水的容器中，若所有莲子均浮，则海水含盐重；若所有莲子均沉，则这样的海水就毫无制盐价值。

后来《熬波图咏》中谈到，将莲子分别浸入不同密度等级的海水中（一等海水密度最大，二、三、四等依次次之），充分浸泡后制备成不同测定标准的“浮子”。将“浮子”放入盛有待测海水的竹管内，如图乙所示，根据浮起的“浮子”数即可判断待测海水的密度范围。

请回答下列问题：

（1）煮海水制盐过程中，水发生的物态变化是 　 　；

（2）若一粒浸泡后的莲子质量是 $3\times {10}^{﹣3}\mathit{kg}$，其受到的重力是多少？（ $g$取 $10N/\mathit{kg}$）

（3）《西溪丛语》谈到：无制盐价值的海水，莲子放入后会全部沉入水底。莲子沉入水底的原因是什么？

（4）将四粒不同测定标准的“浮子”放入盛有待测海水的竹管内。请根据图乙中“浮子”静止时的情况判断：2号“浮子”制备时是浸泡在哪一等级的海水中？写出你判断的理由。（设各“浮子”的体积均相同，其密度与对应等级的海水密度相等）

如图为某自动冲水装置的示意图，水箱内有一个圆柱浮筒A，其重为 $G_A=4N$，底面积为 $S_1=0.02m^2$，高度为 $H=0.16m$。一个重力及厚度不计、面积为 $S_2=0.01m^2$的圆形盖片B盖住出水口并紧密贴合。A和B用质量不计、长为 $l=0.08m$的轻质细杆相连。初始时，A的一部分浸入水中，轻杆对A、B没有力的作用。水的密度为 $\rho =1.0\times {10}^3\mathit{kg}/m^3$，g取 $10N/\mathit{kg}$。

（1）求A所受浮力的大小 $F_{浮}$。

（2）求A浸入水的深度 $h_1$。

（3）开始注水后轻杆受力，且杆对A和B的拉力大小相等。当水面升高到某位置时，B刚好被拉起使水箱排水，求此时杆对B的拉力大小F。

（4）水箱开始排水时，进水管停止注水。为增大一次的排水量，有人做如下改进：仅增大B的面积为 $S_2\text{'}=0.012m^2$。试通过计算说明该方案是否可行？若可行，算出一次的排水量。（水箱底面积 $S=0.22m^2$供选用）

小宸利用一个电池组，两只电流表（ $A_1$和 $A_2$），一个开关，一个阻值为 $R_0=15\Omega$的定值电阻和若干导线，来测量未知电阻 $R_x$的阻值，他设计好电路并正确操作，发现 $A_1$、 $A_2$的示数如图所示。

（1） $A_1$、 $A_2$的示数 $I_1$、 $I_2$分别是多少？

（2）在你不确定电路设计的情况下，请判断电阻 $R_x$可能的阻值为多少？

一辆汽车在 $1000N$的牵引力作用下做匀速直线运动， $60s$内行驶了 $600m$。求这个过程中：

（1）汽车的速度；

（2）汽车牵引力做的功；

（3）汽车牵引力做功的功率。

用电能驱动的电动汽车，方便了广大市民的绿色出行。某新型纯电动汽车说明书中有如下表格（g取 $10N/\mathit{kg}$）

装备质量	电池总电能	电池输出电压	续航里程
850kg	$40\mathit{kW}·h$	240V	360km
注意：电池电能剩余20%时必须立即充电

请根据表格中的参数解答以下几个问题。计算过程中：车上仅有司机1人，车与人总质量以900kg计；实际可利用的电能以电池总电能的80%计；忽略动力以外的电能消耗。

（1）当汽车以 $18m/s$的速度匀速行驶时，阻力刚好是车与人总重的0.02倍，那么此时的阻力是多少N？

（2）请通过计算判断，电池可利用的电能是否能让汽车以 $18m/s$的速度匀速完成续航里程？

（3）如果汽车匀速行驶时的阻力始终与速度的平方成正比，那么汽车以刚好能匀速完成续航里程的速度行驶时，电池的输出电流是多少A？

用天然气灶烧水时，把质量为 $2\mathit{kg}$、初温为20℃的水，加热到70℃，此过程中天然气完全燃烧放出的热量为 $2.1\times {10}^{6}J$。已知水的比热容为 $4.2\times {10}^{3}J/（\mathit{kg}·℃）$。求：

（1）水吸收的热量是多少J？

（2）天然气灶烧水时的热效率是多少？

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。

生活中导线与插座连接时，有人会将直导线的裸露端直接插入接线孔，但更好的接法是先将导线裸露端折成“U型”再插入，如图所示。这种“U型”接法可以增大连接处的接触面积，会更安全。请你用学过的物理知识解释其中的道理。

阅读短文，回答问题。

一起向未来

2022年4月16日，圆梦天宫，英雄凯旋，在太空“出差”183天的中国航天员三人组平安返回地球。随着我国航天事业的不断发展，让普通人进入太空旅行的计划正在逐步实施，未来，会有更多的人实现上九天揽月的飞天梦。

太空中没有空气，人若暴露在太空中无法获得氧气，这种状态下 $10s$就会失去意识；太空中没有作用于身体的大气压，体液就会快速沸腾，从而使身体组织膨胀，体温降低而冻结；太空中处于真空状态，阳光直射下温度可高达 $120℃$，而在阴影处温度则会骤降至 $﹣150℃$；太空中还有速度极快的微小陨石，人体一旦碰到将造成极大伤害。

为实现太空旅行，人们不断研发各类宇航服，每一批新型宇航服的诞生都是人类技术的又一次巨大飞跃。可以想象，未来的宇航服将是个人太空旅行的宇宙飞船。

（1）太空中没有作用于人体的大气压，体液就会快速＿＿＿＿＿，其原因是＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿。

（2）沙克尔顿环形山位于月球南极，在山的边缘阴影区永无日照，保持着太阳系最低温的记录，请你推测这个最低温可能是＿＿＿＿＿ $℃$。

（3）假如，你穿着自己设计制作的宇航服，在星空中遨游、月球上漫步。你的宇航服应具备哪些功能？＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿（至少两点，答案合理即可）。

2022年6月5日10时44分，小明和小亮收看神舟十四号载人飞船发射升空的电视直播，直播信息是卫星通过＿＿＿＿＿波传递的。当飞船与火箭分离，进入预定轨道时，小亮突然问小明：“飞船与火箭分离，没有了推力，怎么还能继续运动？”从小亮提出的问题中可判断他所持有的观点是＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿（答案合理即可）。

如图所示，西汉时期的《淮南万毕术》中记载有“削冰令圆，举以向日，以艾承其影，则火生。”请你用学过的光学知识判断“削冰令圆”就是把冰块制成＿＿＿＿＿镜，若要“火生”应把“艾”放在镜的＿＿＿＿＿位置。