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(共32张PPT)
专题二　综合应用题
专题考情概览
综合应用题是中考的重中之重,是命题的热点之一。考查的是学生对整个初中物理知识的总结和综合应用能力。一般考查四个题目,分值为24分。
题型 考查内容
科普阅读题 (1)伽利略对摆的研究:通过伽利略对“摆的等时性”原理的探究过程考查了重力势能的影响因素、机械能的转化、“摆的等时性”及控制变量法
(2)阳光动力2号:密度的物理意义、电能的计算和重力势能的影响因素
(3)激光的应用:激光的速度、原理及应用
(4)胡克定律:据题中信息分析解答问题的能力
(5)能量的转化和压强公式的应用
题型 考查内容
力学计算题 (1)压强、机械效率、功的计算
(2)液体压强公式、称重法求浮力、阿基米德原理、重力公式和密度公式的应用
(3)速度的计算公式以及有关热值的计算
(4)使用滑轮组时拉力端移动距离、有用功、总功的计算
电学计算题 串、并联电路的特点和欧姆定律、电功率公式的应用
简答题 利用声、物态变化、光、密度、惯性、浮力、机械能及其转化、杠杆的平衡条件、内能及内能的利用、电功率及生活用电、电与磁等物理知识解释日常生活中的相关问题
热点归类探究
科普阅读题
类型一
例1阅读材料,回答问题。
探索太空
2024年4月,神舟十八号航天员乘组入驻“天宫”空间站,此次太空之旅的“闭环水生生态系统实验”和“太空漫步”两个项目研究十分引人注目。
“闭环水生生态系统实验”项目研究中,航天员把斑马鱼放在封闭的太空鱼缸里,用“金鱼藻”水生植物给鱼呼吸提供氧气,鱼呼吸产生的二氧化碳和LED灯的光照为水生植物进行光合作用提供条件。
在太空漫步可不像在地面上行走那么容易,航天员要穿上舱外航天服,穿航天服前还要穿上一个带有很多管子的“通风液冷服”,以便带走舱外行走时产生的大量热,它一般用水作为输运能量的介质。即便如此,航天员在太空漫步还是会面临许多阻碍,需要他们想办法克服。
此次的项目研究,或将开启人类太空长期生存的新纪元。
(1)航天员在空间站通过　　　　(选填“电磁波”或“超声波”)与地面联系。
(2)为“金鱼藻”进行光合作用提供光照的LED灯是一种发光二极管,它是用
　　　　　(选填“导体”“绝缘体”或“半导体”)材料制成的。
(3)舱外航天服内的“通风液冷服”通常用水作为输运能量的介质,是利用了水的
　　　　　　的特性。
答案:(1)电磁波　(2)半导体　(3)比热容较大
力学计算题
类型二
例2在建设桥梁时,需将所受重力为3×104 N的正方体桥梁部件从运输船上转移至河水中。
(1)用吊车将该部件从运输船上匀速向上提升,如图甲所示。20 s时间内,拉力F对部件做了6×104 J的功,计算这个过程中:
①拉力F做功的功率;
②部件上升的距离。
(2)如图乙所示,缓慢地将部件匀速投入水中。水对部件下表面的压力记作F1,水对部件上表面的压力记作F2,二者与部件下表面在水中的深度h的关系如图丙所示(忽略水的阻力)。求图丙所示过程中,部件浸没时受到的浮力。
答案:(1)①3 000 W　②2 m　(2)1×104 N
解析:(1)①20 s时间内,拉力F对部件做了6×104 J的功,则拉力F做功的功率为P==3 000 W。
②由于该部件从运输船上匀速向上提升,根据二力平衡可得
F=G=3×104 N
由P=可知,部件上升的距离为s==2 m。
(2)由题图丙可知,当部件在水中的深度为h2时,水对部件上表面的压力F2=0 N,水对部件下表面的压力F1=1×104 N,此时部件刚好完全浸没在水中,根据压力差法,部件浸没时受到的浮力为F浮=F1-F2=1×104 N。
电学计算题
类型三
例3某款自动控温电热水器的电路图如图甲所示,热水的温度可以设置。其中控制电路电压恒为9 V,R1为热敏电阻,置于水箱中,产生的热量对水箱中水温的影响忽略不计,R1阻值随温度变化的关系如图乙所示。R2为可调电阻,用来设定电热水器的水温。电磁铁线圈电阻忽略不计,当通过电磁铁的电流≥360 mA时,衔铁被吸合;当电磁铁的电流≤300 mA时,衔铁被释放。工作电路中电热丝R3、R4均置于水箱中,R3=22 Ω,保温功率为880 W,在加热状态时,热水器的加热效率为80%。工作过程中,电源电压均保持不变。
甲
乙
(1)R4的阻值为多大
(2)如果电热水器储有60 kg的水,电路处于加热状态,正常工作1小时,能使水温升高多少 [c水=4.2×103 J/(kg·℃),结果保留一位小数]
(3)若将R2的阻值调为15 Ω,则电热水器中的水温可以控制在哪个范围
(4)为了将电热水器内水的温度调低一些,应对电路进行怎样的调节 请写出你的调节办法(不需要分析理由)。
答案:(1)33 Ω　(2)25.1 ℃　(3)40~60 ℃
(4)减小可调电阻的阻值或增大电源电压
解析:(1)分析题图甲可知,当衔铁与上方触点接通时,电路中只有R3工作,电阻较小,根据P=可知,此时为加热状态;当衔铁与下方触点接通时,电路中R3与R4串联,一起工作,电阻较大,根据P=可知,此时为保温状态,此时电路的总电阻为
R==55 Ω
R4的阻值为R4=R-R3=55 Ω-22 Ω=33 Ω。
(2)加热时电热丝R3的功率为
P==2 200 W
电路处于加热状态,正常工作1小时,产生的热量为
Q=W=Pt=2 200 W×3 600 s=7.92×106 J
产生的热量80%被水吸收,水吸收的热量为
Q吸=Q×80%=7.92×106×80% J=6.336×106 J
水升高的温度为
Δt=≈25.1 ℃。
(3)当通过电磁铁的电流为360 mA=0.36 A时,衔铁被吸合,电路的总电阻为
R总==25 Ω
R1的阻值为R1=R总-R2=25 Ω-15 Ω=10 Ω
由题图乙可知,对应的水温为60 ℃,当通过电磁铁的电流为300 mA=0.3 A时,衔铁被吸合,电路的总电阻为
R总'==30 Ω
R1的阻值为R1'=R总'-R2=30 Ω-15 Ω=15 Ω
由题图乙可知,对应的水温为40 ℃,故电热水器中的水温可以控制在
40~60 ℃。
(4)由题图乙可知,要降低热水器的设定温度,就要增大热敏电阻的阻值;但为了使衔铁吸合,工作电流即线圈中的电流仍为0.36 A,根据欧姆定律可知,应减小可调电阻的阻值或增大电源电压。
简答题
类型四
例4《天工开物》一书中记载的古人用脚踏碓将稻米去皮的情境如图所示。脚踏碓实质是费力杠杆。碓头砸打稻米时,动能越大,稻米越容易去皮。
(1)请分析脚踏碓做成费力杠杆使稻米容易去皮的原因。
(2)早在汉代,人们就学会了用水力代替人力,脚踏碓就演变成水碓。水碓一般安装在水流较急的地方,请从能量角度分析其安装在水流较急地方的原因。
答案:(1)脚踏碓做成费力杠杆,脚踩下较小的距离,可以将碓举高较大的距离,获得较大的重力势能,转化为动能,使得打击的速度很大,使稻米容易去皮。(2)水流较急的地方,相同的水的动能较大,可以做功较多,使稻米容易去皮。
素养提升训练
1.请阅读《百变全能——无人机》并回答问题。
百变全能——无人机
无人驾驶飞机简称“无人机”(UAV),是利用无线电遥控设备和自备的程序控制装置的不载人飞机。按用途分类,可分为军用无人机和民用无人机。
图甲是一款四风叶的无人航拍机,当剩余电量减为电池容量的10%时,无人机会自动下降并停留地面等待充电。表一为本款无人机的部分参数,其中的电池容量是指电池能够储存的电荷量,大小等于放电电流与放电总时间的乘积。
甲　四风叶无人航拍机
表:四风叶无人航拍机部分参数
额定电压 6 V 额定功率 42 W
电池容量 2 800 mAh 整机质量 300 g
风叶数量 4片 电能机械能转化效率 90%
图乙是一种翼龙气象型无人机。在人工影响天气领域,翼龙无人机能够帮助人工增雨、解决生态修复等问题。为完成任务,无人机需要进入云层中播撒催化剂,而云层中的低温很容易导致飞机结冰,危及安全。中国科研人员已经成功突破了这个难题并研发出了防除冰系统,使得翼龙无人机能够在执行任务时克服飞机结冰的风险。在应急救灾领域,翼龙应急救灾型无人机可通过融合空中组网、高点中继等技术,实现图像、语音、数据上下贯通横向互联,并已多次经历极端条件下的应急救援实战考验。
乙　翼龙-2H气象型无人机
请根据上述材料,回答下列问题:
(1)无人驾驶飞机的无线电遥控设备是利用　　　　(选填“电磁波”或“声波”)传递信息的。
(2)由表中数据可知,文中提到的四风叶无人航拍机正常工作时的电流为
　　　 A。充满电后无人机以额定功率行驶,至下一次自动下降等待充电前,最长能够飞行的时间是　　　　 min。
(3)请结合上述材料,写出民用无人机在生活中的一项应用。
答案:(1)电磁波　(2)7　21.6　(3)投送快递、农业上打药和施肥、人工增雨等。(合理即可)
2.阅读短文,回答问题。
拔河,即双方各执绳的一端进行角力的体育活动,属于中国的传统运动项目。如图甲所示,双方对绳有拉力,同时受到绳对双方的拉力。根据相互作用力的知识,A方对绳的拉力与绳对A方的拉力相等,B方对绳的拉力与绳对B方的拉力相等,当一根绳静止或缓慢移动时,绳上的拉力处处相等,由此可知双方对绳的拉力大小相等且均等于绳的拉力且方向相反。
拔河时被拉动的一方是失败的,简单来说,拔河输掉比赛的情况有两种。情况1:两个队伍在拉扯时,运动员与地面之间的摩擦力会影响绳子的运动,如果输的一方人的姿势不变,原封不动地被拉了过来,这种情况主要是输在了最大静摩擦力上。最大静摩擦力是指拉动物体时,当物体即将滑动而未滑动时受到的摩擦力,即临界状态的最大摩擦力。情况2:在拔河时,运动员的身体相当于杠杆,如果输的一方被拉得“转动起来”,即身体前倾后向前扑倒,最后脚底不稳输掉比赛,这种情况主要是输在了重力的力矩上。
所谓力矩,即力和力臂的乘积。拔河比赛为什么跟力矩有关系呢 如图乙所示。把人看作一个杠杆,人后仰时,绳子作用在人身上的力让人以脚底为支点向前旋转,即前倾;阻碍人发生转动的力是人的重力,身体后倾角度越大,重力的力臂越大,从而增大了力矩,同时也减小了绳子拉力的力矩。
(1)拔河比赛时,获胜和输掉的双方对绳子的拉力的大小　　　　(选填“相等”或“不相等”)。
(2)拔河比赛中,运动员的体重越大,赢的概率就越大。根据材料中信息,写出选择体重大的运动员对赢得比赛有利的两点　　　　　　、　　　　　　。
(3)根据杠杆平衡知识,被拉得前倾输掉比赛的一方,其所受重力G的力矩Gl1与绳子拉力F的力矩Fl2的关系是重力力矩Gl1　　　　(选填“大于”“等于”或“小于”)拉力力矩Fl2。
答案:(1)相等　(2)对地面的压力大　压力越大,摩擦力越大　(3)小于
3.小红从赤峰到宁城,选择了尾气零排放的G8208次列车。经查询赤峰到宁城高速列车运行里程约100 km,运行时间约30 min。若该列车全程匀速行驶在平直的轨道上,牵引力恒为2.7×105 N,供电电路输入列车的电功率恒为2×107 W。请你根据以上信息,解决下列问题:
(1)从赤峰站到宁城站列车消耗的电能。
(2)求该列车从赤峰站至宁城站将电能转化为机械能的效率。
答案:(1)3.6×1010 J　(2)75%
4.如图所示,5G智能机器人安装有超声波雾化器自动喷枪,工作时,将消毒液均匀雾化到空气中进行消毒。智能机器人的部分参数如表所示,其中额定雾化量是指雾化器工作1 h能够雾化消毒液的体积。(g取10 N/kg)
水箱容积 额定雾化量 自身重力 履带总触地面积
20 L 10 L/h 500 N 200 cm2
(1)求机器人未装消毒液且静止时,对水平地面的压强。
(2)未装消毒液,机器人在水平地面以0.5 m/s的速度匀速直线运动10 min,机器人受到的阻力为自身重力的3倍,求牵引力做的功。
(3)装满消毒液,机器人总重力增加了160 N,以额定雾化量消毒一段时间后,机器人对水平地面的压强减小了2×103 Pa,求此次消毒所用的时间。
答案:(1)2.5×104 Pa　(2)4.5×105 J　(3)0.5 h
5.低温液化制酒示意图如图甲所示。天锅内装有1 m高的冷水,底部连有控制排水与注水的装置,该装置内部简化电路如图乙所示。电源电压恒为12 V,Rt为热敏电阻,其阻值随天锅中水温变化关系如图丙所示,当水温达到50 ℃时,排水口打开将水全部排出;RP为力敏电阻,其阻值随水对锅底的压强变化关系如图丁所示,当水压为0时,注水口打开,排水口关闭,将冷水注入天锅,注水高度达到1 m时注水口关闭。(ρ水=1×103 kg/m3,g取10 N/kg,不考虑水的蒸发)
(1)水高为1 m时,求RP的阻值。
(2)排水口刚打开时,求电路中的电流。
(3)排水过程中,当Rt的功率为1 W时,求RP的阻值(设排水过程中水温保持50 ℃不变)。
答案:(1)100 Ω　(2)0.06 A　(3)20 Ω
6.某款汽车后视镜具有加热功能,其加热电路图如图所示,该后视镜分别有除雾、除雨露、除冰霜三种功能,三种功能依次需要更大的加热功率,分别由三个挡位控制。若电路中每个电阻的阻值均为100 Ω,电源电压为100 V。
(1)开关旋至1挡时对应什么功能
(2)求开关旋至2挡时电路中的电流。
(3)后视镜玻璃的质量为400 g,玻璃的比热容为c玻=0.75×103 J/(kg·℃),当开关旋至3挡时,电路产生的热量有50%被玻璃吸收,该电路工作1 min,后视镜玻璃温度升高多少
答案:(1)除雾　(2)1 A　(3)20 ℃
解析:(1)当开关旋至1挡时,电路为两个电阻串联,此时电路中的总电阻为
R1=2R=200 Ω,当开关旋至2挡时,电路中只有一个电阻,此时电路中的总电阻为
R2=R=100 Ω,当开关旋至3挡时,电路为两电阻并联,此时电路中的总电阻为
R3==50 Ω,则R1>R2>R3,根据P=可知,三个挡位的功率为P1(2)开关旋至2挡时,电路的电阻为100 Ω,由欧姆定律可知
I2==1 A。
(3)开关旋至3挡时,电路工作1 min,所产生的热量为
Q=t=×60 s=1.2×104 J
根据效率公式得出玻璃吸收的热量为
Q吸=ηQ=50%×1.2×104 J=6 000 J
根据Q=cmΔt,后视镜玻璃升高的温度为
Δt===20 ℃。

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