資源簡介

專題四　綜合能力題
一、短文閱讀題
1. 閱讀材料，回答問題．
風力發電
　第1題圖
　　風能是一種清潔的可再生能源，利用風力發電將助力我國實現碳中和目標，風力發電機組主要由葉片、齒輪箱、發電機等組成，其簡化結構如圖甲所示，葉片橫截面的設計原理如圖乙所示，一面較平，另一面較彎曲．葉片在風的作用下旋轉，經過齒輪箱增速后，發電機轉子高速旋轉發電．
某風力發電機組利用齒輪箱可實現葉片轉1圈，發電機轉子轉20圈．風力發電機組輸出功率P與風速v關系如圖丙所示，在5 m/s≤v≤10 m/s的范圍內，P與v的三次方成正比．風力發電機組所在風場某段時間內的風速v與時間t的關系如圖丁所示．（為方便計算，圖丙和圖丁數據已作簡化處理．）
第1題圖
（1）完成下列風力發電的主要能量轉化流程圖：
（2）當風正面垂直吹向靜止葉片時，如圖乙所示，從正面看，葉片A會　　　　（選填“順時針”或“逆時針”）轉動．
（3）當風速為12 m/s時，風力發電機組工作1 h輸出的電能相當于　　　　kg的煤完全燃燒放出的熱量．（q煤＝3.0×107 J/kg）
（4）當風速為13 m/s時，發電機轉子1 min轉400圈．若發電機輸出電能1 kW·h，葉片需要轉動　　　　圈．
（5）若14：00—15：00和15：00—16：00兩段時間內輸出電能之比為1∶3，則14：00—20：00的時間段內風力發電機組的輸出電能為　　　　kW·h.
2. 閱讀下列短文，回答問題．
直流充電樁
直流充電樁是一種為電動汽車補給能量的裝置，如圖甲所示，它能夠將電網中的交流電轉化為直流電，再將電能充入汽車動力電池（以下簡稱電池），通常，直流充電樁比交流充電樁的充電電壓更高、電流更大，因而可實現快速充電．
第2題圖
　充電電壓（V）) (充電電流（A） 充電時長（min） 充電度數（kW·h） 充電費用（元）
400 45 24.0 28.80
設電池當前儲能占充滿狀態儲能的百分比為D.充電時，充電樁的充電功率P會隨著電池的D的變化而變化，同時用戶還可以通過充電樁顯示屏了解充電過程中的其他相關信息．
現實際測試一個直流充電樁對某輛電動汽車的充電性能．假定測試中充電柱輸出的電能全部轉化為電池的儲能．充電前，D為30%，充電柱顯示屏中充電時長、充電度數、充電費用示數均為0.開始充電后，P與D的關系如圖乙所示（為方便計算，圖象已作近似處理）.充滿后，立即停止充電．當D達到70%時充電樁顯示屏的部分即時信息如上表．
（1）通常，直流充電樁比交流充電樁的充電電壓更高、電流更大，故充電功率更　　　　Ｗ．
（2）在D從30%增至70%的過程中，充電功率大致的變化規律是　　　　　Ｗ．當D為70%時，充電電流為　　　　A.
（3）若充電過程中充電電費單價不變，則測試全過程的充電費用為　　　　元．
（4）設D從70%增至80%所需時間為t1，從80%增至90%所需時間為t2，且t1∶t2＝2∶3，則測試全過程的充電總時長為　　　　min.
【典型試題拓展】第2題1．(進一步追問)浮標排開海水的體積是多少？(結果保留兩位小數)
3.閱讀短文，回答文后問題
木梁承重
中國古建筑歷史悠久、體系完整，主要的建筑材料是木材，建造時使用豎立的木柱和橫架在柱上的木梁構成房屋的框架，以支撐屋頂的重量，這樣的建筑模式要求木梁有較大的承重能力，否則木梁可能會過度彎曲甚至斷裂，起初人們認為原始形狀的原木更堅固，后來發現并非如此，宋代的建造規范《營造法式》中，對木梁的要求是“凡梁之大小，各隨其廣分為三分，以二分為厚”，即矩形木梁橫截面的高寬比為3∶2，這個規范非常接近現代建筑學的要求．
用如圖甲所示的方式可以測試木材的承重能力，在一定限度內木材的形變是彈性形變．木材發生形變時，中間位置的形變量最大，一般用中間位置的形變量x來表示整段木材的形變量．木材的形變系數為E，其計算式為E＝，其中l為木材的長度，h和b分別為木材橫截面的高和寬，F為施加在木材上的壓力．現代建筑設計要求木梁的形變量不大于木梁長度的，以保障房屋的安全．
（1）三根用同種木材制成的木梁，長度、橫截面積大小均相同，按如圖乙所示的三種方式使用，其中承重能力最強的是　　　　Ｗ．
（2）為提高木梁的承重能力，可以在木梁上粘貼一層抗拉伸的材料，效果最好的粘貼位置是（　　）
A. 木梁的頂面 B. 木梁的底面 C. 木梁的側面 D. 效果都一樣
（3）在木材承重能力測試中（在限度內），得到壓力F和形變量x關系圖象，如圖丙所示的a、b、c三條圖線中，正確的是　　　　Ｗ．
（4）一根木梁長為4 m，橫截面高為0.1 m，寬為0.06 m，所用木材的形變系數為1×1010 N/m2，則該木梁的最大承重為　　　　N.
甲
　
乙
　
丙
第3題圖　　　　　
4. 閱讀下列短文，回答問題．
航速優化
化石燃料的廣泛應用加快了人類文明的進程，但因大量燃燒化石燃料使大氣中CO2濃度增加，引起溫室效應而導致全球變暖．人們意識到環境保護的重要性，開始從各個方面著手減少碳排放，這也是對船舶航行速度進行優化的原因之一．
船舶航行大多使用柴油發動機，航行時受到的阻力與航行速度的平方成正比，降低航速可以大大減小航行阻力，發動機對推進設備做的功（即推進功）就會大大減小，從而減少燃油消耗，但航速不是越小越好，因為發動機要做的功包括推進功和輔助功兩部分，航速減小后，同樣的航程所需的航行時間就會延長，雖然推進功減少，但輔助功卻增加了，航速優化就是要找到適合的航速，使發動機做的總功減少，從而達到節能減排的目的．某船舶航行時，每航行1 km的推進功、輔助功和航速的關系如圖所示．
第4題圖
（1）產生溫室效應的原因是　　　　　　　　　　　　Ｗ．
（2）某船舶航行的速度增大，受到的阻力將　　　（選填“增大”“減小”或“不變”）.
（3）由題圖可知，以下航速區間最省油的是　　　　．
A. 2～3 m/s　　　　　　　　B. 5～6 m/s　　　　　　　　C. 8～9 m/s.
（4）若柴油發動機的效率為32%，柴油的熱值為4.3×107 J/kg.船舶的航速從10 m/s降至5 m/s，則每航行1 km少消耗柴油約　　　　kg.（結果保留整數）
（5）某船舶以速度v勻速航行1 h推進功為W1，以1.5v勻速航行1 h推進功為W2，則W2＝　　　W1.
（6）為了節能減排，除了航速的選擇，還可以采取的措施　　　　　　　　　（寫出一條即可）.
5. 閱讀短文，回答下列問題．
測溫手環
某型號的藍牙測溫手環如圖甲所示，主要由溫度傳感模塊、藍牙模塊兩個部分組成．溫度傳感模塊中，有一個高靈敏度的熱敏電阻，熱敏電阻外部與導熱金屬片密切接觸．佩戴測溫手環時，導熱金屬片使熱敏電阻溫度升高，熱敏電阻阻值變化，電路中電流變大．溫度傳感器中的測溫芯片能根據電路中電流大小算出熱敏電阻的溫度，并顯示到液晶屏上．藍牙模塊則通過無線網絡將測溫芯片中的溫度數據傳送給數據處理中心，從而實現體溫的實時監測．測溫手環一般配有智能休眠倉．有些測溫手環是通過判斷溫度變化來實現自動開關的．測溫手環放入智能休眠倉后，若環境溫度低于某個設定的溫度或者手環檢測到的溫度長時間不發生變化，則測溫手環中的金屬片與熱敏電阻分離，從而實現自動關機．還有些測溫手環是依靠內置的霍爾元件實現“休眠”的．霍爾元件是一種對磁場敏感的電子元器件，當它周圍存在較強的磁場時，可以斷開測溫手環的電路．因此，這類測溫手環的智能休眠倉下面需要預埋一個磁體．
第5題圖
（1）藍牙模塊是通過　　　　　（選填“電磁波”“紅外線”或“超聲波”）與手機傳遞信息的．
（2）導熱金屬片的內能是通過　　　　　（選填“做功”或“熱傳遞”）的方法改變的．
（3）霍爾元件在測溫手環的電路中相當于　　　　　（選填“開關”“電源”或“用電器”）.若手環電池電壓為3.7 V，電池容量為100 mA·h，充滿電后可以連續使用10天，則該型號的測溫手環工作時的放電電流約為　　　　μA（結果保留一位小數）.
（4）小華將三個廢舊手環的測溫頭拆下后分別接入如圖乙所示的電路．獲得了圖丙所示的三個測溫頭的電流－溫度圖象，其中靈敏度最高的測溫頭是　　　　Ｗ．
A. A圖線所對應的測溫頭 B. B圖線所對應的測溫頭
C. C圖線所對應的測溫頭 D. 無法判斷
（5）現有四種熱敏電阻它們的阻值R隨溫度T變化的圖象分別如下，其中適合用于上述測溫手環的
是　　　　．
二、分析計算（歸納）類
1. “芒種”前后是麥子成熟收割的時間，需要及時把麥子顆粒歸倉．
（1）如圖甲所示是古代農人打麥的場景，把打麥工具高高舉起，它的重力勢能變　　　　．
　　丙
第1題圖
（2）現在很多地方都用聯合收割機收割麥子，某收割機的參數如下：
割幅（m） 2.2/2.5
履帶接地總面積（m2） 3.6
喂入量（kg/s） 3/4/4.5
功率（kW） 60
發動機效率 40%
油箱容積（L） 72
滿油時整機質量（kg） 2 880
①滿油時收割機對水平地面的壓強是　　　　Pa.（g取10 N/kg）
②如圖乙所示，收割過程中收割機相對于同行的裝載機是　　　　（選填“運動”或“靜止”）的；收割機功率保持60 kW不變，收割過程中減慢行駛速度，是為了　　　　　　Ｗ．收割一塊地的麥子，耗時0.5 h，該收割機做功　　　　J．在此過程中消耗柴油　　　　kg.（q柴油約為4×107 J/kg）
（3）“喂入量”是收割機在單位時間內收獲的作物量，它受很多因素的影響，某次收割時作業速度與喂入量之間的關系如圖丙所示，當作業速度為4 km/h時，喂入量是　　　　kg/s，出現這一結果，你認為作物的　　　　會對喂入量產生影響．
2. 在北斗組網成功之后，北斗系統終于能為全球任意地點的終端提供定位服務，如圖所示是我國利用北斗導航系統傳輸檢測海洋中的風速、風向、氣溫、海流、海水水質的“海洋氣候檢測浮標”，質量可達2×103 kg，浮標采用低功耗微機控制，對各觀測項目進行數據采集、處理后，將數據通過衛星通信系統實時傳輸并由陸地岸站自動接收，從而為我國海洋勘探工作提供準確的數據．（ρ海水＝1.03×103 kg/m3，g取10 N/kg）
　第2題圖
（1）“海洋氣候檢測浮標”通過　　　　（選填“超聲波”或“電磁波”）傳遞水文水質氣象資料信息．
（2）浮標在海面上正常工作時，受到的浮力為　　　　N；在海面以下0.5 m處裝有一個水質傳感器，則該傳感器受到的海水壓強為　　　　Pa.
（3）我國南極科考隊釋放的浮標歷時30天隨海水漂流了近400公里，則該浮標工作時移動的平均時速為　　　　km/h.（保留兩位小數）
（4）為了保證浮標能夠在海面上長時間自主工作，該浮標需要較為持續的能源供給．請根據所學的知識，提出一個可行性較強的能源供給解決方案：　　　　　　　　　　　　Ｗ．
3. 白鶴灘水電站是我國第二大水電站，它安裝有16臺巨型混流式水輪發電機，單機發電功率為100萬千瓦，能為我國沿海和中部地區輸送大量的電能．
（1）選擇落差大的地方建壩的原因是水位越高，水的　　　能越大，下落時轉化為水的　　　能越多，能帶動發電機組發出更多的電．
（2）2022年12月20日白鶴灘水電站16臺發電機全部投產發電，一天的發電量能達到　　　kW·h．
（3）利用激光可以快速清理特高壓線路上的異物，為了得到頻率更高的激光可以　　　　（選填“增大”或“減小”）波長，激光在空氣中傳播的速度　　　　（選填“大于”“等于”或“小于”）超聲波在空氣中傳播的速度．
（4）由于特高壓線路長，通過無人機可有效對電路進行巡檢，為了時常檢測電路的溫度，無人機應裝備　　　　（選填“紅外”或“紫外”）探測儀．
（5）在輸送功率一定的情況下，1 000 kV輸電線與220 kV輸電線上損耗的功率之比為　　　　（用分數表示即可）
4. 小明在和小朋友玩游戲時，將一個底面積為10 cm2的玩具小桶放進底面積為100 cm2的盛水規則容器中，如圖甲所示，此時液面高度為H1.將一塊泡沫放在小桶上，如題圖乙所示，此時液面高度為H2.將這個泡沫直接放在水中，泡沫漂浮，用手將泡沫緩慢下壓至剛好完全浸沒，如圖丙所示，此時液面高度為H3.小明思考后發現只要測量出H1、H2、H3就可以計算出泡沫的密度，于是他測出H1＝6 cm，H2＝7 cm，H3＝8 cm請分析并回答下列問題（ρ水＝1.0×103 kg/m3）：
（1）圖甲中，由　　　　知識可知，小桶受到的浮力和其重力大小相等．
（2）圖乙中，小桶受到的浮力和其重力　　　　（選填“是”或“不是”）一對平衡力，水對容器底部的壓強為　　　　Pa.
（3）圖丙中，緩慢下壓過程中，手對泡沫的壓力將　　　　（選填“變大”“變小”或“不變”），泡沫的體積是　　　　m3.
（4）該泡沫的密度是　　　　kg/m3.
第4題圖
5. 小明自制的“溫度計”中有密度隨溫度升高而變小的液體．如圖1，當該液體溫度為19 ℃時，質量為4×10－3 kg的小球b懸浮，b標記“19 ℃”；另外兩個小球分別標記“15 ℃”“23 ℃”，當小球懸浮時，它標記的溫度與液體溫度相等．圖1、圖2、圖3中小球a、b、c均靜止，忽略小球體積變化，g取10 N/kg.
第5題圖
（1）圖1中b懸浮，
①在方框中畫出b的受力示意圖（用“·”表示b）；
②求此時b受到的浮力；
③此時液體密度為0.8×103 kg/m3，求b排開液體的體積．
（2）圖2中b漂浮，①此時b所受浮力　　　圖1中b所受浮力（選填“大于”“等于”或“小于”）；②此時液體溫度　　　19 ℃（選填“高于”“等于”或“低于”）；③小球c對應標記　　　（選填“15 ℃”或“23 ℃”）.
（3）圖3中液體溫度的范圍可能是　　　　Ｗ．
A. 14 ℃以下 B. 16～18 ℃ C. 20～22 ℃ D. 24 ℃以上
（4）液體溫度在15～23 ℃范圍內，b在液體中靜止時所受浮力與液體溫度關系的圖象可能正確的是（b不接觸其他小球）　　　　Ｗ．
專題四　綜合能力題
一、短文閱讀題
1. (1)①機械能　②電能　(2)順時針　(3)36　(4)4
(5)1084.3
2. (1)大　 (2)先增大后不變　100　 (3)50.4　 (4)109
【典型試題拓展】第2題解：由F浮＝ρ液gV排可得，浮標排開海水的體積V排＝＝≈1.94 m3
3. (1)②　(2)B　(3)b　(4)960
4. (1)大氣中CO2濃度增加　(2)增大　(3)B　(4)29
(5)3.375　(6)提高柴油發動機的效率(或船舶內的照明用節能燈或優化船舶的設計，減小航行時受到的阻力)
5. (1)電磁波　(2)熱傳遞　(3)開關　416.7　(4)A　(5)D
二、分析計算(歸納)類
1. (1)大　(2)①8 000　②靜止　增大牽引力　1.08×108
6．75　(3)2.4　籽粒含水率(或品種等，合理即可)
2. (1)電磁波　(2)2×104　5.15×103　(3)0.56
(4)采用太陽能發電
3. (1)重力勢　動　(2)3.84×108　(3)減小　大于
(4)紅外　(5)
4. (1)二力平衡　(2)不是　700　(3)變大　2×10－4　(4)0.5×103
5. (1)①如答圖所示
第5題答圖
解：②小球b的重力
Gb＝mbg＝4×10－3 kg×10 N/kg＝0.04 N
小球b懸浮在水中，根據浮沉條件可知
F浮＝Gb＝0.04 N
③由F浮＝ρ液gV排可知，小球b排開液體的體積
V排＝＝＝5×10－6 m3
(2)①等于　②低于　③15 ℃　(3)D　(4)C

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