主动式空气净化器
净化器的工作原理为:机器内的马达带动风扇使室内空气循环流动,污染的空气,通过机内的空气过滤网后将各种污染物吸附。主动式空气净化器还会在出风口加装负离子发生器,将空气不断电离,产生大量负离子,被微风扇送出,形成负离子气流,达到清洁、净化空气的目的。
下表为某型号的主动式空气净化器的参数。CADR是反映其净化能力的性能指标,CADR值越大,其净化效率越高。利用CADR值,可以评估其在运行一定时间后,去除室内空气污染物的效果。可按下列公式计算CADR=2.4V/t,(V:房间容积;t:空气净化器使房间污染物的浓度下降90%运行的时间)
能效比是空气净化器洁净空气体积与输入功率之比;净化效率等于净化前后空气中有害气体浓度的差与净化前有害气体浓度的百分比。
额定功率 | 60W | CADR | 600m3/h | 声强范围 | 34~64dB | ||
模式 | 睡眠 | 静音 | Ⅰ | Ⅱ | Ⅲ | 强劲 | |
净化效率 | >90% | 能效比 | 11 | ||||
工作挡位 | 待机 | 1挡 | 2挡 | 3挡 | 4挡 | 5挡 | 6挡 |
功率(W) | 0.9 | 23 | 44 | 75 | 103 | 123 | 148 |
净化空气量(m3/h) | ﹣ | 120 | 240 | 360 | 500 | 610 | 760 |
噪音(dB)/声压级 | ﹣ | 23 | 32 | 39 | 47 | 49 | 55 |
(1)空气净化器工作时,颗粒物接近带有负电荷的金属网时受到强烈的吸引力,这主要是因为
(2)如果室内面积为50m2,房间的高度为3m,则该空气净化器理论上使房间污染物的浓度下降90%需要消耗电能
(3)该空气净化器工作挡位为3挡时,出风口的面积为0.25m2,则风速为
(4)单独使用该净化器10min,消耗的电能是4.5×104J,则该空气净化器在“3”挡位工作,此时该空气净化器的能效比为
(5)利用气敏电阻可以检测空气质量,如图乙所示为检测电路,定值电阻R0=10Ω,电源电压恒为28V;如图丙所示为气敏电阻阻值随空气中有害气体浓度β的变化曲线。现用此电路检测该型号净化器的净化效率:净化器启动前,检测电路中电流表的示数为0.7A,此时空气中有害气体浓度是
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失重现象
在一次太空知识讲座中,老师让同学们做一个实验:用弹簧测力计竖直悬挂一个重物,分别使重物处于静止和匀速下降,再让其加速下降。同学们发现,重物在静止和匀速下降时,弹簧测力计的示数相同就等于物体所受的重力;而加速下降时,却看到弹簧测力计的示数明显减小,好像物体的重力突然间减小了。
老师解释说:“这在物理学上称为失重现象,失重就是物体对支持物的压力或悬挂物的拉力小于物体实际所受重力的现象。如当人们乘电梯加速下降时,人对电梯地面压力就小于人受到的重力”。小勇在老师指导下到电梯内做失重实验,如图甲。他将一个体重秤放在电梯水平地面上,然后站上秤台.如图乙所示。在电梯向下运动的过程中,他记录下体重秤在不同时间段的示数及对应的时间,描绘出了体重秤的示数随时间t的变化图象如图丙所示(已知小勇的实际质量为60kg,g取10N/kg)。
课后小勇和同学们查资料还了解到:当电梯更快向下加速时,体重秤的示数为零,即说明他对体重秤的压力为零,我们称这种现象为完全失重现象。失重状态下的航天员曾试着将身体悬浮在空间,用双臂向前划和向上滑,结果不像在水中那样前进和上浮,而是一动也没动。这是因为身体没有接触外界物体,没有反推力,所以人不会动。
在地面上为一台400kg的仪器底部换零件,抬起时需要很大的力气。而在航天飞机失重时,航天员用一只脚把这一仪器勾住,就可以自由地换零件了。
为解决钉钉子时用力越大反弹越厉害的问题,航天员使用的锤子是空心的,里面装有钢砂。用锤子打在钉子上时,钢砂运动产生的相互摩擦克服了此状态下的反作用力,同时产生热量,减慢了锤子的运动,使锤子不会反跳起来,而是贴在钉子上。
(1)根据短文信息,结合所学物理知识可知,下列说法中正确的是
A.失重状态下的宇航员用双臂向前划和向上滑,却一动不动,这是因为身体没有接触外界物体,说明两物体不相互接触,就一定没有力的作用;
B.钢砂的运动能说明分子处于永不停息的无规则运动中;
C.钢砂运动产生的相互摩擦,能自发产生电荷;
D.失重状态下的航天员钉钉子时用力越大反弹越厉害能说明物体间力的作用是相互的。
(2)根据图丙分析,小勇在
(3)物体处于完全失重状态,是指物体
(4)在地球表面质量为400kg的仪器,失重时质量
(5)我国宇航员王亚平利用小球在太空中做了两次实验,第一次实验时,将小球偏离竖直位置后放手,第二次实验时,将小球偏离竖直位置后,在放手时对小球施加一个垂直于悬线的力,下列四图表示小球在这两次实验中可能出现的运动情况,其中符合实际的是
A.甲、丙
B.甲、丁
C.乙、丙
D.乙、丁
负离子空气净化器
负离子空气净化器是一种利用自身产生的负离子对空气进行净化、除尘、除味、灭菌的环境优化电器,其与传统的空气净化机的不同之处是以负离子作为作用因子,主动出击捕捉空气中的有害物质。
传统的空气净化机是风机抽风,利用滤网过滤粉尘来净化空气,称为被动吸附过滤式的净化原理,而负离子空气净化器则无需耗材。同时,小粒径负离子,易于透过人体血脑屏障,进入人体发挥其生物效应。
当我们在空调房内头昏脑涨的时候,来到森林或海边立感神清气爽,这就是自然界看不到摸不着无色无味的负氧离子的作用。医学研究明:对人体有医疗保健作用的是小粒径负离子。因为只有小粒径的负离子才易于透过人体的血脑障
清华大学林金明教授所著的《环境健康与负氧离子》一书中到:空气的正、负离子,按其迁移率大小可分为大、中、小离子。对人体有益的是小离子,也称为轻离子(V/m)电场作用下的移动速度称之为离子迁移率,它是分辨被测离子直径大小的一个重要参数。空气离子直径越小,离子迁移率大于0.4cm2/(Vs)为小离子,小于0.4cm2/(Vs)为大离子,那么负离子空气净化器是如何净化空气的呢?空气中烟尘、粉尘、飘尘等带正电荷的颗粒物很容易吸附空气中的负离子,净化了空气,尤其是对粒径小至0.01um的微粒和难以去除的飘尘,对过敏性花粉热、支气管哮喘、上呼吸道黏膜炎等均能起到缓解或治疗作用。
自然界中大气受紫外线、宇宙射线、放射物质、雷雨、风暴、土壤和空气放射线等因素的影响发生电离而被释放出的电子(e﹣),经过地球吸收后再释放出来,很快又和空气中的中性分子结合,如图所示的人工负离子发生器是采用现代电子科技,通过脉冲、振荡电器将低电压升至直流负高压,利用尖端直流高压产生高电晕﹣),而电子并无法长久存在于空气中,立刻会被空气中的氧分子(O2)捕捉,形成负离子。
如何才能选到一台适合的负离子空气净化器呢?首先要关注迁移距离,活性高、迁移距离远的小粒径负离子净化范围更加全面,效果更佳。同时要关注负离子发生器在生成负离子的时候有没有有害衍生物的产生,例如臭氧超标的环境会对人体健康有危害。
(1)空气中烟尘、粉尘、飘尘等带
(2)离子直径很难被直接测量,因此人们通常通过测定离子在单位强度(V/m)电场作用下的移动速度(离子迁移率),和下面研究方法相同的是
A.在探究动能大小与速度的关系时,控制从斜面上滚下的小球的质量相同
B.在测量未知液体密度时,改变液体质量,多次测量取平均值后再进行记录
C.在探究影响动能大小的因素时,通过小球推动物块距离的远近来反映动能的多少
D.在探究物质的比热容实验中,通过加热时间的长短来表明吸收热量的多少
(3)空气中的中性分子捕获电子e﹣,形成负离子的过程与以下哪几个选项的电荷转移过程相同
A.用毛皮摩擦过的硬橡胶棒
B.与硬橡胶棒摩擦过的毛皮
C.用丝绸摩擦过的玻璃棒
D.与玻璃棒摩擦过的丝绸
油电混合动力汽车
某油电混合动力汽车采用再生制动器,在关闭发动机后,通过小型发电机将减速运动时的部分动能转化为电能储存在蓄电池中,其余的动能转化为与地面摩擦产生的内能,因此再生制动器会把一部分的动能再生使用。为了测量汽车速度,可以采用“霍尔式”传感器技术,如图甲所示,将一非磁性圆盘固定装在汽车转轴上,周围均匀安装磁性较强的块状磁钢60个,霍尔元件固定在磁块附近。当车轮转动,磁块与霍尔元件靠近时,磁场较强,霍尔元件输出低电流,反之输出高电流。因此随着车轮转动,霍尔元件连续输出脉冲信号,通过整形送单片机进行信号处理即可算出车轮转速。
(1)汽车在刹车时,下列说法正确的是
A.汽车能继续向前,是因为汽车受到惯性的作用
B.汽车后方左右两侧刹车灯同时亮起,说明这两盏灯是串联的
C.汽车慢慢停下来,是因为汽车失去了力的作用
D.汽车轮胎变热是用做功的方式改变了内能
(2)关闭发动机后,分别测出开启和关闭再生制动器两种情况下,汽车通过的路程s与对应的动能E,画出了对应的E-s图像,如图乙所示。则表示开启再生制动器的图线是
(3)图丙所示为汽车远、近光灯的自动控制模拟电路,汽车远、近光灯电控转换器K相当于电压表,闭合开关S,当光强E≥3.6cd的光照到光敏电阻时,汽车上使用的远光灯能自动切换为近光灯。电源电压恒为6V,定值电阻R0阻值为5Ω,光敏电阻的阻值R随光强(表示光的强弱程度的物理量)E变化的关系如下表:
光强E/cd | 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 |
光敏电阻R/Ω | 36 | 18 | 12 | 9 | 7.2 | 6 |
(4)某次测试中,汽车正常行驶,利用“霍尔式”测速法,单片机信号输出得到了图丁所示的I-t图像,已知汽车车轮周长为240cm,结合图甲相关信息,计算汽车的车轮转速为
某学习小组设计了音乐喷泉控制系统模型,图甲为控制喷泉断续工作的模拟电路,控制电路的电源电压U是随音乐的节奏和强度变化而变化,假设其周期性变化如图乙所示,定值电阻R=10Ω,E为电子元件,当U<8V时,E两端的电压UE等于电源电压,U≥8V时,UE保持8V不变。当线圈中通过的电流I≥0.4A时,电磁继电器衔铁被吸下,水泵启动喷水。(线圈的电阻忽略不计)
(1)电磁铁是利用电流的
(2)当U=6V时,UE=
(3)当U=
(4)电路工作10min,喷水时间共为
中国移动将智能机器人如图甲所示,运用到校园环境监测中,进行红外智能测温以及校园消毒。智能机器人配备了5台高清摄像头和红外热成像测温仪,能够在5m范围内同时扫描多达10人的体温,如果检测到体温异常或者未带口罩,机器人会向相关人员自动发送警报。机器人当剩余电量减为电池容量的时,会主动寻找充电器充电。下表为某智能机器人的部分参数。
额定工作电压 | 18V | 额定行进功率 | 200W |
电池容量 | 30Ah | 额定喷洒功率 | 100W |
水箱容积 | 20L | 行进速度 | 0.3~0.6m/s |
额定雾化量 | 15L/h | 净重 | 102kg |
机器人上还安装了超声波雾化器自动喷枪,工作时,雾化片产生每秒170万次的高频率振动,将消毒液雾化成大量1um~5um的超微粒子,再吹散到空气中进行消杀病毒。其中额定雾化量是指雾化器正常工作1h雾化液体的体积。(1)机器人在水平路上一边向前匀速直线运动一边喷雾状消毒液时,机器人的机械能
(2)下列说法正确的是
A.高清摄像头是通过凸透镜成正立缩小的实像
B.红外测温仪工作时发出红外线射向人体再反射回测温仪内进行测温
C.机器人安装宽履带代替车轮,既为了增大摩擦,又为了减小压强
D.通过遥控器发出超声波来远程控制机器人的前进和后退
(3)若机器人的履带与地面的接触面面积是300cm2,在装满密度为的消毒液时,对水平地面的压强为
(4)该机器人仅执行消杀任务,以正常工作状态行进,充满电后最多可连续工作
(5)小明设计了如图乙的模拟智能测温报警电路:电源电压调为18V,报警器(电阻不计)通过的电流超过10mA时就会报警,电阻箱最大阻值为999,热敏电阻其阻值随温度的变化关系如图丙所示。
①要求:当所测温度达到成超过时,系统报警,按照下列步骤试电路:
.电路接通前,应先将滑动变阻器滑片置于端,再将电阻箱调到
.将开关向端闭合,移动滑动变阻器的滑片,直至
.保持滑动变阻器滑片位置不变,将开关S向另一端闭合,报警系统即可正常使用。
②用①中已调试好的报警电路进行测温,测得某学生的体温为,此时该电路中的电流是
“充电宝”是指一种集供电和充电功能于一体的便携式充电器,可以给手机等数码设备随时随地充电或待机供电。但“充电宝”使用不当,它也会成为一颗“不定时炸弹”。“充电宝”大多是由多个锂电池并联组成,充电宝中的锂经过特殊处理被封装在一个密封的坚硬的壳内,正常情况下既可以保证锂不会遇到空气中的水分发生化学反应而爆炸,也可以保证不会因为挤压而破坏电池的内部结构造成电池内部短路产生大量的热而自燃爆炸。民航局对乘坐飞机携带“充电宝”有着如下严格的规定:严禁随身携带额定能量超过160Wh的“充电宝”登机;不得在飞行过程中使用“充电宝”给电子设备充电。现有一个“充电宝”,各项参数如下表所示:
容量 | 11000mAh,3.7V | 兼容性 | 绝大多数5VUSB输入的数码电子产品 |
寿命 | 完全充放电大于500次 | 放电转换率 | |
输入 | DC5V,1A | 输出 | DC5V,1A |
认证 | FCCICE | 充满时间 | 12小时 |
(1)“充电宝”在家庭电路中充电时相当于
(2)“充电宝”充满电后,大约储存了
(3)“充电宝”为一手机锂电池充电,等效电路如图所示,“充电宝”电源的输出电压为U,输出电流为I,手机电池的内阻为r。下列说法正确的是
A.充电宝输出的电功率为UI+I2r
B.电能转换为化学能的功率UI
C.电池产生的热功率为I2r
D.充电器的充电效率×100%
(4)该款充电宝能为容量为1600mA•h的手机充电6次,它的放电转换率为
变频空调机
空调机中有被称为“冷媒”的物质,利用它的物态变化可以实现室内、室外热量的转移,如图所示是空调机制冷系统的原理图,其中压缩机的作用是对气态“冷媒”加压,并使“冷媒”在管内循环,压缩机的转速越大,“冷媒”的流量越大,空调机的制冷能力就越强。
压缩机的转速由供电频率决定,“变频空调”是与传统供电频率不变的“定频空调”相比较而产生的概念,与“定频空调”相比,变频空调机的变频器可以在一定范围内调节供电频率,从而改变压缩机的转速,达到控制“冷媒”流量的目的。
变频空调机开始工作时,以最大功率进行制冷,当室内温度快速降至设定温度后,压缩机随机处于低速持续运转状态,维持室温基本不变。
表一表示某型号变频空调机的“冷媒”流量与变频器供电频率之间的对应关系。
表二表示该型号变频空调机部分参数之间的对应关系,其中:制冷量是指单位时间内空调机从密闭区域内去除热量的总和;能效比是空调机在额定状态工作时,制冷量与输入功率之比。
表一:
频率f/Hz | 30 | 50 | 70 | 90 | 110 | 130 |
流量Q/kg·h-1 | 38 | 72 | 106 | 140 | 174 | 208 |
表二
最小 | 额定 | 最大 | |
输入功率/W | 130 | 700 | 1400 |
制冷量/W | 650 | 3600 | |
能效比 | - | 3.8 | - |
(1)空调机工作时,当液态“冷媒”
(2)关于变频空调机,下列说法正确的是
A.变频空调的压缩机与定频空调一样,也是断断续续工作的
B.空调机制冷时,图中钢管A内流动的是气态“冷媒”
C.空调压缩机是利用降温的方法使“冷媒”发生物态变化的
D.变频器供电频率越小,空调机的制冷能力越强
(3)根据表一中的数据,请在坐标系中画出“冷媒”流量Q与变频器供电频率f之间的关系图线
(4)表二中空调机制冷量为
(5)夏天,上述空调机开始工作0.5h后,家中房间温度降至设定温度,随机空调机处于低速稳定运转状态,又工作10h,全过程共消耗电2.9kWh,则前0.5h内空调机消耗的电能是
电动平衡车
电动平衡车,又称体感车(如图甲),是一种时尚代步工具,它利用车体内部的陀螺仪和加速度传感器,来检测车体姿态的变化,并利用伺服控制系统,精确地驱动左右两个电动机进行相应的调整,以保持系统的平衡。电动平衡车采用站立式驾驶方式,通过身体重心和操控杆控制车体运行,采用锂电池组作为动力来源驱动左右两个电动机行驶。
(1)已知平衡车自重12kg,最大载重90kg。质量48kg的小明驾驶电动平衡车时,若每只轮胎着地面积约25cm2,此时对水平地面的压强是
(2)如图乙所示是科技兴趣小组为平衡车设计的转向指示灯电路。电路中电源电压恒为6V,指示灯L1、L2的规格均为“6V 6W”,R0为定值电阻,电磁铁线圈及衔铁的阻值忽略不计,不考虑指示灯电阻随温度的变化,当单刀双掷开关S与“1”接通后,左转指示灯L1会亮暗交替闪烁。在上述过程中,左转指示灯L1两端实际电压UL随时间t变化规律如图丙所示;
①当单刀双掷开关S与“2”接通时,电磁铁中有电流通过,右转指示灯L2发光
②单刀双掷开关S与“1”接通,触点A与B分离时,电磁铁上端是
③在单刀双掷开关S与“1”接通情况下,左转指示灯L1亮暗交替闪烁工作10min,则整个电路消耗的电能为
变频空调
空调作为家用电器越来越多地进入千家万户。如题1图甲所示,空调工作的基本原理是利用压缩机将气态“冷媒”物质加压进入冷凝器,变成液态。液态“冷媒”进入蒸发器,变成气态。传统空调压缩机依靠其不断地“开”、“停”来调节室内温度,其一开一停之间容易造成室温忽高忽低。变频空调则依靠控制压缩机转速的快慢达到控制室温的目的,不但电能消耗少,而且室温波动小,大大提高舒适度。例如,某品牌变频空调和定频空调在教室内测试时的功率—开机时间图象如题1图乙和图丙。变频空调先通过大功率P1将温度降低到设定温度后,改变自己压缩机的频率,将功率降至P2;普通空调开机后,通过固定功率P'吹冷风,再反复运行或停止运行,以实现制冷。
请根据以上材料回答下面问题:(1)液态“冷媒”进入蒸发器,变成气态,该物质发生的物态变化名称是
(2)题1图乙所示某品牌变频空调工作1h消耗的电能是
(3)若定频空调开机时间1h,消耗电能0.6kW·h,“开”、“停”过程中能量损耗不计,根据题1图丙分析,定频空调功率P'是
(4)为了根据室内温度控制空调通断,小珠利用电磁铁(线圈电阻忽略不计)、热敏电阻R1、定值电阻R0=60Ω,设计并制作了如题2图甲所示自动控制电路。其中电源电压恒为3V,热敏电阻R1的阻值随温度升高而减小,变化情况如表所示。当气温升至30℃时,通过电磁铁的电流为I0,衔铁会被吸下,接通R0和空调线路,此时R1、R0的连接方式是
温度 | 24 | 26 | 28 | 30 | 32 | 34 |
R1阻值/Ω | 40 | 30 | 26 | 20 | 18 | 15 |
直流充电桩
直流充电桩,俗称“快充”,如图甲所示。它能够将电网中的交流电转化为直流电,再将电能充入汽车动力电池(以下简称电池)。通常,直流充电桩比交流充电桩的充电电压更高、电流更大,因而可实现快速充电。设电池当前储能占充满状态的百分比为D。充电时,充电桩的充电功率P会随着电池的D的变化而变化,同时用户还可以通过充电桩显示屏了解充电过程中的其他相关信息。现实际测试一个直流充电桩对某辆电动汽车的充电性能。假定测试中充电桩输出的电能全部转化为电池的储能。充电前,D为30%,充电桩显示屏中充电时长、充电度数、充电费用示数均为0。开始充电后,P与D的关系如图乙所示。当D达到70%时充电桩显示屏的部分即时信息如表。
充电电压(V) | 充电电流(A) | 充电时长(min) | 充电度数(kW·h) | 充电费用(元) |
100 | 45 | 24.0 | 24 |
(2)当D从90%至100%时,消耗电能为6kW·h,则这段充电时长为多少min?
(3)电池当前储能占充满状态的百分比为D。充电时,充电桩的充电功率P会随着电池的D的变化而变化,但充电过程中充电电费单价不变,则测试全程的充电费用为多少元?
负压式救护车
在2020年抗击新冠疫情中,负压式救护车在救治和转运传染病人时,可以最大限度地减少交叉感染的几率。
图甲所示为某款负压救护车,其核心设备为双风机离心负压机,工作时可将污染空气排出车舱,使得舱内气压低于车外大气压,实现负压功能。图乙所示为负压机内风机的连接结构和气流流向示意图。风机排出的带有病毒飞沫、气溶胶等有毒有害空气首先经过静电过滤器被吸附,再由两档智能电热杀毒装置处理才能排到空气中。
下表为每个风机的额定工作参数,其中“风压”指车内外压强差,“风量”为单位时间抽出空气的体积。
风压∆p/Pa | 30 |
电压U/V | 24 |
功率P/W | 200 |
风量Q/(m2/min) | 30 |
(2)下列情形中,相关物体内部处于负压状态的是
A.漏气时的汽车轮胎 B.万米高空飞行中的机舱
C.抽取药液时的针管 D.上浮中的氢气球
(3)正常工作2小时,两台风机消耗总电能
(4)如图乙所示,正确安装风机并正常工作时应将风口
(5)如图丙所示为两档智能电热杀毒装置的电路结构示意图,电路中R0为可探测“有害物浓度”的气敏电阻,R1为设定电阻,R2、R3为电热丝,设定好换档的浓度值后,当排出空气中的“有害物浓度”高于该值时,智能电热杀毒装置可以自动切换到高档工作。(以下两格均选填“大”或“小”)
①由此可推断R0的电阻随“有害物浓度”的升高而变
②若要调低设定的“有害物浓度”值,应将电阻R1的阻值调