航天器着陆的“平安之花”
2022年4月16日上午,一朵“红白伞花”缓缓降落在内蒙古的东风着陆场,神舟十三号载人飞船成功着陆,3名航天员安全回家。从距离地面300多千米的太空穿越大气层安全着陆,需要经历四次刹车。第一次刹车是发动机点火反推,让飞船脱离运行轨道,进入返回地球的轨道,飞船以无动力状态在地球引力的作用下自由下落。第二次刹车是在距离地面100km的时候,返回舱高速进入大气层后,强烈压缩其前面的空气,使空气内能增加,温度急剧升高,温度可达2000℃左右。第三次刹车则是在距离地面10km的时候,开始用降落伞减速,这顶大伞是不能一下子全部打开的,否则伞会被空气崩破,返回舱也会随之被摔烂。科学家为开伞设计了一套程序,先是打开一个引导伞,引导伞工作16s,返回舱的下降速度可由180m/s减至80m/s,然后由引导伞拉出一个减速伞,再由减速伞带出主伞,主伞先开一个小口,慢慢地全部撑开,这时返回舱的下降速度逐渐由80m/s减至6m/s。主伞是用特殊的纺织材料做成的,这种材料耐压性能良好,质量轻,薄如蝉翼,但却非常结实,你就是使尽全身力气也无法把它撕破。主伞看上去是一整块,实际上它是由一千多条小伞布拼接而成,是工作人员一针一线缝制处理的。第四次刹车是快到地面时,返回舱底部的反推发动机瞬间点火,最终把最后的一点速度也抵消掉,返回舱安全着陆。
神舟十三号载人飞行任务的圆满成功,标志着空间站关键技术验证阶段任务圆满完成,中国空间站即将进入建造阶段。
阅读上述材料,回答下列问题:
(1)从神舟十三号返回情况来看,目前只能通过两种可控的方法来给返回舱减速,一种是
(2)在第二次刹车中,通过
(3)返回舱在第三次刹车过程中,下列说法正确的是
A.返回舱的动能减小 B.返回舱的重力势能不变
C.返回舱的机械能减小 D.返回舱的机械能不变
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5G智能机器人
中国移动将5G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戴口罩,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20%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。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1μm~5μm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。
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 |
![](https://img.xkw.com/dksih/QBM/editorImg/2023/3/8/9e13ba3f-8c96-4012-afe1-d628a9e13dc7.png?resizew=460)
(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)若机器人以额定雾化量工作时,喷完一箱消毒液最多需要
(3)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
(4)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999Ω,热敏电阻RT其阻值随温度T的变化关系如图丙所示。
①要求:当所测温度达到或超过37℃时,系统报警,按照下列步骤调试电路:
a、电路接通前,应先将滑动变阻器滑片置于b端,再将电阻箱调到
b、将开关S向c端闭合,移动滑动变阻器的滑片,直至报警器报警;
c、保持滑动变阻器滑片位置不变,将开关S向d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36.5℃,此时该电路中的电流是
5G智能机器人
中国移动将5G智能机器人(如图所示)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戴口罩,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20%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 | 30A•h | 额定喷洒功率 | 100W |
水箱容积 | 25L | 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1μm~5μm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洒雾状消毒液时,机器人的动能
(2)下列说法正确的是
A.机器人巡逻进行广播宣传,说明声音的传播不需要介质
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.摄像系统智能识别行人是否戴口罩时,成倒立缩小的实像
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0.9×103kg/m3的消毒液时,以额定雾化量工作时,喷完一箱消毒液最多需要
(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
![](https://img.xkw.com/dksih/QBM/editorImg/2023/7/7/4e6c6ba8-f142-4303-beeb-5a5089e80192.png?resizew=135)
汽车的刹车系统
目前大多数汽车刹车采用油压制动,其原理是驾驶员踩下刹车踏板,向刹车总泵中的刹车油施加压力,卡钳夹紧刹车盘从而产生巨大摩擦力令车辆减速。从时速100公里到静止可能只需要几秒而已,可见刹车系统承受着巨大的负荷。
油压制动刹车时滑耗的动能最终被释放掉,形成了能源的浪费,为节约能源,现在的混合动力汽车采用再生制动器,它能把汽车刹车制动时消耗的动能转化为电能储存在蓄电池中,同时产生汽车所需的制动力,从而有效减少了汽车的燃油消耗和制动器摩擦片的磨损。储能效率是指汽车正常行驶时关闭发动机,直至汽车停止的过程中,通过发电机将动能转化为电能的效率。
![](https://img.xkw.com/dksih/QBM/2023/10/8/3341361395752960/3342482639069184/STEM/9969d09bbd584171b1b1ed143e6cb385.png?resizew=420)
(1)油压制动刹车在刹车过程中,将动能转化为
(2)汽车在行驶过程中,很多部位会发热,如:①发动机外壳发烫;②轮胎发热;③刹车片发热;④水箱中的水变热,其中属于通过做功改变内能的是
A.①②③④
B.②④
C.①③
D.②③
(3)测试时,汽车在大小为1000N的牵引力作用下,以25m/s的速度正常行驶100m。此过程中
(4)某次测试中,先让汽车正常行驶,然后关闭发动机,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;与对应的速度大小v,计算出动能Ek,画出Ek随s变化的图像如图乙所示,则图中表示开启再生制动器的图线是
(5)若汽车正常行驶时的动能为3.75×105J,某时刻关闭发动机,并同时开启再生制动器,由图像可知最终有
(6)由图像可以求出此次测试中的储能效率为
A.40%
B.60%
C.66.7%
D.90%
牛顿冷却定律
当一个物体表面温度比周围环境高时,就会向周围环境散热,散热快慢可以用单位时间内散失热量的多少来表示。英国物理学家牛顿提出:物体散热快慢与物体和周围环境的温度差成正比。后人研究发现,在温度差不太大的情况下(小于15℃),这个结论符合实际散热规律,称为牛顿冷却定律。如果散热快慢用q表示,则牛顿冷却定律可以表示为q=k(t物-t环),其中k是散热系数,与物体的表面性质、表面积、周围环境性质等因素有关,和物质种类无关,如果上述因素相同,不同物质的散热系数就相同。由于不同物质的比热容不同,即使散热快慢相同,它们降低相同温度需要的时间也不同,根据降温时间可以得到两种物质比热容的大小关系,从而可以进行比热容的测量。
![](https://img.xkw.com/dksih/QBM/editorImg/2022/10/3/217ad4c4-02f7-4bf4-8b94-1b1377507e1e.png?resizew=302)
(1)物体向周围散热,内能减少,这种改变内能的方式叫做
(2)散热快慢和下列概念中物理意义最接近的是
A.速度 B.密度 C.功率 D.效率
(3)一个物体温度为30℃,周围环境温度保持20℃不变,此时物体的放热快慢为q,当物体温度降低到29℃时,散热快慢为
(4)如图甲所示,用两个同样的保温杯分别装满水和盐水,水和盐水的温度都是30℃,周围环境温度保持20℃不变,保温杯敞开口,水和盐水温度随时间变化的图像如图乙所示。已知水的比热容为4.2×10³J/(kg•℃),盐水的密度为1.1×103kg/m3,则盐水的比热容为
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。如题图甲所示,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)汽车的底盘质量较大,可以降低汽车的
(2)汽车在刹车时,下列说法正确的是
A.汽车能继续向前,是因为汽车具有惯性
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
(3)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
(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丙所示的I﹣t图像。已知汽车车轮周长为180 cm,结合图甲相关信息,计算汽车的车轮转速为