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如果把超导现象应用于实际,会给人类带来很大的好处。在发电厂发电、输送电能等方面若能采用超导材料,就可以大大降低由于电阻引起的电能损耗。
(1)超导材料达到一定条件时,其电阻就能降到________ Ω,此时,若在正常工作的电路中,超导体两端电压为________ V;
(2)在低于-268.8℃的环境中的汞的内能________ (选填“等于”或“大于”)零;
(3)罗切斯特大学创造的常温超导材料,存在的限制是所需________ 太高,无法在正常状态下实现;
(4)设想一下,如果“常温常压超导”进入工业化,为了节能,超导材料________ (选填“可以”或“不可以”)用于制造电热水壶,原因是________ 。
首次实现常温超导
各种金属导体中,银的导电性能是最好的,但还是有电阻存在。在1911年,物理学家首次在低于-268.8℃的环境中发现汞的超导现象,即电流可以在超导材料中零电阻通过。这种超导效应一直是在超低温下才能观察到。在2020年10月14日,罗切斯特大学在《自然》发表其研究人员首次在高达15℃的温度下,观察到常温超导现象。但这次研究人员创造的常温超导材料,也存在严重的限制,他们观察到的超导现象,是在2670亿帕的压强条件下实现的,这是和地心处压强相当的超高压条件。如果把超导现象应用于实际,会给人类带来很大的好处。在发电厂发电、输送电能等方面若能采用超导材料,就可以大大降低由于电阻引起的电能损耗。
(1)超导材料达到一定条件时,其电阻就能降到
(2)在低于-268.8℃的环境中的汞的内能
(3)罗切斯特大学创造的常温超导材料,存在的限制是所需
(4)设想一下,如果“常温常压超导”进入工业化,为了节能,超导材料
更新时间:2023-04-13 08:58:24
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【推荐1】请阅读《超导体》,回答下列问题。
1911年,荷兰莱顿大学的H·卡茂林·昂内斯意外地发现,将水银冷却到-268.98℃时,水银的电阻突然消失;后来他又发现许多金属和合金都具有与水银相类似的低温下失去电阻的特性,由于材料的这种特殊导电性能,昂内斯称其为超导态。昂内斯由于他的这一发现获得了1913年诺贝尔奖。
科学家在研究过程中,将一个铅制的圆环,放入温度低于Tc=-265.97℃的空间,利用电磁感应使环内产生感应电流。结果发现,从1954年3月16日始,到1956年9月5日止,在两年半的时间内电流一直没有减小;当温度上升到高于Tc时,圆环由超导状态变成正常状态,感应电流立刻消失,这就是著名的昂内斯持久电流实验。
物质的温度低于它的临界温度(转变为超导的温度),这种物质才会有超导性。一般金属或合金的临界温度都很低,例如铅的临界温度是-265.97℃。要维持这么低的温度也是很困难的,这就使超导体目前只能应用在科学实验和高新技术中,而不能在日常生活和生产中普遍应用。近几十年来,各国科学家一直在努力寻找能够在室温下工作的超导材料。在这方面,我国的研究走在了世界的前列。
请根据上述材料,回答下列问题:
(1)超导现象是指导体在温度降低到足够低时,有些材料的___________ 变为零的特性。
(2)“昂内斯持久电流实验”中铅制圆环由超导状态变成正常状态后,感应电流立刻消失,这个过程中电能转化成了___________ 能。
(3)假如电熨斗内部的电热丝、电动车内电动机的线圈、白炽灯的灯丝都处于超导状态,其中仍能正常工作且减少了能量损失的是___________ (选填“电熨斗”、“电动车”或“白炽灯”)
超导体
1911年,荷兰莱顿大学的H·卡茂林·昂内斯意外地发现,将水银冷却到-268.98℃时,水银的电阻突然消失;后来他又发现许多金属和合金都具有与水银相类似的低温下失去电阻的特性,由于材料的这种特殊导电性能,昂内斯称其为超导态。昂内斯由于他的这一发现获得了1913年诺贝尔奖。
科学家在研究过程中,将一个铅制的圆环,放入温度低于Tc=-265.97℃的空间,利用电磁感应使环内产生感应电流。结果发现,从1954年3月16日始,到1956年9月5日止,在两年半的时间内电流一直没有减小;当温度上升到高于Tc时,圆环由超导状态变成正常状态,感应电流立刻消失,这就是著名的昂内斯持久电流实验。
物质的温度低于它的临界温度(转变为超导的温度),这种物质才会有超导性。一般金属或合金的临界温度都很低,例如铅的临界温度是-265.97℃。要维持这么低的温度也是很困难的,这就使超导体目前只能应用在科学实验和高新技术中,而不能在日常生活和生产中普遍应用。近几十年来,各国科学家一直在努力寻找能够在室温下工作的超导材料。在这方面,我国的研究走在了世界的前列。
请根据上述材料,回答下列问题:
(1)超导现象是指导体在温度降低到足够低时,有些材料的
(2)“昂内斯持久电流实验”中铅制圆环由超导状态变成正常状态后,感应电流立刻消失,这个过程中电能转化成了
(3)假如电熨斗内部的电热丝、电动车内电动机的线圈、白炽灯的灯丝都处于超导状态,其中仍能正常工作且减少了能量损失的是
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【推荐2】阅读短文,回答问题。
“空气飞行板”是由水上运动爱好者、法国马赛的弗兰基·萨帕塔研制而成,使用者用强大的水射流把人抬到空中。新装备配备了以煤油为燃料的喷气发动机,脚底是一部小型的喷气式发动机,背部背负燃料以及控制系统与飞行器连接,从而摆脱了连接设备与地面的不必要的管道和电缆,飞行员用手握住控制面板就能没有束缚自由飞行。在不浪费太多燃油的情况下,飞行板上的空气动力可产生高达3000N的水平牵引力,在6分钟内以40m/s的速度飞行,今后,设计师们希望在时速、续航能力和负载方面进行改进,这样的飞行器你是否也想拥有一台呢?
而以色列的科学家则向人们展示了另一项研究,使用量子悬浮技术可以使物体悬浮起来,一个超导体小晶片,冷却到-185℃,就能悬浮在一排磁铁上方,无论磁铁总面积大小,小晶片总能在与磁铁平行的上方、下方甚至侧面悬浮。如果将一个“量子超导体”放在磁场中,它会在磁场中保持原有位置不变;如果磁场是均匀的,那么当用力给这个“量子超导体”一个初速度的时候,它将在均匀磁场中一直按这个速度运动下去。如果这样的技术改造成熟后,人类御剑飞行就不再是个梦了。
(1)文中飞行板中用的是喷气式发动机的工作原理,跟图2中的原理是类似的______ (选填“甲”或“乙”);
(2)当人和设备的总重为800N,使用文中飞行板在空中匀速上升时,向上的举力______ 800N(选填“大于”“等于”或“小于"),当飞行员水平匀速飞行时,飞行板的最大功率是______ W;若以最大功率飞行6分钟,牵引力做的功为______ J;
(3)超导体小晶体在磁铁上方悬浮飞行时,云雾一直围绕着小晶体,这是因为在小晶体的周围,空气中的水蒸气______ (填物态变化的名称)形成了小水滴;
(4)超导是指导电材料在温度降到足够低时,电阻为______ 的性质,超导体有一个重要特性就是抗磁性,如果把超导体放在磁场中冷却到一定程度时,磁感应线将从超导体中排出,不能通过超导体这种现象称为抗磁性,对单晶锡球进行实验发现球过渡到超导态时,图3中______ (选填“A”或“B”)的描述符合单晶锡球的抗磁性特性;
(5)这两项技术你更看好哪一个?写出你看好哪个或不看好另一个的理由(正确即给分)______ 。
两种单体飞行的设计路径
“空气飞行板”是由水上运动爱好者、法国马赛的弗兰基·萨帕塔研制而成,使用者用强大的水射流把人抬到空中。新装备配备了以煤油为燃料的喷气发动机,脚底是一部小型的喷气式发动机,背部背负燃料以及控制系统与飞行器连接,从而摆脱了连接设备与地面的不必要的管道和电缆,飞行员用手握住控制面板就能没有束缚自由飞行。在不浪费太多燃油的情况下,飞行板上的空气动力可产生高达3000N的水平牵引力,在6分钟内以40m/s的速度飞行,今后,设计师们希望在时速、续航能力和负载方面进行改进,这样的飞行器你是否也想拥有一台呢?
而以色列的科学家则向人们展示了另一项研究,使用量子悬浮技术可以使物体悬浮起来,一个超导体小晶片,冷却到-185℃,就能悬浮在一排磁铁上方,无论磁铁总面积大小,小晶片总能在与磁铁平行的上方、下方甚至侧面悬浮。如果将一个“量子超导体”放在磁场中,它会在磁场中保持原有位置不变;如果磁场是均匀的,那么当用力给这个“量子超导体”一个初速度的时候,它将在均匀磁场中一直按这个速度运动下去。如果这样的技术改造成熟后,人类御剑飞行就不再是个梦了。
(1)文中飞行板中用的是喷气式发动机的工作原理,跟图2中的原理是类似的
(2)当人和设备的总重为800N,使用文中飞行板在空中匀速上升时,向上的举力
(3)超导体小晶体在磁铁上方悬浮飞行时,云雾一直围绕着小晶体,这是因为在小晶体的周围,空气中的水蒸气
(4)超导是指导电材料在温度降到足够低时,电阻为
(5)这两项技术你更看好哪一个?写出你看好哪个或不看好另一个的理由(正确即给分)
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【推荐3】阅读短文,回答问题
(1)这种新材料和铜一样有非常好的___________ 性;
(2)最近国外研究人员通过引入由多层石墨烯制成的交替散热通道,解决了在交通信号灯和电动汽车中使用半导体材料散热的难题,这是利用石墨烯的___________ ;
A.透光性好 B.硬度大 C.导热性好 D.导电性强
(3)科学家造出“石墨烯”的密度比空气的密度___________ (大/小);
(4)石墨烯是目前世上至今发现的最薄、最坚硬的纳米材料。针对这一发现同学们提出了以下几个问题,你认为最有价值且可探究的问题是___________ ;
A.石墨烯为什么很薄
B.如何提取石墨烯这种物质
C.石墨烯在生活中有什么用处
D.石墨烯的硬度与石墨烯的厚度、面积有什么关系
(5)石墨烯有希望应用于全新超级计算机的研发,是因为_________ 。
石墨烯−−改变世界的神奇新材料
一片碳,看似普通,厚度为单个原子,却使两位科学家获得诺贝尔奖。这种全新材料名为“石墨烯”,密度仅为2.2×10−3kg/m3石墨烯是目前世上最薄、最坚硬的纳米材料,作为导电体,它有着和铜一样出色的导电性;作为热导体,它比目前任何其他材料的导热效果都好,而且它几乎是完全透明的。利用石墨烯,科学家能够研发一系列具有特殊性质的新材料。比如,石墨烯晶体管的传输速度远远超过目前的硅晶体管,因此有希望应用于全新超级计算机的研发;石墨烯还可以用于制造触摸屏、发光板,甚至太阳能电池。如果和其他材料混合,石墨烯还可用于制造更耐热、更结实的电导体,从而使新材料更薄、更轻、更富有弹性,从柔性电子产品到智能服装,从超轻型飞机材料到防弹衣,甚至未来的太空电梯都可以以石墨烯为原料。因此,其应用前景十分广阔。(1)这种新材料和铜一样有非常好的
(2)最近国外研究人员通过引入由多层石墨烯制成的交替散热通道,解决了在交通信号灯和电动汽车中使用半导体材料散热的难题,这是利用石墨烯的
A.透光性好 B.硬度大 C.导热性好 D.导电性强
(3)科学家造出“石墨烯”的密度比空气的密度
(4)石墨烯是目前世上至今发现的最薄、最坚硬的纳米材料。针对这一发现同学们提出了以下几个问题,你认为最有价值且可探究的问题是
A.石墨烯为什么很薄
B.如何提取石墨烯这种物质
C.石墨烯在生活中有什么用处
D.石墨烯的硬度与石墨烯的厚度、面积有什么关系
(5)石墨烯有希望应用于全新超级计算机的研发,是因为
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【推荐1】阅读材料,回答问题。______ ;
(2)图丙为定日镜将太阳光反射到吸热器上的示意图。现有一束太阳光沿图中的AO方向照射到定日镜M 上,反射光沿OB方向射到吸热器上一段时间后,这束太阳光在纸面内沿逆时针方向转过20°后照射到定日镜M 上的O 点,为了仍能将光反射到吸热器上,定日镜M 应该沿______ (选填“顺”或“逆”)时针方向旋转______ 度;
(3)假设该光热发电站以额定发电功率100 MW 进行远距离输电,若某输电线的电阻值为400Ω,为了使输电线每秒产生的热量降低到108J 以下,输电线上最大的电流是______ A,发电站需要的最低输电电压是______ kV(1MW=1000 kW);
(4)这个发电站某年四个季度发电总量如图丁所示,这一年的发电总量相当于完全燃烧______ 万吨煤的发电量。(结果保留一位小数)[已知煤电转换效率为40%,煤的热值为3.0×107J/kg]
超级镜子发电站
我国用熔盐和1.2万块链子,建成亚洲第一发电站——甘肃敦煌100 MW 熔盐塔式太阳能光热电站,如图甲所示。该发电站的工作原理如图乙所示,通过电脑控制镜子的反射方向,持续地将太阳光聚集在塔顶的吸热器上,加热其中的熔盐,使其温度升高,高温熔盐向下流入温度为565℃的高温熔盐罐,热泵将它打入蒸汽发生器,与其中的冷水进行热交换,产生高温高压的水蒸气,水蒸气推动汽轮机带动发电机发电。经过蒸汽发生器后的熔盐,降温回到低温培盐罐,从而循环下去。该发电站的两个熔盐罐中共存储名万吨熔盐(熔点为210℃),白天高温熔盐罐把能量储存起来,夜晚再把罐中的高温熔盐释放出来发电,可以实现24小时稳定电力输出。(1)完成下列太阳能发电的主要能量转化流程图(2)图丙为定日镜将太阳光反射到吸热器上的示意图。现有一束太阳光沿图中的AO方向照射到定日镜M 上,反射光沿OB方向射到吸热器上一段时间后,这束太阳光在纸面内沿逆时针方向转过20°后照射到定日镜M 上的O 点,为了仍能将光反射到吸热器上,定日镜M 应该沿
(3)假设该光热发电站以额定发电功率100 MW 进行远距离输电,若某输电线的电阻值为400Ω,为了使输电线每秒产生的热量降低到108J 以下,输电线上最大的电流是
(4)这个发电站某年四个季度发电总量如图丁所示,这一年的发电总量相当于完全燃烧
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【推荐2】阅读短文,回答问题。
由于新型冠状病毒的影响,直到3月底,我市各级各类学校才陆续开学,学生进入校园前,必须用额温枪或者测温门测量体温,体温超过38℃的学生不得进校。进入6月份,气温逐步升高,高温就成了影响学生学习的不利因素。由于供电线路、班级规模等因素的影响,短期内为各班都安装空调又不现实,因此,安装冷风扇就是不错的选择!如图1所示是LZ﹣﹣33F型号的空调扇,使用的时候有两种选择,当气温不是太高的时候,作为普通电风扇使用;气温较高的时候,冷风扇的上部放入冰块,冰在变成水的过程中从空气中吸热,降低教室内的温度。水又在扇内循环,吹出冷风。如图所示是该冷风扇的铭牌,冷风扇的“心脏”是一台电动机,电动机工作的时候,消耗的电能主要转化为机械能,少部分转化为内能。
(1)下列物态变化中与“冰变成水”需要吸收热量相同的是_____ 。
A.衣箱里的樟脑球过一段时间会变小
B.霜的形成
C.夏天,冷饮杯外壁出现小水珠
D.冬天,冰封谷底
(2)冷风扇利用水循环来吹出冷风,是因为水的_____ ,吸热升温慢。
(3)冷风扇某次实际工作的电压是U,电流为I,工作时间为t,线圈电阻为R,则冷风扇的效率是_____ 。
(4)根据该冷风扇的铭牌(图2),其正常工作2小时消耗的电能如果是由效率是50%的热力发电站提供,需要_____ 无烟煤。(无烟煤的热值q=3.6×107J/kg)
冷风扇
由于新型冠状病毒的影响,直到3月底,我市各级各类学校才陆续开学,学生进入校园前,必须用额温枪或者测温门测量体温,体温超过38℃的学生不得进校。进入6月份,气温逐步升高,高温就成了影响学生学习的不利因素。由于供电线路、班级规模等因素的影响,短期内为各班都安装空调又不现实,因此,安装冷风扇就是不错的选择!如图1所示是LZ﹣﹣33F型号的空调扇,使用的时候有两种选择,当气温不是太高的时候,作为普通电风扇使用;气温较高的时候,冷风扇的上部放入冰块,冰在变成水的过程中从空气中吸热,降低教室内的温度。水又在扇内循环,吹出冷风。如图所示是该冷风扇的铭牌,冷风扇的“心脏”是一台电动机,电动机工作的时候,消耗的电能主要转化为机械能,少部分转化为内能。
(1)下列物态变化中与“冰变成水”需要吸收热量相同的是
A.衣箱里的樟脑球过一段时间会变小
B.霜的形成
C.夏天,冷饮杯外壁出现小水珠
D.冬天,冰封谷底
(2)冷风扇利用水循环来吹出冷风,是因为水的
(3)冷风扇某次实际工作的电压是U,电流为I,工作时间为t,线圈电阻为R,则冷风扇的效率是
(4)根据该冷风扇的铭牌(图2),其正常工作2小时消耗的电能如果是由效率是50%的热力发电站提供,需要
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海洋表层和深层的温度不同,我国南海地区表层海水温度高于25℃,而1千米深处海水温度低于6℃。海水温差发电。就是利用海水表层和深层之间的温度差来发电的。据估算。我国南海地区的海洋温美发电潜力可达14亿千瓦。如图所示是海洋温差发电系统的原理图。蒸发器中液态的工作物质(氨)从表层温水中吸热,汽化为高压蒸汽,蒸汽推动涡轮机转动,带动发电机发电。完成发电后的气态工作物质在冷凝器中向深层低温海水放热,重新变为液态,再送回蒸发器循环使用。
(1)发电机是利用______ 的原理来工作的,把这台发电机放在水平地面上,对水平地面的压强为______ Pa,1千米深处海水对冷凝器产生的压强是______ Pa(g取10N/kg,海水的密度取1.01×103kg/m3);
(2)关于海洋温差发电过程中能量的几种说法中,正确的是______ ;
A.蒸发器中,工作物质通过做功增加内能
B.涡轮机中,工作物质对涡轮机做功内能减少
C.发电机中,主要是把电能转化为机械能
D.冷凝器中,工作物质通过做功增加内能
(3)发电机正常工作时,线圈电阻每秒钟产生的热量为______ J;如发电机的线圈用超导材料制作,则该发电系统的输出功率将提高______ %;
(4)已知煤电转换关系为β=380g/(kW·h),如果用烧煤的方法来发电,则这台发电机1h产生的电能需要烧煤______ kg。
海洋温差发电
海洋表层和深层的温度不同,我国南海地区表层海水温度高于25℃,而1千米深处海水温度低于6℃。海水温差发电。就是利用海水表层和深层之间的温度差来发电的。据估算。我国南海地区的海洋温美发电潜力可达14亿千瓦。如图所示是海洋温差发电系统的原理图。蒸发器中液态的工作物质(氨)从表层温水中吸热,汽化为高压蒸汽,蒸汽推动涡轮机转动,带动发电机发电。完成发电后的气态工作物质在冷凝器中向深层低温海水放热,重新变为液态,再送回蒸发器循环使用。
额定发电功率 | 40kW |
额定发电电压 | 400V |
线圈电阻 | 0.1Ω |
净重 | 100kg |
底部面积 | 0.05m2 |
(2)关于海洋温差发电过程中能量的几种说法中,正确的是
A.蒸发器中,工作物质通过做功增加内能
B.涡轮机中,工作物质对涡轮机做功内能减少
C.发电机中,主要是把电能转化为机械能
D.冷凝器中,工作物质通过做功增加内能
(3)发电机正常工作时,线圈电阻每秒钟产生的热量为
(4)已知煤电转换关系为β=380g/(kW·h),如果用烧煤的方法来发电,则这台发电机1h产生的电能需要烧煤
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