燃气热水器
燃气热水器是一种方便、快捷且不受天气影响的洗浴设备。
图甲为某款燃气热水器结构和工作原理示意图。使用热水器时,先通电,绿色指示灯亮,再打开冷水阀和燃气管上的燃气阀。之后打开热水阀时,电子点火器点火,燃气在燃烧器内燃烧,产生1700℃的高温烟气,此时红色指示灯亮,同时风机工作,高温烟气上升,流经热交换器,将从A点处流入。
热交换器的冷水加热,产生的热水从B点处源源不断流出热交换器,低温烟气从排烟管排出。关闭热水阀时,热水器停止加热。研究发现:热交换器中,烟气与水之间单位时间传递的热量随交换器水管表面积的增大而增大;烟气具有的内能E随烟气温度t变化的关系如图乙所示。
该燃气热水器的技术参数如表,其中“热水产出率”的含义是:每分钟使水温升高25℃时的出水体积;“额定耗气量”的含义是:热水器正常工作1小时消耗的燃气体积。
适用燃气 | 天然气 |
热值 | 3×107J/m3 |
额定耗气量 | 3.6m3/h |
热水产出率 | 12L/min |
(1)两个指示灯是二极管灯泡,该灯泡由
(2)下列措施中能提高热水器加热效率的是
A.采用热值更高的燃料
B.提高进水口冷水的初温
C.加长热交换器中水管长度
D.使水管中的进水量减小
(3)某次洗浴,设定热水管出水温度45℃,热水器正常工作用时15min。若该过程燃气完全燃烧,放出的热量为
(4)在(3)中,已知烟气通过热交换器经历的时间为1.2min,该过程中烟气只和水发生热传递,那么该热水器风机排出低温烟气的温度为
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电容式触摸屏
现在,智能手机、平板电脑等数码移动设备,都使用触摸屏,触摸屏是通过传感器来感知物体在屏幕上的运动,目前触屏大多采用电容式触摸屏电容通常是由两片相距很近的导电极板组成。电容式触摸屏是一块多层复合玻璃,在夹层中涂有导电性强且透明的薄膜材料,当手指触碰到触摸屏时,手指和导电薄膜就会形成一个电容,将人体上的电荷传递到触屏上。通过触摸屏周边分布的电极检测电荷分布的变化,就可以计算触摸点的位置,进而感知手指在屏上的运动轨迹。如果用较厚的材料把手指与导电薄膜之间隔离,无法成有效电容,就不能正常操作触摸屏了。由于电容式触摸屏需要感应到人体的电流,只有人体才能对其进行操作,用其他物体触碰时并不会有所响应,所以基本避免了误触的可能,电容式触摸屏使用时防水,防尘、防污和耐磨方面都有良好的表现。
根据上述材料,回答下列问题。
(1)电容式触摸屏夹层中的薄膜材料是
(2)通过触摸屏周边分布的电极检测的
(3)冬天,戴上厚厚的绝缘材料做成的保暖手套,不能正常操作电容式触摸屏的原因是
(4)电容式触摸屏的优点有:
石墨烯﹣﹣改变世界的神奇新材料
2015年10月,中国国家主席习近平访问英国,访问期间特别安排到曼彻斯特大学参观世界最先进的石墨烯研究院,听取了诺沃肖洛夫教授介绍石墨烯研究情况,参观了石墨烯产品展示和生产石墨烯的地下超净实验室。
石墨烯是目前世上最薄、最坚硬的纳米材料,作为电导体,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用石墨烯为原料。石墨烯被称为“黑金”,科学家甚至预言石墨烯将彻底改变21世纪,极有可能掀起一场席卷全球的颠覆性新技术新产业革命。
请根据上述材料,回答下列问题:
(1)从导电性能来说,石墨烯属于
(2)石墨烯是一种超轻材料,这里的“轻”是指石墨烯的
(3)石墨烯有希望应用于全新超级计算机的研发,是因为
(4)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
(1)通过阅读我们了解到石墨烯是
(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)石墨烯有希望应用于全新超级计算机的研发,是因为
(1)他仍然先认真阅读了使用说明书,对其中一些重要事项做了分析,其中分析
A.“不要在手湿的情况下使用”,是因为水是导体容易引起漏电从而给人造成伤害
B.“使用时插头需要充分插入电源插座”,若插头外露可能会因漏电导致触电事故
C.“不要在煤气或其他易燃品附近使用电吹风”,因为高温可能引燃这些易燃物品
D.“接入电压要与本机额定电压相符合”是多余的,因为家庭电路电压一定是220V
(2)电吹风电路图如图甲所示,其中和在实际电路中是两个利用脉宽调制(PWM)方式工作的自动控制开关,开关通过“占空比”来调节各自的平均功率。“占空比”是指一定时间内通电时间和总时间之比,用表示,原理示意如图乙,据此可分析出实际平均功率P与最大功率和占空比的关系式
(3)若空气的比热容为,空气的密度为,室温为20℃,当电机吸入气流为14L/s时,需将电机吸入的空气加热到90℃,需要将吹风机的实际平均加热功率调到
(4)小军想知道吹干一次头发究竟需要耗费多少电能,如果他已经知道了电吹风的额定功率、实际功率,电路实际电压,除此以外还必须需要知道的一个物理量为
即热式节能饮水机
即热式节能饮水机已在地铁站、学校、宾馆等公共场所广泛使用,如图甲为我校教学楼层安装的某品牌即热式节能饮水机,其原理如图乙所示.烧开的水很烫不能立即饮用,即热式节能饮水机中的热交换套管很好地解决了这一问题,它的奥秘在于将进水管与出水管贴在一起,利用进水管中的冷水给出水管中的开水降温,同时,进水管中的冷水被预热后送到加热腔中用电加热器烧开.
如图乙,当节能饮水机的出水流量为1.9L/min时,20℃的自来水经热交换套管后被预热成85℃的热水流进加热腔,同时有相同质量的100℃的开水从加热腔流 进热交换套管,变成可供直接饮用的温开水流出。
即热式节能饮水机喝水无需等待,即按即出,而且具有待机零功耗,比传统饮水机要节能、省电,真正倡导了绿色环保饮水新概念。
请回答下列问题:
(1)写出一条即热式节能饮水机具有的优点:
(2)若在热交换套管内进行热交换过程中,自来水吸收的热量与等质量的开水放出的热量相等,则可供直接饮用的温开水的温度是
(3)每分钟节能饮水机流出水的质量为
智能洗碗机
智能洗碗机是自动消洗碗、筷、盘、碟等餐具的设备,具有洗涤、烘干等功能.为家庭、机关食堂的炊事人员减轻了劳动强度,提高了工作效率.某智能洗碗机安装时,洗碗机进水管的一端与自来水龙头连通:工作时,将水加热至设定的温度,掺入清洁剂后压至高处,由喷嘴喷出以冲洗餐具.使用中,可通过光敏电阻调节从喷嘴喷出水的速度来改变冲洗的位置.冲洗完毕后,通过传送带将餐具送至烘干机位置,将餐具烘干。该洗碗机的部分参数如下表所示,表中流量指单位时间内由喷嘴喷出水的质量。
额定电压 | 220V | 耗水量(经济洗) | 10L | 喷水最大流量 | 230g/s |
烘干机额定功率 | 150W | 加热器额定功率 | 2000W |
(2)某次洗涤前,按经济洗水量将水加热至60℃,加热用时20min.则水升温所吸收的热量为
(3)如图乙所示为利用光敏电阻控制电路的原理图,其中为光敏电阻,为电阻箱,电源电压U恒为12V,当物品将光挡住而不能照射到上时测得两端电压为,光从两物体的间隙照射到上时,测得两端电压为,信号处理系统根据所测电压高低的变换对电路进行控制;
①保持的阻值不变,两端电压随时间变化的关系如图丙所示,可推知光敏电阻的阻值随光照强度的增大而
②将的阻值调为,有光照射时,消耗的电功率为8W,则此时消耗的电功率为
混合动力汽车
2021年1月,比亚迪汽车发布了一种新架构的汽车动力平台“DM-i超级混动系统”,将电动汽车驾驶平顺、动力足与燃油车补能快的优点进行了有机结合,有效地弥补了电动车充电补能慢的缺点。更重要的是,这套动力系统在正常行驶时直接将亏电(电量不足)下的油耗做到了百公里4.0L,发动机效率为40%,在节能上迈进了一大步,堪称新能源车的又一先锋。
该动力系统的汽车,在电池电量充足的情况下,电池为电动机供电。当电池电量不足时,系统便启动发动机带动发电机对电池进行充电。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。
(1)该车在刹车时实现动能回收进行发电,此时是将
(2)汽车上坡时,将挡位切换为低速挡,以减小行驶的速度,这样做的目的是
A.增大能耗效率
B.省电
C.减小摩擦力
D.增大爬坡的牵引力
(3)汽车在亏电时正常匀速行驶100km,汽油完全燃烧放出的能量为
(4)在测试储能效率中,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s与对应的速度大小v,计算出动能Ek,画出Ek随s变化的图像如图甲所示。则图甲中表示开启再生制动器的图线是
(5)小明设计了如图乙的车速提醒电路,R为定值电阻,Rv的阻值随车速的变化而改变。当电压表的示数达到某一数值时提醒驾驶员车速过快,需要减速。图丙是Rv的阻值与车速关系的图像。图丁是车速从0加速到100km/h过程中,Rv消耗的电功率随电流变化的图像。则图丙中图线与纵坐标相交点的电阻值是
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。每天工作人员都背着电动喷雾器对“重点场所”进行消毒,如图 1 所示。 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 2 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 3 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)以下关于工作人员背着电动喷雾器进行消毒的场景说法中正确的是
A.对电动喷雾器充电时是将化学能转化成电能储存起来
B.工作人员沿平直的走廊匀速行走时对喷雾器所做的功为 0
C.工作人员沿平直的走廊匀速行走喷洒药物时动能一定不变
(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 1 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
(1)根据上面的短文,请你将垃圾发电过程中的能量转化填写完整:
化学能
(2)利用垃圾发电与传统的垃圾填埋处理方法相比有哪些优点(写出一条即可):
(3)项目建成后,每年的发电量相当于多少千克煤炭完全燃烧所释放出来的能量?(煤的热值为3.0×107J/kg)
我国自主研制生产的一种混合动力环保汽车,该汽车使用的动力系统中包括高效的电动机、发电机和蓄电池,具有省油、能量利用率高等特点;可以用蓄电池或内燃机单独驱动车辆前进,也可以用蓄电池和内燃机共同驱动车辆前进。在某次水平道路测试中,该车匀速行驶200km,共消耗汽油10L。测试过程中,内燃机既向车轮提供能量驱动车辆前进,又向蓄电池充电。
(1)汽车在上坡时,将挡位换成低速挡,以减小行驶的速度,这样做的目的是
A.安全
B.省油
C.增大爬坡的牵引力
D.减小摩擦
(2)当汽车车轮通过一石块时,可将石块与车轮的接触点看作是支点,如图乙所示,F1为车轮受到的推力,F2为阻力。分析可知,石块高度越高(不高于车轮半径),需要的推力
(3)在水平道路匀速行驶测试中,若平均阻力为300N且该车内燃机的效率为30%,则汽车牵引力所做的功为
光伏发电
我国光伏发电总量位居世界第一、光伏发电使用的太阳能电池板是利用导体的光电效应将光能直接转化为电能。
太阳能电池板输出的是直流电,不能够直接被居民使用,需用逆变器将直流电转换为交流电,用不完的电可以通过并网光伏发电系统输送到异地。与公共电网相连接的太阳能光伏发电系统称为并网光伏发电系统,其结构如图乙所示。
该系统包括太阳能电池板阵列、DC/DC连接器、DC/AC逆变器、交流负载、变压器等部件。这种发电系统的灵活性在于,在日照较强时,光伏发电系统在给交流负载供电的同时将多余的电能送入电网;而当日照不足,即太阳能电池板阵列不能为负载提供足够电能时,又可从电网索取电能为负载供电。
(1)太阳能电池板是利用半导体的
(2)太阳能电池板输出的是直流电,需要利用逆变器转换成频率为
(3)若太阳能电池的光电转化效率是12%,某地的年太阳辐射为,的太阳能电池板方阵每年转化生成电能
(4)请用自己的话简单描述并网发电系统的灵活性:
“翼龙”无人机
“翼龙”无人机是我国自主研制的一种中低空、长航时用途无人机。图甲是无人机的图片,如表为其部分技术参数。“翼龙”无人机装配有一台活塞式发动机,具备全自主平台,可携带各种侦察、测距、电子对抗设备及小型空地打击武器,可广泛应用于如灾情监视、军事活动等科学研究领域。最大飞行速度/km/h | 280 | 正常巡航速度/km/h | 160 |
最大续航时间/h | 20 | 发动机额定功率/kW | 80 |
最大载荷量/kg | 180 | 最大载油量/kg | 320 |
机身质量/t | 1.1 | 机身长度/m | 9.0 |
(2)活塞式发动机是无人机的核心部件,其基本结构及工作方式如图乙所示,此时该发动机处于
(3)为了确保无人机的飞行速度不超过最大值,工程师给发动机装上了能控制油门大小的限速器,其简化电路如图丙所示,其中R的阻值随飞行速度的变大而减小。当飞行速度达到最大值时,电磁铁刚好能够吸下衔铁B,以减小油门C的喷油量,从而控制无人机的速度。但长时间使用后,电源电压会降低,若不及时更换,则会导致限速值
(4)发动机耗油率是指发动机在额定功率下每输出1kW·h能量所消耗的燃油质量,根据相关参数可知,“翼龙”无人机在载满油的情况下能输出的最大能量为