阅读短文,国之重器——模锻液压机,回答问题。
2013年,中国二重集团研发的世界上最大的模锻液压机(8万吨级)在中国投入使用,使我国的工业实力得到大幅提升,简易的液压机主要由液缸、活塞、管、槽、液体及控制系统等部分构成,液压机的结构简图如图甲所示,它是利用液体来传递压力的设备。科学家帕斯卡研究发现:当外力作用在密闭的液体上时,液体各部分所受的压强将发生相同的变化,物理学中称之为帕斯卡定律。在图甲所示的U形管槽中装满液体,两端活塞把液体密闭,忽略液体的重力,当给左端活塞施加一个向下的压力F1时,根据帕斯卡定律,左、右两个活塞受到液体的压强相等,右端活塞会受到一个向上的压力F2,这就是液压机的原理,由于液体总体积不变,两活塞移动的距离与活塞面积成反比。
(1)如图甲所示,液体对液缸中小活塞和大活塞的压强分别为p1、p2,小活塞和大活塞在液缸中移动的距离分别为s1、s2,则p1
(2)图乙所示为应用液压机原理工作的汽车千斤顶,该千斤顶的大、小活塞横截面积分别是100cm2和4cm2,当在小活塞上施加500N的压力时,最多可在大活塞上产生
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电动平衡车,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,并利用控制系统,精确地驱动电机进行相应的调整,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,如表为某品牌电动平衡车部分技术参数,能量密度是指电池单位质量所输出的电能。
锂电池能量密度 | 0.25kW•h/kg | 自重 | 12kg |
锂电池的总质量 | 2kg | 最大载重 | 90kg |
每个电动机的最大输出功率 | 350W | 舒适速度 | 可达18km/h |
电动机的能量转化效率 | 70% | 陡坡 | 15° |
(2)小明驾驶电动平衡车在水平路面上以18km/h的速度匀速行驶时,受到的阻力是人与车总重的0.1倍,当耗能为锂电池总储存能量的50%时,平衡车行驶的路程是
(3)如图乙所示,科技兴趣小组为平衡车设计的转向指示灯电路,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,电磁铁线圈及衔接的阻值忽略不计,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“1”接通后,从电磁学角度说明左转指示灯,L1会亮暗交替闪烁的原理
②触点A与B分离时,电磁铁上端是
③R0的阻值为
客机C919是我国研制的大客机,于2017年5月5日首飞成功。它机舱内覆有一层高孔率“超细航空级玻璃棉”,能很好地保温与吸收噪音,其单丝纤维直径只有,的质量为。机舱内先进的“呼吸系统”。使飞机在气压只有左右的万米高空时,能将机外以下的冷空气不断压缩,导致送入舱内的空气温度达到以上,同时系统依常传感器的自动控制,使舱内气压和温度达到舒适值。
该机有较大的翼载(飞机的最大起飞质量与机翼面积的比值);机上搭载的新一代涡扇发动机的热效率(发动机获得的机械能与燃料完全燃烧产生的内能之比)和推进效率(发动机传递给飞机的推力所做的功与其获得的机械能之比)比一般客机高。下表是飞机的部分技术参数。
最大起飞质量 | 客舱内气压 | ||
巡航速度 | 发动机巡航推力 |
(2)下列关于“超细航空级玻璃棉”性质的描述中,不正确的一项是
A.单丝纤维直径小于一张A4纸的厚度
B.内有细小间隙,吸音性能好
C.密度是水的密度的5倍
D.复合材料,保温隔热能力相对较好
(3)在万米高空时,飞机上一透视窗(面积约为)上承受内外气体的压力差约为
(4)飞机水平匀速巡航时,受到的阻力为
嫦娥四号月背之旅
月球是地球的天然卫星,月球绕地球公转的周期与自转周期相同,所以月球总是同一面背对地球。月球背面与地球间的通讯是一个难题,为解决该问题(如图甲所示)。2018年12月8日,我国又将嫦娥四号探测器送入太空。嫦娥四号经历地月转移、近月制动。环月飞行和落月过程,成为人类史上首个着陆于月球背面的无人探测器。为避免嫦娥四号在着陆瞬间“闪着腰”,工作人员给它研制了4条强有力的“腿”,又能有效“吸收”着陆时产生的冲击力,防止它携带的设备被震坏。在嫦娥四号的“腿”上(如图乙所示)。“大脚掌”中央装有一个形如足弓的金属构件,可以有效分散冲击力。嫦娥四号由着陆器与巡视器(即月球车,又称“玉兔二号”)组成,2019年1月3日巡视器与着陆器成功分离,顺利在月背表面行驶。“玉兔二号”配有全景相机、红外成像光谱仪、测月雷达等科学探测仪器,总质量仅135kg。(1)“鹊桥”中继星在轨道上运行时,受到的力
(2)嫦娥四号探测器“腿”上的圆形“大脚掌”可
(3)为增大与月面间的摩擦,“玉兔二号”采用的装置是
(4)小海同学有一个创新设计,他计划用降落伞将探测器降落在月球上,你认为他的这种设计
自制水火箭
水火箭又称气压式喷水火箭、水推进火箭,是用废弃的饮料瓶制作而成的一种玩具。它分为动力舱、箭体、箭头、尾翼、降落伞等部分。可以帮助孩子们直观地了解导弹、运载火箭的发射升空和回收过程,理解导弹与飞机飞行的原理及其不同点。
实践活动中,老师和同学们一起用可乐瓶制作了水火箭。下面是水火箭的安装及工作过程:①在水火箭中装入占高压舱体积的水,然后把水火箭喷嘴朝下安装在发射架的弹簧卡口上;②用打气装置向高压舱内打气,当气压表显示4个标准大气压时,可以通过线闸开关来进行发射;③发射后高压舱内的水通过狭小的喷口高速向后喷射,由于水的反冲作用,水火箭就会飞上高空。如图所示,甲图展示的水火箭高压舱结构和箭体成品,乙图是发射前的发射装置图。
(1)第②步操作中,向高压舱内打气,高压舱内的气压在不断
(2)水火箭起飞用到的物理原理是:
(3)若不计空气阻力,水火箭在升空过程中将动能转化为
输液中的物理知识
密封的瓶式输液装置如图1所示。首先将药液瓶A倒挂在输液架上,然后将进气管B插入瓶塞,与药液连通。输液过程中,药液通过输液管C从瓶中流出,会使得瓶内液面降低,于是气体从进气管B进入瓶内,从而维持瓶内的气压稳定。进气管的这种气压调节作用,使药液能够稳定的从输液管C流出。输液管C下方的装置D有什么作用呢?输液过程中,瓶内液面会持续降低,以及病人身体的一些突发情况,都会影响药液进入血管的速度。为此,在输液管C的下方会设置一个滴壶装置D。该装置能够帮助医生直观观察药液滴入的快慢,从而帮助医生通过输液管上的控制器等调整输液的速度。此外,应对紧急情况时,也可以将新的药液直接注入滴壶装置D,从而对病情起到迅速的缓解作用。
封闭瓶式输液,由于药液通过进气管B与大气直接接触,容易产生污染,有一定的机率导致医疗事故,因此目前医院大多采用塑料袋式包装输液装置,由于塑料袋可以变形,袋内气压始终与环境气压相同,就不需要再使用进气管了。
人体内血液的流动是连续的,如图2所示为大动脉、小动脉、毛细血管、静脉的血管总截面积和血液流速的关系图,毛细血管总截面积最大,流速最慢。由于静脉总截面积比毛细血管小,因此血液流速度较大,而且静脉血直接流回心脏,因此选择静脉输液,药液可以及时随血液流走,输液速度可以较快。此外,由于血液具有粘滞性,以及综合血液流速的关系,整个循环过程中,从大动脉、小动脉、毛细血管、静脉,血压是逐渐降低的,静脉血压小,有利于药液顺利流入血管,有利于针眼的愈合,这些也是我们选择静脉输液的原因。
输液时,假设药液密度为ρ,药瓶的位置比人体输液扎针位置高h,那么扎针位置药液的液体压强为,该压强值需要高于静脉血压,才能使药液顺利进入静脉血管。若药瓶的位置过低,可能会使得扎针位置药液的压强低于静脉血压,导致出现血液倒流入输液瓶的现象。请根据上述材料,回答下列问题:
(1)某次输液的时候,药瓶的位置比人体输液扎针位置高约1m,药液的密度为,那么扎针位置药液的液体压强比大气压强高约
(2)静脉血压比毛细血管血压小的原因,与下列哪一个物理现象的原理相同
A. 图钉的尖做得很尖锐
B. 活塞式抽水机将水抽向高处
C. 向两张纸中间吹气纸会向中间聚拢
(3)输液的时候,一瓶药液的规格有限,如图3所示是两瓶相同的药液连续输液的情形,请根据你所学的知识判断,输液过程中,甲、乙药瓶中
我国三峡工程是举世瞩目的跨世纪工程。三峡大坝上、下游的水位最高可达113m。巨大的落差有利于生产可观的电力,但也带来了航运方面的问题:下游的船只驶往上游,怎样把这些船只举高一百多米?上游的船只驶往下游,又是怎样让船只徐徐降落一百多米?解决这个问题的途径就是修建船闸和升船机。“大船爬楼梯,小船坐电梯”——可以这样形象地描绘船舶过大坝的两种方式。“楼梯”是双线五级船闸(如图1所示),“电梯”则是升船机(如图2所示)。
三峡船闸总长1621m。是世界上最大的船闸。船闸由闸室和上、下游闸门以及上、下游阀门组成。轮船如何穿越这座举世无双的“楼梯”?假如一艘轮船由下游通过船闸驶往上游,轮船要经过五闸室一直到一闸室,使船体逐次升高。首先从下游驶来的轮船要通过五闸室,先将阀门B打开,五闸室水位降到与下游水位一致,打开下游闸门D,轮船进入五闸室,如图3所示;关闭下游阀门B,打开阀门A,输水系统充水抬高五闸室水位,轮船随闸室水位上升而上升,当水位与四闸室水位齐平时,关闭阀门A,打开五闸室闸门C,轮船就这样爬过一级阶梯,轻松驶入四闸室。如此上升,直至驶出一闸室,进入高峡平湖。如果轮船是从上游往下游走,过程正好相反。三峡船闸有两条道,一边上行,一边下行,互不干扰,轮船通过三峡大坝约2小时35分钟。三峡升船机主要通行3000吨级以下的大型客轮、旅游船,及部分运送鲜活快速物资货船,过坝时间约为40分钟。船只过坝时驶入船箱,4组相同功率的驱动机构将船箱和船只一同举升,最大爬升吨位高达约1.6万吨,最大爬升高度113米。
请根据上述材料,回答下列问题:
(1)三峡船闸是世界上最大的人造连通器。打开闸门前,当连通器中的水
(2)轮船下行离开四闸室进入五闸室,打开阀门A,关闭阀门B,五闸室和
(3)升船机举升1.6万吨重的船箱和船只时,每组驱动机构的升力是
(4)对比升船机和船闸,甲同学觉得五级船闸过于繁琐,设计成一级船闸船舶通行更为快捷。乙同学认为如果设计成一级船闸,闸门和阀门将承受巨大的压力,特别是阀门将有很大的安全隐患,五级船闸才是较好的方案。你支持谁的观点?叙述你的理由,可用文章中的数据加以分析说明;
(5)一艘客轮满载排水量为67.5t,满载时吃水深度达到5.6m,求该轮船满载时受到的浮力和船底所受水的压强