三峡大坝
三峡大坝是世界上最大的水力发电工程,2020年6月8日在长江主汛期来临前夕,三峡大坝上游水位已消落至防洪限制水位145米,提前腾出全部防洪库容。7月29日洪水来临时,最高涨至将近163.5米。拦河大坝的泄洪坝段位于河床中部,在泄洪时采用鼻坎挑流技术,如图1所示,将水流挑向空中使水流在空中分散,最终变成面积扩大数倍的松散水柱,从而减小水流对坝基的冲击作用。同时三峡大坝还有通航的作用,要实现过坝通航,除了可利用船闸外,还可以借助升船机。通俗地说,升船机就是一部“船舶电梯”,我们以一艘轮船从上游过坝通航到下游为例,来说明它的工作过程。需要过坝的轮船先驶入水面与上游航道水位齐平的承船箱中,如图2甲所示。当轮船靠泊完毕,关闭轮船驶入一侧的闸门,承船箱就载着里面的轮船开始下降,如图2乙所示。抵达下游,当承船箱内水面刚好与下游航道水面齐平时,如图2丙所示,再将驶出承船箱一侧的闸门打开,轮船就可以平稳地从承船箱驶出,完成过坝,如图
三峡升船机是世界上迄今规模最大的升船机。它的最大提升总质量为吨,可通过最大排水量为3000吨的船舶。它的下降或爬升是依靠两侧对应位置安装的齿轮、齿条来驱动的。更为巧妙的是在升船机两侧塔柱内布置了与提升总重相同的平衡重组。正是由于平衡重组的配重,使得承船箱爬升时只需要再受到400吨左右的力量,就可以克服系统机械摩擦阻力,进而实现轻松升降。
请根据上述材料,回答下列问题:
(1)升船机在一次下降作业中,承船箱抵达下游后,在打开闸门前,承船箱内的水面与下游航道水位是
(2)2020年7月29日,水对大坝底部的压强
(3)若升船机将一艘排水量为3000吨的轮船运送到上游后,紧接着又计划将一艘排水量为1000吨的轮船运送到下游,平衡重组的重应
A.增加 B.减少 C.保持不变
(4)文中介绍的鼻坎挑流技术减小了水流对坝基的冲击作用。请举出应用此技术设计理念的一个例子,并进行简单的解释说明。
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汽车安全带
汽车安全带是用于保护驾乘人员安全的装置,如图甲.
安全带结构一般由软带、卷带装置等部分组成.软带做得很宽,汽车正常行驶时,卷带装置中的卷收器借助弹簧,如图乙,使软带随身体的移动而自由伸缩且不会松弛.
当紧急制动、碰撞或车辆行驶状态急剧变化时,安全带能在人尚未移动时拉紧软带,将乘员紧紧地绑在座椅上,起缓冲保护作用,待冲击力峰值过去时,适当放松安全带,避免因拉力过大造成二次伤害,同时卷收器内的敏感元件将驱动锁止机构锁住卷轴,使软带固定在某一个位置上,有效保护乘员的安全.
(1)安全带的软带做得很宽,目的是
(2)当汽车紧急制动、碰撞或车辆行驶状态急剧变化时,系上安全带可以有效防止驾乘人员由于
(3)下列说法正确的是
A.汽车突然拐弯时,安全带能自由伸缩
B.用手快速拉安全带,安全带不能被拉动
C.为了安全,安全带要尽可能系得松一些
D.汽车突然启动时,安全带能对人起到保护作用
(4)将安全带拉伸,卷收器弹簧的弹性势能将
(5)发生碰撞时,安全带对人的拉力随时间变化的图象是
三峡大坝
“更立西江石壁, 截断巫山云雨,高峡出平湖”,这是毛泽东主席在《水调歌头。游泳》中对于三峡大坝的宏伟设想,而今这一愿望得以实现。三峡大坝位于中国湖北省宜昌市三斗坪镇境内,工程包括主体建筑及导流工程两部分,全长约3335米,坝顶高程185米。工程于1994年12月14日正式动工修建,2006年5月20日全线修建成功。兴建三峡工程的首要目标是防洪,同时还有发电、通航、枯水期补水、调节生态等多方面的功能。
2020年6月8日在长江主汛期来临前夕,三峡大坝上游水位已消落至防洪限制水位145米,提前腾出全部防洪库容。入汛以来,通过长江流域的控制型水库群发挥联合调度的拦蓄调控,在7月第3号洪水来临时,三峡水库水位从7月25日的约158.5米持续上涨,至7月29日,最高涨至将近163.5米。三峡水库避免了上游洪水与洞庭湖洪水叠加,有效缓解了长江中下游防洪压力,对长江2020年第3号洪峰产生有效拦截。拦河大坝的泄洪坝段位于河床中部,在泄洪时采用鼻坎挑流技术,如图所示,将水流挑向空中使水流在空中分散,最终变成扩大数倍的松散水柱,从而减小了水流对坝基的冲击作用。
在大坝的左、右两侧有水电站厂房,机组单机额定容量70万千瓦。左岸山体内还有永久船闸和升船机。永久船闸为双线五级连续梯级船闸,可通过万吨级船队;爬升式垂直升船机,一次过船规模为3000吨级,最大垂直升降高度113米,上升速度约为0.1米/秒,是世界上规模最大、技术难度最高的升船机项目。3000 吨级的大型客轮过坝时间由通过永久船闸的3.5小时缩短为约40分钟,使长江黄金水道通航效益及社会经济效益得以充分发挥。
三峡工程是中华民族在三峡谱写的一首新的民族之歌,世界第一的三峡大坝和世界上最大的水电站以及通航建筑物,成为新的世界奇观。
请根据上述材料,回答下面的问题∶
(1)从2020年6月8日到7月29日,水对大坝底部的压强
(2)升船机提升船只时对船做功的最大功率约为
(3)文中介绍的鼻坎挑流技术减小了水流对坝基的冲击作用。请举出应用此技术设计理念的一个例子,并进行简单的解释说明。
自行车的构造
自行车的基本部件有车架、轮胎、脚踏、刹车、链条等25个部件。按照各部件的工作特点,自行车大致可将其分为导向系统、驱动系统、制动系统。
1导向系统:由车把、前叉、前轴、前轮等部件组成。乘骑者可以通过操纵车把来改变行驶方向并保持车身平衡。
2驱动系统:由脚蹬、中轴、链轮、曲柄、链条、飞轮、后轴、后轮等部件组成。人的脚的蹬力是靠脚蹬通过曲柄,链轮、链条、飞轮、后轴等部件传动的,从而使自行车不断前进。
3制动系统:它由车闸部件组成,乘骑者可以随时操纵车闸,使行驶的自行车减速、停使、确保行车安全。
此外,为了安全和美观,以及从实用出发,还装配了车灯,支架等部件。
具体从自行车的结构和使用情况来看它涉及了许多物理知识,其中有:
(1)轮胎、把套、踏板上有花纹,是为了增大
(2)刹车时用力捏刹车闸,是通过增大
(3)车轮是圆的,转动部位安装有滚珠,是通过变滑动为滚动来
(4)坐垫为马鞍形,是为了增大接触面积,从而减小
(5)自行车的导向、驱动、制动利用了力能改变物体的
(6)车把、踏盘是轮轴能
探海神器——“蛟龙”号
2012年6月24日是个伟大的日子!“蛟龙”号载人潜水器深潜7020米新纪录诞生,“神舟九号”宇宙飞船与“天宫一号”手动交会对接成功,“蛟龙”与“神九”互致祝福,进行了穿越海天的对话,实现了“可上九天揽月,可下五洋捉鳖”的伟大梦想!
目前,“蛟龙”号具备了在全球99.8%的海洋深处开展科学研究、资源勘探的能力。“蛟龙”号的形状外观如图所示,部分参数见下方表格:
“蛟龙”号部分参数 | |
长×宽×高 | 8.2米×3.0 ×米× 3.4米 |
自身质量 | 22吨 |
最大荷载 | 240公斤 |
载人 | 限3人 |
最大速度 | 25海里/小时 |
巡航速度 | 1海里/小时 |
最大工作设计深度 | 7000米 |
正常在水下工作时间 | 12小时 |
这次深潜纪录的创造反映了“蛟龙”号高端技术的创新与突破。
新技术突破——高速水声通信技术电磁波在海水中传播的距离很有限,而普通水声传输又有延时长、复杂环境中有效提取信号难等严重缺陷,“蛟龙”号潜入深海数千米,如何实现实时通讯是个重要难题.中国科学院研发了具有世界先进水平的高速水声通信技术——利用通信声呐进行水下通信联络,成功解决了这一难题。通信声呐是由发射基阵和接收基阵组成,基阵又由换能器基元组成。换能器一般用压电陶瓷材料制成,可将发射机产生的电信号转换为声信号,也可以将接收机接收的声信号转换为电信号。此次“蛟龙”与“神九”成功实现穿越海天对话,高速水声通信技术功不可没。
新技术突破二——大容量充油银锌蓄电池“蛟龙”号搭载的是我国自主研发的、储存电能超过110千瓦时的大容量充油银锌蓄电池,该电池的蓄电能力为美国同类潜水器蓄电池的2倍,成功解决了“蛟龙”号正常水下工作时间长,但又不能携带太重蓄电池的困难。
新技术突破三——悬停定位和自动航行由于不同海域、不同深度的海水密度不同,“蛟龙”号在水中受到的浮力是变化的。按潜航员叶聪的说法,“这次7000米级海试的试验海域,根据测量,海面海水的密度是每立方米1021公斤,而7000米深的海水密度变成每立方米1059公斤。‘蛟龙’号自重22吨,算下来在7000米深度时受到的浮力大概比在海面时要大800多公斤力”(公斤力是工程中常用的力的单位,1公斤力大约等于10牛)。
浮力的变化要靠压载铁来平衡,所谓“压载铁”,就是给“蛟龙”号增加重量的铁块。“蛟龙”号海试团队用周密的数学模型,能根据在不同海域测得的海水温度、盐度和深度等参数精确地计算下潜时所需要的“压载铁”重量。
“蛟龙”号挂好所需压载铁,注水下潜,当下潜至预定深度时,“蛟龙”号能克服自身晃动、海底洋流等内外干扰,通过适时抛掉一定数量的压载铁,利用相关技术实现悬停.此外,“蛟龙”号还具备自动定向、定高、定深三大功能,能够在复杂环境中自动航行,在已公开的消息中,尚未有国外深潜器具备类似功能,当完成工作后,潜航员再抛掉适量的压载铁,实现上浮,可见,无论是下潜,悬停,还是上浮,压载铁的作用都是巨大的。
“祝愿中国载人深潜事业取得新的更大成就!祝愿我们的祖国繁荣昌盛!”,“神九”航天员景海鹏在太空向“蛟龙”号的祝贺,送出了全体中华儿女的心声!
(1)换能器可实现(2)潜艇下潜深度一般是几百米,而“蛟龙”号下潜深度一般是几千米,“蛟龙”号在深海中必须通过抛掉压载铁实现上浮,而不是像潜艇那样采用排水的方法实现上浮,请写出可能的原因及你的理由:
(3)请估算“蛟龙”号的体积大小,并写出估算过程。
2019年1月21日清晨,我国首艘自主建造的001A型航母进行第五次海试,这是我国的第二艘航母,其结构类似“辽宁舰”,但比“辽宁舰”满载时吃水深度多0. 1m,排水量也要大5000t左右,该航母设计携带多种起飞方式不同的舰载机:直升机在航母上垂直升降;战斗机滑跃式起飞;重型飞机采用弹射式起飞.
如图是歼—15战斗机以12°左右的角度滑跃式飞起的情景,这种起飞方式首先需要航母保持一定的速度,然后战斗机在发动机的很强推动力的作用下,短时间、短距离内达到必要的起飞速度;当它返回降落在甲板上时,需要借助拦阻索的拉力才能尽快停止,随着新航母的即将入役,中国海军的实力必将再次上升到一个新高度!祝福中国海军!
(1)在同一海域满载航行时,001A型航母比“辽宁舰”的底部受到海水的压强大
(2)歼—15战斗机在起飞过程中具有的机械能将
(3)歼—15战斗机在返回甲板上着陆时,由于
(4)请分析飞机机翼的结构,利用物理原理解释歼—15战斗机获得向上升力的原因.
汕头海湾隧道
汕头海湾隧道是我国第一条地处8级抗震设防烈度区的最大直径海底盾构隧道,隧道工程线路全长约6.8km,其中北岸接线长0.5km,隧道长4.95km,南岸接线长1.35km;如图1所示,汕头海湾隧道于2021年实现通车。届时隧道双向六车道,设计行车速度为时速60km/h。海湾隧道采用了首台具有自主知识产权的国产超大直径泥水盾构机,堪称地下工程高端装备的“大国重器”。盾构机的外形如图2所示,盾构机由中铁隧道局集团针对汕头海湾隧道的特殊地质条件“量身定制”。一台泥水盾构机刀盘直径15.01m,相当于五层楼高度,全长130m,总质量4600t,总功率10800kW,掘进速度约20mm/min,有上万个零部件组成,海底隧道从海床以下13米深的地底由南向北穿越汕头海湾。
请思考并回答下列问题:(g=10N/kg)
(1)泥水盾构机由大型的马达提供动力转动,马达的工作原理是
(2)一辆汽车从隧道的北岸接线处行驶到隧道的南岸接线处,隧道的两岸接线处分别了设置测速监测点A与监测点B(如图3所示),则该汽车
(3)盾构机启用前,需通过大型起重机将其下降至海面以下,下降20m时,盾构机受到海水的压强为
中国大运河上的古人智慧
在中国的大地上,有一条蜿蜒千里的大运河,它的修建开通促进了中国古代的经济发展和社会变革,大运河上的很多水利工程体现了我国古代劳动人民的智慧,建于宋代,位于浙江省海宁市长安镇内的长安闸坝就是其中的代表之一。
长安闸具有“三闸两澳”的复杂结构,如图所示。其中三闸指上、中、下三个闸门,上闸和中闸之间是第一闸室,中闸和下闸之间是第二闸室,两澳是两个大蓄水池,上澳与第一闸室相通,下澳与第二闸室相通,两澳同时配有可供水进出的斗门。
当船从上塘河向下塘河通航时,关闭中闸和上澳的斗门,提起上闸,使上塘河的水流入第一闸室,当水面相平时,上闸门全部打开,船进入第一闸室;接着关闭上闸,打开上澳的斗门,使第一闸室的水流入上澳,当水面相平时,关闭上澳的斗门;然后关闭下闸和下澳的斗门,提起中闸,水从第一闸室流入第二闸室,当水面相平时,中闸门全部打开,船进入第二闸室;接着关闭中闸,打开下澳的斗门,水流入下澳,当水面相平时,关闭下澳的斗门;然后提起下闸,第二闸室的水流入下塘河,当水面相平时,下闸门全部打开,船进入下塘河。反之,当船从下塘河向上塘河通航时,其道理与此类似。船进出一次长安闸时,只会用掉闸室约四分之一的水量,节省了约四分之三的水量。长安闸解决了通航、节水等大问题。
长安闸坝还设计了一条特殊的快行道,快行道与长安闸平行,河道中修建上窄下宽的水坝——宋坝来分隔水域,如图甲所示。将绳索拴在船上,牵引船只可以快速通过,这种情况称为“翻坝”,如图乙所示。翻坝在运河上十分常见,但是像这种闸、坝联合运营的理念在京杭大运河中却是独一无二的。
2014年6月,中国大运河成功入选《世界遗产名录》。大运河记录了中国历史文化写不尽的厚重、壮美和辉煌,见证了中华文明的源远流长和中华民族的勤劳智慧。
请根据上述材料,回答下面的问题:
(1)长安闸具有
(2)当船从上塘河向下塘河通航的过程中,先后形成了
A.3 B.4 C.5 D.6
(3)文中介绍了宋坝的形状,请写出一条这样设计的好处:
(4)长安闸坝采用闸、坝联合运营的理念提高了通航效率,请你举出一个应用这一理念的例子:
倒装壶,又称倒灌壶,是我国宋辽时期比较流行的壶式.倒装壶的壶盖与壶身连为一体,无法像普通壶那样从上面注水(图甲).这种壶的底部有一个梅花形注水口(图乙),使用时需将壶倒转过来(图丙),水由壶底的梅花形注水口注入壶中,注满水后,将壶放正(图丁),故名“倒装壶”;
倒装壶之所以具有这样的功能,是因为其壶内设计了特殊结构——有A、B两只隔水管,其中隔水管A与壶底部的注水口相连,隔水管B是由壶嘴的出水口向下延伸形成.向壶内注水时,若水从壶嘴外流,表明水已注满(图丙),这时水面的高度取决于隔水管B的高度;将壶翻转过来,若水面不超过壶嘴出水口和隔水管A的高度(图丁),水将不会流出来,这就是倒装壶的神奇之处.如此设计可谓浑然天成,匠心独运,充分体现了我国古代工匠的智慧。(1)倒装壶是根据
(2)倒装壶向外倒水时,若将梅花形注水口密封,水将不能从壶嘴流出,其原因是
(3)观察图丙,倒装壶能够装水的多少是由隔水管
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
中国古代农具——桔槔(jié gāo)
桔槔是中国古代的一种汲水工具,如图甲所示,直杆的中间由竖木支撑或悬吊起来,一端用绳子与水桶相连,另一端绑上或悬上一块重石头。当要汲水时,人用力向下拉绳子,使水桶下降到水面以下并让水进入水桶。当水桶装满水后,人向上拉动绳子,就可让绑重石端的位置下降,同时将提水的容器中的水提升。
(1)桔槔本质上是一种
(2)使用更大的水桶一次打取更多的水时,为了更省力,末端重物不改变其位置的情况下,其质量应
(3)有同学说桔槔另一端绑上的大石头越重越好,你的看法是:
(4)图乙是桔槔的模型,若BO=1m,AO=2m,空水桶重20N,石头重200N,水桶最大装水量200N,则人向上提满桶水时所用的最小力为
中国古代农具——桔槔(jié gāo)
桔槔是中国古代的一种汲水工具,如题图甲所示,直杆的中间由竖木支撑或悬吊起来,一端用绳子与水桶相连,另一端绑上或悬上一块重石头。当要汲水时,人用力向下拉绳子,使水桶下降到水面以下并让水流入水桶。当水桶装满水后,人向上拉动绳子,就可让绑重石端的位置下降,同时将提水的容器中的水提升。 (1)桔槔本质上是一种(2)使用更大的水桶一次打取更多的水时,为了更省力,末端重物不改变其位置的情况下,其质量应
(3)有同学说桔槔另一端绑上的大石头越重越好,你的看法是:
(4)图乙是桔槔的模型,若BO=1m,AO=2m,空水桶重20N,石头重100N,水桶最大装水量200N,则古人汲水时所用的最小力为
中国古代农具——桔槔
桔槔是中国古代的一种汲水工具,如图甲所示,直杆的中间由竖木支撑或悬吊起来,一端用绳子与水桶相连,另一端绑上或悬上一块重石头。当要汲水时,人用力向下拉绳子,使水桶下降到水面以下并让水流入水桶,当水桶装满水后,人向上拉动绳子,就可让绑重石端的位置下降,同时将水井提水的容器提升。(1)桔槔本质上是一种(2)使用更大的水桶一次打取更多的水时,为了更省力,末端重物不改变其位置的情况下,其质量应
(3)有同学说桔槔另一端绑上的大石头越重越好,你认为正确吗?
(4)图乙是桔槔的模型,若,,空水桶重20N,石头重100N,水桶最大装水量为200N,则古人提一桶满水时所用的最小力为