共享单车
骑自行车出行有很多益处,不仅可以节能减排、缓解交通压力,而且骑车时,人需要消耗体能,可以强身健体.一个成年人在水平路面上骑车时所受阻力大约20N.
近年来,我国多个城市推出了多种新型共享单车,北京市的许多街道旁也随处可见,如图所示.这种单车外观结构简单,单车的质量约25kg,比普通自行车质量要大些.
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单车的车锁内集成了嵌入式芯片、GPS定位模块和SIM卡等,便于监控单车的具体位置和状态,其工作原理如图所示.用户可使用手机下载单车APP,查看并找到单车的位置,然后用手机扫描车身上的二维码,通过手机网络发送电磁波到云端请求解锁,云端收到请求后识别该车辆并发云铃系统送解锁指令,单车执行解锁指令自动开锁,用户便可以开计费结果与信息始骑行,手机APP就显示计睦、计价等信息.
此外,此种单车的第一次代,当用户在骑行过程中踩动状态和定位上报脚踏板,可将机械能转化为电能,为车内蓄电池充电,以满足单车定位和自动开锁等过程中的用电需要.
请根据上述材料,回答下列问:
(1)此种单车和手机之间是利用
(2)此种单车的第一代,在骑行过程中可将机械能转化为电能,是利用
(3)当手机扫描二维码时,下列说法正确的是
A.扫描时手机接收到的信号时利用了次声波 B.二维码位于摄像头的一倍焦距以内
C.二维码是光源 D.摄像头相当于凸透镜
(4)一个成年人在水平路面上以正常的速度保持匀速骑行半小时,消耗的能量最接近
A.2×103J B.2×105J C.2×107J D.2×109J
(5)李嘉轩放学回家途中把自行车骑得飞快,妈妈看见后警告他说“以后骑自行车慢点,不然很危险”,用所学物理知识解释:
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清洗机是利用高压水清洗车辆表面污垢的机器(如图).有一种无锡生产的CC5020型清洗机的铭牌如表所示.清洗机工作时,利用外加电力所产生的压强将水从水管中压出.其对水的压力可用压强与水管横截面积之积得出,而清洗机对水所做的功就是此力所为,详情见“信息快递”.
型号 | CC5020 | 额定压强 | 5×106Pa |
电源 | 220V/50Hz | 额定流量 | 20L/min |
额定功率 | 2.2kW | 防护等级 | IP25 |
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信息快递:怎样计算清洗机对水所做的功? 设压力F作用在水上,使水在F的方向(可以认为是沿着水管方向)上移动距离为L,则F对水做的功为: W=FL,而F=PS,所以W=FL=PSL=… 注:P的单位为Pa,S为水管横截面积,单位为m2 |
(1)你认为清洗机的动力设备是
(2)清洗机正常工作时,通过清洗机的电流是
(3)若清洗一辆汽车平均耗时10min,则清洗一辆汽车平均用水多少kg
(4)需要消耗电能多少
(5)清洗机正常工作10min,清洗机对水做功多少
伟大的发明---单靠重力工作的电灯
英国伦敦设计师马丁•瑞德福和吉姆•里弗斯发明了一款实用的“重力灯”.它靠重力发电.在灯身上挂着一个重物,重物下落时,它会拉动灯中心的一根绳子,从而启动一台发电机.发电机把下落重物产生的能量为灯供电.这和手描式发电装置的原理一样现在,重力灯迎来了第二代﹣“重力LED灯GL02”,其亮度相当于一个12瓦的日光灯(如图1),使用寿命可以达到200年.“重力LED灯G02”挂大约2米高,通过拉几下珠绳把重物吊起,松开后,重物因重力的关系会慢慢下降(每秒大约2mm,如图2).以一系列的齿轮带保超重的物体安全地着陆地面.当沙包落到地面时,只要将沙包再提高至原来位置,又可以继续发电.这样就能拥有绿色、不用电池、无污染、使用“零成本、源源不断的光能.重力LED灯的照明时间取决于安装的高度,正常情况下,安置于18米的高度,可以维持约20分钟的照明,当然你安装高度的越高.维持时间越长.
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(1)重力灯的主要构件是直流发电机,它的工作原理是
(2)重力灯的内部结构如图3所示,使用了滑轮系统,通过向下拉珠绳把重物吊起.重力灯利用滑轮系统的目的是
(3)如果某一次使用重力灯,将质量为20kg的重物吊起到1.8m的高度释放,重物以2mm/s速度匀速竖直下降,整个过程中可使10只并联的标有“3V、10mA”LED灯正常发光.则整个过程中重物的重力做功
(4)重力灯是绿色、无污染的清洁照明工具,使用“零”成本.但它也有不足之处,请说出使用重力灯的一点不足:
美国建筑师凯文•朔普费尔设计出了一种能漂浮在水中的城市(如图所示),漂浮城市装有动力装置,可以移动。该漂浮城市三角形建筑的主体结构是中空的,强风能从中通过,可以确保当飓风来临时,把飓风对建筑的破坏降至最低。该漂浮城市高达360m,占地270万平方米,可容纳多达4万居民。酒店、商店只要是普通城市有的,这里都一应俱全。漂浮城市的表面安装有太阳能电池板,接收太阳能的功率为8.0×108W。
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(1)太阳能电池板工作时,是
(2)若三角形建筑空洞的面积为2.0×104m2,某次飓风正好垂直于空洞的表面吹入,1s流入空洞的空气质量是1.92×106kg,该地的空气密度是1.2kg/m3,则飓风的风速是
(3)若电池板吸收的太阳能只用来提供推动漂浮城市前进所需的能量,漂浮城市在平静的水面上沿直线运动,运动过程中受到的阻力不变。从某一时刻开始,漂浮城市受到水平方向的牵引力F随运动时间t的变化关系如图甲所示,漂浮城市的运动速度v与时间t的关系如下图乙所示。
①漂浮城市运动到第25s时受到的阻力为
②漂浮城市在匀速运动过程中,太阳能转化为机械能的效率是
海浮式风电平台
2023年5月20日,我国首座深远海浮式风电平台“海油观澜号”成功并入文昌油田群电网,标志着我国深远海风电关键技术取得重大进展。“海油观澜号”由浮式基础和单风轮风机组成,整体高度超200米,总质量达
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图乙是2024年4月18日由某研究团队研制的“V”字形双风轮风电平台,其并列安装的两个风轮,互不干扰,带动各自的发电机工作,使海上风力发电技术有了较大的提升。
A. 电铃
B. 麦克风
C. 扬声器
D. 指南鱼
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(3)文章中划线句中的“kW”应改为
(4)相同条件下,双风轮风机可提升发电机的
海水的利用
地球表面的70%以上是海洋,开发利用海洋有广阔的前景。潮汐是一种海平面周期性变化现象,海平面每昼夜有两次涨落。人们在靠近海的河口或海湾深处建大坝,在大坝中间装上水轮发电机组。涨潮时,海水通过大坝流进河口,带动水轮发电机发电;退潮时,海水又流回海洋,从相反方向带动水轮发电机发电。我国最大的潮汐电站——浙江温岭江厦潮汐电站总装机容量3200千瓦,年发电量600万度。海水淡化和海水直接用于工业冷却用水的相关设备。管道防腐等技术已比较成熟。我国大亚湾核电站冷却用水也来自于海水。
(1)潮汐发电是将
(2)1吨煤燃烧后可发电2.5×103kW•h,江厦潮汐电站每年的发电量可节约
(3)海水淡化是利用海水先
(4)海水用来做工业冷却用水主要是利用了水的
海水的利用
地球表面的70%以上是海洋,开发利用海洋有广阔的前景。
潮汐是一种海平面周期性变化现象,海平面每昼夜有两次涨落。人们在靠近海的河口或海湾深处建大坝,在大坝中间装上水轮发电机组。涨潮时,海水通过大坝流进河,带动水轮发电机发电;退潮时,海水又流回海洋,从相反方向带动水轮发电机发电。法国的郎斯潮汐电站年发电量达5×108kW·h。
海水淡化和海水直接用于工业冷却用水的相关设备、管道防腐等技术已比较成熟。部分沿海国家许多工业冷却水来自海水。
(1)潮汐发电是将
(2)1吨煤燃烧后可发电2.5×103 kW·h,郎斯电站每年的发电量可节约
(3)海水用来作工业冷却用水主要是利用了水的
(4)海水淡化是利用海水
极紫外光,又称极端紫外线辐射,是指电磁波谱中波长从121纳米到10纳米的电磁辐射。极紫外光刻(Extremeultra-violet),常称作EUV光刻,它以波长为10纳米-14纳米(频率为3×1016Hz-2.14×1016Hz)的极紫外光作为光源的光刻技术。具体为采用波长为13.4nm的紫外线。极紫外线就是指需要通过通电激发紫外线管的K极然后放射出紫外线。
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(1)如图1所示,灯光照射在Mate60RS非凡大师版本手机上,机身上部比下部暗,机身下部明亮是由于灯光在手机下部发生
(2)如图2所示,静谧空间通话功能所采集的声纹信息主要属于乐音三个特征中的:
(3)天通一号卫星相对地球静止,下图中哪个轨道是天通一号卫星所处轨道
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(4)如图3所示,极紫外光波长越短加工芯片的精度越高(已知:波速=波长×频率,极紫外光的波速为3×108m/s),未来国产光刻机可能使用的波长为12nm极紫外光的频率为:
环境中的电磁波
电磁波不依靠介质传播,在真空中的传播速度等于光速。电磁波由低频到高频的频谱依次为无线电波、微波、红外线、可见光、紫外线、X射线及γ射线。人眼能够接收到的电磁波称为可见光,太阳光是电磁波的一种可见的辐射形态,各种频率的电磁波在不同领域发挥着巨大的作用,也给人们生活带来了极大的便利,提高了人们的生活质量。
电磁波有广泛的应用:无线电波用于通信等;微波用于微波炉等;红外线用于遥控、热成像仪、红外制导等;可见光是所有生物用来观察事物的基础;紫外线用于医用消毒、验证假钞、测量距离、工程上的探伤等;X射线用于CT照相等。电磁波给人类带来便利的同时,也不可避免地对人造成一些危害。例如:电磁波噪声会干扰电子设备、仪器仪表的正常工作,使信息失误、控制失灵。看电视时遇到的图象抖动和“雪花”现象,是因为受到附近电磁波的干扰。电磁波干扰还可能造成铁路控制信号的失误,也会引起飞机、导弹、人造卫星的失控等等。电磁辐射还直接威胁着人类的健康。微波炉就是利用微波照射食物,将食物加热、烧熟。我们的周围若存在着微波,微波照射身体上,身体也会被微波不断“加热”、“烧煮”。研究结果都表明,人如果长时间受电磁辐射,会出现乏力、记忆力减退等神经衰弱症状,以及心悸、胸闷、视力下降等症状。电磁辐射对人类生存的环境已经构成了的威胁,电磁辐射已经成为一种名副其实的环境污染。
为了控制电磁污染,世界卫生组织和国际辐射防护协会也制定了“环境卫生准则”和有关的电磁辐射强度标准。我国卫生部也发布了“环境电磁波卫生标准”。面对日趋严重的电磁污染,人们应有防护意识,了解一些必要的防护措施,例如:让电磁污染源远离居民稠密区;改进电气设备,减少电磁泄漏;安装电磁屏蔽装置,降低电磁辐射强度等等,来减少环境中的电磁污染。
请根据上述材料,回答下列问题:
(1)电磁波在真空的传播速度为
(2)微波的波长比紫外线的波长
(3)请举出你生活中应用电磁波的实例
(4)请你提出有效防止电磁污染的建议
首届世界5G大会于2019年11月在北京举行。“5G代表什么呢?5G是第五代移动通信技术的简称,是最新一代蜂窝移动通信技术。5G网络的优势在于数据传输速率远远高于以往的蜂窝网络,比当前的有线互联网还要快;另一个优点是较低的网络延迟,响应时间低于1毫秒。由于数据传输更快,5G网络将不仅仅能为手机用户提供服务,而且还将成为家庭和办公网络的提供商,与有线网络提供商形成竞争。
无线通信技术中的奥秘是什么呢?它蕴含在物理学的基本公式“
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由于5G技术采用了高频段传输,其最大的问题就是传输距离大幅缩短,覆盖能力大幅减弱。为了解决这一问题,需要增加覆盖同一区域的5基站的数量,全国已经建设5G基站11.3万个,将来我们身边将会出现很多的“微基站”、“天线阵列”,这样同一基站下的两个用户就可以不通过基站直接实现手机间的传输。
5G的应用不仅局限于消费端,更广阔的市场在于工业互联网领域的应用,如5G智慧工厂、自动驾驶等。目前,自动驾驶是市场焦点之一,车辆利用5G通讯网络可在一、两公里之外提前感知交通信号灯,为无人驾驶提供支持。
阅读上文,回答下列问题:
(1)车辆利用5G通讯网络可在一、两公里之外提前感知交通信号灯,为无人驾驶提供支持。如图所示,是用于路口的5G指示灯,红黄绿指示灯的连接方式以及5G通讯传递信息的形式分别为
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A.串联、超声波 B.串联、电磁波
C.并联、超声波 D.并联、电磁波
(2)5G技术高频段传输数据遇到的困难是:
(3)电磁波在真空中的传播速度为3×108m/s。若使用频率为25吉赫兹(GHz)的电磁波进行5G商用的频段试验,其中1GHz=109Hz,请利用短文中的知识,计算5G商用电磁波的波长为
神舟十三号载人飞船的回家之旅
2022年4月16日上午10时左右,神舟十三号载人飞船的返回舱成功返回地面,圆满完成任务,刷新了中国航天员单次太空驻留时间的纪录。神舟十三号飞船与空间站运行在距地面约400公里高的轨道上,以接近每秒8公里的速度运动,飞船具有极大的势能和动能,它在返回地面过程中经历了四次“刹车”,耗散掉这些能量后稳稳落地。
第一次刹车
神舟十三号飞船经历转体、丢弃掉轨道舱等动作后,发动机向前喷气产生反推力,使飞船减速,让飞船脱离原运行轨道,进入返回地球轨道,飞船以无动力状态在地球引力的作用下下落。在距离地面140公里的时候,飞船再丢弃掉推进舱,此时飞船只剩返回舱了。
第二次刹车
在距离地面100公里的时候,返回舱高速进入大气层,强烈压缩其前面的空气,造成温度急剧升高,使其被一层高温的等离子体包围着。等离子体能够屏蔽电磁波,形成所谓的“黑障”区,造成了返回舱与地面控制人员无法进行通讯。在距离地面40公里的时候,黑障消失,返回舱与地面恢复联系。
第三次刹车
在距离地面10公里的时候,依次打开减速伞与主降落伞,减速伞能够让返回舱的速度降低到60米每秒,主降落伞能够让返回舱速度降低到3米每秒!
第四次刹车
当距离地面只有1米的时候,返回舱底部的反推发动机瞬间点火,喷出大量的高压燃气,最终把最后的一点速度也抵消掉,返回舱完成太空之旅。
(1)在所谓的“黑障”区,返回舱无法与地面控制人员进行通讯的原因是
(2)请你列举出与第一次和第四次刹车原理相似的生活实例。(至少举出2个生活实例)
电磁波炸弹
电磁波炸弹,又称高能微波炸弹,专用来摧毁敌方的电子通信设备。澳大利亚防务分析专家在叙述电磁波炸弹原理的一篇论文中说,电磁波炸弹来源于磁脉冲效应,这种效应最早在核爆炸中被发现,在纳秒级的短时间内爆发的微波电磁脉冲,可以产生数千伏的电场,给暴露在空气中的电极、电线和电路板造成不可逆转的破坏。
电磁波炸弹犹如一个超大功率的微波炉,在极短时间内产生的微波足以构成脉冲,这样就可以把落点周围的电子设备击穿和烤焦。现代军队已高度依赖电子探测、通信和指挥设备,一旦它们被摧毁,一支军队将大大丧失战斗力。
(1)电磁波炸弹对什么破坏力最大?
(2)电磁波炸弹的发明源于什么效应?
牵手太空
火箭是卫星、载人飞船等通往太空的“专车”。对于这辆“专车”来说,其自身质量越小越好,装载提供动力的燃料越多越好。火箭虽是个“钢筋铁骨”的大个子,质量几百旽,但是箭体外壳、电缆、各种仪器等质量只占十分之一左右,其余均为液氧、四氧化二氮、液氢等推进剂。2016年10月17日,搭载神舟十一号载人飞船的长征二号F遥十一运载火箭,在酒泉卫星发射中心点火升空并取得圆满成功。如图甲所示是运载火箭的发射场景,火箭的总长度为58m,火箭点火后竖直向上做直线运动,图乙为监控系统先后间隔2s拍摄到的带有比例标尺的位置照片。景海鹏、陈冬两位航天员开展了为期33天的太空之旅,这是中国迄今为止时间最长的一次航天飞行。10月19日,神舟十一号载人飞船与天宫二号空间实验室实现自动交会对接,成功牵手(图丙)。景海鹏顺利进入天宫二号,成为第一个进入天宫二号的航天员。神舟十一号的成功,标志着中国载人航天探索试验进入新阶段。(2)为了减轻火箭自身的质量,箭体应选用密度较的材料
(3)运载火箭使用的液态燃料是通过降低温度和
(4)依据图乙照片上的比例标尺可推算:在这2s内火箭升空的速度为