神舟号
神舟系列为载人航天飞船,如图甲所示是长征火箭将神舟十三号载人飞船发射升空的场景,中国载人航天技术的自主发展,向世界展示了民族创新能力的提高和国家综合实力的提升。载人飞船在太空中飞行时,由于处在真空环境,它的舱门必须具有良好的密封性,为了检验飞船舱门的密封性能,科研人员采用了如下的方法:将待检验的飞船舱体M置于一个集气空腔N中。先向舱体M充入压强为的空气,再把集气空腔N抽成真空,若舱门漏气,一段时间后便会有气体从舱体M进入集气空腔N中。科研人员设计了如图乙所示电路,利用、两个完全相同的压敏电阻来测量舱体M和集气空腔N中的压强。已知舱体M的容积为V,集气空腔N真空部分的容积为4V,飞船舱门的面积是,不计舱体M器壁的体积,整个过程温度不变。电路中的阻值为,电源电压为,压敏电阻、的阻值随气体压强变化的关系如表所示。
压敏电阻受到的气压 | 0 | 0.1 | 0.2 | 0.3 | 0.4 | 0.5 | 0.6 | 0.7 | 0.8 | 0.9 | 1.0 |
压敏电阻对应的电阻值 | 100 | 80 | 60 | 44 | 30 | 25 | 20 | 16 | 12 | 10 | 8 |
(2)实验表明,一定质量的气体在温度不变时,压强随体积的变化如图丙所示。若空气从舱体M中逸出,经过一段时间后,M、N中的压强相等,开关S接在b处,则此时通过的电流是多大?
(3)在检验过程中的某时刻,开关接a时压敏电阻RM两端电压为,的功率为,开关接b时压敏电阻两端电压为,的功率为。若,且,则此时䑪门内外受到的压力差是多少?
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超市电动搬运车
如图甲所示是超市常用的一种电动搬运车,用于超市卖场与库房间的货物运输及提升。下表是其相关参数,其电路工作原理示意图如图乙。当闭合开关S1时,提升电动机M工作,将货物提升到指定高度。当闭合开关S2时,进退电动机M2工作,驱动搬运车前进或后退。电源是电压为36V的蓄电池组,当电池容量低于满容量的10%时,会报警提醒,返回充电座充电。电机效率是指电动机获得的有用机械能与消耗电能的比值。(g取10N/kg)
型号 | 自重 | 最大载货量 | 蓄电池电压 | 蓄电池容量 | 提升电机额定电压/额定功率 | 进退电机额定电压/额定功率 | 电机 效率 |
PTE20X | 0.4t | 2t | 36V | 100Ah | 36V/800W | 36V/900W | 80% |
(1)搬运车既能前进又能后退,是通过改变电动机中的
(2)下列关于对搬运车的蓄电池的说法正确的是
A.蓄电池充足电一次,消耗的电能约3.6×106J
B.蓄电池组充电时,电能转化为化学能
C.蓄电池放电的过程中,蓄电池相当于用电器
D.蓄电池组是由若干节蓄电池并联组成的
(3)利用搬运车将1×103kg的货物放至货架,闭合开关
(4)搬运车上有显示所载货物质量的仪表,其电路如图丙所示,电源电压24V,电流表(0~0.6A),滑动变阻器R2(60Ω;1A),压敏电阻R的阻值与所受压力F的关系如图丁所示,由电流表改装的“质量表”显示盘上的刻度在最
(5)搬运车检测到电池容量低至10%时会报警提示返回充电。若返回过程中受到的阻力为车自重的0.3倍,剩余电池容量20%的能量可供搬运车克服阻力做功,为确保搬运车能顺利返回充电,需要充电时搬运车离充电座最远
实验次数 | 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 |
光强 | 1.0 | 2.0 | 3.0 | 4.0 | 5.0 | 6.0 |
光敏电阻 | 36.0 | 18.0 | 12.0 | 7.2 | 6.0 |
(1)电阻率是形容导体导电能力的物理量,电阻率ρ的计算公式: ρ=
(2)现有一段粗细均匀的铜导线,小华查到了这材料电阻率ρ的值为1.7×10-8(其单位恰好是上一问用基本单位所表示的单位),想利用上面公式间接地测出这电阻线的横截面积S,他的方法是: 先用刻度尺测出这段铜导线的长为88m;再把这段铜导线接入适当电路中,用伏安法测出铜导线两端的电压U=7.48V 及通过的电流I=10A。根据测量数据,小华最终计算出这段铜导线的横截面积 S=
多功能喷洒车
二十大报告指出:推动绿色发展,促进人与自然和谐共生。多功能喷洒车(雾炮车)作为城市环保小卫士充当着重要角色;某款喷洒车的主要结构如图所示,配置的四冲程柴油机不仅要牵引喷洒车前行,还要带动雾炮机电气箱里的发电机发电,然后发电机给风机、转向机、水泵和液压泵供电,水泵和液压泵可独立工作,机械结构上,喷雾炮筒的转轴设计在炮筒的重心;工作时水泵通过水管将水箱中的水直接压到喷嘴处,然后被风机产生的强风喷射出去;转向机可带动喷雾炮筒左右水平旋转,液压泵撑杆可支撑并带动喷嘴上下转动,达到有效控制喷洒射程和面积的作用;喷洒车的部分参数如下表所示,其中最大能效的定义为:当以最大射程和流量工作时,最大射程和单位时间喷水体积的乘积与发电机输出功率的比值;
发电机输出电压 | 380V | 最大能效 | 柴油机效率 | 40% | |
发电机效率 | 90% | 喷水最大流量 | 90L/min | 水箱容积 |
(1)下列关于雾炮机的说法正确的是
A.液压泵和水泵串联在电路中
B.风机、转向机和发电机都是将电能转化为机械能
C.喷水时,喷雾炮筒相当于省力杠杆
D.该雾炮机也可利用家中的插座直接供电工作
(2)某次喷洒车以36km/h匀速行驶执行喷洒任务,柴油机提供5000N牵引力的同时还实现发电机输出功率27kW,使得雾炮机以最大射程和最大流量工作,已知柴油热值为,求该过程中:
①喷洒车的动能
②该雾炮机的最大射程为
③喷洒车工作20min消耗柴油
如图甲所示是一款新科技运动器械——电动水翼冲浪板,下表是其相关参数,其机构示意图如图乙。内部含有的电机推动水翼板向前运动,玩家通过板体站立就实现了水上飞行。内部电机电源是电压为48V的蓄电池组,电机效率是指电动机获得的有用机械能与消耗电能的比值。(g取10N/kg)
品牌 | 自重 | 最大载重 | 最大速度 | 蓄电池电压 | 蓄电池容量 | 电机额定电压额定功率 | 电机效率 |
苇渡 | 25kg | 100kg | 36km/h | 48V | 40Ah | 48V 3000W | 80% |
A.蓄电池充足电一次,储存的电能约4×105J
B.蓄电池组充电时,电能转化为化学能
C.蓄电池放电的过程中,蓄电池相当于用电器
D.蓄电池组是由若干节蓄电池并联组成的
(2)当冲浪板在额定功率下以最大速度匀速前进时,电机最大电流为
(3)质量为75kg的运动员站在冲浪板上,以最大速度前行了3.6km,此时阻力是总重力的0.2倍,则阻力为
(4)为了防止速度过快对人造成伤害,小明利用压力传感器设计了一个“感知自启系统”,如图丙所示。该系统由“感知电路”、“控制电路”等组成。其中电源由蓄电池提供,R是电阻箱,RP是压力传感器,可视为可变电阻,它的阻值与压力变化的对应关系如下表所示:
F/×103N | 1 | 2 | 3 | 4 | 6 |
RP/Ω | 18 | 9 | 6 | 4.5 | 3 |
②为了能使控制电路在压力较弱时就能启动反推电动机进入工作状态,可采取的措施:一是
2012年9月25日上午,中国首艘航空母舰“辽宁”号(图甲)正式交接服役,从此中国摆脱了没有航母的历史。航母上安装有卫星通讯天线、有源相控阵雷达等设备,配备近防武器系统和各型舰载机,有关参数如表所示。新型固定翼舰载机(图乙)在“辽宁”号航母训练平台上的着落、起飞试验已取得成功。
辽宁号航空母舰参数 | |||
满载排水量/t | 67500 | 总功率/kW | 1.5×105 |
动力提供(燃料) | 重油 | 最高航速km/h | 54 |
最大舰长/m | 304 | 最大舰宽/m | 70.5 |
发动机的效率/% | 25 | 最大舰载机数量/架 | 30 |
(2)为庆祝航母首次执行任务成功,各种焰火缤纷绽放。有一种质量为100g的叫做“高声”的焰火,其特点是不会爆炸,能够持续向下喷射火焰,产生大小为自重5倍的恒定的推力,因其速度快产生啸叫声,所以称为“高声”。经实验测量,这种焰火在运动时,受到的阻力与速度的关系如图丙所示,则焰火受到的最大阻力为
(3)如果航母总功率全部用来提供它向前的牵引力,当航母以最高航速54km/h航行时,在这种状态下匀速航行1000km,航母发动机的效率为25%,至少需要燃烧多少吨的重油?(重油的热值为4.0×107J/kg)
无人驾驶飞机无人驾驶飞机简称“无人机”,英文缩写为“UAV”,是利用无线电遥控设备和自备的程序控制装置操纵的不载人飞机。无人机按应用领域,可分为军用与民用。军用方面,无人机分为侦察机和靶机;民用方面,无人机配合行业应用,是无人机真正的刚需,目前在航拍、农业、植保、自拍、快递运输、灾难救援、观察野生动物、监控传染病、测绘、新闻报道、电力巡检、救灾、影视拍摄、制造浪漫等等领域的应用,大大的拓展了无人机本身的用途,发达国家也在积极扩展行业应用与发展无人机技术。
如图1所示是目前较为流行的一款四风叶的无人航拍机,当剩余电量减为电池容量的10%时,无人机会自动下降并停留地面等待充电,表一为本款无人机的部分参数,其中的电池容量是指放电电流与放电总时间的乘积。
表一:
额定工作电压 | 6V | 额定功率 | 42W |
电池容量 | 1500mAh | 工作噪音 | <50dB |
风叶数量 | 4片 | 整机质量 | 500g |
遥控距离 | 200m | 飞行时间 | 6-12分钟 |
充电时间 | 200分钟 | 电能机械能转化效率 | 90% |
表二:
风叶转速(千转/分钟) | 1 | 1.2 | 1.4 |
风力(牛顿) | 4 | ||
动率(牛顿⋅分钟/千转) | 4 |
(2)该无人机正常工作时的电流为
(3)由表二数据可知,当风量为1.4千转/分钟时,无人机的动率为
(4)光敏电阻是制作感光器材的常用元件,其阻值随受光强度的增加减少。在无人机的航拍镜头中,加入光敏电阻电路可自动控制进入镜头的光强度,电子镜头的透光能力随着受控电压的增加而增加。如图3所示,RG为光敏电阻,R0为定值电阻,无人机的航拍镜头中将电子镜头电路与
光电效应
光电效应最早是由赫兹发现的一种神奇的物理现象,后来爱因斯坦作出了科学的解释。光电效应分为光电子发射效应、光电导效应和阻挡层光电效应,又称光伏效应。光电子发射效应发生在物体表面,又称外光电效应。外光电效应是指被光激发产生的电子逸出物质表面的现象(如图甲),只有入射光的频率高于一定值时,才能激发电子逸出物质表面。光电导效应和阻挡层光电效应发生在物体内部,统称为内光电效应。内光电效应是指被光激发所产生的电荷仍在物质内部运动,但使物质的导电能力发生变化或在物体两端产生电压的现象。
光敏电阻器是利用半导体的光电效应制成的一种电阻值随入射光的强度而改变的电阻器。光敏电阻器一般用于光电测量、光电控制和光电转换等。工业生产中,常用光敏电阻来探测光照强度。如图丙,只将光敏电阻正对光源,其余部分电路置于光源外,就可以通过量程为300mA的灵敏电流表来显示光照强度(E/lx)。电源电压恒为4.5V,蜂鸣器(视为定值电阻)的阻值为10Ω,光敏电阻R与承受光照强度E变化的关系如表所示:
光照强度E/(lx) | 100 | 200 | 300 | 400 | 500 | 600 |
R/Ω | 18.0 | 9.0 | 6.0 | 4.5 | 3.6 | 3.0 |
(1)外光电效应会从物质中激发出
(2)太阳能电池是依据
(3)图乙所示是可见光谱图,如果黄光照射到某金属表面能产生外光电效应,则下列照射该金属也一定能产生外光电效应的光是
A.红光和橙光 B.红光和绿光
C.蓝光和紫光 D.橙光和靛光
(4)图丙电路能够测量的最大光照强度是