直流充电桩
直流充电桩是一种为电动汽车补给能量的装置,如图甲所示,它能够将电网中的交流电转化为直流电,再将电能充入汽车动力电池(以下简称电池)。通常,直流充电桩比交流充电桩的充电电压更高、电流更大,因而可实现快速充电。设电池当前储能占充满状态储能的百分比为D。充电时,充电桩的充电功率P会随着电池的D的变化而变化,同时用户还可以通过充电桩显示屏了解充电过程中的其他相关信息。现实际测试一个直流充电桩对某辆电动汽车的充电性能。假定测试中充电桩输出的电能全部转化为电池的储能。充电前,D为30%,充电桩显示屏中充电时长、充电度数、充电费用示数均为0。开始充电后,P与D的关系如图乙所示(为方便计算,图像已作近似处理),充满后,立即停止充电。当D达到70%时充电桩显示屏的部分即时信息如下表。充电电压(V) | 充电电流(A) | 充电时长(min) | 充电度数(kW⋅h) | 充电费用(元) |
400 | 45 | 24.0 | 28.80 |
(2)在D从30%增至70%的过程中,充电功率大致的变化规律是
(3)若充电过程中充电电费单价不变,则测试全过程的充电费用为
(4)设D从70%增至80%所需时间为t1,从80%增至90%所需时间为t2,且t1:t2=2:3,则测试全过程的充电总时长为
超声波测速
超声波是振动频率高于20000Hz的声波,它具有指向性好、反射能力强、能量集中等特点,可用于测距、测速等。测距是测速的基础,如图甲所示,超声波测速仪向静止的汽车发射超声波信号(简称信号),同时开始计时,信号传播过程中遇到汽车会被反射,测速仪接收到返回的信号就停止计时,根据记录的时间及其与路程、速度的关系,可计算出汽车与测速仪之间的距离,图乙是信号传播过程的s-t图像,s表示信号与测速仪之间的距离,t表示信号传播的时间。
则速仪测量汽车速度的原理是:测速仪向运动的汽车先后发射两次信号,根据汽车在两次遇到信号之间所通过的路程及所用的时间,由速度公式可得出汽车的平均速度测速仪在公路上对某跑车进行测速时,向匀速驶来的跑车发射两次信号,两次发射信号的时间间隔是1.0s,第一次发射信号到接收用时0.6s,第二次发射信号到接收用时0.3s。经测速仪测定,该跑车超速,驾驶员将受到交警部门处罚。(超声波速度取340m/s)(1)人耳
(2)如图乙所示,若t0=0.4s,则静止的汽车与测速仪之间的距离为
(3)通过计算,在下图中,大致画出测速仪对该跑车发射的两次信号传播过程的s-t图像(t从第一次发射信号开始计时)。跑车在两次遇到信号之间通过的路程为
潜艇的“耳目”——声呐
潜艇最大的特点是它的隐蔽性,作战时需要长时间在水下潜航,这就决定它不能浮出水面使用雷达观察,而只能依靠声呐进行探测,所以声呐在潜艇上的重要性更为突出,被称为潜艇的“耳目”。
声呐是利用水中声波对水下目标进行探测、定位和通信的电子设备,是水声学中应用广泛的一种重要装置。
声呐能够向水中发射声波,声波的频率大多在10kHz~30kHz之间,由于这种声波的频率较高,可以形成较指向性。声波在水中传播时,如果遇到潜艇、水雷、鱼群等目标,就会被反射回来,反射回来的声波被声呐接收,根据声信号往返时间可以确定目标的距离。
声呐发出声波碰到的目标如果是运动的,反射回来的声波(下称“回声”)的音调就会有所变化,它的变化规律是:如果回声的音调变高,说明目标正向声呐靠拢;如果回声的音调变低,说明目标远离声呐。
请回答以下问题:
(1)人耳能够听到声呐发出的声波的频率范围是
(2)①如果停在海水中的潜艇A发出的声波信号在10s内接收到经B潜艇反射回来的信号,且信号频率不变,潜艇B与潜艇A的距离是
②停在海水中的潜艇A继续监控潜艇B,突然接到潜艇B反射回来的声波频率是变低的,且测出潜艇B的速度是20m/s,方向始终在潜艇A、B的连线上,经一分钟后潜艇B与潜艇A的距离为
(3)在月球上能否用声呐技术来测量物体间的距离?
牛顿冷却定律
当一个物体表面温度比周围环境高时,就会向周围环境散热,散热快慢可以用单位时间内散失热量的多少来表示。英国物理学家牛顿提出:物体散热快慢与物体和周围环境的温度差成正比。后人研究发现,在温度差不太大的情况下(小于15℃),这个结论符合实际散热规律,称为牛顿冷却定律。如果散热快慢用q表示,则牛顿冷却定律可以表示为q=k(t物-t环),其中k是散热系数,与物体的表面性质、表面积、周围环境性质等因素有关,和物质种类无关,如果上述因素相同,不同物质的散热系数就相同。由于不同物质的比热容不同,即使散热快慢相同,它们降低相同温度需要的时同也不同,根据降温时间可以得到两种物质比热容的大小关系,从而可以进行比热容的测量。(1)物体向周围散热,内能减少,这种改变内能的方式叫做(2)散热快慢q和下列概念中物理意义最接近的是
A.速度 B.密度 C.功率 D.效率
(3)一个物体温度为30℃,周围环境温度保持20℃不变,此时物体的放热快慢为q。当物体温度降低到29℃时,散热快慢为
(4)如图甲所示,用两个同样的保温杯分别装满水和盐水,水和盐水的温度都是30℃,周围环境温度保持20℃不变,保温杯散开口,水和盐水温度随时间变化的图像如图乙所示已知水的比热容为4.2×103J/(kg·℃),盐水的密度为1.1×103kg/m3,则盐水的比热容为
汽车安全带
现代社会汽车大量增加,我国2017年生产各种汽车2300多万辆,在促进经济发展的同时,汽车交通事故频繁发生。汽车安全带是用于保护驾乘人员的装置,尤其在行驶中会起到很大的作用。如图甲。安全带结构一般由软带等部分组成。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,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)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
(2)汽车制动过程中速度越来越慢,说明力可以改变物体的
(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.为了安全,安全带要尽可能系得松一些
C.用手快速拉安全带,安全带不能被拉动
D.汽车突然启动时,安全带能对人起到保护作用
(4)发生碰撞时,安全带对人的拉力随时间变化的图像是
A. B.
C. D.
(5)为了提醒司机朋友在雨天注意行车安全,在高速公路旁设置了警示牌,请你为警示牌写一句安全标语:
无砟(zhǎ)轨道的高速列车
无砟轨道(如图甲)的路基不用碎石,铁轨和轨枕直接铺在混凝土上,这可减少维护、降低粉尘等。沪宁城际高速铁路将建成投入运营,标志着我省进入了高速铁路时代。高速列车在无砟轨道上运行时如子弹头般穿梭而过,时速可达350km(如图乙),传统铁路的钢轨是固定在枕木上,之下为小碎石铺成的路砟(如图丙)。
(1)列车设计为子弹头型,目的是:
(2)列车在匀速行驶过程中,列车的动力
(3)在高速行驶的动车上,相对于座椅来说,桌子是
(4)高速行驶的动车进站前关闭电源,由于
超声波测速
能引起人的听觉的声音频率在20Hz~20000Hz范围内,超声波是振动频率高于20000Hz的声波,它具有指向性好、反射能力强、能量集中等特点,可用于测距、测速等。
测距是测速的基础,如图1所示,超声波测速仪向静止的汽车发射超声波信号(简称信号),同时开始计时,信号传播过程中遇到汽车会被反射,测速仪接收到返回的信号停止计时,根据记录的时间及其与路程、速度的关系,可计算出汽车与测速仪之间的距离。图2甲是信号传播过程的s-t图像,s表示信号与测速仪之间的距离,t表示信号传播的时间。
测速仪测量汽车速度的原理是:测速仪向运动的汽车先后发射两次信号,根据汽车在两次遇到信号之间所通过的路程及所用的时间,由速度公式可得出汽车的速度。测速仪在公路上对运动的汽车进行测速时,向匀速驶来的汽车发射两次信号,两次发射信号的时间间隔是1.0s,第一次发射信号到接收用时0.6s,第二次发射信号到接收用时0.3s,两次信号传播过程的s-t图像如图2乙所示(t从第一次发射信号开始计时)。 超声波速度取340m/s。
请根据上述材料,回答下列问题:
(1)人耳
(2)如图2甲所示,若t=0.4s,则静止的汽车与测速仪之间的距离为
(3)匀速运动的汽车在两次遇到信号之间通过的路程为
(4)匀速运动汽车的速度大小为
物体电阻与温度的关系
当温度不断升高,物体的电阻是否会不断变大,最终变成无限大呢?其实,不同材料的物体情况各有不同。
金属导体,如铁、铜等,其电阻率(电阻率是用来表示各种物质电阻特性的物理量)随温度的升高而变大。这是因为温度升高,金属材料中自由电子运动的阻力会增大,电阻就会不断变大。到了一定温度,物态开始发生变化,例如:从固体变成液体,再从液体变成气体。在物态变化时,由于原子的排列变得更为混乱、分散,电阻率还会出现跳跃式的上升。
半导体,由于其特殊的晶体结构,所以具有特殊的性质。如硅、锗等元素,它们原子核的最外层有4个电子,既不容易挣脱束缚,也没有被原子核紧紧束缚,所以半导体的导电性介于导体和绝缘体之间。但温度升高,半导体原子最外层的电子获得能量,挣脱原子核的束缚成为自由电子,可供其他电子移动的空穴增多,所以导电性能增加,电阻率下降。掺有杂质的半导体变化较为复杂,当温度从绝对零度上升,半导体的电阻率先是减小,到了绝大部分的带电粒子离开他们的载体后,电阻率会因带电粒子的活动力下降而稍微上升。当温度升得更高,半导体会产生新的载体(和未掺杂质的半导体一样),于是电阻率会再度下降。
绝缘体和电解质,它们的电阻率与温度的关系一般不成比例。
还有一些物体,如锰铜合金和镍铬合金,其电阻率随温度变化极小,可以利用它们的这种性质来制作标准电阻。
当温度极高时,物质就会进入新的状态,成为等离子体。此时,原子被电离,电子溢出,原子核组合成离子团,因此即使原本物质是绝缘体,成为等离子体后也可导电。
如果温度更高会是什么情况?据报道,美国能源部布鲁克海文国家实验室下属的研究小组,利用相对论重离子对撞机成功地制造出有史以来最高温度,该极端状态产生的物质成为新的夸克胶子混合态,其温度约为四万亿摄氏度,是太阳核心温度的25万倍。这种物质存在的时间极短(大约只有),所以它的电性质尚不明确。
总之,物体电阻与温度之间的关系非常复杂,温度升高到一定程度时,物体的电阻并不一定会变得无限大,使得电流完全无法通过。
请根据上述材料,回答下列问题:
(1)绝缘体成为等离子体后
(2)本文的第二自然段,研究的科学问题的自变量是温度,因变量是
(3)一般情况下,随着温度的升高,下列说法正确的是
A.金属导体的导电性会增强
B.半导体材料的电阻率可能会减小
C.用镍铬合金制成的滑动变阻器的最大阻值变小
台风
热带受太阳光照射,气温升高导致空气密度下降,气体上升;当大面积出现这种现象时,就形成了中心低气压区域,中心区域空气上升,四周空气流向中心,便形成破坏力强大的台风;每年夏秋季台风来临时,天气预报中常会出现相关的气象云图(如图所示),同时播报台风中心气压和平均风速等信息;
某校气象兴趣小组同学查阅了前几年几个台风的相关资料,经过整理后列出了如表格;观察分析并结合我们学过的知识回答以下问题:
台风名称 | 年份 | 台风中心气压(百帕) | 平均风速(米/秒) |
海葵 | 2012 | 960 | 40 |
菲特 | 2013 | 945 | 45 |
凤凰 | 2014 | 990 | 25 |
灿鸿 | 2015 | 920 | 58 |
(2)根据以上信息,关于台风的中心气压与台风平均风速关系,可得到的初步结论是:
(3)通过查阅资料了解到,当台风登陆后,台风的强度会有所减弱,由此可以推测其中心气压会
(4)台风实质是高速运动的气流,具有巨大的
2012年11月25日,我国航母舰载机起降成功。上午8时许,“辽宁舰”通过调整航向、航速,为舰载战斗机首次起降飞行做好准备。9时许,飞机绕舰一转弯、二转弯,放下起落架,放下尾钩,歼﹣15舰载机调整好姿态飞至舰艉后上方,对准甲板跑道,以近乎完美的下滑轨迹开始降落。9时零8分飞机掀起的气流,猛然涌向两侧,眨眼间,舰载机的两个后轮“拍”在甲板上,机腹后方的尾钩牢牢抓住阻拦索,疾如闪电的舰载机在阻拦索系统的作用下,滑行数十米,稳稳地停在飞行跑道上,舰载机着舰成功。随后,在飞行员的操控下机翼折叠,滑行至机务准备位置,甲板作业保障人员迅速对飞机展开各项技术检查和准备,在完成各项机务准备作业后,舰载机又转入待飞状态,双发动机点火,重新打开机翼,飞行员驾驶着战机,在起飞滑行引导员熟练的手势动作引导下,滑行至起飞位置,止动轮档、偏流板先后升起,发动机接通全加力,在战机强大的轰鸣中,两名起飞助理挥动右臂,做出放飞手势。止动挡板落下,舰载机如离弦的箭加速滑跑,沿着舰艏14度上翘角跑道滑跃升空,驶向蓝天。
(1)在航母上起降飞行,跑道长度和宽度,只是陆上机场的十分之一,飞机着舰时,需要保持数百公里的时速,在拦阻索的掣动作用下滑跑很短的距离就能停止。这说明:
A.力是保持物体运动状态的原因
B.力是改变物体运动状态的原因
C.力是保持物体静止的原因
D.飞机停止后不再受力的作用
(2)歼﹣15舰载机在钩住阻拦索的瞬间,飞行员会承受巨大的载荷,血液由于
(3)机腹后方的尾钩抓住阻拦索时,飞机对阻拦索施加力的作用,同时阻拦索对飞机也施加力的作用,即力的作用是
(4)在起飞过程中,以舰载机为参照物,飞行员是