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失重

在一次太空知识讲座中，老师让同学们做一个实验：用弹簧测力计竖直悬挂一个重物，分别使重物处于静止和匀速下降，再让其加速下降，同学们发现，重物在静止和匀速下降时，弹簧测力计的示数相同，就等于物体所受的重力；而加速下降时，却看到弹簧测力计的示数明显减小，好像物体的重力突然间减小了。老师解释说：“这在物理学上称为失重现象，失重就是物体对支持物的压力或悬挂物的拉力小于物体实际所受重力的现象。如当人们乘电梯加速下降时，人对电梯地面压力就小于人受到的重力”，小勇在老师指导下到电梯内做失重实验，如图甲，他将一个体重秤放在电梯水平地面上，然后站上秤台，如图乙所示，在电梯向下运动的过程中，他记录下体重秤在不同时间段的示数及对应的时间，描绘出了体重秤的示数随时间t的变化图像如图丙所示。已知小勇的实际质量为60kg（g取10N/kg）。

（1）电梯静止时，小勇对秤台的压力为________N。此时小勇受到的重力与________力是一对平衡力，所受合力为0（说明：若二力方向相同时，合力等于二力之和；若二力方向相反时，合力等于二力之差）；
（2）若电梯在10s内下降的距离为18m，电梯这段运动时间内的平均速度________m/s；
（3）根据图丙分析，小勇在________（选填“0~t₁”、“t₁~t₂”、“t₂~10s”）段时间内处于失重状态，此时小勇所受支持力为________N；
（4）分析图丙可知，在t₂~10s时间段内小勇对秤台的压力______他的重力（选填“大于”、“小于”或“等于”）；
（5）若下降中体重秤示数为零，即说明他对体重秤压力F为零，我们称这种现象为完全失重，如果物体所受合力的大小与物体质量关系为F_合=ma，其中a称为加速度，单位为N/kg，F_合=G-F，小勇完全失重时加速度a=________N/kg。

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在近年抗击新冠疫情的过程中，负压式救护车发挥了重要作用，所谓负压，就是利用技术手段，使车内气压低于外界大气压，这样空气在自由流动时只能由车外流向车内，并且可以利用真空余将车内的空气通入特制的电热器内进行高温消毒后排出，在救治和转运传染病人时可以最大限度地减少交叉感染的几率。车上安装了消毒灯、中心供氧接口等，还配备了呼吸机、除颤仪等系列抢救设备，这在普通救护车上是难以实现的，根据以上信息，请回答下列问题：

   

（1）相较于普通救护车，负压式救护车的好处之一是空气自由流动的方向只能由车外流向车内，从而可以大大减少交叉感染的概率。下列现象中有可能处于“负压”状态的是_________；（选填序号）
A.正在熬制中药的高压锅内       B.高空中飞行的飞机机舱内
C.充满气体的氧气罐内             D.人吸气时肺的内部
（2）救护车多设计为流线型，如图甲的外形，当救护车高速行驶时，救护车对路面的压力会__________（选填“大于”、“小于”或“等于”）汽车受到的重力；
（3）某兴趣小组用如图乙所示装置粗略测量大气压的值。把吸盘用力压在玻璃上排出吸盘内的空气，吸盘压在玻璃上的面积为。轻轻向挂在吸盘下的小桶内加沙子，吸盘刚好脱落时，用弹簧测力计测出吸盘、小桶和沙子的总重力为32N，则大气压的测量值为________Pa（g取）。若吸盘内的空气不能完全排出，则大气压的测量值比真实值偏_________（选填“大”或“小”）；
（4）如图丙所示，若该实验小组在某地用长1m的玻璃管和水银做托里拆利实验，将灌满水银的玻璃管竖直倒插入水银槽中，管内水银面降到比管外水银面高750mm时就不再下降了，若再将玻璃管倾斜，水银柱的长度增加到760mm，则此时大气压强的值应是________（选填字母）；
A.760mm水银柱       B.750mm水银柱       C.755mm水银柱       D.无法确定
（5）如图丁所示，为该实验小组用玻璃瓶和吸管自制的气压计，将此气压计从教学楼的底层移至楼顶，吸管中水柱的高度将________。（选填“上升”、“下降”或“不变”）

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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。

（1）太阳能电池板工作时，是___________能转化为___________能。
（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___________m/s。
（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___________N。从第50s钟到100s钟内牵引力做的功为___________J。
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___________。

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热岛效应

小明所居住的城市温度高于郊区，这就是常说的热岛效应。“热岛效应”的主要原因：一是工厂、交通工具、电气设备和人群排放大量的热量；二是建筑群、马路中的矿石、水泥，在相同的日照条件下温度上升更明显；三是城区内有自然水的面积小，水的蒸发少，降温作用减弱；四是城区内楼群林立，难以形成空气对流。为了改善城市的人居环境，人们应采取一些有效的措施，例如植树造林，提高资源利用率，更多地利用太阳能、水能、风能，都可以控制环境的热污染。
   
（1）建筑群、马路中的矿石、水泥的______小，在相同的日照条件下温度上升更明显；
（2）随着轿车大量的走进家庭，热污染更加严重，汽油机是工农业生产中常用的热机，某型号汽油机的结构如图甲，小白同学阅读了某牌号汽车发动明书后，将内燃机的能量流向制成如图所示的图表乙，该车行驶时所受阻力f和车速v的关系如图丙所示。
①图甲为汽油机的______冲程；
②请根据图乙给出的信息，该汽车的热机效率为______；
③汽车按此效率以50km/h的速度行驶1h，该汽车耗油约为多少______kg？（保留2位小数）（汽油的热值为4.6×10⁷J/kg）

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变速自行车的奥秘

变速自行车可以通过调节不同的“挡位”来应对不同的路面情况﹣﹣需要爬坡时，可以降低挡位，此时会感觉自己骑起来“更轻松”，到了下坡时，可以提升挡位，此时会感觉自己“骑得更快”。这之中的奥秘在哪里呢，让我们一起来探究吧！
如图1所示是变速自行车的驱动结构，它与普通自行车的区别在于，它的后齿轮由多个半径不同的齿轮共同组成（普通自行车的后齿轮只有一个）。选择不同的挡位时，自行车的链条会调整到相应挡位的后齿轮上：选择低挡位时，链条调整到半径较大的齿轮上，选择高挡位时，链条调整到半径较小的齿轮上。
自行车的前齿轮和脚踏板构成一个轮轴型的杠杆结构，动力是人给脚踏板的蹬力，阻力是链条对前齿轮的拉力，动力臂是脚踏板到轴心的长度，阻力臂是前齿轮半径，此时动力臂大于阻力臂，因此是一个省力杠杆。自行车的后齿轮和后车轮构成另一个轮轴型的杠杆结构，动力是链条对后齿轮的拉力，阻力是地面给后车轮的摩擦力，动力臂是后齿轮半径，阻力臂是后车轮半径，此时动力臂小于阻力臂。
骑自行车时，人踩脚踏板一圈，前齿轮跟着转动一圈，带动链条转动的长度为前齿轮的周长。与此同时，链条带动后齿轮转动，由于后齿轮的半径小于前齿轮，为了保证链条转动的长度相同，后齿轮必须转过的圈数大于前齿轮。后齿轮的半径越小，它转过的圈数就越多。后齿轮同时带动后车轮转动，它们转动的圈数保持一致。因此，后齿轮越小，脚踩一圈，后车轮转动的圈数越多，即自行车前进的距离越长。
在爬坡时，自行车受到的摩擦阻力较大，因此需要把后齿轮的半径（动力臂）调整得大一些，以达到相对省力的效果。在下坡时，自行车受到的摩擦阻力较小，此时为了让自行车更快前进，可以将后齿轮的半径调小。

（1）自行车驱动结构中，后齿轮和后车轮组成一个_________（省力/费力/等臂）杠杆；
（2）请在图2中画出最省力时，人脚对脚踏板的力F（作用点面在脚踏板中心），以及这个力对应的力臂L_________；（提示：脚可以向各个方向用力踩脚踏板，脚踏板可以通过旋转来适应脚的用力方向。）
（3）爬坡时，应将链条调整至半径较_________（大/小）的后齿轮上，从而达到相对省力的目的；
（4）前齿轮和后齿轮在共同工作时，其特征是_________ ；
A．相同时间转过的圈数相同
B．相同时间带动链条转动的长度相同
C．相同时间转过的圈数和带动链条转动的长度均相同
D．相同时间转过的圈数和带动链条转动的长度均不相同
（5）自行车在水平道路上行驶时，后车轮所受的摩擦阻力约为20N，一辆自行车后车轮的半径约为35cm，若它此时链条挂在中间挡位的后齿轮上，其半径为5cm，由于前齿轮与后齿轮由链条连接，所以前、后齿轮受到的链条的拉力相同，若前齿轮的半径为10cm，脚踏板到轴心的长度为25cm，则自行车匀速行驶时，人蹬车的力至少应为_________N。

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热岛效应

如今的人们会感觉到城市的温度高于郊区，这就是常说的热岛效应。分析城市“热岛效应”的主要原因：一是工厂、交通工具、电气设备和人群排放大量的热量；二是建筑群、马路中的矿石、水泥，在相同的日照条件下温度上升更明显；三是城区内有自然水的面积小，水的蒸发少，降温作用减弱；四是城区内楼群林立，难以形成空气对流。
为了改善城市的人居环境，人们应采取一些有效的措施，例如植树造林，提高资源利用率，更多地利用太阳能、水能、风能，都可以控制环境的热污染。
（1）在我国，随着轿车大量的走进家庭，热污染更加严重。汽车“发动机”的四个冲程分别是______、______、______和______。其中把内能转化为机械能的是______冲程；
（2）建筑群、马路中的矿石、水泥的______小，在相同的日照条件下温度上升更明显；
（3）我县车站西街路灯采用太阳能路灯照明，太阳能电池板将______能转化成______。

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重力电灯

“重力电灯”是一种依靠重力做功产生电能的环保型电源，如图所示，在使用过程中，首先由人将沙袋举高，使人的生物能转化为沙袋的机械能，然后沙袋通过减速器匀速下落带动发电机发电，点亮灯泡。发电机是“重力电灯”的核心部件之一，发电机中的线圈在磁场中切割磁感线产生电流，这种电流是交流电，发电的过程属于“磁生电”现象。
（1）发电机发电的过程是将______能转化为电能；
（2）将一个重为400N的沙袋举高1.8m后从静止开始释放至落地，重力做功______J；
（3）调节减速器，让沙袋匀速下落，沙袋的动能______，沙袋下落过程中重力势能减小量的80%转化为灯泡的电能，那么沙袋从1.8m的高度落到地面共转化多少J的电能______。