随着新能源不断发展,时代对电池的要求越来越高。空气电池是化学电池的一种。构造原理与干电池相似,所不同的只是它的氧化剂取自空气中的氧。有一种锌空气电池(zincairbattery),用活性炭吸附空气中的氧或纯氧作为正极活性物质,以锌为负极,以氯化铵或苛性碱溶液为电解质的一种原电池。又称锌氧电池。分为中性和碱性两个体系的锌空气电池,分别用字母A和P表示,其后再用数字表示电池的型号。
还有锂﹣空气电池,实验证明,以0.1A/g的放电率进行放电时,放电容量约为9000mAh/g,可以说实现了容量的大幅增加。剑桥大学ClareP.Grey团队通过使用添加LiI的rGO使得锂空气电池的充放电曲线之间的电压间隙减小到0.2V(以往都是大于1.5V),从而使锂空气电池的开路电压接近3V。在锂﹣空气电池中,通过回收用过的水性电解液,以电气方式重新生成金属锂,还可继续作为电池负极燃料循环使用,避免产生其他污染。锂﹣空气电池可以说是以金属锂为燃料的新型燃料电池。
科学家认为,锂空气电池的性能是锂离子电池的10倍,可以提供与汽油同等的能量。锂空气电池从空气中吸收氧气充电,因此这种电池可以更小、更轻。
(1)空气电池放电时,将
(2)空气电池与普通电池相比,具有
(3)锂﹣空气电池实现了容量的大幅增加,放电曲线之间的电压间隙减小到0.2V,以0.1A/g的放电率进行放电时,每克可释放接近
扫地机器人
现代家庭电器越来越智能化,扫地机器人就是智能家电的一种,是家庭地板清理的好帮手。通过电动机旋转产生高速气流将灰尘、杂物吸入集尘盒;其防滑轮皮采用凸凹材质制成;底部安装有塑料刷,用于清扫吸附在地板上的灰尘及轻小物体;前端装有感应器,通过发射、接收超声波或红外线来侦测障碍物。如图所示,是一款集自动清扫技术和人工智能设计于一体的地面清扫机器人。该机器人工作时的额定功率为36W,电池的容量为3750mAh,当剩余电量减为电池容量的20%时,机器人会主动寻找充电器充电,充电电压和工作电压均为12V。
(1)“机器人”工作时,由于主机内部的气压
(2)“机器人”的动力来自于电动机,下列实验装置与电动机工作原理相同的是
(3)若“机器人”静止时向障碍物垂直发射超声波,经过0.001s收到回波,则其距障碍物
(4)该机器人正常工作时的电流为
(5)该机器人充满一次电后能够持续工作的时间是
电动自行车
电动自行车是目前中国老百姓主要的短途代步交通工具,它的能量来自电池组。与传统的内燃机车相比,电动自行车更为轻便、环保,能量转化效率高。从安全角度考虑,国家规定电动自行车车速不得超过25km/h,整车质量(含电池)不大于55kg。电动车的续航里程与电池容量和能量转化率有关。冬季,电动自行车续航里程降低,这说电池实际放电容量受到温度的影响,其关系如图所示。能量转化率是指电动机输出的机械能与输入电能的比值。(1)电动自行车在行驶时将
(2)一定情况下,该电动车放电容量随环境温度升高而
(3)某电动自行车的电池上面标明电压为36V、容量为,它充满电后,储存的电能为
(4)根据图像可知,该型号电池的最佳使用温度是
(5)某电动车正常匀速直线行驶的速度为v,受到的阻力为f,电动机的额定电功率为P,则该电动车匀速直线行驶时的能量转化效率η=
5G时代
在4G手机尚未完全普及的时候,也就是2014年,三星电子宣布率先开发出基于5G核心技术的移动传输网络。5G网络是第五代移动通信网络,其峰值理论传输速度可达每秒几十G,比4G网络的传输速度快了数百倍之多。简单来说,如果使用5G网络下载一部10G的超高清1080P电影,可在30秒之内完成下载。
2019年是5G手机的“元年”。2月23日,在西班牙巴塞罗那的MWC2019世界移动通信大会期间,华为公司召开发布会正式发布了5G折叠手机HUAWEI Mate X,部分参数如下表:
HUAWEI Mate X主屏参数: | |
正面屏幕 | 6.6英寸,2480×1148像素,翻折后8英寸,2480×2200像素 |
存储 | 8G RAM+512G ROM |
最大支持扩展 | 256G(NM存储卡) |
系统 | EMUI 9.1.1 |
电池 | 4500mAh |
根据上述材料,回答下列问题:
(1)5G手机具备高速传输的特点,其数据传输方式为
A.超声波 B.次声波 C.电磁波 D.红外线
(2)使用该手机通话时,若电压为3.7V,通话电流为400mA,则其功率为
(3)摄像头的镜头相当于一个凸透镜,通过镜头所成的像是
(4)华为这部HUAWEI Mate X手机,若电压以4.2V来计算,充满电后最多可存储的能量为
现代家庭经常在家中布置水族箱,喂养一些小型鱼类达到观赏、心理解压等作用。水族箱中配备一种用于增氧的新型USB充电氧气泵。如图甲所示,把实验室的水银气压计进行改装,在气压计左边顶端密封一根铜导线,右边开口处也固定一根铜导线。气压计左边的水银面上方为真空,图中两边水银柱高度差为76cm。当左边水银面下降时,右边水银面将上升。当水银面高度差低于72cm时,水银柱将两边的铜导线接通,使得电磁继电器的控制电路形成通路,电磁铁将衔铁吸下,工作电路接通,增氧泵就自动工作。增氧泵工作时,在大气压作用下,水从进水管口吸入,从出水管口快速喷出,此时进气管下端口水的流速大,压强小,空气就会通过进气管进入水中形成气泡,与水流一起从出水管口喷出。
增氧泵可用交直流两用锂电池供电。部分参数如表:
产品名称 | 双控锂电增氧泵 | 额定功率 | 1.5W |
电池容量 | 2600mAh | 电池电压 | 5v |
充电电压 | 110﹣220V | 排气量 | 15×2L/min |
适容量 | 30﹣50L | 声强级 | ≤30dB |
出水管口截面积 | 2cm2 |
空气流速v/(m•s﹣1) | 1 | 2 | 3 | 4 | 5 |
气能密度E/[J•(m2•s)﹣1] | 0.6 | 4.8 | 16.2 | 38.4 | 75 |
(2)下列说法中,错误的是
A.出水管中水的流速越大,进入的空气就越多;
B.排气管排出的气泡越向上,所受浮力越大;
C.该增氧泵工作时,不会对人耳的听力造成损伤;
D.透过圆形鱼缸所看到的鱼是正立放大的实像。
(3)增氧泵在5V电压下正常工作时,通过的电流为
(4)根据表中数据,在图乙中画出气能密度随空气流速变化的图像
(5)如图丙为控制增氧泵断续工作的模拟电路,AB两端输入如图丁所示的周期性变化的电压UAB。定值电阻R=2Ω,D为电子元件,当UAB<5V时,D两端的电压UD等于输入电压,UAB≥5V时,UD保持5V不变。当R的电功率满足PR≥8W时,增氧泵启动排气。则t=3s时电阻R的电功率为
蓄电池参数 | |
电压/V | 500 |
容量/(A·h) | 50 |
(2)根据表格提供的参数可知该蓄电池充满电后储存的电能是多少
(3)该油电混动汽车在测试过程中的能量利用率是多少
风力发电
我市地处沿海,风力资源丰富。图甲是我市沿海涂中的风力发电场。风力发电机组主要是由风机、转体、尾翼、发电机等部件组成,风机叶片在风力的推动下转动,通过传动系统带动发电机发电叶片制造时要减小风阻,防止被风“撕裂”尾翼控制系统能调整叶片旋转面(叶片旋转时所在的平面)的方向,通常情况下,叶片的旋转面与风速方向垂直;当风速较大时,叶片旋转面与风速方向不垂直。发电机输出的电功率与风速关系如乙图所示风能密度是指单位时间内通过单位面积的风能,下表为某地空气密度为1.2kg/m3时的风能密度与风速的关系。
(1)为了减小风阻,防被风“撕裂”,叶片的表面应
(2)下列说法正确的是
A.只要有风,发电机就会输出电能
B.发电时叶片的旋转面总是与风速方向垂直
C.风速在一定的范围内发电机输出的电功率可能不变
D.刮台风时发电机的输出电功率一定比正常时的电功率大
(3)根据表中的数据,在丙中画出风能密度与风速的图象
(4)分析表中数据和图象,当风速为8m/s时,该地的风能密度为
(5)已知风速与叶片垂直时,风力发电机叶片转过的面积为5000m2,当风以v=5m/s的速度垂直通过该面积时,发电机1h输出电能为84kW·h,若不计转体等传动装置的能量损失,发电机的效率为70%,这时风机的效率为
风速(m/s) | 1 | 2 | 3 | 4 | 5 |
风能密度([J/(m2·s)] | 0.6 | 4.8 | 16.2 | 38.4 | 75 |
无链条电动自行车
无链条电动自行车,被称为“没有链条的混合动力电动自行车”,如题图甲所示.它既可以通过骑行者踩脚踏板获得能量;也可以通过电源直接给锂电池充电获得能量,骑行者踩脚踏板的动能,经转化后存储在理电池内,之后通过电动机驱动后轮转化为动能,以此驱动自行车前进某款电动自行车相关参数如表格所示,为了保证该车的续航能力,采用了能量密度大的锂电池,其能量密度(能量密度为存储能量与电池质量的比值)达180Wh/kg。为确保使用安全,此类自行车配置的充电器都有过热保护装置,模拟控制电路如题图乙所示,R1是滑动变阻器,R2是热敏电阻,其阻值随温度升高而减小,当R1两端电压U1增大到一定值时,控制电路将切断充电电路,实现保护。
整车 | 整车质量 | 40kg |
最大车速 | 25km/h | |
最大噪声 | <30dB | |
锂电池 | 电压 | 36V |
容量 | 10Ah | |
电动机 | 额定功率 | 180W |
(2)测试时自行车仅由充满电的锂电池驱动,行驶一段时间,消耗电能6×105J,电动机将其中75%的电能转化为机械能,则电动机输出的机械能为
(3)该款自行车的锂电池最多能提供的电能约为
(4)模拟控制电路电源电压U为10V,当R1=4.5Ω时,R2=0.5Ω,此时充电电路恰好被切断,则控制电压U1=
(5)测试时若质量为60kg的骑行者不踩脚踏板,仅靠锂电池驱动,在平直路面上可连续匀速行驶2.7×104m,骑行者踩脚踏板辅助锂电池给车提供能量,这种“混合动力驱动”可使车连续匀速行驶3.6×104m,则“混合动力驱动”时人所提供的能量与“电力驱动”时锂电池提供的能量之比为
蓄电池参数 | |
电压/V | 500 |
容量/() | 50 |
(2)根据表格提供的参数可知该蓄电池充满电后储存的电能是多少
(3)该油电混动汽车在测试过程中的能量利用率是多少
10 . 无人机航拍影像具有高清晰、高现实性的优点。下表是某小型无人机的部分参数:
参数名称 | 最大飞行半径/km | 最大巡航速度/km/h | 电池电压/V | 电池容量/mAh | 电动机额定功率/W | 拍摄速度/帧/秒 |
数据 | 5 | 50 | 24 | 2500 | 20 | 11000 |
(电池容量=放电电流×放电时间,例如,1mAh是指以1mA的电流能连续工作1h。帧/秒是指每秒拍摄的画面数)
(1)人们是利用遥控器通过
(2)小轿车在高速公路上限速120km/h。如图甲所示,交警部门利用无人机进行高速公路通行情况的实时监测。一辆小轿车在通行5m的过程中,高速摄像机拍摄帧数为1100帧,据此判断小轿车是否超速?
(3)如图乙,是无人机竖直向上运动的图像,由图像可知,在内,无人机受到的升力
(4)电动机是控制无人机飞行状态的关键动力设备,当它正常工作时,12s内消耗的电能是
(5)为增大小型无人机的巡航时间,请从研制方面,提出一条合理化建议: