热门试卷

为了探究能量转化和守恒规律，某学习研究小组设计如图1所示装置进行实验．

（1）为了测定整个过程电路产生的焦耳热，需要知道螺线管线圈的电阻．用替代法测线圈电阻Rx的阻值可用如图2所示电路，图中RS为电阻箱（RS的最大阻值大于待测电阻Rx的阻值），S2为单刀双掷开关，R0为滑动变阻器．为了电路安全，测量前应将滑动变阻器的滑片P调至______，电阻箱RS阻值应调至______（选填“最大”或“最小”）．闭合S1开始实验，接下来有如下一些操作，合理的次序是______（选填字母代号）：

A．慢慢移动滑片P使电流表指针变化至某一适当位置

B．将S2闭合在1端

C．将S2闭合在2端

D．记下电阻箱上电阻读数

E．调节电阻箱RS的值，使电流表指针指在与上一次指针位置相同

（2）按图1所示装置安装实验器材后，将质量为0.50kg的条形磁铁拖一条纸带由静止释放，利用打点计时器打出如图3所示的纸带．磁铁下落过程中穿过空心的螺线管，螺线管与10Ω的电阻丝接成闭合电路，用电压传感器采集数据得到电阻两端电压与时间的U-t图，并转换为U2-t图，如图4所示．

①经分析纸带在打第14点时，条形磁铁已经离线圈较远了，打第14点时磁铁速度为______米/秒．0～14点过程中，磁铁的机械能损失为______焦耳．

②若螺线管线圈的电阻是90Ω，又从图4中U2-t图线与时间轴所围的面积约为103格，可以计算磁铁穿过螺线管过程中，在回路中产生的总电热是______焦耳．

③实验结果机械能损失与回路中电流产生的热量相差较大，试分析其原因可能有______．

两个带电量均为+q的小球，质量均为m，固定在轻质绝缘等腰直角三角形框架OAB的两个端点A、B上，另一端点用光滑铰链固定在O点，整个装置可以绕垂直于纸面的水平轴在竖直平面内自由转动．直角三角形的直角边长为L．

（1）若施加竖直向上的匀强电场E1，恰能使框架OB边水平、OA边竖直并保持静止状态，则电场强度E1多大？在此电场中，框架能否停止在竖直平面内其它位置？

（2）若改变匀强电场的大小和方向（电场仍与框架平行），为使框架的OB边水平，A在O点的正下方，则所需施加匀强电场的场强E2至少多大？方向如何？

（3）若施加竖直向上的匀强电场E3=，小球带电量分别变为qA=+2q，qB=+q，其余条件不变．将框架从图示位置由静止释放，不计一切摩擦阻力，框架转动多少角度两个小球速度最大？并求出最大速度．

某校研究性学习小组为估测太阳对地面的辐射功率，制作了一个半径0.10m的0℃的冰球，在环境温度为0℃时，用黑布把冰球包裹后悬吊在弹簧秤下放在太阳光中．经过40min后弹簧秤的示数减少了3.5N．已知冰的熔化热λ=3.35×105J/kg，请你帮助这个小组估算太阳光垂直照射在每平方米面积上的辐射功率（冰的熔化热是指一个标准大气压下1kg0℃的冰熔化成0℃的水所吸收的热量．设冰融化成水后，全部滴离黑布包着的冰球．g=10m/s2，结果保留两位有效数字）．

晓彤家购置了一套新房，为了帮助爸爸将购回的许多装饰材料运送到6m高的楼上，晓彤设计了如图甲所示的滑轮组，站在楼下来运送装饰材料．晓彤的爸爸将滑轮位置颠倒，如图乙所示，站在楼上来运送装饰材料，认为更省力些．相关数据如下表所示．（不计摩擦和绳重）

（1）若每箱装饰材料重为400N，每个滑轮重50N，绳子足够长，不计绳重和摩擦，请你通过计算说明运送每箱材料时，晓彤爸爸的想法是否正确．

（2）求每运送一箱材料两种方案的机械效率之比，并由此说明滑轮组的机械效率与其消耗能量的关系．

（3）根据上述信息，在有数据支持的条件下，对两种方案进行对比评价．

随着环保节能意识的增强，自行车重新成为短途出行的重要交通工具，它不仅能保 护环境，节约能源，而且相比走路感觉更“省力’’．某同学想通过简单的器材，包括“台秤、卷尺和秒表”，验证是否“省力”．他认为是否“省力”需比较同等条件下人所消耗的能量多少．

（1）步骤一：估测一个人沿直线步行距离s所消耗的能量E1他认为人步行消耗的主要能量用于克服重力做功，运用上述器材，他测量了“人的质量m、腿长L、步幅d”，重力加速度为g，运用上述物理量符号可得E1______（写表达式）．

（2）（单选题）一个体重为60kg普通高中男生，步行100米，消耗能量约______

    A．8J    B．80J    C．800J    D．8000J

（3）步骤二：估测一个人骑自行车沿直线前进一段距离s所消耗的能量E2他假定人骑自行车前进时阻力不变．人骑自行车从静止开始，先做加速运动、再匀速运动、后停止蹬车自行滑行．测量了“人和车的总质量M，骑车匀速前进距离s．和对应的时间t”，量了停止蹬车后，人和自行车滑行的距离s2运用上述物理量符号可得E2______（写表达式）．最后比较E1和2，即可验证是否“省力”．

如图是一种配有小型风力发电机和光电池的新型路灯，其功率为120W．该风力发电机的线圈由风叶直接带动，其产生的电流可视为正弦交流电．已知风叶的半径为r=1m，风能的利用效率为η1=4%，风力发电机的线圈共有N=200匝，磁场的磁感应强度为B=0.1T，线圈的面积为S1=0.2m2，空气的密度为ρ=1.3kg/m3，太阳垂直照射到地面上单位面积上的功率为1kw，如果光电池板垂直太阳光方向的平均受光面积为S=1m2，光能的利用效率为η2=20%，π取3，结果保留2位有效数字．

（1）若某天是无风的晴天，太阳光照6小时，则太阳能光电池产生的电能可使路灯正常工作多少小时？

（2）如果在某天晚上，有8m/s的风速持续刮风6小时，则风机所发的电可供路灯正常工作多少小时？

（3）如果在一有风的晴天，经3小时的光照和风吹，路灯可正常工作7小时，则风速为多大？

若通过交流电表测得风力发电机线圈的电流强度为1A，则此时风叶的转速为多少？

太阳与地球的距离为1.5×1011m，太阳光以平行光束射入到地面，地球表面大部分被水覆盖，太阳在一年中辐射到地球表面水面部分的总能量约为W=1.87×1024J．设水面对太阳辐射的平均反射率为7%，而且将吸收到的35%能量重新辐射出去．太阳辐射可将水面的水蒸发（设在常温、常压下蒸发1kg水需要W0=2.2×106J的能量），而后凝结成雨滴降落到地面．求：

（1）每年地球因太阳辐射而蒸发的水的总质量m．

（2）估算整个地球表面的年平均降雨量h．（以毫米表示，设地球半径R=6.4×106m，水的密度ρ=1.0×103kg/m3，球体表面积公式S=4πR2）