题目列表(包括答案和解析)
电流做多少功,就消耗了多少的_________。也就是就有多少的__________转化为其他形式的能。
一台洗衣机的电动机功率为 120w,在 220V电压下工作,求:(1)通电10min它消耗多少电能?(2)能不能算出在10min内产生的热量是多少?
[分析]要计算电动机消耗的电能,可计算电流做功,电流做了多少功,就消耗了多少电能。因电动机消耗的电能没有全部转化为热,因此发热和消耗的电能并不相等。
[解](1) W=Pt=120W×600S=7200J。
(2)不能,因为电流通过电动机时,只有一小部分电能转化为内能,而大部分的电能转化成机械能了。要想求电动机在10min内产生的热量,还要知道电动机正常运转时通过的电流和电动机线圈的电阻是多少,再利用公式Q=I2Rt计算。
[答](l)消耗电能7200J;(2)无法算出热量。
纳米科技未来的展望
在环境和能源方面,发展绿色的能源和环境处理技术,减少污染,或者恢复被破坏的环境。利用纳米技术可以去除水和空气当中极小颗粒的污染物质,可以在水中把小于200个纳米的污染物和空气当中小于20个纳米的污染物,统统去除掉。
孔径在一个纳米左右的纳米材料,也可以作为催化剂的载体;有序的纳米材料和纳米薄膜材料,孔径十到一百个纳米,就可以用来消除水和空气当中污染;在能源领域,纳米技术将会对能源的功效、能量的存储以及能量增长方面产生显著的影响,利用纳米强度更大的轻质材料,以提高运输效益、节省能耗。使用能耗的化学过程,破坏有毒的物质,包括污染物、汽车尾气等等,从而保护环境,利用纳米技术还可以大大降低太阳能电池的制造成本。
在生物技术方面按照预定的配置、排列将技术生物的活性蛋白质、核酸通过纳米器件植入生物材料,使其兼具生物功能和其他功能,来打破生命物质与非生命物质的界限。另外,在生物仿生化学药品和生物的可降材料制造方面,纳米技术也会有所作为。
航天和航空技术领域,可以把器械做得非常之小。不仅仅是减少体积,它还会减少能耗。很多航天器件、航空器件需要太阳能电池提供能源,耗能少就会增加航天器的有效载荷,大大降低耗能的指标。美国宇航局希望航天器采用纳米技术以后,发射费用可以从目前的每磅一万美元降到200美元,一个航天制造成本也将只需6万美元,体积也会大大缩小。
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第十五届全国初中应用物理知识竞赛复赛试题
一、(14分)王伟同学研究了均匀拉紧的琴弦发音频率与弦长的关系,并记录了实测的数据(如下表所示)。请你根据记录表格中的有关数据,分析并估算出他有意留出的空格中应该填写的数据(要求写出估算的过程)。
音名 | 中央C 1 | D 2 | E 3 | F 4 | G 5 | A 6 | B 7 | C l |
唱名(C调) | D0 | Re | Mi | Fa | Sol | La | Si | Do’ |
频率/Hz | 264 | 297 | 330 | 352 | 396 | 440 | 528 | |
弦长 | l | l | l | l | l | l | l |
二、(14分)类比水压是形成水流的原因,李楠同学猜想,血液在血管内流动时也需要一定的压力差来维持。假设血液匀速通过长度一定的血管时,受到的阻力f与血液的流速v成正比,即f=kv。那么,要想让血液匀速流过,血管两端就需要一定的压力差。设血管截面积为S1时,两端所需的压强差为△p1;若血管截面积减少10%时,为了维持在相同的时间内流过同样体积的血液,压强差必须变为△p2。请你通过计算比较△P1、△P2的大小,说明血管变细可能是诱发高血压的重要因素之一。
三、(16分)下表是某锅炉厂生产的CWNG系列三种锅炉的主要技术参数。
CWNG系列三种锅主要技术参数
型号 | CWNG 0.7-80/60-AII | CWNG 1.05-80/60-AII | CWNG 1.4-80/60-AII |
功率/MW | ( ) | 1.05 | 1.4 |
容水量/t | 3 | 3.5 | 4 |
耗煤量/(kg·h-1) | 145 | ( ) | 290 |
外型尺寸/m3 | 2.7×1.5×2.9 | 3.0 x 1.5×2 | 3.0×1.9×2.9 |
烟囱尺寸/mm | Φ300×15000 | Φ350×15000 | Φ400×15 000 |
热效率/% | 75 | 75 | 75 |
出水温度/℃ | 80 | 80 | 80 |
回水温度/℃ | 60 | 60 | 60 |
总重量/t | 5 | 7.5 | 9 |
运行压力 | 常压 | 常压 | 常压 |
供暖面积/m2 | 6 000 | ( ) | 12000 |
循环水量/(m3·h-1) | ( ) | 45 | 60 |
已知水的比热容为4.2×103J/(kg·℃),假设三种锅炉的燃煤效率相同,且煤均可达到完全燃烧。请根据上表回答以下问题:
1.根据表格中的已知数据,请在表格中的四个( )内填上合适的数据。
2.按表格中的出水温度和回水温度,计算CWNGl.05—80/60AH型锅炉每小时给住宅内释放的热量是多少。
3.根据表格中已知数据计算燃烧的热值为多少。
四、(16分)李明得到一个国外生产的电热暖手器,铭牌上表示额定值的字样中,能看清楚的只有"24W"这几个字。为了能正确使用该电器,他把一只标有"600Ω,0.4A'’的定值电阻与电热暖手器和开关串联起来,连接到家庭照明电路中,然后进行如下实验观察:将开关接通后,电能表转盘转动137圈恰好用了100s;断开开关后,电能表转盘在1 min内恰好转了80圈;观察电能表上标有3000r(kW·h)的字样;他在做实验的时间内,家中其他用电器的使用情况没有变化。请根据以上数据,计算电热暖手器的额定电压是多少?你在计算过程中忽略了什么因素的影响?由此导致的计算结果是偏大还是偏小?
五、(20分)一所农村中学常常因为不能及时给水塔注水而停水,科技小组的同学知道后,利用下图所示的器材设计了一个自动注水模拟装置。A为浮子(浮子及其连杆总重约15N),在浮子连杆的上端有一可移动金属触头B(其受重力可忽略不计),它可以分别将其上、下的两个固定触点连通。C为水塔上的圆桶形蓄水池;M为配有电动机的水泵(电泵);D1、D2为弹簧,E1、E2为衔铁,F1、F2为电磁铁线圈;K1为最高水位限位开关。K2为最低水位限位开关,K3、K4、K5均为由电磁铁衔铁带动的触头开关。电磁铁F1通电时,K4接通,断电时,K3接通。电磁铁F2断电时,K5接通。S1、S2为开关。
1.请你按照下图所示的器材,连接一个可以实现自动注水的模拟电路,并说明自动注水的过程。
2.要实现自动注水的要求,浮子的最小体积约为多大?(g=10N/kg)
3.若设计要求每次自动注水需在10min内完成,需要知道或测量哪些物理量才能得到相匹配电泵的最小额定功率?请你用字母表示这些物理量,推导出电泵最小额定功率的表达式。在你的计算过程中,如果运用了近似条件,请说明。
六、(20分)在当今世界,研制各种机器都必需考虑节约能源和治理废气污染这一重要课题。在内燃机中,废气带走了很多能量,如果能将这些能量再利用起来,会使内燃机的效率提高许多。某工厂科研人员研制生产的四冲程汽车专用柴油发动机,就采用了很多新技术。其中最重要的一项叫“增压”技术,它是利用“废气涡轮增压器”使排气冲程中排出的高温、高压的废气去冲击“废气涡轮”高速旋转,它同时又带动同轴的进气系统中的“进气涡轮”也高速旋转,从而增加吸气冲程的进气量并增大进气气压,使做功冲程中柴油燃烧的更充分,燃气压强更大,同时也减少了废气中的有害物质,达到提高柴油发动机效率和减少废气污染的目的。这种柴油发动机有6个气缸,气缸直径为ll0mm,活塞行程为135mm,当转速为2300r/min时,发动机功率为220kW,最低油耗可达240g/(kW·h),柴油的热值为4.3×107J/kg。请回答下列问题:
1.该柴油发动机的效率最高可达多少?
2.在做功冲程中气缸内的平均压强是多少?
3.如果将我国这种机型的汽车柴油发动机都安装“增压器”后,能使它们的平均效率由原来约31%提高到近35%,安装前按每年消耗3亿吨柴油估算,这项技术每年能为我国节约多少吨柴油?
4.如果目前我国柴油的平均价格为3750元/吨,根据上面的估算结果,计算使用“增压”技术后仅节约柴油一项可使我国每年节约多少资金。由此你有哪些认识?
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