(6分)如图甲所示,是江苏如东风力发电场的外景,该场是亚洲目前建设规模最大的风电基地,小明在参观了发电场后,对风力发电机产生了浓厚的兴趣。风力发电机发电时的输出功率和哪些因素有关呢?对这一问题,他做了如下猜想:
①风力发电机的输出功率可能与风速有关
②风力发电机的输出功率可能与叶片的倾角有关
为了探究风力发电机的输出功率是否与风速有关,小明设计了如下实验步骤:
①如图乙,将风叶安装在风车底座上,把线的一端固定在风车转轴上,另一端系上钩码。
②在风车正前方1m处放置电风扇,将电风扇的风速调到1挡位,用秒表记录提升钩码到A点所需的时间。
③将电风扇换到2、3挡位,重复以上实验,并将数据记录在表格中。
(注:电风扇挡位越高,风速越大)
表一:
电风扇挡位 | 钩码的质量(g) | 提升钩码到A点的时间(s) |
1 | 50 | 15 |
2 | 50 | 13 |
3 | 50 | 10 |
(1)这个实验是通过测量 来比较风车输出功率的大小。
(2)通过实验可以得到的结论是: 。
为了进一步研究风力发电机,他又从电厂查到一台1500kW的发电机组的相关数据:
表二:不同风速下风力发电机每秒获得的风能
风速v(m/s) | 5 | 10 | 15 | 20 |
1s获得的能量E(104J) | 15 | 120 | 405 | 350 |
表三:发电机输出电功率与风速的关系
风速(m/s) | 5 | 10 | 15 | 20 |
输出电功率(kW) | 4 | 360 | 1500 | 1100 |
(3)对表二进行分析,你发现风速在5m/s~15m/s的范围内,风力发电机每秒获得的风能(E)与风速(v)的数学定量关系式是:E= 。
(4)根据表三,风速为10m/s时,这台发电机1h的发电量可供100只“220V 100W”的路灯工作 h。
(5)风速为10m/s时,这台发电机的发电效率是多大?
(8分)某小组同学用图甲的电路图探究欧姆定律,实验中他们所用的定值电阻分别是5Ω、10Ω、20Ω,电源电压为3V不变。
(1)如图甲所示,是小华所连接的不完整实验电路,请你用笔画线代替导线,将缺少的导线连接好成完整电路。
(2)小华将电路接好后,闭合开关,发现电压表与电流表的示数太大。接下来应进行的操作是 (填写字母代号)。
A.更换电池或电阻
B.检查电路是否短路
C.断开开关,移动滑动变阻器滑片至最大值位置
(3)在探究“导体中的电流跟电阻的关系”时,小华将5Ω的电阻接入电路,电压表如图乙所示。后把定值电阻由5Ω换成10Ω,闭合开关后,下一步的操作是:将变阻器的滑片P向 (填“左”或“右”)移动直至电压表示数为 V。 若要完成整个实验,选择的滑动变阻器的最大阻值至少为 Ω.
(4)上述探究结束后,该组同学选择原来的电源和两只灯泡L1“2.5V 0.3A”和L2“3.8V 0.3A”,设计的电路如图丙所示,探究“电功率跟电流、电压的关系”。
①此实验设计是为了探究电功率与电压的关系,通过 判断来电功率的大小。
②为了探究电功率与电流的关系,小明认为,利用图丙电路只要通过移动滑动变阻器,改变电流观察灯L1或L2 亮度的变化,即可得出结论。则小明同学的方案 (选填“合理”或“不合理”),理由: 。
(6分)小宇骑车时发现,不踩踏脚板,车也能滑行一段距离,他在不同的路面上多次尝试后猜想:车滑行的距离可能与路面的粗糙程度和速度有关。为探究其中的奥秘,他在水平桌面上搭成一斜面,用小球做实验,并用毛巾、棉布、木板等改变水平桌面的粗糙程度。
⑴为了探究小球在水平面上的滑行距离与速度的关系:小宇应先后三次将小球从斜面的 (选填:“同一”或“不同”)高度处释放,比较小球在 (选填:“同一”或“不同”)粗糙面上滑行的路程。
⑵为探究小球滑行距离与水平面粗糙程度的关系:小宇应先后三次将小球从斜面上的 (选填:“同一”或“不同”)高度处释放;小宇认为,通过进一步推理可以得出结论:运动的物体如果不受阻力作用,物体将 。
⑶在上述(2)的三次实验中,若小球克服毛巾的摩擦力做的功为W1,小球克服木板的摩擦力做的功为W2,则W1 (选填:“大于”、“ 等于”或“ 小于”)W2。
⑷为了模拟研究汽车超速带来的安全隐患,李斌同学设计了如图乙所示的探究实验:将A、B两个小球先后从同一装置,高分别为hA、hB的位置滚下(mA<mB,hA>hB),推动小木块运动一段距离后静止。同组的小红认为他这样设计实验得出的结论有问题,理由是: 。
(6分)如图是我国新型气垫登陆船,该船满载后的总质量为160t.
(1)一艘满载的气垫船停在水平地面上时,与地面间的总接触面积为80m2,那么它对地面的压强为多少Pa?(g=10N/kg)
(2)气垫船入水后,启动柴油发动机,通过向下喷气将船身匀速抬高2.15m,若整个过程中没有能量损失,则抬高一次需要消耗多少千克的柴油?
(柴油的热值q柴油=4.3×107J/kg)
(3)气垫船以30m/s的速度匀速直线运动时,若受到的阻力始终为7.2×104N,那么推力的功率为多少?
(4分)完成下面作图
(1)如图所示,一凸透镜放置于水中其主光轴与水面重合,现有一束平行于水面的入射光线通过凸透镜后折射入水中,请画出完整的光路。
(2)氢气球下吊一小重物,若不计空气阻力和风力影响,小重物恰沿MN方向匀速直线运动,请在甲乙两图中选出正确的图,并在正确的图上画出小重物所受力的示意图。
如图甲所示电路中,R0为定值电阻,R1为滑动变阻器。图乙是该滑动变阻器消耗的电功率与电流关系的图像。则该滑动变阻器的最大值是 Ω,滑动变阻器消耗的最大功率是 W。