请阅读《中国“天眼”》并回答32题。
中国“天眼”
2016年9月25日,被誉为“中国天眼”的有中国自主知识产权的世界最大单口径巨型射电望远镜(简称FAST),在贵州平塘落成启动。它的接收面积达到30个标准足球场,跟被评为人类20世纪十大工程之首的美国Arecibo 300m望远镜相比,其综合性能提高约10倍。
“中国天眼”投入使用三年来,已实现跟踪、漂移扫描、运动中扫描等多种观测模式。是什么支撑“中国天眼”随时随地对几亿光年外的宇宙“扫一扫”?有一样东西很重要!那就是电力!
常见的家用电器耗电较低,如:一台冰箱1秒钟要用0.000012度电,一台空调1秒钟要用0.00086度电,一台洗衣机1秒钟要用0.000018度电,一台电视机1秒钟要用0.0000065度电,一台电脑1秒钟要用0.000009度电。“中国天眼”满负荷运行启动观测1秒钟要用多少电呢?答案是0.83度。
“中国天眼”的工作原理是把外太空的射电信号经过反射面反射聚焦到馈源舱,经过处理后再传回总控室。“中国天眼”探索外太空靠什么核心部件呢?就是“大锅”中间这个重约30吨的馈源舱,它可以说就是“中国天眼”的“瞳孔”。 馈源舱是“中国天眼”发射和收集电磁信号的核心设备,里面不仅有馈源装置,还有配套的其他辅助设备和设施,这些设施关系到“瞳孔”是否看得清、看得准。所以,馈源舱对电压质量要求很高,435伏的额定电压波动不能超过正负0.5%,电压如果超过允许的波动范围,馈源舱就会启动保护程序。剧烈的电压波动可能使馈源舱存在报废风险。
“中国天眼”对电力的要求这么高,它的专用变电站是高规格的双电源供电。2015年,一条35千伏专用变电站的18.25公里输电线路接入“天眼”,第一电源开通了。2019年,总长16.2公里的“天眼”工程第二电源成功投运,“天眼”供电有了“双保险”。 FAST工程是我国科学工作者奋发图强、励志创新的具体实践。
请根据上述材料,回答下列问题:
(1)“中国天眼”所接收的电磁波信号在宇宙中的传递速度是___________m/s;
(2)“中国天眼”满负荷运行启动观测一小时需要用电__________kW•h;
(3)馈源舱对电源的要求很高,“天眼”变电站使用高规格的双电源供电的原因是:______
A.保证不断电 B.“天眼”消耗电能多 C.“天眼”体积庞大
小东和小文利用如图所示的电路探究串联电路中用电器两端电压的关系。
(1)小东操作的主要实验过程如下:① 断开开关,将滑动变阻器的滑片P放在阻值最大处,根据电路图连接实验电路;② 检查电路无误后,闭合开关,调整滑动变阻器的滑片P到适当位置,正确读出电压表V1与V2的示数,记录在实验数据记录表中;③ 仿照上述步骤又进行了五次实验。实验数据如下表。
U1/V | 0.8 | 1.2 | 1.5 | 1.8 | 2.2 | 2.5 |
U2/V | 0.8 | 1.2 | 1.5 | 1.8 | 2.2 | 2.5 |
小东通过分析实验数据,得出结论:串联电路中各用电器两端电压相等。小文不同意小东的观点,提出了实验改进建议。请简述小文的实验改进措施:① ________;
② _________。
(2)请你帮助小文画出他所需要的实验数据记录表_____。
小东进行“探究电流与电阻关系的实验”时,设计了如图所示的实验电路图。其中电源电压恒定6V保持不变,滑动变阻器规格为“5Ω 1.5A”。
(1)小东在实验过程中应改变的自变量是_____,控制不变的量是___________;
(2)小东将实验数据记录在如下表格中。小文看了数据之后,经过分析发现有一组数据存在明显错误。请你指出错误的数据为当定值电阻R=_________Ω时的那组,原因是_______。
R/Ω | 5 | 10 | 15 | 20 | 25 | 40 |
I/A | 1.00 | 0.50 | 0.33 | 0.25 | 0.2 | 0.14 |
小东在探究“电流通过导体时产生的热量与哪些因素有关”实验中,连接了如图所示的电路。图中甲乙两个完全相同的烧瓶内分别装有质量相等、初温均25℃的煤油及阻值分别5Ω和10Ω的电阻丝R1、R2。
(1)闭合开关一段时间后,他记录了两个温度计的示数。根据两个温度计的示数不同,可得电流通过导体产生的热量与______有关;
(2)为了进一步探究电流通过导体时产生的热量与电流是否有关,小东补充了实验器材有停表和____。之后,小东在图所示的电路基础上继续实验,请写出他接下来的实验操作:____。
小文在“测量小灯泡的电功率”实验中,所用器材有:电压恒为3V的电源、额定电压为2.5V的小灯泡L、符合实验要求的滑动变阻器、已调零的电流表和电压表、开关、导线若干。请完成下列实验内容:
(1)用笔画线表示导线,将图甲的实物电路连接完整,要求滑片P向B端滑动时滑动变阻器的阻值减小________________;
(2)闭合开关后,发现小灯泡不发光,电流表示数为零,电压表示数为3V。产生这种现象的原因可能是小灯泡________________。(选填“断路”或“短路”)
(3)排除故障后,闭合开关S,滑动变阻器的滑片P移到某处,电压表的示数如图乙所示。若使小灯泡正常发光,应将滑片P向____(选填“A”或“B”)端移动;
(4)实验中小文分别测出小灯泡两端的电压为1.5V、2 V、2.5 V,观察小灯泡的亮暗情况,并记录三种情况下小灯泡的电流值,计算出相应的实际功率。他为了减小误差,求出了三个电功率的平均值。请你指出小文在实验中的不妥之处: ①_________;②_______。
图甲所示为小东同学探究“通电导体在磁场中受力”的实验电路。他接通电源,观察并记录了图乙所示的(a) (b) (c)三组实验现象:
(a)蹄形磁体N极在上方,导体棒通入由B至A方向的电流时,受力方向水平向右;
(b)蹄形磁体N极在上方,导体棒通入由A至B方向的电流时,受力方向水平向左;
(c)蹄形磁体S极在上方,通入由B至A方向的电流时,导体棒受力方向水平向左。根据小东所记录的三组实验现象,请你提出一个可探究的科学问题:_________。