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卡门涡街现象
2020年5月5日,虎门大桥的桥体异常振动引发了大家的关注,专家认为这是由卡门涡街现象引起的。
如图甲所示,在一定条件下,流体流过阻碍物时,会在阻碍物上下两侧先后交替产生有规则的反向旋涡①、②、③、④……,这一现象叫卡门涡街现象。产生旋涡的一侧流速快,另一侧流速慢,交替形成大小不同的压力,使阻碍物产生有规律的振动,即涡振。涡振频率f与阻碍物的特征宽度d和流体流速v有关,其关系(k为常数)据分折,桥体异常振动是由于桥面上安装了1.4m高的防撞板后,在特定风环境条件下产生了振幅较大的涡振现象。
工业上常同的流量计也是利用卡门涡街现象制成的。在管道中放入装有电子设备的阻碍物,当流体同过时,装有电子设备的阻碍物发生涡振,输出与涡振频率相同的电压信号,通过频率公式得到流速大小,最终输出流体的流量,流量为单位时间内流体通过管道横截面的体积。
(1)下列过程不可能产生卡门涡街现象的是______;
A河水流过礁石 B.空气通过树木 C.篮球撞击篮板 D.云层飘过山峰
(2)流体流过阻碍物,当上侧产生涡旋时,阻碍物______侧受到压力大;
(3)若甲图中相同时间内产生的旋涡增多,说明流体的流速变______;
(4)安装防撞板后,増大了桥体的______,使得相同风速下桥体的涡振频率______(増大/减小);
(5)某水管的横截面积为S,阻碍物的特征宽度为d,水流通过阻碍物时输出的电压信号如图乙所示。如不考阻碍物对流速的影响,则管道中水的流量Q和t0之间的关系图像为______。
A. B. C. D.
小明和小华一起探究电流与电阻的关系。器材有新干电池两节,5Ω、10Ω、20Ω的定值电阻各一只,“20Ω 1A”的滑动变阻器、电压表、电流表、开关各一只,导线若干。
(1)用笔画线代帯导线将甲图中电路补充完整,使滑动变阻器滑片向左移动时电阻减小(______);
(2)将滑动变阻器滑片移动到最______端。闭合开关,小明发现电压表示数接近电源电压,可能是定值电阻R出现了______故障;
(3)排除故障后,移动滑动变阻器滑片,直至电压表示数为1V,此时电流表示数如图乙所示,大小为______A;
(4)小明逐一将10Ω和20Ω的电阻接入电路,继续进行实验。当______Ω的电阻接入电路后,无法将电压表示数调节到1V。于是,他改变定值电阻两端电压,重新依次进行实验。调节后的电压值应该不低于______V;
(5)实验结束后,小华觉得可以通过调整顺序来避免实验中存在的问题。合理的顺序是______。
小明做“探究杠杆平条件”实验:
(1)实验前,杠杆静止时的位置如图甲所示。要使杠杆在水平位置平衡,应将平衡螺母向______调节;
(2)使用弹簧测力计时,首先进行的操作是______;
(3)如图乙所示,在杠杆左侧挂2个钩码,每个钩码的质量为50g,为了便于在杠杆上直接读出力臂的大小,在A点沿______向下方向拉动弹簧测力计,直至杠杆在______位置平衡。并将第一次数据记录在表格中,表中F1大小为弹簧测力计示数,F2大小为钩码的重力,l1、l2分別为F1、F2对应的力臂;
(4)接下来,小明又进行了三次实验,将数据填在表中,最后总结得出律。每次实验总是在前一次基础上改变F2、l1、l2中的一个量。小华分析数据后发现,第______次实验与前一次改变的量相同,需要调整的实验步骤是______。
序号 | FI/N | l1/cm | F2/N | l2/cm |
1 | 1.5 | 10.0 | 1.0 | 15.0. |
2 | 3.0 | 10.0 | 2.0 | 15.0 |
3 | 1.5 | 20.0 | 2.0 | 15.0 |
4 | 1.0 | 30.0 | 2.0 | 15.0 |
小华做“探究凸透镜成像规律”实验:
(1)将平行光______凸透镜,移动光屏,直至光屏上形成一个最小最亮的光斑,如图甲所示,该凸透镜的焦距为______cm;
(2)将点燃的蜡烛、光屏放在凸透镜的两侧,调节它们的高度,使烛焰和光屏的中心位于凸透镜的______上,这样做目的是使像呈现在______;
(3)将蜡烛移动到图乙所示位置,需向______侧移动光屏,直至在光屏上找到______的倒立、缩小的实像。
如图甲所示为某电烤箱的内部简化电路,S1为自动控制开关,R1和R2均为电热丝,图乙是电烤箱正常工作时电流随时间变化的图像。求:
(1)低温挡工作时的功率;
(2)电热丝R2的阻值;
(3)15min内R1消耗的电能。
小华买了一只圆形平底玻璃杯,放在水平桌面上。玻璃杯的质量为0.3kg,底面积为20cm2,最多能装300g的水(g取10N/kg)求:
(1)玻璃杯的重力;
(2)玻璃杯的容积;
(3)装满水时玻璃杯对桌面的压强。