随着人们环保意识的提高,“风光互补路灯”(如图所示)得到了广泛的应用。它在有阳光时通过太阳能电池板发电,有风时通过风力发电机发电,两者皆备时同时发电,并将电能输送至蓄电池储存起来,供路灯晚间照明使用。为了能使蓄电池的使用寿命更为长久,一般充电至90%左右即停止充电,放电余留20%左右即停止电能输出下表为某型号风光互补路灯系统配置方案的相关参数。
风力发电机 | 太阳能电池组件 | ||
最小启动风速 | 1.0 m/s | 太阳能电池 | 180W |
最小充电风速 | 3.0m/s | 太阳能转换效率 | 15% |
最大限制风速 | 12.0m/s | 蓄电池 | 400Ah-12V |
最大输出功率 | 400W | 大功率LED 路灯 | 80W-12V |
(1)若遇到阴天并且无风,仅靠蓄电池供电,最多可供灯具正常发光多长时间?
(2)若一块该“风光互补路灯”太阳能电池板的总面积为5m2,当其垂直太阳光方向放置时, 最大发电功率达到180W,则当地垂直太阳光方向1m2 范围内太阳能电池板所接收太阳辐射的最大功率为多少?
(3)当风速为6.0m/s 时,风力发电机的输出功率将变为50W。在这种风速下,持续光照12h, 蓄电池的电量也只由20%充到了70%。求此过程中太阳能电池板发电的平均功率。
物体在空气中运动时所受空气的阻力f与其相对于空气的速度v有关。我们把研究对象简化为半径为r的球体,并认为空气相对于地面静止。当物体的速度v比较小时,空气阻力f=6πηrv,式中空气的黏度η≈1.8×10-5Pa·s,不考虑它随温度的变化;当物体的速度v比较大时,空气阻力f=πρr2v2,式中ρ为空气的密度。依据以上规律,请分析以下问题:
(已知球体的体积公式为V=πr3,ρ=1.29kg/m3,ρ水=1.0×103kg/m3,g=10N/kg)
(1)试用第二个空气阻力的表达式计算半径分别为r1=10-6m与r2=10-3m的水滴在空中竖直下落过程中可分别达到的最大速度?
(2)通过计算说明这两种水滴各适合哪一个阻力表达式。
用金属制成的线材(如钢丝、钢筋)受到拉力作用会伸长。如果要直接测试成品线材,比较困难。为此,我们可以选用同种材料制成样品进行测试,下表是对样品测试取得的数据。
长度 L/m | 250 | 500 | 750 | 1000 | |
1 | 0.05 | 0.04 | 0.08 | 0.12 | 0.16 |
2 | 0.05 | 0.08 | 0.16 | 0.24 | 0.32 |
3 | 0.05 | 0.12 | 0.24 | 0.36 | 0.48 |
1 | 0.10 | 0.02 | 0.04 | 0.06 | 0.08 |
1 | 0.20 | 0.01 | 0.02 | 0.03 | 0.04 |
请回答下列问题:
(1)这种测试方法,运用了怎样的科学思想__________?
(2)根据样品的测试结果,该材料制成的线材受力后的伸长量x与材料的长度L、材料的横截面积S及拉力F的函数关系为_________。
(3)现有一该材料制成的金属杆,长为5米,横截面积为0.8厘米2,设计要求它受到拉力后的伸长不超过0.4厘米。其能承受的最大拉力为_________。
如图所示,虚线区域内的“×” 为垂直纸面的磁感线,当金属框沿光滑绝缘斜面的顶端,由静止开始滑到底端时,具有的动能为E1;若将金属框换成质量相同的塑料框,其他条件不变,塑料框滑到底端时, 具有的动能为E2。则E1_______E2(填“>”“=”或“<”),因为__________________。(提示:金属框是导体,有电阻)
某人通过焦距为l2cm、直径为4cm的放大镜(薄凸透镜)看报纸,报纸与放大镜的距离为3cm,且与放大镜的主光轴垂直,保持放大镜的位置不变,眼睛始终位于主轴上且距离放大镜24cm位置处进行观测(不考虑眼睛的大小),报纸上有部分区域是“盲区”(即眼睛观测不到),该区域的面积为________cm2。
一辆卡车以速度v通过减速带,司机利用搁置在仪表盘上的车载计时仪记录汽车前轮和后轮先后与减速带撞击的声音的时间间隔来测量声速。车载计时仪位于前轮轴的正上方,在前轮通过减速带时开始记时,在t1时刻第一次接收到声音信号,在t2时刻第二次接收到声音信号。已知汽车前后轮轴之间的距离为L,则声音在空气中的速度为v0=___________ (不考虑除空气外其他介质对声音传播的影响)。