内容正文:
跨学科实践
一、选择题(本大题共2小题,每小题3分,共6分)
1.(2023·广西)如图,我国空间站正在航行。下列关于空间站的说法正确的是( )
A.质量为零 B.全部由超导体材料构成
C.通过超声波与地面联系 D.消耗的电能主要由太阳能电池板提供
2.初中各学科之间有着密切的联系,化学、生物学中也有物理知识的广泛运用,下列描述或说法中错误的是( )
A.甲图中,蒸馏水的制备是利用水的汽化及水蒸气的液化
B.乙图中,向下排空气法收集氢气是利用氢气的密度比空气的密度大的性质
C.丙图中,桡骨在肱二头肌的牵引下绕着肘关节转动,可视为一种杠杆模型
D.丁图中,鱼主要是利用了尾部和躯干的摆动与水的相互作用在水中游泳
二、填空题
3.(2分)(2023·江西)如图所示,圭表是中国古代重要的天文仪器,圭表通过测量正午日影长度来推测二十四节气,日影是光的____________形成的。为了提高其测量精度,天文学家使用铅垂线来确保“表”垂直于水平放置的“圭”。铅垂线是利用了重力的方向总是____________。
4.(4分)(2023·包头)同学们利用纸杯、蜡烛、火柴、铁丝等器材把水烧开,如图所示。
(1)纸杯不会被点燃的原因是开水的温度________纸的着火点。
(2)烧水过程中通过观察____________来判断水是否烧开。
(3)要想知道水烧开时温度的变化情况,还需要补充的器材是____________。
(4)为了节约能源又让水尽快烧开,可采用的办法有____________________(写出一种即可)。
三、简答题
5.(2分)(2023·常德)为加强消防安全,在学校楼道内必须配备消防设备,其中常见的有干冰灭火器。当发生火灾险情时,我们可打开灭火器阀门对准火源根部灭火。请利用所学物理知识解释干冰能快速灭火的原理(字数不超过100字)。
6.(2分)(2023·福建)如图,小华利用家中物品做实验。他将玻璃杯放在桌布上,然后猛地将桌布从桌面抽出时,玻璃杯几乎不随桌布运动。请用物理知识说明玻璃杯不随桌布运动的理由。
四、计算题
7.(6分)(2023·齐齐哈尔)如图所示为我国生产的一款水陆两栖观光车,它既能在陆地上行驶,又能像船一样在水中航行。该车的总质量是12 t,空载静止在水平地面上时,四个车轮与地面接触的总面积为0.2 m2。求:(g取10 N/kg)
(1)(3分)该车空载静止在水平地面上时,它对水平地面的压强是多少?
(2)(1分)该车空载(驾驶员质量忽略不计)在水中航行时,受到的浮力是多少?
(3)(2分)该车在水中以36 km/h的速度匀速直线航行5 min,此时发动机输出功率为180 kW,观光车航行过程中受到的阻力是多少?
8.(8分)如图甲是中国自主研制的首列永磁动力单轨列车,列车安装有高压细水雾灭火系统和制动发电装置。
(1)(1分)若测得该列车从甲站出发到达乙站所用的时间为2 min,甲、乙两站间的路程为2.4 km,则该列车在这两站间行驶的平均速度为多大?
(2)(3分)高压细水雾灭火系统的灭火机理:
①“窒息”作用:细水雾喷入火场后,迅速汽化形成水蒸气,体积急剧膨胀1 700~5 800倍,在燃烧物周围形成一道屏障阻挡新鲜空气的吸入,火焰将被“窒息”。
②高效冷却作用:由于细水雾的雾滴直径很小,在汽化的过程中,能从燃烧物表面或火灾区域吸收大量的热量。
按100 ℃水的汽化热为2 257 kJ/kg计算(汽化热是指在恒定温度下,使某物质由液态转变为气态所需要的热量),每个喷头喷出的水雾(喷水速度0.133 L/s)吸热功率约为多少kW?(不考虑水升温吸收的热量,结果保留整数)
(3)(4分)列车制动减速的过程中,机械能转化为电能和内能。当列车在平直轨道上制动减速时,电能W1与内能W2之比为9∶16,如图乙是机械能的变化量ΔW与速度变化量Δv的关系图象。若列车从76 km/h开始减速,转化成的电能大小为1 kW·h,问列车在此过程中:
①产生的内能为多少J?
②列车的速度将会减小到多少千米每小时?
参考答案
1.D 2.B
3.直线传播 竖直向下
4.(1)低于 (2)气泡变化 (3)温度计
(4)减少水的质量(或提高水的初温、给纸杯加盖子)
5.当发生火灾险情时,我们打开干冰灭火器阀门对准火源根部,干冰迅速升华,升华从周围吸收大量的热,使温度降低到可燃物着火点以下,起到灭火的作用
6.玻璃杯与桌布原来处于静止状态,当猛地将桌布拉走时,玻璃杯由于惯性仍保持原来的静止状态,所以玻璃杯不随桌布运动
7.解:(1)该车空载静止在水平地面上时,重力G=mg=12×103 kg×10 N/kg=1.2×105 N;
它对水平地面的压力F=G=1.2×105 N;
它对水平地面的压强p===6×105 Pa。
(2)该车空载(驾驶员质量忽略不计)在水中航行时,处于漂浮,受到的浮力:F浮=G=1.2×
105 N;
(3)该车在水中以36 km/h的速度匀速直线航行5 min,处于平衡状态,车受到的牵引力、阻力是一对平衡力,大小相等,所以受到的阻力大小为f=F牵=====1.8×104 N。
答:(1)该车空载静止在水平地面上时,它对水平地面的压强是6×105 Pa。
(2)该车空载(驾驶员质量忽略不计)在水中航行时,受到的浮力是1.2×105 N。
(3)该车在水中以36 km/h的速度匀速直线航行5 min,此时发动机输出功率为180 kW,观光车航行过程中受到的阻力是1.8×104 N。
8.解:(1)列车在这两站间行驶的平均速度大小:v===72 km/h;
(2)由于喷水速度为0.133 L/s,则每个喷头1 s喷出的质量为:m=ρV=1.0×103 kg/m3×0.133
×10-3 m3=0.133 kg,
每个喷头喷出的水雾吸热功率为:P===300 181 W≈300 kW;
(3)①由题意可得转化的内能为:W2=W1=×3.6×106 J=6.4×106 J;
②此过程消耗的机械能为ΔW=W1+W2=3.6×106 J+6.4×106 J=1×107 J,
由题图乙可知Δv=10 m/s=36 km/h,
则列车的速度将会减小到:v2=v1-Δv=76 km/h-36 km/h=40 km/h。
答:(1)该列车在这两站间行驶的平均速度为72 km/h;
(2)每个喷头喷出的水雾(喷水速度0.133 L/s)吸热功率约为300 kW;
(3)①产生的内能为6.4×106 J;
②列车的速度将会减小到40千米每小时。
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