内容正文:
专题二 项目化学习题
1.随着5G信号的快速发展,5G无人物品派送车已应用于实际生活中。如图所示,这是一辆在水平路面上匀速直线行驶的四轮5G无人配送车,空载时质量为600 kg。已知每个轮胎与地面的接触面积均为100 cm2,配送车在水平路面上受到的阻力始终为车辆总重力的,g取10 N/kg。求:
(1)工作原理
配送车利用5G信号进行遥控,5G信号属于 (选填“电磁波”或“超声波”),配送车工作时将电能转化为 能。
(2)物理参数
配送车空载匀速行驶时所受的牵引力是多少?
(3)工作过程
某次配送车装上货物后,对水平路面的压强为4×105 Pa,求此时货物的质量。
2.图甲是小明家新买的一款泡茶烧水壶,图乙是其简化电路图。R1、R2均为电热丝,电饭锅有加热和保温两个挡,保温功率为110 W。小明对该烧水壶展开了专题研究。
(1)烧水壶结构
茶壶与壶身相通而且等高,是利用 原理制成。
(2)功率的估测
关闭家中其他用电器,只使用泡茶烧水壶的加热挡工作6 min,家中如图丙所示的电能表表盘转动了176圈。则烧水壶的加热挡的功率为多少?
(3)实际工作
若该烧水壶的加热效率为80%,在标准大气压下,该烧水壶正常工作,把质量为0.55 kg、初温为20 ℃的水加热到100 ℃,需要多少秒?[c水=4.2×103 J/(kg·℃)]
甲 乙 丙
3.在跨学科实践课上,某小组同学开展了“节约一度电”的项目化学习活动。下面是该小组同学实践的过程,请帮助完成下列内容:
【项目分解】
(1)收集生活中浪费电的现象
(2)讨论该如何节约用电
【项目实施】
(1)收集生活中浪费电的现象
同学们了解到,家里和学校教室里的电灯不能及时关掉,这是一种很普遍的浪费电的现象。另外,学校和家庭生活中家电待机耗电问题常常被忽视,待机通常是指电器关闭遥控器并不关闭电源开关或是没有拔掉电器插头,让电源指示灯一直亮着。
实践小组的同学所在城市以家庭为单位,约7×105户,用电器平均每天按待机20 h计算,参考下表数据,估算每天该城市家庭用电器待机浪费电的总量约为 kW·h。
常用电器
电视机
洗衣机
空调
电脑
数量/台
1
1
1
1
待机功耗/(W/台)
10
2
3
10
(2)讨论该如何节约用电
实践小组的同学认为,节约用电应该从点滴做起,以下措施切实可行。
①随手关灯:根据公式W=Pt可知,这样可以节约用电的理由是 。
②不让用电器处于待机状态。
③尽量使用节能灯。根据公式W=Pt可知,这样可以节约用电的理由是 。实践小组同学所在的学校共有电灯300盏,都是60 W的日光灯,如果都改用20 W的节能灯,按平均每天用电4 h,则该学校更换节能灯后一天可节约用电 kW·h。
【项目拓展】
(1)阶梯电价、分时电价等计费方式也会大大提高人们节约用电的意识。为了提高大家的节约用电意识,某城市实施分时电价,具体方案如下表:
用电时段
时段范围
电价
高峰期
第一天8:00~21:00
0.55元/(kW·h)
低谷期
21:00~第二天8:00
0.30元/(kW·h)
小华留心观察了一下自家电能表,分别记录了她家第一天8:00、21:00和第二天8:00这三个时刻的读数,如图所示。则她家这一天应付电费 元。
(2)发电厂输送电能若能采用 材料电缆,可以大大降低由于电流 效应引起的电能损耗。
4.图甲是超市常见的电动货物搬运车。某项目化小组为其设计了一个可控制最大搬运量的控制器。
【项目元件】控制电路电源(电压为24 V),定值电阻R2(8 Ω),电流表(0~0.6 A),压敏电阻R1(其阻值与所受压力的关系如图丙)。
【项目原理图】超载断路器简图如图乙。
(1)a、b、c是三个接线柱,根据使用情境,连接适当的接线柱,完成项目原理图。
(2)在使用过程中,断路器中改装的“质量表”显示的最大值在刻度最 (选填“左”或“右”)端。
(3)项目化小组设计的电动搬运车最大能搬的货物的重为多少?(已知OB的长度是OA的2倍)
【迭代升级】
(4)完成产品设计后进行实地测试,发现搬运货物的总质量有点小,且无法做到根据实际需要进行调节。你认为如何对断路器电路进行改造使其满足上述要求?
参考答案
1.解:(1)电磁波 机械
(2)空载时配送车的重力:
G0=m0g=600 kg×10 N/kg=6 000 N
空载时配送车匀速行驶时处于平衡状态,牵引力和阻力是一对平衡力,
所以,空载时配送车匀速行驶时的牵引力:
F牵=f=G0=0.1×6 000 N=600 N
(3)装上货物后对水平地面的压力:
F=pS=4×105 Pa×4×100×10-4 m2=16 000 N
因物体对水平面的压力和自身的重力相等,
所以,所装货物的重力:
G=G总-G0=F-G0=16 000 N-6 000 N=10 000 N
则所装货物的质量:m===1 000 kg
2.解:(1)连通器
(2)电能表表盘转176圈所消耗的电能:
W= kW·h=0.11 kW·h
工作时间t=6 min=0.1 h
烧水壶加热挡的功率:
P===1.1 kW=1 100 W
(3)水吸收的热量:
Q吸=c水m(t-t0)=4.2×103 J/(kg·℃)×0.55 kg×(100 ℃-20 ℃)=1.848×105 J
由η=可知,烧水壶消耗的电能:
W'===2.31×105 J
由P=可知,加热水需要的时间:
t'===210 s
3.(1)3.5×105
(2)减少通电时间 减小用电器的电功率 48
(1)5.6
(2)超导体 热
4.解:(1)如图所示:
(2)右
(3)当电流表示数为0.6 A时,货物最重,
控制电路总电阻R总===40 Ω,
R1=R总-R2=40 Ω-8 Ω=32 Ω,
由图丙可知压敏电阻R1所受压力为5×103 N,即杠杆B端受到的力大小为5×103 N,
因为G货·OA=FB·OB
所以G货===1×104 N;
(4)根据杠杆平衡条件G货·OA=FB·OB,
受电流表的最大刻度值0.6 A的限制,FB·OB不变,要使G货增大,可以使OA变小,所以将货架向杠杆支点O端移动,可以使搬运货物的总重量增大。在控制电路增加一个滑动变阻器R3,使R3与R1、R2串联,可以满足根据实际需要进行调节的要求。
【解析】(1)货物较轻时,B端受到的压力小,由丙图知,压敏电阻R1阻值较大,控制电路的总电阻较大,电流小,电磁铁磁性弱,不能把衔铁吸下来,衔铁与上方的触电接触,此时货物转载机应与ab接线柱相连而工作搬运货物,如答图所示。
(2)“质量表”是由电流表改装的,最大质量对应压敏电阻受到最大压力,R1阻值较小,控制电路的总电阻较小,电流最大,电流表量程是0~0.6 A,所以电流表的最大刻度值0.6 A在刻度盘的右边。
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