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物 理
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第十二章 小粒子与大宇宙
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1 调研桥梁建筑中的力平衡
1.赵州桥是一座单孔拱桥,主拱由28道拱券纵向并列而成,每块拱石的侧面都凿有细密斜纹,加强拱石横向联系。赵州桥在受到外力作用时,桥墩和拱体会承受来自桥面和桥上物体的压力。拱形结构属于一种薄壳结构,薄壳结构在受到外力作用时,能够把力沿着整个壳体表面向四周传递,使壳体单位面积上受到的力并不大,更为重要的是,在壳体上不存在作用力集中于一个地方的情况。
(1)赵州桥每块拱石的侧面凿有细密斜纹,目的是 。
增大摩擦力
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(2)站立在地面上,人的脚能够承载较大的重力,主要是因为 (填字母)。
A.脚骨骼的数量多
B.脚骨骼组成拱形结构
C.脚部的肌肉发达
D.脚骨骼比钢铁还要坚硬
B
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(3)下列对赵州桥的薄壳结构受力示意图分析正确的是
(填字母)。
C
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2.如图是某个斜拉桥的结构模型简图,所有拉索对桥面的合力 (选填“大于”“小于”或“等于”)桥面的重力。
等于
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(1)经查资料,飞机的机翼是由一组组翼形组成,机翼结构如图甲所示。机翼这种设计结构能产生升力的原因是
。
3.2024年12月9日至10日,国产鲲龙AG600在海南三亚凤凰国际机场成功完成了一系列关键试飞任务。
在流体中,流速越大的位置压强越小
2 制作能升空的飞机模型
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①调节挡位使其风速最大,并使飞机模型的迎角为0°。
②保持风速不变,改变迎角大小,使其分别为5°、10°、15°、20°,重复步骤①并计算升力平均值。
③处理相关数据得到升力与迎角的关系图。
由该实验可得出结论: _
。
大于15°时,升力随着迎角的增大而减小
(2)小瑞思考:飞机升力与迎角α大小有什么关系?在老师的帮助下,小瑞利用电风扇、升力测力计、飞机模型进行了如图乙所示的实验。
0°~15°时,升力随着迎角的增大而增大,
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(3)资料显示:该实验结论与实际相符,且飞机迎角一定时,飞行速度越大,升力也越大。若某飞机以600 km/h的速度匀速直线飞行的迎角为α1,而以900 km/h的速度匀速直线飞行时的迎角为α2(α1、α2均小于15°),请比较α1、α2的大小关系: 。
α1>α2
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4.为了探知轮船的奥秘,某小组的同学们自己动手,设计并制作了极地科考破冰船“雪龙2号”模型。
(1)设计制作船模的过程中,同学们应该重点考虑的因素有 (写出3点即可)。
3 调研我国造船与航海方面的成就
材料、稳定性、载重量、形状等
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(2)根据相关知识,小明在船舷上绘制了一条载重线,请简述测量这艘船模的最大载重的方法:______________
______________________________________________________________________________________________________________________________________________。
将船模放在水面上,逐渐往船中装物体(如细沙等合适的物质)直到水面恰好到达载重线,称出往船模中所装物体的总质量即为船模的载重量(合理即可)
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(3)你认为在船舷上勘绘载重线标志的目的是
(填字母)。
A.最大限度地利用船舶的装载能力
B.保证船舶的航行安全
C.使船舶在行驶过程中保持稳定
D.判断船舶是否超载
ABD
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(4)现实中,船舷上往往不止一条载重线。如图为“雪龙2号”船舷上漆着的5条载重线。其中的“S”表示“印度洋载重线”,“W”表示“北大西洋载重线”。请说明“S”在上,“W”在下的原因:
_______________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________。
船满载漂浮在海面上时,受到的浮力等于重力且不变,在不同的海域,海水的密度不同,根据F浮=G排=ρ液gV排可知,海水的密度越大,排开水的体积越小,北大西洋海水的密度大于印度洋海水的密度,所以S在上,W在下
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5.如图所示,跳楼机是一种大型游乐设施,其外形主干为一个高大的柱体,柱体周围附有轨道,座舱通过轨道升降。若忽略空气阻力,小明坐在座舱中匀速升高时,他的动能 ,重力势能 。(均选填“变大”“不变”或“变小”)
变大
4 探究游乐设施中的功与能
不变
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6.过山车是一种机动游乐设施,常见于游乐园和主题乐园中,深受很多年轻游客的喜爱。在实际工作过程中,过山车时而从轨道的最低端上升到最高端,时而从最高端飞驰而下。下列说法正确的是( )
A.a点机械能小于b点机械能
B.a点动能最大,b点势能最大,c点机械能最大
C.由a到b的过程中,动能减小,势能增大,机械能减小
D.由b到c的过程中,重力势能全部转化为动能
C
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5 制作“龙骨水车”模型
7.龙骨水车是我国古代江南地区主要的灌溉农具之一,是一种历史悠久的提水设施,相当于现代的抽水机,其构造如图所示。《天工开物》中有“数尺之车,一人两手疾转,竟日之功可灌二亩而已”的记载。将水车一端浸入水中,另一端固定于岸上。使用时摇动长柄摇杆,使轮轴转动,带动嵌满刮水板的链条运动,槽内板叶刮水上行,倾灌于地势较高的田中。
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(1)使用时,人对长柄摇杆施加力的作用使轮轴转动,相当于在使用一个 (选填“省力”或“费力”)杠杆。木链条运动起来,一定质量的水被水车提升到高处,水的重力势能 (选填“增大”或“减小”)。
增大
省力
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(2)若工人摇动龙骨水车旋转一周可将0.03 m3水提升到4 m高的田地中,所用时间为60 s,工人做功的总功率为50 W,则该过程中龙骨水车所做的有用功为 J,工人做的总功为 J,机械效率为 。(ρ水=1.0×103 kg/m3,g取10 N/kg)
40%
3000
1200
(3)写出一种提高龙骨水车提水效率的方法:
_
。
水车的关键部件(合理即可)
使用高强度和耐磨损的材料、定期检查和维护龙骨
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