2020年6月23日,第55颗“北斗”卫星成功发射,自此“北斗”卫星导航系统组网成功,这标志着我国从航天大国迈向航天强国。承担此次“北斗”卫星运载任务的是长征三号乙三级运载火箭。如图所示是三级运载火箭的结构示意图,三级火箭内都满载燃料。火箭发射升空时,先点燃第一级火箭,它的燃料用完后空壳自动脱离,这时第二级火箭开始工作,继续推动火箭加速运动。第二级火箭在燃料用完后空壳也自动脱离,接着第三级火箭开始工作,再次加速将卫星送至预定轨道,最终完成“星箭分离”。卫星到达预定轨道展开太阳能电池帆板,以一定的速度绕地球飞行。
请回答下列问题:
(1)火箭升空的动力来源于燃料燃烧释放的______能;卫星与地面设备通过______波传递信息。
(2)若满载燃料的火箭质量为2×105kg,则受到的重力是多少______?(取g=10N/kg)
(3)火箭在某阶段以7.42km/s的速度匀速飞行100s,则这段时间内火箭飞行的路程是多少______?
(4)火箭能达到的速度主要与燃料燃烧的喷射速度、火箭的“质量比”有关,若燃料的喷射速度一定,提高“质量比”,可提高火箭飞行速度。人们把火箭初始起飞时的总质量m0与燃料耗尽时的火箭结构质量m1之比称为“质量比”(即:)。请根据以上信息分析说明采用多级火箭为什么能提高火箭飞行速度______。
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如图1,悬崖跳伞是一项极具挑战的运动,越来越受到人们的喜爱。在某次悬崖跳训练过程中,一质量为50kg的运动员背着降落伞从悬崖上由静止开始竖直跳下,经15s下落210m后,运动员开始做匀速直线运动直至落到悬崖下方水中。整个过程用时30s,其速度与时间的关系如图2所示,g取10N/kg。求:
(1)在这整个过程中运动员所受重力做的功和功率;
(2)从第10s到第30s这个过程中,运动员的动能、重力势能、机械能是如何变化的?
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热机发明后,一直在持续的改进和发展中。
材料一:1769年,法国人居纽制造出蒸汽机推动的三轮汽车(图甲),传统蒸汽机的燃料在气缸外部燃烧(图乙),热效率为5%~8%之间。
材料二:1862年,法国人德罗夏提出内燃机(内燃指燃料在气缸内燃烧)的四冲程循环理论:①气缸的向外运动造成的真空将混合气体燃料吸入气缸;②通过气缸的向内运动对进入气缸里的燃料进行压缩;③高压燃烧气体产生巨大爆发力;④将已经燃烧的废气从气缸中排出。
材料三:1876年,德国人奥托制造出以四冲程为依据的煤气内燃机,利用飞轮的惯性使四冲程自动实现循环往复,内燃机的效率达到14%。
(1)四冲程循环理论提及的“巨大爆发力”由图中的______冲程实现;
(2)德罗夏提到的内燃方式是基于______的猜想;
(3)老师在重复演示“做功改变内能”实验(图丙)之间,需在拔出活塞后将厚玻璃筒甩几下,其目的与内燃机的______(选填“吸气”“压缩”“做功”或“排气”)冲程的原理相似。
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如图是某电烤箱的内部简化电路图,下表是电烤箱铭牌的部分信息,R0和R均为电热丝,其他电阻均忽略不计。已知R=202欧。
额定电压 | 220V | |
频率 | 50Hz | |
额定功率 | 高温挡 | |
低温挡 | 200W |
(1)电烤箱A、B触点中连接火线的是______触点;
(2)闭合总开关,将旋钮开关转到如图所示位置,此时电烤箱处于______(选填“高温挡”或“低温挡”);
(3)在额定电压下,电烤箱高温挡工作2分钟产生内能______焦。
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如图所示,在科普节目《加油,向未来》中,有一项对抗性实验,甲、乙两人站在平衡板上。滑轮组将平衡板提升至一定高度后。两人在平衡板上挪动,并保持平衡板平衡。若甲的质量为55kg,乙的质量为45kg。平衡板质量为900kg,且质量分布均匀,重心在点。
(1)当平衡板在水平地面上时,甲静止站在平衡板上,与板的接触面积为,则甲对平衡板的压强为______?
(2)甲、乙两人竖直站在平衡板上,滑轮组将平衡板匀速提升至离地面的高度处,提升过程中平衡板始终保持水平平衡,拉力为6250N,求在此过程中:
①平衡板提升两人所做的功为______?
②在提升平衡板和人的过程中,滑轮组的机械效率为______?
(3)当甲、乙两人竖直站立在图中、位置时,平衡板在空中处于水平平衡。甲、乙两人从图中位置同时向平衡板左,右两侧沿同一直线向相反方向缓慢挪动至、竖直站立时,平衡板也恰好处于水平平衡,则两人挪动的距离和之比为______。
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一种新型井盖排水系统如图甲所示,系统结构简化示意图如图乙所示,排水系统由井盖、两个相同杠杆(AOB是其中之一)、容器等组成,AB长度是300mm,AO长度是120mm,井盖的上表面和侧面都有排水孔,下暴雨时,雨水从排水孔经排水管导流到容器中,再从容器底部的排水孔流入下水道,由于容器的排水速度较小,当容器中的雨水上升到一定高度时,容器下降,拉动杠杆,将井盖项起,加速路面排水。当容器中的雨水下降到一定高度时,井盖自动下降盖住井口,不影响车辆、行人的通行。该井盖的质量是28.8kg,不考虑杠杆的质量,不考虑各连接处的摩擦。
(1)球墨铸铁强度高、韧性好,密度是7.2×103kg/m3,若上述规格的井盖全部用球墨铸铁制成,则制作一个这样的井盖需要多少立方米的球墨铸铁?
(2)下暴雨时,杠杆会将井盖顶起50mm,如图丙所示。两个相同杠杆对井盖至少做了多少焦耳的功?
(3)某次调试中,为了节约用水,调试人员将容器底部的排水孔全部堵住,测出容器的质量是4.2kg,再将容器和杠杆组装在一起,直接向容器内匀速注水,注水120秒时井盖刚好被项起,假设在任意时刻水对容器的压力与容器中水的重力大小相等,求每分钟向容器内注水的体积是多少升?
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图甲是探究海波熔化时温度变化规律的实验装置,图乙是根据实验数据绘制的温度随时间变化的图象。
(1)该物质熔点是__________℃;
(2)从图象中发现海波熔化时间过短,下列措施中,一定不能延长海波熔化时间的是_______(填序号);
①增加试管中海波的质量 ②增加烧杯中水的质量 ③降低烧杯中水的初温 ④撤掉酒精灯或用“小火”加热
(3)夏天,我们要喝冰凉的饮料,往往会在饮料中加入适量冰块,而不是直接加入与冰块质量相等的冷水。一方面是因为冰块的_____更低,另一方面是因为冰块熔化成水的过程中_______热量,从而使饮料的温度下降得更多。
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现在很多家庭和办公室采用新型管线饮水机,这种饮水机没有水仓,打开出水开关立即给水加热,出水口随即流出热水,停止出水时,加热就会停止。如下图甲是某品牌新型管线饮水机,其额定电压220V,额定功率为2100W。市面上还有另一种传统管线饮水机,如下图乙,它有水仓,把水仓内的水加热到设定温度后供人饮用,若无人饮用时水仓的水温降到一定程度后重新加热,功率为800W左右。
(1)甲饮水机正常工作时电流有多大(结果保留一位小数)?假如产生的热量全部被水吸收,设流入水温为18℃,流出水温为98℃,它每分钟流出多少千克热水?[c水=4.2103J/(kg℃)]
(2)小明家准备购置饮水机时,妈妈认为甲饮水机功率太大,浪费电,而且可能导致空气开关经常跳闸。请你判断哪一种饮水机更浪费电,并简要说明理由。你怎么解决甲饮水机导致空气开关跳闸的问题?
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轮船的大小通常用排水量表示,排水量是轮船满载时排开水的质量。
(1)若轮船的排水量记为m排,满载时船货总质量记为m船,请通过推导说明m排=m船,要求写出相关物理原理和表达式。
(2)某条船的排水量为500t,该船满载从海水驶入江水中,其排水量变大、变小、还是不变?该船排开江水的体积是多少?(=1.03×103kg/m3,=1×103kg/m3)
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根据下列有关要求画出对应的电路图。
(1)仅闭合开关S1,电路的连接情况为_____,电流表A1测量通过________的电流,电压表V测量________两端的电压;请在图1虚线框画出对应的电路图。
(_______________)
(2)闭合开关S1、S3,断开S2,电路的连接情况为________,电流表A1测量通过________的电流,电流表A2测量通过________的电流,电压表V测量________两端的电压;请在图2虚线框画出对应的电路图;
(____________)
(3)闭合开关S2、S3,断开S1,电路的连接情况为电阻R1与滑动变阻器串联,再与电阻R2并联,电流表A1测量通过电阻R1(滑动变阻器)的电流,电流表A2测量通过________的电流,电压表V测量________两端的电压;请在图3虚线框画出对应的电路图;
(_______________)
(4)S1、S2、S3均闭合时,电路的连接情况为滑动变阻器与电阻R2并联,电流表A1测量通过滑动变阻器的电流,电流表A2测量通过________的电流,电压表V测量________两端的电压;请在图4虚线框画出对应的电路图。
(_______)
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