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【題目】如圖所示,過山車是一項富有刺激性的娛樂工具。那種風馳電掣、有驚無險的快感令不少人著迷。如果你對物理學感興趣的話,那么在乘坐過山車的過程中不僅能夠體驗到冒險的快感,還有助于理解力學定律。實際上,過山車的運動包含了許多物理學原理,人們在設計過山車時巧妙地運用了這些原理。如果能親身體驗一下由能量守恒、加速度和力交織在一起產(chǎn)生的效果,那感覺真是妙不可言。這次同物理學打交道不用動腦子,只要收緊你的腹肌,保護好腸胃就行了。當然,如果你受身體條件和心理承受能力的限制,無法親身體驗過山車帶來的種種感受,你不妨站在一旁仔細觀察過山車的運動和乘坐者的反應。
在剛剛開始時,過山車的小列車是依靠一個機械裝置的推力推上最高點的,但在第一次下行后,就再也沒有任何裝置為它提供動力了。事實上,從這時起,帶動它沿軌道行駛的唯一的“發(fā)動機”將是重力勢能,即由重力勢能轉(zhuǎn)化為動能、又由動能轉(zhuǎn)化為重力勢能這樣一種不斷轉(zhuǎn)化的過程構成的。重力勢能是物體因其所處位置而自身擁有的能量,它是由于物體和地球的引力相互作用而產(chǎn)生的。對過山車來說,它的重力勢能在處于最高點時達到了最大值,也就是當它爬升到“山丘”的頂峰時最大。當過山車開始下降時,它的重力勢能就不斷地減少(因為高度下降了),但能量不會消失,而是轉(zhuǎn)化成了動能,也就是運動的能量。不過,在能量的轉(zhuǎn)化過程中,由于過山車的車輪與軌道的摩擦而產(chǎn)生了熱量,從而損耗了少量的機械能(動能和重力勢能)。這就是為什么在設計中隨后的小山丘比開始時的小山丘略矮一點的原因。
過山車最后一節(jié)小車廂里是過山車贈送給勇敢的乘客最為刺激的禮物。事實上,下降的感受在過山車的尾部車廂最為強烈。因為最后一節(jié)車廂通過最高點時的速度比過山車頭部的車廂要快,這是由于過山車中部的重心最高時,重力勢能最大,而當尾部到達最高點時,重心位置已經(jīng)不在最高位置,已經(jīng)有一部分重力勢能轉(zhuǎn)化為動能了。這樣,乘坐在最后一節(jié)車廂的人就能夠快速地達到和跨越最高點,從而就會產(chǎn)生一種要被拋離的感覺,因為重心正在加速向下運動。尾部車廂的車輪是牢固地扣在軌道上的,否則在到達頂峰附近時,小車廂就可能脫軌飛出去。中前部的車廂情況就不同了,過山車的重心在“身后”,在短時間內(nèi),它雖然處在下降的狀態(tài),但是它要“等待”重心越過高點被重力推動。
(1)過山車上升階段,其重力勢能__________。(填“增加”、“減少”、“不變”)
(2)過山車在軌道的最低處,運動最快,動能最大,說明物體的動能同_____有關。
(3)設計師所設計的過山車軌道中,過山車依次通過的豎直回環(huán)的高度一次比一次低的原因是_________________________________。
(4)在過山車運行起來以后,坐在過山車不同位置的乘客,通過某一豎直回環(huán)的最高點時,乘坐在____________( 選填“車中部”、“車尾部”)通過時速度最大。
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【題目】下列說法正確的是( 。
A. 在金屬熔化和液態(tài)金屬凝固的過程中,溫度均保持不變
B. 物體吸收熱量后,溫度一定升高
C. 任何情況下水的密度都是1.0×103kg/m3
D. 任何情況下冰的溫度一定都低于0℃
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【題目】夏天,打開冰箱門,常可看到白霧.其原因是( 。
A. 冰箱內(nèi)原有的水蒸氣
B. 冰箱內(nèi)食物中的水分遇到高溫空氣后,蒸發(fā)形成的水蒸氣
C. 空氣中的水蒸氣降溫形成的小冰晶
D. 空氣中的水蒸氣遇冷形成的小水滴
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【題目】牛奶密度是檢驗牛乳質(zhì)量的一項重要指標,小明為了比較市場上兩種不同品牌牛奶的密度,設計了如下實驗:
(1)通過觀察比較牛奶的密度。
小明將一正方體塑料塊先后放入兩種牛奶中,讓它漂浮在液面上,觀察塑料塊露出液面的體積,露出液面體積較大的牛奶的密度較________。又將壓強計的金屬盒先后放入兩種牛奶中的同一深度,觀察U形管液面的高度差,高度差較大的牛奶的密度較________。
(2)通過測量比較牛奶的密度。
小明利用彈簧測力計、燒杯、石塊、細繩和水等物品來測量。其操作步驟是:
①用彈簧測力計測出石塊的重力為G;
②將石塊浸沒在水中,彈簧測力計的示數(shù)為F1;
③______________________________________(寫出具體方法和要測出的物理量并用字母表示);
④牛奶密度的表達式為ρ牛奶=________(用測出物理量的字母表示,水的密度用ρ水表示)。
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【題目】如圖是某型號電動輪椅工作原理示意圖。開關S1和S2由絕緣操縱桿控制,能同時接“1”或接“2”,向前推操縱桿時輪椅前進且能調(diào)速,向后拉操縱桿時輪椅以恒定速度后退。已知蓄電池的電壓為24V保持不變,R2的阻值為10Ω,電動機的額定功率為100W,額定電壓為24V。請解答下列問題:
(1)當開關S1和S2同時接 _________時,電動輪椅前進;電動輪椅既能前進又能后退,是因為電動機線圈中電流的___________能夠改變。
(2)當電動輪椅后退時,電流表示數(shù)為1A,此時電動機的實際功率是多少_________?
(3)當電動機以額定功率工作時,電動輪椅在水平路面上勻速前進的速度為2m/s,若此時電動機消耗的電能有75%轉(zhuǎn)化為電動輪椅前進的機械能,此時電動輪椅受到的阻力是多大___________?
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【題目】圖中甲、 乙、 丙、 丁四根彈簧完全相同,甲 、 乙左端固定在墻上,圖中所示的力 F均為水平方向,大小相等,丙 、丁所受的力均在一條直線上,四根彈簧在力的作用下均處于靜止狀態(tài),其長度分別是L甲 、 L乙 、 L丙 、L丁。下列選項正確的是( )
A.L甲< L丙 L乙> L丁
B.L甲= L丙 L乙= L丁
C.L甲< L丙 L乙= L丁
D.L甲= L丙 L乙> L丁
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【題目】數(shù)九寒天,楊柳河結上厚厚的一層冰,冰面溫度有時低達﹣20℃,假如在﹣20℃的冰面下有流動的河水,那么水與冰交界處的溫度是( 。
A. 4℃ B. 0℃ C. 略高于﹣20℃ D. ﹣20℃
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【題目】質(zhì)量是指物體所含_____,宇航員從月球取到質(zhì)量為5kg的巖石標本,拿回地球后質(zhì)量應_____5kg(選填“大于”“小于”或“等于”)
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【題目】如圖所示是某型號電壓力鍋工作電路簡圖,下表是其部分參數(shù)。接通電路后,開關S自動與觸點a、b接通,1擋加熱器開始加熱。當鍋內(nèi)混合物質(zhì)溫度達到102℃時,開關S自動與a、b斷開,并與觸點c接通,2擋加熱器工作,此時鍋內(nèi)混合物質(zhì)溫度不變,保持鍋內(nèi)壓強不變,進入保壓狀態(tài)。現(xiàn)將質(zhì)量為2.0kg,初溫為36℃的混合物質(zhì)放入壓力鍋中,接通電路使其正常工作20min。假設加熱器產(chǎn)生的熱量全部被混合物質(zhì)吸收,混合物質(zhì)的比熱容(為)c=4.0×103J/(kg·℃)。求:
(1)R1、R2的阻值。
(2)電壓力鍋加熱多少秒后開始保壓?
(3)電壓力鍋最后2min內(nèi)消耗的電能。
額定電壓/V | 220 |
1擋加熱器額定功率/W | 550 |
2擋加熱器額定功率/W | 110 |
保壓溫度/℃ | 102 |
最大容積/dm3 | 3 |
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【題目】“玉兔號”月球車的儀器和設備所需的電能來自太陽能,太陽能屬于________(填“可再生”或“不可再生”)能源,“玉兔號”月球車利用________與地面監(jiān)控中心聯(lián)系.
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