英国物理学家斯特林于1816年发明了斯特林发动机。斯特林发动-优题课

英国物理学家斯特林于1816年发明了“斯特林发动机”。斯特林发动机气缸内工作介质易汽化、易液化，该介质经过吸热膨胀，冷却压缩的循环过程输出动力，因此又被称为热气机。某工程师按照“斯特林发动机”原理设计了如图甲所示的模型机，工作过程中飞轮持续旋转如图乙。请结合所学知识解释飞轮能持续转动的工作原理。

科目物理题型解答题难度中等

知识点：能量的转化做功改变物体内能热传递改变物体内能

自动上水电热水壶因其方便取水越来越受到人们的喜欢。取水时，只要闭合取水开关，水泵在电动机的带动下，就能将水抽到壶内，如图甲。

（1）电热水壶的水泵原理与图乙相似。图乙中，当泵壳里的水被高速旋转的叶轮甩出时，转轴附近就形成了一个低压区，水在　　的作用下，通过进水管进入泵壳。当水离开出水口后，由于　　，会继续向上运动

（2）自动取水时，将1升水抽高0.5米灌入电热水壶中需要5秒，则电动机抽水时的功率至少为多少瓦？

（3）某电热水壶的额定电压为220伏，加热功率为1100瓦，保温功率为55瓦，工作电路如图丙。制作电热水壶时，所选用电热丝 $R_{1}$ 、 $R_{2}$ 的阻值分别为多少欧姆？

风是永不枯竭的能源。自古以来风能就受到人们的青睐，帆船、风车都是对风能的利用。现在，由于电能的广泛利用，风力发电得到世界各国的高度重视。

（1）风力发电机是根据　　原理制成的。为提高捕获风能的效率，叶片设计是风力发电机研制的核心技术之一，叶片截面制成图甲的形状，当风以图乙所示的角度流经叶片时，叶片会按　　方向转动（选填“顺时针”或“逆时针” $)$ 。

（2）由于远海的风能资源更丰富，海上发电必定会向远海发展。远海发电机需安装在漂浮式基础上（如图丙），若它们的总质量达11200吨，则漂浮式基础的总体积至少需要多少米 $^{3}$ ？（海水密度取 $1.0 \times 10^{3}$ 千克 $/$ 米 $^{3})$

（3）传统的火力发电不仅会释放各种大气污染物，而且效率不高，每生产1千瓦时的电能需要消耗标准煤约0.4千克。若功率为30000千瓦的风力发电机组工作24小时，相当于替代标准煤多少吨？

炎热的天，某些城市的街道上有雾炮车在向空中喷水，它比普通洒水车的降温、净化空气的效果更好（雾炮车的参数如下表所示）

（1）雾炮车净化空气主要针对的污染物是　　。

（2）雾炮车的降温效果更好，原因是喷出的极细水珠增加了　　，从而加快了水的蒸发。

（3）已知某古桥的桥面能承受的最大压强为 $6 \times 10^{5}$ 帕，通过计算判断该雾炮车能否满载通过？

雾炮车的部分参数

空载时质量

最大装水量

满载时轮胎与地面的总接触面积

6000千克

10000千克

0.4米 $^{2}$

现有规格分别为“ $6 V 3 W$ ”和“ $6 V 6 W$ ”两个小灯泡 $L_{1}$ 、 $L_{2}$ ，已知它们的电流与电压间关系如图所示。

（1）由图可知， $L_{1}$ 、 $L_{2}$ 的灯丝电阻都随电流的增大而　　（选填“增大”“减小”或“不变” $)$ 。

（2）若将 $L_{1}$ 、 $L_{2}$ 并联接在学生电源间，电源电压调节为6伏，通电5分钟，则两灯泡消耗的总电能为多少焦？

（3）若将 $L_{1}$ 、 $L_{2}$ 串联接在学生电源间，调节电源电压，在保证每个灯泡两端电压不超过其额定电压的情况下， $L_{1}$ 、 $L_{2}$ 消耗的实际总功率最大值是多少？

目前全国少数城市已投入使用超级电容公交车。超级电容器是一种新型电能存储设备，像蓄电池一样也有正、负两极，可通过安装在各公交站点的充电桩快速充满电，让车能够继续正常行驶。在制动过程中，电车又能通过发电机回收部分能量为超级电容充电，安全高效环保。

假设某型号的超级电容公交车载满乘客时总质量为15吨，某次运行时从充电桩充满电后电车储存的能量约为 $2 \times 10^{7}$ 焦，能以10米 $/$ 秒的速度保持匀速直线行驶6千米，能量利用的效率为 $90 %$ 。

（1）电车发电机的工作原理是　　。

（2）若公交车载满乘客时车胎与地面的总接触面积为0.4米 $^{2}$ ，求公交车对地面的压强。

（3）若公交车在该次运行中受到的阻力恒定，则牵引力大小是多少？

（4）若公交车在该次运行中电容器输出电压为300伏，不计电容器输出电能时的能量损耗，则工作电路的电流有多大？