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请阅读《国之重器——综合极端条件实验装置》并回答问题。

国之重器——综合极端条件实验装置

从人类第一次仰望星空,到试图用“中国天眼”破译日月星辰等天文现象的奥秘,从探究万物组成到利用扫描隧道显微镜透视物质的微观结构,都得益于实验条件的拓展和技术手段的进步。

在宇宙中,高温、高压、强磁场等极端环境比比皆是,而我们地球上的生活环境是一个相对温和的环境,要发现更多的新现象,就需要建造极端条件实验室,拓展研究空间。

所谓极端条件,指的是在实验室中人为创造出来特别低的温度、特别强的磁场、特别高的压强等(如图所示)实验条件。通过创造极端条件,可以发现和揭示许多在通常条件下观察不到的奇异物质特性,例如某些物质在很低的温度时,电阻就变成了0(如铝在﹣271.76℃——即1.39K——以下时电阻为0),这就是超导现象。

肩负原始创新重任的国之重器——国际首个综合极端条件实验装置布局在北京怀柔科学城,并已投入使用。该项目拥有极低温(可达1mK)、强磁场(可达32.35T)、超高压(可达3.8×1011Pa)和超快光场(时间分辨率可达10﹣18s)极端条件实验装置。

科学家们将极端条件进行综合运用,大大拓展了物质科学的研究空间,为发现新物态、探索新现象、开辟新领域,创造了前所未有的机遇。

请根据上述材料,回答下列问题:

(1)请写出我国综合极端条件实验装置中的一个极端条件:_____。

(2)我国自主研制的载人潜水器“奋斗者”号成功完成了 10000 m 的深潜试验,创造了中国载人深潜的新纪录。超高压极端条件的压强约为“奋斗者”号在 10000 m 深海中(海水密度取 1 . 0 × 10 3 k g / m 3 )承受压强的 _____倍。(填写正确选项前的字母)

A.

4

B.

40

C.

4000

D.

400000

(3)强磁场的产生需要大电流,但电流越大,导线的温度就会越高,通常会导致铝导线等熔化,给强磁场的产生带来限制。依据文中信息,请写出应选择哪种极端条件,能减少电流通过导线所产生的热量,从而突破限制,创造强磁场极端条件,并写出选择依据。

科目 物理   题型 综合题   难度 中等
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某同学猜想电流通过导体产生的热量与电流、电阻和通电时间有关,为了探究“电流通过导体产生的热量与电流是否有关”,所用的实验器材有:电压为6V的电源,电流表、滑动变阻器、停表、开关各一个;与U形相连的塑料盒一个,盒内密封着空气盒内电阻丝的阻值为10Ω;导线若干。

(1)用笔画代替导线,将图中的电路连接完整。

(2)闭合开关前,应将滑动变阻器的滑片移动到   端。(选填“a”或“b”)

(3)该实验是通过   来反映电流通过电阻丝产生热量的多少。

(4)该同学设计实验时,将三次实验的通电时间均设定为15s,三次实验预设的电流值分别是I1、I2和I3,则该同学进行第一次实验的操作是:闭合开关,   

如图,均匀圆柱体A的底面积为6×10 3m 2,圆柱形薄壁容器B的质量为0.3kg、底面积为3×10 3m 2、内壁高为0.7m。把A、B置于水平地面上。已知A的密度为1.5×10 3kg/m 3,B中盛有1.5kg的水。

(1)若A的体积为4×10 3m 3,求A对水平地面的压力;

(2)求容器B对水平地面的压强;

(3)现将另一物体甲分别放在A的上面和浸没在B容器的水中(水未溢出),A对地面压强的变化量与B中水对容器底压强的变化量相等。

求:①物体甲的密度

②物体甲在B容器中受到的最大浮力。

小泽家有一新型的电热足浴器。其铭牌上的部分信息如下。

额定电压

220V

额定功率

1210W

容积

7L

(1)求电热足浴器正常工作时的电阻;

(2)用这个足浴器将5kg的水从20℃加热到40℃,求水吸收的热量;

(3)若此足浴器在额定电压下使用,需500s才能将(2)问中的水从20℃加热到40℃,求这个电热足浴器的加热效率;(计算结果精确到0.1%)

(4)小泽家安装的电能表如图所示。某次小泽断开家中的其它用电器,让电热足浴器单独工作,在1min内电能表的转盘转过50r,求此时该足浴器两端的实际电压(电热足浴器阻值不随温度变化而变化)。

如图甲是文文同学家新买的一台冷暖空调扇,其内部简化电路如图乙所示,R 1、R 2均为发热电阻,R 1的阻值为110Ω,M是电动机。开关S 1闭合后,当S 2接1、2时吹冷风;当S 2接2、3时吹温风;当S 2接3、4时吹热风,此时空调扇的总功率为1100W.已知:电源电压为220V,c =2.1×10 3J/(kg•℃)。求:

(1)吹冷风时,在空调扇内加入冰袋会使吹出的风温度变低,若冰袋内冰的质量为lkg,温度从﹣16℃升高到﹣6℃时,冰从周围吸收的热量是多少?

(2)吹冷风时,电动机正常工作1h消耗的电能为0.11kW•h,此时通过电动机的电流是多少?

(3)吹热风时,R 2的电阻是多少?

图甲是某起重船的示意图,A处为卷扬机,吊臂前端滑轮组如图乙所示。在一次吊装施工中,当起重船从运输船上吊起重物时,起重船浸入海水中的体积增加了18m 3,重物在空中匀速竖直上升了3m,所用时间为30s。已知动滑轮总重为2×10 4N,不计钢丝绳重及摩擦。(ρ 海水=1.0×10 3kg/m 3

(1)求该重物的重力是多少?

(2)求钢丝绳拉力F做功的功率是多少?

(3)求该重物在空中匀速上升过程中滑轮组的机械效率。

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