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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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体重为500N的同学用一根绳子通过甲图所示的滑轮组能够提起重力为400N的物体A,此时绳子达到最大承受力(若物体再增重绳子将断裂),不计绳重和摩擦。求:

(1)如甲图所示,将物体A匀速提高2m,对物体做的有用功是多少?

(2)若在(1)中提升物体A时,滑轮组的机械效率为80%,脚与地面的总接触面积为4×10 2m 2,则人对地面的压强是多少?

(3)该同学仍用这根绳子和滑轮,组成如乙图所示的滑轮组,利用它从水中缓慢匀速地提起一个边长为0.2m的正方体B(不计水的阻力),当提到B的下表面所受水的压强为1.5×10 3Pa时,绳子断裂,则在绳子断裂的瞬间,物体B在水中受到的浮力是多少?

(4)正方体B的密度是多少?(计算结果用科学记数法表示,并保留到小数点后一位)

如图甲是家用电暖器,利用电热给煤油加热取暖。图乙为其简化的电路原理图,已知电阻R 1>R 2,铭牌见下表。在电暖器跌倒时,跌倒开关S自动断开,切断电源,保证安全。电暖器有"高温挡"、"中温挡"和"低温挡"三个挡位,解答下列问题:

额定电压

220V

煤油体积

25L

功率选择

1600W/1100W/500W

三档可调

操作方式

手动

已知c 煤油=2.1×10 3J/(kg•℃),ρ 煤油=0.8×10 3kg/m 3

(1)煤油温度升高20℃时,吸收了多少焦耳的热量?

(2)电暖器在中温挡时,正常工作的电流为多少?

(3)R 1的阻值为多少?(写出文字说明)

如图所示,两轮自动平衡电动车做为一种新兴的交通工具备受中学生的喜爱,下表是某型号两轮自动平衡电动车的主要参数,请通过计算解答下列问题:

整车质量

20kg

锂电池电压

50V

锂电池容量

10A•h

(1)图中小夏质量为40kg,轮胎与地面的总接触面积为0.01m 2,小夏骑行过程中地面受到的压强为多少?

(2)锂电池充满电后能储存多少焦耳的电能?

(3)锂电池充满电后,小夏多次骑着两轮自动平衡电动车在平直路面上匀速行驶进行测试,最多行驶27km电能恰好耗尽,假设受到的平均阻力是总重力的0.1倍,求此过程中两轮自动平衡电动车的工作效率是多少?

(4)在小夏骑行两轮自动平衡电动车的过程中,为确保安全,请你对他提出一条合理的建议。

如图为一款利用高温水蒸气熨烫衣服的便携式挂烫机,它的正常工作电压为220V,水箱最多装水0.2kg。它有大小两个加热挡位,其内部电路如图所示,电热丝R 1=56Ω,R 2=44Ω,求:

(1)大功率挡的额定功率。

(2)若用大功率挡将水箱中0.2kg的水从20℃加热到100℃,需要吸收多少热量?

(3)若用大功率挡加热这些水,所需时间为1分10秒,求熨烫机的加热效率。(结果保留一位小数)

现代城市人口密度越来越大,交通越来越拥堵。电动平衡车是现代较轻便的代步工具,以其体积小巧,结构简洁和驱动安全等优点,成为短途出行的理想交通工具。某品牌平衡车的部分参数如表所示。质量为50kg的小明从家骑行该品牌平衡车去体育广场,最大速度匀速行驶10min到达体育广场,行驶中平衡车所受阻力为人和车总重的0.1倍。求:

产品

电动平衡车

电机额定功率

500W

最大速度

18km/h

单轮胎触底面积

20cm 2

续航

20km

可爬坡角度

35°

轮胎个数

2

车身自重

10kg

(1)小明家到体育广场的距离是多少?

(2)小明在水平路面上骑行时,车对地面的压强是多少?

(3)小明去体育广场过程中,平衡车的动力的功率是多少?

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