解答题
三十年来,我国成功地发射了各种用途的航天器进入太空,这标志着我国的运载火箭技术水平已跻身于世界先进行列.
(1)
我国向国际市场提供的长征三号运载火箭的第三级,如图所示,氧和氢以液体状态装在火箭里.将它们液化的最大好处是什么?
(2)
图甲为某火箭发射场,乙为山区,丙为城市.发射场正在进行火箭发射试验.该火箭起飞时质量为m=4.60×105kg,竖直向上的起飞推力为F=5.88×106N.请你求出该火箭起飞时所受的合力及方向.(不计空气阻力,g=10N/kg)
(3)
为了转播火箭发射的实况,在发射场建立了发射台,用于发射广播和电视信号.已知传输无线电广播信号所用电磁波的波段为中波,而传输电视信号所用电磁波的波段为微波,为了不让山地阻挡信号的传播,使城市居民能收听和收看实况,必须通过建立山顶转发站来转发的是无线电广播信号还是电视信号?简述理由.
(4)
用“长征三号”发射的某航天器,它的一部分光电池板面积为S=8m2,正对太阳时能产生U=120V的电压,为工作舱提供I=10A的电流.若太阳光照射处每1m2面积上获得的太阳辐射功率为P0=1.0×103W,试估算该光电池的光电转换效率η=?
(5)
某些航天器为研究的需要建有回收舱(或载人舱、返回舱),务必要保证它安全降落到预定的回收位置.当回收舱降落到地面附近时,由于空气阻力作用做匀速运动,则回收舱在匀速下降过程中它的动能、势能和机械能如何变化?
(6)
为减少太空污染,一般航天器在完成预定任务后,应使它坠落销毁.坠落过程可简化为从一个圆轨道开始,经过与大气摩擦,航天器的绝大部分经过升温、熔化,最后汽化而销毁,剩下的残片坠入大海.航天器原来的机械能中,除一部分用于销毁和一部分被残片带走外,还有一部分能量通过其他方式散失(不考虑坠落过程中化学反应的能量).已知:
从圆轨道坠落开始时航天器的机械能E=4.0×1012J、质量m=1.17×105kg;入海时残片的质量m=1.2×104kg、温度升高Δt=3.0×103℃、动能EK=0.7×109J;航天器材料每1kg升温1℃平均所需能量为C=1.0×103J;航天器材料每销毁1kg平均所需能量为μ=1.0×107J.
试导出的表达式(用以上所列各物理量的符号表示)并估算出的数值.
新型发热材料——PTC
PTC是一种新型的半导体陶瓷材料,它以钛酸钡为主,渗入多种物质后加工而成,目前家用用的陶瓷暖风器、陶瓷电热法水壶等就是这种材料做成的.
PTC有一个根据需要设定的温度,低于这个温度时,其电阻值随温度的升高而减小,高于这个温度时,电阻值则随温度的升高而增大,我们把这个设定的温度叫“居里点温度”.用PTC材料制成的电热器具有发热、控温双重功能,应用十分广泛.
(1)家用固体电热灭蚊器就使用了PTC陶瓷电热元件,图甲为其龟阻随温度变化的图象,由图甲可知,该PTC材料的居里点温度为__________℃.
(2)家用固体电热灭蚊器工作时的温度基本恒定在165℃左右,若它的温度高于165℃,电阻_________,功率__________,使其温度___________(以上填“有”或“无”变化情况).
(3)某同学利用PTC电阻设计了一个“过热自动报警电路”:将PTC电阻安装在需要探测温度的地方,当环境温度正常时,指示灯亮;当环境温度超过PTC电阻的居里点温度时,由于电阻变化,导致电磁铁磁性减弱,使警铃响.请帮他将图乙所示的电路连接完整.
(4)你认为该“过热自动报警电路”的设计或在使用过程中有何不足?
(2008
有些密封性很好,但保热性较差的钢茶杯倒了热水之后盖紧盖,过了一段时间,就很难打开.由此可以做出设想:一定质量的封闭气体,体积不变,温度下降时,压强怎样变化呢?设计一个实验证你的想法.
图是一则某厂商的广告,这则广告缺乏严密的科学性,请指出广告中两处错误,并作出解释.
在课外活动或周末时间,同学们经常参加一些体育活动,有的同学喜欢跑步,有的同学喜欢踢足球,有的同学喜欢滑旱冰,请你从跑步、踢足球或溜旱冰的感受中提出两个物理问题,并对提出的问题尝试解答.
解答
滑动摩擦力对研究物体运动有着重要作用,通过实验已知摩擦力的大小与压力大小和接触面的粗糙程度有关系,有些同学猜想还可能与接触面大小有关.请从以下器材中选出部分器材,设计实验对此猜想进行检验.
器材:
小明在探究凸透镜成像规律的实验中突然想到,若透镜不慎打去一半,成像情况会怎样呢?请对此问题进行探究找到答案.
小华同学要验证:“响度跟发声体的振幅有关”这一结论,请你帮助他设计一个实验,来说明这一结论的正确性.
为了探测声音产生的条件,有人建议利用以下几个实验现象.
甲:放在钟罩内的闹钟正在响铃,把钟罩内的空气抽出一些后,铃声明显减小.
乙:使正在发声的音叉接触水面,水面溅起水花.
丙:吹笛子时,手指按住不同的孔便会发出不同的声音.
丁:在吊着的大钟上,固定一只细小的铅笔,把钟敲响后,用纸在笔尖上迅速拖过,可以在纸上画一条来回弯曲的线.
你认为,能探究声音的产生条件的实验是哪一个或哪几个?其他的现象不能说明声音产生的条件,它们分别说明了什么问题?