【題目】閱讀短文,回答問題:
貧民窟中的黑科技單靠重力工作的電燈
當(dāng)我們?cè)谙硎茈姛魩淼母鞣N便利時(shí),身處在發(fā)展中國家貧困地區(qū)的人們卻在依靠極度危險(xiǎn)的煤油燈進(jìn)行照明。針對(duì)發(fā)展中國家普遍用不上電的情況,2012年12月,英國倫敦設(shè)計(jì)師馬丁·瑞德福和吉姆·里弗斯發(fā)明了一款實(shí)用的“重力燈”(GravityLight)。顧名思義,它靠重力發(fā)電。在燈身上掛著的一個(gè)重物,重物下落時(shí),它會(huì)拉動(dòng)燈中心的一根繩子,從而啟動(dòng)一臺(tái)發(fā)電機(jī)。發(fā)電機(jī)把下落重物產(chǎn)生的能量為燈供電。這和手搖式發(fā)電裝置的原理一樣,只不過重力燈的運(yùn)動(dòng)方向更垂直。這種重力燈和蘋果手機(jī)一起被譽(yù)為21世紀(jì)最偉大的發(fā)明。
現(xiàn)在,重力燈迎來了第二代-----“重力LED燈GL02”,其亮度相當(dāng)于一個(gè)12瓦的日光燈(如圖1),使用壽命可以達(dá)到200年。“重力LED燈GL02”掛于大約2米高,通過拉幾下珠繩把重物吊起,松開后,重物因重力的關(guān)系會(huì)慢慢下降(每秒大約2mm,如圖2)。以一系列的齒輪帶動(dòng)一個(gè)直流發(fā)電機(jī),發(fā)電時(shí)間約為20分鐘!爸亓LED燈GL02”采用了全新的保護(hù)機(jī)制,可以確保超重的物體安全地著陸地面。當(dāng)沙包落到地面時(shí),只要將沙包再提高至原來位置,又可以繼續(xù)發(fā)電。這樣就能擁有綠色、不用電池、無污染、使用“零”成本、源源不斷的光線。而且“重力LED燈GL02”機(jī)身上有DC插座,還可以為收音機(jī)等設(shè)備進(jìn)行供電,其他類似的裝置——比如電池充電器也能用同樣的方式工作。重力LED燈的照明時(shí)間取決于安裝的高度,正常情況下,安置于1.8米的高度,可以維持約20分鐘的照明,當(dāng)然你安裝高度的越高,維持時(shí)間越長。
(1)重力燈的主要構(gòu)件是直流發(fā)電機(jī),它的工作原理是______________。重力燈工作過程中主要的能量轉(zhuǎn)化形式是:將________能轉(zhuǎn)化成__________能再轉(zhuǎn)化成________能。
(2)重力燈的內(nèi)部結(jié)構(gòu)如圖3所示,使用了滑輪系統(tǒng),通過向下拉珠繩把重物吊起。重力燈利用滑輪系統(tǒng)的目的是___________________________________。
(3)LED燈是由發(fā)光二極管組成,電光轉(zhuǎn)換效率極高,具有單向?qū)щ娦。?dāng)二極管兩端外加正向電壓時(shí),如果正向電壓很小,正向電流也幾乎為零,當(dāng)正向電壓大于某個(gè)值以后,二極管正向?qū),電流隨電壓增大而迅速上升。當(dāng)二極管兩端外加反向電壓不超過一定范圍時(shí),通過二極管的電流幾乎為零,二極管處于截止?fàn)顟B(tài)。外加反向電壓超過某一數(shù)值時(shí),反向電流會(huì)突然增大,這種現(xiàn)象稱為電擊穿。因而使用時(shí)應(yīng)避免二極管外加的反向電壓過高。如圖4所示,為一發(fā)光二極管中的電流隨它兩端電壓變化的曲線。
①以下判斷中錯(cuò)誤的是(_____)
A.當(dāng)該二極管兩端的正向電壓為0.2V時(shí),二極管處于導(dǎo)通狀態(tài)
B.當(dāng)該二極管兩端的正向電壓為0.8V時(shí),二極管處于導(dǎo)通狀態(tài)
C.當(dāng)該二極管兩端的反向電壓為10V時(shí),二極管處于截止?fàn)顟B(tài)
D.當(dāng)該二極管兩端的反向電壓為50V時(shí),二極管將會(huì)被擊穿
②該二極管兩端的正向電壓為0.5V時(shí)的電阻____________(選填“大于”、“等于”、“小于”)正向電壓為0.7V時(shí)的電阻。
(4)如果某一次使用重力燈,將質(zhì)量為20Kg的重物吊起到1.8m的高度釋放,重物以2mm/s速度勻速豎直下降,整個(gè)過程中可使10只并聯(lián)的標(biāo)有“3V、10mA”LED燈正常發(fā)光。則整個(gè)過程中重物的重力做功______________J(g=10N/kg);重力燈的能量轉(zhuǎn)化效率為___________。
(5)重力燈是綠色、無污染的清潔照明工具,使用“零”成本。但它也有不足之處,請(qǐng)說出使用重力燈的一點(diǎn)不足:_______________________。
【答案】【答題空1】電磁感應(yīng) 機(jī)械 電 光 省力、改變施力的方向 A 大于 360 75% 功率;供電時(shí)間短;不能持續(xù)供電
【解析】
(1)發(fā)電機(jī)的工作原理是電磁感應(yīng);分析可知重力燈工作過程中主要的能量轉(zhuǎn)化;
(2)重力燈利用滑輪系統(tǒng)既省力又能改變施力的方向;
(3)①對(duì)照?qǐng)D像判斷各選項(xiàng);②分析可知,該二極管兩端的正向電壓由0.5V增加到0.7V時(shí),電流隨電壓增大而迅速上升,即電阻迅速減;
(4)由W=Gh=mgh求出重力做的功,由P=UI求出一只燈的功率,重物以2mm/s速度勻速豎直下降1.8m所需時(shí)間即燈的工作時(shí)間,由W電=P總t求出燈內(nèi)消耗的電能,再由=求重力燈的能量轉(zhuǎn)化效率;
(5)分析知重力燈的不足:功率。还╇姇r(shí)間短;不能持續(xù)供電。
(1)重力燈的主要構(gòu)件是直流發(fā)電機(jī),它的工作原理是電磁感應(yīng)。重力燈工作時(shí),重物下落,啟動(dòng)一臺(tái)發(fā)電機(jī),消耗機(jī)械能,得到電能,燈發(fā)光,將電能轉(zhuǎn)化為光能,故重力燈工作過程中主要的能量轉(zhuǎn)化形式是:將機(jī)械能轉(zhuǎn)化成電能再轉(zhuǎn)化成光能。
(2)由圖可知,重力燈的內(nèi)部結(jié)構(gòu)使用了滑輪系統(tǒng),其目的是省力、改變施力的方向。
(3)①由圖4可知,當(dāng)正向電壓大于0.4V時(shí),二極管正向?qū)ǎ?dāng)反向電壓超過40V時(shí),二極管會(huì)被擊穿,故:當(dāng)該二極管兩端的正向電壓為0.2V時(shí),二極管處于截止?fàn)顟B(tài),故A錯(cuò)誤;當(dāng)該二極管兩端的正向電壓為0.8V時(shí),二極管處于導(dǎo)通狀態(tài),故B正確;當(dāng)該二極管兩端的反向電壓為10V時(shí),二極管處于截止?fàn)顟B(tài),故C正確;當(dāng)該二極管兩端的反向電壓為50V時(shí),二極管將會(huì)被擊穿,故D正確。判斷中錯(cuò)誤的是A.
②由圖4可知,該二極管兩端的正向電壓由0.5V增加到0.7V時(shí),電流隨電壓增大而迅速上升,即電阻迅速減小,因此正向電壓為0.5V時(shí)的電阻大于正向電壓為0.7V時(shí)的電阻。
(4)將質(zhì)量為20kg的重物吊起到1.8m的高度釋放,則整個(gè)過程中重物的重力做功W=Gh=mgh=20kg 10N/ kg 1.8m=360J;
重物以2mm/s速度勻速豎直下降1.8m所需時(shí)間:t===900s,
“3V、10mA”LED燈正常發(fā)光的功率:P=UI=3V0.01A=0.03W;
10只“3V、10mA”LED燈900s內(nèi)消耗的電能: W電=P總t=0.03W10900s=270J,
重力燈的能量轉(zhuǎn)化效率為:=100=100=75%;
(5)重力燈是綠色、無污染的清潔照明工具,使用“零”成本。由以上分析可知,其缺點(diǎn)是:功率;供電時(shí)間短;不能持續(xù)供電
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科目:初中物理 來源: 題型:
【題目】下列利用礦泉水瓶設(shè)計(jì)的實(shí)驗(yàn),說法正確的是
A. 甲圖,比較海綿形變程度,可研究壓力的作用效果與壓力的關(guān)系
B. 乙圖,比較三個(gè)孔水的噴射距離,可研究液體壓強(qiáng)與深度的關(guān)系
C. 丙圖,通過蓋在瓶口的硬紙片不掉落,可以證明大氣壓強(qiáng)的存在
D. 丁圖,吹氣時(shí)兩空瓶向中間靠攏,可研究流體壓強(qiáng)與流速的關(guān)系
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科目:初中物理 來源: 題型:
【題目】閱讀短文:
技術(shù)是一把雙刃劍,電磁波的應(yīng)用也是這樣。它在使人類的生活發(fā)生日新月異變化的同時(shí)也存在副作用--電磁污染。例如,頻率超過0.1MHz的電磁波的強(qiáng)度足夠大時(shí)就會(huì)對(duì)人體構(gòu)成威脅。按照有關(guān)規(guī)定,人體所受到的電磁輻射強(qiáng)度即單位時(shí)間內(nèi)垂直通過單位面積的電磁波的能量不得超過某一規(guī)定值Ie。
已知某無線通信設(shè)備發(fā)射電磁波的功率為P,設(shè)該通信設(shè)備向四面八方均勻地發(fā)射電磁波,且電磁波在傳播過程中無能量損失。由數(shù)學(xué)知識(shí)可知,球面的面S=4r2式中r為球半徑,球半徑與球面總是垂直的。
根據(jù)上述資料,可估算出人體到該通信設(shè)備發(fā)射電磁波處的安全距離至少應(yīng)為______,這時(shí)人體所受到的電磁輻射強(qiáng)度才不會(huì)超過規(guī)定值。
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科目:初中物理 來源: 題型:
【題目】如圖所示電路中,電源電壓不變,R1為定值電阻,R2為滑動(dòng)變阻器(a、b為其兩端點(diǎn)).閉合開關(guān)S,當(dāng)滑片P在某一端點(diǎn)時(shí),電流表示數(shù)為0.1A,R2消耗的電功率為1W;當(dāng)滑片P移動(dòng)至某一位置時(shí),電流表示數(shù)為0.3A,R2消耗的電功率為1.8W.則當(dāng)滑片P從a移到b的過程中( )
A. 電流表示數(shù)變化了0.4A B. 電壓表示數(shù)變化了8V
C. R1消耗的電功率變化了6W D. 電路消耗的總功率變化了6W
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科目:初中物理 來源: 題型:
【題目】如圖所示,體重為500N的工人小李站在地面上用兩個(gè)重力均為80N滑輪組成的滑輪組勻速提升一個(gè)重為300N的物體,拉力的功率保持80W,整個(gè)裝置的機(jī)械效率η=75%,求:
(1)請(qǐng)用筆畫出滑輪組的組裝;
(2)作用在繩端的拉力有多大?
(3)物體上升的速度為多少?
(4)提升過程中克服繩重和摩擦對(duì)應(yīng)的額外功始終占總功的5%,小李利用該滑輪組提升物體的最大機(jī)械效率.
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科目:初中物理 來源: 題型:
【題目】在測(cè)量額定電壓為2.5V的小燈泡正常發(fā)光時(shí)的電功率時(shí),電路連接如圖甲所示。
(1)連接電路時(shí)開關(guān)要_________。
(2)正確連接電路后閉合開關(guān),發(fā)現(xiàn)燈泡不亮,電流表無示數(shù),電壓表示數(shù)接近電源電壓,其故障可能是小燈泡_________。
(3)排除故障后,移動(dòng)滑片P到某一位置時(shí),電壓表示數(shù)如圖乙所示,若要測(cè)量小燈泡正常發(fā)光時(shí)的電功率,應(yīng)將滑片P向______(選填“A”或“B”)端移動(dòng),使電壓表示數(shù)為_______V。
(4)移動(dòng)滑片P,記下多組對(duì)應(yīng)的電壓表和電流表的示數(shù),并繪制成圖丙所示的I-U圖像,根據(jù)圖像信息,可計(jì)算出小燈泡正常發(fā)光時(shí)的電功率為______W。
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科目:初中物理 來源: 題型:
【題目】如圖所示,疊放在一起的物體A和B,在水平恒力F的作用下一起向右做勻速直線運(yùn)動(dòng),則下列說法中正確的是( 。
A. 物體A不受摩擦力
B. 物體B對(duì)地面的壓力和地面對(duì)它的支持力是一對(duì)平衡力
C. 若增大拉力F,則物體B與地面間的摩擦力不變
D. 若物體B遇到障礙物突然停止,則物體A向右傾
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科目:初中物理 來源: 題型:
【題目】春節(jié)明間,懂事的小美用自己積攢的零花錢為外公購買了一個(gè)可調(diào)節(jié)檔位的老年專用養(yǎng)生壺,如圖甲所示。為了讓外公盡快學(xué)會(huì)其使用方法,小紅仔細(xì)地閱讀該壺的說明書,電路圖如圖乙及其相關(guān)數(shù)據(jù)和參數(shù)如下:
型號(hào) | 養(yǎng)生550 |
額定電壓 | 220V |
速熱功率 | 1600W |
慢熱功率 | 500W |
容水質(zhì)量 | 2kg |
當(dāng)S旋轉(zhuǎn)到______選填“a”“b”或“c”時(shí),該養(yǎng)生壺在速熱檔位。
當(dāng)S旋轉(zhuǎn)到b檔位時(shí),求通電10s電流產(chǎn)生的熱量為多少_______?
、的電阻分別為多大______?
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科目:初中物理 來源: 題型:
【題目】2017年5月18日,中國科學(xué)家首次在南海試采可燃冰取得圓滿成功。實(shí)現(xiàn)了我國天然氣水合物開發(fā)的歷史性突破?扇急臒嶂导s為1.4×1010J/m3,水的比熱容為4.2×103J/(kg-℃)。求:
(1)6m3的可燃冰完全燃燒后可放出多少熱量?
(2)若這些熱量的80%被水吸收,可以將多少千克的水從20℃加熱到100℃。
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