大家都知道:“摩擦生热”.那摩擦做功与生热之间存在怎样的关系?焦耳等科学家运用多种方法、不同实验,测出做功(W)和做功产生的热(Q)两者之间的比值关系.其中最经典的是1847年焦耳设计的桨叶轮实验:如图甲,在一个装满水的绝热桶里放入铜制的翼轮,多次用下落的重物带动翼轮上的叶片转动,转动的叶片与水摩擦,产生的热使水的温度升高.焦耳通过测量 和重物下落的距离,计算出重物做的功,即翼轮克服水的摩擦所做的功(W );测量绝热桶中水升高的温度,从而计算出水吸收的热(Q ).
(1)焦耳做这个实验的目的是 .
(2)小柯利用刻度尺、温度计、天平、双层真空平底圆柱体保温杯、水等器材,粗略测量做功和做功产生的热之间的比值关系.具体方案是:
①用刻度尺测量空保温杯内部高度,记为h杯.
②用天平称量一定质量的水,记为m水,用温度计测出水的温度,记为t1.
③将水倒入保温杯中,测量杯中水的高度,记为h水.计算出h杯﹣h水,这也就是杯中水下落的高度.
④在保温杯盖子上安装一支分度值为0.1℃的温度计(连接处密闭绝热),盖紧保温杯,如图乙.
⑤ (填写操作),计算出水的重力所做的功(W).
⑥测出杯中水的温度,记为t2,计算出水吸收的热(Q).
⑦根据⑤、⑥数据,得出两者的比值关系.
小柯是个善于观察的学生,她注意到一个有趣的现象:在无风的、寒冷的冬天,用吸管沿水平方向吹出的肥皂泡是先上升,一段时间后才开始下降(如图).而这种现象在火热的夏天不明显.请结合所学知识,解释冬天吹肥皂泡时出现这种现象的原因.(不计空气阻力)
鸟撞飞机事件时有发生,是不是它们“瞎”了?研究发现雨燕等鸟类具有边飞边睡的能力,甚至还能长时间张开一只眼睛来观察飞行路径,避免与其它鸟类或物体碰撞.研究还发现,某种鸟类只有距离运动的物体30m内才逃离.由于飞机速度很快,所以它们就没有足够的时间来逃离,而引起撞机事件.综合上述信息,回答下列问题:
(1)数据显示,一只0.5kg的鸟正面撞在迎面飞来的速度为720km/h的飞机上,就会产生1.6×104N撞击力,对飞机造成损伤.假如撞击面积为0.01m2,计算该鸟撞击飞机的压强.
(2)如表是三种材料的相关参数,从飞机承受鸟类撞击能力和飞机自身重量考虑,最适宜用来制造飞机的材料是 .
性质 | 材料A | 材料B | 材料C |
抗压性(N/m2) | 1.2×104 | 1.6×104 | 2.0×104 |
密度(kg/m3) | 1.2×103 | 4.0×103 | 1.2×103 |
(3)如图,一架飞机以720km/h的速度向正前方O点的鸟迎头飞去,则飞机的头A点到达O点位置所需的时间是 s,这也就是
飞机留给该鸟逃离O点的时间.
(4)天空自古以来都是鸟类的地盘,能够长时间飞行的鸟类有边飞边睡的能力是它们 飞行生活的表现,是自然选择的结果.根据达尔文进化论推测,随着空中高速飞行器的增多,很多很多年后,鸟类 (选填“可能”或“不可能”)具有更强的躲避高速飞行器的能力.
近年来,衢州城乡积极推进屋顶光伏电站工程,为家用电器提供能量.图甲为某型号面包机,图乙为光伏电站模式图.回答下列问题:
表一 面包机部分参数
额定功率 | 600W |
加热功率 | 500W |
搅拌功率 | 100W |
额定电压 | 220V |
制作容量 | 900g |
表二 面包配料
水和鸡蛋 | 260ml |
面粉 | 3.5杯 |
糖/盐 | 0.3杯/0.5小勺 |
奶粉 | 2大勺 |
干酵母 | 1.5小勺 |
黄油 | 3大勺 |
(1)制作面包过程中,面包机先对原料进行搅拌,搅拌好后,再自动进行加热.根据以上信息可知,面包机内的电动机和电热丝的连接方式是 .
(2)计算面包机正常搅拌时的电流.
(3)用表二配料制作的面包,由于味道好,有人经常用它替代中餐和晚餐.从人体所需的七大营养素分析,该面包配料中还缺少的营养素是 (写出一种即可).
(4)若小柯家屋顶太阳能电池板的光照面积为20m2,1m2面积上平均1分钟接收太阳能4.8×104J,太阳能电池板的光电转化效率为20%.计算小柯家太阳能电池板的输出功率.
(5)为获得更多的太阳能,衢州地区在屋顶铺设太阳能电池板时,一般情况下应将它朝向 (选填:“东”、“南”、“西”、“北”)面.