1. 阅读短文,回答问题:

无砟轨道的高速列车

无砟轨道(如图甲)的路基不用碎石,铁轨和轨枕直接铺在混凝土上,这可减少维护、降低粉尘等,无砟轨道的高速铁路投入运营,标志着我省进入了高速铁路时代,高速列车在无砟轨道上运行时如子弹头般穿梭而过,时速可达350千米(如图乙).传统铁路的钢轨是固定在枕木上,之下为小碎石铺成的路砟(如图丙).

(1) 列车设计为子弹头型,目的是
(2) 列车在匀速行驶过时,窗外的气压将变小,若窗外的气压是 , 则一块面积是的玻璃受到的内外压力关系是
(3) 传统的铁路轨道路砟和枕木的作用是____;

①增大受力面积,防止铁轨因压力太大而下陷到泥土里;②可以减少噪声和列车振动;③可以减少维护、降低粉尘;④可以吸热、增加透水性.

A. ①②③ B. ①②④ C. ①③④ D. ②③④
(4) 乘客在站台候车时,为什么站在离轨道一定距离的地方才能确保人身安全?原因是.
【考点】
增大压强的方法及其应用; 减小压强的方法及其应用; 流体压强与流速的关系;
【答案】

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1. 速度滑冰是一种冰上滑行竞速项目,运动员滑跑时呈蹲屈姿势,借助窄而长的冰刀,通过两腿轮流蹬冰、收腿、下刀、滑进及与全身协调配合而形成的周期性动作来获得滑行的最快速度。冰刀设计得很薄,首先是为了蹬冰启动、加速时获得抓地力。毕竟刀刃是嵌入冰里的,蹬冰时可以提供一个垂直于冰刀的作用力。除此之外,还有一个重要的原因是:增大对冰面的压强从而降低冰的熔点,使接触面的冰熔化成水膜从而起到润滑作用。对于冰这种晶体来讲,熔化时体积是变小的,在压强比较大的时候,更倾向变为体积更小的液态,即其熔点会降低。这一点,可以从水的三相图中得到答案,如图乙所示。

运动员的衣服也蕴含高科技,通过实验发现,并不是越光滑的表面风阻就越小,恰恰是一种有肌理的凹坑结构面料,产生的阻力是最小的。在身体不同部位,凹坑结构的形状、大小、深度都是不同的。新款短道速滑服最大减阻率超过10%。

高尔夫球的表面布满凹坑与运动员的衣服的表面有类似的原理,球在空气中高速运动时的情况如图丙,球前端与空气剧烈冲撞,产生巨大气压,而球后方的空气被排挤开,后方气压减小,于是产生方向向后的压力差,这种压力差就是压差阻力,高尔夫球表面凹坑的作用就是将表层空气紧紧贴合在球面,使得空气与球的分离点更靠后,从而减小压差阻力。

(1)冰刀是通过的方式,增大了对冰面的压强,从而降低了冰的熔点,使冰熔化,从而起到润滑作用,以达到(填“增大”或“减小”)摩擦力的目的;

(2)其它条件相同时,图丙中球(选填“A”或“B”)是布满凹坑的高尔夫球,比光滑的高尔夫球飞得更(选填“近”或“远”);

(3)如图丁是高尔夫球在空中的运动轨迹(不考虑空气阻力的影响),高尔夫球最终会掉下来,是因为受到的作用。如果高尔夫球运动到最高点Q时,所受的外力全部消失,高尔夫球将(选填“静止不动”、“沿a方向运动”、“沿b方向运动”或“沿c方向运动”)。如果改成竖直上抛高尔夫球,球到达最高点时(选填“是”或“不是”)平衡状态。

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2. 阅读《旋转的乒乓球》,回答问题。

旋转的乒乓球

气体和液体统称流体,流体中包含很多有趣的物理知识。来看一个实验:打开吹风机,让风竖直向上吹动,形成一段上升气柱,当在吹风机风筒上方的气柱上放置一个乒乓球时,我们发现乒乓球会悬浮在空中,如图甲所示,并且当乒乓球稍稍偏离竖直气柱的中央轴线时,乒乓球会自动回到气柱中央而保持高度几乎不变。上述实验现象可以用伯努利方程来解释,在流体中,流速大的位置压强小,流速小的位置压强大。伯努利方程可以解释很多生活中与流体有关的现象,比如汽车尾翼的设计、地铁安全线的设计等。

我们不妨进一步改进上述乒乓球的实验,如果我们将一个沿顺时针方向转动的乒乓球放置在上述气柱中,我们会发现乒乓球无法在气柱中保持静止状态,而是会向左运动,就好像乒乓球受到了一个水平向左的力,如图乙所示,这个现象被称作马格努斯效应,这个水平向左的力也被称作马格努斯力,它在一定程度上可以用伯努利方程来解释,由于乒乓球的旋转,带动乒乓球周围空气运动,最终使气流在乒乓球的左侧比其右侧的流速大,导致乒乓球右侧的压强较大,进而产生了一个水平向左的偏向力。马格努斯效应在体育中有很多的应用,比如乒乓球中的“弧圈球”,又比如有经验的足球运动员踢出的“香蕉球”,就是使踢出的足球边飞行、边旋转,从而使足球的轨迹是一条非常复杂的曲线。

根据上述材料,回答下列问题:

(1)被足球运动员踢出的“香蕉球”,其在空中飞行时会受到的作用(正确选项不止一个);

A .重力       B.马格努斯力       C.脚对球的作用力

(2)图甲中,将吹风机水平向右缓缓移动时,乒乓球所受合力方向为

(3)下图中以水平初速度v0踢出的足球,有可能向上运动的是(正确选项不止一个)。

A.    B.

C.    D.

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3. 阅读《海上风电》,回答问题。

海上风电

今天,大力发展可再生能源的中国,在水电、风电、太阳能等领域的发电规模均已达世界第一,而其中风电以其技术可靠、成本低廉的优势尤为受到关注,海上蕴含着巨大的风能,随着陆地风电的逐步开发,海上风电技术也得到了快速发展(如下图所示)。

风力发电就是利用风能带动风力发电机组的叶片旋转,通过一系列内部轴承带动发电机发电。叶片设计是风力机研制最核心的步骤之一,直接决定了风力机捕获风能水平的高低,风力机的叶片形状看起来和飞机的机翼很相似,因为它是基于飞机机翼设计原理而发展出来的,让我们以叶片中的某一个翼型(叶片的截面)为例,看看空气和叶片是如何相互作用的。如下图所示,当风以一定的攻角(叶片的前缘和后缘的连线ab与风速的夹角)流经叶片的时候,叶片背面气流速度比较大,叶片腹面气流速度较小,使叶片背面的空气压力与叶片腹面的空气压力不同。由于存在压力差,这个力就是推动叶片转动的“升力”。

请回答下列问题:

(1)在上图中,当风以一定的攻角流经叶片的时候,叶片背面的空气压力(选填“大于”、“等于”或“小于”)叶片腹面的空气压力;

(2)如下图所示设计的原理与风力发电机叶片设计原理相同的是

A.电风扇的扇叶       

B.飞机的机翼

C.皮艇两头尖中间宽

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