1. 阅读短文,回答相关的问题:

2017年9月15日22时04分,中国在酒泉卫星发射中心用长征二号F-T2火箭将天宫二号空间实验室成功发射升空(图甲)。长征二号F-T2火箭通过燃烧固态氢燃料,喷出高压燃气从而使火箭获得推力,天宫二号空间实验室在火箭的顶部,火箭由于高速行驶与大气发生剧烈的摩擦而产生高温,所以天宫二号外部用整流罩包住,以防因温度过高而损坏,当离开大气整流罩包与天宫二号分离(如图乙),最后整流罩坠落在陕西并压坏陕西民居。

(1) 火箭利用固态氢作为燃料,主是是利用了它的大(选填:比热容、密度、热值)的特性;
(2) 火箭升空获得的机械能来自燃料燃烧所产生的能;
(3) 整流罩包与天宫二号分离后下落过程中,它的机械能,内能;(选填:增大,减小或不变)
(4) 高压燃气把火箭推向太空过程中,其内能会(选填:增大,减小或不变),其原理与热机的冲程相同;
(5) 本次长征二号F-T2火箭升空共燃烧了450吨的固态氢,若固态氢的热值是2×108J/kg,则能够放出热量为J。
【考点】
机械能及其转化; 燃料的热值; 热机; 热机的四个冲程;
【答案】

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1. 阅读短文,回答问题。

载人飞艇

2024年3月30日,我国自主研制的“祥云”AS700载人飞艇成功完成首飞。如图甲,某飞艇升空靠浮力来实现,水平飞行靠发动机燃烧燃油提供动力.发动机输出的能量用于做推动功和辅助功:推动功指克服空气阻力推动飞艇水平飞行做的功;辅助功指发动机驱动飞艇上发电机工作所做的功,辅助功的功率恒定.当飞艇低速(v≤12m/s)水平直线飞行时,其受到的空气阻力F与速度v的关系如图乙所示。飞艇部分参数如表。

发动机最大输出功率

5×105W

辅助功的功率

5×104W

发动机内的燃油热值

5×107J/kg

发动机的效率

40%

(1) 发动机内的燃油燃烧得越充分,燃油的热值(选填“变大”“变小”或“不变”)。图丙为四冲程汽油机的冲程的示意图,若该四冲程汽油机每秒钟做功20次,则汽油机的飞轮转速为r/min。
(2) 下列关于飞艇的说法中,正确的是                  A. 飞艇匀速下降过程中,重力不做功 B. 飞艇匀速上升过程中,浮力不做功 C. 飞艇上升遇冷空气降温,内能增大 D. 飞艇匀速下降过程中,机械能减小
(3) 如图丁是飞艇上的平衡警示局部电路图,其中S为重力开关,金属片M可绕O点自由转动,当飞艇水平时,M在a、b中间。当飞艇严重左倾时红灯亮;当飞艇严重右倾时绿灯亮。请根据要求补全电路图
(4) 飞艇先后以4m/s和10m/s的速度水平匀速直线飞行相同的时间,推动功分别为W1和W2 , 则W1∶W2=
(5) 飞艇以5m/s的速度水平匀速直线飞行时,若发动机内消耗了6.25kg燃油,则完全燃烧6.25kg燃油放出的热量为J,该过程中飞艇的飞行距离为km。
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2. 请阅读《北京冬奥火炬的科技“外衣”》并回答题。

北京冬奥火炬的科技“外衣”

2022年2月4日,第24届冬奥会在北京隆重开幕,奥运火炬再次在“鸟巢”点燃,北京成为世界上首个“双奥之城”。如图所示,是北京冬奥会火炬“飞扬”,它银红相间的颜色、旋转上升的外形象征着“冰火相约,激情飞扬,照亮冰雪,温暖世界”。

火炬“飞扬”不仅造型优美叙选,它的“外衣”还蕴含着新科技。它是中国研发团队利用碳纤维与高性能树脂研制出的一种新材料—碳纤维复合材料制造的,这堪称世界首创。由于碳纤维质量约为同体积钢质量的四分之一,但强度却是钢的7至9倍,这使得火炬不仅手感轻,而且还很坚固。

另外,为了使火炬“飞扬”不仅环保,还能在极寒天气中使用,“飞扬”采用氢作燃料,但氢的燃烧温度能达到800℃,一般的复合材料都经不住500℃的考验。于是中国研发团队利用一种耐高温树脂材料—聚硅氮烷树脂,经过测试与工艺调整,这种新材料可以经受1200℃的高温。它作为第三代树脂材料,兼具了有机物超强附着力与无机物耐高温的特点,同时集耐腐蚀、耐磨损、防污防水等优势于一身,达到了奥运火炬的设计要求。

请根据上述材料,回答下列问题:

(1) 火炬“飞扬”的燃料是氢,当氢燃烧时,能转化为内能;已知氢的热值为 , 若完全燃烧20g的氢,所放出的热量为J。
(2) 第三代树脂材料—聚硅氮烷树脂具备哪些优势,达到了奥运火炬的设计要求。(请至少写出两条)
(3) 请运用所学过的热学知识解释为什么冬奥会火炬“飞扬”采用热值很大的氢作为燃料
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3. 阅读短文,回答问题。

单摆

单摆是能够产生往复摆动的一种装置,将无重细杆或不可伸长的细柔绳一端悬于一定点,另一端固结一个重小球,就构成单摆.单摆是一种理想的物理模型,它由理想化的摆球和摆线组成.单摆需要满足以下条件:摆线由质量不计、不可伸缩的细线提供;摆球密度较大,而且球的半径比摆线的长度小得多,并且满足偏角小于10°。

如图是一个单摆模型,均匀小球中心到固定点的距离称为摆长,一般用L表示。把小球拉开一个小角度至A处,放开小球后,小球将沿着AOB的轨迹做往复运动,A、B两点为运动过程中的最高点。

我们把O点称之为平衡位置,该点的速度最大,假如小球从A到O点时开始计时,那么小球按照O—B—O—A—O轨迹回到O时停止计时,这段时间我们称之为单摆的周期。单摆的周期也可看作小球从A点出发到下一次回到A点时经历的时间。

小刚想探究单摆的周期与什么因素有关,他做了相关实验,实验数据如下:实验中小刚先用质量为50g的小球做实验,然后换用100g的小球重做实验。图2为周期的平方与摆长L的关系,图3是生活中的钟摆,其原理与单摆类似。

摆长L(cm)

30个周期T30(s)

1个周期T(s)

周期的平方T2(s2

质量为100g的小球的T30(s)

93.76

58.35

1.945

3.7753

58.30

83.68

55.05

1.835

3.3709

55.08

73.46

51.55

1.718

2.9632

51.51

63.44

47.50

1.583

2.5075

47.56

53.71

44.70

1.490

2.2144

44.70

阅读全文,回答以下问题:

(1)图1中,从能量角度看,小球从A到O是能转化为能;

(2)从文中可看出,在误差允许范围内,可以判断与单摆周期一定无关的物理量是

(3)小刚在探究单摆周期的影响因素过程中,除了用到图1 所示的器材,还需要的一个器材是;他先测30个周期,从而算出一个周期,这样做的好处是

(4)夏天天气炎热,钟摆的摆杆容易因为热胀冷缩而变长,这样会导致时钟变(填“快”或“慢”)

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