-
1、当今世界各国都致力于新能源的开发，为此学校物理社团以“风能的开发与利用”为主题，开展“建造风力发电站”的跨学科实践活动。
【任务1：风力发电站的原理】如图a是风力发电站，其机组主要由叶片、齿轮箱、发电机等组成，简化结构如题图b所示，叶片在风的作用下旋转，经过齿轮箱增速后，发电机转子高速旋转发电。
(1)、风力发电机的工作原理是（选填“电磁感应现象”或“电流的磁效应”）；(2)、某时刻，发电机的叶片的形状和和风向如图c所示，叶片将会沿着（选填“顺”或“逆”）时针的方向旋转；
(3)、2024年某地发电量结构占比如图d所示，在清洁且可再生能源发电中，风力发电排第名；(4)、【任务2：风力发电站的选址】某区域有丰富的风能，等高线地形图见图e，项目小组利用AI软件搜索了“建造风力发电站注意事项”，查询结果如图f所示。你认为风力发电站最佳选址应在图e中的（选填A、B、C、D字母）处；
建造风力发电站的注意事项
1.风能评估：确保风速稳定且达标（陆上≥6.5m/s，感觉有风）
2.电网接入：优先选择距离电网20公里内的选址，降低输电损耗
3.生态保护：避免鸟类撞击风机
4.噪音控制：与居民区保持500米以上间距
5.景观协调：风机布局要考虑视觉美观性，与周边环境相融合
(5)、【任务3：风力发电模型的制作】选址后，项目小组思考风力发电模型应如何制作，才能提高风能利用率？查阅资料后得知，风能利用率。为此，他们进行了“风能利用率与什么因素有关”的探究活动，并提出猜想，风能利用率大小可能与叶片形状、长度、个数有关。项目小组准备了自制风车、电风扇、停表等器材进行实验：①如图g所示，实验过程中，将等质量但规格不同的叶片安装在风车上，将同一个风扇调至（选填“相同”或“不同”）档位，模拟自然风，正对风车叶片吹风，用停表记录风车内转动的圈数。此步骤还需要控制不变。
②进行多次实验，实验数据如下表所示：
序号
叶片形状
叶片长度/cm
叶片个数
叶片转动圈数
1
翼型
6
3
3
2
翼型
10
3
7
3
翼型
15
3
16
4
翼型
15
4
11
5
翼型
15
5
9
6
弯曲型
10
3
9
7
弯曲型
15
3
11
8
弯曲型
15
4
8
I、本实验是通过来反映风能利用率的大小；
II、由实验数据可知，应选择实验序号的叶片作为风机模型的叶片；
III、风力发电模型的底座应做得宽大厚重，目的是；
(6)、【任务4：风力发电站的评估】某发电站的输电功率恒定不变，从发电站到居民区的输电线总电阻为 ， 如图h所示。若要减少输电线路上电能的损耗，有效的做法是；
(7)、某个风力发电机的叶片长度为 ， 如图i所示每秒流经叶片的空气可近似看作一个“圆柱形风柱”，已知空气密度为。当风速是时，该“风柱”的质量为kg（为方便计算，取近似值为3）；
(8)、若叶片每秒钟获得的机械能与风速的三次方的关系如图j所示，当时，风车无法发电；当时，与成正比。发电机及其传动系统的总效率为。某天的风速与时间的关系如图所示，若20∶00-22∶00输出电能是6∶00-8∶00的7倍。假设一个家庭每天消耗 ， 不计输电损失，该发电机当天产生的电能最多可供个家庭使用。（为方便计算，取近似值为3）
-
2、从千年都江堰到现代风电场，工程之力驱动时代前行，闪耀着华夏智慧与创新之光。都江堰水利工程通过巧妙的结构设计将岷江八成的泥沙排到外江，让更干净的水流入内江。同学们为解开“分沙之谜”开展了以下探究活动。(1)、【驱动问题】都江堰能自动分沙的奥秘在哪里？沙子沉底的原因是沙子的密度（选填“大于”、“等于”或“小于”）水的密度；【收集证据】项目组通过观察都江堰的实拍俯视图，如图甲所示，猜想可能是河道的形状影响了分沙。于是他们用密度、体积与沙子近似的塑胶球代替沙子在两种河道模型中开展探究；(2)、如图乙和图丙所示，将数量相同的塑胶球分别倒入直流河道和弯曲河道模型中，观察水流带动小球移动情况，记录小球淤积在河底不同区域的个数。分析实验数据可知，直流河道（选填“能”或“不能”）自动分沙，你的判断依据是；
(3)、【解释交流】同学们进一步查找资料得知，飞沙堰河道的剖面结构如图丁所示。在洪水期，当湍急的水流经过内江的弯道，冲刷凹岸（弯曲河道凹陷的一侧）后，底层的大量含沙水流冲向凸岸（弯曲河道凸出的一侧），泥沙在凸岸底部沉积，表层较清的水流则继续向前奔腾，循环往复，实现水沙分离。请问水沙分离和以下哪个现象的物理原理相同______。
A、排水管的U形弯头能隔绝下水道异味 B、刮台风时屋内窗帘向窗外飞 C、汽车转弯时乘客身体会倾斜 -
3、食品运输时需要车厢内保持低温环境，科技小组利用热敏电阻设计了如图甲所示的温控电路，其中控制电路的电源电压U恒为 ， 定值电阻 ， 电磁铁线圈的阻值忽略不计，热敏电阻的阻值随温度变化的关系如图乙所示。若运输过程中，当车厢温度达到时，制冷系统自动启动。则
(1)、制冷系统自动启动时，热敏电阻的阻值为Ω；(2)、已知制冷系统正常工作时的电流为5A，求制冷系统的额定功率；(3)、当车厢温度降低至2℃时制冷系统要停止工作，若已知控制电路中通过电磁铁的电流时会释放衔铁。请你通过计算判断该电路是否符合制冷需求。 -
4、小明家老旧的食品封口机出现封口不严或封口时间延长等问题。小明猜想这是由于电热丝的阻值变化导致。该封口机的铭牌如表所示，小明将电热丝拆出后，利用学生电源、电流表、电压表、开关、导线等器材，进行如下探究：
XX牌食品封口机
电源电压
220V
额定功率
800W
热封时间
0.2-2s
(1)、按照图乙所示连接好电路后，闭合开关，（选填“电流表”或“电压表”）无示数，小亮指出这是因为有一条导线连接错误，请在图乙中错误的导线上画“×”，并用笔画线代替导线将电路连接正确；
(2)、排除故障后，闭合开关前，应将滑片移到（选填“A”或“B”）端；(3)、移动滑动变阻器的滑片至适当位置，电压表和电流表的示数如图丙、丁所示，其中电压表的读数为V，测得该电热丝的阻值为Ω。结合铭牌可以判断，用久的电热丝阻值（选填“变大”“变小”或“不变”）。导致发生这种变化的原因可能是电热丝。
A.变短
B.局部变细
C.局部变粗
-
5、某食品加工厂需烤制一批鸡翅，现有两款设备可供选择：
【电烤箱】额定功率 ， 每小时共可烤制鸡翅；
【电烘箱】额定功率 ， 每小时共可烤制鸡翅；
两款设备工作时均通过（选填“做功”或“热传递”）方式改变鸡翅的内能。若工厂需烤制鸡翅，从节能的角度，应选择的设备是（选填“电烤箱”或“电烘箱”），该设备完成整个任务需用度电。
-
6、如图所示，工人将一个圆柱形油桶推上台阶，其中O为圆心，请你帮他找到最省力的作用点A，同时画出推力F的示意图。（保留作图痕迹）
-
7、中国食品加工行业凭借严格的卫生标准、先进的技术工艺和高效的仓储管理体系，实现了高质量发展。食品工厂规定使用高压水枪清洗食材时，必须避开工作人员防止误伤，这是因为高速水流具有较大的（ ）A、密度 B、动能 C、重力势能 D、惯性
-
8、如图是《天工开物·漕舫》中记载的大型运粮船“漕舫”，船只满载时的吃水深度可达2m，。
(1)、当“漕舫”满载时船底所受的液体压强；(2)、码头工人将总质量为1t的粮食搬运到3m高的甲板上，求工人对粮食做的有用功；(3)、随着科技的发展，若用功率为的起重机完成第（2）问中的任务，仅需10s，求该起重机的机械效率。 -
9、材料一：《天工开物》中记载了古人的汲水工具“桔槔”，是一种杠杆，某版本的书籍配图如图所示；
材料二：诸暨赵家镇有个世界灌溉工程遗产——桔槔井，时至今日，农民依然利用它汲水，轻松实现“日日三百桶”，每桶水约20kg，以满足农田灌溉的需要；
(1)、对比材料一和二，提出你想探究的问题：；(2)、你的猜想是：；(3)、设计实验探究方案验证猜想（可用图文结合的方式表述步骤）。 -
10、《天工开物》是明代宋应星的科技巨著，它系统记载的农工技艺，为后世提供了人与自然和谐共生的智慧。《天工开物·乃粒》记载了古人用“耒耜”耕地的场景，如下图所示。为了更容易开垦硬土壤，下列做法最合理的是（ ）
A、给耒耜安装更宽大的脚踏板 B、将耒耜的手柄加长 C、在耒耜上加绑更多的物体 D、把耒耜的刃口磨得更锋利 -
11、《天工开物》是明代宋应星的科技巨著，它系统记载的农工技艺，为后世提供了人与自然和谐共生的智慧。大鹏所城周边发现明清晒盐遗址，其工艺与《天工开物》中描述的“海卤煎炼”高度吻合：将海水引入盐田，利用煎锅制盐。此过程中主要涉及的物态变化过程是（ ）
A、汽化 B、液化 C、凝固 D、升华 -
12、“小五”是面向人居环境设计的第五代类人型机器人，如图甲是“小五”推轮椅上的老人外出活动的情景。图乙是“小五”的RGB-D相机中激光测距系统的简化图，发射的激光在障碍物表面（可近似看作平面镜）反射到感光元件上，请通过作图找到感光元件应安装在MN虚线的大致位置。
-
13、“小五”是面向人居环境设计的第五代类人型机器人，如图甲是“小五”推轮椅上的老人外出活动的情景。“小五”采用锂电池供电，图乙是锂电池内部的工作原理图，供电时，Li+从脱嵌，通过薄膜移动到非晶硅，能转化为电能；充电时方向相反，此时电池内部电流的方向（选填“从a极到b极”或“从b极到a极”）。
-
14、“小五”是面向人居环境设计的第五代类人型机器人，如图是“小五”推轮椅上的老人外出活动的情景。“小五”的RGB-D相机在靠近障碍物过程中，相机所成的像会（选填“变小”、“不变”或“变大”）；当识别前方路面湿滑时，会规避此路线防止滑倒。湿滑路面容易滑倒的原因：。
-
15、“小五”是面向人居环境设计的第五代类人型机器人，如图是“小五”推轮椅上的老人外出活动的情景。“小五”需要同时为RGB-D相机、语音模块和驱动电机独立供电。下列电路设计最合理的是（ ）
A、
B、
C、
D、
-
16、“小五”是面向人居环境设计的第五代类人型机器人，如图是“小五”推轮椅上的老人外出活动的情景。“小五”支持多轮流畅对话，若语音模式从“深沉大叔”切换为“清亮女声”，音量保持不变。语音输出无需改变的物理量是（ ）
A、频率 B、响度 C、音色 D、音调 -
17、“小五”是面向人居环境设计的第五代类人型机器人，如图是“小五”推轮椅上的老人外出活动的情景。“小五”站立时的高度最接近以下哪个数值（ ）A、 B、 C、 D、
-
18、如图甲是某自动控温电热水器的电路图，其中控制电路电压恒为6V，R1为热敏电阻，置于水箱中产生的热量对水箱中水温的影响忽略不计，R1阻值随温度变化的关系如图乙所示，R2为可调电阻，用来设定电热水器的水温。R3、R4为纯电热丝，均置于水箱中，R3=22Ω；电磁铁线圈电阻忽略不计，当电磁铁电流达到0.2A时，继电器衔铁被吸下来。（工作过程中，电源电压均保持不变），请完成下列问题：
（1）图甲中电磁铁的上端为 （选填“N极”或“S极”）；
（2）加热时电热丝R3的功率为；
（3）如果电热水器储有60kg的水，电路处于加热状态，正常工作1小时，产生的热量80%被水吸收，则水温升高了℃；[c水=4.2×103J/（kg•℃），结果保留1位小数]
（4）如果将电热水器水温设为60℃，R2的阻值应该调至Ω。
-
19、一个不吸收液体的圆柱体重5N，底面积。如图所示，将圆柱体浸没在水中，弹簧测力计的示数为3N，已知 ， 取g=10N/kg。
（1）求圆柱体浸没在水中时受到的浮力；
（2）将圆柱体竖直放在水平桌面上，求圆柱体对水平桌面的压强p；
（3）一个足够高的柱形容器放在水平桌面上，装入某种液体后，液体对容器底部的压强为。再将圆柱体缓慢地放入容器中，圆柱体始终保持竖直，松开后最终液面与圆柱体顶部的距离d=2cm，液体对容器底部的压强为。已知 ， 容器底面积。求容器中液体的质量。
-
20、在如图甲所示的电路中，电源电压U保持不变，E和F接线柱只能分别连接A、B、C、D四个接线柱中的一个。小灯泡标有“6V 3W”且不考虑灯丝电阻随温度的变化，图乙为定值电阻的I-U图像，电流表量程为0~3A。滑动变阻器铭牌上标有最大电流2A，最大阻值模糊不清，a、b为电阻丝的端点。将E与A相连，F与D相连，断开开关S，滑动变阻器的滑片P从b端滑到ab中点时，小灯泡恰好正常发光，移动滑片过程中电流表的示数变化了0.1A。
（1）小灯泡的电阻为Ω；
（2）滑片P在b端时，通过小灯泡的电流为A；
（3）在保证电路安全的情况下，通过将E、F分别连接到不同的接线柱、控制开关的通断和调节滑片，可以使电路的总功率分别达到最大值和最小值 ， 则与的差值为W。