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今年2月28日烏魯木齊開往阿克蘇的旅客列車遭遇浮塵天氣，由于瞬時(shí)大風(fēng)造成第9至19節(jié)車廂脫軌，當(dāng)時(shí)的風(fēng)力達(dá)13級(jí)，瞬間最大風(fēng)速達(dá)27.9m/s．根據(jù)流體力學(xué)知識(shí)，流體對(duì)物體的作用力可用f=αρ₀Av²來表達(dá)．其中α為一系數(shù)，A為物體的截面積，ρ₀為空氣密度，v為物體相對(duì)于流體的速
度．已知空氣密度ρ₀=1.25kg/m³，球體積公式為V=

4

3

πr³．
（1）若有一個(gè)特制的風(fēng)力發(fā)電機(jī)能在如此惡劣的情況下工作，它將空氣的動(dòng)能轉(zhuǎn)化為電能的效率為20%，有效受風(fēng)面積為4.0m²，則此發(fā)電機(jī)在風(fēng)速為27.9m/s時(shí)輸出的電功率為多大？（α=0.5）
（2）若某次大風(fēng)使空氣中懸浮微粒濃度達(dá)到了5.8×10^-6kg/m³，懸浮顆粒的平均密度ρ’為2.0×10³kg/m³．懸浮微粒中約 

1

50

為可吸入顆粒，其平均直徑為5×10^-8m，求：1.0m³空氣中約含有多少顆可吸入顆粒？
（3）若沙塵顆粒的密度ρ_s=2.8×10³kg/m³，沙塵顆粒為球形，半徑r=2.5×10^-4m，地球表面處α=0.45，試估算地面附近形成揚(yáng)沙天氣的風(fēng)速至少為多少？．
（4）若在大風(fēng)中有一密度為ρ的立方體恰能被水平方向風(fēng)力吹得翻倒，推算該物體所受重力與風(fēng)速的幾次方成正比，并請(qǐng)用此結(jié)論簡(jiǎn)要解釋火車在大風(fēng)中脫軌的原因．

在利用打點(diǎn)計(jì)時(shí)器驗(yàn)證做自由落體運(yùn)動(dòng)的物體機(jī)械能守恒的實(shí)驗(yàn)中．
（1）需要測(cè)量物體由靜止開始自由下落到某點(diǎn)時(shí)的瞬時(shí)速度v和下落高度h．某小組的同學(xué)利用實(shí)驗(yàn)得到的紙帶，共設(shè)計(jì)了以下四種測(cè)量方案，其中正確的是：
A．用刻度尺測(cè)出物體下落的高度h，并測(cè)出下落時(shí)間t，通過v=gt計(jì)算出瞬時(shí)速度v；
B．用刻度尺測(cè)出物體下落的高度h，并通過v=

2gh

計(jì)算出瞬時(shí)速度v；
C．根據(jù)做勻變速直線運(yùn)動(dòng)時(shí)紙帶上某點(diǎn)的瞬時(shí)速度，等于這點(diǎn)前、后相鄰兩點(diǎn)間的平均速度，測(cè)算出瞬時(shí)速度v，并通過h=

v2

2g

計(jì)算出高度h；
D．用刻度尺測(cè)出物體下落的高度h，根據(jù)做勻變速直線運(yùn)動(dòng)時(shí)紙帶上某點(diǎn)的瞬時(shí)速度，等于這點(diǎn)前、后相鄰兩點(diǎn)間的平均速度，測(cè)算出瞬時(shí)速度v．
（2）已知當(dāng)?shù)刂亓�加速度為g，使用交流電的頻率為f．在打出的紙帶上選取連續(xù)打出的五個(gè)點(diǎn)A、B、C、D、E，如圖所示．測(cè)出A點(diǎn)距離起始點(diǎn)O的距離為s₀，A、C兩點(diǎn)間的距離為s₁，C、E兩點(diǎn)間的距離為s₂，根據(jù)前述條件，如果在實(shí)驗(yàn)誤差允許的范圍內(nèi)滿足關(guān)系式，即驗(yàn)證了物體下落過程中機(jī)械能是守恒的．而在實(shí)際的實(shí)驗(yàn)結(jié)果中，往往會(huì)出現(xiàn)物體的動(dòng)能增加量略小于重力勢(shì)能的減小量，出現(xiàn)這樣結(jié)果的主要原因是

（1）太陽內(nèi)部的核聚變可以釋放出大量的能量，這些能量以電磁波（場(chǎng)）的形式向四面八方輻射出去，其總功率達(dá)到3.8×10²⁶ W．根據(jù)愛因斯坦的質(zhì)能方程估算，單純地由于這種輻射，太陽每秒鐘減少的物質(zhì)質(zhì)量約為kg．（保留一位有效數(shù)字）
（2）下面三個(gè)高中物理教材中的力學(xué)實(shí)驗(yàn)：A．驗(yàn)證牛頓第二定律，B．探究功與物體速度變化的關(guān)系，C．驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律，在這三個(gè)實(shí)驗(yàn)中（選填“A”、“B”、“C”）
①需要使用天平測(cè)量物體質(zhì)量的是
②需要使用刻度尺測(cè)量長(zhǎng)度的是
③需要求物體通過某點(diǎn)瞬時(shí)速度的是
（3）有一根細(xì)長(zhǎng)而均勻的金屬管線樣品，橫截面如圖所示．此金屬材料重約1～2N，長(zhǎng)約為30cm，電阻約為10Ω．已知這種金屬的電阻率為ρ，密度為ρ₀．因管內(nèi)中空部分截面積形狀不規(guī)則，無法直接測(cè)量，請(qǐng)?jiān)O(shè)計(jì)一個(gè)實(shí)驗(yàn)方案，測(cè)量中空部分的截面積S₀，現(xiàn)有如下器材可選：
A．毫米刻度尺
B．螺旋測(cè)微器
C．電流表（600mA，1.0Ω）
D．電流表（3A，0.1Ω）
E．電壓表（3V，6kΩ）
F．滑動(dòng)變阻器（5Ω，3A）
G．蓄電池（6V，0.05Ω）
H．開關(guān)一個(gè)，帶夾子的導(dǎo)線若干．

①除待測(cè)金屬管線外，還應(yīng)選用的器材有（只填代號(hào)字母）
②在圖中畫出你所設(shè)計(jì)的實(shí)驗(yàn)電路圖，并把所選儀器連成實(shí)際測(cè)量電路．
③實(shí)驗(yàn)中需要測(cè)量的物理量有：．（標(biāo)出對(duì)應(yīng)字母）
④計(jì)算金屬管線內(nèi)部空間截面積S₀的表達(dá)式為S₀=．