摇摆钢笔
你有没有留神过，我们写字的时候，笔的上端都会小弧度的来回摇摆．有细心的中国设计师就发现了这个细微的动作，根据物理学原理设计出一款“收音机钢笔”，希望给在繁重功课压力下的学生朋友增添一些乐趣．这支钢笔内置有电池，当你书写的时候，【笔端摇摇摆摆产生电流】，就能给电池储存电量．而钢笔上面的频道调节、音量调节、耳机插孔、音响等配置一个不少．如此一来，在枯燥的学习之中你便可以听听音乐或是新闻，以缓和学习的压力．但是家长们应该不会赞同这样的设计吧，不是做功课的时候就应该乖乖做功课么？
请回答下列问题：
（1）文中括号部分是基于哪个物理学原理或规律制成的： ．
（2）给内置电池充电过程发生的能量转化情况是： ．
| A．电能转化为化学能 | B．化学能转化为电能 |
| C．机械能转化为电能 | D．电能转化为机械能． |
在学校创新比赛中，小亮同学设计了一个多档位的电热水器。图甲所示是他设计的电热水器的工作电路图，R1和R2是两根电热丝。他设计的旋转开关如图乙所示，旋转开关内有一块绝缘圆盘，在圆盘的边缘依次有共10个金属触点（在图乙中用“○”表示，“○”中标有1、2、3、4编号，编号相同的触点用导线连接）。可以绕中心轴转动的开关旋钮两端各有一个金属滑片，转动开关旋钮可以将相邻的触点连接。例如，图乙中，旋钮上的箭头指向图中位置D，此时，金属滑片将1、2两触点接通，同时另一端也将3、4两触点接通。当旋钮上的箭头指向A、B、C、D不同位置时，可以实现四档加热功率。他设计的四档加热功率如下表所示：
1．如果要实现旋转开关沿某个方向转动时，加热功率依次递减或递增，通过计算，分析说明电热丝R1和R2的阻值应该分别为多大?旋钮上的箭头指向A、B、C、D不同位置时，分别对应哪一档加热功率?
2．小亮根据计算结果，借助电池组、电压表和电流表分别截取了电阻大小符合要求的两根电热丝，并按电路图连接好。经检查无误后，小亮将电热器接入家庭电路，同时借助电能表和手表测量电热器在不同档位工作时实际消耗的电功率，结果发现每一档的实际功率均小于按照电热丝电阻值计算的结果，测量后发现电源电压为220V。请简单解释产生这种偏差的原因。
3．使用中他发现水温开始升高较快，后来水温升高越来越慢，最后甚至会保持某个温度不再升高，此时水并没有沸腾。并且选择加热档位功率越小，水能够达到的最高温度越低，这是为什么?
人类对能源的需求越来越大，世界能源危机日益突出。如何充分利用和开发新能源，实现低碳减排，已成为世界各国共同关注的问题。6月5日是世界环境日，2010年我国的主题是“低碳减排，绿色生活”。目前，我国在开发、利用太阳能方面发展最快、最具潜力。
(1)你认为利用太阳能有哪些好处？
(2)太阳能路灯已成为许多城镇、乡村的一道靓丽的风景线(如图所示)。太阳能路灯的太阳能电池板一般是由晶体态硅制成的，它能直接把太阳能转化成电能，其主要材料是 ( )
| A．磁性材料 | B．纳米材料 | C．半导体 | D．超导体 |
(3) 太阳能热水器是采用光转化为热的方式利用太阳能的。我国太阳能热水器已走进了千家万户。小明家的太阳能热水器的采光面积是2.1m2。若我市向阳的地方每平方米的面积1h得到的太阳辐射能平均为3×106J，每天接收太阳能的时间以8h计算，热水器能把接收到的太阳能的50%转化成水的内能，则正常情况下，该热水器一天能把150kg、初温为20℃的水加热到多少℃？
(4)为了进一步利用太阳能，人们正在研发太阳能电动车。图是人们研制的太阳能电动三轮车，车子顶部的太阳能电池板将光能转化为电能储存在太阳能电池中，电池再给三轮车的电动机供电。
①小明同学设计的调节电动机转速的简化电路图如图所示，若太阳能电池的电压保持不变，调速电阻的最大阻值为50Ω。闭合开关S，当调速电阻的滑片P滑到最左端时车速最大，此时电流表示数5A，电动机电功率最大为1kW；当调速电阻的滑片P滑到最右端时车速最小，此时电流表示数为1A，求这时电动机的电功率是多少？
②制造太阳能电动三轮车车架有各种不同的新材料，部分材料的技术指标如下表所示：
| 材料 技术指标 |
锰钢 |
铝合金 |
钛合金 |
碳纤维 |
| 性能（强度） |
强 |
较弱 |
较强 |
强 |
| 密度（kg·m-3） |
7.9 103 |
3.0103 |
4.5103 |
1.6103 |
若让你设计制造强度高并且轻便的三轮车，你选择表中的哪种材料？若车架的体积约为5×10-3m3，车架的质量是多大？
(5)今年的世界环境日，我国的主题是：“绿色消费，你行动了吗？”。联系生活实际，谈谈你应如何做？
在实现登月“访吴刚、会嫦娥”千年夙愿的同时，我们一直在追寻着下海“闯龙宫、见龙王”的梦想．2011年7月，我国首台自主设计、自主集成的载人潜水器“蛟龙”号（如图所示，其主要技术参数如下表），在经过布放、下潜、上浮、回收等一系列操作后，顺利完成5000m级海试任务．2012年6月3日赴马里亚纳海沟向7000m级发起冲击，“上九天揽月、下五洋捉鳖”成为现实．
| 规格：长8.2m 宽3.0m 高3.4m 空重：22t（不含乘员体重及压载铁重） 最大载荷：220kg（不包括乘员体重） 最大速度：25节（巡航1节） 目前最大下潜深度：7000m 乘员：3人（每名乘员的体重不超过80kg） |
（1）运用你学过的知识说明，潜水器“下五洋”最大的困难是什么
（2）根据表中提供的信息，计算说明设计制造时，“蛟龙”号至少承受的压强是多大？
（3）“蛟龙”号采用“深潜器无动力下潜上浮技术”，其两侧配备4块相同的压载块，当其到达设定深度时，可抛卸其中2块压载块，使其处于悬浮状态，从而实现各种实验作业．粗略计算小铁块的体积为多大时，才能使“蛟龙”号最大负载时实现悬浮静止状态？（海水的密度取1.0×103kg/m3，g取10N/kg，铁的密度是7.9×103kg/m3，计算结果保留1位小数）
如图所示为某兴趣小组为学校办公楼空调设计的自动控制装置，R是热敏电阻，其阻值随温度变化关系如下表所示．已知继电器的线圈电阻R0=10Ω，左边电源电压为6V恒定不变．当继电器线圈中的电流大于或等于15mA时，继电器的衔铁被吸合，右边的空调电路正常工作．
| 温度t/℃ |
0 |
5 |
10 |
15 |
20 |
25 |
30 |
35 |
40 |
| 电阻R/Ω |
600 |
550 |
500 |
450 |
420 |
390 |
360 |
330 |
300 |
（1）请说明该自动控制装置的工作原理
（2）计算说明该空调的启动温度是多少？
（3）为了节省电能，将空调启动温度设定为30℃，控制电路中需要再串联多大的电阻？
（4）改变控制电路的电阻可以给空调设定不同的启动温度，除此之外，请你再提出一种方便可行的调节方案．
如图是探究斜面的机械效率跟什么因素有关的实验装置．
（1）实验器材有木块、铁块、垫块、各处粗糙程度相同的长木板、弹簧测力计各一个，砝码若干，为了完成实验，还需要的测量工具是 ．
（2）实验时某同学在木块或铁块上放置不同的砝码，改变物块的重力，用弹簧测力计拉着物块沿斜面做匀速直线运动．实验的部分数据如下表：
| 实验次数 |
接触面粗糙程度 |
物块重G/N |
物块上升的高度h/m |
沿斜面的拉力F/N |
物块移动的距离L/m |
机械效率 |
| 1 |
较粗糙（木块﹣木板） |
2.0 |
0.25 |
1.2 |
0.80 |
52% |
| 2 |
同上 |
2.0 |
0.35 |
1.4 |
0.80 |
63% |
| 3 |
同上 |
5.0 |
0.35 |
3.5 |
0.80 |
63% |
| 4 |
较光滑（铁块﹣木板） |
5.0 |
0.35 |
3.1 |
0.80 |
|
②在第四次实验中，斜面的机械效率为 ．
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