某校学生宿舍走廊的路灯，原来用一盏220V、40W的白炽灯，

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更新 2022-09-03
科目物理
题型计算题
难度较难
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某校学生宿舍走廊的路灯，原来用一盏“220V、40W”的白炽灯，每晚亮l0h。同学们发现灯泡容易损坏，需要经常更换。后来，学校电工用两盏“220V、 40W”的灯泡串联后代替原路灯。结果，两盏灯的亮度比改装前要暗，但灯泡使用寿命明显延长。问：
(1)改装前，一盏路灯每晚需要消耗多少电能?
(2)改装后两盏灯的总功率是多少?比原来省电还是费电?

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小金把家里景观水池底部的鹅卵石取出清洗。他先将一个重为 $10 N$ 的空桶漂浮在水面上，然后将池底的鹅卵石捞出放置在桶内，桶仍漂浮在水面。（不考虑捞出过程中带出的水， $ρ_{水} = 1.0 \times 10^{3} kg / m^{3})$

（1）空桶漂浮在水面时所受浮力大小。

（2）鹅卵石捞出放置在桶内时，水池水面高度与鹅卵石未捞出时相比会　　（选填"上升"、"下降"或"不变" $)$ 。若此时桶排开水的体积为 $6.0 \times 10^{- 3} m^{3}$ ，求桶内鹅卵石的质量。

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交通安全要求广大司机"开车不喝酒，喝酒不开车"，酒后驾驶存在许多安全隐患。某科技兴趣小组设计了一种简易的酒精检测仪，其电路原理如图2甲所示。电源电压为 $12 V$ ， $R_{1}$ 是气敏电阻，其阻值随呼气酒精浓度 $K$ 的变化关系如图2乙所示， $R_{2}$ 为滑动变阻器。检测前对检测仪进行"调零"，即调节滑动变阻器使电流表的示数为 $0.1 A$ ，调零后变阻器滑片位置保持不变。查阅到相关资料如图1。

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中国首次火星探索任务"天问一号"探测器的成功发射，是我国综合国力和创新能力提升的重要标志。如图所示是某火箭发射时的场景，目前运载火箭一般使用液态氢作为燃料、液态氧作为助燃剂。火箭燃料的发展如表1所示，表2是一些燃料的热值。

表1

	第1代	第2代	第3代	第4代
燃料	氧气和汽油混合	偏二甲肼	煤油	液态氢
氧化剂	氧气和汽油混合	四氧化二氮	液态氧	液态氧

表2

燃料	热值	燃料	热值
汽油	$4.6 \times 10^{7} J / kg$	煤油	$4.6 \times 10^{7} J / kg$
柴油	$4.3 \times 10^{7} J / kg$	氢	$1.4 \times 10^{8} J / kg$

（1）使用氢作为燃料的主要优点是：　　和　　。

（2）某火箭发射时携带了 $3 \times 10^{4} kg$ 液态氢燃料，这些燃料完全燃烧最多能将多少千克初温为 $20^{°} C$ 的水加热至沸腾？ $[c_{水} = 4.2 \times 10^{3} J / (kg \cdot^{\circ} C)$ ，当地大气压为1标准大气压 $]$

（3）氢能源车的发动机工作时将液态氢转化为氢气在气缸中燃烧。某次测试中，一辆氢能源车以 $70 kW$ 的功率匀速行驶 $0.5 h$ ，消耗了 $2 kg$ 燃料，求该发动机的效率。

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