物理模拟试验

物理模拟试验（共9篇）

物理模拟试验 篇1

摘要：针对火山泥石流实验研究的空缺,基于对长白山火山泥石流的研究,研制了一种火山泥石流室内物理模拟实验装置。与国内外同类实验室相比,实验装置具有变坡幅度大、操作简便的特点。用该装置不仅可以进行实验测试泥石流体积浓度影响因素,还能重现泥石流暴发过程及特征,并以此为基础进行泥石流堆积范围实验。

关键词：火山泥石流,实验装置,体积浓度,堆积范围

火山泥石流(lahar),狭义指火山爆发后奔腾流动的火山碎屑和水的混合流体;后扩展为伴随着火山喷发,由火山湖泊水突然溢出或火山喷发造成的高温融化的火山顶冰雪所形成的突然增多的水流,夹杂着火山碎屑物质、岩浆等,在重力作用下,沿着火山的沟谷或山坡一起向下快速流动的一种特殊洪流[1]。从人类有记载以来,火山泥石流给人类带来严重灾害的例子不胜枚举。如最近发生的2015年智利维利亚里卡火山喷发次生的火山泥流[2],给当地造成了严重的人员伤亡和财产损失。火山泥石流是潜在火山喷发危险区内重要的火山次生灾害。

我国学者为开展泥石流研究在20世纪80年代末设计了动力学模拟实验室[3,4],为泥石流流速、堆积模式、流量、饱和浓度等研究提供了基础[5—10]。近年来,许多学者利用自制模型槽进行泥石流研究[11,12],为了进一步开展火山泥石流基础理论研究,揭示火山泥石流的体积浓度、泥石流堆积范围变化规律,为防治泥石流灾害提供理论依据和科学方法,研制火山泥石流室内模拟实验装置十分重要。为此,基于对长白山火山泥石流的研究,研发了火山泥石流室内物理模拟试验装置。利用该装置进行火山泥石流物理实验,不仅能测试泥石流体积浓度影响因素,还能进行泥石流危险范围变化规律分析,研究火山泥石流运动特征。

1 火山泥石流室内物理模拟实验装置

1.1 装置及主要部件

火山泥石流室内模拟实验装置,包括供水箱、物源槽、安放物源槽的操作台、流通槽、堆积板、安放堆积板的铁架和尾料回收系统(图1)。供水箱放在地上,通过水泵抽水到物源槽后侧的进水口,物源槽进口端高于出口端,物源槽出口端与流通槽进口端相连接,流通槽进口端高于出口端,流通槽进口端与操作台轴式相接,流通槽出口端由可升降的铁支架固定,堆积板与流通槽相接,尾部设有与尾料处理系统连接的出水管。供水箱里水通过水泵从所述物源槽进口端的进水口进入,与物源槽里的土石料混合形成泥石流体沿流通槽流动后在所述堆积板沉积,大量水及少量细粒土石流入尾料槽内。

1.2 主要功能

1.2.1 泥石流流速测试

试验测定泥石流暴发的流速包括表面流速和平均流速。其中,表面流速结合现场测试和高速摄像机录像计算两种方式获取。现场测试是通过在泥石流体爆发时投掷乒乓球浮标,同时用秒表计时获取。虽然这种方法操作简单,但受人为因素影响较大,并且泥石流暴发速度较快时采用该方法误差较大。高速摄像机录像计算是实验时用高速摄像机录像,实验后对录像采用示踪解译法获取较为准确的泥石流表面流速,最后通过二者结合取平均值的方式计算泥石流表面流速。泥石流暴发的平均流速则由泥石流流深,暴发量及暴发时间结合求出。

1.2.2 泥石流体积浓度测试

泥石流暴发容重,输沙体积浓度则是由暴发时接取泥石流样品,试验结束后对样品进行量筒测量及电子称称量方式获取。

1.2.3 泥石流危险范围变化规律分析

利用该实验装置进行泥石流危险范围的模拟试验,可以调节泥石流暴发的水源流量、总水量、流通区水槽坡度和堆积板坡度四个控制条件,并对堆积板上泥石流堆积体的长度、宽度、厚度、面积及暴发量进行测定,分析泥石流危险范围随主要影响因素变化规律。

2 火山泥石流室内物理模拟实验装置的特点

火山泥石流是由于火山爆发而形成的,其启动过程与普通暴雨型泥石流不同。本实验装置是在充分考虑这种启动机理差异的基础上而进行设计的。实验装置如图2所示。

(1)物源槽后侧设置出水口,对应于火山泥石流由火山喷发而造成火口湖溃决或冰雪融化形成的大量快速水源的特点。

(2)物源槽底铺设柔性网,下部支撑端有活动转轴,上部支撑端设置多个卡槽,物源槽坡度可调节范围为0°~20°。

(3)供水箱位于地上,由PPR管及消防管与物源槽后的出水口连接,供水箱的出水管装有电磁流量计及阀门控制物源槽后出水口水的流量及流速。

(4)流通槽,长2.4 m,宽30 cm,高40 cm,由有机玻璃、角铁支架和麻纹钢板组装而成。侧壁为透明有机玻璃板,槽底为麻纹钢板。流通槽上部与操作台轴式相接,下端与可升降的铁支架固定,同时设有两根双向螺纹杆支撑,其变坡范围为0~35°。

(5)堆积板由麻纹钢板、铁托板、铁管支架及角度调节系统等组成。尾部设有出水孔,与地下的尾料处理系统相连。角度调节系统包括前后两端的两个铁葫芦和铁链、四根双向螺纹杆和角度测试仪。

(6)尾料箱为一个由聚丙烯制成的容积约0.63m3长方形储水储料池,位于堆积板末端的地面下。尾料箱中放置小型两相排污泵,尾料可直接排出或提取进行循环试验。

3 火山泥石流运动特性研究

3.1 火山泥石流输沙体积浓度实验[13]

取长白山二道白河的火山碎屑堆积物样品,流通槽底部铺15~25 cm厚度不等的实验材料,流通槽分别设置为7.5°、9°、12°、15°、17°、20°、22°、24°和26°9种坡度。供水水源流量为6.1 m3/h,实验泥石流体的流量、体积浓度及容重等参数通过铁盆、大量筒、电子称及秒表等测得。记录不同条件下的泥石流先端部及平均输沙体积浓度值。

通过室内水槽模拟泥石流实验表明(图3),泥石流输沙体积浓度随着流通水槽坡度变化的曲线呈上凸状,并逐渐趋于平缓。利用该实验装置进行泥石流体积浓度实验与前人研究得到相同的变化规律。

3.2 泥石流堆积范围实验[14]

以长白山二道白河的火山碎屑堆积物样品,选取水槽坡度、堆积区坡度、水源流量和总水量四个影响因素进行泥石流危险范围模拟试验。分析泥石流危险范围随四个相关影响因素变化情况。泥石流堆积实验照片与等值线叠加如图4所示。

实验结果分析表明泥石流危险范围的堆积扇面积受以上四个因素的影响都较大,其中以总水量影响最大。总体上泥石流堆积扇的堆积面积随着总水量、水槽坡度、堆积区坡度和水源流量的增加呈逐渐增大的趋势。

4 结语

由于场地限制,虽然该火山泥石流实验装置的规模不及国内外的大型实验室。但与国内外同类实验室相比,该实验装置具有变坡幅度大,操作简便的特点。通过该装置进行火山泥石流物理模拟实验,得到了与前人研究一致的结论,说明该实验装置能有效地进行火山泥石流的运动和堆积特性实验研究。随着对火山泥石流研究的深入,以及后续研究的支持,将在装置上配备更多的测试仪器,为火山泥石流动力特征实验研究提供更多的帮助。

物理模拟试验 篇2

针对空间对接试验台中二维转动实现的设计难点问题,提出了非常规应用的新型抗弯件及十字轴机械结构方案.使整个系统在大负载和高撞击力的特殊情况下,结构具有高可靠性;大大降低了转动摩擦力矩,使转动模拟装置具有良好的随动运动特性;结构尺寸紧凑,减小了与结构尺寸关系密切的.航天器惯量模拟误差;质量轻,使试验台其余子系统的设计有一定余量.采用缩比方法研制了试验装置.试验结果表明,主动转动模拟装置的最大静摩擦力矩仅为8.8445Nm,远小于80 Nm的指标要求.所设计的转动模拟装置能够满足对接试验台总体和其它分系统的要求.

作 者：赖一楠 张广玉 陈志刚 LAI Yi-nan ZHANG Guang-yu CHEN Zhi-gang 作者单位：赖一楠,LAI Yi-nan(哈尔滨理工大学机械动力学院,哈尔滨,150080)

张广玉,陈志刚,ZHANG Guang-yu,CHEN Zhi-gang(哈尔滨工业大学机电学院,哈尔滨,150001)

室内反射裂缝模拟试验研究 篇3

沥青加铺层路面结构在车辆荷载作用下产生的应力和应变可以通过有限元法和静力法对其进行理论分析, 但仅采用静载作用是不能完全反映路面的真实受力情况的, 还需要通过室内模拟试验对路面结构施加动载进行分析[1]。对于沥青加铺层路面结构反射裂缝防治的研究更是如此。反射裂缝是目前路面结构中较为突出和普遍的病害, 反射裂缝的出现和扩展会严重影响路面的使用性能和安全性能。反射裂缝一旦出现, 应尽快采取防治措施, 否则随着反射裂缝的扩大, 旧水泥混凝土路面与沥青加铺层之间的粘结力会因为雨水冲蚀等原因迅速降低, 从而破坏了路面结构的整体性。因此, 减缓沥青加铺层上反射裂缝的产生和扩展十分重要。

2 反射裂缝MTS疲劳对比试验

定义反射裂缝的产生条件:在进行MTS疲劳对比试验时, 当加铺层底部出现裂缝, 且裂缝的长度不小于5 cm, 宽度大于0.5 mm, 认为试件已经出现反射裂缝;定义反射裂缝扩展至沥青加铺层顶部的条件:当反射裂缝在沥青加铺层侧面出现并至少有一条扩展至试件顶部, 认为反射裂缝已经贯穿整个试件[2]。参考国内外旧水泥混凝土路面的典型加铺层结构, 选取五种路面类型进行反射裂缝MTS疲劳对比试验, 具体的结构类型见表1。

2.1 弯拉疲劳对比试验

沥青加铺层路面结构疲劳对比试验试件材料的选取, 采用C30水泥混凝土和AC-13沥青混凝土, 沥青选用盘锦90号沥青, 集料选用玄武岩, 将SBS热改性沥青撒布在旧水泥混凝土试件和沥青加铺层之间作为粘结层[3], 试验温度为常温 (25℃) 。AC-13沥青混合料主要技术指标见表2。

操作MTS疲劳试验机时, 通过控制应力对试件进行加载, 加载频率为10 Hz, 加载面积为 (0.1×0.04) m2。选取标准轴载0.7 MPa对试件施加应力, 即在试件上加载2.8 k N的力, 采用正弦波作为荷载波形[4], MTS疲劳试验机和试件破坏后裂缝形态如图1所示。

从图1可以看出, 反射裂缝产生于沥青加铺层底部水泥混凝土板接缝处, 且沿纵向向上延伸, 基本保持竖直。

采用两块厚度为5 cm的水泥混凝土试件作为旧路面结构, 将其在长度方向进行对接, 并预留1 cm缝隙作为水泥混凝土路面接缝[5], 在其上铺设5 cm厚的沥青加铺层, 制作成五组长为30 cm, 宽为10 cm的沥青加铺层路面结构疲劳对比试验试件。试验时放置2 cm厚的橡胶垫于试件下, 试件尺寸及加载方式如图2所示。

各组试件在疲劳试验机加载下反射裂缝产生和扩展至沥青加铺层顶部时的疲劳作用次数即各沥青加铺层路面结构初裂、终裂以及从初裂到终裂的平均疲劳作用次数如图3所示。

从各沥青加铺层路面结构初裂、终裂以及从初裂到终裂的平均加载次数反映出不同路面结构减缓反射裂缝的产生和扩展的效果优劣, 从图3可以看出, 设置应力吸收层的沥青加铺层路面结构对防治弯拉作用下产生的反射裂缝的效果比其他四种加铺层结构明显。应力吸收层低弹性模量的特性使其具备良好的拉伸性能和抗疲劳性能。区别于普通的沥青加铺层, 当旧水泥混凝土路面在车辆荷载作用下, 由于其接缝处产生的应力集中现象使得反射裂缝出现并不断向上扩展时, 应力吸收层能够吸收部分由此产生的应力, 从而有效地减缓了反射裂缝的产生和延伸。由弯拉型疲劳对比试验结果可知, 五种加铺层结构防治反射裂缝效果优劣的顺序为:应力吸收层加铺层结构>玻纤格栅加铺层结构>土工布加铺层结构>纤维沥青混凝土加铺层结构>普通沥青混凝土加铺层结构。

2.2 剪切疲劳对比试验

剪切疲劳对比试验采用表1中的五种加铺层结构, 仍采用在路面结构中加入SBS热沥青作为粘结方式。试验设备、试件材料及尺寸与弯拉疲劳对比试验一致, 仍采用应力控制作为MTS疲劳试验机加载方式, 与弯拉疲劳对比试验中加载大小、频率和波形一致。为了使试件承受剪切作用, 采用偏荷载对其进行加载[6], 试件尺寸及加载情况如图4所示。

各组试件在疲劳试验机加载下反射裂缝产生和扩展至沥青加铺层顶部时的疲劳作用次数即各沥青加铺层路面结构初裂、终裂以及从初裂到终裂的平均疲劳作用次数如图5所示。

由图5可知, 在剪切作用下, 应力吸收层加铺结构的初裂疲劳作用次数与其他四种加铺结构的初裂次数相当, 但其终裂疲劳作用次数和从初裂到终裂的平均疲劳作用次数要比其他四种加铺结构多很多, 设置应力吸收层的沥青加铺层路面结构减缓反射裂缝产生和扩展的效果比其他四种加铺层结构明显。

由剪切型疲劳对比试验结果可知, 五种加铺层结构防治反射裂缝效果优劣的顺序为:应力吸收层加铺层结构>玻纤格栅加铺层结构>纤维沥青混凝土加铺层结构>土工布加铺层结构>普通沥青混凝土加铺层结构。

3 结语

在弯拉应力与剪切应力作用下, 通过MTS疲劳试验机对五种不同的沥青加铺层路面结构减缓反射裂缝的产生和延伸的效果进行研究分析, 得出如下结论:

1) 在反射裂缝扩展过程中, 由于沥青加铺层中集料的强度远高于沥青混合料, 反射裂缝通常会沿着集料形成的纹路发展。

2) 在车辆荷载作用下, 旧水泥混凝土路面接缝处易产生应力集中现象, 扩展到沥青加铺层上的反射裂缝也较多出现在相应位置。

3) 无论在弯拉还是剪切作用下, 应力吸收层沥青路面结构防止反射裂缝的产生和扩展的效果比其他沥青加铺层路面结构明显。

摘要：通过疲劳试验, 分析了五种不同类型的沥青加铺层路面结构减缓反射裂缝的产生和延伸效果, 结果表明:在弯拉和剪切作用下, 应力吸收层沥青路面结构防反射裂缝的效果比其他四种路面结构明显。

关键词：路面结构,沥青面层,反射裂缝,疲劳试验

参考文献

[1]范艳莉.如何促进公路运输经济的发展探析[J].现代经济信息, 2013 (15) :190-201.

[2]赖用满.旧水泥混凝土路面沥青加铺层结构及材料性能研究[D].南京:东南大学, 2004.

[3]Dempsey B J.Development and performance of interlayer stressabsorbing composite in asphalt concrete overlays[J].Journal of the Transportation Research Board, 2002 (11) :58-59.

[4]郭芳.旧水泥混凝土路面沥青加铺层荷载剪切试验研究[D].长沙:长沙理工大学, 2007.

[5]吴志勇.缓裂沥青混合料设计研究[D].长沙:长沙理工大学, 2008.

煤矸石自燃模拟试验研究 篇4

煤矸石自燃模拟试验研究

通过煤矸石自燃模拟试验,得出了如下结论:矸石自燃排放出的微量元素已形成较严重的工业污染源,引起了采矿区的`空气环境污染,特别是其中妁F、Hg、Pb等元素逸出率较高,并提出了一些控制矸石山自燃的工程控制措施,为矸石山自燃的控制提供借鉴.

作 者：崔树军 李钢 廉有轩 作者单位：河南工程学院资源与环境工程系,河南,郑州,451191刊 名：选煤技术 PKU英文刊名：GOAL PREPARATION TECHNOLOGY年，卷(期)：“”(3)分类号：X751关键词：煤矸石自燃模拟试验 自燃元素 逸出率 自燃污染物 排放浓度 控制措施

摩托车道路模拟试验分析 篇5

摩托车的室内道路模拟试验主要优势在于精度高、可比性好, 且不会遭受道路条件变化、驾驶人员等方面的影响。实施摩托车道路模拟试验的关键, 在于控制道路载荷谱室内的再现精度, 掌握相关的影响因素, 从而以道路模拟试验为基础, 保证模拟迭代的精度, 最终达到提高摩托车道路模拟试验精度的效果, 成为摩托车道路模拟试验的关键技术。

2 道路模拟试验概述

道路模拟 (RPC) 技术的基本土作原理是由计算机、信号测量装置以及液压伺服系统共同组成, 该模拟系统将汽车的实际行驶状况和运动进行再现, 从而为试验车提供尽可能接近实际行驶条件的可控制、可重复振动环境。该道路模拟试验的步骤通常可分成以下五步:采集载荷谱数据、数据编辑的同时确定期望响应信号、计算系统传递函数、计算初始驱动信号以及模拟迭代、模拟试验。

(1) 采集道路载荷谱的过程中, 往往会影响乘坐的舒适性, 尤其对于手把、坐垫、脚踏处, 以及能够直接反应处实际道路谱状况的前后轴, 应当适当设置加速度传感器, 将其响应信号作为室内的道路模拟目标信号, 进而实施迭代;对于其中受力较大的薄弱点, 应当在应力的集中处, 布置应变片。

(2) 数据编辑, 即针对采集的信号实施滤波、除均值以及除偏置等处理措施, 从而得到室内模拟迭代目标的响应信号。

(3) 计算传递函数, 是将待测试的摩托车, 安置于道路模拟试验机上, 然后采用白噪声为输入, 而将传感器所采集的实际响应作为输出, 进而将输入、输出的功率谱, 与输入自功率谱相比较, 获得传递函H (f) 。

(4) 模拟迭代, 合理选择模拟迭代期望的响应信号, 作为目标信号, 利用首次的初始驱动信号进行激振, 同时回收所期望响应点的驱动信号, 相较之下获得驱动响应的最终误差函数, 将该函数和传递函数进行计算, 从而得到驱动误差函数。用此函数乘以增益值, 与初始的驱动信号叠加起来, 获得首次的迭代驱动信号, 进而用以激振摩托车, 获得2次驱动误差函数。几次往复之后, 直至回收响应信号和期望响应信号能够在规定误差范围内得意终止, 最终将迭代驱动信号当做实验驱动信号, 完成迭代模拟。

(5) 模拟试验以最后一次迭代精度较高的驱动信号作为激励, 回收各测点的响应信号进行分析。

3 摩托车道路模拟试验方法及关键技术

3.1 试验方法

道路模拟试验方法有多种, 其试验基本布置如图1所示。如果按照其确定载荷谱的方式, 可分为四大类:基于功率谱的频域模拟、基于统计基数的幅值域模拟、时间历程再现和混合模拟, 就理论方面, 最为准确的模拟试验为“时间历程再现”。如果一个时间信号能够真实地在时域中再现, 无论是频域功率谱的密度函数, 或幅值域里所统计分析获得的结果, 都应当是相同的, 结合时域方法, 即可再现摩托车在道路试验中的随机振动, 克服频域方法缺陷。

3.2 摩托车道路模拟试验关键技术

两轮摩托车的约束、载荷传递等性能具有特殊性, 因此, 其模拟迭代、道路载荷谱的采集工作也较为复杂繁琐。试验过程中结合了RPC技术, 通过搭建的两通道轮胎耦合式的摩托车道路模拟试验系统, 才能够完善机械系统、电控系统、数据采集系统以及计算机软件系统, 才能开始试验。

3.2.1 采集道路载荷谱

室内道路模拟试验得以顺利开展的先决条件在于道路载荷谱。道路载荷谱的数据采集点, 通常分为两种: (1) 控制采集点, 即远程控制点, 是指在室内模拟迭代的点; (2) 监测采集点, 当控制点选取不合理时, 会影响迭代不收敛, 在选取监测采集点时, 应尽量与试验驱动力保持线性关系, 同时与其它的试验驱动力维持正交关系, 从而便于迭代尽快收敛;此外还要求试验尽可能靠近监测采集点, 便于监测道路模拟与实际道路情况之间的相似度。

摩托车道路模拟试验, 其控制采集点通常选择前后轴垂直方向的加速度信号, 在布置过程中, 需要注意的是, 在获得室内摩托车道路模拟机在台架上的模拟迭代期望响应信号的同时, 还要评价测量车辆的振动特性和舒适性。对于布置好的应变传感器, 旨在对模拟迭代、疲劳监控和摩托车后续的各种总成、零部件室内模拟试验, 提供重要的数据基础。

摩托车的振动信号通常来自于对摩托车舒适程度影响较大部位, 例如坐垫、手把、脚踏处等的加速度, 通常能够直接反应摩托车的振动舒适度, 这些点都可以作为测点。而对于应变信号, 则主要将测点分布在前后叉与车架上, 应变则主要布置于受力较大, 而承受力相对薄弱的位置, 以及应力集中位置。试验在以对车架的受力分析作为基础, 结合了企业所提供的用户反馈信息、资料以及经验, 布置必要数量的应变信号, 且均分布在前后叉与车架上。

3.2.2 传感器布置

摩托车的车架为管状, 在上面设置传感器困难较大, 而安装加速度传感器需要根据加速度传感器自身类型来决定, 因为摩托车的振动较大, 传感器又通常处于野外工作的状况, 因此, 加速度传感器通常被粘在被测点的表面, 或者使用螺纹, 将其连接在被测点表面。如果采用粘贴的方式, 则可以在前后轴设置刚性的、L型的连接板。

粘贴应变片时, 需要拆下覆盖件, 暴露出所有的测点, 然后使用锉刀、粗砂纸将其打磨, 从而去除表面的喷漆、铁锈、氧化层和油污。在空间允许, 且不会影响结构强度、受力条件的情况下, 可尽量将应变片粘贴面打磨至平面, 然后用丙酮去除油污。粘贴好后, 即可测量绝缘电阻。

3.2.3 系统连接与调试

在粘贴好应变片, 加速度传感器安装结束后, 需要对应变片、加速度传感器的测量连接线实施标号, 然后连接好整体测试系统, 设置好各路的信号参数并标定, 及时观察各路信号的传送是否正常, 并对系统进行必要的调试。因为所布置的应变信号点比较多, 而数据采集器往往一次仅能采集16路的应变信号, 所以, 需要通过调试、预采样的方式, 从所布置的应变中, 选择出16路的应变信号, 作为正式的测量点。

3.2.4 采集路段

该环节主要是对摩托车行驶比例相对较大的两种路面, 实施载荷谱采集。运用的采集方法是速等间隔采样方法, 以及自由行采样方法。如果是路面不平, 存在大量碎石的路面, 其车速一般控制在20~50km/h;而如果是水泥路面, 则车速应当控制在20~80km/h范围内, 其速度的间隔为10km/h。

3.2.5 模拟迭代试验设计

保证摩托车道路模拟试验成败的关键, 在于道路模拟迭代的精度。因为摩托车存在特殊性, 其道路模拟试验机上需要设置的约束也较为复杂, 既要保证摩托车能够符合实际的运行受力要求, 同时又可以确保道路模拟机的运行过程不会出现侧翻问题。在经过大量的试验后, 发现由于约束方面因素的影响, 导致模拟迭代的精度具有较大的随机性, 因此需要找出模拟迭代精度的影响因素和规律, 从而便于获取稳定可靠的模拟迭代精度, 其试验因素与水平如表1所示。

根据以上试验设计, 能够得到以下结论:

(1) 实际试验过程中发现, 衰减的系数对于迭代收敛性存在一定影响, 为了顺利收敛迭代, 建议在迭代初期, 即可控制衰减系数, 一般取值在0.8左右, 而后, 随着迭代次数不断增加, 衰减系数则会逐渐随之减小。

(2) 影响迭代精度的最大因素, 在于轮胎的压力与尼龙带的张紧力之间的交互作用, 其次, 还包括传递函数的驱动幅值、迭代次数以及频带范围等因素。

(3) 轮胎耦合式摩托车的道路模拟试验, 其最优方案是轮胎压力适中、尼龙带张紧力达到150N、传递函数的驱动幅值是满量程的一半、迭代次数为20次以及频带范围在0.8~50Hz。

(4) 迭代收敛的速度与精度, 与车速以及路面状况相关。如果是碎石路, 随着速度不断增加, 期望响应信号中的高频成份也会增加, 进而降低了模拟迭代的精度。而如果是水泥路, 在车速较低的情况下, 期望响应信号的幅值会偏小, 信噪较低, 因此其迭代收敛速度、迭代精度都较差, 而随着速度不断增加, 期望响应信号与信噪比会随之提高, 从而提高了模拟迭代的精度。

4 结语

开展摩托车道路模拟试验, 旨在研究车架道路的疲劳可靠性, 保证车辆行驶过程中的舒适度和安全性。通过摩托车道路模拟实验的方式, 能够直观现实地了解摩托车运行状态以及不同道路对于其行驶稳定性的影响, 从而达到预先发现问题并及时进行调整的目的, 有效保障了实际行驶的安全。

参考文献

[1]周鋐, 俞晓辉.整车多通道道路模拟试验的研究[J].汽车与配件, 2015 (50) :56~57.

[2]杨平, 毛星子.基于道路模拟的摩托车车架疲劳寿命分析[J].机械研究与应用, 2014 (4) :105~107.

高压喷射钻井模拟及现场试验 篇6

1.1 高压喷射钻井提速机理分析

研究高压射流井底流场特性及其影响因素, 介绍井底净化过程和水力辅助破岩机理, 说明井底流场特性对高压喷射钻井提速效果的影响[1]。

1.2 高压喷射钻井井底流场模拟

将物理模型导入Fluent的前处理软件Gambit进行网格划分并设定边界条件[6], 得到非自由淹没射流井底流场参数。然后, 将该模型导入Fluent软件, 在k-ε两方程数学模型基础上计算连续方程和N-S方程, 模拟一定深度条件下, 泵压、喷嘴组合等参数对井底流场的影响。

1.3 高压喷射钻井技术的现场试验

对高压喷射钻井技术在现场提速的效果进行分析和总结, 结合理论研究和数值模拟的结果, 为高压喷射钻井优选泵压和喷嘴组合[2]。

2 高压喷射钻井井底流场模拟

2.1 井底流场数值模拟

本文模拟井深1000m情况下Ф311.15 mm的高压喷射钻头的井底流场。根据现场实钻资料, 钻井液密度取1.02 g/cm3, 塑性粘度8 m Pa.s。

钻具组合为:Φ311.1 5mm钻头×0.30+Φ228.6 mm扶正器×3.95+Φ228.6 mm无磁钻铤1根×8.91+Φ228.6 mm钻铤2根×18.40+Φ308mm稳定器×1.11+Φ228.6 mm钻铤3根×27.69+Φ203.2 mm钻铤9根×82.60+Φ165 mm钻铤6根×55.33+Φ127 mm钻杆。

2.2 三喷嘴井底流场模拟

采用三不等径喷嘴组合, 分别取Φ8 mm、Φ10mm和Φ15 mm。排量50 L/s, 泵压26 MPa。计算得到水力参数, 喷嘴出口速度163.7 m/s, 管内压耗为5.4 MPa, 钻头压降15.15 MPa。井深1 000 m下钻井液液柱压力为9.996 MPa。所以喷嘴入口压力为30.6 MPa, 环空出口压力为15.45 MPa。

(1) 速度场。

1垂直方向上的速度分布。三喷嘴情况下的井底流场垂向速度分布与两喷嘴时类似。喷嘴出口处速度最大, 流场中同样存在漩涡区, 钻井液也是通过井壁和牙轮间空间上返。

2水平方向上的速度分布。漫流速度最大的部分对应的是Φ15 mm的喷嘴, 最大漫流速度可达76.06m/s。在三部分交界位置, 存在流动耦合, 与两喷嘴时一致。

(2) 压力分布。

喷嘴射流中心处压力最大, 最大压力可达20.48MPa。在冲击区内随径向距离增加, 压力逐渐降低, 有利于消除岩屑的压实效应。

2.3 影响因素分析

(1) 泵压影响。随着泵压增加, 喷嘴当量直径减小, 喷射速度增大比较明显, 射流到达井底的冲击力也会明显增大[3]。在排量保持不变的情况下, 管内压耗不变, 随着泵压增加, 喷嘴压降增大。

(2) 排量影响。随着排量的增加, 喷嘴当量直径增大, 而且管内压耗要增大, 在泵压不变的情况下, 喷嘴压降总的趋势是要降低, 喷射速度也要降低, 井底动压力降低[4]。所以, 高压喷射钻井时排量不宜过大, 应该适当小。

(3) 喷嘴组合的影响。

在泵压和排量不变的条件下, 所选喷嘴的当量直径接近, 喷嘴压降和喷射速度相差也不大[5]。两喷嘴的井底流场分布较三喷嘴情况更不对称, 井底流场分布不对称有利于清岩和破岩。在井底平面上形成的流向不同的横向流产生的相互干扰的减小, 增强了漫流对井底岩屑的横扫作用。

3 现场应用

根据中国石油天然气集团公司科技局新技术试验推广项目计划以及川庆公司高压喷射试验方案, 川东钻探公司于2009年在天东XX1、天东XX2、天东XX3井和天东XX4、天东XX5五口井分阶段进行了20~31 MPa的高压喷射钻井试验。

3.1 天东XX4井高压喷射钻井现场试验

本井高压喷射从井深427 m开始, 钻至2 124m, 层位从沙二~须家河。使用了七只Ф311.15 mm的牙轮钻头, 采用聚合物无固相钻井液, 共获进尺1697 m, 纯钻212.43 h, 平均机械钻速为7.99 m/h。

根据所获得的参数, 与邻井同层位井段的机械钻速做比较, 结果如下:

与采用常规钻井泵压相比, 高压喷射钻井在须家河以上地层提速效果明显。

高压喷射钻井泵压越高, 钻速不一定越快。在沙溪庙~珍珠冲地层, 提速效果最好的泵压范围在23~26 MPa。

3.2 现场应用小结

(1) 高压喷射钻进 (高于20 MPa) 比常规泵压 (低于20 MPa) 钻进, 无论是泥岩还是砂岩, 机械钻速均提高明显。 (2) 25~30 MPa的第二阶段高压喷射钻进与20~25 MPa的第一阶段高压喷射钻进相比, 其机械钻速相差不大。 (3) 高压喷射钻井能提高须家河地层的机械钻速。

4 结论与建议

通过对高压喷射钻井井底流场的模拟及现场应用分析, 得出如下结论:

(1) 在井底平面的射流冲击范围内存在着明显的压力分层现象, 这说明在冲击范围内压力分布不均, 即有压力梯度, 有利于岩屑的翻转和运移, 减弱了压持效应。

(2) 泵压增加, 喷嘴压降增大, 在第一阶段 (20~25MPa) 提速效果最好;排量对井底漫流速度和井底总压力影响不大, 排量可以适当小, 能减少沿程压耗;井底流场分布越不对称, 越有利于排屑。

(3) 建议在现有设备状况下, 采用Ф170 mm缸套, 装两只不等径喷嘴, 下川东构造在Ф311.15mm井段须家河及以上地层进行高压喷射第一阶段 (20~25 MPa) 钻进推广。

参考文献

[1]周长虹, 张晓慧.超高压喷射钻井技术应用探讨[J].职业技术, 2011, 11 (135) :93~94.

[2]廖荣庆, 熊继有, 等.水射流技术在牙轮钻头中的应用与研究进展[J].中国安全科学学报, 1995, 5 (5) :16~23.

[3]William C Maurer.etc.Hydraulic Jet Drilling[J].SPE2434, 1969.

[4]熊继有, 廖荣庆, 陈小榆.射流辅助钻井破岩理论与技术[M].成都:四川科学技术出版社, 2007.110~115.

[5]王太平, 程广存, 李卫刚, 等.国内外超高压喷射钻井技术研究探讨[J].石油钻探技术, 2003, 31 (2) :6~8.

提速道岔室内模拟试验条件的改进 篇7

近年来, 随着国家对铁路建设投入的不断加大, 铁路列车运行速度不断的提高, 提速道岔越来越多的被广泛的使用在沿线各车站正线上。为了适应铁路跨越式发展, 确保列车能平稳、快速通过道岔区段, 提速道岔的五线制控制电路也逐步的代替原有的普通四线制或ZD6E+J型六线制道岔控制电路。对于电务施工单位来说, 在开通前的联锁试验能否即简单又彻底, 是车站能否安全顺利开通的重要环节。因此, 提速道岔室内模拟试验条件较ZD6E+J型六线制道岔控制电路需相应的作些改进。

2 选题的目的及意义

通过自己多年的现场实践, 在做室内联锁试验时, 需要制作道岔模拟条件。通过对道岔控制电路的分析, 发现若按原来道岔四线制或六线制电路的方法制作提速道岔的模拟条件, 不仅增加了工作量, 而且对各控制线检查不彻底。提速道岔室内模拟试验的成功与否将直接影响整个联锁试验的进度, 甚至直接影响大封锁当天能否安全正点开通。因此对于施工单位来说, 提速道岔室内模拟试验条件做的好坏, 对于工程进度及能否顺利开通有着至关重要的意义。

2.1 改动原因。

图1中虚框内是普通道岔模拟试验条件示意图, 从中我们可以看出室内在做模拟条件时在表示继电器线圈上并接一个电容, 主要是考虑在交流负半周时给DBJ (FBJ) 放电, 以防止表示继电器颤动。表示电路接通公式如下:当道岔在定位 (2DQJ在吸起定位状态) 且在交流正半周时表示电路回路:II3+→1DQJ13-11→05-1→F-X1→Z11-2→F-X4→05-4→DBJ线圈1-4→2DQJ132-131→1DQJ21-23→R12-1→II4-;此时电容C1因并联在DBJ线圈上而同时进行充电。当在交流负半周时因为二极管Z1的截止, DBJ线圈依靠C1放电从而保持吸起。同理我们可以分析出道岔在反位时FBJ的表示回路在负半周时FBJ线圈是依靠C2放电从而保持吸起。从上述分析中我们可以看出虽然上述提速道岔的模拟条件可以满足室内模拟试验, 但是当一个车站提速道岔较多转辙机的控制电路中表示继电器均要焊接2个电容无形中增加了工作量, 且在试验中X2、X3在模拟试验中得不到检查。为此在原有试验模拟电路的基础上进行了部分改进。

2.2 改进后的道岔模拟条件电路原理分析。

改进后的电路图如图2所示。改进后的道岔模拟制作电路与之前电路相比较, 主要是将X1、X4、X5封连并取消了DBJ (FBJ) 线圈上并接的电容, 同时在试验过程中可以对控制电路中所有的表示电路配线都可以检查到, 大大的提高了试验效率。表示电路的接通公式如下描述:

当道岔在定位 (2DQJ在吸起定位状态) 在交流正半周时:II4+→1DQJ13-11→05-1→F-X1→F-X4→05-4→DBJ线圈1-4→2DQJ132-131→1DQJ21-23→R12-1→II3-。

在交流负半周时表示电路回路为:II3+→R11-2→1DQJ23-21→2DQJ131-132→1DQJF13-11→2DQJ111-112→05-2→F-X2→Z11-2→F-X4→F-X1→05-1→1DQJ11-13→II4-;

从上述接通公式中我们可以看出在负半周时二极管Z1处于导通状态, 通过道岔表示电路可以看成等效电路图1, 进一步分析表示电路可以等效为电路图2。在U正半周时 (3+4-) , 二极管曾受反向电压Z截止, 此时只有继电器正向导通, 表示继电器吸起;在交流负半周时继电器可以看作一个大电感, U的所有能量消耗在电阻和电感上面, 电感是储能元件, 因此我们也可以理解为此阶段正在向电感充电 (见图4) 。在U负半周时 (3-4+) , 二极管承受正向电压 (见等效电路图2) Z导通, 此时继电器不是处于正向导通的状态, 但由于导通的二极管和继电器线圈形成的电感能够构成回路, 使得电感储备的能量向二极管释放 (ID=IA+IL) , 因此我们理解为此阶段电感正在放电。所以在这个交流负半周阶段, 继电器有正向电流流过, 所以还是保持在吸起状态。同理我们也可以分析出道岔在反位时的电路原理。我们可以总结出当道岔在定位时定位表示线为X1、X2、X4;当道岔在反位时反位表示线为:X1、X3、X5。从上述分析中我们可看出上述改进后模拟电路制作完全可以满足室内模拟试验的需要, 且提速道岔X1、X2、X3、X4和X5控制线能够完整得到检查。

2.3注意事项。

因为此模拟条件制作方法是将X1、X4、X5控制线环接, 若X1、X4、X5从组合侧面至分线盘的配线发生混线或交叉时, 则得不到检查。所以在环接施工前将每组控制电路中X1、X4、X5线用万用表电阻档 (1×10) 分别从侧面05-1～X1、05-4～X4、05-5～X5到分线盘间的外配线进行校线, 经校验正确后方可进行环接施工。如果组合内部发生混线或交叉时, 则在模拟试验过程中道岔不会有表示, 试验人员可以及时发现问题并排除。

3 应用实例及效果

提速道岔室内模拟条件改进, 在京九线电气化改造和提速道岔大修施工中投入使用, 大大的减少了室内做模拟条件的工作量, 提高了工作效率, 节约了施工工期。且能对室内控制电路完整检查, 起到了预期效果。

摘要：a.改变过去普通道岔四线制或六线制电路模拟条件的制作方法, 减少模拟试验室内工作量, 提高对各控制线的检查。b.提高工作效率, 为工程顺利开通创造积极的条件。

储能电源的通风散热模拟试验研究 篇8

世界首条储能式现代有轨电车在中车株洲电力机车有限公司生产, 并于2014年在广州成功运营。其采用超级电容器作为动力, 开创的“制动即充电”模式, 可回收能量, 可利用列车进站停靠时的间隙在30 s内完成充电, 可以满足城市公共交通, 使城市轨道交通列车通向" 绿色" 和" 智能" 又迈出了重要一步。而储能式现代有轨电车储能电源内的超级电容器反复充放电会使电容发热, 超级电容器对温度的敏感性很高, 过高的温度将会大大缩减超级电容器的使用寿命。因此需对储能电源进行散热模拟分析试验, 以此验证储能电源内部结构及风道设置的合理性。

1试验原理

试验原理如图1所示。储能电源进行正常的充放电工作, 以模拟列车实际运营过程, 再对储能电源进行送风, 风量大小及温度通过设备进行控制和调节, 通过上位机实时监控储能电源内部的温度、电压等情况。

2试验装置

储能式现代有轨电车正常运营时, 储能电源的散热是由列车车厢内的空调废排空气提供的。因此, 试验中模拟空调废排。将储能电源放置一静压箱上面, 静压箱外围进行保温处理, 用静压箱模拟列车车厢内环境, 静压箱顶部开有两个出风口, 正对着储能电源下部的进风口, 其尺寸也完全相同, 以保证送风均匀。

影响储能电源散热的主要因素是风量和空气温度, 为了模拟列车车厢内的空调废排空气, 需要控制风量和空气温度。因此在静压箱进口前的进风风道中依次安装一个风机、一个制冷机组和一个电加热器。风机变频控制风量, 采制冷机组和电加热器控制温度。

1) 风量测量和调节装置: 风量采用压差计进行测量, 采用变频风机进行控制调节。

2) 温度测量和控制装置: 空气温度采用制冷机组进行降温, 采用电加热进行加热, 采用铂电阻温度计进行测量, 采用可控硅继电器和温度控制器控制。

3) 压力与压差测量: 通过压力传感器测量静压箱的压力, 用微压差计测量储能电源进出口压差。

4) 充放电装置: 通过充电柜对储能电源进行600 A的电流充电, 充电电压至900 V, 再通过放电电阻对储能电源放电, 放电电压根据实际工况设定。如此, 完成储能电源的一个充放电循环操作。

5) 监控装置: 储能电源内部安装有温度传感器, 且通过控制电路反馈到上位机, 利用上位机便可监控储能电源内部的温度。

3试验测试

由于储能电源的进风量由空调废排空气提供, 储能电源内部有风扇, 为了能模拟列车实际运营情况, 设定了两种试验工况: 1空调和风扇均正常, 风扇开启受储能电源内部温度控制。 2空调损坏, 只有风扇开启的情况。

1) 空调和风扇均正常的情况, 试验模拟风量的流量控制在830 m3/ h, 温度控制在27℃ , 储能电源在进行18个充放电循环后, 通过上位机监控到的模组温度基本趋于稳定状态, 且温度均在45℃ 以内, 如图2所示。

2) 空调损坏, 只有风扇开启的情况, 为储能电源运行时最不利的情况, 储能电源只能利用自然风进行通风散热。本试验假设自然风温度为夏天温度, 设定36℃ , 此种情况风扇开启。 得出试验结果如图3所示。

4结语

1) 由此可以看出, 在运行40多分钟后, 模组温度基本趋于稳定状态, 且最高温度低于45℃, 小于超级电容器允许的最高工作温度65℃, 超级电容器在这种温度下可以保证全寿命工作。

2) 下层模组温度比上层模组温度低, 这是因为风口在储能电源下方, 下层的通风散热条件优于上层。

3) 空调故障时, 使用36℃ 、850 m3/ h的自然风冷却储能电源时, 约45 min后模组平均温度基本稳定, 约为42. 4℃ , 最高温度45℃ , 散热满足要求。

4) 风扇的开启次序会影响到模组的温度分布, 优先开启风扇的一侧有利于散热。

通过以上对储能电源试验的结果分析, 可以证实储能电源内部结构及风道设置是合理的。

摘要：主要介绍了储能式现代有轨电车储能电源通风散热模拟试验的原理和测试要点, 并对测试结果进行分析。

关键词：储能电源,通风散热,模拟试验

参考文献

[1]阮殿波.动力型超级电容器应用研发[J].电力机车与城轨车辆, 2012, 35 (5) .

物理中考模拟试题 篇9

一、单项选择题 (本大题包括6个小题, 每小题3分, 共18分。每小题只有一个正确答案, 请在答题卡选择题栏内, 用2B铅笔将对应题目答案的标号涂黑。)

1.雷雨季节, 有些小孩害怕雷声, 这是因为雷声的 () 。

A.响度大;B.音调高;C.音色难听;D.是噪声。

2.体育课掷铅球活动后, 同学们对“铅球”的制作材料进行讨论, 有同学认为“铅球”是铁制的, 并从实验室借来磁铁吸一下, “吸一下”这一过程属于科学探究中的 () 。

A.提出问题;B.猜想;

C.实验;D.得出结论。

3.人们的工作、学习和生活都离不开电, 树立安全用电意识十分重要, 下列做法中, 不符合安全用电原则的是 () 。

A.用湿布擦正亮着的台灯灯泡;

B.家用电器的金属外壳要接地;

C.使用测电笔时, 手按住笔尾金属体, 用笔尖接触被测导线;

D.发现家用电器或导线失火时, 必须先切断电源, 然后再救火。

4.百米赛跑运动员跑到终点时, 不能立即停下来, 这是因为运动员 () 。

A.失去了惯性;B.具有惯性;

C.不受力的作用;D.惯性大于阻力。

5.将一物体放在凸透镜前, 使物距分别为6cm、18cm和24cm, 分别得到放大的虚像、放大的实像和缩小的实像, 该凸透镜的焦距为f则 () 。

A.f<6cm;B.6cm

C.9cm

6.在自然科学中, 许多规律可借助于图像直观地展示出来, 例如, 某电路中, 已知滑动变阻器两端的电压恒定不变, 图1中能正确表示滑动变阻器消耗的电功率P与它的电阻R之间的关系是 () 。

二、填空题 (本大题包括6个小题, 每空2分, 共24分。请将下列答题中的 (1) (2) 序号所占位置应答内容, 填写到答题卡相应题号的空格内。)

7.2008年我国“神七”成功登月, 三名宇航员坐在太空船里, 在太空船升空过程中, 宇航员相对于太空船是 (1) 的, 相对于地球是 (2) 的。

8.多媒体教室中的投影银幕是用粗糙的白布做成的, 其优点在于:一是利用 (1) 使教室里各座位上的同学都能看到画面;二是白布能反射 (2) 颜色的光, 使同学们能看到色彩正常的画面。

9.如图2所示的电路, 闭合开关S, 将滑动电阻器的滑片从右端向左端移动, 电流表的示数将 (1) (选填“变大”、“变小”或“不变”) , 灯泡L的亮度将 (2) (选填“变亮”、“变暗”或“不变”) 。

10.图3甲所示为某同学做“观察水的沸腾”实验时测沸水温度的情形, 由于操作错误, 他发现温度计读数大于100℃ (当时的大气压低于1个标准大气压) , 他的错误是 (1) , 纠正错误后, 他观察到水沸腾时, 温度计的读数如图3乙所示, 则水的沸点是 (2) 。

11.在2010年温哥华冬奥会短道速滑的赛场上, 中国队包揽了四枚金牌。短道速滑的冰面做得较光滑, 是为了 (1) 摩擦力;冰刀做得很窄, 对冰面的压强 (2) (选填“减小”、“增大”或“不变”) 。

12.小华家电能表4月底的示数为2 1 3 8 5月底的示数为如图4所示, 则小华家5月份消耗的电能为 (1) kW·h, 应付电费为 (2) 元 (每度电费按0.5元计算) 。

三、作图题 (本大题包括3个小题, 每小题2分, 共6分。请按要求作到答题卡相应题号的图形上。)

13.请你在图5中画出沿斜面滚下的小球A受到的重力的示意图。

14.如图6所示, S是一个发光点, S′是它通过平面镜所成的像, SA是S发出的一条光线, 请你在图中画出平面镜的位置和SA经平面镜反射后的光线。

15.螺线管通电后, 小磁针静止时指向如图7所示, 请你在图中标出通电螺线管的N、S极, 并标出电源的正、负极。

四、简答题 (本大题共5分。请将简答内容填写到答题卡相应题号的空格内) 。

16.据中央电视台报道, 2009年8月的一天晚上 (当时气温20℃左右) , 厦门市一辆运送液化石油气的汽车发生了交通事故, 导致车上气罐内的液化石油气泄漏, 泄漏的液化石油气急剧汽化, 消防队员在施救过程中, 无意中发现泄漏孔附近潮湿的棉纱结了冰, 于是消防队员用潮湿的棉纱堵住泄漏孔, 不一会儿棉纱居然也结了冰堵住了泄漏孔。

看了这则报道后, 小王猜想泄漏孔附近的温度应不高于0℃, 而小王的母亲则猜想泄漏孔附近的温度仍然为20℃左右。

(1) 根据上述报道中描述的现象, 你认为 (1) 的猜想是正确的, 这样猜想的依据是 (2) 。

(2) 请你解释为什么堵泄漏孔的棉纱会结冰?

五、实验题 (本大题包括2个小题, 17题8分, 18题7分, 共15分。请将回答内容填写到答题卡相应题号的空格内。)

17.红薯是北方的主要农作物, 它的密度是多大呢?同学们想出了不同的测量方法。

(1) 小丽用调节平衡后的天平测量一块红薯, 在天平左盘放上一块红薯, 在天平右盘放上适量的砝码后, 发现指针在中央刻度线两边来回摆动, 但偏向左侧的角度较大, 要使天平恢复平衡, 她应 (1) 。天平平衡后, 游码的位置和所用的砝码如图8所示, 则这块红薯的质量为 (2) g。

小丽又用排水法测得这块红薯的体积为230ml, 则她测出的红薯的密度约为 (3) kg/m3。

(2) 小亮凭红薯虽能沉到水底, 但在水里拿红薯时感觉很轻的经验, 估计到红薯的密度比水大不了多少。于是从学校借来了一支密度计, 并用食盐、水、大茶杯和密度计进行实验, 也测出了红薯的密度。他的方法步骤是: (4) 。

18.小明测量额定电压为3.8V小灯泡的额定功率, 使用6V的电源。连接电路前, 他发现电压表的0～15V档已损坏, 0～3V档完好, 他马上改接电路, 完成实验。

(1) 请用笔画线代替导线, 将图9甲实物电路连接完整。

(2) 连好电路, 闭合开关, 移动变阻器的滑片到某一点, 电压表的示数为3V, 要测量小灯泡的额定功率, 还应将滑动变阻器滑片向 (1) 移动 (选填“左”、“右”) , 当电压表示数为 (2) V时, 小灯泡正常发光, 此时电流表的指针位置如图9乙所示, 可得出小灯炮的额定功率为 (3) W。

(3) 小明完成实验后, 他改变滑动变阻器的阻值, 记录电流表、电压表的几组示数, 然后确认小灯泡的电流、电压, 算出几组电阻值, 求出的平均值是小灯泡正常发光的电阻。他的方法是 (4) 的 (选填“正确”、“不正确”) , 原因是 (5) 。

六、计算题 (本大题包括3个小题, 19题8分, 20题6分, 21题8分, 共22分。请将解题过程填写在答题卡相应题号的空格内。)

19.小明利用如图10所示的滑轮组将重为900N的物体从一楼匀速提至六楼, 所用拉力为360N, 绳子的自由端移动的速度为0.3m/s (已知每层楼高3m) , 求:

(1) 小明所用的时间是多少?

(2) 拉力的功率是多大?

(2) 滑轮组的机械效率是多少?

20.如图11所示的电路, 电源电压U=12V不变, 灯泡L标有“6V 3W”的字样, 滑动电阻器的最大电阻是18Ψ, 求:

(1) 灯泡L的电阻是多少?

(2) 当S闭合后, 要使L正常发光, 滑动变阻器接入电路中的电阻R′为多少?

21.有一个电热水壶, 铭牌如下表所示 (不计热量的损失) , 问:

(1) 将质量为1kg, 温度为20℃的水加热到100℃, 水吸收的热量为多少?

(2) 电热水壶正常工作多长时间, 才能把这壶水加热到100℃?

(3) 若在用电高峰期, 实际电压只有200V, 要把同样的这壶水加热到100℃, 至少需要多长时间?

参考答案

一、单项选择题

1.A;2.C;3.A;4.B;5.C;6.A。

二、填空题

7. (1) 静止 (2) 运动;8. (1) 漫反射 (2) 各种;9. (1) 变大 (2) 不变。

10. (1) 温度计的玻璃泡接触了烧杯底 (2) 99℃。

11. (1) 减小 (2) 增大。

12. (1) 40 (2) 20。

三、作图题

四、简答题。

16. (1) (1) 小王的母亲 (2) 因为当时的气温是20℃左右;

(2) 液化石油气汽化吸热, 使泄漏孔的湿棉纱凝固结冰。

五、实验题。

17. (1) (1) 使游码向右端移动 (2) 252.6 (3) 1.1×103;

(2) (4) 在大茶杯里倒入适量的水, 将红薯放入大茶杯的水中, 慢慢地向水里加食盐并搅拌, 使红薯悬浮于盐水中, 再用密度计测出盐水的密度, 红薯的密度就等于盐水的密度。

18. (1) 如图所示

(2) (1) 左 (2) 2.2 (3) 1.292;

(3) (4) 不正确 (5) 正常发光时的电阻是小灯泡额定电压下的电阻。

六、计算题。

(2) P=Fv=360N×0.3m/s=108W

(2) 要使L正常发光UL=6V

因为L与R串联