专题六 跨学科实践
命题分析
广东省近五年中考物理命题分析
考点 2023 2022 2021 2020 2019
物理学与日常生活 省题1、2、3 省题4 省题11 省题3、5 省题2、5
物理学与工程实践 省题11 省题14 省题10 省题4 ____
物理学与社会发展 省题12、21 ____ ____ ____ ____
类型一 物理学与日常生活
例1 (2023·汕头潮阳区模拟改编)在消毒工作过程中老师发现有许多地方涉及物理知识。
(1)在医院,我们会闻到一股消毒液的味道,这是________现象,如图甲所示,喷洒消毒液的手动喷雾器的手摇柄相当于________杠杆。
(2)如图乙所示,摘下胶皮手套,发现手上有白色粉末物质,这可能是滑石粉一类的物质,它的作用是________摩擦。
(3)如图丙所示,气温较低时,戴上医用隔离面罩后,过一会儿会发现面罩上有一层水雾,这是________(填物态变化名称)现象,这会影响工作人员观察周围情况。于是老师就想利用电流的________进行驱雾,如果让你来设计实验改进面罩,你会选择下列哪个物体接入电路________。
A.银导线 B.二极管 C.钨丝
答案 (1)扩散 省力 (2)减小 (3)液化 热效应 C
解析 (1)闻到一股消毒液的味道,是消毒液的分子做无规则运动时,发生了扩散现象。手动喷雾器的手摇柄使用时,动力臂大于阻力臂,动力小于阻力,可以省力,相当于省力杠杆。
(2)胶皮手套与皮肤之间的摩擦力很大,摘下或戴上很困难,涂上滑石粉可以使胶皮手套与皮肤之间变得更光滑,减小摩擦力。
(3)水雾是口腔中呼出的热的水蒸气在遇到冷的隔离面罩时液化形成的,属于液化现象。要使水雾消失,则要发生汽化现象,温度越高,蒸发越快,所以可以利用电流的热效应进行驱雾。根据焦耳定律,在电流与通电时间相同时,电流通过导体产生的热量与电阻大小有关。银导线的电阻率很小,同等情况下电阻较小,且价格昂贵,不适合作发热电阻;二极管具有单向导电性,不适合作发热电阻;钨丝电阻率相对较大,同等情况下电阻大小适中,且熔点高,适合作发热电阻。
类型二 物理学与工程实践
例2 (2023·无锡)2023年5月13日,“恩平20 4钻采平台”的安装,创造了我国海上油气平台浮托安装重量的新纪录。浮托安装类似于运动员挺举过程,巧妙地利用海上潮汐的自然力进行安装。如图所示,涨潮时,工程船托运平台组块驶入已经固定在海中的导管架的槽口,落潮时把平台组块插尖顺势从高位下降安装到导管架接口上。工程船满载时的排水量为5.35×107 kg,所安装的平台组块质量为1.55×107 kg。(g取10 N/kg)
(1)工程船满载航行在海面上时,受到的浮力为多大?
(2)平台组块所受重力大小为多少?
(3)若涨潮前,插尖低于接口0.8 m,涨潮时,工程船和平台组块缓慢向上浮起,使得插尖比接口高1.2 m。则在此过程中,工程船对平台组块竖直向上做功为多少?
解:(1)工程船满载时的排水量为m=5.35×107 kg,因为工程船是漂浮的,所以F浮=G水=mg=5.35×107 kg×10 N/kg=5.35×108 N;
(2)平台组块所受重力大小为G=m′g=1.55×107 kg×10 N/kg=1.55×108 N;
(3)工程船对平台组块施加的力等于平台组块的重力,即F=G′=1.55×108 N;
移动的距离为s=0.8 m+1.2 m=2 m,
工程船对平台组块竖直向上做功为W=Fs=1.55×108 N×2 m=3.1×108 J。
答:(1)工程船满载航行在海面上时,受到的浮力大小为5.35×108 N;
(2)平台组块所受重力大小为1.55×108 N;
(3)工程船对平台组块竖直向上做功为3.1×108 J。
类型三 物理学与社会发展
例3 (2023·枣庄)壮丽辉煌的咸阳宫曾巍然矗立于八百里秦川,司马迁在《史记》中有关于这座宫殿的描述。如图是古人在建造宫殿时搬动巨大木料的劳动情境示意图,他们通过横杆、支架、石块等,将巨木的一端抬起,垫上圆木,以便将其移到其他地方,请分析:
(1)支架下端垫有底面积较大的石块,其目的是________压强;
(2)支架上的横杆其实是________杠杆(选填“省力”“费力”或“等臂”);
(3)如果他们无法将巨木抬起,请你提出一个抬起巨木的改进方案:_____________________。
答案 (1)减小 (2)省力 (3)将支架支点左移
解析 (1)支架下端垫有底面积较大的石块,是为了在压力相同的情况下,通过增大受力面积来减小压强。
(2)支架上横杆的动力臂大于阻力臂,所以支架上的横杆相当于省力杠杆。
(3)如果他们无法将巨木抬起,可以将支点向左移动,增长动力臂,同时减小阻力臂,从而更加省力。
类型一 物理学与日常生活
1.(2023·汕头金平区一模)厨房中有很多物理知识。
(1)一些补品,一般会使用“隔水炖”的做法。其原理如图甲,烧杯中的水沸腾,而试管中的水________(选填“会”或“不会”)沸腾,原因是___________________________________;
如果要使试管中的水沸腾,可以采用以下哪些方法________。
①用密封性能良好的盖子盖住烧杯,但不盖试管;
②用密封性能良好的盖子盖住试管,但不盖烧杯;
③用火力更大酒精灯加热;
④用密封性能良好的盖子盖住试管,并往外抽气;
⑤用密封性能良好的盖子盖住烧杯,并往外抽气。
(2)图乙是一种家用消毒柜的结构图。紫外线灯可发出波长为254 nm的紫外线。图丙为紫外线的三个波段示意图,其中UVC对人体伤害最大。UVC能通过石英玻璃,普通玻璃可有效阻碍UVC的传播。
①波长为254 nm的紫外线属于________波段(选填“UVC”“UVB”或“UVA”)。
②波长为254 nm的紫外线从紫外线灯的密封透明灯管内透出,对柜内的物品进行杀菌消毒,柜门透明部分的材料应选________,透明灯管的材料应选________。(均选填“石英玻璃”或“普通玻璃”)
答案 (1)不会 试管中的水达到沸点,但不能继续吸热 ①④ (2)①UVC ②普通玻璃 石英玻璃
解析 (1)当大烧杯中的水沸腾后,尽管不断吸热,但烧杯中的水温不再升高,保持水的沸点温度不变,试管中的水从大烧杯中吸热,温度达到水的沸点后,就和烧杯中的水的温度相同,不能从烧杯中继续吸热,所以试管中的水不会沸腾。
①用密封性能良好的盖子盖住烧杯,但不盖试管,当烧杯内水沸腾时,气压增大,水的沸点会升高,烧杯内水沸腾时温度高于试管内水的沸点,试管内水能沸腾。
②用密封性能良好的盖子盖住试管,但不盖烧杯,烧杯内水沸腾时,试管中的水从大烧杯中吸热,温度达到水的沸点后,就和烧杯中的水的温度相同,不能继续吸热,试管中的水不会沸腾。
③用火力更大酒精灯加热,不能使气压增大,不能提高水的沸点,试管中的水不会沸腾。
④用密封性能良好的盖子盖住试管,并往外抽气,试管内气压减小,水的沸点降低,烧杯内水沸腾后水的沸点高于试管内水的沸点,试管内水能沸腾。
⑤用密封性能良好的盖子盖住烧杯,并往外抽气,烧杯内气压减小,水的沸点降低,低于试管内水的沸点,试管中的水不会沸腾。
(2)①由题图丙可知,波长为254 nm的紫外线属于UVC波段。
②我们需要通过柜门透明部分观察柜内食物加热情况,不能让波长为254 nm的紫外线通过柜门透明部分,柜门透明部分需要选用普通玻璃;波长为254 nm的紫外线需要通过透明灯管传到食物,透明灯管需要选用石英玻璃。
类型二 物理学与工程实践
2.(2023·福建)实践小组设计了由厢体、承重板和动滑轮组成的提升重物的装置,示意图如图甲,厢体放置在水平承重板上,承重板的上表面装有压力传感器,装置由电动机提供动力。该装置设计有超载限制系统,如图乙,限制系统中的控制电路电源电压恒为12 V,定值电阻R0阻值为200 Ω,压力传感器中的力敏电阻RF阻值随压力F压变化的部分数据如表所示。当控制电路的电流大于0.03 A时,电磁铁将衔铁吸下,B、C两个触点断开,电动机停止工作。已知厢体重150 N,承重板和滑轮共重100 N,忽略绳重、摩擦和电磁铁线圈电阻。
F压/N … 400 600 800 900 1 000 …
RF/ Ω … 800 500 300 200 100 …
(1)空厢匀速竖直上升时,求绳拉力F的大小。
(2)在6 s内将空厢匀速竖直提升3 m,求拉力F做功的功率。
(3)重物放在厢体内,求该装置匀速竖直提升重物的最大机械效率。
(4)若要将该装置的最大载重量调小,提出对控制电路的一条调整措施。
解:(1)忽略绳重、摩擦,空厢匀速竖直上升时,绳拉力F的大小:
F====125 N;
(2)绳端移动距离:s=2h=2×3 m=6 m,
绳拉力F做的功:W=Fs=125 N×6 m=750 J,
绳拉力F做功的功率:P===125 W;
(3)控制电路的最大电流I=0.03 A时,载重最大,
控制电路最小总电阻:R===400 Ω,
力敏电阻的阻值:RF=R-R0=400 Ω-200 Ω=200 Ω,
当RF=200 Ω,压力F压=900 N,即最大载重:G大=F压-G厢=900 N-150 N=750 N,
装置的最大机械效率:η======75%;
(4)将该装置的最大载重量调小,力敏电阻的阻值变大,控制电路的最大电流不变,由欧姆定律可知总电阻不变,可以减小R0。
答:(1)空厢匀速竖直上升时,绳拉力F的大小是125 N;
(2)在6 s内将空厢匀速竖直提升3 m,拉力F做功的功率是125 W;
(3)重物放在厢体内,该装置匀速竖直提升重物的最大机械效率是75%;
(4)若要将该装置的最大载重量调小,减小R0。
类型三 物理学与社会发展
3.(2023·江西)某校组织学生去赣州福寿沟博物馆研学,参观了古代排水系统。如图所示,是福寿沟的工作原理简化示意图,其中有一个独特的设计——“水窗”。当江水水位低于水窗时,城内水通过福寿沟将水窗冲开流入江中,该水窗类似于________(填写简单机械名称);当江水水位高于水窗位置时,随着水位的上升,水窗受到江水的压强________,水窗处于关闭状态,阻止江水倒灌。
答案 杠杆 增大
解析 由题图可知该水窗在力的作用下如果能绕着一固定点转动,所以该水窗类似于杠杆;由于液体压强随深度的增加而增大,所以当江水水位高于水窗位置时,随着水位的上升,水窗受到江水的压强增大。
4.(2023·河南)我省农业已进入智能化时代,农用机械可以通过北斗导航系统实现精准作业。如图为一架无人机在农田中喷洒农药时的情景,无人机载满农药时的总质量为45 kg。g取10 N/kg,试问:
(1)北斗导航系统是利用____________波传递信息的。水平匀速飞行的无人机在喷洒农药的过程中,该喷药无人机的机械能________(选填“增大”“减小”或“不变”),无人机相对于________是运动的。
(2)载满农药的无人机不工作时,静止在水平地面上,底部支架与地面的总接触面积为90 cm2,它对地面的压强是多大?
(3)无人机在农田上方持续喷洒农药时,以5 m/s的速度沿水平方向做匀速直线运动。无人机载满农药时所载农药的质量为20 kg,每分钟喷洒的农药量为2 kg,则无人机从开始喷洒农药到喷洒完毕,飞行的路程是多少?
答案 (1)电磁 减小 地面 (2)5×104 Pa (3)3 000 m
解析 (1)北斗导航系统是利用电磁波传递信息的。
水平匀速飞行的无人机在喷洒农药的过程中,速度不变,质量变小,动能变小,高度不变,重力势能变小,该喷药无人机的机械能减小;
无人机相对于地面的位置发生了变化,是运动的。
(2)载满农药的无人机不工作时,静止在水平地面上,
它对地面的压力F=G=mg=45 kg×10 N/kg=450 N,
压强p===5×104 Pa;
(3)所需时间t==10 min,
飞行的路程s=vt=5 m/s×10×60 s=3 000 m。
5.(2023·包头)微波炉是生活中常用的用电器,电功率大、热效率高、清洁卫生、使用方便。商场中,一位顾客和售货员在微波炉的使用上出现了不同意见。售货员说,微波炉很省电,用它加热食品花不了多少电费;顾客说,微波炉很费电,他家的微波炉常常“烧保险”。请你从物理学角度分析并加以说明。
(1)顾客所说“烧保险”的原因。
(2)售货员所说“花不了多少电费”的理由。
(3)如何更安全地使用微波炉,请谈谈你的看法。
答案 (1)顾客的观点是微波炉功率大,由I=可得,使用时电流大,若达到或超过保险丝的熔断电流,就会出现“烧保险”现象;
(2)售货员的观点是微波炉热效率高,食品获取相同的热量,消耗的电能少,可以节约电能,所花的电费少;
(3)使用微波炉时,同时使用的用电器不能太多,避免总功率过大。
6.(2023·广西)实践基地芒果获丰收,为筛选优质大果,设计自动筛选装置如图甲,检测装置电路图如图乙,电源电压恒为12 V,电阻R0为20 Ω,R为压敏电阻,其阻值随压力变化关系如图丙。当电路电流小于0.15 A时,不达标的芒果将被推离传送带,达标芒果继续被传送到指定位置,实现自动筛选。求:
(1)若R与R0阻值相等,R消耗的电功率。
(2)此装置能筛选出重力至少为多大的芒果。
(3)若想筛选出重力至少为2 N的芒果,有同学建议:仅适当增加R0的阻值即可。你认为他的建议可行吗?请通过计算做出判断。
解:由题图乙可知,两电阻串联,电流表测电路中的电流;
(1)由串联电路的电阻特点和欧姆定律可知,此时电路中的电流:I1====0.3 A,
则R消耗的电功率:PR=I12R=(0.3 A)2×20 Ω=1.8 W;
(2)由欧姆定律可知,电路中的最大总电阻:R最大===80 Ω,
由串联电路的电阻特点可知,此时压敏电阻R的阻值:R′=R最大-R0=80 Ω-20 Ω=60 Ω,
由题图丙可知,此时压敏电阻受到的压力为1 N,即此装置能筛选出重力至少为1 N的芒果;
(3)由题图丙可知,压敏电阻的阻值随着压力的增大而减小,当压力为2 N时,压敏电阻的阻值为40 Ω,
由串联电路的电阻特点可知,为了筛选出重力至少为2 N的芒果,R0的阻值为R0′=R最大-R″=80 Ω-40 Ω=40 Ω>20 Ω,
因此适当增加R0的阻值可以让重力小于2 N的芒果被推离传送带,将重力至少为2 N的芒果传送到指定位置。
答:(1)若R与R0阻值相等,R消耗的电功率为1.8 W;
(2)此装置能筛选出重力至少为1 N的芒果;
(3)他的建议可行,将R0的阻值增大到40 Ω即可。
7.(2023·连云港)“铜壶滴漏”是中国古代的计时工具,距今700多年。如图所示,它上面有三个壶,分别是日壶、月壶和星壶,也叫送水壶,最下面的寿壶也叫受水壶。日、月、星壶侧面底部都有一个龙头形滴水口,壶盖上开有一个进水孔,小水滴从日壶滴进月壶,再从月壶滴进星壶,最后进入受水壶。受水壶装有两个重要部件:一个是竖立在壶盖正中的铜尺,上有时辰刻度,从下到上分别为:子、丑、寅、卯、辰、巳、午、未、申、酉、戌、亥。每个时辰是两个小时,其中子时代表23:00~1:00,丑时代表1:00~3:00……以此类推;另一个是浮箭,由小木块上连接一把木尺组成,随着受水壶里水量的增加,浮箭自然同步上升。观看浮箭顶端指示的铜尺刻度,就可以知晓当时、当地的时间了。请根据以上信息并结合所学知识,回答下面问题:
(1)如图是14:00浮箭顶端指示的部分铜尺位置的示意图,其中正确的是________。
(2)若浮箭的重力为G,在受水壶中所受的浮力为F浮,则G________(选填“>”“=”或“<”)F浮。随着受水壶水位的升高,浮箭下部小木块浸没在水中的深度________,受水壶壶底受到水的压强________。若想测量1个时辰浮力对浮箭做的功,还需要测量__________。
答案 (1)C (2)= 不变 变大 浮箭1个时辰上浮的路程
解析 (1)由题意知,一个是竖立在壶盖正中的铜尺,上有时辰刻度,从下到上分别为:子、丑、寅、卯、辰、巳、午、未、申、酉、戌、亥。每个时辰是两个小时,其中子时代表23:00~1:00,丑时代表1:00~3:00……以此类推,未时是13:00~15:00,14:00浮箭应指在未时正中间的刻度,故选C;
(2)若浮箭的重力为G,在受水壶中所受的浮力为F浮,由于浮箭在水中总是处于漂浮状态,所受浮力等于重力,则G=F浮;
随着受水壶水位的升高,浮箭受到的浮力不变,根据阿基米德原理,浮箭排开水的体积不变,下部小木块的底面积不变,所以,浸没在水中的深度不变;
受水壶中水的深度变大,根据p=ρgh得,受水壶壶底受到水的压强变大;
已知浮力,若想测量1个时辰浮力对浮箭做的功,根据W=Fs可知,还需要测量浮箭1个时辰上浮的路程。
课时精练
一、选择题(本大题共2小题,每小题3分,共6分)
1.(2023·广西)如图,我国空间站正在航行。下列关于空间站的说法正确的是( )
A.质量为零 B.全部由超导体材料构成
C.通过超声波与地面联系 D.消耗的电能主要由太阳能电池板提供
答案 D
解析 质量是物体所含物质的多少,跟物体所处的位置、状态无关,则空间站在太空时的质量不变,不能为零;空间站用高分子、高强度纤维材料或钛合金建造,是导体材料或绝缘体材料;超声波不能在真空中传播,电磁波可以在真空中传播,所以空间站通过电磁波与地面联系;太阳能电池板工作时将太阳能转化成电能,所以空间站消耗的电能主要由太阳能电池板提供,故选D。
2.初中各学科之间有着密切的联系,化学、生物学中也有物理知识的广泛运用,下列描述或说法中错误的是( )
A.甲图中,蒸馏水的制备是利用水的汽化及水蒸气的液化
B.乙图中,向下排空气法收集氢气是利用氢气的密度比空气的密度大的性质
C.丙图中,桡骨在肱二头肌的牵引下绕着肘关节转动,可视为一种杠杆模型
D.丁图中,鱼主要是利用了尾部和躯干的摆动与水的相互作用在水中游泳
答案 B
解析 向下排空气法收集氢气是利用氢气的密度比空气的密度小的性质,故选B。
二、填空题
3.(2分)(2023·江西)如图所示,圭表是中国古代重要的天文仪器,圭表通过测量正午日影长度来推测二十四节气,日影是光的________形成的。为了提高其测量精度,天文学家使用铅垂线来确保“表”垂直于水平放置的“圭”。铅垂线是利用了重力的方向总是________。
答案 直线传播 竖直向下
4.(4分)(2023·包头)同学们利用纸杯、蜡烛、火柴、铁丝等器材把水烧开,如图所示。
(1)纸杯不会被点燃的原因是开水的温度________纸的着火点。
(2)烧水过程中通过观察________来判断水是否烧开。
(3)要想知道水烧开时温度的变化情况,还需要补充的器材是________。
(4)为了节约能源又让水尽快烧开,可采用的办法有________________(写出一种即可)。
答案 (1)低于 (2)气泡变化 (3)温度计 (4)减少水的质量(或提高水的初温、给纸杯加盖子)
三、简答题
5.(2分)(2023·常德)为加强消防安全,在学校楼道内必须配备消防设备,其中常见的有干冰灭火器。当发生火灾险情时,我们可打开灭火器阀门对准火源根部灭火。请利用所学物理知识解释干冰能快速灭火的原理(字数不超过100字)。
答案 当发生火灾险情时,我们打开干冰灭火器阀门对准火源根部,干冰迅速升华,升华从周围吸收大量的热,使温度降低到可燃物着火点以下,起到灭火的作用
6.(2分)(2023·福建)如图,小华利用家中物品做实验。他将玻璃杯放在桌布上,然后猛地将桌布从桌面抽出时,玻璃杯几乎不随桌布运动。请用物理知识说明玻璃杯不随桌布运动的理由。
答案 玻璃杯与桌布原来处于静止状态,当猛地将桌布拉走时,玻璃杯由于惯性仍保持原来的静止状态,所以玻璃杯不随桌布运动
四、计算题
7.(6分)(2023·齐齐哈尔)如图所示为我国生产的一款水陆两栖观光车,它既能在陆地上行驶,又能像船一样在水中航行。该车的总质量是12 t,空载静止在水平地面上时,四个车轮与地面接触的总面积为0.2 m2。求:(g取10 N/kg)
(1)(3分)该车空载静止在水平地面上时,它对水平地面的压强是多少?
(2)(1分)该车空载(驾驶员质量忽略不计)在水中航行时,受到的浮力是多少?
(3)(2分)该车在水中以36 km/h的速度匀速直线航行5 min,此时发动机输出功率为180 kW,观光车航行过程中受到的阻力是多少?
解:(1)该车空载静止在水平地面上时,重力G=mg=12×103 kg×10 N/kg=1.2×105 N;
它对水平地面的压力F=G=1.2×105 N;
它对水平地面的压强p===6×105 Pa。
(2)该车空载(驾驶员质量忽略不计)在水中航行时,处于漂浮,受到的浮力:F浮=G=1.2×105 N;
(3)该车在水中以36 km/h的速度匀速直线航行5 min,处于平衡状态,车受到的牵引力、阻力是一对平衡力,大小相等,所以受到的阻力大小为f=F牵=====1.8×104 N。
答:(1)该车空载静止在水平地面上时,它对水平地面的压强是6×105 Pa。
(2)该车空载(驾驶员质量忽略不计)在水中航行时,受到的浮力是1.2×105 N。
(3)该车在水中以36 km/h的速度匀速直线航行5 min,此时发动机输出功率为180 kW,观光车航行过程中受到的阻力是1.8×104 N。
8.(8分)如图甲是中国自主研制的首列永磁动力单轨列车,列车安装有高压细水雾灭火系统和制动发电装置。
(1)(1分)若测得该列车从甲站出发到达乙站所用的时间为2 min,甲、乙两站间的路程为2.4 km,则该列车在这两站间行驶的平均速度为多大?
(2)(3分)高压细水雾灭火系统的灭火机理:
①“窒息”作用:细水雾喷入火场后,迅速汽化形成水蒸气,体积急剧膨胀1 700~5 800倍,在燃烧物周围形成一道屏障阻挡新鲜空气的吸入,火焰将被“窒息”。
②高效冷却作用:由于细水雾的雾滴直径很小,在汽化的过程中,能从燃烧物表面或火灾区域吸收大量的热量。
按100 ℃水的汽化热为2 257 kJ/kg计算(汽化热是指在恒定温度下,使某物质由液态转变为气态所需要的热量),每个喷头喷出的水雾(喷水速度0.133 L/s)吸热功率约为多少kW?(不考虑水升温吸收的热量,结果保留整数)
(3)(4分)列车制动减速的过程中,机械能转化为电能和内能。当列车在平直轨道上制动减速时,电能W1与内能W2之比为9∶16,如图乙是机械能的变化量ΔW与速度变化量Δv的关系图象。若列车从76 km/h开始减速,转化成的电能大小为1 kW·h,问列车在此过程中:
①产生的内能为多少J
②列车的速度将会减小到多少千米每小时?
解:(1)列车在这两站间行驶的平均速度大小:v===72 km/h;
(2)由于喷水速度为0.133 L/s,则每个喷头1 s喷出的质量为:m=ρV=1.0×103 kg/m3×0.133×10-3 m3=0.133 kg,
每个喷头喷出的水雾吸热功率为:P===300 181 W≈300 kW;
(3)①由题意可得转化的内能为:W2=W1=×3.6×106 J=6.4×106 J;
②此过程消耗的机械能为ΔW=W1+W2=3.6×106 J+6.4×106 J=1×107 J,
由题图乙可知Δv=10 m/s=36 km/h,
则列车的速度将会减小到:v2=v1-Δv=76 km/h-36 km/h=40 km/h。
答:(1)该列车在这两站间行驶的平均速度为72 km/h;
(2)每个喷头喷出的水雾(喷水速度0.133 L/s)吸热功率约为300 kW;
(3)①产生的内能为6.4×106 J;
②列车的速度将会减小到40千米每小时。