1．中国空间站

2021 年 10 月 17 日，神舟十三号载人飞船出征太空，并成功与中国空间站组合体完成自主对接、出舱，以及在轨驻留六个月，空间站绕地球一圈约 90 分钟。驻留期间，航天员进行了“天宫课堂”授课，王亚平抛出一只“冰墩墩”后，“冰墩墩”沿抛出方向近似匀速直线前进。

 

1．神舟十三号与空间站对接过程中，_________（选涂：A．可以  B．不可以）把神舟十三号看作质点。

 

2．我们在地球上观看“天宫课堂”授课直播时，空间站发出的视频信号的传播速度_________（选涂：A．小于  B．等于  C．大于）光速。

 

3．“天宫课堂”中，“冰墩墩”近似匀速直线前进，这一过程中“冰墩墩”受到（    ）

A．万有引力          B．向心力              C．离心力

 

4．空间站绕地球运行的角速度约为___________rad/s。（保留 2 位有效数字）。

 

5．空间站绕地球运行的轨道半径，约为地球同步卫星绕地球运行的轨道半径的（    ）

A．1/4                     B．1/16                   C．1/256                 D．\(\sqrt[3]{{\frac{1}{{256}}}}\)

【答案】

1．B

2．B

3．A

4．1.2×10⁻³

5．D

【解析】

5．根据开普勒第三定律的类似原理，绕着地球运行的两颗卫星的运动半径 r 和周期 T 之间应满足 \(\frac{{{r^3}}}{{{T^2}}}\) 为常量，即 \(\frac{{r_1^3}}{{T_1^2}}\) = \(\frac{{r_2^3}}{{T_2^2}}\)，代入数据 \(\frac{{{r_1^3}}}{{{{(1.5{\rm{h}})}^2}}}\) = \(\frac{{{r_2^3}}}{{{{(24{\rm{h}})}^2}}}\)，可得 r₁ = \(\sqrt[3]{{\frac{1}{{{{16}^2}}}}}\)r₂。正确选项为 D。

 

2．避雷针

闪电是云与云之间，云与地之间或者云体内各部位之间的强烈放电现象。为避免闪电造成损害，高大的建筑物都装有避雷针。产生闪电的雷雨云底层带负电，建筑物的顶部会因静电感应而带正电，由于避雷针是尖的，在其周围形成强电场而导致尖端放电，使云层中积累的电荷通过避雷针导入大地，减少地面物受雷击的可能性。静电力常量 k = 9.0×10⁹ N·m²/C²，元电荷 e = 1.6×10⁻¹⁹C。

 

1．某次避雷过程中，从云层向地面输送了 16 C 的负电荷，此过程中有___________个电子到达地面。

 

2．在某次避雷放电前，避雷针周围电场的等势线如图所示。

（1）画出 a 点的电场方向；

（2）用实线画出通过 b 点的电场线；

（3）a、b 两点中______点电场强度较大，______点电势较高（均选涂：A．a  B．b）。

 

3．某次雷雨天气，带电云底层与避雷针之间的电势差 U = − 1.2×10⁸ V。一个电子从带电云底层运动到避雷针的过程中：

电场力对电子________（选涂：A．做正功  B．做负功），做功的大小为_______J。

电子的电势能________（选涂：A．增加  B．减少）了___________J。

 

4．若某次闪电两云层间的电势差为 1.2×10⁸ V，闪电持续时间为 0.005 s，所形成的平均电流强度为 4×10⁴ A。

（1）本次闪电过程中释放的能量为___________J。 

（2）若闪电中的这些能量，用来给功率为 2 kW 的用电器供电，可供该用电器使用（    ）

A．1.2×10⁷ s                   B．1.2×10¹⁰ s                  C．4.8×10⁷ s                   D．4.8×10¹⁰ s

【答案】

1．1×10²⁰

2．如图

（3）B，B

3．（1）A，1.92×10⁻¹¹

（2）B，1.92×10⁻¹¹

4．（1）2.4×10¹⁰

（2）A

 

3．家庭电路

家庭电路主要由供电线路、电能表、总开关、低压断路器、插座、开关、用电器等组成。其中供电线路包含相线（又称火线）及零线，相线与零线间的电压为 220 V，除了相线、零线外，入户线中还应铺设一条地线，地线的对地电压为 0。

 

1．家庭电路中，为了避免用电器通断时的相互影响，用电器间通常是_______（选涂：A．串联  B．并联）连接的。家庭耗电量由___________测得。

 

2．如图所示的家庭电路中存在安全隐患，请指出其中一处安全隐患并提出改进措施：_____________________________________________________________________________。

 

3．电热煲中有一个阻值为 4 Ω 的电热合金丝，若将其长度拉长为原来的 2 倍，则其电阻值为（      ）

A．4 Ω            B．8 Ω            C．12 Ω          D．16 Ω

 

4．在日常生活中，往往当打开大功率电器时，家里电路中照明灯会突然变暗，原因是：

___________________________________________________________________________

___________________________________________________________________________

 

5．某同学家中的 4 盏灯突然全部熄灭了，检查发现断路器并未断开，用验电笔测试室内各处电路时，氖泡都发光。对故障以下判断中正确的是（      ）

A．灯泡全部烧坏了              B．室内线路某处短路

C．进户零线断路                  D．进户火线断

【答案】

1．B，电能表

2．两孔插座的开关应该接在火线上（或：三孔插座应将上方插孔接在接地线上；空调和热水器应该分别连接在不同的断路器上等，正确即可。）

3．D

4．大功率的家用电器会导致火线及零线上产生较大电流，因为导线有电阻且和用电器串联，所以此时导线两端的电压增大，从而使得照明灯两端的实际电压变小，灯变暗。

5．C

【解析】

5．若零线断路，则电路中各处都是高电势，导致验电笔氖泡都发光；而其他情况可能导致某处氖泡发光、某处氖泡不发光。正确选项为 C。

 

4．舰载机

舰载机是指在航空母舰上起降的飞机，其性能决定航空母舰的战斗力。受限于航空母舰的起降距离，为安全起降，舰载机应具有更优越的性能。航空母舰阻拦索，用于将舰载机高速拦停，阻拦索要在短短数秒内使舰载机迅速减速至零，是舰载机名副其实的“生命线”。

 

1．某次执行作战任务时，舰载机需要向海上的某静止目标投弹。舰载机满载从静止的航空母舰上加速起飞。舰载机满载起飞时的惯性_______（选涂：A．小于  B．等于  C．大于）舰载机投弹后返回时的惯性。

 

2．质量为 m 的舰载机加速起飞完成时，速度大小为 v，距离海平面的高度为 H。起飞过程中，舰载机的机械能________（选涂：A．增大  B．不变  C．减小），机械能的变化量大小为________________；合外力对舰载机________（选涂：A．做正功  B．做负功），做功的大小为__________________。（重力加速度为 g）

 

3．已知舰载机进行投弹时，以 100 m/s 的速度水平匀速飞行，距海平面的飞行高度为 500 m。（不计空气阻力）

（1）炸弹释放后在空中的运动是（    ）

A．匀速运动                  B．匀变速运动              C．变加速运动

（2）炸弹落到海平面需要________s，飞机需要提前________m投弹，才能命中目标。（重力加速度 g 取 10 m/s²）

（3）若舰载机连续投下三枚炸弹，以海面为参照，一段时间后飞机与炸弹的位置情况为（    ）

4．完成任务后，舰载机返回静止于海面的航空母舰。已知舰载机返回时质量为 20 吨，舰载机着舰并成功钩住“拦阻索”时的速度为 60 m/s，经 2 s 减速至停止，减速过程可视为匀减速直线运动，空气阻力和甲板阻力不计。

（1）舰载机减速时的加速度大小为____________m/s²；

（2）若某时刻，拦阻索夹角 θ 为 60º，如图所示，求此时拦阻索的拉力大小。（保留 2 位有效数字）

【答案】

1．（1）C

（2）A，\(\frac{1}{2}\)mv² + mgH（甲板高度是否可以忽略?）

A，\(\frac{1}{2}\)mv²

2．（1）B

（2）10，1 000

（3）B

3．（1）30

（2）3.5×10⁵ N

【解析】

3．（2）舰载机匀减速运动的合外力：F = ma = 20×10³×30 N = 6×10⁵ N

拦阻索的拉力 F₁ = F / 2cosθ = 6×10⁵ / \(\sqrt 3 \) = 3.5×10⁵ N

 

5．汽车的加速和制动性能

汽车加速时间又称为汽车的加速能力，是指汽车在各种使用条件下迅速增加行驶速度的能力。百公里加速时间是指汽车从静止开始加速到 100 km/h 所用的时间，是对汽车动力最直观的体现。百公里制动距离的标准是汽车以每小时 100 公里的速度行驶，将制动器压到底，达到最大制动力后，开始制动到汽车停止的距离。

 

1．右表中是 3 辆汽车的相关性能指标。根据表格中数据可知，加速性能最好的是________车，制动性能最好的是__________车。

指标	A车	B车	C车
0 – 100 km/h加速（s）	3.3	5.6	7.1
100 km/h – 0 制动（m）	41.7	40.6	42.2

 

2．如图为某新能源汽车加速性能测试曲线（g 为重力加速度）。

（1）该汽车的百公里加速时间约为__________s（保留 2 位有效数字）；

（2）该汽车加速过程中，加速度的最大值约为________ g；

 

3．某汽车行驶过程中发生撞车事故，表格中数据为该车行车电脑记录事故前 1 min 刹车过程中相应时刻的速度大小。

速度（km/h）	时刻（s）
119	0
118.5	8
116	16
109.5	28
94	36
74	48
48.5	56
0	60

（1）请根据表格中的数据，在右图中采用合适的单位标度，描点并作出 v – t 图线。

（2）由此可推断该汽车驾驶员大约在________s 左右开始加大刹车力度，大约在________s 左右发生撞车事故。

 

4．燃油汽车的蓄电池是其不可缺少的重要部件之一。右图是某汽车蓄电池的名牌。

（1）该蓄电池的额定电压为_______V；该蓄电池供电时，从负极向正极移动 1 C 电荷，非静电力做功_______ J。

（2）蓄电池用久以后性能会下降。某兴趣小组测量将一块旧的汽车蓄电池充满电，准备测量蓄电池的电动势和内电阻。可选用的器材有：电压表、电流表、滑动变阻器、电阻箱、电键及导线若干。选用上述器材在虚线框中完成实验电路图。

【答案】

1．A，B

2．（1）7.7（或7.8）

（2）0.5

3．（1）如图

（2）16，56。

4．（1）12，12

（2）如图