1．神舟十六号

2023 年 5 月 30 日，搭载神舟十六号载人飞船的长征二号 F 遥十六运载火箭成功发射升空。6.5 小时后，载人飞船与天和核心舱成功实现自主快速交会对接。核心舱绕地球的飞行可视为半径为 R 的匀速圆周运动。

 

1．在竖直起飞阶段的某一时刻，火箭的加速度大小为 a，载人飞船总质量为 m，此时火箭对飞船作用力大小为_____________。（重力加速度的大小用 g 表示）

 

2．如图，在对接的最后阶段，载人飞船离地高度逐渐增大，从核心舱正下方缓慢靠近，在此过程中

（1）载人飞船绕地球转动的角速度

A．增大        B．减小          C．不变

（2）载人飞船的机械能

A．增大        B．减小          C．不变

 

3．已知地球的质量为 M，引力常量为 G，对接完成后，载人飞船的向心加速度大小为________。

 

4．核心舱轨道离地高度为 400 km，通信信号直接从核心舱传输到地面指挥中心的所需时间最接近

A．10 s           B．1 s             C．1 ms          D．1 μs

【答案】

1．m(g + a)

2．（1）C       难度：0.590

（2）A 难度：0.531

3．\(\frac{{GM}}{{{R^2}}}\)

4．C

 

2．篮球运动

某学校选用直径为 24.6 cm，质量为 0.64 kg 的篮球作为训练用球。

 

1．如图，在持球训练中，教练要求队员单手持球，分别在 a、b、c 三个位置保持静止，三个位置手对篮球的作用力分别为 F_a、F_b、F_c，则（    ）

A．F_a > F_b > F_c                       B．F_a < F_b < F_c

C．F_a = F_b = F_c                       D．F_a < F_b = F_c

 

2．在原地传球训练中，某队员用双手将篮球水平推出，篮球从离开双手到第一次落地的过程中，球心水平方向位移 s = 5.0 m，竖直方向位移 h = 1.5 m。不考虑空气阻力和篮球转动，求：（答案均保留 2 位有效数字，g 取 9.8 m/s²）（注：原题中没有“g 取 9.8 m/s²”这句话）

（1）篮球从离开双手到落地的时间 t；

（2）篮球离开双手时的速度大小 v；

（3）篮球落地前瞬间的速度方向与水平面的夹角 θ；

（4）篮球被水平推出过程中，该队员对篮球所做的功 W。

 

3．不考虑空气阻力与篮球的自转，篮球在水平推出后的下落过程中，其动能 E_k 与下落距离 h 之间的关系可能为

 

4．实际上篮球水平推出后会受到空气阻力的影响，假设空气阻力 f 与运动方向相反，大小不变且小于重力 G 的大小，篮球不转动。篮球运动轨迹如图所示。

（1）画出篮球运动经过 A 点时的受力示意图。

（2）在此过程中，篮球的加速度大小

A．保持不变               B．逐渐减小        C．逐渐增大

D．先增大后减小        E．先减小后增大

【答案】

1．C

2．（1）0.55 s

（2）9.1 m/s（或 9.0 m/s）

（3）0.54 rad（31°）

（4）26 J

3．B

4．（1）如图

（2）B

 

3．通电螺线管

小何做了一系列与通电螺线管相关的实验，实验中所用磁传感器测得的是磁感应强度沿探管方向的分量，磁传感器探管前段是直径为 0.8 cm 的圆面，且端面与探管轴线垂直。

 

1．小何用磁传感器测量一通电螺线管产生的磁场在其轴线上的分布。

（1）根据实验原理图（a），用笔画线代替导线，在实物图（b）中完成接线。

  

（2）实验时应在螺线管通电_________（选择：A．“前”           B．“后”）对磁传感器调零。

（3）闭合开关，保持通过螺线管的电流不变，将磁传感器探管沿螺线管轴线插入，记录探管前端进入螺线管不同深度 d 处的磁感应强度大小 B，得到 B 随 d 的变化关系如图所示。当探管前端位于通电螺线管中部时，通过探管端面的磁通量为________Wb。（答案保留 2 位有效数字）。

 

2．小何在螺线管轴线所在水平面内放一小磁针。若通电螺线管在小磁针所在处产生的磁场比环境磁场强得多，则可能正确的描述小磁针稳定后指向的是

3．（多选）小何想利用螺线管产生的磁场无线传输信号，他设计了如图（a）所示电路。交替闭合和断开开关S，使电流表中电流 I 与时间 t 的关系图如图（b）所示，在下列时间段中，G 表的指针会发生偏转的是

   

A．t₁ – t₂         B．t₂ – t₃         C．t₃ – t₄         D．t₄ – t₅

 

4．小何想估算绕制螺线管的铜线长度。

（1）他用多用表测量绕制螺线管所用铜线的阻值时，应选用的挡位是（    ）

A．直流电流挡              B．直流电压挡              C．欧姆挡

（2）他测得绕制螺线管铜线的阻值为 48 Ω，铜线直径为 0.2 mm。若所用铜线的电阻率为 1.54×10⁻⁸ Ω·m，则可估算出绕制该螺线管的铜线长度为_______m（答案保留 2 位有效数字）

【答案】

1．（1）如图

（2）A   难度：0.895

（3）7.5×10⁻⁸        难度：0.212

2．C

3．CD

4．（1）C

（2）98

 

4．太阳能利用

太阳能是一种可再生能源。利用太阳能的一种重要途径是通过太阳能电池将光能转化为电能。我国太阳能发电技术走在世界前列。

 

1．太阳能来源于太阳内部的

A．化学反应          B．核裂变反应              C．核聚变反应

 

2．太阳在单位时间内辐射出的总能量，称为太阳辐射功率。太阳辐射功率的单位用国际单位制基本单位可表示

A．kg·m²/s³         B．kg·m²/s²         C．kg·m/s²           D．kg·m/s

 

3．小何利用如图（a）所示电路研究一太阳能电池的伏安特性。图中  表示太阳能电池。连接电路后，闭合开关 S，在光照和温度不变的情况下，改变电阻箱 R 的阻值，记录电压表示数 U 和电流表示数 I，并多次重复该过程。将实验数据描在 U – I 图中，得到图（b）。

    

（1）根据图中的数据点画出 U – I 图像。

（2）由图线可知，当 U = 14.0 V 时，该太阳能电池的输出功率为_________。（答案保留 3 位有效数字）

（3）定值电阻 R₀ 为 10.0 Ω，当电阻箱 R 的阻值为 90.0 Ω 时，电阻箱 R 两端的电压为_________。（答案保留 3 位有效数字）

【答案】

1．C

2．A

3．（1）如图

（2）2.38

（3）13.5

 

5．相对论

真空中光速为 c。如图为一车厢，向右作匀速直线运动，v = 0.9c，车厢内中心有一光源，上方有一个接收器，车厢内可视为真空。

 

1．在地面上的观察者看来，光源发出的闪光（    ）

A．同时到达车厢前壁和后壁                      B．先到达车厢前壁

C．先到达车厢后壁                                      D．永远不会到达车厢后壁

 

2．光源发出的一闪光，车厢里的观察者和地面上的观察者均从发出闪光的时刻开始计时，车厢里的观察者记下闪光到达接收器的时间为 t₁，地面上的观察者记下闪光到达接收器的时间 t₂，则

A、t₁ < t₂                B、t₁ = t₂         C、t₁ > t₂

 

3．车厢里的观察者测得车厢长度为 L，则地面上的观察者测得该车厢长度为

A．L               B．L \(\sqrt {1 + \frac{{{v^2}}}{{{c^2}}}} \)             C．L \(\sqrt {1 - \frac{{{v^2}}}{{{c^2}}}} \)

【答案】

1．C

2．A

3．C

 

6．细胞膜电现象

生物体内的每一个细胞在进行生命活动时都伴随着电现象。

某细胞的细胞膜局部如图所示，在正常情况下细胞膜两侧所带电荷会在细胞膜内产生电场，该电场称为跨膜电场。

 

1．在未受刺激状态下，细胞膜内侧带负电，细胞膜外侧带正电，两侧的电势差 U₁ = φ_内 – φ_外，跨膜电场可视为一电场强度大小为 E 的匀强电场。

（1）由此可估算该处细胞膜的厚度约为_________。

（2）a、b 两点电势_______点电势高（A．a          B．b）；钠离子从膜外运动到膜内，电势________（A．增大             B．减小          C．不变）

 

2．受到外界刺激后，钠离子开始从细胞外侧移动到内侧，每个钠离子所带电荷量为 e。最初仅少量钠离子穿过细胞膜，膜两侧电势差几乎不变，仍为 U₁，跨膜电场的电场强度大小仍为 E。钠离子在穿过细胞膜的过程中：

（1）跨膜电场作用于单个钠离子的电场力大小为__________；

（2）跨膜电场对单个钠离子所做的功为__________。

（3）钠离子的电势能

A．增大                       B．减小                  C．不变

 

3．随着大量钠离子从细胞膜各处均匀涌入，细胞膜两侧电势差在时间 t 内由 U₁ 迅速变为 U₂，若将某一局部细胞膜视为电容为 C 的电容器，在时间 t 内通过该局部细胞膜的电荷量为________；相应的跨膜电流的平均值为________。

【答案】

1．（1）− \(\frac{{{U_1}}}{E}\)

（2）A，B

2．（1）eE

（2）− eU₁

（3）B

3．（1）C(U₁ – U₂)

（2）\(\frac{{C({U_1} - {U_2})}}{t}\)

 

7．电动自行车

葛老师的质量 M = 60 kg，她骑一辆质量 m = 50 kg，电动机最大输出功率为 P_max = 400 W 的电动自行车上下班。

 

1．她将电动车从地下车库沿坡道向上推，若推力平行于坡道，则坡道倾角越大，电动自行车对坡道的压力

A．越大          B．不变          C．越小

 

2．她将电动自行车推到水平平直路面后，以大小为 0.6 m/s² 的加速度从静止开始做匀加速运动，经过 8 s 到达一个十字路口，此时速度大小达到________m/s。

 

3．如图，她上班沿路线 ① 右转通过十字路口，下班沿路线 ② 左转通过该十字路口。某天上下班通过路口的速度大小相同。

（1）若她沿路线 ① 和路线 ② 转弯时受到的向心力大小分别为 F₁ 和 F₂，则

A．F₁ > F₂              B．F₁ < F₂              C．F₁ = F₂

（2）若路面水平，则提供向心力的是（    ）

A．摩擦力              B．重力          C．弹力

 

4．她家到学校直线距离为 2.7 km，某次葛老师从家骑行了 4.2 km 到学校，用时 20 min，则此次骑行的平均速度大小为_________m/s。

 

5．电动自行车在某次加速过程中，电动机的输出功率 P 随电动自行车速度大小为 v 变化的关系如图所示，则电动自行车的驱动力

A．先增大后不变          B．先不变后减小          C．先不变后增大

 

6．（简答）途中经过一倾角 θ = 5° 的坡道，葛老师骑车上坡过程中受到的阻力大小为 f = 50 N，若她想以 v = 3 m/s 的速度大小匀速上坡，分析说明她是否需要脚蹬助力。（g 取 9.8 m/s²）

【答案】

1．C

2．4.8

3．（1）A                （2）A

4．2.25

5．B

6．电动自行车的牵引力大小为 F_牵 = \(\frac{P}{v}\) = \(\frac{{400}}{3}\) N

所受的阻力为 (M + m)gsinθ + f = (110×9.8×0.087 + 50)N ≈ 143.79 N > F_牵，所以需要脚蹬助力。