1．天宫空间站

2022 年 11 月 29 日神舟十五号载人飞船入轨后与空间站组合体进行自主快速交会对接。

 

1．根据下列器材在地面上使用时的主要功能，航天员在空间站中同样可以正常使用的是（    ）

A．单摆演示器             B．弹簧拉力器

C．家用体重秤              D．哑铃

 

2．【多选】天宫空间站绕地球的运动近似可以看作匀速圆周运动，在天宫空间站运行的过程中，下列哪些物理量保持不变（    ）

A．动能         B．角速度              C．加速度              D．动量

 

3．仅考虑狭义相对论效应，在高速飞行的火箭里的时钟走过 10 s，理论上站在地面上的观察者手里的时钟走过的时间（    ）

A．大于 10 s         B．小于 10 s         C．等于 10 s         D．都有可能

 

4．航天员朱杨柱用水袋做了一颗水球，桂海潮用球拍击球，水球被弹开。对于该实验说法正确的是（    ）

A．击球过程中，水球所受弹力是由于水球发生形变产生的

B．击球过程中，水球对“球拍”的作用力与“球拍”对水球的作用力是一对平衡力

C．梦天实验舱内，相对实验舱静止的水球不受任何外力的作用

D．梦天实验舱内，水球质量越大其惯性越大

 

5．某次实验中，航天员观察到水球中的气泡特别明亮，这主要是因为光在气泡内表面发生了________现象（如图）。若这种现象是在 P 点恰好发生的，θ = 53°，则水的折射率为_________。（sin53° = 0.8，cos53° = 0.6）

【答案】

1．B

2．AB

3．A

4．D

5．全反射，1.25

 

2．电磁感应现象

法拉第作出了关于电力场的关键性突破，发现了电磁感应现象，永远改变了人类文明。

 

1．在下列一些常用家用电器的使用过程中，应用电磁感应原理的是（    ）

 

2．如图为一理想变压器，原副线圈匝数比为 n₁∶n₂ = 10∶1，副线圈所接负载电阻为 10 Ω，原线圈接有效值为 100 V 的正弦交流电，则副线圈两端电压的有效值 U₂ =_______V，原线圈中电流的有效值 I₁ =_________A，负载电阻消耗的电功率 P₂ =_______W。

 

3．小李同学用图中两个电路研究通电自感和断电自感现象。图中 L 是一带铁芯的线圈，直流电阻忽略不计，A 、B 是额定电压为 1.5 V 的灯泡，直流电源为一节新的干电池。请将左侧栏对电键的实验操作与右侧栏可能观察到的小灯泡的现象用直线连接起来：

 

4．如图所示，面积为 0.2 m² 的 200 匝线圈处在匀强磁场中，磁场方向垂直于线圈平面，已知磁感应强度随时间变化的规律为 B =（2 + 0.2t) T，定值电阻 R₁ = 6 Ω，线圈总电阻 R₂ = 4 Ω，则回路中电流的大小为________A，a、b 两点间的电势差 U_ab =_________V。

【答案】

1．B

2．10，0.1，10

3．

4．0.8，− 4.8

 

3．体育运动

在体育运动项目中，包含着丰富的物理原理。只要你善于观察，都能用物理知识解决实际问题。

 

1．篮球训练中，某同学伸出双手迎接飞来的篮球，触球后双手随篮球收缩至胸前。这样接球有助于减小接球过程中（    ）

A．篮球动量的变化量                 B．篮球动能的变化量

C．篮球对手的作用力                 D．篮球对手作用力的冲量

 

2．体操运动员在上下抖动一轻质丝带，形成一列“绳波”，如图所示。其中 P 点恰处于平衡位置，a、b 两点沿波的传播方向相距 1.5 m、沿振动方向相距 0.5 m，运动员手中小棍上下抖动的频率为 3 Hz。波形沿丝带传播的速度大小应为_________m/s，小棍的起振方向向_________。从图示时刻起的 0.1 s 内，P 点振动的速度大小变化情况为_________。

 

3．跳水运动员在跳台上腾空而起。跳台距水面高度为 10 m，运动员恰好到达最高位置时，他的重心离跳台台面的高度为 1 m，当他下降到手触及水面时要伸直双臂做一个反掌压水花的动作，这时他的重心离水面也是 1 m。从最高点到手触及水面的过程中，其重心的运动可以看作自由落体运动，则他在此过程中完成一系列动作可利用的时间为______s（保留两位小数），忽略运动员进入水面后的受力变化，从手掌触及水面入水之后，他的重心能下沉到水面下约 2.5 m 处，假设运动员质量为 50 kg，入水过程中，试计算他克服水的平均阻力做功为_________J。（g 取 10 m/s²）

 

4．如图所示，在某次 3 000 m 短道速滑接力赛练习中，“接棒”的运动员甲提前站在“交棒”的运动员乙前面，并且开始向前滑行，待乙追上甲时，乙的速度大小为 12 m/s，甲的速度大小为 10 m/s，此时乙沿水平方向猛推甲一把，使甲以 15 m/s 的速度向前冲出。已知甲、乙运动员的质量均为 60 kg，乙推甲的时间为 0.8 s，冰面阻力足够小，求：

（1）在乙推甲的过程中，乙对甲的平均作用力大小；

（2）乙推甲后两人分开时乙的速度。

【答案】

1．C

2．1.8，上，先变小再变大

3．1.41，6750

4.（1）F = 375 N

（2）v_乙2 = 7 m/s

速度方向与甲运动员初始运动方向相同。

【解析】

3．（1）

（2）由动能定理 mg(h + hʹ) – W_f = 0 − 0

可得他克服水的平均阻力做功为 W_f = 50×10×(10 + 3.5) J = 6750 J

 

4．“中国天眼”：观天巨目、国之重器

位于我国贵州省平塘县的 500 m 口径球面射电望远镜（FAST），是目前世界上最大的单口径射电望远镜，有“中国天眼”之称。“中国天眼”的灵敏度超群，大幅拓展人类的视野，可以验证和探索很多宇宙奥秘，例如，引力理论验证、星系演化、恒星和行星起源，乃至物质和生命的起源等。

 

1.“中国天眼”接收系统的工作原理与普通收音机类似，则“中国天眼”接收的信息属于（     ）

A．红外线              B．无线电波          C．超声波              D．紫外线

 

2．“中国天眼”发现距离地球 17 光年的地方有一颗“超级地球”，据科学家测算，这颗星球具有和地球一样的自传特征。如图，OE 连线与其赤道平面的夹角为 30°，A 位置的重力加速速度为 g，D 位置的向心加速度为 ，则 E 位置的向心加速度为（     ）

A．\(\frac{g}{4}\)              B．\(\frac{3}{4}\)g            C．\(\frac{{\sqrt {15} }}{4}\)g               D．\(\frac{{\sqrt {3} }}{4}\)g

 

3．脉冲星是快速自传的中子星，每自传一周，就向外发射一次电磁脉冲信号，因此而得名。若“中国天眼”观测到某中子星发射电磁脉冲信号的周期为 T，已知该中子星的半径为 R，引力常量为 G。根据上述条件可以求出的是（     ）

A．该中子星的密度

B．该中子星的第一宇宙速度

C．该中子星表面的重力加速度

D．该中子星赤道上的物体随中子星转动的线速度

 

4．如图所示为“中国天眼”维护时的示意图。为不损伤望远镜球面，质量为 m 的工作人员被悬在空中的氦气球拉着，当他在离底部有一定高度的望远镜球面上缓慢行走时，氦气球对其有大小恒为 \(\frac{4}{5}\)mg、方向竖直向上的拉力作用。若将人视为质点，此时工作人员对球面的作用力大小为_________，方向为_________；为了维修更高处的镜面，假设工作人员要获得竖直向上的加速度 \(\frac{g}{10}\)，为尽可能保护镜面，请问工作人员对球面的作用力大小至少为_________，此时工作人员处于_________状态。（选填“超重”、“失重”或“平衡”状态）

【答案】

1．B

2．D

3．D

4．\(\frac{{mg}}{5}\)，竖直向下，\(\frac{{3mg}}{{10}}\)，超重

 

5．太阳能电池和电容

小李做了关于太阳能电池和电容器的两个实验，实验中太阳能电池的电动势在 3 V 左右，电容器的电容大于 1 000 μF。

 

1．小李设计的电路如图甲所示（图中电源为太阳能电池，定值电阻 R₀ = 4 Ω）。

（1）电路中 R₀ 的作用是__________。

（2）小李调节滑动变阻器测得多组数据，描绘出光照一定情况下电压 U 与电流 I 的关系，如图乙，由图像知当输出电流 0 ≤ I ≤ 150 mA 时，U 与 I 成线性关系。则电池电动势 E =_______V，在满足 U 与 I 成线性关系的条件下，该电池的内阻 r =_______Ω。（均保留两位有效数字）

（3）当电流大于 150 mA 时，随着电流增大，电池的电阻_________（选填“增大”、“减小”或“不变”）；当电压表的示数为 0.5 V 时，电池的输出功率为______W（保留两位有效数字）。

 

2．小李设计图 1 所示电路来观察电容器的放电过程，电源电压 6.0 V，小李先将单刀双掷开关 S 接通 2，一段时间后，把开关再改接 1 得到电流随时间的变化关系如图 2 所示。

（1）曲线与两坐标轴围成的面积代表电容器的____________；

A．电压         B．电容         C．电量          D．电阻

（2）由图 2 可估算出当电容器两端电压为 6.0 V 时该电容器所带的电荷量 Q 约为_______C，从而算出该电容器的电容约为________F；（结果均保留 2 位有效数字）

（3）【多选】小李改变电流传感器的位置，进一步观察电容器充放电现象，在下列四个图像中，表示电容器充放电过程中，通过传感器的电流随时间变化的图像和两极板间的电压随时间变化的图像，其中正确的有（    ）

【答案】

1．（1）保护电路

（2）2.9，3.3，增大，[0.42，0.43] 在此范围内均可以

2．（1）C

（2）[8.3×10⁻³，9.0×10⁻³]，[1.4×10⁻³，1.5×10⁻³] 在此范围内均可以

（3）AC

 

6．新能源汽车

随着科技的不断发展和环境保护意识的崛起，中国的新能源汽车市场正迅速壮大。相比传统燃油车发动机的效率约 10% ~ 40%（随着发动机的工作状态变化），新能源车中纯电动汽车的电机效率高达约 90%（行驶过程中几乎不变）。

汽车在平坦道路上保持匀速行驶受到来自地面的滚动阻力和来自空气的空气阻力。滚动阻力的大小与汽车重量成正比 F_f = c_rmg，其中 c_r 为滚阻系数。空气阻力的大小与汽车和速度的平方成正比 f = kv²，其中 k 为常量，和空气密度，汽车的迎风面积等有关。

 

1．新能源纯电动汽车所用的电能和传统燃油车所用的汽油（    ）

A．都是一次能源         B．都是二次能源

C．都是新能源              D．都是不可再生能源

 

2．一辆汽车的驱动电机（或发动机）的效率为 η，在平直道路上匀速行驶的速度为 v，不考虑其他能量损失，则该汽车的能耗总功率为（     ）

A．P = η(kv³ + c_rmgv)                            B．P = \(\frac{1}{\eta }\)(kv³ + c_rmgv)

C．P = η(kv² + c_rmgv)                            D．P = \(\frac{1}{\eta }\)(kv² + c_rmgv)

 

3．电动汽车中驱动电机常用的是异步感应电机和永磁同步电机，如图 a 是永磁同步电机示意图，其中转子为永磁体，定子上绕有线圈。为使转子如图所示顺时针转动，定子 A 线圈中此时的电流方向为_________。（选填“a 流向 b”，或“b 流向 a”）；该电机正常工作，转子持续顺时针转动，线圈 ABC 中应该通_______。（选填“直流电”或“交流电”）

4．某电动汽车的能耗总功率 P 和速度 v 的关系如图 b 所示，该汽车电池容量 W 为 75 kWh，则该汽车以 60 km/h 的速度行驶时，能够行驶的里程 x 为________km；通常纯电动汽车驾驶员有这样一个经验：“一上高速，续航减半”。即纯电动汽车的行驶里程 x 随着匀速行驶速度 v 的增大而减小，试利用图像解释这一现象：________________________________________________________________________________________________________________________________________________________。

【答案】

1．B

2．B

3．b 流向 a，交流电

4．667 km，汽车的行驶里程 x = vt = v \(\frac{W}{P}\) = W \(\frac{v}{P}\) = \(\frac{W}{k}\)，其中 k 为速度为 v 时图像上对应的点和原点连线的斜率。随着 v 的增大，k 增大，故当 W 一定时，x = \(\frac{W}{k}\) 减小，即随着速度的增加，电车续航将减小。