1．新能源汽车

我国新能源汽车产销量占全球比重超过 60%、连续 9 年位居世界第一位。我国已逐步形成新能源汽车与充电基础设施相互促进的良性循环。

 

1．纯电新能源汽车采用的是电力驱动，而不是燃油驱动。电力属于________能源，石油属于________能源。（均选择：A．“一次” B．“二次”）

 

2．新能源汽车品牌“特斯拉”是为了纪念物理学家尼古拉·特斯拉而命名的，物理量的单位特斯拉用国际单位制中的基本单位可表示为_______________。

 

3．新能源汽车安装了防撞预警安全系统，车载雷达会发射毫米波（毫米级电磁波），并对前车反射的毫米波进行处理。

（1）毫米波（    ）

A．遇前车时会发生明显衍射现象

B．由空气进入水时传播速度会变大

C．是原子核受到激发而产生

D．是横波能发生偏振现象

（2）雷达发现前方 28 m 处有一固定的障碍物后，防撞预警安全系统立即进行急刹车，汽车运动的 v – t 图像如图示。刹车过程中车的加速度的大小为_________m/s²。该车静止后距离障碍物的距离为_________m。

 

4．某型号新能源汽车的车厢空间容积约为 5.00 m³，阿伏加德罗常数为 6.02×10²³ mol⁻¹，标准状态下气体的摩尔体积为 22.4 L/mol，标准状态下空载车厢内的空气分子数约为_________个。（保留 3 位有效数字）

5．某型号新能源汽车的后备箱内安装有气压支撑杆，它主要由汽缸和活塞组成，开箱时密闭汽缸内的压缩气体膨胀将箱盖顶起，忽略气体分子间相互作用，若缸内气体（    ）

A．与外界无热交换，则气体温度升高

B．与外界无热交换，则气体分子的平均动能增大

C．温度保持不变，则气体压强变大

D．温度保持不变，则气体从外界吸收热量

 

6．在夏天高温 37℃ 时，新能源汽车的胎压监测系统显示左前轮胎的胎压为 2.10p₀（p₀ 为大气压强），轮胎的容积是 25.0 L。当冬季气温降低为 0℃（车胎不漏气且容积可视为不变，车胎内外无温度差），该轮胎的胎压为_________p₀，0℃ 时要将此轮胎的胎压提升到 2.40p₀，需要充入压强为 p₀ 的空气_________L。（均保留 3 位有效数字）

 

7．新能源汽车以恒定的加速度由静止开始沿平直的公路行驶，t₁ 时刻达到发动机额定功率后保持功率不变，t₂ 时刻起匀速行驶。汽车所受的阻力大小不变，则此过程中汽车的加速度 a、速度 v、牵引力 F、功率 P 随时间 t 的变化规律正确的是（    ）

 

8．部分新能源汽车的“智能玻璃”配备了抬头显示系统如图（a），可将车辆的行驶速度、导航信息等重要行车信息投射到前挡风玻璃上。其原理图如图（b）所示，投影系统完成成像过程后，传导至光波导片中，通过“全反射”原理将光传输到人眼。光波导片的玻璃基底的折射率为 n₁，玻璃基底周围介质的折射率为 n₂。

（1）n₁___________n₂（选择：A．“大于”     B．“小于”）。

（2）发生全反射的临界角为___________。

（3）“智能玻璃”还能根据车外光照度自动调节玻璃的透明度，车外光照度和玻璃的透明度的关系图像如图（c）所示。当透明度为 100% 时，车内光照度为___________Lx。

 

 

 

9．（配对）新能源汽车的能量回收系统，其工作原理为司机踩下驱动踏板时电池带动电机旋转，踩下刹车时电机反转回收能量。某小组模仿该能量回收系统设计了如图所示的模型：右侧装置为直流电机，导线框 abcd 的延长段可在两金属半圆内侧自由转动，且接触良好。请将下列相邻的方框根据物理知识用直线连接起来：

【答案】

1．B；A

2．kg·A⁻¹·s⁻²

3．（1）D                    （2）5；5.5

4．1.34×10²⁶

5．D

6．1.85；13.8

7．C

8．（1）A                    （2）arcsin\(\frac{{{n_2}}}{{{n_1}}}\)             （3）60（55 ~ 65 均可）

9．

 

2．动力电池

新能源汽车的电池组安装在车辆底盘上为汽车提供动力来源，几百节锂电池通过串联和并联连接成电池组后，电压一般为 380 ~ 560 V。

 

1．锂电池内部一般包括正极、负极、隔膜、电解质等组成部分，可用来反复充、放电，如图为锂电池的内部结构。锂电池主要依靠锂离子（Li⁺）在正极和负极之间移动来工作。充电过程中正极材料上的锂元素脱离出来变成锂离子，从正极经电解质通过隔膜嵌入负极材料，在此过程中，图中开关 S 连接的电路元件是_________（选择：A．“直流电源”  B．“用电器”）。

 

 

2．用正弦交流充电桩为动力电池充电的供电电路如图所示。配电设施的输出电压为 U₁ = 250 V，变压器均视为理想变压器，升压变压器原、副线圈的匝数比 n₁∶n₂ = 1∶8。充电桩“慢充”时的额定功率为 7 kW，额定电压为 U₄ = 220 V，频率为 50 Hz。

（1）t = 0 时刻，充电桩的电压 U₄ = 0，则交流电压 U₄ 随时间 t 变化的方程为 U₄ = ___________V。

（2）“慢充”时，充电桩电流 I₄ 的有效值为___________A。（保留 3 位有效数字）

（3）降压变压器原、副线圈的匝数比 n₃∶n₄ = 9∶1，输电线的总电阻 r 为___________Ω。（保留 3 位有效数字）

（4）配电设施的输出功率为_________kW。（保留 3 位有效数字）

 

3．为了测量某动力电池的电动势和内阻，某小组设计了如图（a）所示的测量电路图。电路中的定值电阻 R₁ = 1.1 Ω，电压表和电流表均为理想电表。

            

（1）在图（b）上完成实物电路的连接。

（2）正确进行实验操作，根据图（c）中的数据点画出 U – I 图像。

（3）动力电池的电动势 E = ___________V，内阻 r = ___________Ω。（均保留 2 位有效数字）

（4）定值电阻 R₁ 所起的作用是_______________________________________________________。

【答案】

1．A

2．（1）200\(\sqrt 2 \)sin100πt             （2）31.8

（3）5.65 或 5.66 或 5.67             （4）7.06 或 7.07 或 7.08

3．（1）

（2）

 

（3）3.9 或 4.0；0.043 ~ 0.33 均可

（4）保护电路的作用（防止滑动变阻器不慎短路时，回路中电流过大而损坏电源及其他设备；使电压表变化明显等合理答案均可）

 

3．防火防灾

锂电池在使用时电池温度过高容易导致电池隔膜损坏，引起短路。锂电池内部热量积累过多，引发“链式化学反应”，造成电池爆炸燃烧。消防员走进学校，给同学们讲解日常火灾防控和疏散逃生常识，树立消防安全意识，增强自防自救能力。

 

1．（多选）原子物理中同样有“链式反应”，铀 235 发生此反应需要的条件有（    ）

A．受到慢中子轰击                                        B．受到快中子轰击

C．铀块的体积大于临界体积                          D．将天然铀制成浓缩铀

 

2．有一类防火常用的烟雾探测器，原理是其放射源处的镅 ²⁴¹₉₅Am 放出的 α 粒子，使壳内气室中的空气电离而导电，当烟雾粒子进入壳内气室时，就会阻挡部分 α 粒子使电流减小从而触发警报。

（1）半衰期为 433 年的镅 0.3 微克，经过 866 年后剩余镅的质量为___________微克。

（2）²⁴¹₉₅Am 发生一次 α 衰变所产生的新核的中子数比质子数多___________个。

 

3．另一类光电烟雾探测器的原理如图（a），当有烟雾进入时，来自光源 S 的光被烟雾散射后进入光电管 C，光射到光电管中的钠表面时会产生光电流。传感器检测到光电流大于预设范围便会触发警报。金属钠的遏止电压 U_c 随入射光频率 ν 的变化规律如图（b）所示。

（1）光源 S 发出的光波波长应小于___________m。

（2）图（b）中图像的斜率为 k，普朗克常量 h = ___________。（电子电荷量 e）

 

4．如图（a）为救灾工作中消防员从顶楼直降到某一楼层的瞬间，如图（b）所示 O 点为轻绳悬挂点且保持固定，脚与竖直墙接触点为 A，人的重心在 B，A 与 B 中间部分可简化为轻杆。初始时 ∠OBA = 90°，消防员在缓慢下降过程中 AB 长度以及 AB 与竖直方向的夹角均保持不变。墙对轻杆的弹力大小的变化规律是___________，轻绳上拉力大小的变化规律是___________。（均选择：A．“逐渐减小”     B．“逐渐增大”     C．“先减小后增大”）

 

 

5．消防员从绳上跳下，双脚触地后顺势弯曲双腿，在他的重心下降的过程中，消防员受到地面支持力 F 随时间 t 的变化如图示。下列说法正确的是（    ）

A．t₁ ~ t₂ 时间内消防队员的重心在加速下降

B．t₂ ~t₃ 时间内消防队员的重心在减速下降

C．t₂ 时刻加速度为零

D．t₂ 时刻速度最大

 

6．两消防员在水平地面上的 A、B 两处同时使用喷水枪对高楼着火点进行灭火。如图中虚线所示为简化后的出水轨迹，若均能垂直击中竖直楼面上的同一位置点 P，不计空气阻力。A、B 两处喷出的水在空中运动的时间分别为 t_A 和 t_B，则 t_A___________t_B。A、B 两处喷出水的初速度的大小分别为 v_A 和 v_B，则 v_A___________v_B。（均选择：A．“大于” B．“等于” C．“小于”）

 

7．消防员用横截面积为 S 的喷水枪，喷出恒定流速为 v 的水流，水流垂直射向着火的墙体后，速度可视为 0。水的密度为 ρ，水流的重力忽略不计。求：

（1）水枪在 Δt 时间内喷出水的质量。

（2）墙体受到水流平均冲击力的大小。

【答案】

1．ACD

2．（1）0.075）         （2）51

3．（1）5×10⁻⁷       （2）ke

4．A；B

5．B

6．B；A

7．（1）m = ρSvΔt

（2）F = ρSv²

 

4．校园生活

身高 1.8 m，质量 70 kg 的小悟高中生涯即将结束，回首三年校园生活确实是精彩纷呈。

 

1．医生用心电图仪为小悟做毕业体检，将测量电极置于体表的一定部位，记录出心脏兴奋过程中所发生的有规律的电变化曲线，称为心电图。

（1）检查仪卷动纸带的速度为 1.5 m/min，检查的结果如图所示。小悟的心率约为（    ）

A．65 次/min                     B．70 次/min

C．75 次/min              D．80 次/min

（2）对于人体来说，整个心脏可等效为两个等量异号点电荷组成的系统泡在电解质溶液中。体内电荷分布如图（a）所示，等效电场如图（b）所示。B 与 B′ 为两点电荷连线的中垂线上关于 O 点的对称点，B 点电场强度_________B′ 点电场强度。A 与 A′ 为两点电荷连线上关于 O 点的对称点，A 点电势_________A′ 点电势。

 

 

2．老师将一个发出固定频率声音的蜂鸣器绑在长竹竿的一端，闭合开关后听到它 发出声音。现用竹竿把蜂鸣器举起并在头顶上方 O 点所在的水平面内快速做圆周运动，蜂鸣器从 A 转动到 B 的过程中，某时刻小悟、老师及小理三人听到蜂鸣器发出声音的频率分别为 f₁、f₂、f₃。则 f₁、f₂、f₃ 三者间的关系为______。

 

 

 

 

3．小悟乘坐地铁上学所使用的交通卡如图（a），内部含有一个 7 匝的感应线圈。刷卡的原理可简化为如图（b）所示，线圈内的磁场可视作匀强磁场，磁感应强度为 B（垂直纸面向内为正）。地铁站闸机发出磁场信号的 B – t 变化规律如图（c）所示，线圈中会产生相应的电信号。每匝线圈面积均为 S = 20 cm²，线圈的总电阻 r = 0.1 Ω，线圈所连接的芯片的电阻 R = 0.3 Ω，其余部分电阻不计。求：

            

（1）0.2 s 时刻，电阻 R 上电流的方向；

（2）0.05 s 时刻，线圈产生的感应电动势的大小；

（3）0 ~ 0.4 s 内，电阻 R 产生的焦耳热；

（4）0.4 ~ 0.5 s 内，通过电阻 R 的电荷量。

【答案】

1．（1）C              （2）等于；高于

2．f₁ < f₂ < f₃

3．（1）N 流向 M

（2）E₁ = 5.6×10⁻³ V

（3）Q = 7.84×10⁻⁶ J

（4）q = 1.4×10⁻³ C