1．交通出行

浦东大道地道西起延安东路隧道浦东出入口，沿陆家嘴东路和浦东大道走向，全长 6.1 km。该地道为城市主干道，设计时速为 50km/h，限高 4.0 m。匝道设计时速为 40 km/h。

 

1．研究一辆汽车以设计时速通过整条浦东大道地道所需时间时，_________（选填：A．．．“能”      B．“不能”）将汽车视为质点，用时约______min。

 

2．小杨妈妈准备驾车去东方明珠，请小杨用导航软件进行导航。如图所示，软件推荐的三种方案（    ）

A．路程相同

B．位移相同

C．到达的时刻相同

D．所用的时间相同

 

3．如图，重力为 G 的手机被吸附在车载磁吸支架上，当车辆做匀速直线运动时，支架对手机的作用力（    ）

A．方向垂直手机平面向下

B．方向垂直手机平面向上

C．大小一定大于 G

D．大小一定等于 G

E．大小可能小于 G

 

4．小杨乘坐在沿直线行驶的车上，突然感受到“推背感”，他想在实验室用 DIS 模拟研究人感受到的“推背感”与车的“速度”有关，还是与车的“加速度”有关。他应选择_______测“推背感”，选择________测速度和加速度（以上均选填：A．“一个力传感器” B．“一个光电门传感器”    C．“一个分体式位移传感器”）。

 

5．质量为 2×10³ kg 的汽车在水平路面上由静止启动，前 6 s 内做匀加速直线运动，6 s 末速度达到 12 m/s，且达到汽车的额定功率，之后保持额定功率运动。已知汽车的额定功率为 96 kW，汽车受到的阻力大小恒为 4×10³ N，汽车在前 6 s 内的牵引力大小为______N，汽车在全过程中的最大速度为________m/s。

 

6．（多选）如遇雨天，路面湿滑，与干燥路面相比，汽车在湿滑路面上刹车时受到的阻力较小。若同一辆汽车以相同的初速度开始全力刹车，在干、湿两种路面上刹车的 v – t 图像如图所示。汽车在湿滑路面上刹车过程的（    ）

A．v – t 图线是 b             B．位移较大

C．平均速度较小            D．阻力做功较少

【答案】

1．A，7.32

2．B

3．D

4．A，C

5．8000，24

6．AB

 

2．火星探测

2021 年 2 月 10 日 19 时 52 分，我国首次火星探测任务“天问一号”探测器实施近火捕获制动，成功实现环绕火星运动。火星质量用 M 表示，“天问一号”探测器质量用 m 表示，万有引力常量为 G。

 

1．将“天问一号”环绕火星的运动视作匀速圆周运动。

（1）“天问一号”处于________（选填：A．“平衡” B．“非平衡”）状态，运动过程中动能________（选填：A．“变化”     B．“不变”）；

（2）当“天问一号”绕火星以半径为 r 做圆周运动时，其所受火星的万有引力大小为________，线速度大小为________（用己知物理量的字母表示）。

 

2．“祝融号”火星车承担着在火星表面的探测任务。车上有一个“∧”型支架如图所示，支架脚与水平面夹角 θ = 60°。支架上放置了火星表面重力为 20.0 N 的设备，则每个支架脚所受压力为________N，若 θ 增大，则每个支架脚所受压力________（选填：A．“变大”     B．“变小”）。

 

3．（计算）在距离火星表面 1.86 m 的位置将一小石块以 4.96 m/s 的初速度水平抛出，经 1 s 落到火星表面，不计气体阻力和火星表面的高低起伏变化。求：

（1）火星表面该处的重力加速度 g 的大小；

（2）第 1 s 末小石块速度 v 的大小；

（3）石块水平抛出的同时，在其正上方 1 m 处静止释放一小物块，物块与石块落到火星表面上的时间差 Δt。

 

4．未来某年 A 乘坐速度为 0.2c（c 为光速）的宇宙飞船跟随正前方的 B，B 的飞行器速度为 0.4c，A 向 B 发出一束光进行联络。B 观测到该光束的传播速度（    ）

A．大于 c      B．等于 c      C．小于 c

【答案】

1．（1）B，B；（2）G\(\frac{{Mm}}{{{r^2}}}\)，\(\sqrt {\frac{{GM}}{r}} \)

2．11.5，B

3．（1）3.72 m/s²；（2）6.2 m/s；（3）0.24 s

4．B

 

3．电容器

电容器在电子产品中有广泛应用。目前智能手机普遍采用了电容触摸屏，当手指接触到电容屏时，人体与电容屏就形成一个等效电容，改变该处电荷量，由此可根据传感线路所接收的电流确定触碰点的位置。

 

1．如图为五种不同型号的电容器，电容最大的是（   ），充满电后储存电荷量最少的电容器是（    ）

 

2．在研究电容器充放电特点的实验中，电路如图所示，电键 S 闭合后，单刀双掷开关 S₁ 置于接线柱________（选填：A．“1”        B．“2”）是充电过程；当充电完成时，电容器两极板间的电势差达到________（选填：A．“最小值” B．“最大值”）。

 

3．平行板电容器可以用来加速粒子，如图所示装置处在真空中两极板竖直放置，两极板间的电势差为 10 V，距离为 2.0 cm。已知电子的质量为 9.1×10⁻³¹ kg，电荷量为 − 1.6×10⁻¹⁹ C。

（1）平行板间电场强度方向为________，大小为________V/m；

（2）电子在负极板处由静止释放，运动至正极板处，该过程中电场力对电子做的功为________J，电子的电势能________（选填：A．“增大”        B．“减小”）；

（3）电子离开电场时的速度大小为________m/s（忽略相对论效应，结果保留 2 位有效数字）。

【答案】

1． E，B

2． A，B

3．（1）水平向左，500；（2）1.6×10⁻¹⁸，B；（3）1.9×10⁶

 

4．游乐场

游乐场里有许多好玩的设施都利用了重力做功使游客体验到“速度”。

 

1．如图所示，质量 m = 30 kg 的儿童从滑梯顶端 A 点由静止滑下，经长 l = 9.0 m 的旋转滑道到达底端 B 点，A、B 两点间的水平距离 x = 4.0m ，高度差 h = 3.0 m。若下滑过程中阻力 F 阻 的大小恒为 83 N，下滑过程中重力对儿童做的功为________J，阻力对儿童做的功为______J，儿童滑到底端 B 处的速度大小为_____m/s。

 

2．如图（a）所示是一条高架滑车的轨道示意图，各处的高度已标在图上，一节车厢以 1.5 m/s 的速度从 A 处出发，最终抵达 G 处，运动过程中所受阻力忽略。

（1）（计算）车厢在此过程中的最大速度（g = 10 m/s²）。

图（a）

（2）车厢抵达 G 处后轨道是水平的，可以在轨道上铺装一排水平放置的闭合线圈或铝板，车厢下端装电磁铁，简化模型如图（b）所示，到 G 处后给电磁铁通电可实现制动。

①已知电磁铁 a 端接电源正极，则轨道上线圈所在位置处磁场竖直分量的方向为________；

②用磁传感器可以测量电磁铁产生的磁场强弱，能描述磁场强弱和方向的物理量叫做_______，其国际单位是______。

【答案】

1．882，− 747，3

2．（1）26.5 m/s

（2）①向上；②磁感应强度，特斯拉

 

5．电路的应用

随着科技的进步和生活水平的提高，人们在生活中越来越离不开电路的应用。

 

1．语音指令“请把灯调暗”可令床头灯变暗，这说明接收到指令后，灯的（    ）

A．额定电压变小     B．额定功率变小    C．实际功率变小

 

2．（多选）如图为某控制电路的一部分。已知 AA′ 间的输入电压为 24 V，如果电阻 R = 6 kΩ，R₁ = 6 kΩ，R₂ = 3 kΩ，则 BB′ 间输出的电压可能为（    ）

A．0 V           B．6 V            C．12 V          D．24 V

 

3．某锂电池的参数如下图所示。根据信息“39.6 W·h”可知该电池充满电后可以供实际功率 30 W 的扫地机器人工作________h。扫地机器人在工作时，不同形式的能量的转化情况为________。

 

4．某扫地机器人中直流电动机的额定电压为 U，额定电流为 I，线圈电阻为 r。当扫地机器人正常工作时，电动机（    ）

A．线圈热功率为 UI           B．线圈热功率为 I²r

C．机械功率为 UI                D．机械功率为 I²r

 

5．某团队发明了一种新奇的智能电子织物，可以将显示器、键盘、电源等电子功能同时编织到织物中，形成一个多功能的综合织物系统。相关研究论文于 2021 年在《自然》杂志上发表。

（1）这种新型电子织物的特点是低功耗，功率在微瓦量级，电流在微安量级，则该电源输出电压的数量级约为________V（选填 ：A．“10⁻³”        B．“10⁰”    C．“10²”）；

（2）这种柔性电池与其他电池一样也有电动势和内阻等重要参数，其测量方法与测量一节干电池的电动势和内阻是相同的。需要的器材还有：电压传感器、电流传感器、滑动变阻器、电键、若干导线等。

①请将实验电路图补充完整。

②实验发现电池未接入电路时，两端电压为 1.4 V，当接入电路且电键闭合后，电压表示数为 1.1 V，电流表示数为 0.4 A，通过计算可得该电池的内阻为________Ω；如果改变滑片位置测量了多组 U、I，应作________图像，根据图像函数式________可得出 E、r，且误差更小。

 

6．为了限制电网的短路电流、减少短路电流对电网的冲击、隔断电网短路电流的传播，“超导限流器”这种电力设备应运而生。图（a）为“35 kV/90 MW”（1 MW = 10⁶ W）超导限流器接入电网的示意图，它的电阻 R 随电流 I 变化关系如图（b）所示。当电路中的电流为 2 kA 时，电路中用电器消耗的功率是________MW。

【答案】

1．C

2．BCD

3．1.32；化学能转化为电能，电能再转化为机械能和线圈的内能

4．B

5．（1）B

（2）①如图；

②0.75，U – I，U = E − Ir

6．70