1．交通问题

交通安全，人人有责，驾驶员在开车过程中需要遵守交通法规。

 

1．开车时应注意安全，避免急停急起。下列物理量中描述“急停急起”最恰当的一个是

A．速度                             B．速度变化量                   C．加速度

 

2．在高速公路上行驶中，时常会有导航系统的语音提醒“前方进入区间测速”，所谓“区间测速”测的物理量和运用的物理思想方法是

A．瞬时速度，控制变量                   B．瞬时速率，无限逼近

C．平均速度，建立模型                   D．平均速率，等效替代

 

3．手机导航 app 通常提供至少 3 个驾车出行方案，如图所示的 3 条路线中，行驶时间各不相同。

（1）完全相同的物理量是

A．路程                             B．位移

C．平均速度                      D．平均速率

（2）最快路线的平均速率为__________m/s。（保留两位有效数字）

 

4．图中记录了某驾驶员看到红灯后驾驶汽车以一定速度直线前行直到停下的过程，所用时间是 10 s。根据图像可判断该车的运动情况，做___________________________运动；请估算出汽车在这段时间内运动了约______ m 后停止。（保留两位有效数字）

 

5．利用警用无人机开展交通管理工作，可全天 24 h 抓拍交通违法行为，减轻巡逻警员工作强度。图中重为G的无人机在空中处于悬停状态进行拍摄，在无风无雨的理想情况下，无人机所受重力和空气对无人机向上的升力为一对________力（选填：“平衡”或“相互作用”）。突然，无人机的一个机翼损坏，导致升力变为原来的 3/4，无人机将处于__________状态（选填：“超重”或“失重”）。

【答案】

1．C

2．D

3．（1）B       （2）5.2

4．加速度减小的减速；11 或 12 或 13

5．平衡；失重

 

2．超导磁悬浮

超导体的电阻率在一定的低温下会突然消失，电流流经超导体时就不发生热损耗，可以毫无阻力地在导线中形成强大的电流，从而产生超强磁场实现磁悬浮。

 

1．在“超导磁悬浮”实验中，质量为 m 的超导体始终在高度为 h 处稳定悬浮，则此过程中磁场力对超导体做功为________。若在超导体竖直匀速上升高度为 h 的过程中，机械能增加量为________。

 

2．上海磁悬浮线路需要转弯的地方有三处，转弯处半径分别为 8000 m、2500 m 和 1300 m。一个质量为 60 kg 的乘客坐在以 360 km/h 不变速率驶过半径 2500 m 弯道的车厢内，乘客受到来自车厢的作用力大小约为_________ N；假设磁悬浮列车驶过转弯处的速率相同，列车经过半径为_________ m 的转弯处时乘客最不舒适。（结果均保留 4 位有效数字）

 

3．（多选）与“磁悬浮”对应的一种技术叫“电悬浮”。如图所示，竖直平面内有 a、b、c 三个质量均为 m 的带电小球，其中 a、b 固定于绝缘水平面上，三球的连线恰好组成正三角形，“电悬浮”恰好能使小球 c 静止，则

A．a、b、c 一定是同种电荷             B．a、b、c 的电荷量一定相等

C．a 对水平面的压力等于 1.5mg       D．绝缘水平面可能是光滑的

 

4．（计算）质量为 m = 500 kg 的超导磁悬浮列车模型，在水平轨道上受一水平方向的恒定磁场力 F = 2000 N 的作用，从静止开始做匀加速直线运动，经过 t = 10 s 后，速度达到 v = 20 m/s。求列车模型在此过程中的加速度 a 以及所受的摩擦力f的大小（假设摩擦力恒定）。

 

5．（简答）有人认为，高温超导磁悬浮列车不需要能量输入就能一直运行下去，这种观点是否正确？请说明理由。

【答案】

1．0；mgh

2．635.1；1300

3．AC

4．a = 2 m/s²，f = 1000 N

这种观点是错误的。

高温超导磁悬浮列车虽然利用超导特性减少了能量损耗，但在运行过程中，列车要克服空气阻力等做功，消耗能量。

能量不会凭空产生和消失，列车要维持运动，必须有外界能量的输入。

【解析】

4．由运动学公式 v = at 可得加速度 a = 2 m/s²

根据牛顿第二定律 F – f = ma，可得：2000 − f = 500×2

解得 f = 1000 N

 

3．新能源汽车

1．2024 年 6 月某新能源汽车发布的最新一代“刀片式”磷酸铁锂电池，质量能量密度提升至 192 W·h/kg，体积利用率提升 50%，适配性更广泛。用国际单位制的基本单位来表示质量能量密度的单位为________。

 

2．（多选）关于新能源汽车的电池充电过程，下列说法正确的是

A．电能全部转化为化学能

B．充电效率会低于 100%

C．充电过程中电池发热说明有能量损耗

D．充电时间越长，电池存储电荷的本领越大

 

3．“超级电容器”由于在电极中加入了表面积非常大的石墨烯，所以具备超大的电容，适合作为新能源汽车的动力电源。

（1）相对于普通电容器，“超级电容器”

A．极板电荷量较大                          B．极板间的电场强度较大

C．单位电压容纳的电荷量较大        D．带相同电荷量时电压较大

（2）充电过程中，超级电容器两极板间的电压 U 随电容器所带电荷量 q 发生变化，请在图中定性画出 U–q 图像。

（3）一辆电容为 1000 F 的超级电容器，充电电压为 12 V，充完电后电容器的电量为_______C；此时电容器储存的能量为_________ J。

 

4．电动汽车使用的电源一般由许多小型锂电池串并联组成，有小组设计实验测定某一节锂电池的电动势和内阻，如图甲所示，其中单位角度对应电阻丝的阻值为 r₀。主要实验步骤如下：

（1）将器材如图甲所示连接。开关闭合前，金属夹应夹在电阻丝的_________（选填：“A”或“B”）端；

（2）改变金属夹的位置，闭合开关，记录每次接入电路的电阻丝对应的圆心角 θ 和电流表示数 I，得到多组数据，并作出图像如图乙所示。其中图线斜率为 k，与纵轴截距为 b，则该节锂电池的电动势和内阻可表示为 E =_________，r =_________。（用 R₀、k、b、r₀ 表示）

【答案】

1．m²·s⁻²

2．BC

3．（1）C

（2）

（3）1.2×10⁴；7.2×10⁴

4．（1）B       （2）$\frac{r_0}{k}$；$\frac{b{r}_0}{k}$ − R₀

 

4．神秘的电场

场是物质存在的一种形态。电场无处不在，几乎弥漫于整个宇宙。人类的生活也时刻离不开各种场：重力场、磁场、电场等。在信息化时代，信息的形成、传递、储存都离不开场。

 

1．（多选）关于“场”，下列说法正确的是

A．场是看不见摸不着的物质，但我们可以用“场线”来形象地描述场的强弱及方向

B．相对观察者静止的电荷产生的电场称为静电场

C．麦克斯韦发表了电磁场理论，认为一切电场都能产生磁场

D．电磁场作为物质存在的一种形式，能独立于场源存在

 

2．下列物理量的负号表示大小的是

A．电场力 F = − 6 N                         B．电势能 E_p = − 6×10⁻⁶J   

C．电荷量 q = − 0.06 C                      D．电场力做功 W = − 6 J

 

3．现代物理学推测，电场力和万有引力同源，他们的性质非常相似。氢原子的示意图如图所示，电子在库仑力的作用下绕着质子沿椭圆轨道运动，由此可知

A．质子处于椭圆轨道的几何中心

B．电子距离质子越远，速度越大

C．电子距离质子最近时，电场力功率最大

D．相同时间内电子与质子连线扫过的面积相等

 

4．在电荷量为 Q 的点电荷产生的电场中，将无限远处的电势规定为零时，距离该点电荷 r 处的电势为 ，其中 k 为静电力常量。多个点电荷产生的电场中，某点的电势等于每个点电荷在该点单独存在的电势的代数和。电荷量分别为 Q₁ 和 Q₂ 的两个点电荷产生的电场的等势线如图中曲线所示（图中数字的单位是伏特，电子电量 e = − 1.6×10⁻¹⁹ C）。

（1）若在 A 点放一电子，请画出 A 点的电场方向，该电子在 A 点的电势能为_____________J。

（2）点电荷__________带正电（选填：“Q₁”、“Q₂”、“Q₁、Q₂ 都”或“Q₁、Q₂ 都不”）

（3）比较两个点电荷的带电量 |Q₁|_______|Q₂|（选填：“>”、“=”或“<”）

 

5．（多选）打印机的墨盒发出质量为 m 的微小墨滴，经带电室后带电，带电量由输入信号控制。随后以一定的初速度 v₀ 进入长为 L、间距为 d、电压为 U 的带电平行金属板，金属板右端与纸的距离为 L₁。忽略空气阻力、墨滴所受重力和偏转电场的边缘效应。下列操作中能使纸上的文字尺寸放大的是

A．仅增大 d                B．仅增大 U                C．仅增大 L₁                D．仅增大 q

【答案】

1．ABD         2．B              3．D

4．（1）

− 3.2×10⁻²⁰

（2）Q₁         （3）>

5．BCD

 

5．“天舟八号”货运飞船

2024 年 11 月 16 日，全球现役飞船中载货能力最大的“天舟八号”货运飞船成功对接空间站核心舱并转入组合体飞行。之后，“神舟十九号”航天员进入“天舟八号”进行货物转运等工作。

 

1．（多选）在“天舟八号”飞船对接核心舱并转入组合体飞行的过程中，飞船可以看作质点的是

A．研究飞船入轨前的运行轨迹                      B．研究飞船对接前的姿态调整

C．研究飞船与核心舱对接过程                      D．研究飞船对接后的运行周期

 

2．以前常采用径向交会对接方式，即飞船沿与空间站运动方向垂直的方向和空间站完成对接。空间站的运动可视为半径为R的匀速圆周运动，对接前飞船在空间站正下方 x 的“保持点”处调整为垂直姿态并保持相对静止一段时间（如图所示），准备好后，再逐步上升到对接点与空间站完成对接，这种方式控制难度高、对接时间长。“天舟八号”则采用从空间站正后方减速接近核心舱的后向端口对接方式，在 3 小时内完成精准对接。

（1）（多选）飞船在“保持点”时

A．运动速度大于第一宇宙速度

B．运动周期等于空间站的运动周期

C．向心加速度小于空间站的向心加速度

D．相对空间站静止，处于平衡状态

（2）当飞船从“保持点”逐步上升到空间站对接点完成对接的过程中，飞船的动能

A．逐步增大                             B．逐步减小

C．先增大后减小                      D．先减小后增大

（3）“天舟八号”相对于空间站以速度 v₀ 靠近核心舱，若推进器以恒定功率 P 工作，受到的阻力f恒定。经过一段很短的时间 t 后，速度变为 v，在该过程中“天舟八号”的位移大小为_______________________。

（4）（计算）已知地球质量 M，引力常量为 G，求飞船在“保持点”处的向心加速度 a_n 的大小。

 

3．“天舟八号”飞船使用“冷原子钟”实现高精度导航。在地球上的观察者看来，飞船上的冷原子钟与地球表面的冷原子钟相比

A．变慢了，主要因为狭义相对论的时间膨胀效应

B．变快了，主要因为广义相对论的钟慢效应

C．没有变化，主要因为光速不变原理

【答案】

1．AD

2．（1）BC（2）A              （3）$\frac{Pt-(\frac{1}{2}m{v}^2-\frac{1}{2}m{v}_0^2)}{f}$

（4）a_n = $\frac{GM}{R^3}$ (R − x) 

3．B

【解析】

（4）设空间站质量为m，受万有引力作用：$\frac{GMm}{R^2}$ = mω²R

可得：ω² = $\frac{GM}{R^3}$

“天舟八号”在“保持点”处相对空间站静止，因此角速度相同

向心加速度大小 a_n = ω²(R − x) = $\frac{GM}{R^3}$(R − x)