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2018-2022年北京中考物理5年真题1年模拟汇编 专题20 综合题（学生卷+教师卷）
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这是一份2018-2022年北京中考物理5年真题1年模拟汇编 专题20 综合题（学生卷+教师卷），文件包含专题20综合题--5年2018-2022中考1年模拟物理分项汇编北京专用解析版docx、专题20综合题--5年2018-2022中考1年模拟物理分项汇编北京专用原卷版docx等2份试卷配套教学资源，其中试卷共83页， 欢迎下载使用。
专题18 探究问题和简单题
1、（2022·北京·T24）为研究热敏电阻的阻值与温度的关系，小京按图所示的电路进行实验，其中电源两端电压U不变，为定值电阻。实验中，他将已做防水处理的热敏电阻先后浸没在温度、和的水中，闭合开关，分别读出对应电流表A的示数、和，发现。已知，请分析并说明热敏电阻的阻值与温度的关系。
【答案】见解析
【解析】
电源两端电压U不变，为定值电阻，依据欧姆定律和串联电路特点，可得
在的情况下
可得出热敏电阻的阻值逐渐变小，所以，热敏电阻的阻值随温度的升高而减小。
2、（2022·北京·T25）请阅读《国之重器—综合极端条件实验装置》并回答题。
国之重器——综合极端条件实验装置
从人类第一次仰望星空，到试图用“中国天限”破译日月星辰等天文现象的奥秘，从探究万物组成到利用扫描隧道显微镜透视物质的微观结构，都得益于实验条件的拓展和技术手段的进步。
在宇宙中、高温、高压、强磁场等极端环境比比皆是，而我们地球上的生活环境是一个相对温和的环境，要发现更多的新现象，就需要建造极端条件实验室，拓展研究空间。
所谓极端条件，指的是在实验室中人为创造出来特别低的温度、特别强的磁场、特别高的压强等（如图所示）实验条件。通过创造极端条件，可以发现和揭示许多在通常条件下观察不到的奇异物质特性，例如某些物质在很低的温度时，电阻就变成了0（如铝在-271.76°C——即1.39K——以下时电阻为0），这就是超导现象。
肩负原始创新重任的国之重器——国际首个综合极端条件实验装置布局在北京怀柔科学城，并已投入使用。该项目拥有极低温（可达1mK）、强磁场（可达32.35T）、超高压（可达）和超快光场（时间分辨率可达s）极端条件实验装置。
科学家们将极端条件进行综合运用，大大拓展了物质科学的研究空间，为发现新物态、探索新现象、开辟新领域，创造了前所未有的机遇。
请根据上述材料，回答下列问题
（1） 请写出我国综合极端条件实验装置中的一个极端条件：___________。
（2） 我国自主研制的载人潜水器“奋斗者”号成功完成了10000m的深潜试验，创造了中国载人深潜的新纪录。超高压极端条件的压强约为“奋斗者”号在10000m深海中（海水密度取）承受压强的___________倍。（填写正确选项前的字母）
A 4 B. 40 C. 4000 D.400000
（3） 强磁场的产生需要大电流，但电流越大，导线的温度就会越高，通常会导致铝导线等熔化，给强磁场的产生带来限制。依据文中信息，请写出应选择哪种极端条件，能减少电流通过导线所产生的热量，从而突破限制，创造强磁场极端条件，并写出选择依据。（ ）
【答案】 ①. 极低温 ②. C ③. 见详解
【解析】
（1）[1]由题可知，该项目拥有极低温（可达1mK）、强磁场（可达32.35T）、超高压（可达）和超快光场（时间分辨率可达s）极端条件实验装置。
（2）[2]“奋斗者”号在10000m深海中（海水密度取）承受压强为
p=ρgh=1.0×103kg/m3×10N/kg×10000m=1.0×107Pa
即
故ABD不符合题意，C符合题意。
故选C。
（3）[3]选择极低温极端条件。因为，铝等物质在极低温极端条件下可以出现超导现象，此种情况下导线的电阻为0，根据，电流通过导线产生的热量为0。这样就可以减小电流通过导线产生的热量，从而突破限制。
3、（2021·北京·T18）小丽在中国科技馆“会发电的衣服”的展台区，进行了如下探究实验∶用脚踩动踏步机踏板，带动发电纤维抖动，LED灯被点亮；增大踩动踏板的速度，发现被点亮的LED灯的数目增多。请你根据小丽的实验步骤及现象，写出她所探究的问题∶______。
【答案】发光小灯的数量与踩动踏板的速度是否有关
【解析】
增大踩动踏板的速度，发现被点亮的LED灯的数目增多；因此她所探究的问题是发光小灯的数量与踩动踏板的速度是否有关。
4、（2021·北京·T25）请阅读《华夏之光——主表》
华夏之光——圭表
我国古代的天文观测一直居于世界领先地位，天文学家们发明了许多先进的天文观测仪器，其中圭表就是典型的代表。圭表（如图所示）包括圭和表两部分，正南北方向平放的尺，叫作圭，直立在平地上的标竿或石柱，叫作表，圭和表相互垂直。战国以前的天史学家已能够利用水面来校正圭，使其水平，使用铅垂线来校正表，使其与圭相互垂直。
依据圭表正午时表影长度的变化，就能推算出二十四节气，依据表影长短的周期性变化，就能确定一回归年的天数。为了解决上述问题，元代天文学家郭守敬采取理论与实践相结合的科学方法，对圭表进行了一系列改进与创新。他将表的高度增加，并且在表顶加一根架空的横果，使表高变为传统表高的五倍。这样，测量时，把传统的确定表影端的位置变为确定梁影中心的位置，提高了测量影长的精度。郭守敬又利用小孔成像的原理，发明了景符，利用景符可以在圭面上形成太阳和横梁的清晰像（如图所示），这样就可以精确的测量表的影长了。这些措施成功解决了圭表发明以来，测影时“虚景之中考求真实”的困难。以圭表为代表的我国古代的料技成果，像一颗颗璀璨的明珠，闪耀着智慧的光芒，激励着我们攀登新的科技高峰。
请根据上述材料，回答下列问题∶
（1）请写出我国古代天文学家保证圭和表相互垂直的措施，并解释为什么这种措施可以保证圭和表是相互垂的。
（2）郭守敬的改进与创新措施解决了早期圭表的什么问题？
（3）除了圭表，请你再列举一个我国古代天文观测仪器。
【答案】见解析
【解析】
（1）战国以前的天史学家已能够利用水面来校正圭，使其水平，使用铅垂线来校正表，使其与圭相互垂直。因为重力的方向竖直向下，只要表和铅垂线平行，那么表就是竖直的，只要能让圭和表垂直，那么圭就是水平的。
（2）郭守敬的改进与创新措施解决了早期由于日光散射和漫反射的影响，早期圭表的表影边缘模糊不清，影响了测量表影长度的精度的问题。
（3）除了圭表，我国古代天文观测仪器还有日晷、浑仪、天体仪（浑象）、水运仪象台等等。
5、（2020·北京·T31）在其他条件相同的情况下，电阻较小的导体，其材料的导电性能较强。如图所示的电路中，R1是甲种材料制成的电阻丝，R2是乙种材料制成的电阻丝，它们的横截面积相同，长度分别为L1、L2且L1>L2。闭合开关S后，观察到电流表A1的示数I1大于电流表A2的示数I2。请分析并判断甲、乙两种材料导电性能的强弱。
【答案】见解析
【解析】
根据，因为电压相等，通过的电流I1>I2，所以R1
科学重器一原子钟
星空浩瀚，地球章动，四季更替，草木枯荣。从人类意识觉醒开始，“时间”便如影随形。从太阳升落、日晷、沙漏、水钟、机械钟、石英钟到目前最准确的计时工具原子钟，这些计时方法与工具的发展体现了不同时代劳动人民的智慧计时工具大多是以某种规则运动的周期（完成一次规则运动所用的时间）为基准计时的，比如日晷以日地相对运动的周期为基准；机械摆钟以摆的振荡周期为基准；石英钟以石英晶体有规则的振荡周期为基准。选作时钟基准的运动周期越稳定，测量时间的精准度就越高，基于此科学家制造出了原子钟（如图所示）。它以原子释放能量时发出电磁波的振荡周期为基准，由于电磁波的振荡周期很稳定，使得原子钟的计时精准度可达每百万年才差1秒。
人们通常选取自然界中比较稳定、世界各国都能接受的事物作为测量标准。正是由于原子辐射电磁波振荡周期的高稳定性，适合作为时间的测量标准，于是在1967年，国际计量大会将“1秒”重新定义为铯133原子辐射电磁波荡9192631770个周期的持续时间。时间单位“秒”作为国际通用的测量语言，是人类描述和定义时空的标尺。
虽然制定了统一的时间测量标准，但若各地时间不能同步，也会给人们带来麻烦。比如，若电网调节时间不同步，可能会烧坏电机；金融市场时间不同步，可能会导致巨大的经济损失。这就需要有一个时间基准，用于实现时间的同步，就像日常生活中，我们常常根据电视台播报的时间来校准自己的时间一样。在我国，提供校准时间的是位于西安的国家授时中心的原子钟，它被用作基准钟向电视、广播、网络等提供报时服务。在导航系统中，如果导航定位的精准度为1米，则要求卫星上原子钟的时间同步必须在3×10-9之内，这需要卫星上的原子钟和地面上的基准钟定期校准，以保证定位的精准度。我国自主研制的北斗导航系统中，原子钟堪称“导航卫星的心脏”，使我国在导航精准度方面达到厘米级，处于全球领先水准。北斗导航系统可以给安装了芯片的共享单车设定电子围栏，也可以判断汽车行驶在哪个车道，甚至还可以实现送货的无人机精准地降落在客户的阳台上。计时工具的演变，展现了人类“时间文化”的进程更彰显出人类精益求精、不探索、追求卓越的科学精神。
请根据上述材料，回答下列问题：
(1)原子钟可以作为时间同步的基准钟，依据的是原子辐射电磁波振荡周期的______；
(2)下列物体相比较，最适合提供计时基准的是______；（填写正确选项前的字母）
A.摆动的小球 B.沿直线运动的汽车 C.静止的书本
(3)在实际生活中会出现各种“标准”。请你结合对文中时间“标准”的理解，除文中提到的实例外，再列举一个“标准”______，并说明该“标准”在具体实例中是如何应用的______。
【答案】 (1). 高稳定性 (2). A (3). 见解析 (4). 见解析
【解析】
(1)[1]由材料可知，原子钟可以作为时间同步的基准钟，由于原子辐射电磁波振荡周期的高稳定性。
(2)[2]由材料可知，以某种规则运动的周期（完成一次规则运动所用的时间）为基准计时。
A．以摆动的小球振荡周期为基准计时，符合题意。
BC．沿直线运动的汽车和静止的书不能完成一次规则的运动，不能作为计时基准，不符合题意。
故选A。
(3)[3][4]实际生活中会出现各种“标准”，比如：1.30m是儿童免费乘坐北京地铁的身高标准，身高低于1.30m的儿童可享受免费乘车待遇，身高不低于1.30m的则不能享受免费乘车待遇。
7、（2019·北京·T33）请阅读《郭守敬望远镜》并回答问题
郭守敬望远镜
“星汉灿烂，若出其里”，漫天星光绝大多数都来自宇宙中的恒星，怎样知道这些遥远且炽热的恒星的成分呢？用光谱！我们知道，阳光通过三棱镜后会发生色散，形成一条按照一定顺序排列的彩色光带，我们称之为光谱．太阳是恒星，因此太阳的光谱是一种恒星光谱，恒星光谱包含了恒星的很多“户口”信息，比如化学成分、密度、气压、温度、恒星年龄等．恒星光谱除了包含恒星自身的信息之外，还能告诉我们恒星以及它所在的星系是在远离，还是再靠近我们，甚至还能告诉我们远离或靠近的速度有多大，观测表明，恒星或星系远离我们的速度与它跟我们之间的距离成正比，根据恒星或星系远离我们的速度可以知道这个恒星或星系距离我们有多远．
光谱望远镜是获取恒星光谱的有力工具，目前世界上最好的光谱望远镜是由中国天文学家自主研制的，以元代著名天文学家、数学家、水利工程专家郭守敬名字命名的“郭守敬望远镜”，如图所示，它可以将接受到的恒星的光会聚后通过色散系统形成恒星光谱，进而获取恒星的信息，它能够同时观测4000个天体，是当今世界上光谱获取效率最高的望远镜，在刚刚过去的七年，巡天观测中（所谓“巡天观测”，就好比是“给天上的星星做‘人口’普查”），郭守敬望远镜．共获取1125万条光谱，成为世界上第一个获取恒星光谱数突破千万量级的天文望远镜．我国科学家通过对这些恒星光谱的分析，绘制成了一个包含636万组恒星光谱参数的星表，重新确立了银河系晕（音yùn）的内扁外圆的结构，并取得了其他一些令世界瞩目的重大发现，这在某种程度上增强了人类寻找另一个“地球”和地外生命的信心！
目前，郭守敬望远镜已开启新一轮的“霸气”巡天观测征程，使用郭守敬望远镜可以“普查”银河系更多的恒星，以它的观测能力，北半球天空仍然有约一亿颗恒星可观测，可以让“普查”资料更全面、更详细，更好地帮助我们了解银河系的历史、现状和未来．
请根据上述材料，回答下列问题：
（1）恒星发出的光经过郭守敬望远镜的光学系统形成恒星光谱的现象属于光的________现象．
（2）我国科学家通过分析恒星光谱确立了________的内扁外圆新结构．
（3）已知“长蛇II星系团”距离我们约33亿光年，它远离我们的速度约为6×,请你根据文中信息，估算远离我们的速度约为4×的“牧夫座星系团”距离我们约________亿光年．
【答案】 (1). 色散 (2). 银河系晕 (3). 22
【解析】
（1）恒星发出的光经过望远镜形成恒星光谱，这种现象属于光的色散现象；
（2）短文中介绍了，我国科学家通过对这些恒星光谱的分析，绘制成了一个包含636万组恒星光谱参数的星表，重新确立了银河系晕的内扁外圆的结构；
（3）根据短文提供的信息，恒星或星系远离我们的速度与它跟我们之间的距离成正比，可得： ，代入数值得： ，解得s2=22亿光年．
8、（2018·北京·T31）如图所示，将一个小球浸没在水中由静止释放，请根据小球的受力情况分析其可能出现的运动情况．（可画受力示意图辅助说明）
【答案】
【解析】
根据小球受到的重力与浮力的关系决断小球的运动状态．
当浮力小于重力时，合力的方向向下，小球下沉，即向下运动，如左图；
当浮力等于重力时，二力平衡，合力为零，小球保持静止，处于悬浮状态，如右图；
当浮力大于重力时，合力的方向向上，小球上浮，即向上运动，如中间图．
点睛：根据重力和浮力的大小关系，求得合力，结合运动和力的关系可分析运动状态，这也是我们常用到的浮沉条件之一．
9、（2018·北京·T32） 请阅读《物理实验中的图象法》回答问题．
物理实验中的图象法
物理实验中的图象法是一种整理、分析数据的有效方法，图象中的图线可直观、简洁地显示出因变量随着自变量变换的趋势或规律．如果想要将物理实数据绘制成图象，可以按照下面的步骤来进行．
第一步，建立坐标轴、标注物理量和设定分度．首先建立坐标轴，通常用横轴代表自变量，纵轴代表因变量，在坐标轴上分别标注自变量和因变量的名称及单位；然后，设定坐标分度值．为了使绘制的图线比较均匀地分布在整幅坐标纸上，而不要偏在一角或一边，坐标分度值可以不从零开始．在一组数据中，自变量与因变量均有最低值和最高值，分度时，可用低于最低值的某一整数值作起点，高于最高值的某一整数值作终点．
第二步，根据数据描点．描点时根据数据在坐标纸上力求精准地画出对应的点．
第三步，绘制图线．绘制图线时不要把数据点逐点连接成折线，而应依据数据点的整体分布趋势，描绘出一条直线或光滑曲线，让尽可能多的点在图线上，或让数据点比较均匀地分布在图线两旁，这样绘制出的图线比图上的任何一个数据点更适合作为进行分析预测的依据．
倒如，小宇记录了自己沿直线步行过程中的时间及所对应的路程，如图中的黑点是他根据记录的数据在坐标纸上描出的数据点，利用这些数据点绘制出了如图中的直线．利用这条直线可以清楚地看出小宇步行的过程近似为匀速运动，还可以利用图线上的点计算出小宇步行过程中的速度，进而用速度预测出他在某一段时间内步行的路程．
请根据上述材料，回答下列问题：
（1）根据如图所示的图象，预测小宇步行10s的路程为_____m．
（2）下表是某同学记录的物体温度随时间变化的实验数据．
①若要绘制上述物体的温度随时间变化的图象，应选择如图中____图更合理．（选填“甲”或“乙”）
②请在你选择的图中描出第20min时的温度数据点，并绘制出本次实验中物体温度随时间变化的图线_____．
【答案】 (1). 10 (2). 乙 (3).
【解析】
（1）由图1知路程和时间成正比，说明做匀速直线运动；
当路程为5m时，时间为5s，
所以小宇的速度为：；
小宇步行10s经过的路程为：
；
（2）①由表格数据知温度的最高温度为80℃，最低温度为45℃；
为了能够更准确的反映物体温度随时间变化规律，纵坐标需要从低于最低温度的40℃开始即可，故图2的乙更合理；
②由表格数据知第20min时的温度为55℃，描出该点；
根据文中描述的连接图像的方法，用光滑的曲线连接温度最高和最低点，且经过20min时的温度点，得到图象，如图所示：
点睛：根据文中内容可知：图线可直观、简洁地显示出因变量随着自变量变换的趋势或规律，所以图像法是一种很重要的研究和显示物理规律的方法，很多的物理题中都有图像，要多练习，能从图像熟练获得我们解题所需的有用信息．
1、（2022·北京门头沟·九年级期末）通过以下材料的阅读回答问题：
国际单位制的由来和演变
说起国际单位制，大家并不陌生，在生活中人们经常会接触到米、千克、秒等计量单位。国际单位制与每个人的生活都息息相关，是世界上普遍采用的计量单位制，是构成国际计量体系的基石，也是促进人类不断进步的基础性工具。
国际单位制是国际计量大会采纳和推荐的一种一贯单位制。在国际单位制中，将单位分成三类：基本单位、导出单位和辅助单位。7个严格定义的基本单位是：长度单位：米、质量单位：千克、时间单位：秒、电流单位：安培、热力学温度单位：开尔文、物质的量的单位：摩尔和发光强度的单位：坎德拉。基本单位彼此独立，导出单位很多，都是由基本单位组合起来而构成的。辅助单位只有两个，纯系几何单位。当然，辅助单位也可以再构成导出单位。各种物理量通过描述自然规律的方程及其定义而彼此相互联系。为了方便，选取一组相互独立的物理量，作为基本量，其他量则根据基本量和有关方程来表示，称为导出量
下面给大家介绍一下长度和质量的国际单位的由来和演变。
国际单位制的长度单位米起源于法国。1790年5月由法国科学家组成的特别委员会，建议以通过巴黎的地球子午线全长的四千万分之一作为长度单位——米，1791年获法国国会批准。为了制造出表征米的量值的基准器，在法国天文学家捷梁布尔和密伸的领导下，于1792～1799年，对法国敦克尔克至西班牙的巴塞罗那进行了测量。1799年根据测量结果制成一根3.5毫米×25毫米矩形截面的铂杆，以此杆两端之间的距离定为1米，并交法国档案局保管，所以也称为“档案米”。这就是最早的米定义。1983年起，米的长度被定义为“光在真空中于1/299 792 458秒内行进的距离”。
质量的国际单位制是千克，最初是规定1立方分米纯水在4摄氏度时的质量为“1千克”，这是因为当时的科学家发现，水在4摄氏度时的密度最为稳定。然而，以水为标准的质量使用起来并不方便，所以1889年千克被批准由一块39毫米高、底面直径也为39毫米的铂铱合金圆柱体来定义。其中铂含量为90%、铱含量为10%，不仅稳定性强，还具有极强的抗氧化性和抗化学腐蚀性。这个圆柱体学名为“国际千克原器”，被人们亲切称为“大K”。
2018年11月16日，第26届国际计量大会在凡尔赛召开，国际单位制迎来了自1960年创立以来最重大的变革。国际计量大会通过了关于修订国际单位制的决议。国际单位制7个基本单位中的4个，即千克、安培、开尔文和摩尔将分别改由普朗克常数、基本电荷、玻尔兹曼常数和阿伏伽德罗常数来定义；另外3个基本单位在定义的表述上也做了相应调整，以与此次修订的4个基本单位相一致。这意味着国际单位制重新构建在我们当前对自然法则的最高认知上，同时消除了国际单位制与基于实物元器件定义之间的关联，国际单位制实现量子化变革。2019年5月20日起，最后一件实物基准千克原器“大K”正式退出历史舞台。
（1）国际单位制中，将单位分为______、导出单位和辅助单位。
（2）请写出一个由基本单位组合起来而构成的导出单位______。
【答案】 基本单位 m/s
【解析】
（1）[1]由材料中可知，在国际单位制中，将单位分为基本单位、导出单位和辅助单位。
（2）[2]由题意可知，长度的基本单位为m，时间的基本单位为s，故由这两个基本单位组合而成的导出单位为速度的单位，即m/s。
2、（2022·北京通州·一模）请阅读《超声波测速》并回答问题。
超声波测速
能引起人的听觉的声音频率在20Hz～20000Hz范围内，超声波是振动频率高于20000Hz的声波，它具有指向性好、反射能力强、能量集中等特点，可用于测距、测速等。
测距是测速的基础，如图1所示，超声波测速仪向静止的汽车发射超声波信号（简称信号），同时开始计时，信号传播过程中遇到汽车会被反射，测速仪接收到返回的信号停止计时，根据记录的时间及其与路程、速度的关系，可计算出汽车与测速仪之间的距离。图2甲是信号传播过程的s-t图像，s表示信号与测速仪之间的距离，t表示信号传播的时间。
测速仪测量汽车速度的原理是：测速仪向运动的汽车先后发射两次信号，根据汽车在两次遇到信号之间所通过的路程及所用的时间，由速度公式可得出汽车的速度。测速仪在公路上对运动的汽车进行测速时，向匀速驶来的汽车发射两次信号，两次发射信号的时间间隔是1.0s，第一次发射信号到接收用时0.6s，第二次发射信号到接收用时0.3s，两次信号传播过程的s-t图像如图2乙所示（t从第一次发射信号开始计时）。 超声波速度取340m/s。
请根据上述材料，回答下列问题：
（1）人耳______（选填“能”或“不能”）听到超声波；
（2）如图2甲所示，若t=0.4s，则静止的汽车与测速仪之间的距离为______ m；
（3）匀速运动的汽车在两次遇到信号之间通过的路程为______ m；
（4）匀速运动汽车的速度大小为______m/s。
【答案】 不能 68 51 60
【解析】
（1）[1] 人的听觉的声音频率在20Hz～20000Hz范围内，超声波是振动频率高于20000Hz的声波，所以人耳不能听到超声波。
（2）[2] 如图2甲所示，t=0.4s，超声波遇到汽车并返回的路程为
s=vt=340m/s×0.4s=136m
则静止的汽车与测速仪之间的距离为
（3）[3] 第一次发射信号汽车与测速仪之间的距离为
s1=vt1=340m/s×0.3s=102m
第二次发射信号汽车与测速仪之间的距离为
s2=vt2=340m/s×0.15s=51m
匀速运动的汽车在两次遇到信号之间通过的路程为
s车=102m-51m=51m
（4）[4] 匀速运动的汽车在两次遇到信号之间行驶所用的时间
t车=0.3s+0.4s+0.15s=0.85s
匀速运动汽车的速度大小为
3、（2022·北京昌平·二模）某课外小组进行了如下探究实验：在烧杯A和烧杯B中分别倒入200g的纯净水，在烧杯A中放入3g食用盐并搅拌，在烧杯B中放入10g食用盐并搅拌，待食用盐完全溶解后，从A、B烧杯中取出质量相同的盐水分别放入两个完全相同的烧杯甲和乙中，再将其放入冰箱降温，测出烧杯甲中的盐水凝固点为-1.5℃，烧杯乙中的盐水凝固点为-2.9℃。请你根据他们的实验步骤及现象，写出他们所探究的问题：______。
【答案】盐水的凝固点与盐水的浓度有关吗
【解析】
根据题意可知，A、B两杯盐水的浓度不同，放入冰箱，盐水放出热量，盐水凝固成冰，而盐水的浓度不同，发现盐水的凝固点也不同，故可以探究的问题是盐水的凝固点与盐水的浓度有关系吗？
4、（2022·北京·101中学二模）请阅读《制冷与生活》。
制冷与生活
制冷是通过某种方法或技术使空间内的温度在一定时间内低于环境温度的过程。从日常生活到科学领域，都离不开制冷技术。古代，人们通过热传递的方式制冷。如在家里放置冰块，可以达到降暑的目的。现藏于国家博物馆的青铜冰鉴，是我国战国时代就已发明的“原始冰箱”。冰鉴是一件双层的器皿，鉴内有一缶，如图所示。夏季，鉴击之间装冰块，缶内装食物，就可起到降温的作用；冬季，鉴缶之间装热水，还可起到保温作用。当代制冷有了新的发展，出现了各种制冷方法，广泛应用于生产生活中。
液氮制冷，已成为一种非常便捷实用的制冷技术。这项技术是利用了液氮无毒、低温、呈化学惰性等特性，直接接触发生热交换达到制冷效果。液氮的温度能低到-196℃左右，所以制冷非常快，可以直接和生物组织接触，就算立即冰冻也不会破坏生物活性。液氮制冷可应用于食品速冻、病变冷冻医疗、低温实验研究等。二氧化碳制冷被应用于2022年北京冬奥会的场馆制冰上。在国家速滑馆的热力学循环系统内，冰面下的液态二氧化碳吸热实现制冷，使水变成冰，而气态的二氧化碳再经过压缩、冷凝、膨胀等过程，又回到液态状态循环到冰面下。采用二氧化碳制冷，可以实现冰表面温差不超过0.5℃，温差越小，冰面的硬度就越均匀，冰面便越平整。生活中的冰箱制冷、空调制冷，也应用了类似的原理。磁制冷，是利用磁性材料来实现制冷的新技术。磁性材料在外加磁场发生变化时，会表现出吸热、放热的特性，磁制冷就是利用这个特性来实现制冷的。目前，该技术已应用于低温及超低温领域。随着科学技术和社会文明的进步，制冷技术将出现日新月异的变革，最终推动生产技术、科学研究的长足发展。
根据上述材料，回答下列问题：
（1）2022年我国冬奥会利用冰面下的液态二氧化碳吸热实现制冷，发生的物态变化是___________
A．汽化 B．凝华 C．升华 D．凝固
（2）结合上文内容，判断下列说法正确的是___________
A．利用液氮速冻食品时，液氮需要放热
B．往饮料中加冰块和冰鉴制冷的原理不同
C．液氮温度非常低，可以直接接触迅速制冷
D．磁制冷是利用磁性材料在外加磁场发生变化时会吸、放热的特性而实现的
（3）利用液态二氧化碳吸热制冷，使水变成冰，而气态二氧化碳变回液态时又会放出热量。如果你是冬奥场馆制冷系统的设计人员，请简单写出可以实现能量回收再利用的具体措施。___________
【答案】 A CD 见详解
【解析】
（1）[1]冰面下的液态二氧化碳汽化吸热，使得水凝固成冰，故A符合题意。
（2）[2] A．利用液氮速冻食品时，液氮汽化吸热，故A错误。
B．往饮料中加冰块和冰鉴制冷都是熔化吸热，原理相同，故B错误。
C．液氮的温度能低到-196℃左右，可以直接接触迅速制冷，故C正确。
D．磁制冷，是利用磁性材料来实现制冷的新技术。磁性材料在外加磁场发生变化时，会表现出吸热、放热的特性，磁制冷就是利用这个特性来实现制冷的，故D正确。
故选CD。
（3）[3]气态二氧化碳变回液态时会放出热量，这样热量可以回收再利用，满足观众席供暖、运动员生活热水、融冰池融冰等能源需求。
5、（2022·北京门头沟·二模）阅读材料，回答问题
光谱学的发展与应用
在牛顿之前，人们对太阳光的颜色及彩虹的成因争论不休。与此同时，大量新的分歧及新的光学现象陆续产生。直到牛顿做出了著名的色散实验——牛顿的三棱镜分解太阳光实验——谜底才得以解开。1666年，牛顿布置了一个房间作为暗室，只在窗板上开一个圆形小孔，让太阳光射入，在小孔后面放一块三棱镜，立刻在后面的墙上形成一条由红、橙、黄、绿、蓝、青、紫七种颜色排开的彩色光带。牛顿查找资料，发现当时对这一现象的解释是：白色的光通过三棱镜后之所以变成依次排列的各色光，并不是白光有复杂成分，而是白光与棱镜相互作用的结果。而牛顿又通过让单色光通过三棱镜后颜色并不发生改变，及利用光路可逆让七种单色通过三棱镜复原为白光的实验，不但驳斥了色散是白光与棱镜相互作用的结果，也证明了白光是一种由多种单色光构成的复色光这一事实。
那色散形成的原因是什么呢？这就需要知道光是什么，光就是电磁波，颜色的本质就是光的频率，由于复色光中拥有各种不同频率的光，而这些光在介质中传播又表现出不同的折射率。因此，当复色光在通过具有不同几何外形的介质传播之后，不同频率的光线会因折射率的不同导致出射角不同而发生色散现象，投映出连续的或不连续的彩色光带。而光带就是不同频率大小的光依次排列的单色光图案，也被称为光学频谱，简称光谱。
牛顿的色散实验，可算是最早的光谱研究了，其后渥拉斯顿和夫琅和费都先后独立地观察到了光谱线。1814~1815年之间，夫琅和费公布了太阳光谱中的许多条暗线，称为夫琅和费暗线。随着科学家们对光谱不断深入的研究，光谱学也逐渐成为光学的一个重要分支学科。实用光谱学是由基尔霍夫与本生在19世纪60年代发展起来的；由于每种原子都有其独特的光谱，犹如人们的“指纹”一样各不相同，因此可以根据光谱来鉴别物质和确定它的化学组成。这种方法叫做光谱分析。这种方法具有极高的灵敏度和准确度。某种元素在物质中的含量达10-10（10的负10次方）克，就可以从光谱中发现它的特征谱线，因而能够把它检查出来，后来人们还利用这种方法发现了几种当时还未知的元素，并且证明了太阳里也存在着多种已知的元素。光谱分析在科学技术中有广泛的应用。例如，在检查半导体材料硅和锗是不是达到了高纯度的要求时，就要用到光谱分析。相信随着科学技术的发展，光谱学也将在越来越多的领域发挥重要的作用。
（1）牛顿的色散实验说明白光是由________组成；
（2）请简述利用光谱可以检验物体所含元素种类的原理________。
【答案】 多种单色光 每种原子都有其独特的光谱，因此可以根据光谱来鉴别物质和确定它的化学组成
【解析】
[1]从材料中牛顿通过让单色光通过三棱镜后颜色并不发生改变，及利用光路可逆让七种单色通过三棱镜复原为白光的实验，不但驳斥了色散是白光与棱镜相互作用的结果，也证明了白光是一种由多种单色光构成的复色光这一事实，牛顿的色散实验说明白光是由多种单色光构成的复色光。
[2]从材料中可知，检验物体所含元素种类的原理是由于每种原子都有其独特的光谱，犹如人们的“指纹”一样各不相同，因此可以根据光谱来鉴别物质和确定它的化学组成。
6、（2022·北京昌平·二模）请阅读《天宫课堂——水球光学实验》并回答题。
天宫课堂——水球光学实验
北京时间2021年12月9日15:40，“天宫课堂”第一课正式开讲，“太空教师”翟志刚、王亚平、叶光富在中国空间站为广大青少年带来了一场精彩的太空科普课，这是中国空间站首次太空授课活动。
航天员王亚平用水球做了一个有趣的成像实验，她把一个金属圈轻轻地放入水袋中，再慢慢地抽出，这时在金属圈上形成一个大大的水膜，然后用饮水袋慢慢向水膜上注水。空间站处于微重力环境，在液体表面张力的作用下，水膜就变成了一个亮晶晶的大水球。将水球看作一个凸透镜，凸透镜对光线有会聚作用，王亚平站在两倍焦距以外，我们看到了她倒立的像，如图甲所示。随后，她用注射器往水球中注入空气，形成一个空气泡，因为在太空中浮力已经消失，所以气泡不会向上飘，而是老老实实待在水球中间。当她站到水球后面时，我们发现又在空气泡部分形成一个正立缩小的像，如图乙所示。这个现象是因为把带气泡的水球的中间部分单独切出来看，相当于是两个凹透镜，如图丙所示，凹透镜对光线有发散作用，所以中间部分就可以成正立缩小的像。而在水球内加气泡之后，水球虽然没有原来完整，但对光线仍然有会聚作用，依然能够成一个倒立的像。因此，在水球上形成了一倒一正两个像的神奇现象。
中国空间站作为国家太空实验室，也是重要的太空科普教育基地，“天宫课堂”采取天地互动方式进行，数据传输主要依靠中继卫星系统，为“天宫课堂”牵起天地沟通的重要“线路”。同时这也意味着中国已经可以对地外航天器进行约60分钟的实时监控，体现了我国科技发展的水平。
请根据上述材料，回答下列问题：
（1）水球光学实验中能形成如图甲所示的水球是因为空间站的_______。
A．微重力环境 B．真空环境
（2）利用如图的装置模拟图的水球实验，应在_______加入水。
A．球形鱼缸 B．球形鱼缸和烧瓶
（3）水球上形成了王亚平一倒一正两个像的神奇现象，是由于光的_______形成的。
A．反射 B．直线传播 C．折射 D．色散
【答案】 A A C
【解析】
（1）[1]太空中虽然是真空环境，但是航天员所处的空间站里面是存在供航天员正常呼吸的气体的，如图形成的水球是因为空间站的微重力环境。
（2）[2]如图的装置模拟图乙的水球实验，鱼缸中间的烧瓶相当于水球中间的空气泡，所以应该向鱼缸中加水。
（3）[3]光由一种介质进入另一种介质发生了光的折射，图中的两个像都是光从空气到水再到空气经过了不同的介质折射形成的。
7、（2022·北京朝阳·一模）请根据阅读材料，回答下列问题：
青铜器的“模”与“范”
方块汉字蕴含着极有韵味的中华文化，每个字都有出处 ，每个词皆有来历。“模范”这个词的起源几乎与中华文明史等同 ，其实“模”与“范”是不同的器具。
在古代铸造青铜器时 ，首先要 塑一个实心 的泥模，泥模上雕有花纹（如图A）。然后用这个泥模翻出泥质的外范，这个外范上 面就有了花纹（如图B）。再将最初制作的实心泥模表面刮去一层作内范（如图C），刮去的厚度就是所铸青铜器的厚度。内外范经过阴干、入窑焙烧两道工序，形成不易变形的 陶范。将内外陶范合在一起，留出注入液体的浇口， 外面用一层泥加固（如图D）。对陶范进行预热后 ，从浇口浇铸青铜熔液，待青铜熔液冷却后，打碎外范、掏出内范，一件青铜器就诞生了（如图E）。这种方法称为范铸法。
古人为了追求更为细致、精美的艺术效果，又发明了熔模法铸造青铜器。先以泥制作出内范，在其外部贴蜡。将蜡雕刻成所需制作的青铜器的形状，成为蜡模。外部再以泥填充加固，制成外范。通过加热使蜡质熔化，倒出后形成空腔。再向空腔内注入青铜熔液，凝固冷却后，打去填充的泥范，便可得到与蜡模相同的青铜器。1978 年出土的云纹铜禁（如图所示）是春秋中期的青铜器，其工艺精湛复杂，通高28.8cm，器身长103cm，宽46cm，质量95.5kg，呈长方形，它就是用熔模法铸造而成的 。
几千年来，模与范成为人们铸造钱币、器物的规范模具。今天，模范引申为值得学习与仿效的榜样。
（1）利用泥和蜡制作青铜器的模具，主要依据其材料的 ______等物理属性；
A．弹性 B．塑性 C．导热性 D．硬度
（2）制作云纹铜禁的蜡模至少需要______kg的蜡质材料。（ ρ蜡取0.9×l03kg/m3，ρ青铜取9.0×103kg/m3）
【答案】 BD 9.55
【解析】
（1）[1]利用泥和蜡制作青铜器的模具，模具需要一定的硬度，不易被折断，还需要形变不易恢复的特点，所以是依据材料的硬度和塑形，故AC不符合题意，BD符合题意。
故选BD。
（2）[2]质量是95.5kg，则云纹铜禁的体积是
则需要的蜡模的质量
8、（2022·北京密云·二模）冰壶又称掷冰壶，冰上溜石，属于冬奥会比赛项目。如图所示，扫冰队员使用刷子在冰壶前面的冰上刷动，发现冰壶运动距离变大；当扫冰队员使用刷子快速在冰壶前面的冰上刷动，发现冰壶运动距离更大。请根据这一现象，提出一个可探究的科学问题：______。
【答案】见解析
【解析】
冰壶运动员用刷子刷冰面，是在压力一定时，通过减小接触面的粗糙程度来减小摩擦力，故可以提出冰壶运动距离与冰面对冰壶的摩擦力大小有关吗？
9、（2022·北京大兴·一模）阅读《神奇的天宫课堂》，回答下列问题。
神奇的天宫课堂
2022年3月23日下午，“天宫课堂”第二课在中国空间站正式开讲并直播，神舟十三号乘组航天员翟志刚、王亚平、叶光富进行授课，如图所示。这是中国空间站第二次太空授课，也是中国航天员第三次进行太空授课。
在约45分钟的授课时间内，航天员相互配合，生动演示了微重力环境下太空“冰雪”实验、液桥演示实验、水油分离实验、太空抛物实验，这些实验现象跟在地面上的实验现象有非常明显的差别，使无数中学生感受到了太空环境下科学实验的魅力。
王亚平在太空舱中演示了这样一个实验：把一枚“冰墩墩”沿水平方向抛出，“冰墩墩”并没有像在地面上抛出的物体一样落回地面，而是做近乎完美的匀速直线运动，如图所示，为王亚平向观众展示“冰墩墩”的情景。
科学计算表明，在太空舱中的物体受到的地球引力大约是在地面附近的88.5%，如果地球对物体的吸引力恰好能使物体绕地球做圆周运动，在太空舱中的物体就好像重力完全消失了一样，物体将处于“完全失重”状态。但是由于地球并非是一个完美的球体且密度分布不均匀，并且太空舱在运动中受高空稀薄空气阻力的影响，使得太空舱的运动轨道不是完美的圆形且速度大小会有波动，因此太空舱中的物体也并非处于严格的“完全失重”状态。
（1）“冰墩墩”在太空舱中被抛出后做近似匀速直线运动，主要原因是_________；
A．“冰墩墩”受到跟运动方向相同的推力作用
B．地球对“冰墩墩”没有吸引力
C．地球对“冰墩墩”的吸引力很小
D．球对“冰墩墩”的吸引力绝大部分使它绕地球做圆周运动
（2）航天员长时间驻留在太空舱内，需要进行体育锻炼以保证身体健康，防止各部分机能退化。请你说出至少两种在太空舱内可能进行的体育活动。_________。
【答案】 D 使用弹簧拉力器锻炼，踩固定脚踏车锻炼，徒手体操
【解析】
（1）[1]由材料信息可知，太空舱中属于微重力环境，但是受到的引力并不是很小，冰墩墩受到地球的吸引力绝大部分使其绕地球做圆周运动，即冰墩墩处于完全失重状态，相当于不受任何力的作用，所以抛出后将做匀速直线运动，故D正确，ABC错误。
故选D。
（2）[2]航天员长时间驻留在太空舱内，需要进行体育锻炼以保证身体健康，但航天员处于完全失重状态，所以需要在重力作用下进行的运动都不能达到锻炼的效果。所以，在太空舱内可能进行的体育活动有：使用弹簧拉力器锻炼，踩固定脚踏车锻炼，做徒手体操等。
10、（2022·北京东城·二模）如图所示，容器中间用隔板分成左右两部分，隔板下部有一圆孔用薄橡皮膜封闭，小东在隔板的两侧中倒入不同深度的水，发现橡皮膜向左侧凸起，继续向某侧加入一定量的水，改变左右两侧的液面高度差，发现橡皮膜的形变程度发生变化。请你根据小东的实验步骤及现象，写出他所探究的问题：____________。
【答案】水的压强与水的深度有什么关系？
【解析】
由图中可知，一开始隔板左侧水面到圆孔的深度小于隔板右侧水面到圆孔的深度，左侧水对橡皮膜的压强小于右侧水对橡皮膜的压强，故橡皮膜会向左侧凸起，若继续向某侧加水，左右两侧水面的高度差变化后，橡皮膜的形变程度发生变化。故可知他所探究的问题是：水的压强与水的深度有什么关系？
11、（2022·北京海淀·二模）请阅读《挺进深海》
挺进深海
2020年11月10日，我国全海深载人潜水器“奋斗者”号（如图所示）在马里亚纳海沟深度10909m处成功坐底，刷新中国载人深潜的纪录，并在水下停留6小时，期间进行了一系列的深海探测科考活动，带回了海底岩石、沉积物、深海生物及深海水样等珍贵样本。“奋斗者”号不仅在深度上达到了目前全海深载人潜水器的最高标准，还大幅度提高了部件的国产率。
马里亚纳海沟是世界上最深的海沟，海沟底部有着巨大水压，同时完全黑暗、温度低，可谓是地球上环境最恶劣的区域之一、由于不同海域、不同深度的海水密度不同，“奋斗者”号在海水中受到的浮力是变化的。
“奋斗者”号的外壳坚固，其在下潜过程中体积保持不变，浮力的变化要靠压载铁来平衡。所谓“压载铁”，就是给“奋斗者”号增加总重的铁块。根据在不同海域测得的海水温度、盐度和深度等参数精确地计算下潜时所需要的“压载铁”质量。“奋斗者”号装配所需的压载铁下潜，当下潜至预定深度时，克服自身晃动、海底洋流等内外干扰，通过适时抛掉一定数量的压载铁，并利用相关技术实现悬停。完成潜水工作后，还需要根据实时水文数据抛卸压载铁，以减小“奋斗者”号的总重从而开始上浮。
“奋斗者”号的成功反映了我国当代科技工作者持续奋斗、勇攀高峰的精神风貌，每一位为中国探索星辰大海、保卫国泰民安、创造繁荣富强的工作者，都是这个时代最美的“奋斗者”！
请根据上述材料，回答下列问题：
（1）“奋斗者”号在马里亚纳海沟下潜时承受的海水对它产生的最大压强约为___________。（海水的密度近似取，取）
（2）“奋斗者”号在深海中通过抛卸压载铁由静止开始上浮时，其所受的浮力___________（选填“大于”或“等于”）它的总重；不考虑由于“奋斗者”号在水中运动所受到的粘滞阻力，它在深海中匀速上浮的过程中，其所受的浮力___________（选填“大于”或“等于”）它的总重。
（3）如果在一次测试中测得的马里亚纳海沟某海域海水密度和深度h的关系如图所示，请分析说明“奋斗者”号这样的深潜器在此海域加速下潜过程中，随着下潜深度的增加，所受的浮力如何变化？答：___________。
【答案】 1.0909×108Pa 大于 等于 逐渐增大
【解析】
（1）[1]“奋斗者”号在马里亚纳海沟下潜最深h=10909m时，承受的海水对它产生的压强最大，为
（2）[2]根据物体的浮沉条件可知，当“奋斗者”号在深海中通过抛卸压载铁由静止开始上浮时，其所受的浮力大于它的总重。
[3]不考虑由于“奋斗者”号在水中运动所受到的粘滞阻力，当它在深海中匀速上浮的过程中，只受重力和浮力，二力平衡，所以浮力等于它的总重。
（3）[4]由图可知，水的密度随深度的增加而增大。深潜器在此海域加速下潜过程中，排开水的体积不变，水的密度增大，根据F浮=ρ液gV排可知，深潜器受到的浮力逐渐增大。
12．（2022·北京·清华附中三模）阅读《实践十号卫星》
实践十号卫星
我国首颗微重力科学和空间生命科学实验卫星——实践十号安全着陆，任务圆满成功，标志着我国返回式卫星迎来发展新阶段。
卫星的回收是一个极其复杂的过程，这是因为卫星在轨道上高速飞行，当完成任务后需要它返回的时候，超高的速度冲向地球大气层，再入大气层的时候会与空气产生强烈的摩擦，卫星的表面会产生很高的温度，这就要求实践十号卫星在设计上充分考虑如何控制返回姿态，如何可靠地对付再入大气层时产生的极高温等难题。我国的实践十号卫星采用弹道式回收方式，它的特点是，航天器在进入返回轨道，再入大气层的时候，只受阻力作用而不产生升力，因而，下降的速度快，落点无法调整和控制，可能产生较大的落点偏差。
实践十号卫星主要任务之一是开展空间科学实验，研究、揭示微重力条件和空间辐射条件下物质运动及生命活动的规律。科学上讲的“微重力”，就是通常说的“失重”。这种环境中有效重力水平极低，仅为地球表面重力的倍，与物体受到的其他的力相比，重力的大小微乎其微，因此可以不再考虑。在这样的环境里，物体都是“飘着”的。实践十号此次搭载的19个科学实验是从200多个项目中公开遴选出来的，主要集中在前沿的流体力学和材料科学、空间生命科学等领域。其中还包括和法国、日本等国际合作的项目。
请根据上。述材料，回答下列问题：
（1）航天器在返回时，与空气摩擦生热，机械能转化为___________；
（2）质量为10kg的物体，在绕地球正常运行的实践十号中受到的重力为约为___________N；（用科学计数法表示）
（3）实践十号在微重力环境中，物体受到的重力仅为地球表面重力的倍，与物体受到的其它力相比，重力的大小微乎其微，下列在地球表面能做的实验，在实践十号的微重力环境下也能完成的是( )。
A．探究浮力大小与哪些因素有关 B．合力与分力大小的关系
C．动能与重力势能的转化 D．测量自由下落小球的平均速度
【答案】 内能 B
【解析】
（1）[1]航天器返回时，与空气摩擦生热，即克服摩擦做功，将航天器的机械能转化为内能。
（2）[2]绕地球正常运行的实践十号中，物体受到的重力
G=mg=10kg×10N/kg×10-6=1×10-4N
（3）[3]在实践十号中，物体受到的重力可忽略不计。
A．探究浮力的大小与哪些因素有关需要测重力，所以此探究无法完成，故A不符合题意；
B．合力与分力的大小的关系无需测量重力，所以在微重力环境下可以完成，故B符合题意；
C．动能与重力势能的转化中，重力势能与重力有关，所以在微重力条件下无法完成，故C不符合题意；
D．测量自由下落小球的平均速度，小球能自由下落是由于受到重力的作用，所以在微重力条件下无法完成，故D不符合题意。
故选B。
13．（2022·北京顺义·二模）阅读《航天器着陆的“平安之花”》，回答问题。
航天器着陆的“平安之花”
2022年4月16日上午，一朵“红白伞花”缓缓降落在内蒙古的东风着陆场，神舟十三号载人飞船成功着陆，3名航天员安全回家。
从距离地面300多公里的太空穿越大气安全着陆，需要经历四次刹车。第一次刹车是发动机，点火反推，让飞船脱离运行轨道，进入返回地球的轨道，飞船以无动力状态在地球引力的作用下自由下落。第二次刹车是在距离地面100km的时候，返回舱高速进入大气层后，强烈压缩其前面的空气，因此产生大量的热，造成温度急剧升高，温度可达2000℃左右。第三次刹车则是在距离地面10km的时候，开始用降落伞减速，这顶大伞是不能一下子全部打开的，否则伞会被空气崩破，返回舱也会随之被摔烂。科学家为开伞设计了一套程序，先是打开一个引导伞，引导伞工作16s，返回舱的下降速度可由180m/s减至80m/s，然后由引导伞拉出一个减速伞，再由减速伞带出主伞，主伞先开一个小口，慢慢地全部撑开，这时返回舱的下降速度逐渐由80m/s减至6m/s。主伞是用特殊的纺织材料做成的，这种材料耐压性能良好，质量轻，薄如蝉翼，但却非常结实，你就是使尽全身力气也无法把它撕破。主伞看上去是一整块，实际上它是由一千多条小伞布拼接而成，是工作人员一针一线缝制处理的。第四次刹车是快到地面时，返回舱底部的反推发动机瞬间，点火，最终把最后的一点速度也抵消掉，返回舱安全着陆。
神舟十三号载人飞行任务的圆满成功，标志着空间站关键技术验证阶段任务圆满完成，中国空间站即将进入建造阶段。
阅读上述材料，回答下列问题：
（1）从神舟十三号返回情况来看，目前只能通过两种可控的方法来给返回舱减速，一种是______，另一种则是反推装置。
（2）返回舱在第三次刹车过程中，下列说法正确的是______。（选填选项前字母）
A．返回舱的动能减小 B．返回舱的重力势能不变
C．返回舱的机械能减小 D．返回舱的机械能不变
（3）主伞是用特殊材料制成的，这种材料还可应用在______方面，这是利用了材料的______特点。
【答案】 降落伞减速 AC 防弹衣 耐压性能良好，质量轻
【解析】
（1）[1]从以上阅读材料可知，返回舱的四次刹车中，有两次用到了反推装置，分别是第一次刹车和第四次刹车，这两次刹车返回舱都可以控制启动反推装置的时间，实现减速，因此反推装置在返回舱刹车过程中是可控的。第二次刹车利用的是空气阻力进行减速，该过程中返回舱内没有进行其他操作，是不可控的。在第三次刹车中，返回舱利用了降落伞进行减速，并且由科学家为其设计了一套程序，返回舱可以按照程序的指令进行减速，因此可知降落伞减速是可控的，故从神舟十三号返回情况来看，目前只能通过两种可控的方法来给返回舱减速，一种是降落伞减速，另一种则是反推装置。
（2）[2]A．影响物体动能的因素有两个，分别是质量和速度，当物体质量不变的时候，速度越小，动能越小。由题意可知，第三次刹车中返回舱质量不变，速度逐渐变小，因此可判定返回舱的动能减小，故A正确；
B．物体的重力势能受质量和高度影响，在质量相同的情况下，高度越低，物体的重力势能越小。第三次刹车过程中，返回舱不断下降，质量不变，高度逐渐减小，因此返回舱的重力势能减小，故B错误；
CD．机械能的总量等于物体动能和势能之和，由A、B选项分析可知，返回舱的动能和重力势能都在减小，因此在第三次刹车过程中返回舱的机械能减小，故C正确，D错误。
故选AC。
（3）[3][4]降落伞主伞的材料具有耐压性能良好，质量轻，薄如蝉翼，但却非常结实的特性，其中，我们可以利用材料的耐压性能良好，质量轻的特点制作防弹衣，这样可以让人在穿着防弹衣的时候既能够有效的减弱子弹巨大压力的伤害，又能够灵活的运动。
14．（2022·北京东城·二模）请阅读《“神十三”号载人飞船成功返回地球》并回答24题。
“神十三”号载人飞船成功返回地球
2022年4月16日，神舟13号载人飞船搭载着圆满完成了180天空间站内工作的三名航天员，顺利返回地面。
神舟13号载人飞船是由轨道舱、返回舱、推进舱组成，其中，返回舱最终将航天员送回地球。返回舱是怎么返回地球的呢？返回时，航天员们会经历什么围难呢？
神舟13号载人飞船返回舱返回地球要经历四个阶段。
首先是“制动离轨”阶段，在这个阶段返回舱与轨道舱分离后，在推进舱的作用下进入返回轨道。
然后是“自由下降”阶段。这一阶段返回舱迎来“回家”路上的第一个挑战——在自由飞行状态下要想成功的从太空中进入大气层，必须按照准确的角度，否则将会销毁在大气层中。
接下来就是“再入阶段”，这是返回过程中遇到的第二大困难，也是最危险的阶段！在这一过程中返回舱成落体状态将与稠密的大气层产生激烈的摩擦，温度能达到几千摄氏度，返回舱的最外层安装特殊的固态防热材料，通过特殊的防热材料变成液态、气态的方式可以避免返回舱被烧毁，这还不是最危险的，返回舱在下降过程中会经历一个“无线电障碍区”，在这个区域内，返回舱是接收不到地面的任何无线电信号的，同样地面也监测不到返回舱的信号，这是一个“失联”的过程，只有当返回舱安全下降到一定高度后，无线电信号恢复，这时返回舱再实施升力控制，让舱里的压力降到人能承受的范围之内，对准预定的着陆场进行着陆准备。
载人飞船返回地面是一个艰难的过程，除了飞船本身的因素外，还受到天气因素的影响，最主要的就是风速。
成功着陆后，航天员还需要隔离恢复一段时间。因为宇宙中布满了带辐射的射线会对人体造成伤害，长时间的失重环境还会导致航天员肌肉萎缩，到达地面后还要经过适应重力环境的过程，可见航天员有多么的不容易啊。
请根据上述材料，回答下列问题：
（1）返回舱里的航天员依靠__________（选填“电磁波”或“超声波”）与地面进行联系。
（2）文中所提到的“特殊固态防热材料”，在返回舱经历“再入阶段”的过程中，所起到的主要作用是__________
（3）返回舱着陆段利用降落伞减速时，若开伞的瞬间，返回舱受到的向上的力大于它的重力，开伞的瞬间返回舱__________（选填“向上”或“向下”）运动。
（4）请大家从文中任选一句话，并指出其中涉及到的物理知识__________。
【答案】 电磁波 防热材料变成液态、气态时可以吸热，避免返回舱被烧毁 向下 见解析
【解析】
（1）[1]电磁波可以在真空中传播，返回舱里的航天员依靠电磁波与地面进行联系。
（2）[2]由材料可知，返回舱的最外层安装特殊的固态防热材料，通过特殊的防热材料变成液态、气态的方式吸收热量从而避免返回舱被烧毁。
（3）[3]返回舱着陆段利用降落伞减速时，若开伞的瞬间，返回舱受到的向上的力大于它的重力，由于合力的方向向上，开伞的瞬间返回舱做减速运动，但仍向下运动。
（4）[4]“再入阶段”返回舱成落体状态将与稠密的大气层产生激烈的摩擦，温度能达到几千摄氏度。
物理知识：返回舱克服摩擦力做功，机械能转化为内能，返回舱的内能增大，温度升高，这是通过做功的方式改变物体的内能。
15.（2022·北京·清华附中三模）阅读《实践十号卫星》
实践十号卫星
我国首颗微重力科学和空间生命科学实验卫星——实践十号安全着陆，任务圆满成功，标志着我国返回式卫星迎来发展新阶段。
卫星的回收是一个极其复杂的过程，这是因为卫星在轨道上高速飞行，当完成任务后需要它返回的时候，超高的速度冲向地球大气层，再入大气层的时候会与空气产生强烈的摩擦，卫星的表面会产生很高的温度，这就要求实践十号卫星在设计上充分考虑如何控制返回姿态，如何可靠地对付再入大气层时产生的极高温等难题。我国的实践十号卫星采用弹道式回收方式，它的特点是，航天器在进入返回轨道，再入大气层的时候，只受阻力作用而不产生升力，因而，下降的速度快，落点无法调整和控制，可能产生较大的落点偏差。
实践十号卫星主要任务之一是开展空间科学实验，研究、揭示微重力条件和空间辐射条件下物质运动及生命活动的规律。科学上讲的“微重力”，就是通常说的“失重”。这种环境中有效重力水平极低，仅为地球表面重力的倍，与物体受到的其他的力相比，重力的大小微乎其微，因此可以不再考虑。在这样的环境里，物体都是“飘着”的。实践十号此次搭载的19个科学实验是从200多个项目中公开遴选出来的，主要集中在前沿的流体力学和材料科学、空间生命科学等领域。其中还包括和法国、日本等国际合作的项目。
请根据上。述材料，回答下列问题：
（1）航天器在返回时，与空气摩擦生热，机械能转化为___________；
（2）质量为10kg的物体，在绕地球正常运行的实践十号中受到的重力为约为___________N；（用科学计数法表示）
（3）实践十号在微重力环境中，物体受到的重力仅为地球表面重力的倍，与物体受到的其它力相比，重力的大小微乎其微，下列在地球表面能做的实验，在实践十号的微重力环境下也能完成的是( )。
A．探究浮力大小与哪些因素有关 B．合力与分力大小的关系
C．动能与重力势能的转化 D．测量自由下落小球的平均速度
【答案】 内能 B
【解析】
（1）[1]航天器返回时，与空气摩擦生热，即克服摩擦做功，将航天器的机械能转化为内能。
（2）[2]绕地球正常运行的实践十号中，物体受到的重力
G=mg=10kg×10N/kg×10-6=1×10-4N
（3）[3]在实践十号中，物体受到的重力可忽略不计。
A．探究浮力的大小与哪些因素有关需要测重力，所以此探究无法完成，故A不符合题意；
B．合力与分力的大小的关系无需测量重力，所以在微重力环境下可以完成，故B符合题意；
C．动能与重力势能的转化中，重力势能与重力有关，所以在微重力条件下无法完成，故C不符合题意；
D．测量自由下落小球的平均速度，小球能自由下落是由于受到重力的作用，所以在微重力条件下无法完成，故D不符合题意。
故选B。
16．（2022·北京丰台·二模）请阅读《神舟十三号“回家”之旅》并回答。
神舟十三号“回家”之旅
2022年4月16日，神舟十三号载人飞船结束了长达半年的“太空出差”，搭载我国三名航天员成功返回地面，刷新了我国航天员单次飞行任务太空留时间的记录。神舟十三号载人飞船返回地而主要经历哪些过程呢？
第一步：分离撤离。航天员从空间站撒离到神舟十三号载人飞船内，进行返回前的准备工作。在地面控制中心的控制下，操作神舟十三号载人飞船与空间站组合体实施分离，如图所示。
第二步：制动离轨。神舟十三号载人飞船的前段是轨道舱，中段是返回舱，后段是推进舱。在降低轨道前，轨道舱和返回舱首先行分离，随后推进舱的发动机点火制动，使返回舱和推进舱组合体减速，飞船高度逐渐下降脱离原轨道。在进入大气层之前完成推进舱分离，返回舱进入返回轨道。
第三步：再入大气层。神舟十三号载人飞船的返回舱下降到距地面约100km高度时，开始进入大气层，这也是返回过程中环境最为恶劣的阶段。随着大气密度越来越大，返回舱与大气剧烈摩擦，其外部温度高达上千摄氏度，就像一个火球，如图所示。与此同时，返回舱与大气摩擦会产生可以屏蔽通讯信号的等离子气体层，它会使返回舱在一定高度区域内与地面控制人员通讯中断，这个区域被称为“黑障区”。
第四步：安全着陆。神舟十三号载人飞船的返回舱在距地面约10km高度时，依次打开引导伞、减速伞和主伞，使返回舱的速度降到约9m/s。在距地面约1m时，返回舱启动反推发动机，如图所示，使其速度降到约2m/s，最终确保航天员安全着陆。
从2003年神舟五号载人飞船发射成功，至今我国实施载人飞行任务已经有19年。我国载人航天工程从1人1天到多人多天，从舱内工作到太空行走，从短期停留到中长期驻留的不断地跨越，每一次的跨越都凝聚着航天人飞天逐梦的勇敢和执着，为人类和平利用太空贡献了中国智慧和力量。
请根据上述材料，回答下列问题：
（1）神舟十三号载人飞船与空间站组合体分离前，以空间站组合体为参照物，载人飞船是___________的。（选填“运动”或“静止”）
（2）返回舱与大气剧烈摩擦升温，是通过___________（选填“做功”或“热传递”）方式改变物体内能的。
（3）返回舱进入“黑障区”时，会与地面通讯中断，是因为___________。
（4）着陆时，启动反推发动机可以使返回舱受到向上的制动力，是因为___________。
【答案】 静止 做功 返回舱与大气摩擦会产生可以屏蔽通讯信号的等离子气体层 力的作用是相互的
【解析】
（1）[1]神舟十三号载人飞船与空间站组合体分离前，以空间站组合体为参照物，载人飞船相对于空间站组合体的位置不发生变化，故载人飞船是静止的。
（2）[2]返回舱与大气剧烈摩擦，摩擦力对返回舱做功，摩擦力做的功转化成物体的内能，此过程中是通过做功改变物体的内能的。
（3）[3]返回舱与大气摩擦会产生可以屏蔽通讯信号的等离子气体层，它会使返回舱在一定高度区域内与地面控制人员通讯中断，这个区域被称为“黑障区”。
（4）[4]着陆时，启动反推发动机，发动机向下喷气，给气体向下的推力，由于力的作用是相互的，气体向上推返回舱，可以使返回舱受到向上的制动力，这是由于物体间力的作用是相互的。
17．（2022·北京西城·二模）请阅读《白鹤滩水电站》并回答：
白鹤滩水电站
中国西南地区水能资源丰富，由于金沙江有极大的落差和丰富的水量，因此这里蕴藏的水能是世界之最。白鹤滩水电站是建造于金沙江下游千流河段梯级开发的第二个梯级电站，它是我国“西电东送”国家重大项目之一。
白鹤滩水电站要建造在崇山峻岭之间，在施工方面，面临着世界级挑战。为保证水电站大坝建设质量，中国建设者们利用多项技术创新，真正解决了“无坝不裂”的世界级难题，充分展现了“中国智慧”。大坝的建造全坝采用低热水泥混凝土，这还是全球首次。并且在坝体内还埋设了上万个检测器，可实时感知坝体温度、形变情况、应力状态等重要信息。随时了解混凝土内部温度，可及时利用循环冷却水管进行针对性降温，再加上降温喷雾，以确保大坝温度低于设计温度，于是能全方位防止大坝开裂，创造了没有一条毫米级裂缝的奇迹。并且，大坝的建造与周围的花岗岩山体形成整体（如图所示），使大坝抗震能力成为世界第一。
白鹤滩水电站大坝高289m，比三峡大坝还高出108m，在白鹤滩大坝建成后，库区水位远超三峡库区，巨大的水压会威胁大坝的安全，因此，水电站大坝不能采用三峡大坝的重力坝，而采用了双曲拱坝。基于河谷形状建造拱坝，既节约材料又减小自身压力，安全性更高。
2022年1月18日，白鹤滩水电站最后一台水轮发电机组顺利吊装完成。其中共安装16台由我国自主研制的单机容量为100万千瓦的水轮发电机组，成为全球单机容量之最。水电站总装机容量达到1600万千瓦，年平均发电量624.43亿千瓦时，足够一座数百万人口大城市使用一年。
白鹤滩水电站的建成和投产，标志着中国水电事业已从“跟跑者”走向“世界先进水平的引领者”。为实现2030年碳中和目标，需要更多利用可再生清洁能源取代传统的火电。在白鹤滩水电站全面投产后，每年相当于节约标煤2000多万吨，将减排二氧化碳约5160万吨。白鹤滩水电站将对中国能源安全与升级起到保障性作用，并将推动我国不断向绿色低碳的发展目标迈进。
请根据上述材料，回答下列问题：
（1）金沙江蕴藏水能是世界之最，请简要分析金沙江水具有巨大水能的原因________；
（2）在建造白鹤难水电站大坝的过程中，利用循环冷却水管对坝体进行针对性降温。在循环冷却管中用水作为冷却介质，主要利用了水________的特性；
（3）小明所在的中学每年平均用电5000度，请你估算：若白鹤滩水电站16台水轮发电机同时正常工作1h，所发电量可以供小明所在的中学使用________年。
【答案】 见解析 比热容大 3200
【解析】
（1）[1]因为物体的重力势能跟其质量和被举高的高度有关。由于金沙江有极大的落差和丰富的水量，使江水具有极大的重力势能，因此金沙江蕴藏着丰富的水能。
（2）[2]由公式Q=cmΔt知，在质量和升高的温度相同时，与其它液体比较，因为水的比热容最大，所以吸收的热量更多，冷却效果好。
（3）[3]16台水轮发电机同时正常工作1h产生的电能
W=Pt=1.6×107kW×1h=1.6×107kW·h
可以供小明所在的中学使用的时间
18．（2022·北京顺义·一模）列材料，回答问题。
材料一：2022年北京冬奥会上运动员的“战袍”可谓是集结了科学家们的心血，一件“战袍”运用了许多现代高科技技术手段。以速度滑冰紧身服为例，面料采用类似高尔夫球上的蜂窝结构的粗糙纹理结构，可以减少尾流的湍流现象，从而达到减阻效果。一定规律的粗糙表面可以使滑雪服降低10%的阻力，这跟常识中“面料越光滑，阻力越小”的认知相反，主要是因为，在一定程度上，略微粗糙的材料能够使得空气在材料表面以较为平稳的方式流过，以较好的方式引导风的流动，有助于降低压差阻力。
材料二：2022年北京冬奥会，为给运动员找到最佳的运动姿态，产生最小的阻力以提高速度，采用了导弹风洞为运动员训练。什么是风洞，通俗来说，风洞就是用来产生人造气流的管道，它利用人工产生和控制气流，用以模拟飞行器等物体在自然环境中飞行时的气流运动状况，同时可以观察、度量气流对物体的作用。这个用于训练的风洞口径宽2.5m，高3m，测试段长度8m，设计风速151.2km/h，完全可以满足目前所有冬奥竞速类体育项目的训练要求。
材料三：“凤出张北，电送北京”。一台矗立于张北县的桨叶直径146m的凤电机组，日均发电约2.45万度，可供首钢滑雪大跳台中心完成本届冬奥会期间的全部造雪量，相当于在一个标准篮球场堆出28m高的雪；一度绿电，能点亮颁奖广场主舞台22s，能让厨师在冬奥村“全电厨房”制作两份菜品……据测算，2022年冬奥会和冬残奥会整个过程，会场馆预计共消耗“绿电”约4亿度，风力发电可减少标煤燃烧12.8万吨（标煤即每千克标准煤为2.9271×107J），减排二氧化碳32万吨。
请根据上述材料，回答下列问题：
（1）速度滑冰运动服，想达到减阻的效果，运动服面料的表面______（选填选项前字母）；
A．非常光滑
B．有一定规律的粗糙
C．非常粗糙
（2）已知汽油的热值是4.6×l07J/kg，根据材料中信息可知，标煤的热值______汽油的热值（选填“大于”或“小于”）；
（3）对于材料中的为运动员训练的风洞，请估算在未进行训练时风洞内的空气质量，要求写出估算过程______。（空气密度约为ρ=1.3kg/m3）
【答案】 B 小于 78kg
【解析】
（1）[1]由材料一中信息：“在一定程度上，略微粗糙的材料能够使得空气在材料表面以较为平稳的方式流过，以较好的方式引导风的流动，有助于降低压差阻力。”可知有一定规律的粗糙的面料制作的运动服具有较好的减阻效果。故AC不符合题意，B符合题意。
故选B。
（2）[2]由材料三中信息：“标煤即每千克标准煤为2.9271×107J”可知标煤的热值为2.9271×107J/kg，所以标煤的热值小于汽油的热值。
（3）[3]未进行训练时风洞内的空气没有流动，空气体积为
风洞内空气质量为
19．（2022·北京西城·一模）请根据材料，回答下列问题：
北京冬奥火炬的科技“外衣”
2022年2月4日，第24届冬奥会在北京隆重开幕，奥运火炬再次在“鸟巢”点燃，北京成为世界上首个“双奥之城”。如图所示，是北京冬奥会火炬“飞扬”，它银红相间的颜色、旋转上升的外形象征着“冰火相约，激情飞扬，照亮冰雪，温暖世界”。
火炬“飞扬”不仅造型优美飘逸，它的“外衣”还蕴含着新科技。它是中国研发团队利用碳纤维与高性能树脂研制出的一种新材料—碳纤维复合材料制造的，这堪称世界首创。由于碳纤维质量约为同体积钢质量的四分之一，但强度却是钢的7至9倍，这使得火炬不仅手感轻，而且还很坚固。
另外，为了使火炬“飞扬”不仅环保，还能在极寒天气中使用，“飞扬”采用氢作燃料，但氢的燃烧温度能达到800℃，一般的复合材料都经不住500℃的考验。于是中国研发团队利用一种耐高温树脂材料—聚硅氮烷树脂，经过测试与工艺调整，这种新材料可以经受1200℃的高温。它作为第三代树脂材料，兼具了有机物超强附着力与无机物耐高温的特点，同时集耐腐蚀、耐磨损、防污防水等优势于一身，达到了奥运火炬的设计要求。
（1）火炬“飞扬”的外壳采用碳纤维材料制成，这是因为碳纤维具有__________小、硬度大的特点；
（2）火炬“飞扬”的燃料是氢，当氢燃烧时，__________能转化为内能；已知氢的热值为1.4×108J/kg，若完全燃烧20g的氢，所放出的热量为__________J；
（3）第三代树脂材料一聚硅氮烷树脂具备哪些优势，达到了奥运火炬的设计要求_________。
【答案】 密度
化学 2.8×106 见解析
【解析】
（1）[1]火炬“飞扬”的外壳采用碳纤维材料制成，质量约为同体积钢质量的四分之一，但强度却是钢的7至9倍，所以碳纤维具有密度小、硬度大的特点。
（2）[2]火炬“飞扬”的燃料是氢。当氢燃烧时，发生化学变化将化学能转化为内能。
[3]若完全燃烧20g的氢，所放出的热量
（3）[4]第三代树脂材料一聚硅氮烷树脂具备优势：①手感轻，而且还很坚固，②具了有机物超强附着力与无机物耐高温的特点，③集耐腐蚀、耐磨损、防污防水等优势于一身，达到了奥运火炬的设计要求造型优美飘逸，蕴含着新科技，环保，还能在极寒天气中使用。
20．（2022·北京东城·二模）请阅读《“神十三”号载人飞船成功返回地球》并回答24题。
“神十三”号载人飞船成功返回地球
2022年4月16日，神舟13号载人飞船搭载着圆满完成了180天空间站内工作的三名航天员，顺利返回地面。
神舟13号载人飞船是由轨道舱、返回舱、推进舱组成，其中，返回舱最终将航天员送回地球。返回舱是怎么返回地球的呢？返回时，航天员们会经历什么围难呢？
神舟13号载人飞船返回舱返回地球要经历四个阶段。
首先是“制动离轨”阶段，在这个阶段返回舱与轨道舱分离后，在推进舱的作用下进入返回轨道。
然后是“自由下降”阶段。这一阶段返回舱迎来“回家”路上的第一个挑战——在自由飞行状态下要想成功的从太空中进入大气层，必须按照准确的角度，否则将会销毁在大气层中。
接下来就是“再入阶段”，这是返回过程中遇到的第二大困难，也是最危险的阶段！在这一过程中返回舱成落体状态将与稠密的大气层产生激烈的摩擦，温度能达到几千摄氏度，返回舱的最外层安装特殊的固态防热材料，通过特殊的防热材料变成液态、气态的方式可以避免返回舱被烧毁，这还不是最危险的，返回舱在下降过程中会经历一个“无线电障碍区”，在这个区域内，返回舱是接收不到地面的任何无线电信号的，同样地面也监测不到返回舱的信号，这是一个“失联”的过程，只有当返回舱安全下降到一定高度后，无线电信号恢复，这时返回舱再实施升力控制，让舱里的压力降到人能承受的范围之内，对准预定的着陆场进行着陆准备。
载人飞船返回地面是一个艰难的过程，除了飞船本身的因素外，还受到天气因素的影响，最主要的就是风速。
成功着陆后，航天员还需要隔离恢复一段时间。因为宇宙中布满了带辐射的射线会对人体造成伤害，长时间的失重环境还会导致航天员肌肉萎缩，到达地面后还要经过适应重力环境的过程，可见航天员有多么的不容易啊。
请根据上述材料，回答下列问题：
（1）返回舱里的航天员依靠__________（选填“电磁波”或“超声波”）与地面进行联系。
（2）文中所提到的“特殊固态防热材料”，在返回舱经历“再入阶段”的过程中，所起到的主要作用是__________
（3）返回舱着陆段利用降落伞减速时，若开伞的瞬间，返回舱受到的向上的力大于它的重力，开伞的瞬间返回舱__________（选填“向上”或“向下”）运动。
（4）请大家从文中任选一句话，并指出其中涉及到的物理知识__________。
【答案】 电磁波 防热材料变成液态、气态时可以吸热，避免返回舱被烧毁 向下 见解析
【解析】
（1）[1]电磁波可以在真空中传播，返回舱里的航天员依靠电磁波与地面进行联系。
（2）[2]由材料可知，返回舱的最外层安装特殊的固态防热材料，通过特殊的防热材料变成液态、气态的方式吸收热量从而避免返回舱被烧毁。
（3）[3]返回舱着陆段利用降落伞减速时，若开伞的瞬间，返回舱受到的向上的力大于它的重力，由于合力的方向向上，开伞的瞬间返回舱做减速运动，但仍向下运动。
（4）[4]“再入阶段”返回舱成落体状态将与稠密的大气层产生激烈的摩擦，温度能达到几千摄氏度。
物理知识：返回舱克服摩擦力做功，机械能转化为内能，返回舱的内能增大，温度升高，这是通过做功的方式改变物体的内能。
21．（2022·北京房山·二模）请阅读《新型陶瓷》并回答题。
新型陶瓷
传统陶瓷主要采用天然的岩石、矿物、粘土等材料做原料。新型陶瓷则采用人工合成的高纯度无机化合物为原料。新型陶瓷材料在性能上有其独特的优越性。
导电陶瓷是在陶瓷的表面涂覆各种导电材料，使它具有耐高温、抗氧化、抗腐蚀等特性，适用于条件恶劣的环境。但也有它的缺点：脆，易碎。导电陶瓷具有其他材料无可比拟的特性，目前已经广泛运用到我们日常的生产和生活中。并且在这些科技领域起着非常重大的作用，如：用于燃料电池、航天器、发动机、微电子行业、电力系统、交通运输、选矿和探矿、环保和医药、高能核试验和热核聚变，冶金过程中温度的监测等。
压电陶瓷是一种能够将机械能和电能互相转换的陶瓷材料，具有压电性，包括正压电性和逆压电性。如图甲所示，正压电性是指某些电介质在机械外力作用下，介质内部正负电荷中心发生相对偏移而引起极化，从而导致电介质两端表面内出现符号相反的束缚电荷。如图乙所示，逆压电性是指给具有压电性的电介质加上外电压会发生的变化，压电陶瓷会有变形。压电陶瓷之所以会有变形，是因为当加上与自发极化相同的外电压时，相当于增强了极化强度。传声器、耳机、蜂鸣器、超声波探测仪等应用的声音转换器，都是应用压电陶瓷制作的。
请根据上述材料，回答下列问题：
（1）陶瓷实现导电的做法______；
（2）新型陶瓷材料在性能方面的优越性有_______ ；（写出一个方面即可）
（3）压电陶瓷是将______能和电能互相转换；
（4）正压电性和逆压电性的区别______。
【答案】 表面涂有各种导电材料 耐高温 机械 见解析
【解析】
（1）[1]由材料可知，陶瓷实现导电的做法是在陶瓷的表面涂覆各种导电材料。
（2）[2]由材料可知，新型陶瓷具有耐高温的特性。
（3）[3]由材料可知，压电陶瓷是一种能够将机械能和电能互相转换的陶瓷材料。
（4）[4]由材料可知，正压电性是外力作用下，介质内部产生极化，将机械能转换为电能。逆压电性是加外电压后，压电陶瓷会有变形，将电能转换为机械能。
22.（2022·北京·二模）请阅读《测温手环》并回答题。
测温手环
某型号的蓝牙测温手环如图所示，主要由温度传感模块、蓝牙模块两个部分组成。
温度传感模块中，有一个高灵敏度的热敏电阻，热敏电阻外部与导热金属片密切接触。佩戴测温手环时，导热金属片使热敏电阻温度升高，热敏电阻阻值变化，电路中电流变大。温度传感器中的测温芯片能根据电路中电流大小算出热敏电阻的温度，并显示到液晶屏上。蓝牙模块则通过无线网络将测温芯片中的温度数据传送给数据处理中心，从而实现体温的实时监测。
测温手环一般配有智能休眠仓。有些测温手环是通过判断温度变化来实现自动开关的。测温手环放入智能休眠仓后，若环境温度低于某个设定的温度或者手环检测到的温度长时间不发生变化，则测温手环中的金属片与热敏电阻分离，从而实现自动关机。还有些测温手环是依靠内置的霍尔元件实现“休眠”的。霍尔元件是一种对磁场敏感的电子元器件，当它周围存在较强的磁场时，可以断开测温手环的电路。因此，这类测温手环的智能休眠仓下面需要预埋一个磁体。
请根据上述材料，回答下列问题：
（1）在测温手环中，______（选填“温度传感”或“蓝牙”）模块将温度数据传送给数据处理中心，实现对体温的实时监测；
（2）热敏电阻阻值随温度升高而变小的，称为负温度系数热敏电阻；阻值随温度升高而变大的，称为正温度系数热敏电阻。依题意可知，该蓝牙测温手环的热敏电阻是______（选填“正”或“负”）温度系数热敏电阻；
（3）小华将三个废旧手环的测温头拆下后分别接入如图甲所示的电路，获得了图乙所示的三个测温头的电流—温度图像，其中灵敏度最高的测温头是______；
A．A图线所对应的测温头
B．B图线所对应的测温头
C．C图线所对应的测温头
D．无法判断
（4）在学习了测温手环的原理后，小华想利用热敏电阻设计一款电子温度计，他查阅资料发现，某热敏电阻的阻值随温度变化的图像如图丙所示，若小华利用该热敏电阻制成电子温度计，则该温度计最灵敏的测温范围是______。
A．t1~t2 B．t2~t3 C．t3~t4 D．无法确定
【答案】 蓝牙 负 A B
【解析】
（1）[1]电磁波可以传递信息，所以蓝牙模块是通过电磁波将温度数据传送给数据处理中心，实现对体温的实时监测。
（2）[2]由题意可知，导热金属片使热敏电阻温度升高，热敏电阻阻值变化，电路中电流变大，根据欧姆定律可知，此时热敏电阻的阻值变小，热敏电阻阻值随温度升高而变小，所以该蓝牙测温手环的热敏电阻是负温度系数热敏电阻。
（3）[3]由题意可知，温度变化相同，电流变化大，灵敏度高，由图乙可知，A图线，回路电流随温度变化最明显，故灵敏度最高“测温头”是A图线对应的探头，故A符合题意，BCD不符合题意。
故选A。
（4）[4]由图知，热敏电阻的阻值随温度升高而增大，且t2~t3段电阻随温度变化最明显，说明此时温度计最为灵敏，故B符合题意，ACD不符合题意。
故选B。
23．（2022·北京市第五中学分校模拟预测）请阅读《风能及其利用》回答问题。
风能及其利用
风具有能量吗？
“八月秋高风怒号，卷我屋上三重茅。”很久以前我们的祖先就用诗句描述了风可以推动物体，具有对外做功的本领。风能是空气流动产生的动能。动能是人类很早就认识的一种能量形式。
我国风能资源丰富，立轴大风车及其驱动的龙骨水车（广泛应用不晚于12世纪）是体型巨大，结构复杂的风力提水机械，曾应用于农田灌溉和制盐生产（图2为现代仿制立轴大风车及龙骨水车）。立轴大风车最为特别之处在于风帆的自动调节功能，它巧妙地借助了中国式船帆的结构与操控方式，当风帆转到顺风一边，它自动与风向垂直，受风面积最大；当风帆转到逆风一边时，就自动与风向平行，所受阻力最小。风帆升起后，不论风向如何，风车可以接受360度任何方向的来风，使风吹动风帆转动起来，进一步驱动龙骨水车向上提水，操控运行便捷，灵活。
风能是可再生、无污染的清洁能源。在当今能源短缺情况下，开发风力发电满足能源需求得到重视（图3为风力发电机）。
风力发电是通过一定的装置，将风能转变成机械能，再将机械能转变为电能。如图3所示为某风力发电机结构示意图，它的原理是利用风力带动风车的旋转器（叶片）旋转，再通过增速机将旋转速度提升到发电机的额定转速，又通过调速机构使其转速保持稳定，然后连接到发电机上发电，发电机利用电磁铁将动能转化为电能。
依据目前的风力发电技术，大约3m/s的微风速度即开始发电。太小的风速不能利用，风力机能正常工作的风速一般为3～22m/s，超风速时，风力机自动闭锁。据测定，一台55kW的风力发电机组，当风速为9.5m/s时，机组的输出功率为55kW；风速为8m/s时，功率为38kW；风速为6m/s时，功率只有16kW；风速为5m/s时，功率仅为9.5kW。
我国的风力资源极为丰富，许多地区的平均风速都在3m/s以上，特别是东北、西北、西南地区和沿海岛屿，平均风速更大，适宜发展风力发电。风力发电的优点很多：清洁，环境效益好；可再生，永不枯竭；基建周期短；装机规模灵活。但也有一些不可回避的问题，如噪声大，占用土地多，不稳定不可控，影响鸟类生存等。
（1）立轴风车及其驱动的龙骨水车风力提水机械工作过程中，风吹动风帆转动起来，进一步驱动龙骨水车向上提水，该过程中，风能转化成了水的______；
（2）风力发电机的工作原理是电磁感应，即：闭合电路的部分导体在磁场中做切割磁感线运动，小型风力发电机的磁场是由永磁体提供的，而大型风力发电机中的磁场则是由______提供的；
（3）一台55kW的风力发电机组在风速为6m/s下工作时，1小时输出的电能能使额定功率为40W的白炽灯正常工作______h；
（4）在我们国家现代化建设进程中，为何要大力发展风力发电？请简述之______。
【答案】 重力势能 电磁铁 1375 见解析
【解析】
（1）[1]风吹动风帆转动起来，风的动能转化为风帆的动能，进一步驱动龙骨水车向上提水，水被提到高处后，风帆的动能转化为水的重力势能。
（2）[2]由材料可知，大型风力发电机中的磁场则是由电磁铁提供的。
（3）[3]1小时输出的电能
W电=Pt=55kW×1h=55kW·h
能使额定功率为40W的白炽灯正常工作时间
（4）[4]风力发电，清洁，环境效益好，可再生，永不枯竭，基建周期短，装机规模灵活。
24．（2022·北京东城·一模）请阅读《超导体的发现》并回答题
超导体的发现
导体虽然能够导电，但都具有一定的电阻，而有一类导体的电阻为零，我们称之为超导体。因为没有电阻，所以电流通过超导体不会产热，电能损失很小，具有很大的应用前景。
1911年，荷兰科学家昂内斯研究低温下各种金属电阻变化时，首先在水银中发现了超导现象，他通过灵敏的电压表测量样品，发现水银的电阻在4.2K的温度左右陡然下降到零，灵敏的电压表没有示数就可以判定所测量的导体电阻为零吗？会不会存在一种可能是导体的电阻太小，测量工具精度不够而无法测出呢？这当然是可能的，这个问题也无法只通过升级更精密的测量工具来解决。
为了解决这个难题，昂内斯团队通过不懈努力，终于设计出了一套能够精确验证超导体电阻是否为零的装置：将一根磁针放置在装置中间，磁针静止时两极分别指向南北方向，在磁针的正西方不远处放置超导体制成的线圈，在磁针正东方相同距离放置一个和超导体线圈相同的铜线圈，如图所示。实验时，用永磁体在超导体线圈中感应出电流，将永磁体移出后，在铜线圈中通入相同的恒定电流，然后观察磁针是否发生偏转。
如果超导体电阻确实为零，则超导线圈中的电流不会随时间衰减，磁针两侧的线圈中的电流均不变，所产生的磁场也不会发生变化，因此磁针也不会发生偏转。昂内斯团队经过几个小时的观察，磁针指向确实完全没有任何变化。
通过这个巧妙的实验，昂内斯团队严格的证实了超导体的电阻确实为零。由于对低温物理所作出的突出贡献，卡末林·昂内斯被授予1913年的诺贝尔物理学奖。
请根据上述材料，回答下列问题：
（1）在实验中，能够使超导线圈中产生电流的原理是___________（填写正确选项前的字母）
A．通电导体周围存在磁场 B．通电导体在磁场中 C．电磁感应
（2）物理实验中，常常将不易测量（或观察）的物理量（或现象）转换为其他物理量（或现象）进行观测。昂内斯团队的实验将“超导体电阻的变化情况”经过多次转换最终转换为“小磁针的偏转情况”。请将该转换过程中，所涉及到的相关变化关系补充完整：
①超导体的电阻变化→②___________→③___________→④小磁针的偏转情况。
（3）超导体具有很大的应用前景，请你列举一实例。( )
【答案】 C 超导线圈中的电流变化 电流所产生的磁场变化 远程输电
【解析】
（1）[1]A．奥斯特第一个发现通电导体周围存在磁场，揭示了电与磁之间的联系，故A不符合题意；
B．通电导体在磁场中会受力转动，利用这个原理制成了电动机，故B不符合题意；
C．闭合电路的一部分导体在磁场中做切割磁感线会产生感应电流，这种现象叫电磁感应，故C符合题意。
故选C。
（2）[2][3]实验时，用永磁体在超导体线圈中感应出电流，将永磁体移出后，在铜线圈中通入相同的恒定电流，如果超导体电阻确实为零，则超导线圈中的电流不会随时间衰减，磁针两侧的线圈中的电流均不变，所产生的磁场也不会发生变化，因此磁针也不会发生偏转。通过实验操作可知，将超导体的电阻变化转换为超导体线圈中感应出电流，再把超导体线圈中感应出电流转换为电流所产生的磁场变化，最后再转换为小磁针的偏转情况。
（3）[4]超导材料的特点是，在温度很低时电阻为零，当电阻为零时，用超导材料传输电能可以减少电能损耗，故可以应用于远距离输电。
专题18 探究问题和简单题
1、（2022·北京·T24）为研究热敏电阻的阻值与温度的关系，小京按图所示的电路进行实验，其中电源两端电压U不变，为定值电阻。实验中，他将已做防水处理的热敏电阻先后浸没在温度、和的水中，闭合开关，分别读出对应电流表A的示数、和，发现。已知，请分析并说明热敏电阻的阻值与温度的关系。
【答案】见解析
【解析】
电源两端电压U不变，为定值电阻，依据欧姆定律和串联电路特点，可得
在的情况下
可得出热敏电阻的阻值逐渐变小，所以，热敏电阻的阻值随温度的升高而减小。
2、（2022·北京·T25）请阅读《国之重器—综合极端条件实验装置》并回答题。
国之重器——综合极端条件实验装置
从人类第一次仰望星空，到试图用“中国天限”破译日月星辰等天文现象的奥秘，从探究万物组成到利用扫描隧道显微镜透视物质的微观结构，都得益于实验条件的拓展和技术手段的进步。
在宇宙中、高温、高压、强磁场等极端环境比比皆是，而我们地球上的生活环境是一个相对温和的环境，要发现更多的新现象，就需要建造极端条件实验室，拓展研究空间。
所谓极端条件，指的是在实验室中人为创造出来特别低的温度、特别强的磁场、特别高的压强等（如图所示）实验条件。通过创造极端条件，可以发现和揭示许多在通常条件下观察不到的奇异物质特性，例如某些物质在很低的温度时，电阻就变成了0（如铝在-271.76°C——即1.39K——以下时电阻为0），这就是超导现象。
肩负原始创新重任的国之重器——国际首个综合极端条件实验装置布局在北京怀柔科学城，并已投入使用。该项目拥有极低温（可达1mK）、强磁场（可达32.35T）、超高压（可达）和超快光场（时间分辨率可达s）极端条件实验装置。
科学家们将极端条件进行综合运用，大大拓展了物质科学的研究空间，为发现新物态、探索新现象、开辟新领域，创造了前所未有的机遇。
请根据上述材料，回答下列问题
（1） 请写出我国综合极端条件实验装置中的一个极端条件：___________。
（2） 我国自主研制的载人潜水器“奋斗者”号成功完成了10000m的深潜试验，创造了中国载人深潜的新纪录。超高压极端条件的压强约为“奋斗者”号在10000m深海中（海水密度取）承受压强的___________倍。（填写正确选项前的字母）
A 4 B. 40 C. 4000 D.400000
（3） 强磁场的产生需要大电流，但电流越大，导线的温度就会越高，通常会导致铝导线等熔化，给强磁场的产生带来限制。依据文中信息，请写出应选择哪种极端条件，能减少电流通过导线所产生的热量，从而突破限制，创造强磁场极端条件，并写出选择依据。（ ）
【答案】 ①. 极低温 ②. C ③. 见详解
【解析】
（1）[1]由题可知，该项目拥有极低温（可达1mK）、强磁场（可达32.35T）、超高压（可达）和超快光场（时间分辨率可达s）极端条件实验装置。
（2）[2]“奋斗者”号在10000m深海中（海水密度取）承受压强为
p=ρgh=1.0×103kg/m3×10N/kg×10000m=1.0×107Pa
即
故ABD不符合题意，C符合题意。
故选C。
（3）[3]选择极低温极端条件。因为，铝等物质在极低温极端条件下可以出现超导现象，此种情况下导线的电阻为0，根据，电流通过导线产生的热量为0。这样就可以减小电流通过导线产生的热量，从而突破限制。
3、（2021·北京·T18）小丽在中国科技馆“会发电的衣服”的展台区，进行了如下探究实验∶用脚踩动踏步机踏板，带动发电纤维抖动，LED灯被点亮；增大踩动踏板的速度，发现被点亮的LED灯的数目增多。请你根据小丽的实验步骤及现象，写出她所探究的问题∶______。
【答案】发光小灯的数量与踩动踏板的速度是否有关
【解析】
增大踩动踏板的速度，发现被点亮的LED灯的数目增多；因此她所探究的问题是发光小灯的数量与踩动踏板的速度是否有关。
4、（2021·北京·T25）请阅读《华夏之光——主表》
华夏之光——圭表
我国古代的天文观测一直居于世界领先地位，天文学家们发明了许多先进的天文观测仪器，其中圭表就是典型的代表。圭表（如图所示）包括圭和表两部分，正南北方向平放的尺，叫作圭，直立在平地上的标竿或石柱，叫作表，圭和表相互垂直。战国以前的天史学家已能够利用水面来校正圭，使其水平，使用铅垂线来校正表，使其与圭相互垂直。
依据圭表正午时表影长度的变化，就能推算出二十四节气，依据表影长短的周期性变化，就能确定一回归年的天数。为了解决上述问题，元代天文学家郭守敬采取理论与实践相结合的科学方法，对圭表进行了一系列改进与创新。他将表的高度增加，并且在表顶加一根架空的横果，使表高变为传统表高的五倍。这样，测量时，把传统的确定表影端的位置变为确定梁影中心的位置，提高了测量影长的精度。郭守敬又利用小孔成像的原理，发明了景符，利用景符可以在圭面上形成太阳和横梁的清晰像（如图所示），这样就可以精确的测量表的影长了。这些措施成功解决了圭表发明以来，测影时“虚景之中考求真实”的困难。以圭表为代表的我国古代的料技成果，像一颗颗璀璨的明珠，闪耀着智慧的光芒，激励着我们攀登新的科技高峰。
请根据上述材料，回答下列问题∶
（1）请写出我国古代天文学家保证圭和表相互垂直的措施，并解释为什么这种措施可以保证圭和表是相互垂的。
（2）郭守敬的改进与创新措施解决了早期圭表的什么问题？
（3）除了圭表，请你再列举一个我国古代天文观测仪器。
【答案】见解析
【解析】
（1）战国以前的天史学家已能够利用水面来校正圭，使其水平，使用铅垂线来校正表，使其与圭相互垂直。因为重力的方向竖直向下，只要表和铅垂线平行，那么表就是竖直的，只要能让圭和表垂直，那么圭就是水平的。
（2）郭守敬的改进与创新措施解决了早期由于日光散射和漫反射的影响，早期圭表的表影边缘模糊不清，影响了测量表影长度的精度的问题。
（3）除了圭表，我国古代天文观测仪器还有日晷、浑仪、天体仪（浑象）、水运仪象台等等。
5、（2020·北京·T31）在其他条件相同的情况下，电阻较小的导体，其材料的导电性能较强。如图所示的电路中，R1是甲种材料制成的电阻丝，R2是乙种材料制成的电阻丝，它们的横截面积相同，长度分别为L1、L2且L1>L2。闭合开关S后，观察到电流表A1的示数I1大于电流表A2的示数I2。请分析并判断甲、乙两种材料导电性能的强弱。
【答案】见解析
【解析】
根据，因为电压相等，通过的电流I1>I2，所以R1
科学重器一原子钟
星空浩瀚，地球章动，四季更替，草木枯荣。从人类意识觉醒开始，“时间”便如影随形。从太阳升落、日晷、沙漏、水钟、机械钟、石英钟到目前最准确的计时工具原子钟，这些计时方法与工具的发展体现了不同时代劳动人民的智慧计时工具大多是以某种规则运动的周期（完成一次规则运动所用的时间）为基准计时的，比如日晷以日地相对运动的周期为基准；机械摆钟以摆的振荡周期为基准；石英钟以石英晶体有规则的振荡周期为基准。选作时钟基准的运动周期越稳定，测量时间的精准度就越高，基于此科学家制造出了原子钟（如图所示）。它以原子释放能量时发出电磁波的振荡周期为基准，由于电磁波的振荡周期很稳定，使得原子钟的计时精准度可达每百万年才差1秒。
人们通常选取自然界中比较稳定、世界各国都能接受的事物作为测量标准。正是由于原子辐射电磁波振荡周期的高稳定性，适合作为时间的测量标准，于是在1967年，国际计量大会将“1秒”重新定义为铯133原子辐射电磁波荡9192631770个周期的持续时间。时间单位“秒”作为国际通用的测量语言，是人类描述和定义时空的标尺。
虽然制定了统一的时间测量标准，但若各地时间不能同步，也会给人们带来麻烦。比如，若电网调节时间不同步，可能会烧坏电机；金融市场时间不同步，可能会导致巨大的经济损失。这就需要有一个时间基准，用于实现时间的同步，就像日常生活中，我们常常根据电视台播报的时间来校准自己的时间一样。在我国，提供校准时间的是位于西安的国家授时中心的原子钟，它被用作基准钟向电视、广播、网络等提供报时服务。在导航系统中，如果导航定位的精准度为1米，则要求卫星上原子钟的时间同步必须在3×10-9之内，这需要卫星上的原子钟和地面上的基准钟定期校准，以保证定位的精准度。我国自主研制的北斗导航系统中，原子钟堪称“导航卫星的心脏”，使我国在导航精准度方面达到厘米级，处于全球领先水准。北斗导航系统可以给安装了芯片的共享单车设定电子围栏，也可以判断汽车行驶在哪个车道，甚至还可以实现送货的无人机精准地降落在客户的阳台上。计时工具的演变，展现了人类“时间文化”的进程更彰显出人类精益求精、不探索、追求卓越的科学精神。
请根据上述材料，回答下列问题：
(1)原子钟可以作为时间同步的基准钟，依据的是原子辐射电磁波振荡周期的______；
(2)下列物体相比较，最适合提供计时基准的是______；（填写正确选项前的字母）
A.摆动的小球 B.沿直线运动的汽车 C.静止的书本
(3)在实际生活中会出现各种“标准”。请你结合对文中时间“标准”的理解，除文中提到的实例外，再列举一个“标准”______，并说明该“标准”在具体实例中是如何应用的______。
【答案】 (1). 高稳定性 (2). A (3). 见解析 (4). 见解析
【解析】
(1)[1]由材料可知，原子钟可以作为时间同步的基准钟，由于原子辐射电磁波振荡周期的高稳定性。
(2)[2]由材料可知，以某种规则运动的周期（完成一次规则运动所用的时间）为基准计时。
A．以摆动的小球振荡周期为基准计时，符合题意。
BC．沿直线运动的汽车和静止的书不能完成一次规则的运动，不能作为计时基准，不符合题意。
故选A。
(3)[3][4]实际生活中会出现各种“标准”，比如：1.30m是儿童免费乘坐北京地铁的身高标准，身高低于1.30m的儿童可享受免费乘车待遇，身高不低于1.30m的则不能享受免费乘车待遇。
7、（2019·北京·T33）请阅读《郭守敬望远镜》并回答问题
郭守敬望远镜
“星汉灿烂，若出其里”，漫天星光绝大多数都来自宇宙中的恒星，怎样知道这些遥远且炽热的恒星的成分呢？用光谱！我们知道，阳光通过三棱镜后会发生色散，形成一条按照一定顺序排列的彩色光带，我们称之为光谱．太阳是恒星，因此太阳的光谱是一种恒星光谱，恒星光谱包含了恒星的很多“户口”信息，比如化学成分、密度、气压、温度、恒星年龄等．恒星光谱除了包含恒星自身的信息之外，还能告诉我们恒星以及它所在的星系是在远离，还是再靠近我们，甚至还能告诉我们远离或靠近的速度有多大，观测表明，恒星或星系远离我们的速度与它跟我们之间的距离成正比，根据恒星或星系远离我们的速度可以知道这个恒星或星系距离我们有多远．
光谱望远镜是获取恒星光谱的有力工具，目前世界上最好的光谱望远镜是由中国天文学家自主研制的，以元代著名天文学家、数学家、水利工程专家郭守敬名字命名的“郭守敬望远镜”，如图所示，它可以将接受到的恒星的光会聚后通过色散系统形成恒星光谱，进而获取恒星的信息，它能够同时观测4000个天体，是当今世界上光谱获取效率最高的望远镜，在刚刚过去的七年，巡天观测中（所谓“巡天观测”，就好比是“给天上的星星做‘人口’普查”），郭守敬望远镜．共获取1125万条光谱，成为世界上第一个获取恒星光谱数突破千万量级的天文望远镜．我国科学家通过对这些恒星光谱的分析，绘制成了一个包含636万组恒星光谱参数的星表，重新确立了银河系晕（音yùn）的内扁外圆的结构，并取得了其他一些令世界瞩目的重大发现，这在某种程度上增强了人类寻找另一个“地球”和地外生命的信心！
目前，郭守敬望远镜已开启新一轮的“霸气”巡天观测征程，使用郭守敬望远镜可以“普查”银河系更多的恒星，以它的观测能力，北半球天空仍然有约一亿颗恒星可观测，可以让“普查”资料更全面、更详细，更好地帮助我们了解银河系的历史、现状和未来．
请根据上述材料，回答下列问题：
（1）恒星发出的光经过郭守敬望远镜的光学系统形成恒星光谱的现象属于光的________现象．
（2）我国科学家通过分析恒星光谱确立了________的内扁外圆新结构．
（3）已知“长蛇II星系团”距离我们约33亿光年，它远离我们的速度约为6×,请你根据文中信息，估算远离我们的速度约为4×的“牧夫座星系团”距离我们约________亿光年．
【答案】 (1). 色散 (2). 银河系晕 (3). 22
【解析】
（1）恒星发出的光经过望远镜形成恒星光谱，这种现象属于光的色散现象；
（2）短文中介绍了，我国科学家通过对这些恒星光谱的分析，绘制成了一个包含636万组恒星光谱参数的星表，重新确立了银河系晕的内扁外圆的结构；
（3）根据短文提供的信息，恒星或星系远离我们的速度与它跟我们之间的距离成正比，可得： ，代入数值得： ，解得s2=22亿光年．
8、（2018·北京·T31）如图所示，将一个小球浸没在水中由静止释放，请根据小球的受力情况分析其可能出现的运动情况．（可画受力示意图辅助说明）
【答案】
【解析】
根据小球受到的重力与浮力的关系决断小球的运动状态．
当浮力小于重力时，合力的方向向下，小球下沉，即向下运动，如左图；
当浮力等于重力时，二力平衡，合力为零，小球保持静止，处于悬浮状态，如右图；
当浮力大于重力时，合力的方向向上，小球上浮，即向上运动，如中间图．
点睛：根据重力和浮力的大小关系，求得合力，结合运动和力的关系可分析运动状态，这也是我们常用到的浮沉条件之一．
9、（2018·北京·T32） 请阅读《物理实验中的图象法》回答问题．
物理实验中的图象法
物理实验中的图象法是一种整理、分析数据的有效方法，图象中的图线可直观、简洁地显示出因变量随着自变量变换的趋势或规律．如果想要将物理实数据绘制成图象，可以按照下面的步骤来进行．
第一步，建立坐标轴、标注物理量和设定分度．首先建立坐标轴，通常用横轴代表自变量，纵轴代表因变量，在坐标轴上分别标注自变量和因变量的名称及单位；然后，设定坐标分度值．为了使绘制的图线比较均匀地分布在整幅坐标纸上，而不要偏在一角或一边，坐标分度值可以不从零开始．在一组数据中，自变量与因变量均有最低值和最高值，分度时，可用低于最低值的某一整数值作起点，高于最高值的某一整数值作终点．
第二步，根据数据描点．描点时根据数据在坐标纸上力求精准地画出对应的点．
第三步，绘制图线．绘制图线时不要把数据点逐点连接成折线，而应依据数据点的整体分布趋势，描绘出一条直线或光滑曲线，让尽可能多的点在图线上，或让数据点比较均匀地分布在图线两旁，这样绘制出的图线比图上的任何一个数据点更适合作为进行分析预测的依据．
倒如，小宇记录了自己沿直线步行过程中的时间及所对应的路程，如图中的黑点是他根据记录的数据在坐标纸上描出的数据点，利用这些数据点绘制出了如图中的直线．利用这条直线可以清楚地看出小宇步行的过程近似为匀速运动，还可以利用图线上的点计算出小宇步行过程中的速度，进而用速度预测出他在某一段时间内步行的路程．
请根据上述材料，回答下列问题：
（1）根据如图所示的图象，预测小宇步行10s的路程为_____m．
（2）下表是某同学记录的物体温度随时间变化的实验数据．
①若要绘制上述物体的温度随时间变化的图象，应选择如图中____图更合理．（选填“甲”或“乙”）
②请在你选择的图中描出第20min时的温度数据点，并绘制出本次实验中物体温度随时间变化的图线_____．
【答案】 (1). 10 (2). 乙 (3).
【解析】
（1）由图1知路程和时间成正比，说明做匀速直线运动；
当路程为5m时，时间为5s，
所以小宇的速度为：；
小宇步行10s经过的路程为：
；
（2）①由表格数据知温度的最高温度为80℃，最低温度为45℃；
为了能够更准确的反映物体温度随时间变化规律，纵坐标需要从低于最低温度的40℃开始即可，故图2的乙更合理；
②由表格数据知第20min时的温度为55℃，描出该点；
根据文中描述的连接图像的方法，用光滑的曲线连接温度最高和最低点，且经过20min时的温度点，得到图象，如图所示：
点睛：根据文中内容可知：图线可直观、简洁地显示出因变量随着自变量变换的趋势或规律，所以图像法是一种很重要的研究和显示物理规律的方法，很多的物理题中都有图像，要多练习，能从图像熟练获得我们解题所需的有用信息．
1、（2022·北京门头沟·九年级期末）通过以下材料的阅读回答问题：
国际单位制的由来和演变
说起国际单位制，大家并不陌生，在生活中人们经常会接触到米、千克、秒等计量单位。国际单位制与每个人的生活都息息相关，是世界上普遍采用的计量单位制，是构成国际计量体系的基石，也是促进人类不断进步的基础性工具。
国际单位制是国际计量大会采纳和推荐的一种一贯单位制。在国际单位制中，将单位分成三类：基本单位、导出单位和辅助单位。7个严格定义的基本单位是：长度单位：米、质量单位：千克、时间单位：秒、电流单位：安培、热力学温度单位：开尔文、物质的量的单位：摩尔和发光强度的单位：坎德拉。基本单位彼此独立，导出单位很多，都是由基本单位组合起来而构成的。辅助单位只有两个，纯系几何单位。当然，辅助单位也可以再构成导出单位。各种物理量通过描述自然规律的方程及其定义而彼此相互联系。为了方便，选取一组相互独立的物理量，作为基本量，其他量则根据基本量和有关方程来表示，称为导出量
下面给大家介绍一下长度和质量的国际单位的由来和演变。
国际单位制的长度单位米起源于法国。1790年5月由法国科学家组成的特别委员会，建议以通过巴黎的地球子午线全长的四千万分之一作为长度单位——米，1791年获法国国会批准。为了制造出表征米的量值的基准器，在法国天文学家捷梁布尔和密伸的领导下，于1792～1799年，对法国敦克尔克至西班牙的巴塞罗那进行了测量。1799年根据测量结果制成一根3.5毫米×25毫米矩形截面的铂杆，以此杆两端之间的距离定为1米，并交法国档案局保管，所以也称为“档案米”。这就是最早的米定义。1983年起，米的长度被定义为“光在真空中于1/299 792 458秒内行进的距离”。
质量的国际单位制是千克，最初是规定1立方分米纯水在4摄氏度时的质量为“1千克”，这是因为当时的科学家发现，水在4摄氏度时的密度最为稳定。然而，以水为标准的质量使用起来并不方便，所以1889年千克被批准由一块39毫米高、底面直径也为39毫米的铂铱合金圆柱体来定义。其中铂含量为90%、铱含量为10%，不仅稳定性强，还具有极强的抗氧化性和抗化学腐蚀性。这个圆柱体学名为“国际千克原器”，被人们亲切称为“大K”。
2018年11月16日，第26届国际计量大会在凡尔赛召开，国际单位制迎来了自1960年创立以来最重大的变革。国际计量大会通过了关于修订国际单位制的决议。国际单位制7个基本单位中的4个，即千克、安培、开尔文和摩尔将分别改由普朗克常数、基本电荷、玻尔兹曼常数和阿伏伽德罗常数来定义；另外3个基本单位在定义的表述上也做了相应调整，以与此次修订的4个基本单位相一致。这意味着国际单位制重新构建在我们当前对自然法则的最高认知上，同时消除了国际单位制与基于实物元器件定义之间的关联，国际单位制实现量子化变革。2019年5月20日起，最后一件实物基准千克原器“大K”正式退出历史舞台。
（1）国际单位制中，将单位分为______、导出单位和辅助单位。
（2）请写出一个由基本单位组合起来而构成的导出单位______。
【答案】 基本单位 m/s
【解析】
（1）[1]由材料中可知，在国际单位制中，将单位分为基本单位、导出单位和辅助单位。
（2）[2]由题意可知，长度的基本单位为m，时间的基本单位为s，故由这两个基本单位组合而成的导出单位为速度的单位，即m/s。
2、（2022·北京通州·一模）请阅读《超声波测速》并回答问题。
超声波测速
能引起人的听觉的声音频率在20Hz～20000Hz范围内，超声波是振动频率高于20000Hz的声波，它具有指向性好、反射能力强、能量集中等特点，可用于测距、测速等。
测距是测速的基础，如图1所示，超声波测速仪向静止的汽车发射超声波信号（简称信号），同时开始计时，信号传播过程中遇到汽车会被反射，测速仪接收到返回的信号停止计时，根据记录的时间及其与路程、速度的关系，可计算出汽车与测速仪之间的距离。图2甲是信号传播过程的s-t图像，s表示信号与测速仪之间的距离，t表示信号传播的时间。
测速仪测量汽车速度的原理是：测速仪向运动的汽车先后发射两次信号，根据汽车在两次遇到信号之间所通过的路程及所用的时间，由速度公式可得出汽车的速度。测速仪在公路上对运动的汽车进行测速时，向匀速驶来的汽车发射两次信号，两次发射信号的时间间隔是1.0s，第一次发射信号到接收用时0.6s，第二次发射信号到接收用时0.3s，两次信号传播过程的s-t图像如图2乙所示（t从第一次发射信号开始计时）。 超声波速度取340m/s。
请根据上述材料，回答下列问题：
（1）人耳______（选填“能”或“不能”）听到超声波；
（2）如图2甲所示，若t=0.4s，则静止的汽车与测速仪之间的距离为______ m；
（3）匀速运动的汽车在两次遇到信号之间通过的路程为______ m；
（4）匀速运动汽车的速度大小为______m/s。
【答案】 不能 68 51 60
【解析】
（1）[1] 人的听觉的声音频率在20Hz～20000Hz范围内，超声波是振动频率高于20000Hz的声波，所以人耳不能听到超声波。
（2）[2] 如图2甲所示，t=0.4s，超声波遇到汽车并返回的路程为
s=vt=340m/s×0.4s=136m
则静止的汽车与测速仪之间的距离为
（3）[3] 第一次发射信号汽车与测速仪之间的距离为
s1=vt1=340m/s×0.3s=102m
第二次发射信号汽车与测速仪之间的距离为
s2=vt2=340m/s×0.15s=51m
匀速运动的汽车在两次遇到信号之间通过的路程为
s车=102m-51m=51m
（4）[4] 匀速运动的汽车在两次遇到信号之间行驶所用的时间
t车=0.3s+0.4s+0.15s=0.85s
匀速运动汽车的速度大小为
3、（2022·北京昌平·二模）某课外小组进行了如下探究实验：在烧杯A和烧杯B中分别倒入200g的纯净水，在烧杯A中放入3g食用盐并搅拌，在烧杯B中放入10g食用盐并搅拌，待食用盐完全溶解后，从A、B烧杯中取出质量相同的盐水分别放入两个完全相同的烧杯甲和乙中，再将其放入冰箱降温，测出烧杯甲中的盐水凝固点为-1.5℃，烧杯乙中的盐水凝固点为-2.9℃。请你根据他们的实验步骤及现象，写出他们所探究的问题：______。
【答案】盐水的凝固点与盐水的浓度有关吗
【解析】
根据题意可知，A、B两杯盐水的浓度不同，放入冰箱，盐水放出热量，盐水凝固成冰，而盐水的浓度不同，发现盐水的凝固点也不同，故可以探究的问题是盐水的凝固点与盐水的浓度有关系吗？
4、（2022·北京·101中学二模）请阅读《制冷与生活》。
制冷与生活
制冷是通过某种方法或技术使空间内的温度在一定时间内低于环境温度的过程。从日常生活到科学领域，都离不开制冷技术。古代，人们通过热传递的方式制冷。如在家里放置冰块，可以达到降暑的目的。现藏于国家博物馆的青铜冰鉴，是我国战国时代就已发明的“原始冰箱”。冰鉴是一件双层的器皿，鉴内有一缶，如图所示。夏季，鉴击之间装冰块，缶内装食物，就可起到降温的作用；冬季，鉴缶之间装热水，还可起到保温作用。当代制冷有了新的发展，出现了各种制冷方法，广泛应用于生产生活中。
液氮制冷，已成为一种非常便捷实用的制冷技术。这项技术是利用了液氮无毒、低温、呈化学惰性等特性，直接接触发生热交换达到制冷效果。液氮的温度能低到-196℃左右，所以制冷非常快，可以直接和生物组织接触，就算立即冰冻也不会破坏生物活性。液氮制冷可应用于食品速冻、病变冷冻医疗、低温实验研究等。二氧化碳制冷被应用于2022年北京冬奥会的场馆制冰上。在国家速滑馆的热力学循环系统内，冰面下的液态二氧化碳吸热实现制冷，使水变成冰，而气态的二氧化碳再经过压缩、冷凝、膨胀等过程，又回到液态状态循环到冰面下。采用二氧化碳制冷，可以实现冰表面温差不超过0.5℃，温差越小，冰面的硬度就越均匀，冰面便越平整。生活中的冰箱制冷、空调制冷，也应用了类似的原理。磁制冷，是利用磁性材料来实现制冷的新技术。磁性材料在外加磁场发生变化时，会表现出吸热、放热的特性，磁制冷就是利用这个特性来实现制冷的。目前，该技术已应用于低温及超低温领域。随着科学技术和社会文明的进步，制冷技术将出现日新月异的变革，最终推动生产技术、科学研究的长足发展。
根据上述材料，回答下列问题：
（1）2022年我国冬奥会利用冰面下的液态二氧化碳吸热实现制冷，发生的物态变化是___________
A．汽化 B．凝华 C．升华 D．凝固
（2）结合上文内容，判断下列说法正确的是___________
A．利用液氮速冻食品时，液氮需要放热
B．往饮料中加冰块和冰鉴制冷的原理不同
C．液氮温度非常低，可以直接接触迅速制冷
D．磁制冷是利用磁性材料在外加磁场发生变化时会吸、放热的特性而实现的
（3）利用液态二氧化碳吸热制冷，使水变成冰，而气态二氧化碳变回液态时又会放出热量。如果你是冬奥场馆制冷系统的设计人员，请简单写出可以实现能量回收再利用的具体措施。___________
【答案】 A CD 见详解
【解析】
（1）[1]冰面下的液态二氧化碳汽化吸热，使得水凝固成冰，故A符合题意。
（2）[2] A．利用液氮速冻食品时，液氮汽化吸热，故A错误。
B．往饮料中加冰块和冰鉴制冷都是熔化吸热，原理相同，故B错误。
C．液氮的温度能低到-196℃左右，可以直接接触迅速制冷，故C正确。
D．磁制冷，是利用磁性材料来实现制冷的新技术。磁性材料在外加磁场发生变化时，会表现出吸热、放热的特性，磁制冷就是利用这个特性来实现制冷的，故D正确。
故选CD。
（3）[3]气态二氧化碳变回液态时会放出热量，这样热量可以回收再利用，满足观众席供暖、运动员生活热水、融冰池融冰等能源需求。
5、（2022·北京门头沟·二模）阅读材料，回答问题
光谱学的发展与应用
在牛顿之前，人们对太阳光的颜色及彩虹的成因争论不休。与此同时，大量新的分歧及新的光学现象陆续产生。直到牛顿做出了著名的色散实验——牛顿的三棱镜分解太阳光实验——谜底才得以解开。1666年，牛顿布置了一个房间作为暗室，只在窗板上开一个圆形小孔，让太阳光射入，在小孔后面放一块三棱镜，立刻在后面的墙上形成一条由红、橙、黄、绿、蓝、青、紫七种颜色排开的彩色光带。牛顿查找资料，发现当时对这一现象的解释是：白色的光通过三棱镜后之所以变成依次排列的各色光，并不是白光有复杂成分，而是白光与棱镜相互作用的结果。而牛顿又通过让单色光通过三棱镜后颜色并不发生改变，及利用光路可逆让七种单色通过三棱镜复原为白光的实验，不但驳斥了色散是白光与棱镜相互作用的结果，也证明了白光是一种由多种单色光构成的复色光这一事实。
那色散形成的原因是什么呢？这就需要知道光是什么，光就是电磁波，颜色的本质就是光的频率，由于复色光中拥有各种不同频率的光，而这些光在介质中传播又表现出不同的折射率。因此，当复色光在通过具有不同几何外形的介质传播之后，不同频率的光线会因折射率的不同导致出射角不同而发生色散现象，投映出连续的或不连续的彩色光带。而光带就是不同频率大小的光依次排列的单色光图案，也被称为光学频谱，简称光谱。
牛顿的色散实验，可算是最早的光谱研究了，其后渥拉斯顿和夫琅和费都先后独立地观察到了光谱线。1814~1815年之间，夫琅和费公布了太阳光谱中的许多条暗线，称为夫琅和费暗线。随着科学家们对光谱不断深入的研究，光谱学也逐渐成为光学的一个重要分支学科。实用光谱学是由基尔霍夫与本生在19世纪60年代发展起来的；由于每种原子都有其独特的光谱，犹如人们的“指纹”一样各不相同，因此可以根据光谱来鉴别物质和确定它的化学组成。这种方法叫做光谱分析。这种方法具有极高的灵敏度和准确度。某种元素在物质中的含量达10-10（10的负10次方）克，就可以从光谱中发现它的特征谱线，因而能够把它检查出来，后来人们还利用这种方法发现了几种当时还未知的元素，并且证明了太阳里也存在着多种已知的元素。光谱分析在科学技术中有广泛的应用。例如，在检查半导体材料硅和锗是不是达到了高纯度的要求时，就要用到光谱分析。相信随着科学技术的发展，光谱学也将在越来越多的领域发挥重要的作用。
（1）牛顿的色散实验说明白光是由________组成；
（2）请简述利用光谱可以检验物体所含元素种类的原理________。
【答案】 多种单色光 每种原子都有其独特的光谱，因此可以根据光谱来鉴别物质和确定它的化学组成
【解析】
[1]从材料中牛顿通过让单色光通过三棱镜后颜色并不发生改变，及利用光路可逆让七种单色通过三棱镜复原为白光的实验，不但驳斥了色散是白光与棱镜相互作用的结果，也证明了白光是一种由多种单色光构成的复色光这一事实，牛顿的色散实验说明白光是由多种单色光构成的复色光。
[2]从材料中可知，检验物体所含元素种类的原理是由于每种原子都有其独特的光谱，犹如人们的“指纹”一样各不相同，因此可以根据光谱来鉴别物质和确定它的化学组成。
6、（2022·北京昌平·二模）请阅读《天宫课堂——水球光学实验》并回答题。
天宫课堂——水球光学实验
北京时间2021年12月9日15:40，“天宫课堂”第一课正式开讲，“太空教师”翟志刚、王亚平、叶光富在中国空间站为广大青少年带来了一场精彩的太空科普课，这是中国空间站首次太空授课活动。
航天员王亚平用水球做了一个有趣的成像实验，她把一个金属圈轻轻地放入水袋中，再慢慢地抽出，这时在金属圈上形成一个大大的水膜，然后用饮水袋慢慢向水膜上注水。空间站处于微重力环境，在液体表面张力的作用下，水膜就变成了一个亮晶晶的大水球。将水球看作一个凸透镜，凸透镜对光线有会聚作用，王亚平站在两倍焦距以外，我们看到了她倒立的像，如图甲所示。随后，她用注射器往水球中注入空气，形成一个空气泡，因为在太空中浮力已经消失，所以气泡不会向上飘，而是老老实实待在水球中间。当她站到水球后面时，我们发现又在空气泡部分形成一个正立缩小的像，如图乙所示。这个现象是因为把带气泡的水球的中间部分单独切出来看，相当于是两个凹透镜，如图丙所示，凹透镜对光线有发散作用，所以中间部分就可以成正立缩小的像。而在水球内加气泡之后，水球虽然没有原来完整，但对光线仍然有会聚作用，依然能够成一个倒立的像。因此，在水球上形成了一倒一正两个像的神奇现象。
中国空间站作为国家太空实验室，也是重要的太空科普教育基地，“天宫课堂”采取天地互动方式进行，数据传输主要依靠中继卫星系统，为“天宫课堂”牵起天地沟通的重要“线路”。同时这也意味着中国已经可以对地外航天器进行约60分钟的实时监控，体现了我国科技发展的水平。
请根据上述材料，回答下列问题：
（1）水球光学实验中能形成如图甲所示的水球是因为空间站的_______。
A．微重力环境 B．真空环境
（2）利用如图的装置模拟图的水球实验，应在_______加入水。
A．球形鱼缸 B．球形鱼缸和烧瓶
（3）水球上形成了王亚平一倒一正两个像的神奇现象，是由于光的_______形成的。
A．反射 B．直线传播 C．折射 D．色散
【答案】 A A C
【解析】
（1）[1]太空中虽然是真空环境，但是航天员所处的空间站里面是存在供航天员正常呼吸的气体的，如图形成的水球是因为空间站的微重力环境。
（2）[2]如图的装置模拟图乙的水球实验，鱼缸中间的烧瓶相当于水球中间的空气泡，所以应该向鱼缸中加水。
（3）[3]光由一种介质进入另一种介质发生了光的折射，图中的两个像都是光从空气到水再到空气经过了不同的介质折射形成的。
7、（2022·北京朝阳·一模）请根据阅读材料，回答下列问题：
青铜器的“模”与“范”
方块汉字蕴含着极有韵味的中华文化，每个字都有出处 ，每个词皆有来历。“模范”这个词的起源几乎与中华文明史等同 ，其实“模”与“范”是不同的器具。
在古代铸造青铜器时 ，首先要 塑一个实心 的泥模，泥模上雕有花纹（如图A）。然后用这个泥模翻出泥质的外范，这个外范上 面就有了花纹（如图B）。再将最初制作的实心泥模表面刮去一层作内范（如图C），刮去的厚度就是所铸青铜器的厚度。内外范经过阴干、入窑焙烧两道工序，形成不易变形的 陶范。将内外陶范合在一起，留出注入液体的浇口， 外面用一层泥加固（如图D）。对陶范进行预热后 ，从浇口浇铸青铜熔液，待青铜熔液冷却后，打碎外范、掏出内范，一件青铜器就诞生了（如图E）。这种方法称为范铸法。
古人为了追求更为细致、精美的艺术效果，又发明了熔模法铸造青铜器。先以泥制作出内范，在其外部贴蜡。将蜡雕刻成所需制作的青铜器的形状，成为蜡模。外部再以泥填充加固，制成外范。通过加热使蜡质熔化，倒出后形成空腔。再向空腔内注入青铜熔液，凝固冷却后，打去填充的泥范，便可得到与蜡模相同的青铜器。1978 年出土的云纹铜禁（如图所示）是春秋中期的青铜器，其工艺精湛复杂，通高28.8cm，器身长103cm，宽46cm，质量95.5kg，呈长方形，它就是用熔模法铸造而成的 。
几千年来，模与范成为人们铸造钱币、器物的规范模具。今天，模范引申为值得学习与仿效的榜样。
（1）利用泥和蜡制作青铜器的模具，主要依据其材料的 ______等物理属性；
A．弹性 B．塑性 C．导热性 D．硬度
（2）制作云纹铜禁的蜡模至少需要______kg的蜡质材料。（ ρ蜡取0.9×l03kg/m3，ρ青铜取9.0×103kg/m3）
【答案】 BD 9.55
【解析】
（1）[1]利用泥和蜡制作青铜器的模具，模具需要一定的硬度，不易被折断，还需要形变不易恢复的特点，所以是依据材料的硬度和塑形，故AC不符合题意，BD符合题意。
故选BD。
（2）[2]质量是95.5kg，则云纹铜禁的体积是
则需要的蜡模的质量
8、（2022·北京密云·二模）冰壶又称掷冰壶，冰上溜石，属于冬奥会比赛项目。如图所示，扫冰队员使用刷子在冰壶前面的冰上刷动，发现冰壶运动距离变大；当扫冰队员使用刷子快速在冰壶前面的冰上刷动，发现冰壶运动距离更大。请根据这一现象，提出一个可探究的科学问题：______。
【答案】见解析
【解析】
冰壶运动员用刷子刷冰面，是在压力一定时，通过减小接触面的粗糙程度来减小摩擦力，故可以提出冰壶运动距离与冰面对冰壶的摩擦力大小有关吗？
9、（2022·北京大兴·一模）阅读《神奇的天宫课堂》，回答下列问题。
神奇的天宫课堂
2022年3月23日下午，“天宫课堂”第二课在中国空间站正式开讲并直播，神舟十三号乘组航天员翟志刚、王亚平、叶光富进行授课，如图所示。这是中国空间站第二次太空授课，也是中国航天员第三次进行太空授课。
在约45分钟的授课时间内，航天员相互配合，生动演示了微重力环境下太空“冰雪”实验、液桥演示实验、水油分离实验、太空抛物实验，这些实验现象跟在地面上的实验现象有非常明显的差别，使无数中学生感受到了太空环境下科学实验的魅力。
王亚平在太空舱中演示了这样一个实验：把一枚“冰墩墩”沿水平方向抛出，“冰墩墩”并没有像在地面上抛出的物体一样落回地面，而是做近乎完美的匀速直线运动，如图所示，为王亚平向观众展示“冰墩墩”的情景。
科学计算表明，在太空舱中的物体受到的地球引力大约是在地面附近的88.5%，如果地球对物体的吸引力恰好能使物体绕地球做圆周运动，在太空舱中的物体就好像重力完全消失了一样，物体将处于“完全失重”状态。但是由于地球并非是一个完美的球体且密度分布不均匀，并且太空舱在运动中受高空稀薄空气阻力的影响，使得太空舱的运动轨道不是完美的圆形且速度大小会有波动，因此太空舱中的物体也并非处于严格的“完全失重”状态。
（1）“冰墩墩”在太空舱中被抛出后做近似匀速直线运动，主要原因是_________；
A．“冰墩墩”受到跟运动方向相同的推力作用
B．地球对“冰墩墩”没有吸引力
C．地球对“冰墩墩”的吸引力很小
D．球对“冰墩墩”的吸引力绝大部分使它绕地球做圆周运动
（2）航天员长时间驻留在太空舱内，需要进行体育锻炼以保证身体健康，防止各部分机能退化。请你说出至少两种在太空舱内可能进行的体育活动。_________。
【答案】 D 使用弹簧拉力器锻炼，踩固定脚踏车锻炼，徒手体操
【解析】
（1）[1]由材料信息可知，太空舱中属于微重力环境，但是受到的引力并不是很小，冰墩墩受到地球的吸引力绝大部分使其绕地球做圆周运动，即冰墩墩处于完全失重状态，相当于不受任何力的作用，所以抛出后将做匀速直线运动，故D正确，ABC错误。
故选D。
（2）[2]航天员长时间驻留在太空舱内，需要进行体育锻炼以保证身体健康，但航天员处于完全失重状态，所以需要在重力作用下进行的运动都不能达到锻炼的效果。所以，在太空舱内可能进行的体育活动有：使用弹簧拉力器锻炼，踩固定脚踏车锻炼，做徒手体操等。
10、（2022·北京东城·二模）如图所示，容器中间用隔板分成左右两部分，隔板下部有一圆孔用薄橡皮膜封闭，小东在隔板的两侧中倒入不同深度的水，发现橡皮膜向左侧凸起，继续向某侧加入一定量的水，改变左右两侧的液面高度差，发现橡皮膜的形变程度发生变化。请你根据小东的实验步骤及现象，写出他所探究的问题：____________。
【答案】水的压强与水的深度有什么关系？
【解析】
由图中可知，一开始隔板左侧水面到圆孔的深度小于隔板右侧水面到圆孔的深度，左侧水对橡皮膜的压强小于右侧水对橡皮膜的压强，故橡皮膜会向左侧凸起，若继续向某侧加水，左右两侧水面的高度差变化后，橡皮膜的形变程度发生变化。故可知他所探究的问题是：水的压强与水的深度有什么关系？
11、（2022·北京海淀·二模）请阅读《挺进深海》
挺进深海
2020年11月10日，我国全海深载人潜水器“奋斗者”号（如图所示）在马里亚纳海沟深度10909m处成功坐底，刷新中国载人深潜的纪录，并在水下停留6小时，期间进行了一系列的深海探测科考活动，带回了海底岩石、沉积物、深海生物及深海水样等珍贵样本。“奋斗者”号不仅在深度上达到了目前全海深载人潜水器的最高标准，还大幅度提高了部件的国产率。
马里亚纳海沟是世界上最深的海沟，海沟底部有着巨大水压，同时完全黑暗、温度低，可谓是地球上环境最恶劣的区域之一、由于不同海域、不同深度的海水密度不同，“奋斗者”号在海水中受到的浮力是变化的。
“奋斗者”号的外壳坚固，其在下潜过程中体积保持不变，浮力的变化要靠压载铁来平衡。所谓“压载铁”，就是给“奋斗者”号增加总重的铁块。根据在不同海域测得的海水温度、盐度和深度等参数精确地计算下潜时所需要的“压载铁”质量。“奋斗者”号装配所需的压载铁下潜，当下潜至预定深度时，克服自身晃动、海底洋流等内外干扰，通过适时抛掉一定数量的压载铁，并利用相关技术实现悬停。完成潜水工作后，还需要根据实时水文数据抛卸压载铁，以减小“奋斗者”号的总重从而开始上浮。
“奋斗者”号的成功反映了我国当代科技工作者持续奋斗、勇攀高峰的精神风貌，每一位为中国探索星辰大海、保卫国泰民安、创造繁荣富强的工作者，都是这个时代最美的“奋斗者”！
请根据上述材料，回答下列问题：
（1）“奋斗者”号在马里亚纳海沟下潜时承受的海水对它产生的最大压强约为___________。（海水的密度近似取，取）
（2）“奋斗者”号在深海中通过抛卸压载铁由静止开始上浮时，其所受的浮力___________（选填“大于”或“等于”）它的总重；不考虑由于“奋斗者”号在水中运动所受到的粘滞阻力，它在深海中匀速上浮的过程中，其所受的浮力___________（选填“大于”或“等于”）它的总重。
（3）如果在一次测试中测得的马里亚纳海沟某海域海水密度和深度h的关系如图所示，请分析说明“奋斗者”号这样的深潜器在此海域加速下潜过程中，随着下潜深度的增加，所受的浮力如何变化？答：___________。
【答案】 1.0909×108Pa 大于 等于 逐渐增大
【解析】
（1）[1]“奋斗者”号在马里亚纳海沟下潜最深h=10909m时，承受的海水对它产生的压强最大，为
（2）[2]根据物体的浮沉条件可知，当“奋斗者”号在深海中通过抛卸压载铁由静止开始上浮时，其所受的浮力大于它的总重。
[3]不考虑由于“奋斗者”号在水中运动所受到的粘滞阻力，当它在深海中匀速上浮的过程中，只受重力和浮力，二力平衡，所以浮力等于它的总重。
（3）[4]由图可知，水的密度随深度的增加而增大。深潜器在此海域加速下潜过程中，排开水的体积不变，水的密度增大，根据F浮=ρ液gV排可知，深潜器受到的浮力逐渐增大。
12．（2022·北京·清华附中三模）阅读《实践十号卫星》
实践十号卫星
我国首颗微重力科学和空间生命科学实验卫星——实践十号安全着陆，任务圆满成功，标志着我国返回式卫星迎来发展新阶段。
卫星的回收是一个极其复杂的过程，这是因为卫星在轨道上高速飞行，当完成任务后需要它返回的时候，超高的速度冲向地球大气层，再入大气层的时候会与空气产生强烈的摩擦，卫星的表面会产生很高的温度，这就要求实践十号卫星在设计上充分考虑如何控制返回姿态，如何可靠地对付再入大气层时产生的极高温等难题。我国的实践十号卫星采用弹道式回收方式，它的特点是，航天器在进入返回轨道，再入大气层的时候，只受阻力作用而不产生升力，因而，下降的速度快，落点无法调整和控制，可能产生较大的落点偏差。
实践十号卫星主要任务之一是开展空间科学实验，研究、揭示微重力条件和空间辐射条件下物质运动及生命活动的规律。科学上讲的“微重力”，就是通常说的“失重”。这种环境中有效重力水平极低，仅为地球表面重力的倍，与物体受到的其他的力相比，重力的大小微乎其微，因此可以不再考虑。在这样的环境里，物体都是“飘着”的。实践十号此次搭载的19个科学实验是从200多个项目中公开遴选出来的，主要集中在前沿的流体力学和材料科学、空间生命科学等领域。其中还包括和法国、日本等国际合作的项目。
请根据上。述材料，回答下列问题：
（1）航天器在返回时，与空气摩擦生热，机械能转化为___________；
（2）质量为10kg的物体，在绕地球正常运行的实践十号中受到的重力为约为___________N；（用科学计数法表示）
（3）实践十号在微重力环境中，物体受到的重力仅为地球表面重力的倍，与物体受到的其它力相比，重力的大小微乎其微，下列在地球表面能做的实验，在实践十号的微重力环境下也能完成的是( )。
A．探究浮力大小与哪些因素有关 B．合力与分力大小的关系
C．动能与重力势能的转化 D．测量自由下落小球的平均速度
【答案】 内能 B
【解析】
（1）[1]航天器返回时，与空气摩擦生热，即克服摩擦做功，将航天器的机械能转化为内能。
（2）[2]绕地球正常运行的实践十号中，物体受到的重力
G=mg=10kg×10N/kg×10-6=1×10-4N
（3）[3]在实践十号中，物体受到的重力可忽略不计。
A．探究浮力的大小与哪些因素有关需要测重力，所以此探究无法完成，故A不符合题意；
B．合力与分力的大小的关系无需测量重力，所以在微重力环境下可以完成，故B符合题意；
C．动能与重力势能的转化中，重力势能与重力有关，所以在微重力条件下无法完成，故C不符合题意；
D．测量自由下落小球的平均速度，小球能自由下落是由于受到重力的作用，所以在微重力条件下无法完成，故D不符合题意。
故选B。
13．（2022·北京顺义·二模）阅读《航天器着陆的“平安之花”》，回答问题。
航天器着陆的“平安之花”
2022年4月16日上午，一朵“红白伞花”缓缓降落在内蒙古的东风着陆场，神舟十三号载人飞船成功着陆，3名航天员安全回家。
从距离地面300多公里的太空穿越大气安全着陆，需要经历四次刹车。第一次刹车是发动机，点火反推，让飞船脱离运行轨道，进入返回地球的轨道，飞船以无动力状态在地球引力的作用下自由下落。第二次刹车是在距离地面100km的时候，返回舱高速进入大气层后，强烈压缩其前面的空气，因此产生大量的热，造成温度急剧升高，温度可达2000℃左右。第三次刹车则是在距离地面10km的时候，开始用降落伞减速，这顶大伞是不能一下子全部打开的，否则伞会被空气崩破，返回舱也会随之被摔烂。科学家为开伞设计了一套程序，先是打开一个引导伞，引导伞工作16s，返回舱的下降速度可由180m/s减至80m/s，然后由引导伞拉出一个减速伞，再由减速伞带出主伞，主伞先开一个小口，慢慢地全部撑开，这时返回舱的下降速度逐渐由80m/s减至6m/s。主伞是用特殊的纺织材料做成的，这种材料耐压性能良好，质量轻，薄如蝉翼，但却非常结实，你就是使尽全身力气也无法把它撕破。主伞看上去是一整块，实际上它是由一千多条小伞布拼接而成，是工作人员一针一线缝制处理的。第四次刹车是快到地面时，返回舱底部的反推发动机瞬间，点火，最终把最后的一点速度也抵消掉，返回舱安全着陆。
神舟十三号载人飞行任务的圆满成功，标志着空间站关键技术验证阶段任务圆满完成，中国空间站即将进入建造阶段。
阅读上述材料，回答下列问题：
（1）从神舟十三号返回情况来看，目前只能通过两种可控的方法来给返回舱减速，一种是______，另一种则是反推装置。
（2）返回舱在第三次刹车过程中，下列说法正确的是______。（选填选项前字母）
A．返回舱的动能减小 B．返回舱的重力势能不变
C．返回舱的机械能减小 D．返回舱的机械能不变
（3）主伞是用特殊材料制成的，这种材料还可应用在______方面，这是利用了材料的______特点。
【答案】 降落伞减速 AC 防弹衣 耐压性能良好，质量轻
【解析】
（1）[1]从以上阅读材料可知，返回舱的四次刹车中，有两次用到了反推装置，分别是第一次刹车和第四次刹车，这两次刹车返回舱都可以控制启动反推装置的时间，实现减速，因此反推装置在返回舱刹车过程中是可控的。第二次刹车利用的是空气阻力进行减速，该过程中返回舱内没有进行其他操作，是不可控的。在第三次刹车中，返回舱利用了降落伞进行减速，并且由科学家为其设计了一套程序，返回舱可以按照程序的指令进行减速，因此可知降落伞减速是可控的，故从神舟十三号返回情况来看，目前只能通过两种可控的方法来给返回舱减速，一种是降落伞减速，另一种则是反推装置。
（2）[2]A．影响物体动能的因素有两个，分别是质量和速度，当物体质量不变的时候，速度越小，动能越小。由题意可知，第三次刹车中返回舱质量不变，速度逐渐变小，因此可判定返回舱的动能减小，故A正确；
B．物体的重力势能受质量和高度影响，在质量相同的情况下，高度越低，物体的重力势能越小。第三次刹车过程中，返回舱不断下降，质量不变，高度逐渐减小，因此返回舱的重力势能减小，故B错误；
CD．机械能的总量等于物体动能和势能之和，由A、B选项分析可知，返回舱的动能和重力势能都在减小，因此在第三次刹车过程中返回舱的机械能减小，故C正确，D错误。
故选AC。
（3）[3][4]降落伞主伞的材料具有耐压性能良好，质量轻，薄如蝉翼，但却非常结实的特性，其中，我们可以利用材料的耐压性能良好，质量轻的特点制作防弹衣，这样可以让人在穿着防弹衣的时候既能够有效的减弱子弹巨大压力的伤害，又能够灵活的运动。
14．（2022·北京东城·二模）请阅读《“神十三”号载人飞船成功返回地球》并回答24题。
“神十三”号载人飞船成功返回地球
2022年4月16日，神舟13号载人飞船搭载着圆满完成了180天空间站内工作的三名航天员，顺利返回地面。
神舟13号载人飞船是由轨道舱、返回舱、推进舱组成，其中，返回舱最终将航天员送回地球。返回舱是怎么返回地球的呢？返回时，航天员们会经历什么围难呢？
神舟13号载人飞船返回舱返回地球要经历四个阶段。
首先是“制动离轨”阶段，在这个阶段返回舱与轨道舱分离后，在推进舱的作用下进入返回轨道。
然后是“自由下降”阶段。这一阶段返回舱迎来“回家”路上的第一个挑战——在自由飞行状态下要想成功的从太空中进入大气层，必须按照准确的角度，否则将会销毁在大气层中。
接下来就是“再入阶段”，这是返回过程中遇到的第二大困难，也是最危险的阶段！在这一过程中返回舱成落体状态将与稠密的大气层产生激烈的摩擦，温度能达到几千摄氏度，返回舱的最外层安装特殊的固态防热材料，通过特殊的防热材料变成液态、气态的方式可以避免返回舱被烧毁，这还不是最危险的，返回舱在下降过程中会经历一个“无线电障碍区”，在这个区域内，返回舱是接收不到地面的任何无线电信号的，同样地面也监测不到返回舱的信号，这是一个“失联”的过程，只有当返回舱安全下降到一定高度后，无线电信号恢复，这时返回舱再实施升力控制，让舱里的压力降到人能承受的范围之内，对准预定的着陆场进行着陆准备。
载人飞船返回地面是一个艰难的过程，除了飞船本身的因素外，还受到天气因素的影响，最主要的就是风速。
成功着陆后，航天员还需要隔离恢复一段时间。因为宇宙中布满了带辐射的射线会对人体造成伤害，长时间的失重环境还会导致航天员肌肉萎缩，到达地面后还要经过适应重力环境的过程，可见航天员有多么的不容易啊。
请根据上述材料，回答下列问题：
（1）返回舱里的航天员依靠__________（选填“电磁波”或“超声波”）与地面进行联系。
（2）文中所提到的“特殊固态防热材料”，在返回舱经历“再入阶段”的过程中，所起到的主要作用是__________
（3）返回舱着陆段利用降落伞减速时，若开伞的瞬间，返回舱受到的向上的力大于它的重力，开伞的瞬间返回舱__________（选填“向上”或“向下”）运动。
（4）请大家从文中任选一句话，并指出其中涉及到的物理知识__________。
【答案】 电磁波 防热材料变成液态、气态时可以吸热，避免返回舱被烧毁 向下 见解析
【解析】
（1）[1]电磁波可以在真空中传播，返回舱里的航天员依靠电磁波与地面进行联系。
（2）[2]由材料可知，返回舱的最外层安装特殊的固态防热材料，通过特殊的防热材料变成液态、气态的方式吸收热量从而避免返回舱被烧毁。
（3）[3]返回舱着陆段利用降落伞减速时，若开伞的瞬间，返回舱受到的向上的力大于它的重力，由于合力的方向向上，开伞的瞬间返回舱做减速运动，但仍向下运动。
（4）[4]“再入阶段”返回舱成落体状态将与稠密的大气层产生激烈的摩擦，温度能达到几千摄氏度。
物理知识：返回舱克服摩擦力做功，机械能转化为内能，返回舱的内能增大，温度升高，这是通过做功的方式改变物体的内能。
15.（2022·北京·清华附中三模）阅读《实践十号卫星》
实践十号卫星
我国首颗微重力科学和空间生命科学实验卫星——实践十号安全着陆，任务圆满成功，标志着我国返回式卫星迎来发展新阶段。
卫星的回收是一个极其复杂的过程，这是因为卫星在轨道上高速飞行，当完成任务后需要它返回的时候，超高的速度冲向地球大气层，再入大气层的时候会与空气产生强烈的摩擦，卫星的表面会产生很高的温度，这就要求实践十号卫星在设计上充分考虑如何控制返回姿态，如何可靠地对付再入大气层时产生的极高温等难题。我国的实践十号卫星采用弹道式回收方式，它的特点是，航天器在进入返回轨道，再入大气层的时候，只受阻力作用而不产生升力，因而，下降的速度快，落点无法调整和控制，可能产生较大的落点偏差。
实践十号卫星主要任务之一是开展空间科学实验，研究、揭示微重力条件和空间辐射条件下物质运动及生命活动的规律。科学上讲的“微重力”，就是通常说的“失重”。这种环境中有效重力水平极低，仅为地球表面重力的倍，与物体受到的其他的力相比，重力的大小微乎其微，因此可以不再考虑。在这样的环境里，物体都是“飘着”的。实践十号此次搭载的19个科学实验是从200多个项目中公开遴选出来的，主要集中在前沿的流体力学和材料科学、空间生命科学等领域。其中还包括和法国、日本等国际合作的项目。
请根据上。述材料，回答下列问题：
（1）航天器在返回时，与空气摩擦生热，机械能转化为___________；
（2）质量为10kg的物体，在绕地球正常运行的实践十号中受到的重力为约为___________N；（用科学计数法表示）
（3）实践十号在微重力环境中，物体受到的重力仅为地球表面重力的倍，与物体受到的其它力相比，重力的大小微乎其微，下列在地球表面能做的实验，在实践十号的微重力环境下也能完成的是( )。
A．探究浮力大小与哪些因素有关 B．合力与分力大小的关系
C．动能与重力势能的转化 D．测量自由下落小球的平均速度
【答案】 内能 B
【解析】
（1）[1]航天器返回时，与空气摩擦生热，即克服摩擦做功，将航天器的机械能转化为内能。
（2）[2]绕地球正常运行的实践十号中，物体受到的重力
G=mg=10kg×10N/kg×10-6=1×10-4N
（3）[3]在实践十号中，物体受到的重力可忽略不计。
A．探究浮力的大小与哪些因素有关需要测重力，所以此探究无法完成，故A不符合题意；
B．合力与分力的大小的关系无需测量重力，所以在微重力环境下可以完成，故B符合题意；
C．动能与重力势能的转化中，重力势能与重力有关，所以在微重力条件下无法完成，故C不符合题意；
D．测量自由下落小球的平均速度，小球能自由下落是由于受到重力的作用，所以在微重力条件下无法完成，故D不符合题意。
故选B。
16．（2022·北京丰台·二模）请阅读《神舟十三号“回家”之旅》并回答。
神舟十三号“回家”之旅
2022年4月16日，神舟十三号载人飞船结束了长达半年的“太空出差”，搭载我国三名航天员成功返回地面，刷新了我国航天员单次飞行任务太空留时间的记录。神舟十三号载人飞船返回地而主要经历哪些过程呢？
第一步：分离撤离。航天员从空间站撒离到神舟十三号载人飞船内，进行返回前的准备工作。在地面控制中心的控制下，操作神舟十三号载人飞船与空间站组合体实施分离，如图所示。
第二步：制动离轨。神舟十三号载人飞船的前段是轨道舱，中段是返回舱，后段是推进舱。在降低轨道前，轨道舱和返回舱首先行分离，随后推进舱的发动机点火制动，使返回舱和推进舱组合体减速，飞船高度逐渐下降脱离原轨道。在进入大气层之前完成推进舱分离，返回舱进入返回轨道。
第三步：再入大气层。神舟十三号载人飞船的返回舱下降到距地面约100km高度时，开始进入大气层，这也是返回过程中环境最为恶劣的阶段。随着大气密度越来越大，返回舱与大气剧烈摩擦，其外部温度高达上千摄氏度，就像一个火球，如图所示。与此同时，返回舱与大气摩擦会产生可以屏蔽通讯信号的等离子气体层，它会使返回舱在一定高度区域内与地面控制人员通讯中断，这个区域被称为“黑障区”。
第四步：安全着陆。神舟十三号载人飞船的返回舱在距地面约10km高度时，依次打开引导伞、减速伞和主伞，使返回舱的速度降到约9m/s。在距地面约1m时，返回舱启动反推发动机，如图所示，使其速度降到约2m/s，最终确保航天员安全着陆。
从2003年神舟五号载人飞船发射成功，至今我国实施载人飞行任务已经有19年。我国载人航天工程从1人1天到多人多天，从舱内工作到太空行走，从短期停留到中长期驻留的不断地跨越，每一次的跨越都凝聚着航天人飞天逐梦的勇敢和执着，为人类和平利用太空贡献了中国智慧和力量。
请根据上述材料，回答下列问题：
（1）神舟十三号载人飞船与空间站组合体分离前，以空间站组合体为参照物，载人飞船是___________的。（选填“运动”或“静止”）
（2）返回舱与大气剧烈摩擦升温，是通过___________（选填“做功”或“热传递”）方式改变物体内能的。
（3）返回舱进入“黑障区”时，会与地面通讯中断，是因为___________。
（4）着陆时，启动反推发动机可以使返回舱受到向上的制动力，是因为___________。
【答案】 静止 做功 返回舱与大气摩擦会产生可以屏蔽通讯信号的等离子气体层 力的作用是相互的
【解析】
（1）[1]神舟十三号载人飞船与空间站组合体分离前，以空间站组合体为参照物，载人飞船相对于空间站组合体的位置不发生变化，故载人飞船是静止的。
（2）[2]返回舱与大气剧烈摩擦，摩擦力对返回舱做功，摩擦力做的功转化成物体的内能，此过程中是通过做功改变物体的内能的。
（3）[3]返回舱与大气摩擦会产生可以屏蔽通讯信号的等离子气体层，它会使返回舱在一定高度区域内与地面控制人员通讯中断，这个区域被称为“黑障区”。
（4）[4]着陆时，启动反推发动机，发动机向下喷气，给气体向下的推力，由于力的作用是相互的，气体向上推返回舱，可以使返回舱受到向上的制动力，这是由于物体间力的作用是相互的。
17．（2022·北京西城·二模）请阅读《白鹤滩水电站》并回答：
白鹤滩水电站
中国西南地区水能资源丰富，由于金沙江有极大的落差和丰富的水量，因此这里蕴藏的水能是世界之最。白鹤滩水电站是建造于金沙江下游千流河段梯级开发的第二个梯级电站，它是我国“西电东送”国家重大项目之一。
白鹤滩水电站要建造在崇山峻岭之间，在施工方面，面临着世界级挑战。为保证水电站大坝建设质量，中国建设者们利用多项技术创新，真正解决了“无坝不裂”的世界级难题，充分展现了“中国智慧”。大坝的建造全坝采用低热水泥混凝土，这还是全球首次。并且在坝体内还埋设了上万个检测器，可实时感知坝体温度、形变情况、应力状态等重要信息。随时了解混凝土内部温度，可及时利用循环冷却水管进行针对性降温，再加上降温喷雾，以确保大坝温度低于设计温度，于是能全方位防止大坝开裂，创造了没有一条毫米级裂缝的奇迹。并且，大坝的建造与周围的花岗岩山体形成整体（如图所示），使大坝抗震能力成为世界第一。
白鹤滩水电站大坝高289m，比三峡大坝还高出108m，在白鹤滩大坝建成后，库区水位远超三峡库区，巨大的水压会威胁大坝的安全，因此，水电站大坝不能采用三峡大坝的重力坝，而采用了双曲拱坝。基于河谷形状建造拱坝，既节约材料又减小自身压力，安全性更高。
2022年1月18日，白鹤滩水电站最后一台水轮发电机组顺利吊装完成。其中共安装16台由我国自主研制的单机容量为100万千瓦的水轮发电机组，成为全球单机容量之最。水电站总装机容量达到1600万千瓦，年平均发电量624.43亿千瓦时，足够一座数百万人口大城市使用一年。
白鹤滩水电站的建成和投产，标志着中国水电事业已从“跟跑者”走向“世界先进水平的引领者”。为实现2030年碳中和目标，需要更多利用可再生清洁能源取代传统的火电。在白鹤滩水电站全面投产后，每年相当于节约标煤2000多万吨，将减排二氧化碳约5160万吨。白鹤滩水电站将对中国能源安全与升级起到保障性作用，并将推动我国不断向绿色低碳的发展目标迈进。
请根据上述材料，回答下列问题：
（1）金沙江蕴藏水能是世界之最，请简要分析金沙江水具有巨大水能的原因________；
（2）在建造白鹤难水电站大坝的过程中，利用循环冷却水管对坝体进行针对性降温。在循环冷却管中用水作为冷却介质，主要利用了水________的特性；
（3）小明所在的中学每年平均用电5000度，请你估算：若白鹤滩水电站16台水轮发电机同时正常工作1h，所发电量可以供小明所在的中学使用________年。
【答案】 见解析 比热容大 3200
【解析】
（1）[1]因为物体的重力势能跟其质量和被举高的高度有关。由于金沙江有极大的落差和丰富的水量，使江水具有极大的重力势能，因此金沙江蕴藏着丰富的水能。
（2）[2]由公式Q=cmΔt知，在质量和升高的温度相同时，与其它液体比较，因为水的比热容最大，所以吸收的热量更多，冷却效果好。
（3）[3]16台水轮发电机同时正常工作1h产生的电能
W=Pt=1.6×107kW×1h=1.6×107kW·h
可以供小明所在的中学使用的时间
18．（2022·北京顺义·一模）列材料，回答问题。
材料一：2022年北京冬奥会上运动员的“战袍”可谓是集结了科学家们的心血，一件“战袍”运用了许多现代高科技技术手段。以速度滑冰紧身服为例，面料采用类似高尔夫球上的蜂窝结构的粗糙纹理结构，可以减少尾流的湍流现象，从而达到减阻效果。一定规律的粗糙表面可以使滑雪服降低10%的阻力，这跟常识中“面料越光滑，阻力越小”的认知相反，主要是因为，在一定程度上，略微粗糙的材料能够使得空气在材料表面以较为平稳的方式流过，以较好的方式引导风的流动，有助于降低压差阻力。
材料二：2022年北京冬奥会，为给运动员找到最佳的运动姿态，产生最小的阻力以提高速度，采用了导弹风洞为运动员训练。什么是风洞，通俗来说，风洞就是用来产生人造气流的管道，它利用人工产生和控制气流，用以模拟飞行器等物体在自然环境中飞行时的气流运动状况，同时可以观察、度量气流对物体的作用。这个用于训练的风洞口径宽2.5m，高3m，测试段长度8m，设计风速151.2km/h，完全可以满足目前所有冬奥竞速类体育项目的训练要求。
材料三：“凤出张北，电送北京”。一台矗立于张北县的桨叶直径146m的凤电机组，日均发电约2.45万度，可供首钢滑雪大跳台中心完成本届冬奥会期间的全部造雪量，相当于在一个标准篮球场堆出28m高的雪；一度绿电，能点亮颁奖广场主舞台22s，能让厨师在冬奥村“全电厨房”制作两份菜品……据测算，2022年冬奥会和冬残奥会整个过程，会场馆预计共消耗“绿电”约4亿度，风力发电可减少标煤燃烧12.8万吨（标煤即每千克标准煤为2.9271×107J），减排二氧化碳32万吨。
请根据上述材料，回答下列问题：
（1）速度滑冰运动服，想达到减阻的效果，运动服面料的表面______（选填选项前字母）；
A．非常光滑
B．有一定规律的粗糙
C．非常粗糙
（2）已知汽油的热值是4.6×l07J/kg，根据材料中信息可知，标煤的热值______汽油的热值（选填“大于”或“小于”）；
（3）对于材料中的为运动员训练的风洞，请估算在未进行训练时风洞内的空气质量，要求写出估算过程______。（空气密度约为ρ=1.3kg/m3）
【答案】 B 小于 78kg
【解析】
（1）[1]由材料一中信息：“在一定程度上，略微粗糙的材料能够使得空气在材料表面以较为平稳的方式流过，以较好的方式引导风的流动，有助于降低压差阻力。”可知有一定规律的粗糙的面料制作的运动服具有较好的减阻效果。故AC不符合题意，B符合题意。
故选B。
（2）[2]由材料三中信息：“标煤即每千克标准煤为2.9271×107J”可知标煤的热值为2.9271×107J/kg，所以标煤的热值小于汽油的热值。
（3）[3]未进行训练时风洞内的空气没有流动，空气体积为
风洞内空气质量为
19．（2022·北京西城·一模）请根据材料，回答下列问题：
北京冬奥火炬的科技“外衣”
2022年2月4日，第24届冬奥会在北京隆重开幕，奥运火炬再次在“鸟巢”点燃，北京成为世界上首个“双奥之城”。如图所示，是北京冬奥会火炬“飞扬”，它银红相间的颜色、旋转上升的外形象征着“冰火相约，激情飞扬，照亮冰雪，温暖世界”。
火炬“飞扬”不仅造型优美飘逸，它的“外衣”还蕴含着新科技。它是中国研发团队利用碳纤维与高性能树脂研制出的一种新材料—碳纤维复合材料制造的，这堪称世界首创。由于碳纤维质量约为同体积钢质量的四分之一，但强度却是钢的7至9倍，这使得火炬不仅手感轻，而且还很坚固。
另外，为了使火炬“飞扬”不仅环保，还能在极寒天气中使用，“飞扬”采用氢作燃料，但氢的燃烧温度能达到800℃，一般的复合材料都经不住500℃的考验。于是中国研发团队利用一种耐高温树脂材料—聚硅氮烷树脂，经过测试与工艺调整，这种新材料可以经受1200℃的高温。它作为第三代树脂材料，兼具了有机物超强附着力与无机物耐高温的特点，同时集耐腐蚀、耐磨损、防污防水等优势于一身，达到了奥运火炬的设计要求。
（1）火炬“飞扬”的外壳采用碳纤维材料制成，这是因为碳纤维具有__________小、硬度大的特点；
（2）火炬“飞扬”的燃料是氢，当氢燃烧时，__________能转化为内能；已知氢的热值为1.4×108J/kg，若完全燃烧20g的氢，所放出的热量为__________J；
（3）第三代树脂材料一聚硅氮烷树脂具备哪些优势，达到了奥运火炬的设计要求_________。
【答案】 密度
化学 2.8×106 见解析
【解析】
（1）[1]火炬“飞扬”的外壳采用碳纤维材料制成，质量约为同体积钢质量的四分之一，但强度却是钢的7至9倍，所以碳纤维具有密度小、硬度大的特点。
（2）[2]火炬“飞扬”的燃料是氢。当氢燃烧时，发生化学变化将化学能转化为内能。
[3]若完全燃烧20g的氢，所放出的热量
（3）[4]第三代树脂材料一聚硅氮烷树脂具备优势：①手感轻，而且还很坚固，②具了有机物超强附着力与无机物耐高温的特点，③集耐腐蚀、耐磨损、防污防水等优势于一身，达到了奥运火炬的设计要求造型优美飘逸，蕴含着新科技，环保，还能在极寒天气中使用。
20．（2022·北京东城·二模）请阅读《“神十三”号载人飞船成功返回地球》并回答24题。
“神十三”号载人飞船成功返回地球
2022年4月16日，神舟13号载人飞船搭载着圆满完成了180天空间站内工作的三名航天员，顺利返回地面。
神舟13号载人飞船是由轨道舱、返回舱、推进舱组成，其中，返回舱最终将航天员送回地球。返回舱是怎么返回地球的呢？返回时，航天员们会经历什么围难呢？
神舟13号载人飞船返回舱返回地球要经历四个阶段。
首先是“制动离轨”阶段，在这个阶段返回舱与轨道舱分离后，在推进舱的作用下进入返回轨道。
然后是“自由下降”阶段。这一阶段返回舱迎来“回家”路上的第一个挑战——在自由飞行状态下要想成功的从太空中进入大气层，必须按照准确的角度，否则将会销毁在大气层中。
接下来就是“再入阶段”，这是返回过程中遇到的第二大困难，也是最危险的阶段！在这一过程中返回舱成落体状态将与稠密的大气层产生激烈的摩擦，温度能达到几千摄氏度，返回舱的最外层安装特殊的固态防热材料，通过特殊的防热材料变成液态、气态的方式可以避免返回舱被烧毁，这还不是最危险的，返回舱在下降过程中会经历一个“无线电障碍区”，在这个区域内，返回舱是接收不到地面的任何无线电信号的，同样地面也监测不到返回舱的信号，这是一个“失联”的过程，只有当返回舱安全下降到一定高度后，无线电信号恢复，这时返回舱再实施升力控制，让舱里的压力降到人能承受的范围之内，对准预定的着陆场进行着陆准备。
载人飞船返回地面是一个艰难的过程，除了飞船本身的因素外，还受到天气因素的影响，最主要的就是风速。
成功着陆后，航天员还需要隔离恢复一段时间。因为宇宙中布满了带辐射的射线会对人体造成伤害，长时间的失重环境还会导致航天员肌肉萎缩，到达地面后还要经过适应重力环境的过程，可见航天员有多么的不容易啊。
请根据上述材料，回答下列问题：
（1）返回舱里的航天员依靠__________（选填“电磁波”或“超声波”）与地面进行联系。
（2）文中所提到的“特殊固态防热材料”，在返回舱经历“再入阶段”的过程中，所起到的主要作用是__________
（3）返回舱着陆段利用降落伞减速时，若开伞的瞬间，返回舱受到的向上的力大于它的重力，开伞的瞬间返回舱__________（选填“向上”或“向下”）运动。
（4）请大家从文中任选一句话，并指出其中涉及到的物理知识__________。
【答案】 电磁波 防热材料变成液态、气态时可以吸热，避免返回舱被烧毁 向下 见解析
【解析】
（1）[1]电磁波可以在真空中传播，返回舱里的航天员依靠电磁波与地面进行联系。
（2）[2]由材料可知，返回舱的最外层安装特殊的固态防热材料，通过特殊的防热材料变成液态、气态的方式吸收热量从而避免返回舱被烧毁。
（3）[3]返回舱着陆段利用降落伞减速时，若开伞的瞬间，返回舱受到的向上的力大于它的重力，由于合力的方向向上，开伞的瞬间返回舱做减速运动，但仍向下运动。
（4）[4]“再入阶段”返回舱成落体状态将与稠密的大气层产生激烈的摩擦，温度能达到几千摄氏度。
物理知识：返回舱克服摩擦力做功，机械能转化为内能，返回舱的内能增大，温度升高，这是通过做功的方式改变物体的内能。
21．（2022·北京房山·二模）请阅读《新型陶瓷》并回答题。
新型陶瓷
传统陶瓷主要采用天然的岩石、矿物、粘土等材料做原料。新型陶瓷则采用人工合成的高纯度无机化合物为原料。新型陶瓷材料在性能上有其独特的优越性。
导电陶瓷是在陶瓷的表面涂覆各种导电材料，使它具有耐高温、抗氧化、抗腐蚀等特性，适用于条件恶劣的环境。但也有它的缺点：脆，易碎。导电陶瓷具有其他材料无可比拟的特性，目前已经广泛运用到我们日常的生产和生活中。并且在这些科技领域起着非常重大的作用，如：用于燃料电池、航天器、发动机、微电子行业、电力系统、交通运输、选矿和探矿、环保和医药、高能核试验和热核聚变，冶金过程中温度的监测等。
压电陶瓷是一种能够将机械能和电能互相转换的陶瓷材料，具有压电性，包括正压电性和逆压电性。如图甲所示，正压电性是指某些电介质在机械外力作用下，介质内部正负电荷中心发生相对偏移而引起极化，从而导致电介质两端表面内出现符号相反的束缚电荷。如图乙所示，逆压电性是指给具有压电性的电介质加上外电压会发生的变化，压电陶瓷会有变形。压电陶瓷之所以会有变形，是因为当加上与自发极化相同的外电压时，相当于增强了极化强度。传声器、耳机、蜂鸣器、超声波探测仪等应用的声音转换器，都是应用压电陶瓷制作的。
请根据上述材料，回答下列问题：
（1）陶瓷实现导电的做法______；
（2）新型陶瓷材料在性能方面的优越性有_______ ；（写出一个方面即可）
（3）压电陶瓷是将______能和电能互相转换；
（4）正压电性和逆压电性的区别______。
【答案】 表面涂有各种导电材料 耐高温 机械 见解析
【解析】
（1）[1]由材料可知，陶瓷实现导电的做法是在陶瓷的表面涂覆各种导电材料。
（2）[2]由材料可知，新型陶瓷具有耐高温的特性。
（3）[3]由材料可知，压电陶瓷是一种能够将机械能和电能互相转换的陶瓷材料。
（4）[4]由材料可知，正压电性是外力作用下，介质内部产生极化，将机械能转换为电能。逆压电性是加外电压后，压电陶瓷会有变形，将电能转换为机械能。
22.（2022·北京·二模）请阅读《测温手环》并回答题。
测温手环
某型号的蓝牙测温手环如图所示，主要由温度传感模块、蓝牙模块两个部分组成。
温度传感模块中，有一个高灵敏度的热敏电阻，热敏电阻外部与导热金属片密切接触。佩戴测温手环时，导热金属片使热敏电阻温度升高，热敏电阻阻值变化，电路中电流变大。温度传感器中的测温芯片能根据电路中电流大小算出热敏电阻的温度，并显示到液晶屏上。蓝牙模块则通过无线网络将测温芯片中的温度数据传送给数据处理中心，从而实现体温的实时监测。
测温手环一般配有智能休眠仓。有些测温手环是通过判断温度变化来实现自动开关的。测温手环放入智能休眠仓后，若环境温度低于某个设定的温度或者手环检测到的温度长时间不发生变化，则测温手环中的金属片与热敏电阻分离，从而实现自动关机。还有些测温手环是依靠内置的霍尔元件实现“休眠”的。霍尔元件是一种对磁场敏感的电子元器件，当它周围存在较强的磁场时，可以断开测温手环的电路。因此，这类测温手环的智能休眠仓下面需要预埋一个磁体。
请根据上述材料，回答下列问题：
（1）在测温手环中，______（选填“温度传感”或“蓝牙”）模块将温度数据传送给数据处理中心，实现对体温的实时监测；
（2）热敏电阻阻值随温度升高而变小的，称为负温度系数热敏电阻；阻值随温度升高而变大的，称为正温度系数热敏电阻。依题意可知，该蓝牙测温手环的热敏电阻是______（选填“正”或“负”）温度系数热敏电阻；
（3）小华将三个废旧手环的测温头拆下后分别接入如图甲所示的电路，获得了图乙所示的三个测温头的电流—温度图像，其中灵敏度最高的测温头是______；
A．A图线所对应的测温头
B．B图线所对应的测温头
C．C图线所对应的测温头
D．无法判断
（4）在学习了测温手环的原理后，小华想利用热敏电阻设计一款电子温度计，他查阅资料发现，某热敏电阻的阻值随温度变化的图像如图丙所示，若小华利用该热敏电阻制成电子温度计，则该温度计最灵敏的测温范围是______。
A．t1~t2 B．t2~t3 C．t3~t4 D．无法确定
【答案】 蓝牙 负 A B
【解析】
（1）[1]电磁波可以传递信息，所以蓝牙模块是通过电磁波将温度数据传送给数据处理中心，实现对体温的实时监测。
（2）[2]由题意可知，导热金属片使热敏电阻温度升高，热敏电阻阻值变化，电路中电流变大，根据欧姆定律可知，此时热敏电阻的阻值变小，热敏电阻阻值随温度升高而变小，所以该蓝牙测温手环的热敏电阻是负温度系数热敏电阻。
（3）[3]由题意可知，温度变化相同，电流变化大，灵敏度高，由图乙可知，A图线，回路电流随温度变化最明显，故灵敏度最高“测温头”是A图线对应的探头，故A符合题意，BCD不符合题意。
故选A。
（4）[4]由图知，热敏电阻的阻值随温度升高而增大，且t2~t3段电阻随温度变化最明显，说明此时温度计最为灵敏，故B符合题意，ACD不符合题意。
故选B。
23．（2022·北京市第五中学分校模拟预测）请阅读《风能及其利用》回答问题。
风能及其利用
风具有能量吗？
“八月秋高风怒号，卷我屋上三重茅。”很久以前我们的祖先就用诗句描述了风可以推动物体，具有对外做功的本领。风能是空气流动产生的动能。动能是人类很早就认识的一种能量形式。
我国风能资源丰富，立轴大风车及其驱动的龙骨水车（广泛应用不晚于12世纪）是体型巨大，结构复杂的风力提水机械，曾应用于农田灌溉和制盐生产（图2为现代仿制立轴大风车及龙骨水车）。立轴大风车最为特别之处在于风帆的自动调节功能，它巧妙地借助了中国式船帆的结构与操控方式，当风帆转到顺风一边，它自动与风向垂直，受风面积最大；当风帆转到逆风一边时，就自动与风向平行，所受阻力最小。风帆升起后，不论风向如何，风车可以接受360度任何方向的来风，使风吹动风帆转动起来，进一步驱动龙骨水车向上提水，操控运行便捷，灵活。
风能是可再生、无污染的清洁能源。在当今能源短缺情况下，开发风力发电满足能源需求得到重视（图3为风力发电机）。
风力发电是通过一定的装置，将风能转变成机械能，再将机械能转变为电能。如图3所示为某风力发电机结构示意图，它的原理是利用风力带动风车的旋转器（叶片）旋转，再通过增速机将旋转速度提升到发电机的额定转速，又通过调速机构使其转速保持稳定，然后连接到发电机上发电，发电机利用电磁铁将动能转化为电能。
依据目前的风力发电技术，大约3m/s的微风速度即开始发电。太小的风速不能利用，风力机能正常工作的风速一般为3～22m/s，超风速时，风力机自动闭锁。据测定，一台55kW的风力发电机组，当风速为9.5m/s时，机组的输出功率为55kW；风速为8m/s时，功率为38kW；风速为6m/s时，功率只有16kW；风速为5m/s时，功率仅为9.5kW。
我国的风力资源极为丰富，许多地区的平均风速都在3m/s以上，特别是东北、西北、西南地区和沿海岛屿，平均风速更大，适宜发展风力发电。风力发电的优点很多：清洁，环境效益好；可再生，永不枯竭；基建周期短；装机规模灵活。但也有一些不可回避的问题，如噪声大，占用土地多，不稳定不可控，影响鸟类生存等。
（1）立轴风车及其驱动的龙骨水车风力提水机械工作过程中，风吹动风帆转动起来，进一步驱动龙骨水车向上提水，该过程中，风能转化成了水的______；
（2）风力发电机的工作原理是电磁感应，即：闭合电路的部分导体在磁场中做切割磁感线运动，小型风力发电机的磁场是由永磁体提供的，而大型风力发电机中的磁场则是由______提供的；
（3）一台55kW的风力发电机组在风速为6m/s下工作时，1小时输出的电能能使额定功率为40W的白炽灯正常工作______h；
（4）在我们国家现代化建设进程中，为何要大力发展风力发电？请简述之______。
【答案】 重力势能 电磁铁 1375 见解析
【解析】
（1）[1]风吹动风帆转动起来，风的动能转化为风帆的动能，进一步驱动龙骨水车向上提水，水被提到高处后，风帆的动能转化为水的重力势能。
（2）[2]由材料可知，大型风力发电机中的磁场则是由电磁铁提供的。
（3）[3]1小时输出的电能
W电=Pt=55kW×1h=55kW·h
能使额定功率为40W的白炽灯正常工作时间
（4）[4]风力发电，清洁，环境效益好，可再生，永不枯竭，基建周期短，装机规模灵活。
24．（2022·北京东城·一模）请阅读《超导体的发现》并回答题
超导体的发现
导体虽然能够导电，但都具有一定的电阻，而有一类导体的电阻为零，我们称之为超导体。因为没有电阻，所以电流通过超导体不会产热，电能损失很小，具有很大的应用前景。
1911年，荷兰科学家昂内斯研究低温下各种金属电阻变化时，首先在水银中发现了超导现象，他通过灵敏的电压表测量样品，发现水银的电阻在4.2K的温度左右陡然下降到零，灵敏的电压表没有示数就可以判定所测量的导体电阻为零吗？会不会存在一种可能是导体的电阻太小，测量工具精度不够而无法测出呢？这当然是可能的，这个问题也无法只通过升级更精密的测量工具来解决。
为了解决这个难题，昂内斯团队通过不懈努力，终于设计出了一套能够精确验证超导体电阻是否为零的装置：将一根磁针放置在装置中间，磁针静止时两极分别指向南北方向，在磁针的正西方不远处放置超导体制成的线圈，在磁针正东方相同距离放置一个和超导体线圈相同的铜线圈，如图所示。实验时，用永磁体在超导体线圈中感应出电流，将永磁体移出后，在铜线圈中通入相同的恒定电流，然后观察磁针是否发生偏转。
如果超导体电阻确实为零，则超导线圈中的电流不会随时间衰减，磁针两侧的线圈中的电流均不变，所产生的磁场也不会发生变化，因此磁针也不会发生偏转。昂内斯团队经过几个小时的观察，磁针指向确实完全没有任何变化。
通过这个巧妙的实验，昂内斯团队严格的证实了超导体的电阻确实为零。由于对低温物理所作出的突出贡献，卡末林·昂内斯被授予1913年的诺贝尔物理学奖。
请根据上述材料，回答下列问题：
（1）在实验中，能够使超导线圈中产生电流的原理是___________（填写正确选项前的字母）
A．通电导体周围存在磁场 B．通电导体在磁场中 C．电磁感应
（2）物理实验中，常常将不易测量（或观察）的物理量（或现象）转换为其他物理量（或现象）进行观测。昂内斯团队的实验将“超导体电阻的变化情况”经过多次转换最终转换为“小磁针的偏转情况”。请将该转换过程中，所涉及到的相关变化关系补充完整：
①超导体的电阻变化→②___________→③___________→④小磁针的偏转情况。
（3）超导体具有很大的应用前景，请你列举一实例。( )
【答案】 C 超导线圈中的电流变化 电流所产生的磁场变化 远程输电
【解析】
（1）[1]A．奥斯特第一个发现通电导体周围存在磁场，揭示了电与磁之间的联系，故A不符合题意；
B．通电导体在磁场中会受力转动，利用这个原理制成了电动机，故B不符合题意；
C．闭合电路的一部分导体在磁场中做切割磁感线会产生感应电流，这种现象叫电磁感应，故C符合题意。
故选C。
（2）[2][3]实验时，用永磁体在超导体线圈中感应出电流，将永磁体移出后，在铜线圈中通入相同的恒定电流，如果超导体电阻确实为零，则超导线圈中的电流不会随时间衰减，磁针两侧的线圈中的电流均不变，所产生的磁场也不会发生变化，因此磁针也不会发生偏转。通过实验操作可知，将超导体的电阻变化转换为超导体线圈中感应出电流，再把超导体线圈中感应出电流转换为电流所产生的磁场变化，最后再转换为小磁针的偏转情况。
（3）[4]超导材料的特点是，在温度很低时电阻为零，当电阻为零时，用超导材料传输电能可以减少电能损耗，故可以应用于远距离输电。
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