初中物理中考复习 专题31 高科技中的初中物理 (解析版)

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专题31 高科技中的初中物理本专题主要研究航母、无人机、机器人等现代高科技与初中物理的联系，目的是更好的解决中考试题里高科技问题。要知道主要考查无人机等智能化机械涉及到的物理知识，比如电磁波的应用、一次能源和二次能源的定义。太阳能的利用，以及能量的转化基础问题。考查电磁感应的应用。还有考查了热值、电动机效率和功等知识在生活中的应用与计算，综合性较强得物理问题。扫地机器人为载体，考查流体压强与流速的关系，考查学生应用物理知识解决实际问题的能力。也有的题考查压强和功的大小计算、速度公式及其应用，综合性较强，难度适中，关键是知道无人机停放在水平地面时，对地面产生的压力和它们的重力相等。还要熟练掌握用于现代战争的航空母舰工作时涉及的初中物理知识，比如浮力、压强、重力、运动与静止的相对性等问题。【例题1】平昌冬奥会闭幕式的“北京8分钟”惊艳了全世界，在美轮美奂的光影中，冰上少年与智能机器人随音乐共舞，20多名机器人动作整齐划一，精准优美，和炫舞少年相得益彰，关于正在表演的机器人和冰上少年，下列说法正确的是（    ） A．机器人在弯道滑行时，运动状态不发生改变 B．机器人在冰面上运动时，不受力的作用C．相对于看台上的观众，滑行中的机器人是运动的 D．相对于自己的溜冰鞋，滑行中的少年是运动的【答案】C【解析】机器人在弯道滑行时，运动方向改变，所以运动状态改变，故A不正确；机器人在冰面上运动时，会受到重力、支持力和摩擦力的作用，故B不正确；看台上的观众与相对于看台上的观众，滑行中的机器人是运动的滑行中的机器人相对位置会发生改变，所以相对于看台上的观众，滑行中的机器人是运动的，故C正确；运动少年和溜冰鞋相对位置没有改变，所以相对于自己的溜冰鞋，滑行中的少年是静止的，故D不正确．【例题2】辽宁号航母的舰载机歼﹣15着舰时在拦阻索作用下停下来，这个过程中（  ）A．拦阻索对战机的作用力使拦阻索发生形变B．拦阻索对战机的作用力使战机运动状态改变C．战机对拦阻索作用力与拦阻索对战机作用力的受力物体相同D．战机对拦阻索作用力与拦阻索对战机作用力的作用效果相同【答案】B 【解析】力的作用是相互的；力可以改变物体的形状，可以改变物体的运动状态。A．力可以改变物体的形状，拦阻索对战机的作用力使战机发生形变，故A错误；B．可以改变物体的运动状态，拦阻索对战机的作用力使战机运动状态改变，故B正确；C．战机对拦阻索作用力受力物体为拦阻索，拦阻索对战机作用力的受力物体为战机，故受力物体不相同，故C错误；D．作用效果不同，战机对拦阻索作用力使拦阻索发生形变，拦阻索对战机作用力使战机运动状态发生变化，故作用效果不相同。故D错误。【例题3】我国最先进的自主潜水器“潜龙三号”（如图）成功首潜。潜水器在水面下匀速下潜过程中（   ）A．受到的重力小于浮力B．上、下表面受到的压力差变大C．受到的压强变大，浮力变大D．受到的压强变大，浮力不变【答案】D【解析】潜水器在水面下匀速下潜，此时水的密度不变，潜水器浸没在水中，其排开水的体积不变，但是在水中的深度逐渐增深。根据公式P=ρgh和公式F浮=ρ液gV排可知，潜水器受到的压强增大，浮力不变，即上、下表面受到的压力差不变。故选项A、B、C均错误，D正确。一、选择题1.某智能百叶窗的叶片上贴有太阳能板，在光照时发电，给电动机供电以调节百叶窗的开合。该过程中发生的能量转换是（　　）A．电能→机械能→光能 B．光能→机械能→电能C．光能→电能→机械能 D．机械能→电能→光能【答案】C【解析】太阳能电池板，把太阳能转化为电能，电动机把电能转化为机械能。太阳能板，在光照时发电，即把太阳能转化为电能；电能供给电动机，转化为机械能，调节百叶窗的开合；故该过程中发生的能量转换是光能→电能→机械能。2.现在兴起的智能手机无线充电主要是运用电磁感应技术，当电源的电流通过充电底座中的送电金属线圈产生磁场，带有金属线圈的智能手机靠近该磁场就能接受磁场，产生电流，实现充电过程。以下设备也是利用“磁生电”工作的是（    ） A．电磁起重机     B．扬声器      C．电烙铁         D．动圈式话筒【答案】D【解析】本题考查电磁感应的应用。电磁起重机是应用了电流的磁效应，A错误；扬声器是利用电流的磁效应工作的，B错误；电烙铁是利用电流的热效应工作的，C错误；动圈式话筒是利用电磁感应工作，把机械能转化为电能，D正确。3.图是穿行在餐厅的机器人端着托盘送餐的情景。若认为机器人是静止的，则选择的参照物是（  ） A．地面    B．托盘  C．餐桌      D．墙壁【答案】B【解析】在研究物体的机械运动时要先选择一个物体，假定该物体不动，这个物体是参照物；如果物体的位置相对于参照物不变，则物体是静止的，如果物体的位置相对于参照物不断变化，则物体是运动的。以地面、餐桌、墙壁为参照物，机器人与地面、餐桌、墙壁的位置在不断的变化，故机器人是运动的，故ACD不符合题意；以托盘为参照物，机器人与托盘的位置没有变化故机器人是静止的，故B符合题意。故选：B。4.我国核动力潜艇的相关技术已十分成熟，目前正在加紧研究将大功率核动力用于航空母舰的技术，关于核动力航母说法正确的是 （  ）A.航母使用的核能属于可再生能源B.航母核反应堆里发生的是核聚变C.航母核反应堆中发生的链式反应是可以控制的D.航母核反应堆产生的核废料对环境没有污染【答案】C【解析】航母使用的核能属于不可再生能源，故A错误；航母核反应堆里发生的是核裂变，故B错误；航母核反应堆中发生的链式反应，是可以控制的，否则无法为我们所用，故C正确；航母核反应堆产生的核废料会产生核污染，应选择无人区深埋处理，故D错误。5.2018年4月12日，我国在南海举行海上阅兵。此次阅兵，辽宁舰航母编队精彩亮相，一大批新型潜艇、水面舰艇、作战飞机集中展示。下列说法正确的是（  ）A．当辽宁舰航母上舰载飞机起飞后，航空母舰排开水的体积会增大B．水面舰艇多采用前后编队而非并排行驶，是为避免舰艇相“吸”碰撞C．潜水艇受到的重力等于其浮力时，潜水艇一定处于漂浮状态D．战机升空时，机翼下方气流速度较大，气流对机翼下表面的压强较大【答案】B【解析】（1）知道航母在平静的水面上航行（漂浮），利用漂浮条件确定浮力与总重力的关系；战机在起飞前是停在航母上的，应将其与航母看成一个整体，再根据漂浮的条件，可判断战机起飞前后浮力的变化情况，利用阿基米德原理判断它排开水的体积变化。（2）流体流速越大，流体产生的压强越小；流体流速越小，压强越大；（3）物体在液体中的浮沉条件：上浮：F浮＞G；悬浮：F浮=G；下沉：F浮＜G。A．由于航母在平静的水面航行时，航母处于漂浮，它受到的浮力等于它的总重力；战机从航母上起飞后，航母的总重力减小，因为漂浮物体的浮力等于自身重力，所以此时航母受到的浮力将减小，因为F浮=ρgV排，则当航空母舰上舰载飞机起飞后，它排开水的体积会减小。故A错误；B．舰艇并排行驶时，舰艇带动其周围的水随船向前运动，结果使舰艇内侧之间的水流速度大于舰艇外侧的水流速度；因为水的流速越大，压强越小，水的流速越小压强越大，所以舰艇内外测的水存在压强差，水的压强差使两舰艇靠近，进而发生碰撞，为了避免舰艇相“吸”碰撞，故不采用“并排”护航。故B正确；C．当水舱充水后，潜水艇重等于同体积的水重时，由于潜水艇排开水的体积等于潜水艇体积，所以潜水艇可以悬浮在水中，而不是一定漂浮在水中，故C错误；D．飞机在空中前进时，机翼上方气流速度较大，气流对机翼的压强小，下方气流速度较小，它对机翼的压强大，这样在机翼的上下表面存在压力差，就产生了向上的升力。故D错误。二、填空题6.2018年5月13日清晨，我国首艘国产航母离港海试，向作战舰艇迈出关键一步。当舰载机在甲板上着陆时，由于     会继续向前滑行，需要借助阻拦索的拉力才能尽快停止，说明力的作用效果是                。甲板上的工作人员要佩带有耳罩的头盔是为了在     防治噪声。【答案】惯性；力可以改变物体的运动状态；人耳处【解析】（1）舰载机降落在航母甲板上，舰载机原来处于运动状态，由于惯性还会继续向前滑行；（2）阻拦索的拉力使舰载机由运动变为静止，说明力可以改变物体的运动状态；（3）甲板上的工作人员要佩带有耳罩的头盔是为了人耳处减弱噪声。7.2018年5月13日清晨，我国首艘国产航母离港海试，向作战舰艇迈出关键一步。当舰载机在甲板上着陆时，由于___  _会继续向前滑行，需要借助阻拦索的拉力才能尽快停止，说明力的作用效果是             。甲板上的工作人员要佩带有耳难的头盔是为了在            防治噪声。【答案】惯性；力可以改变物体的运动状态；人耳处。【解析】（1）一切物体都有惯性，与物体的运动状态无关。舰载机降落在航母甲板上，舰载机原来处于运动状态，由于惯性还会继续向前滑行。（2）力可以改变物体的形状、力可以改变物体的运动状态。阻拦索的拉力使舰载机由运动变为静止，说明力可以改变物体的运动状态。（3）减弱噪声的途径有三种：在声源处减弱噪声、阻断噪声的传播、在人耳处减弱噪声。甲板上的工作人员要佩带有耳罩的头盔是为了人耳处减弱噪声。 8.我国最新研发的63A式轻型水陆两栖坦克的质量为24t，它在陆地上行驶时与水平地面接触的总面积为8m2，对地面的压强为________Pa；坦克的前部和后部各装有一个浮控箱，当坦克在水面上浮渡时，它受到的浮力时_____N，排开水的体积为___________m3.（ρ水=1.0×103kg/m3，g=10N/kg）【答案】3×104；2.4×105；24。【解析】对地面的压强：P=F/S=G/S=mg/S=24×103kg×10N/kg/8m2=3×104Pa坦克在水面上浮渡时，受到的浮力等于其重力:G=mg=24×103kg×10N/kg=2.4×105N排开水的体积：9.如图所示为我国某新型战略核潜艇。它在水面航行时排水量为9000t，受到的浮力为       N．它在水下下潜过程中，受到的浮力       （选填“增大”、“减小”或“不变”），受到水的压强       （选填“增大”、“减小”或“不变”）。（g取10N/kg）【答案】9×107；增大；增大【解析】（1）核潜艇在水面航行时受到的浮力：F浮=G排=m排g=9×106kg×10N/kg=9×107N；（2）随着海水深度的增加，单位体积海水的质量变大，即海水的密度增大，根据F浮=G排=ρ液gV排可知，潜水器受到的浮力增大；（3）根据p=ρgh可知，在核潜艇下潜过程中，所处深度h增大、海水的密度不变，所以海水对它的压强增大。10.如图为四旋翼无人机，它的操控系统能够实现“一键起飞、一键返回、GPS悬停、规划航线自动飞行和自动跟踪”等功能，它的操控系统是靠        传递信息的，无人机是利用电能来工作的，电能属于          （选填“一次能源”或“二次能源”）。 【答案】电磁波；二次能源【解析】（1）四旋翼无人机，它的操控系统是靠电磁波传递信息的；（2）我们生活中所使用的电能都是通过其他形式的能转化而来的，是二次能源。11.我国有多家工厂在生产一种可以进行航拍的“无人机”(多功能飞行器)。“无人机”的照相机镜头相当于＿＿透镜；人们可以通过遥控器上的天线发射的＿＿＿遥控“无人机”飞行。【答案】凸；电磁波。【解析】无人机的照相机的镜头相当于一个凸透镜，在物距大于两倍焦距时，成倒立缩小的实像；人们可以通过遥控器上的天线发射的电磁波来遥控无人机。12.我国第二艘航空母舰己于2018年5月13日开始出海试航，将来可增加我国海军实力。如图所示，辽宁号航空母舰训练过程中，舰载飞机飞离航母，与飞离前相比，母舰会      （选填“上浮一些”、“下沉一些”或“保持不变”）。舰载机起飞时，机翼上表面空气流动速度      （选填“大于”、“小于”或“等于”）下表面空气流动速度。【答案】上浮一些；大于【解析】（1）航母始终漂浮于水面上，由漂浮条件可知，浮力等于重力，即F浮=G，当舰载飞机飞离航母后，航母的重力G减小，因航母仍处于漂浮状态，故所受浮力F浮要减小；因浮力减小，由阿基米德原理F浮=ρgV排可知，排开水的体积减小，航母将上浮一些。（2）由于机翼都做成上凸下平的形状，同一股气流在相同的时间内，通过机翼的上方和下方，上方气流通过时经过的路程大，速度大；下方气流通过时经过的路程小，速度小。三、综合题13.如图所示为某品牌四旋翼无人机，该无人机具有一键起降和返航、空中悬停、高清拍摄、GPS定位等功能，下表是该无人的部分参数：整机质量2kg电池额定电压15V最大上升速度6m/s电动机工作电压12V最大下降速度2m/s悬停时每个电动机功率50W最大水平速度16m/s电动机数量4在某次火灾中，该无人机参与火情的勘测，它先以最大速度匀速直线上升，且达到60m高处时，再以最大速度水平匀速直线飞行到达1.6km远处的火场上空。若无人机整个过程四个电动机同时工作，电动机将电能转化为机械能的效率为90%，假设无人机以最大速度匀速直线上升时，受到的阻力大小为10N，通过计算回答下列问题：（g取10N/kg）（1）无人机从起飞到火场上空，这一过程共耗时多少秒？（2）无人机到达火场上空后，悬停观测10分钟，则10分钟内电动机消耗多少电能？（3）无人机以最大速度匀速直线上升60m，这个过程中消耗多少电能？【答案】（1）无人机从起飞到火场上空，这一过程共耗时110s；（2）无人机到达火场上空后，悬停观测10分钟，则10分钟内电动机消耗1.2×105J；（3）无人机以最大速度匀速直线上升60m，这个过程中消耗2000J的电能。【解析】利用s=vt求出匀速上升需要时间、水平匀速直线飞行时间，进而求出起飞到到达火场需要时间；求出悬停时电动机总功率（4个电动机），利用W=Pt求悬停时消耗电能；无人机上升过程的升力等于重力加上阻力，利用W=Fs求升力做的有用功，利用η==90%求消耗的电能。（1）由v=得，匀速上升需要的时间：t1===10s；水平匀速直线飞行的时间：t2===100s，无人机从起飞到火场上空，这一过程共耗时：t=t1+t2=10s+100s=110s；（2）悬停时电动机总功率：P=50W×4=200W，悬停时消耗电能：W=Pt=200W×10×60s=1.2×105J；（3）无人机匀速上升过程的升力：F=G+f=mg+f=2kg×10N/kg+10N=30N，做的有用功：W有用=Fh=30N×60m=1800J，由η==90%可得消耗的电能：W电===2000J。14.如图是一台火灾现场侦察、灭火的消防机器人，其质量为600kg，履带与地面接触的总面积为0.5m2，以3m/s的速度在水平地面沿直线匀速前进了1min，行驶时所受阻力为自重的0.02倍（g取10N/kg）。求：（1）消防机器人在1min内通过的路程。（2）消防机器人静止在水平地面时，对地面产生的压强。（3）在水平地面匀速直线前进的过程中，消防机器人牵引力做功的功率。【答案】（1）消防机器人在1min内通过的路程为180m。（2）消防机器人静止在水平地面时，对地面产生的压强为1.2×104pa；（3）在水平地面匀速直线前进的过程中，消防机器人牵引力做功的功率为360W。【解析】（1）由v=s/t得，消防机器人在1min内通过的路程：s=vt=3m/s×60s=180m （2）机器人对地面的压力：F=G=mg=600kg×10N/kg=6000N它对地面的压强：p=F/S=6000N/0.5 m2=1.2×104Pa（3）因为机器人做匀速直线运动，所以小车的牵引力：F=f=0.02G=0.02×6000N=120N，消防机器人牵引力做功的功率：P=W/t=Fs/t=Fv=120N×3m/s=360W。15.无人机以高分辨率高速摄像机、轻型光学相机、激光扫描仪等设备获取信息，广泛应用在航拍交通管理等领域，如图为某型号无人机，整机质量2千克，停放时与水平地面总接触面积0.002米2，摄像机拍摄速度11000帧/秒。在轿车限速120千米/时的某高速公路上，交警利用该无人机进行道路通行情况实时监测。（1）无人机停放在水平地面时，对地面产生的压强　   　帕。（2）无人机竖直向上爬升60米的过程中克服重力做了多少功？（3）无人机在某轿车通行0.6米的过程中拍摄220帧，通过计算判断该轿车是否超速。【答案】（1）1×104；（2）无人机竖直向上爬升60米的过程中克服重力做了1200J的功；（3）计算可知该轿车不超速。【解析】无人机停放在水平地面时，对地面产生的压力和它们的重力相等，根据p=求出对地面产生的压强。利用W=Gh计算无人机竖直向上爬升过程中克服重力做功；利用速度公式求出该轿车的速度，然后与最大限速相比较即可得到答案。（1）无人机停放在水平地面时，对地面产生的压力：F=G=mg=2kg×10N/kg=20N；对地面产生的压强：p===1×104Pa；（2）无人机竖直向上爬升60米的过程中克服重力做功：W=Gh=20N×60m=1200J；（3）由题知，摄像机拍摄速度11000帧/秒，已知某轿车通行0.6米的过程中拍摄220帧，则轿车运动的时间：t==0.02s，该轿车的速度：v===30m/s，因为30m/s=108km/h＜120km/h，所以，该轿车不超速。