08 科普阅读题——备战2026年中考物理三轮冲刺（题型专练）

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1．阅读短文，回答问题
超声波及其应用
超声波是一种频率高于20000赫兹的声波，可用于测距、测速、清洗、焊接、碎石、杀菌消毒等。超声波加湿器（如图）在干燥的冬季比较常用，它的工作原理是把超声波通入水罐中，剧烈的振动会使罐中的水破碎成“白雾”，再用小风扇把雾滴吹入室内，就可以增加室内空气湿度。声呐被称为潜艇的“耳目”，声呐能够向水中发射超声波，超声波在水中传播时，如果遇到潜艇、水雷、鱼群等目标，就会被反射回来，反射回来的超声波被声呐接收，根据声信号往返时间可以确定目标的距离。此外利用声呐装置还可以测绘海底的地形。
(1)一般情况下，超声波在15℃空气中的传播速度约为______；
(2)超声波能够引起“剧烈的振动”，是因为超声波频率高，具有较高的______，水破碎成“白雾”的过程是否属于物态变化？______（选填“是”或“否”），加湿器放出的水雾会适当的降低室内温度，是因为水雾进入空气后，会发生______（填物态变化名称），这个过程要______（选填“吸热”或“放热”）；
(3)宇航员______（选填“能”或“不能”）利用声呐测绘月球表面的地形，是由于______；若声音在海水中的传播速度为1500m/s，某潜艇的声呐从向鱼群发射超声波，到接收到回声所用时间为2s，则鱼群距潜艇的距离约为______m。
【答案】(1)340m/s
(2) 能量 否 汽化 吸热
(3) 不能 真空不能传声 1500
【详解】（1）声速与介质的种类和温度有关。一般情况下，超声波在15℃空气中的传播速度约为340m/s。
（2）[1]声音可以传递信息和能量。超声波能够引起“剧烈的振动”， 把水打散形成白雾，是因为超声波频率高，具有较高的能量。
[2]水破碎成“白雾”的过程中水的物态没有改变，始终是液态，所以不属于物态变化。
[3][4]加湿器放出的水雾会适当的降低室内温度，是因为水雾进入空气后，会从空气中吸热汽化成水蒸气。
（3）[1][2]声音的传播需要介质，真空不能传声，所以宇航员不能利用声呐测绘月球表面的地形。
[3]超声波传播的路程为
则鱼群距潜艇的距离为
2．阅读《声呐技术助推海洋强国梦》，回答问题。
声呐技术助推海洋强国梦
声呐是利用声波在水下传播的特性判断水下物体的存在、位置及类型的方法和设备。利用声波在水下进行信息传输是因为电磁波在水中衰减极快，无法传向远方，而声波在水中的衰减较慢，更适合水下长距离无线通信。
声呐系统有主动和被动两种工作方式。当声呐系统以主动方式工作时，向水中发射声波，声波在水中传播时，如果遇到潜艇、水雷、鱼群等目标，就会被反射回来，反射回来的声波被声呐接收，根据声波的往返时间就可以确定目标的距离。如果声呐发出的声波碰到的目标是运动的，反射回来的声波频率就会有所变化。反射回来的声波频率变高，说明目标正向声呐靠近；反射回来的声波频率变低，说明目标正在远离声呐。当声呐系统以被动方式工作时，接收舰船等产生的辐射噪声和水声设备发射的信号，以测定目标的方位和距离，此方式特别适用于不能发声暴露自己而又要探测敌舰活动的潜艇。
我国声呐技术应用广泛，涵盖军事领域、海洋资源开发、海洋测绘与科研、水下工程与救援、水下结构检测、水下通信与导航等多个领域。中科院声学所、中国船舶集团等机构研发的合成孔径声呐（SAS）、激光声呐等技术已达国际先进水平。我国声呐技术正朝着智能化（AI目标识别）、多功能集成（通信/探测一体化）和深远海覆盖方向持续发展。随着"智慧海洋"战略深入推进，声呐技术将持续为海洋资源开发、权益维护和科学研究提供核心支撑，成为建设海洋强国的重要技术支柱。
根据材料回答问题。
(1)声波比电磁波更适合水下长距离无线通信，原因是：______；
(2)静止在海水中的潜艇A利用主动式声呐监视潜艇B，若接收到经潜艇B反射回来的声波频率变低，说明潜艇B在______潜艇A；（选填“远离”或“靠近”）
(3)在太空中______（选填“能”或“不能”）用声呐技术来测量星体间的距离；
(4)一艘科考船利用声呐系统对某海域的海底地形进行测绘。在该海域A、B、C、D、E五个位置竖直向海底发射声波，经海底反射回来。测得从发射至接收到反射声波的时间分别为0.32s、0.40s、0.30s、0.40s、0.26s，根据时间可以绘出海底地形，该海域海底地形与图中______相似。（选填“甲”、“乙”、“丙”或“丁”）
【答案】(1)声波比电磁波在水中衰减慢
(2)远离
(3)不能
(4)丁
【详解】（1）由题意可知，利用声波在水下进行信息传输是因为电磁波在水中衰减极快，无法传向远方，而声波在水中的衰减较慢，更适合水下长距离无线通信，所以声波比电磁波更适合水下长距离无线通信，原因是声波比电磁波在水中衰减慢。
（2）由题意可知，反射回来的声波频率变低，说明目标正在远离声呐，所以若接收到经潜艇B反射回来的声波频率变低，说明潜艇B在远离潜艇A；
（3）由题意可知，声呐是利用声波传播的特性判断物体的存在、位置及类型的方法和设备，由于太空是真空环境，真空不能传声，所以在太空中不能用声呐技术来测量星体间的距离。
（4）在该海域A、B、C、D、E五个位置竖直向海底发射声波，经海底反射回来，测得从发射至接收到反射声波的时间分别为0.32s、0.40s、0.30s、0.40s、0.26s，则A、C、E三个位置声波传播时间短，所以A、C、E三个位置海域海底地形较高，B、D两个位置海域海底地形较低，故与图中丁相似。
题型二 光学
3．阅读材料，回答问题：
刷个脸，手机解锁了；看一眼，超市支付完成了……人脸识别给生活带来便利的同时，也带来了隐私泄露的风险。于是，人脸活体检测应运而生。早期的人脸活体检测多为动态检测，用户需根据提示做出眨眼、张嘴等动作，算法通过分析画面变化判断真伪。静态检测则无需用户配合，速度更快，适合时间紧张的场合。随着攻击技术升级，攻击者开始使用能眨眼、张嘴的合成视频蒙骗系统，因此需要更强大的检测算法。
目前，人脸活体检测技术主要分三类：一是基于颜色图像的单目活体检测，通过分析面部纹理、形变等信息防范“假脸”；二是基于红外光的双目活体检测，增加红外摄像头捕捉人体辐射的红外线，平面假脸在红外画面中会暴露无遗；三是基于三维摄像的活体检测，通过获取人脸三维结构信息，轻易识别照片、屏幕等二维假脸，防御能力最强但成本也最高。当前主流做法是将颜色图像与三维深度摄像头结合，准确率可达99.99%以上。未来，人脸活体检测将成为人脸识别系统的标配，进一步推广在金融支付、公共服务等关键领域应用。同时，我们也要提高警惕，保护好个人信息，避免被不法分子利用。
(1)人脸活体检测中，用户需根据提示做出眨眼、张嘴等动作的方式称为_____检测。基于红外光的双目活体检测技术，利用红外摄像头捕捉人体辐射的_____，从而有效抵御“假脸”攻击。
(2)当人脸到镜头的距离_____（选填“”“”或“”）时，人脸识别摄像头才能成倒立、缩小的实像。
(3)在生活中，人脸信息一旦泄露可能被用于非法解锁或诈骗；请提出一条保护个人隐私的建议：_____。
【答案】(1)
动态
红外线
(2)
(3)
不随意在非正规平台进行人脸信息注册
【详解】（1）从材料提取信息：早期需要用户配合做眨眼、张嘴动作的检测是动态检测；基于红外光的双目检测，是通过红外摄像头捕捉人体辐射的红外线区分真假人脸。
（2）人脸识别摄像头的成像原理和照相机一致，根据初中凸透镜成像规律：当物距时，凸透镜成倒立、缩小的实像。
（3）结合生活场景，从防范人脸信息泄露的角度提出合理建议即可，比如不轻易向陌生人透露人脸相关信息、不在非正规场所使用人脸识别服务等。
4．无人机（如图）是利用无线电遥控设备和自备的程序控制装置操纵的不载人飞机。它具有成本低、智能化、生存能力强、机动性能好、使用方便等优点，在民用领域和军用领域应用广泛。无人机携带的高分辨率高速摄像机和轻型光学相机不受光照影响，可穿透烟雾、粉尘，精准捕捉温度差异，利用不同温度下物体辐射的红外线强度不同，实现红外线成像；高效率三维数据采集能穿透植被获取地表真实形态，精度可达毫米级。下表是某小型无人机的部分参数（“帧/秒”指每秒拍摄的画面数）。
(1)无人机携带的轻型光学相机能够实现成像，是通过捕捉到物体表面温度不同辐射的_________（填“红外线”或“紫外线”）强度不同进而成像；
(2)某景区的工作人员利用无人机对喧闹的游客进行劝导：“请不要高声喧哗！”下列说法中正确的是（ ）
A．从无人机传出的声音不是由物体振动产生的
B．游客能通过无人机听到劝导声，说明声音的传播不需要介质
C．“高声喧哗”中的“高”是指声音的响度大
D．在景区内安装噪声监测仪，可减弱噪声
(3)无人机携带了高分辨率高速摄像机，当无人机在高空拍摄整个校园时，所成清晰的像应最靠近凸透镜主轴上的a、b、c、d哪一点？像的性质如何？下列判断正确的是（ ）
A．在a点，成正立、缩小的虚像B．在b点，成倒立、缩小的实像
C．在c点，成倒立、缩小的实像D．在d点，成倒立、放大的实像
(4)无人机还有去除空气中的粉尘达到净化空气的作用，主要通过向空中喷洒某种固体小颗粒，并迅速_________成气体（填物态变化名称），从周围空气中吸收热量，使空气中的水蒸气迅速_________成小水珠（填物态变化名称），以凝结污染物，令其降落在地面上，从而达到净化空气的作用。
(5)为了减轻飞机自身的质量，机体应选用密度较_________（填“大”或“小”）的材料。
(6)该无人机以表中的飞行速度匀速飞行40s通过的路程为多远？
【答案】(1)红外线
(2)C
(3)B
(4) 升华 液化
(5)小
(6)600m
【详解】（1）无人机携带的高分辨率高速摄像机和轻型光学相机不受光照影响，可穿透烟雾、粉尘，精准捕捉温度差异，利用不同温度下物体辐射的红外线强度不同，实现红外线成像。
（2）A．无人机传出的声音是由无人机的扬声器（发声部件）振动产生的，故A错误；
B．游客能听到无人机的劝导声，是声音通过空气传播到游客耳中的，真空不能传声，故B错误；
C．“高声喧哗”中的“高”，指的是声音的强弱，即声音的响度，它是由振幅决定的，故 C正确。
D．噪声监测仪的作用是监测环境中噪声的分贝数，它没有减弱噪声的功能。故D错误。
故选C。
（3）摄像机的镜头是利用凸透镜成倒立、缩小实像的原理工作的，此时物距，像距的范围为；当无人机在高空拍摄整个校园时，物距远大于2倍焦距，则像距稍大于焦距，所以此时的像大致会成在b点，故B正确，ACD错误。
故选B。
（4）[1]无人机向空中喷洒某种固体小颗粒，并迅速变成气体，由固态变成气态是升华现象。
[2]空气中的水蒸气变成小水珠，由气态变为液态是液化现象。
（5）为了减轻飞机自身的质量，机体应选用密度较小的材料，当体积相同时，密度小的材料，质量小。
（6）由得，该无人机以表中的飞行速度匀速飞行40s通过的路程为
5．阅读短文，回答问题。
彩云的形成
海洋、植物的表面和土壤中都含有水。在太阳的照射下，它们都会变得越来越热，它们再也不能忍受炎热的时候，就变成水蒸气在空气的帮助下逃脱，它们会变得很轻，然后进入天空，也就是我们经常说的大气层。在上升的过程中，高度越来越高，温度越来越低，水蒸气就变成小水滴或小冰晶，当这些小水滴或小冰晶逐渐增多并凝结到人眼能辨认的程度时，就是云了。这个过程往往发生在大气层的最底层，因为这层的空气对流很明显，故称对流层。各种云的厚薄相差很大，厚的可达七八公里（千米），薄的只有几十米。很厚的层状云，或者积雨云，阳光很难透射过来，看上去云体就很黑；很薄的云，光线容易透过，在阳光下显得特别明亮，形成白云；当太阳光以一定角度照射云层，经过云层中的小水滴发生折射后，到达地面时，就会形成美丽迷人的彩云了。
请根据上述材料，回答下列问题：
(1)在对流层，水蒸气逐渐上升的过程中（ ）
A．温度越来越高，大气压强越来越高
B．温度越来越高，大气压强越来越低
C．温度越来越低，大气压强越来越低
D．温度越来越低，大气压强越来越高
(2)云是飘在空气中的小水滴或小冰晶等组成，其中部分小冰晶是空气中的水蒸气上升到高空_______（填一个物态变化名称）形成的，此过程中水蒸气要_______热。
(3)太阳光是白光，彩云的出现说明白光是由各种色光混合而成的。我们可以让太阳光通过三棱镜后形成各种颜色的光，这种现象叫做光的_______，如图所示，在屏幕最低端出现的是紫光，说明紫光对介质的偏折程度最大。如果各种色光以相同入射角斜射入水中，折射角最大的是_______（选填“红”或“紫”）光。
【答案】(1)C
(2) 凝华 放
(3) 色散 红
【详解】（1）根据材料内容可知，水蒸气上升过程中高度越来越高，温度越来越低；结合大气压的规律，大气压强随高度升高而降低，因此水蒸气上升过程中温度越来越低，大气压强越来越低，故C符合题意，ABD不符合题意。
故选C。
（2）[1][2]高空中温度较低，气态的水蒸气直接变为固态的小冰晶，这个物态变化是凝华。凝华过程是物质从气态变为固态，需要放出热量，因此该过程放热。
（3）[1]太阳光经过三棱镜分解为多种颜色的光的现象叫做光的色散。
[2]已知紫光偏折程度最大，红光偏折程度最小。当不同色光以相同入射角斜射入水中时，偏折程度越小，折射角越大，因此折射角最大的是红光。
题型三 热学
6．阅读《能源转型的“超级钥匙”——超临界二氧化碳》回答问题。
2025年12月20日，全球首台超临界二氧化碳发电机组“超碳一号”在贵州六盘水市投入运行（图甲）。该技术对推动我国能源转型具有深远意义。
超临界二氧化碳的生成需同时满足：温度高于31.1℃，压强高于7.38×106 Pa。进入超临界态后，其流动性类似气体，密度却接近液体，这使得超临界二氧化碳与等体积的水蒸气相比具有更高的能量，做功更有效。
超临界二氧化碳发电机（图乙）采用布雷顿循环（二氧化碳工质全密闭循环），替代传统蒸汽发电的相变（液态→气态→液态）过程。核心环节包括：
1．压缩：低温低压气态二氧化碳（来源于化工厂或捕集的工业废气）经压缩机加压至超临界状态，通过回热器进入加热器；
2．加热：加热器利用工业废热或太阳能等作为热源，将超临界二氧化碳加热至200～800℃；
3．膨胀发电：高温高压的超临界二氧化碳推动透平机（相当于汽轮机）叶片转动，带动发电机发电；
4．回收预热：降温降压后的二氧化碳（乏气）仍具较高温度，流经回热器时，为从压缩机出来的超临界二氧化碳进行预加热，随后经冷却器重新进入循环。
相比传统火电依靠水蒸气推动汽轮机发电，超临界二氧化碳可谓是“理想的能量搬运工”。用它发电不仅能够节能减少碳排放，而且能使净发电量增加超50%。研发过程中多项世界级难题的突破，得益于我国强大的工业体系，为我们的工业人点赞吧！
根据上述材料，回答下列问题：
(1)二氧化碳气体变为超临界状态需要同时满足的条件是：温度达到31.1℃和____。
(2)相比气体，超临界二氧化碳是“理想的能量搬运工”，主要原因是它具有____的特点。
(3)高温高压的超临界二氧化碳推动透平机叶片转动的过程中，其能量转化与四冲程汽油机工作循环中的________冲程相同。
(4)请从环保角度简述：相比传统火力发电，超临界二氧化碳发电可以减少碳排放的原因。
【答案】(1)
压强高于
(2)
流动性类似气体，密度接近液体，等体积下能量更高
(3)
做功
(4)
超临界二氧化碳发电效率更高，相同发电量消耗的化石燃料更少，碳排放更少；同时该发电方式可利用工业废热、太阳能作为热源，减少化石燃料的使用，且二氧化碳工质全密闭循环，还可利用捕集的工业二氧化碳，因此减少碳排放。
【详解】（1）从材料原文可直接找到超临界二氧化碳的生成条件：需要同时满足温度高于31.1℃，压强高于。
（2）根据材料描述，超临界二氧化碳兼具流动性类似气体方便运输，同时密度接近液体的特点，使得等体积的超临界二氧化碳比水蒸气携带的能量更高，做功效率更高，因此是“理想的能量搬运工”。
（3）高温高压超临界二氧化碳推动透平机转动的过程，能量转化为内能转化为机械能；四冲程汽油机的做功冲程的能量转化同样是内能转化为机械能，因此二者能量转化相同。
（4）略
7．阅读短文，回答问题。
月球太阳能电站
“嫦娥五号”的成功发射引起了人们对月球的科学兴趣。随着对月球了解的深入，一些科学家预言：月球必将成为人类未来的能源基地。按照一些科学家的设想，利用月球正面太阳光充足、地域广阔的特点，在月球上建设的大型太阳能电站，可克服在地球上受天气影响、提供的功率小等缺点。在月球上产生的电能经微波转换器将电流转换成微波，并通过天线将电能以微波的形式向地面发送，地面接收站通过天线把微波能还原成电能，如图甲所示，这样就解决了电能的输送问题。我国的“嫦娥”系列登月车利用太阳能电池提供能量。太阳能电池板工作原理的示意图如图乙所示，当太阳光照射到组成太阳能电池叠在一起的两片不同的半导体表面时，会产生光电效应。从而使电路中产生电流。
(1)太阳能是______（选填“可再生”或“不可再生”）能源。太阳发出的巨大能量来源于太阳内部的氢原子核发生的______（选填“核聚变”或“核裂变”）反应；
(2)月球太阳能电站相对于月球表面是______（选填“运动”或“静止”）的。若从月球发出的微波信号经1.28s到达地球，则月球与地球间的距离约等于______m。（微波在真空和空气中的传播速度约为）
(3)若月球电站的总发电功率为，利用微波传输电能的输电效率为80%。则地面接收站1h接收到的电能相当于完全燃烧______kg煤放出的热量。（煤的热值为）
【答案】(1) 可再生 核聚变
(2) 静止
(3)
【详解】（1）太阳能可以源源不断从自然界获取，因此属于可再生能源；太阳内部的氢原子核在高温下发生核聚变，释放出巨大能量，因此太阳的能量来源于核聚变反应。
（2）月球太阳能电站建设在月球表面，相对月球表面的位置没有发生变化，因此是静止的；根据路程公式，月球与地球间的距离
（3）地面接收站1小时接收到的电能
完全燃烧煤放出的热量
则煤的质量
8．请阅读《国之重器——“千眼天珠”》并回答问题。
国之重器——“千眼天珠”
在海拔3830 m的四川省稻城县，坐落着国家重大科技基础设施，子午工程（二期）的标志性设备-圆环阵太阳射电成像望远镜（如图甲所示）。313部小射电望远镜（如图乙所示）均匀分布在直径1 km的圆周上，圆环中心是一座百米高的定标塔，对于这个望远镜阵列，人们有个非常形象的称呼——“千眼天珠”。
圆环阵太阳射电成像望远镜的主要科学目标就是观测太阳活动。太阳给地球带来了光和热，孕育了地球上的生命，但是它也有“打喷嚏”的时候-也就是太阳风暴。若它朝着地球打一个“大喷嚏”，抛射出来的高速带电粒子飞向地球，会对地球人造卫星等设备产生严重影响。当距离地球约1.5×108 km的太阳发生剧烈风暴时，喷射出的高速带电粒子往往会辐射不同频率的电磁波，这个望远镜阵列可以在太阳爆发几分钟内就“捕捉”到这些电磁波信号，而太阳抛射出来的高速带电粒子到达地球需要数十个小时，科研人员正是抓住了这个宝贵的“时间差”，实现对空间天气的预报和预警。
圆环形阵列的中心定标塔到每一部射电望远镜的距离都相等，而且射电望远镜与中心定标塔之间没有遮挡，定标塔向各部射电望远镜发射公共信号进行定标和校准时，可以实现非常高的精度。在中心定标塔下面就是中央机房，每部小射电望远镜和中央机房之间都有电缆实时传输观测数据，以便科研人员及时对这些数据进行分析和处理。“千眼天珠”采用了综合孔径射电望远镜技术，虽然每部小射电望远镜的直径只有6 m，但是当313部小射电望远镜协同观测时，其观测能力可以等效于一个超大口径射电望远镜。
通过对太阳爆发活动的高精度观测，有助于人类认识太阳风暴机制和太阳风暴的日地传播规律，进一步深化对自然的理解，推动人类科技文明的进步。
请根据上述阅读材料，回答下列问题：
(1)圆环阵太阳射电成像望远镜的主要科学目标是________。
(2)太阳发生剧烈风暴时，喷射出的带电粒子辐射出的电磁波，大约经过________s可以到达地球（已知电磁波的速度为3.0×108 m/s）；
(3)科研人员是通过________传递的信息，实现对空间天气的预报和预警；
(4)太阳给地球带来了光和热，那么太阳能属于________能源（选填“一次”或“二次”）；生产生活中利用太阳能的实例有很多，其中植物吸收太阳光进行光合作用是将光能转化为________能；请你再列举一个应用太阳能的实例________。
(5)“当313部小射电望远镜协同观测时，其观测能力可以等效于一个超大口径射电望远镜。”请你再举出一个体现这一设计理念的例子：________。
【答案】(1)
观测太阳活动
(2)
500
(3)
电磁波
(4)
一次
化学
太阳能热水器
(5)
多个分力共同作用产生的效果等效于一个合力产生的作用效果
【详解】（1）材料原文明确说明圆环阵太阳射电成像望远镜的主要科学目标是观测太阳活动。
（2）太阳到地球的距离
到达地球所需时间
（3）根据材料内容，太阳爆发时，带电粒子辐射的电磁波会先到达地球，被望远镜捕捉，科研人员利用电磁波和带电粒子到达地球的时间差实现预警，因此传递信息的载体是电磁波。
（4）[1]可以直接从自然界获取的能源是一次能源，太阳能可直接从自然界获得利用，因此属于一次能源。
[2]植物进行光合作用时，将光能转化为化学能储存起来。
[3]生产生活中太阳能的应用实例很多，如太阳能热水器、太阳能光伏发电等，合理即可。
（5）该设计理念是：多个小型个体协同工作，整体效果等效于一个大型设备的效果，物理中合力与分力的关系符合这一理念，即多个分力共同作用的效果和一个合力的作用效果等效，其他合理例子如多台小型发电机并联供电等效于一台大发电机供电也可。
题型四 力学
9．阅读短文，回答问题。
太空电梯
太空电梯是一种太空运输系统，它不是科学幻想，而是一条理论上可行的未来技术方向。如图所示，将缆绳的一端固定在位于地球赤道的基站上，另一端固定在运行的空间站上，就可使一个形似电梯的运载舱载着货物、人员沿缆绳驶向太空。
太空电梯的路径全长超过三万公里，运载舱在地球和空间站之间来回穿梭时会与大气摩擦，使舱体的温度变高，所以需要给运载舱表面涂一层特殊的固态涂料，当涂料的状态变化时，就能达到降温效果。虽然建造太空电梯困难重重，但科学家们仍然相信它未来可期。
(1)为了能在空间站和地球基站上装太空电梯，空间站和地球基站之间要保持相对___________；
(2)运载舱表面涂一层特殊的固态涂料能达到降温效果的原因是___________；
(3)请从物质的物理属性角度考虑，你认为对缆绳的制造材料选择有何要求：___________、___________。（至少说两点）
【答案】(1)
静止
(2)
固态涂料熔化（或升华）过程吸收热量，降低舱体温度
(3)
密度小
抗拉强度大
【详解】（1）太空电梯的缆绳需要两端固定，因此空间站和地球基站之间相对位置不能改变，根据相对运动的概念，二者需要保持相对静止。
（2）运载舱与大气摩擦温度升高后，固态的特殊涂料会发生熔化或升华，熔化和升华过程都需要吸收热量，可以带走舱体多余的热量，实现降温。
（3）从物理属性角度分析，缆绳全长数万公里，第一为了控制缆绳总重力，材料需要满足密度小的要求；第二缆绳需要承受自身重力和运载舱的拉力，因此需要材料有较大的抗拉强度。
10．福建舰
福建舰（舷号：18）是我国完全自主设计建造的首艘弹射型航空母舰，也是首艘采用电磁弹射和电磁阻拦技术的航母，它标志着中国航母发展，从滑跃起飞正式迈入电磁弹射时代。福建舰以先进电磁技术，托起大国重器海天征途。
电磁弹射系统是福建舰核心系统之一（其简易结构图如图丙所示），相比传统蒸汽弹射具有效率高、控制精准、适应性强等优势，可用于推动舰载机缩短滑跑距离，当电磁弹射车内的导体通过强电流时，弹射车就给舰载飞机提供强大的推力，快速将舰载飞机弹出，电磁弹射系统所提供的牵引力始终为。空载的舰载机质量为10t，舰载机起飞需要达到一定的速度（相对于空气），电磁弹射轨道上舰载机（空载）速度v与路程s的关系如图丁所示。在风洞模拟中，舰载机（空载）的升力F与其相对于空气的速度v的关系如图戊所示。（g取10N/kg）
(1)福建舰配置了电磁弹射装置，它的弹射原理与______（选填“电动机”或“发电机”）工作时的能量转化相同；
(2)舰载机在空中飞行时通过______与航母传递信息；
(3)舰载机机翼的截面模型如图乙所示，当舰载机起飞时，机翼上表面流速______下表面空气流速（选填“大于”、“小于”或“等于”），从而导致上表面的压强小于下表面的压强，产生了向上的升力；
(4)舰载机满载时起飞的最低速度______（选填“大于”、“小于”或“等于”）舰载机空载时起飞的最低速度；
(5)若航母静止在水面上，则空载的舰载机起飞需要至少______m的电磁弹射轨道；
(6)若航母以54km/h的速度航行，为使空载的舰载机能够起飞，则需要至少______m的电磁弹射轨道（福建舰的航行方向与舰载机的滑跑方向一致）；若电磁弹射装置的机械效率为80%，则该过程舰载机从相对静止到起飞消耗了至少______J的电能（结果保留3位小数）；
(7)结合所学知识，请你提出一条提高电磁弹射装置机械效率的建议：______。
【答案】(1)电动机
(2)电磁波
(3)大于
(4)大于
(5)125
(6) 61.25
(7)给弹射轨道加润滑油，减小摩擦
【详解】（1）电磁弹射是利用通电导体在磁场中受力运动的原理工作的，与电动机的工作原理一致，都是将电能转化为机械能。
（2）电磁波可以远距离传输，且能在真空中传播，舰载机与航母通过电磁波传递信息。
（3）机翼上凸下平，相同时间内空气经过上表面的路程更大，因此机翼上表面流速大于下表面流速。根据流体流速越大的位置压强越小，使机翼获得向上的升力。
（4）满载时舰载机重力更大，起飞需要更大的升力；由图戊可知升力随相对空气速度增大而增大，因此满载起飞的最低速度大于空载。
（5）空载舰载机重力
起飞需要升力至少等于重力，对应图戊中所需相对速度为；航母静止时，舰载机速度等于相对空气速度，对应图丁中路程为。
（6）[1]航母速度，航行方向与滑跑方向一致，因此舰载机相对航母只需达到，对应图丁中弹射路程为。
[2]牵引力做有用功
消耗电能
（7）提高机械效率可以采用在有用功一定的情况下减小额外功，例如通过加润滑油减小弹射过程的摩擦等。
11．阅读《中国“武者”——人形机器人从舞台奔向未来》并回答问题。
《中国“武者”——人形机器人从舞台奔向未来》
随着科技的不断进步，机器人正逐渐融入人们的日常生活。2025年春晚，宇树科技的人形机器人H1凭借一场《秧BOT》扭秧歌表演惊艳全国，它是全球首款完成原地空翻的全尺寸电驱人形机器人。时隔一年，在2026年马年春晚，宇树科技携全面升级的H2与G1人形机器人再度亮相，为观众献上一场震撼人心的《武BOT》武术表演。从2025年的“舞者”到2026年的“武者”，人形机器人的技术实现了质的飞跃。
H2机型身高约180厘米，全身关节自由度超过31个，最大关节扭矩达360N·m。它搭载自研全身运动控制算法，并配备激光雷达与仿生视觉系统，可实现360°环境感知。G1则体型更为小巧（身高约132厘米，质量约35公斤），凭借23至43个关节电机与最大120N·m的关节扭矩，完成了720°回旋踢、侧空翻等高难度武术动作。其关键就在于关节扭矩，在力学中，扭矩是衡量力使物体绕轴发生转动效应的物理量，其定义为：力与力臂（力的作用线到转轴的垂直距离）的积。正是凭借这一技术突破，数十台机器人完全依靠机载传感器自主协同，实现了毫秒级同步的集群武术表演。同时，它们还能“听懂”音乐节奏，根据旋律实时调整动作，将武术的刚劲与舞蹈的韵律完美融合。
人形机器人作为未来产业的重要赛道，是人工智能、机械工程、电子工程等领域融合创新的典范。从2025年的“扭秧歌”到2026年的“打功夫”，中国机器人技术正以惊人的速度迭代升级，有望在未来深入工业、商业和家庭等多元场景，深刻改变社会形态与人们的生产生活方式。
(1)人形机器人能实现360°环境感知是因为__________；
(2)人形机器人H2与成年人的体重相近，请你估测它的体重约是 ；
A．700NB．350NC．1400N
(3)G1机器人完成720°回旋踢时，腿部关节扭矩达到120N·m。若力臂为0.25m，则腿部施加的力约为________N。
【答案】(1)
搭载自研全身运动控制算法，并配备激光雷达与仿生视觉系统
(2)A
(3)
480
【详解】（1）本题可直接从原文提取对应信息，材料明确说明：H2搭载自研全身运动控制算法，并配备激光雷达与仿生视觉系统，可实现360°环境感知，因此得到对应答案。
（2）成年人重力约为
题目说明H2体重与成年人相近，因此选A。
（3）根据材料给出的扭矩定义：扭矩=力×力臂，即，变形得力
腿部施加的力
12．阅读短文，回答下列问题：
彩虹-7高空隐身无人机
2025年12月15日，中国新型高空隐身无人机彩虹-7成功首飞，标志着中国在高性能、高隐身无人机领域研制又取得进步。该机翼展超过27米，最大起飞重量8吨，巡航速度0.5马赫，实用升限约为1.6万米，最大续航时间16小时，该机搭载可见光、红外等多种高性能任务载荷，具有航时长、升限高、巡航速度快、任务能力强等优点。
彩虹-7高空隐身无人机机身材料主要采用碳纤维复合材料与纳米吸波材料相结合的设计，采用飞翼布局、锯齿状“海狸尾”设计和半隐藏式发动机尾喷管，机身后端配置副翼、襟翼及水平尾翼，进气口位于机身上方，机体表面敷设隐形涂料，对所有检修口盖、起落架舱盖和弹舱等进行隐形处理，甚至连螺丝都做专门处理，以实现轻量化、高强度与优异隐身性能的平衡。
彩虹-7高空隐身无人机可以承担多元化的战场监视、情报侦察等任务，可在高对抗作战环境中执行持续隐蔽侦察和情报获取、为远距离打击武器提供目标指示信息等任务，大幅提升信息化作战效能，满足未来对称性作战对高端隐形无人作战飞机的需求。其未来发展方向包括配备低截获率雷达前出部署，并与四代隐形战机等有人机协同作战，同时具备改装为舰载型的潜力，挂载对海搜索雷达后可提升海洋权益维护能力。
(1)从材料中可知，彩虹-7高空隐身无人机具有__________________（填出一种即可）等优点；彩虹-7无人机机身采用碳纤维复合材料制成，降低机身重力从而提升了任务载荷，这主要是利用了碳纤维复合材料的________________特性。
(2)彩虹-7高空隐身无人机在空中匀速直线飞行执行持续隐蔽侦察和情报获取时，无人机受________（选填“平衡力”或“非平衡力”）的作用；该过程中，无人机是通过________（选填“电磁波”或“超声波”）将情报信息传回指挥中心的。
【答案】(1) 升限高 密度小
(2) 平衡力 电磁波
【详解】（1）从短文第一段明确给出的无人机优点中任选一种作答即可，合理即可；
根据重力公式，在机身体积固定的情况下，碳纤维复合材料的密度小，能减小机身质量，从而降低机身重力，以此提升任务载荷，因此利用了其密度小的特性。
（2）无人机做匀速直线运动时，运动状态保持不变，处于平衡状态，根据平衡状态的受力特点，此时无人机受平衡力的作用；
超声波的传播依赖介质，高空空气稀薄不利于其传播，而电磁波可在真空中传播，适合远距离传递信息，因此无人机通过电磁波将情报信息传回指挥中心。
13．阅读短文，回答问题。
福建舰（如图甲）是我国建造的首艘电磁弹射型航母，正常情况下可搭载超过 70 架舰载机（如图乙）。其装配的电磁弹射装置的核心是靠弹射轨道下的强磁场来驱动金属滑块高速移动，从而在2~3秒的时间内，通过牵引索把与之相连的舰载机弹射出去（如图丙）。
福建舰的电磁弹射装置所施加的牵引力恒为，空载的舰载机质量为10t，舰载机起飞需要达到一定的速度（相对于空气），因此需要建造较长的起飞跑道，电磁弹射轨道上舰载机的速度与路程的关系如图丁所示。
为了使福建舰上的舰载机顺利起飞，技术人员提前在风洞中模拟了舰载机的升力F与速度的关系，如图戊所示。（注：“风洞”就是一个巨大的“人造吹风管道”）
(1)舰载机机翼的横截面设计是利用在气体中_______的原理，从而使机翼产生升力的；
(2)航母甲板表面上的涂层非常粗糙，这样设计的原因是________；
(3)当航母静止在水面上时，空载的舰载机起飞至少需要______m的电磁弹射轨道；
(4)若航母以54km/h的速度航行，电磁弹射装置的机械效率为50%，则该过程中舰载机从相对静止到起飞至少需要消耗______J的电能。
【答案】(1)流速越大的位置压强越小
(2)增大接触面粗糙程度，增大摩擦力
(3)125
(4)
【详解】（1）舰载机机翼横截面为上凸下平的形状，飞行时机翼上方空气流速更大、压强更小，下方流速更小、压强更大，产生向上的压力差，即升力，因此机翼的横截面设计原理为流速越大的位置压强越小。
（2）航母甲板涂层粗糙，是为了在压力一定时，通过增大接触面粗糙程度来增大摩擦力，防止舰载机起飞、降落时打滑，因此设计的原因是增大接触面粗糙程度，增大摩擦力。
（3）空载舰载机质量
重力
舰载机起飞需要升力至少等于自身重力，即
从图戊可得，时，需要的相对空气速度为
航母静止时，舰载机相对空气的速度等于自身速度，从图丁可得，舰载机速度为时，弹射路程为，因此电磁弹射轨道至少为。
（4）先换算航母航行速度
此时舰载机相对空气已有的速度，因此舰载机相对航母只需要加速到
即可满足起飞要求，从图丁可得，舰载机速度为时，弹射路程，牵引力做的有用功
已知机械效率，根据，可得消耗的电能
14．阅读短文，回答问题。
绝境重生的372潜艇
海水跃层也称“跃变层”，它是指海水中某水文要素在竖直方向上出现突变或不连续剧变的水层。如果海水跃层式上层密度大，下层密度小的状态，被称为“海中断崖”。潜艇在水下航行中，如突遭“海中断崖”，称为“掉深”。中国海军372潜艇一次远航战备巡逻中，碰见“掉深”的情况。这次潜艇掉得又快又深，艇长立即发出命令：“拉响损管警报！向所有水柜供气！”不到10秒钟，应急供气阀门打开，上百个阀门关闭，数十种电气设备关停，全艇各舱室封舱完毕，但“掉深”依然继续，“掉深”终于停止，深度计开始缓慢回升。372潜艇闯过鬼门关，创造了我军乃至世界潜艇史上的奇迹。（海水的密度为1×103kg/m3，g取10N/kg）
(1)潜艇遇到“海中断崖”时，潜艇所处的海水密度突然______（选填“变大”或“变小”），所受的浮力突然______（选填“大于”“小于”或“等于”）重力，潜艇会失去平衡而急剧下沉；
(2)“向所有水柜供气”的目的是______；
(3)当潜艇在海面下1000m时，受到海水的压强为多少Pa；
(4)某潜艇总质量为2.6×103t，体积为3×103m3，要使它从海面潜入海水中，至少要向水柜充入多少kg的海水。
【答案】(1) 变小 小于
(2)减小自身重力
(3)
(4)
【详解】（1）[1][2]根据短文内容，海中断崖是上层海水密度大、下层密度小的状态，因此潜艇遇到时所处的海水密度突然变小。由阿基米德原理可知，潜艇排开海水的体积不变，海水密度变小则浮力减小，当浮力小于重力时，潜艇会失去平衡急剧下沉。
（2）向水柜供气能将水柜内的海水排出，从而减小潜艇的自身重力，使潜艇所受浮力大于重力，停止下沉并实现上浮。
（3）当潜艇在海面下1000m时，受到海水的压强
（4）① 潜艇潜入海水中时，排开海水的体积等于潜艇体积，由阿基米德原理计算浮力
② 计算潜艇自身重力
③ 要使潜艇下潜，总重力需大于等于浮力，因此充入海水的重力至少为
④ 计算充入海水的质量
15．阅读短文，回答问题。
物理AI
想象一下，如果AI不只是会聊天画画，还能像人一样在现实世界里走动、抓取物品、组装零件，那会怎样？这就是“物理AI”——它将人工智能与物理规律相结合，让机器人真正理解并操控物理世界。
物理AI的核心，是让机器不仅“看见”世界，更要“理解”世界运行的法则。最近，某公司重组了其机器人子公司，致力于开发能让工业机器人变得更“聪明”的AI软件。这些机器人不再需要繁琐的编程，而是通过摄像头感知物体形状、通过算法判断抓取力度、通过电机精确控制动作。在这个过程中，物理知识无处不在！比如，机器人要计算最佳抓取角度，需要受力分析；要规划最短移动路径，需要运动学原理；要节省能耗，需要理解电功与功率的关系。可以说，物理AI正是将课本上的公式，变成了现实中灵巧的双手。
(1)快速移动的机器人在急停时，由于______会继续向前运动一段距离，为了精准急停，物理AI算法需要提前计算缓冲距离；
(2)在抓取易碎品时，物理AI机器人需要精确控制抓取力度。如图甲所示，若抓取力度控制不当，则鸡蛋容易被抓碎，这说明力可以改变物体的______。物理AI机器人工作时间长了，外壳发烫，这是电流的______效应造成的；
(3)物理AI机器人在车间作业时，控制台通过无线设备向机器人发送动作指令，指令是以______的形式传递的；
(4)如图乙所示，某台物理AI机器人充电时，充电器的输出电压为220 V，输出电流为10 A。若充满电需要2小时，则充满电的过程中消耗的电能为______；
(5)某物理AI机器人在建筑工地用夹爪抓取表面光滑的大理石板时，石板多次滑落。请你提出一个解决的方法：______。
【答案】(1)
惯性
(2)
形状
热
(3)
电磁波
(4)
4.4
(5)
增大夹爪对石板的压力/增大夹爪接触面的粗糙程度
【详解】（1）快速移动的机器人急停后，由于惯性会继续保持向前的运动状态，因此会继续向前运动。
（2）[1]力的作用效果分为改变物体运动状态和改变物体形状，鸡蛋被抓碎时形状发生改变，说明力可以改变物体的形状。
[2]机器人工作时，电流通过导体将电能转化为内能使外壳发烫，这是电流的热效应。
（3）无线设备传递信息都是以电磁波的形式传播的，因此控制台发送的无线指令是以电磁波形式传递的。
（4）充电功率
消耗电能
（5）石板滑落是因为夹爪与石板之间摩擦力不足，可通过增大摩擦力解决：根据增大摩擦的方法，可增大夹爪的抓取压力，或增大夹爪接触面的粗糙程度，合理即可。
题型五 电磁学
16．阅读短文，回答问题
温差电现象
把两种不同材料的导线（如铁线和铜线）组成如图所示的闭合回路，当AB两端存在温度差时，回路中就会有电流通过，这就是塞贝克效应。这种电路叫热电偶。实验表明：热电偶电路中电流的大小跟相互连接的两种金属丝的材料有关；跟接点A和B间的温度差的大小有关，温度差越大，回路电流越大。回答下列问题：
(1)如图所示①其它条件不变，只将A处杯中的冰水混合物换为沸水，电路电流________。②其它条件不变，移去酒精灯，将B放入另一杯冰水混合物中，稳定后，电路电流________（各空格均选填“变大”、“变小”、“不变”、“变为零”）
(2)这样的热电偶实际上是一个热源，它的电能是由________能转化而来的。
(3)热电偶电路可以把温度信号转换成________信号。
【答案】(1)
变小
变为零
(2)
内
(3)
电
【详解】（1）由题意可知，热电偶电路中电流的大小跟接点A和B间的温度差的大小有关，温度差越大，回路电流越大。其它条件不变，只将A处杯中的冰水混合物换为沸水，则AB之间温度差变小，因此电路电流变小；其它条件不变，移去酒精灯，将B放入另一杯冰水混合物中，稳定后，接点A和B间的没有温度差，因此电路电流变为零。
（2）热电偶依靠AB两端的温度差产生电流，温度差对应内能差，因此它的电能是由内能转化而来。
（3）热电偶电路中电流的大小会随温度变化而改变，因此它可以把温度信号转换成电信号。
17．请阅读《热电偶：温差里的电流密码》并回答问题．
热电偶：温差里的电流密码
智能手表靠体温供电、衣服变成随身电源，这些曾经只存在于科幻电影中的场景，正加速照进现实．中国科学院相关团队研制出一种不规则多级孔结构的新型柔性热电薄膜，热电性能刷新同类材料的世界纪录，为可穿戴设备自供电、贴片式制冷、物联网传感器等技术发展提供关键材料支撑。
热电材料就像一位“能量魔术师”，能在内能和电能之间自由转换．它魔法的核心原理：两种不同材料的导体或半导体组成闭合电路，当两个接点存在温度差时，它会直接发电，电路中就会产生电流。如图甲所示，把一根铁丝的两端分别与两根铜丝相连接，再与一只小量程电流表串联成闭合电路。然后把铜丝和铁丝的一个接点A放入冰水混合物中，另一个接点B用火焰加热，电流表的指针发生偏转，表明闭合电路中有电流，该装置被称为热电偶．热电偶电路中电流大小与导体材料、两个接点间温度差有关，温度差越大，电流越大。
反过来给其通电，两个接点一端吸热（制冷端）、一端放热（散热端），可用于制作电子制冷设备。从而实现无制冷剂、无噪声的制冷，是典型的绿色能源技术。
热电偶应用十分广泛，可用于冶金钢水测温、监测航空发动机与航天器温度；放射性同位素温差发电，工业废热发电；为燃气灶具提供熄火保护等。
从航天科技到居家安全，从精密测温到绿色制冷，小小热电偶将物理原理转化为实用技术，彰显科学的力量。
请根据上述材料，回答下列问题：
(1)图甲中的热电偶相当于___________（选填“用电器”或“电源”）。
(2)将图甲中烧杯里的冰水混合物换为沸水，热电偶中的电流会___________（选填“变大”“变小”或“不变”）。
(3)图乙所示的是某燃气灶熄火保护装置原理示意图。工作时，热电偶热端受热，当冷、热两端有一定温度差时，电磁铁将衔铁吸引过来，衔铁通过连杆带动活塞向左移动，压缩弹簧，同时进气口被打开，燃气输送至出气口。请简述若火焰意外熄灭，该装置是如何阻止燃气泄漏的。
【答案】(1)
电源
(2)
变小
(3)
火焰意外熄灭后，热电偶冷热两端温度差减小，电路电流减小，电磁铁磁性减弱，对衔铁吸引力减小，弹簧推动活塞右移关闭进气口，从而阻止燃气泄漏。
【详解】（1）热电偶产生电流为电路供电，因此相当于电源。
（2）根据材料可知，热电偶电路中电流大小随接点间温度差增大而增大。原来接点A是0℃的冰水混合物，换为100℃的沸水后，接点B温度不变，两个接点的温度差减小，因此电流会变小。
（3）略
18．请阅读《智能机器人》并回答问题。
智能机器人
在人工智能技术飞速发展的今天，智能机器人已成为人们生活中不可或缺的得力助手。智能机器人拥有相当发达的“大脑”——中央处理器，能够快速处理海量信息。它通过多种信息传感器构建起敏锐的“感官”系统：视觉传感器如同它的“眼睛”，可以识别物体的形状、颜色和距离；听觉传感器让它能够接收语音指令，实现人机交互；触觉和力觉传感器则赋予其“手足”更细腻的触感，从而实现轻柔抓取。所有这些信息汇集到“大脑”，经过处理和分析后，再通过“效应器”——主要是各种电动机，来驱动它的“手”“脚”等运动部件，完成诸如搬运、送餐等任务。
智能机器人在图书馆可以提供整理图书、读者咨询等服务。下表是图书馆智能机器人“小图”的部分参数，该机器人配备了过载保护系统，其电路原理如图甲所示，为定值电阻，R为压力传感器（其阻值随所受压力变化图像如图乙所示），触发器为电路保护开关，通过的电流超过0.5A时，发出报警声提示过载，“小图”停止工作，以免受损伤。
请根据上述材料，回答下列问题：
(1)智能机器人的________，能够快速处理海量信息。
(2)关于智能机器人，下列说法正确的是________。
A．它的视觉传感器只能识别颜色而不能识别形状
B．它的“效应器”通过电动机使“手”“脚”动起来，是将机械能转化为电能
C．触发器未断开时，“小图”托起的物体质量越大，电路中的电流越大
D．若增大“小图”的最大负重，应将定值电阻的阻值减小
(3)“小图”的电池充满电时储存的电能为________J。
(4)根据文中信息，为保护“小图”，定值电阻的阻值至少应为________。
【答案】(1)
中央处理器
(2)C
(3)
(4)
【详解】（1）根据材料原文明确说明：智能机器人相当发达的“大脑”——中央处理器，能够快速处理海量信息，因此该空填中央处理器。
（2）A．材料说明视觉传感器可以同时识别物体的形状、颜色和距离，故A错误；
B．电动机驱动机器人的运动部件工作，是将电能转化为机械能，不是机械能转化为电能，故B错误；
C．托起的物体质量越大，压力传感器受到的压力越大，由图乙可知，压力越大传感器电阻越小，电路总电阻越小，电源电压不变，根据欧姆定律，电路中的电流越大，故C正确；
D．若增大最大负重，允许的最大压力更大，对应传感器电阻更小，要求刚好达到最大负重时电流达到触发报警，总电阻
由于
减小，则需要增大，故D错误。
故选C。
（3）电能单位换算
因此充满电储存的电能
（4）由图乙可知，压力传感器的电阻满足线性关系
机器人最大负重为，即最大压力，代入得
过载触发电流，电源电压，电路总电阻
与串联，因此
即定值电阻至少为。
19．阅读短文，回答问题。
风光互补
风光互补是一套发电应用系统，该系统是利用太阳能电池板、风力发电机（将交流电转化为直流电）将发出的电能存储到蓄电池组中，当用户需要用电时，逆变器将蓄电池组中储存的直流电转变为交流电，通过输电线路送到用户负载处。风光互补系统是由太阳能电池板和风力发电机两种发电设备共同发电的。如图所示是“风光互补路灯”。有阳光时，太阳能电池板发电；有风时，风力发电机发电；两者兼备时同时发电，并将电能输送至蓄电池储存起来，供路灯晚间照明使用。蓄电池在使用过程中，充电至90%时停止充电。表所示为某型号风光互补路灯配置的相关参数。当风速在5~12m/s时，风力发电机输出功率与风速的三次方成正比。
对比传统路灯，风光互补路灯以自然界中的太阳能和风能为能源，不向大气中排放污染性气体，致使污染排放量降低为零。长久下来，对环境的保护不言而喻，同时也免除了后期大量电费支出的成本。
(1)风力发电机给蓄电池充电时，蓄电池相当于电路中__________（选填“电源”或“用电器”）；
(2)蓄电池充电至90%时储存的电能，若全部用于给“12V 80W”的LED路灯供电，可供路灯连续正常工作_______h；
(3)若太阳能电池板的总面积为5m2，在某时间段光照1h，太阳能电池板平均发电功率为180W，则1m2的太阳能电池板1h所接收到的太阳辐射的能量至少为_________J；
(4)当风速为6m/s时，持续光照10h，蓄电池的电量也只由20%充到了70%，则太阳能电池板发电的平均功率为_________W。
【答案】(1)用电器
(2)54
(3)
(4)190
【详解】（1）风力发电机给蓄电池充电时，蓄电池消耗电能，将电能转化为化学能储存，因此相当于电路中的用电器。
（2）蓄电池总储能为
充电至90%时储能为
根据，可得工作时间
（3）光照1h，5m2太阳能电池板发电量为
根据转换效率 ，可得5m2接收的总太阳辐射能量为
因此1m2接收的能量为
（4）蓄电池增加的电能为总容量的
即
总发电平均功率
根据题意，风力输出功率与风速三次方成正比，即
代入数据得
解得 ；总功率为风力与太阳能功率之和，因此太阳能电池板平均功率
20．阅读短文，回答问题。
智能图书管理员
在某学校图书馆里，智能机器人“小爱”（如图甲）已经协助图书馆员的工作，提供整理图书、读者咨询等服务。机器人“小爱”为有效避障，在移动过程中会发射、接收超声波（或激光）来侦测障碍物信息，当感知到前方障碍物时，机器人依靠减速器进行减速，并重新规划行驶路线。若当剩余电量减为电池容量的10%时，智能机器人“小爱”会主动寻找充电器充电。下表为该智能机器人图书馆员“小爱”的部分参数：
(1)给“小爱”机器人充电的过程中，小爱机器人相当于______（选填“电源”或“用电器”）；
(2)根据表格参数，则电池充满电时储存的电能为______J，为确保智能机器人“小爱”能顺利返回充电，电池的电能不低于______J；
(3)如图乙所示为“小爱”承受图书重力的过载保护电路原理图，图中电源电压为4.5V，RF为压敏电阻，阻值随所受压力变化图像如图丙所示，报警器（电阻不计）通过的电流超过10mA时就会报警，放弃执行搬书指令，以免“小爱”受损伤。
当“小爱”的负重达到或超过最大值时，系统报警，按照下列步骤调试电路：
①电路接通前，应先将滑动变阻器R的滑片置于b端，再将电阻箱调到______Ω；
②将开关S向c端闭合，移动滑动变阻器的滑片，直至报警器报警；
③保持滑动变阻器滑片位置不变，将开关S向d端闭合，报警系统即可正常使用；
(4)为减轻其最大负重，应将滑动变阻器的阻值适当移向______（选填“a”或“b”）；
(5)报警系统正常使用时，将开关S向c端闭合，为使电阻箱有最大电功率，应将电阻箱阻值调至______Ω。
【答案】(1)用电器
(2)
(3)100/
(4)a
(5)/
【详解】（1）充电过程中，机器人消耗电能，将电能转化为电池内部的化学能，因此相当于电路中的用电器。
（2）电池充满电时储存的电能为
题目要求剩余电量不低于总容量的，因此最低剩余电能
（3）本题利用等效替代法调试电路，需要将电阻箱调至最大负重时压敏电阻的阻值。 由图丙可得压敏电阻关系可知
最大负重，代入得电阻箱电阻为
（4）报警时总电阻为
减轻最大负重，即更小的负重就触发报警，负重减小，压敏电阻增大，报警电流不变，总电阻不变，因此滑动变阻器接入阻值需要减小。由图乙，滑片向移动时滑动变阻器接入电阻变小，因此移向端。
（5）调试完成后，滑动变阻器阻值
开关接端后，滑动变阻器阻值保持不变，根据电功率规律可知，当可变电阻阻值等于串联的定值电阻阻值时，可变电阻的功率最大，因此电阻箱阻值应调为。
21．阅读短文，回答问题。
光伏发电
2023年7月27日，国家能源局发布了2023年上半年光伏发电建设运行情况，2023年上半年全国新增光伏发电并网容量7842.3万千瓦，累计并网容量47000.2万千瓦，其中我省累计并网容量为1911.1万千瓦，占到全国的4.07％。
光伏发电是利用半导体界面的光生伏特效应而将光能直接转变为电能的一种技术，主要由太阳电池板（组件）、控制器和逆变器三大部分组成，主要部件由电子元器件构成，太阳能电池经过串联后进行封装保护可形成大面积的太阳电池组件，再配合上功率控制器等部件就形成了光伏发电装置。
光伏电站有修建成本低于其他清洁能源，电站运营不污染环境等优势，但是光伏发电目前也存在一些问题，其中一个主要问题是空气中的灰尘等颗粒物落在光伏电池板上，会阻碍太阳光的照射，减少入射量，影响光伏发电转化率。
(1)光伏发电的优点是___________（任写一条即可）；
(2)光伏发电是把___________能转化为___________能；
(3)若我省所有光伏电站均正常工作，按照我省累计并网容量计算，2小时可发电多少？
【答案】(1)不污染环境
(2) 太阳 电
(3)
【详解】（1）根据短文内容，可知光伏发电的优点包括清洁无污染、成本较低等。
（2）光伏发电是利用半导体界面的光生伏特效应而将光能直接转变为电能的一种技术，因此光伏发电是将太阳能转化为电能。
（3）已知我省累计并网容量为1911.1万千瓦，即光伏电站的总功率
时间
发电量
22．阅读下列文字，回答下列问题。
储能与输能
风力发电和光伏发电环保无污染，为何不能像火力发电一样被广泛应用呢？主要是风力发电和光伏发电易受环境因素影响，具有不稳定性。如夜晚或无风时几无输出电能，而晴天或大风天时输出电能又急剧增加，这给电网系统带来极大冲击。为提升电网系统稳定性，储能技术应运而生。发电高峰期将多余的电能储存起来，发电低谷期将储存的电能缓慢释放，就能达到削峰填谷的目的。
电能的存储有物理和化学两种方式。物理的方式如抽水蓄能，利用发电高峰时剩余电量将水抽到高处，当系统发电量不足时，再让水流下来推动发电机发电（如图甲）。化学储能主要是依靠电池，把电力系统剩余电量存储到电池中。图乙为时下热门的钠离子电池储能系统简化示意图。相较于锂离子电池，钠离子电池原材料储量丰富，价格低廉，是我国优化能源结构的重要发展方向。
我国风能、太阳能、煤炭和水电等资源主要分布在中西部地区，而缺电地区却集中在东、南沿海一带。超远距离输电时，线路损耗电能非常严重。为解决这一难题，特高压输电技术应运而生。特高压输电技术是指电压等级在750kV交流和±500kV直流之上的输电技术。根据可知，当输电功率不变时，提高输电电压，即可减小输电电流，这样导线损耗的功率就能有效的降低了。
(1)根据材料，钠离子电池相较锂离子电池的优势为____________。如图乙，电池正常工作（放电）时电池内部电流的方向为______（选填“向左”或“向右”）。
(2)如图，若输电端功率且恒定，输电线路导线电阻约，采用11kV高压电输送电能，输电线路的电流为______A，输电线电阻损失的热功率为______W。若采用1100kV特高压输送电能，损失的热功率与输电功率之比为____________。
(3)小仁查阅资料得知，铝、铜、银均可作为输电导线材料，其物理属性等参数如下表。作为远距离输电导线的材料，不仅要考虑其导电性，还要综合考虑成本、线材重等因素。结合下表，请写出你的选材，并根据以下评价量表选取1-2个维度对其进行评价。
选材：____________评价：___________。
(4)若想使输电线电阻的损耗降为零，可采用____________材料作为输电线材料。
【答案】(1) 原材料储量丰富，价格低廉 向左
(2)
(3) 铝 同体积下线材轻且线材成本低
(4)超导
【详解】（1）可直接从材料中获取信息，根据原文内容可知，钠离子电池相较锂离子电池的优势是原材料储量丰富，价格低廉。
由图可知，放电时带正电的Na⁺向左移动，电流方向与正电荷定向移动方向一致，因此电池内部电流方向向左。
（2），根据输电功率公式，可得输电电流
输电线损失热功率
当输电电压为时，输电电流
损失热功率
因此比值为
（3）结合表格参数，综合成本、线材重、导电性三个因素，最优选材为铝。
评价：铝单价远低于铜和银，线材成本维度为优秀；铝密度更小，相同规格导线重量更轻，线材重维度为优秀，适合远距离输电，综合性价比最高。
（4）超导材料的电阻为零，根据，当时，输电损耗功率为零，因此想让输电线电阻的损耗降为零，可采用超导材料。
参数名称
飞行速度
拍摄速度（帧/秒）
数据
15m/s
11000
参数
电池容量
电源电压/V
最大负重/N
提升重物最大高度/m
电机效率
数据
300
48
125
0.6
60%
风力发电机
太阳能电池、蓄电池
最小启动风速
1m/s
太阳能电池功率
0~200W
最小充电风速
3m/s
太阳能转换效率
15%
最大限制风速
12m/s
蓄电池容量
400A·h
最大输出功率
400W
蓄电池电压
12V
参数名称
最大负重G/N
电源电压U/V
电池容量Q/A·h
数据
300
30
20
金属
参考价
元/克
密度

电阻率

铝
0.03
2.7
2.65
铜
0.09
8.9
1.7
银
9
10.5
1.6
评价维度
优秀
一般
导电性
电阻率低
电阻率较高
线材重
密度较小
密度较大
线材成本
单价较低
单价较高