尖子生专用2020中考物理挑战压轴题专题10科学探究含解析

压轴题10 科学探究
1．阅读短文，回答文后的问题。
涡轮喷气发动机
如图所示，为某轴流式涡喷发动机，其结构是由进气道、压气机、燃烧室、涡轮和尾喷管组成，其中压气机与涡轮装在同一条转轴上工作，工作时，空气首先进入发动机的进气道，当飞机飞行时，可以看作气流以飞行速度流向发动机，由于飞机飞行的速度是变化的，而进入压气机气流速度有一定限制，因而进气道的功能就是通过可调管道来调整气流速度，使进入进气道的气体全部通过可调管道，空气流过压气机时被压气机的旋转叶片压缩后进入燃烧室，这部分气体与燃料混合后在燃烧室中燃烧，产生的高温高压气流推动涡轮，一边带动压气机正常工作，一边从尾喷管喷出高速气流推动飞机飞行。
一架搭载某涡轮喷气发动机的飞机，其部分参数如下表，其中热效率是指涡轮喷气发动机获得的机械能与燃料完全燃烧产生的内能之比，而推进效率则是指涡轮喷气发动机传递给飞机的推进功（推力所做的功）与其获得的机械能之比。
热效率

推进效率

航空燃油热值


（1）工作中，涡轮喷气发动机常用循环流动的水进行冷却，这是因为水的______大。
（2）关于涡轮喷气发动机，下列说法中正确的是（__________）
A．进气道中吸入的是空气和燃气的混合气体
B．燃烧室中，机械能转化为内能
C．燃料耗尽后还可以利用压气机压缩气体推动涡轮转动
D．尾喷管中喷出的高速气流对飞机做功
（3）设可调管道的通风口面积为S1，当飞机加速飞行时，应使通风口面积S1_______
（填“变大”“不变”或“变小”）。
（4）已知上述飞机所受空气阻力f与飞行速度v的平方成正比，比例系数为k，当飞机以的水平速度匀速巡航t秒，若涡轮喷气发动机的功效Q是指发动机提供给飞机的推力与发动机机械功率的比值，则其功效的字母表达式为Q=______N/W（用提供的字母表达）。
【答案】比热容；D；变大；
【解析】
【详解】
(1)[1]发动机用循环水进行冷却是因为水的比热容较大；
(2)[2]A．由文中信息可知，进气道吸入的是空气，故A错误；
B．燃料燃烧是化学能转化为内能，故B错误；
C．燃料耗尽后，不会产生高温高压气流，无法推动涡轮，故C错误；
D．尾喷管中喷出的高速气流推进飞机前进，对飞机做功，故D正确。
故选D；
(3)[3]由于进人压气机气流速度有一定限制，而进气道的功能就是通过可调管道来调整气流速度，使进入进气道的气体全部通过可调管道，当飞机加速飞行时，需要更多的空气流进燃烧室，即应该使通风口面积S1变大；
(4)[4]飞机所受空气阻力f与飞行速度v的平方成正比，比例系数为k，所以推力：
；
飞机获得的推进功：
；
而推进效率则是指涡轮喷气发动机传递给飞机的推进功（推力所做的功）与其获得的机械能之比，所以获得的机械能：
；
机械能的功率：
；
发动机的功效是指发动机提供给飞机的推力与发动机机械功率的比值，所以其功效为：
。
【点睛】
本题的第(4)问中考新名词功效的推导计算，在答此问时首先要结合题文信息理解功效的含义，先依据飞行速度表示出匀速飞行时所受的阻力（即推力），再依据功的公式表示出单位时间内所做的功，接着利用推进效率表示出机械能大小，算出机械功率，最后利用功效等于推力与机械功率的比值求出功效，该过程需要对各个物理量所需要公式的熟练掌握。
2．为救治病人，急需将一种药品送到偏远的山村，这种药品要求在0℃以下存放，常用保温瓶不能满足需要。同学们经过讨论，为保障药品在0℃以下存放，设计了如图所示的冷藏盒。

(1)其中药品应放置于________（A/B）处，另一处空间放置低温物质。
(2)关于保温盒填充材料，你选择________（铝合金/发泡塑料/砂石）。
(3)关于放置在保温瓶内的低温物质的选择，小明认为只要放普通冰块即可，小华却认为应该放置由盐水凝固而成的冰块（简称“盐冰”）。你支持________的选择。
【答案】B发泡塑料小华
【解析】
【分析】
【详解】
(1)[1]当空气温度越低时，密度增大下沉，所以为使药品处于低温环境，应放在B位置，而在其上面放置低温物质。
(2)[2]保温盒内外存在较大的温差，所以会发生热传递，所以保温盒填充材料的导热性能越差，效果越好，三种材料中发泡塑料的导热最差，所以保温效果最好。
(3)[3]药品要求在0℃以下存放，而普通冰块的熔点是0℃，不符合要求，而盐冰的熔点低于0℃，所以熔化时会吸收大量的热量，使盒内的温度保持在其熔点而不会升高，所以小华的选择正确。
3．阅读以下材料完成题
双光温测智能识别系统
在企业复工复产和人口聚集的地方，体温监测是疫情防控的第一大关口，双光温测智能识别系统，大幅度地提高了测温效率，为疫情防控工作提供了有力保障。
双光温测智能识别系统相较于传统人工问询、查验、登记、测温的防疫工作流程，大大提高效率和准确度，减少了人工操作环节，有效减少因近距离接触导致的交叉感染风险。使用双光温测智能识别系统，保证每个通过的人额头上都显示温度，体温正常者和. 异常者在大屏幕上清晰可见，如图所示。而双光温测智能识别系统. 中测量温度的原理主要是红外测温。60年代找国研制成功第一台红外测温仪，国产红外热像仪在昆明研制成功，实现了国产化。

光学系统汇集其视场内的目标红外辐射能量，视场的大小由测温仪的光学零件以及位置决定。红外能量聚焦在光电探测仪上并转变为相应的电信号。该信号经过放大器和信号处理电路按照仪器内部的算法和目标发射率校正后转变为被测目标的温度值。除此之外，还应考虑目标和测温仪所在的环境条件，如温度、气氛、污染和干扰等因素对性能指标的影响及修正方法。
一切温度高于绝对零度的物体都在不停地向周围空间发出红外辐射能量。物体的红外辐射能量的大小及其按波长的分布——与它的表面温度有着十分密切的关系。因此，通过对物体自身辐射的红外能量的测量，便能准确地测定它的表面温度，这就是红外辐射测温所依据的客观基础。
黑体辐射定律：黑体是一种理想化的辐射体，它吸收所有波长的辐射能量，没有能量的反射和透过，其表面的发射率为1。应该指出，自然界中并不存在真正的黑体，但是为了弄清和获得红外辐射分布规律，在理论研究中必须选择合适的模型，这就是普朗克提出的体腔辐射的量子化振子模型，从而导出了普朗克黑体辐射的定律，即以波长表示的黑体光谱辐射度，这是一切红外辐射理论的出发点，故称黑体辐射定律。
物体发射率对辐射测温的影响：自然界中存在的实际物体，几乎都不是黑体。所有实际物体的辐射量除依赖于辐射波长及物体的温度之外，还与构成物体的材料种类、制备方法、热过程以及表面状态和环境条件等因素有关。因此，为使黑体辐射定律适用于所有实际物体，必须引入一个与材料性质及表面状态有关的比例系数，即发射率。该系数表示实际物体的热辐射与黑体辐射的接近程度，其值在零和小于1的数值之间。根据辐射定律，只要知道了材料的发射率，就知道了任何物体的红外辐射特性。
当用红外辐射测温仪测量目标的温度时首先要测量出目标在其波段范围内的红外辐射量，然后由测温仪计算出被测目标的温度。单色测温仪与波段内的辐射量成比例；双色测温仪与两个波段的辐射量之比成比例。
红外系统：红外测温仪由光学系统、光电探测器、信号放大器及信号处理、显示输出等部分组成。光学系统汇聚其视场内的目标红外辐射能量，视场的大小由测温仪的光学零件及其位置确定。红外能量聚焦在光电探测器上并转变为相应的电信号。该信号经过放大器和信号处理电路，并按照仪器内疗的算法和目标发射率校正后转变为被测目标的温度值。
(1)一切温度高于绝对零度的物体都在不停地向周围空间发出______；
(2)通过对物体自身辐射的红外能量的测量，便能准确地测定它的______，这就是红外辐射测温所依据的客观基础；
(3)红外能量聚焦在光电探测仪上并转变为相应的______。该信号经过放大器和信号处理电路按照仪器内部的算法和目标发射率校正后转变为被测目标的______。
【答案】红外线辐射表面温度电信号温度值
【解析】
【分析】
【详解】
(1)[1]一切温度高于绝对零度的物体都在不停地向周围空间发出红外辐射能量。
(2)[2]通过对物体自身辐射的红外能量的测量，便能准确地测定它的表面温度，这就是红外辐射测温所依据的客观基础。
(3)[3]红外能量聚焦在光电探测器上并转变为相应的电信号。
[4]该信号经过放大器和信号处理电路，并按照仪器内疗的算法和目标发射率校正后转变为被测目标的温度值。
4．不同物质的热膨胀程度不同，这可以用体膨系数β来表示。单位体积的某种物质，温度升高1℃时体积的变化叫做这种物质的体膨系数。下面是在压强不变时，某些固体、液体在接近室温时的体膨系数：
物质

熔点
铝
7.2×10-5
660
钢
3.6×10-5
1300-1400
铜
4.2×10-5
1083

物质

乙醇
75×10-5
甘油
49×10-5
水银
18×10-5
(1)由上述表格看出，金属的熔点越高，体膨系数就越_______；
(2)一般来讲，液体的体膨系数远比固体的体膨系数_______；
(3)一个玻璃烧瓶，容积为200cm3，刚好装满20℃的水银。则当该系统的温度升高到100℃时，会有_______cm3水银从瓶中溢出。（玻璃的体膨系数是1.2×10-5℃-1）
【答案】小大2.688
【解析】
【分析】
【详解】
(1)[1]由上述表格看出，金属的熔点越高，体膨系数就越小。
(2)[2]对比表中数据可知，液体的体膨系数远比固体的体膨系数大。
(3)[3]水银的体膨系数为，所以当该系统的温度升高到100℃时，水银增大的体积

玻璃瓶的容积同样会增大，其增大的容积

故水银从瓶中溢出的体积

5．阅读短文，回答问题
万有引力
牛顿发现的万有引力定律是17世纪自然科学最伟大的成果之一．它把地面上物体运动的规律和天体运动的规律统一了起来，对以后物理学和天文学的发展具有深远的影响．
如图所示，任意两个物体有通过连心线方向上的力相互吸引，这种力叫万有引力，该引力大小与它们质量的乘积成正比与它们中心之间距离的平方成反比，与两物体的化学组成和其间介质种类无关．万有引力的计算公式为，其中F表示两个物体之间的引力，k表示万有引力常量，m1表示物体1的质量，m2表示物体2的质量，r表示两个物体中心之间的距离．依照国际单位制，F的单位为牛顿(N)，m1和m2的单位为千克(kg)，r 的单位为米(m)，常数k在数值上近似地等于．
物体所受地球的重力，大小几乎等于物体与地球间的万有引力．当物体对支持物的压力或对悬挂物的拉力小于物体所受重力时，这种现象称为失重．当物体对支持物的压力或对悬挂物的拉力大于物体所受重力时，这种现象称为超重．在距地球约400km轨道绕地运行的“天宫二号”的宇航员就是在“失重”状态下工作的．

⑴我们任意两个同学之间也有引力，但我们的行动却几乎没有受到影响，这是因为我们的_____（选填“质量”或“距离”）较小，导致引力较小．
⑵如果有一颗很小的小行星，从地球与月球之间穿过，则（________）
A．小行星受到地球的引力一定小于小行星受到月球的引力
B．小行星受到地球的引力一定大于小行星受到月球的引力
C．小行星受到地球的引力可能小于小行星受到月球的引力
D．小行星受到地球的引力不可能等于小行星受到月球的引力
⑶宇航员在天宫二号中处于失重状态时，他与地球之间____（选填“存在”或“不存在”）引力．
⑷当小明进入电梯，当电梯由静止突然下降时，小明感到脚底受力减小，这种现象属于_______（选填“超重”或“失重”）．
⑸我们知道质量为1kg的物体在地球表面受到的重力约为10N，如果地球半径约为6.67×106m，地球质量约为_________ kg．
【答案】质量C存在失重6.67×1024
【解析】
【详解】
（1）根据可知：引力大小与它们质量的乘积成正比与它们中心之间距离的平方成反比，所以在其它条件相同的情况下，物体质量越大引力越大；在其它条件相同的情况下，它们中心之间距离越大引力越小，则两个同学之间的引力较小的原因是因为我们之间质量较小．
（2）一颗很小的小行星在地球与月球之间，从地球与月球之间穿过，由于它距地球与月球的距离未知，根据与可知，小行星受到地球的引力不仅与质量有关，还与它们之间的距离有关，所以小行星受到地球的引力与小行星受到月球的引力大小不能判断，故C正确；
（3）由于物体之间在任何情况下都存在引力；故处于失重状态时，他与地球之间存在引力．
（4）由于当物体对支持物的压力或对悬挂物的拉力小于物体所受重力时，这种现象称为失重．所以当电梯由静止突然下降时，小明感到脚底受力减小，这种现象属于失重；
（5）根据可得：地球的质量．
6．阅读《5G时代》，回答问题。
5G时代
首届世界5G大会于2019年11月在北京举行。本次大会以“5G改变世界，5G创造未来”为主题，以“国际化、高端化、专业化”为特色，以推进国内外5G应用发展为主线，推出了“智慧城市”、“智慧交通”、“智能制造”、“智慧医疗”等六大主题展览，以及5G仿生机器狗等“黑科技”，描述了5G为社会和生活带来的改变。
“5G”代表什么呢？5G是第五代移动通信技术的简称，是最新一代蜂窝移动通信技术。它的性能目标是高数据速率、减少延迟、节省能源、降低成本、提高系统容量和大规模设备连接，也是继4G系统之后的延伸。5G网络的优势，在于数据传输速率远远高于以往的蜂窝网络，比当前的有线互联网还要快。另一个优点是较低的网络延迟，响应时间低于1毫秒。由于数据传输更快，5G网络将不仅仅能为手机用户提供服务，而且还将成为家庭和办公网络的提供商，与有线网络提供商形成竞争。
博大精深的无线通信技术中的奥秘是什么呢？它全部都蕴含在物理学的基本公式“c=λ f ”中，即“光速=波长×频率”，在国际单位制中，波长的单位为“米（m）”，频率的单位为“赫兹(Hz）”。电磁波的功能特性是由它的频率决定的，不同频率的电磁波，有不同的用途。频率越高，能使用的频率资源越丰富，其传输速率就越高，同时，频率越高，波长越短，越趋近于直线传播，绕射能力越差，在传播介质中的衰减也越大。
由于5G技术采用了高频段传输，其最大的问题就是传输距离大幅缩短，覆盖能力大幅减弱。为了解决这一问题，需要增加覆盖同一区域的5G基站的数量。全国已经建设5G基站11.3万个，将来会更多，将来我们身边将会出现很多的“微基站”、“天线阵列”，这样同一基站下的两个用户就可以不通过基站直接实现手机间的传输。
5G的应用并不仅仅局限于消费端，更广阔的市场在于工业互联网领域的应用，如5G智慧工厂、自动驾驶等。目前，自动驾驶是市场焦点之一，车辆利用5G通讯网络可在一、两公里之外提前感知交通信号灯，为无人驾驶提供支持。另外，中国联通已与中国商飞共同打造了5G智慧工厂，实现了飞机制造质量、效率和动力的大幅提升。
阅读上文，回答下列问题：
（1）车辆利用5G通讯网络可在一、两公里之外提前感知交通信号灯，为无人驾驶提供支持。如图所示，是用于路口的5G指示灯，则红黄绿指示灯的连接方式以及5G通讯传递信息的形式分别为（________）

A．串联、超声波
B．串联、电磁波
C．并联、超声波
D．并联、电磁波
（2）电磁波在真空中的传播速度为___________m/s。若使用频率为25吉赫兹（GHz）的电磁波进行5G商用的频段试验，其中1GHz=109Hz，请利用短文中的知识，计算5G商用电磁波的波长为_______ m。
（3）5G技术高频段传输数据遇到的困难是什么______？
【答案】D3×1080.012传输距离大幅缩短，覆盖能力大幅减弱
【解析】
【详解】
(1)[1]根据生活经验可知，交通指示灯中的三个灯不会同时亮，即可以单独工作，且工作时互不影响，所以可以判断出三种颜色指示灯是并联的；5G通讯是利用电磁波来传递信息的；故选D；
(2)[2]电磁波在真空中的传播速度等于光速，即3×108m/s；
[3]由题意可知，商用电磁波的波长为：
；
(3)[4]由题意可知，5G技术高频段传输数据遇到的困难是传输距离大幅缩短，覆盖能力大幅减弱。
7．(1)太阳系是一个完美无比的整体，它的核心就是太阳。我们的家园是地球，离地球最近的一颗恒星是__________。太阳是一个极其巨大的、炽热的气体球，在那里不断释放氢核聚变产生的核能，它向太空稳定地辐射出光和热，其中有__________（选填“极大多数”、“部分”、“少数”或“极少数”）到达地球，成为地球上最基本、最重要的能量来源；
(2)天文观测表明，几乎所有远处的恒星（或星系）都在以各自的速度背离我们而作匀速直线运动，离我们越远的星体，背离我们匀速直线运动的速度（称为退行速度）越大；也就是说，宇宙在膨胀，不同星体的退行速度v和它们离我们的距离r成正比，即v=Hr，式中H为一常量，称为哈勃常数，己由天文观察测定。请你从“运动和力”的关系分析星体作匀速直线运动的原因是__________；由上述天文观测结果，可估算宇宙年龄（即星体运动的时间）其计算式为T=__________。
【答案】太阳极少数运动的星体不受阻力和外力作用，由牛顿第一定律可知其将一直做匀速直线运动
【解析】
【分析】
【详解】
(1)[1][2]由观测可知，离地球最近的恒星是太阳，太阳辐射处大量的光和热，其中只有极少数到达地球。
(2)[3]由于星体在太空中不受阻力和外力的作用，则由牛顿第一定律可知，将一直做匀速直线运动。
[4]由速度公式可求宇宙年龄（即星体运动的时间）为

8．阅读《月球漫步》回答问题。
月球漫步
月球是离地球最近的天体，也是地球唯一的天然卫星。地球围绕太阳轨道运行的同时，月球也在围绕着地球旋转。地球和月球的环境大不相同，月球表面没有空气，没有风，表面积大约是地球的，月球的体积只相当于地球体积的，月球质量约等于地球质量的。
2018-2019年的中国上演了一出“嫦娥”登月大戏，和以往不同，嫦娥这次登陆地在月球背面。月球背面电磁环境非常干净，无法直接接收来自地球的无线电信号，在登月之前，先要发射一颗中继卫星保障通讯。
2018年5月21日，嫦娥四号的“开路先锋”鹊桥中继星发射升空。12月8日，“嫦娥”开始奔月之旅。12月30日8时55分，嫦娥四号探测器在环月轨道成功实施变轨控制，顺利进入预定的月球背面着陆准备轨道。
2019年1月3日早上，嫦娥四号探测器从距离月面15km处开始实施动力下降，探测器的速度从相对月球1.7km/s 逐步下降。在8km到6km处，探测器进行快速姿态调整，不断接近月球。在距月面100m处开始悬停，对障碍物和坡度进行识别，并自主避障。在选定相对平坦的区域后，开始缓速垂直下降。10时26分，在反推发动机和着陆缓冲机构的“保驾护航”下，一吨多重的“嫦娥四号” 探测器成功着陆在月球背面南极—艾特肯盆地冯·卡门撞击坑的预选着陆区。11时40分，着陆器获取了世界第一张近距离拍摄的月背影像图并传回地面。
1 时7分，工作人员在北京航天飞行控制中心通过“鹊桥”中继星向嫦娥四号发送指令，释放巡视器“玉兔二号”，随即展开探测工作。
2019年2月4日，国际天文学联合会批准嫦娥四号着陆点命名为“天河基地”。图是科学家们为本次登月绘制的一张“全家福”。


请根据上述材料，回答下列问题：
（1）假如月球和地球可以认为是一个密度均匀的球体，比较月球和地球密度哪个大____？请你根据文中对月球和地球基本数据的描述，写出判断过程______；
（2）嫦娥四号在选定相对平坦的区域后，在反推发动机的作用下缓速垂直下降。请简单说明这个下降过程中能否使用巨大的降落伞______？
（3）嫦娥四号传回地球的电磁信号通过的路径是：嫦娥四号→_____ → 地球。
【答案】地球见解析不能鹊桥中继星
【解析】
【分析】
【详解】
(1)[1][2]月球的体积相当于地球体积的，月球质量约等于地球质量的，月球和地球密度之比
＜1
所以月球的密度小，地球的密度大。
(2)[3]月球表面没有空气，这个下降过程，不可能利用巨大的降落伞完成。
(3)[4]根据“月球背面电磁环境非常干净，无法直接接收来自地球的无线电信号，在登月之前，先要发射一颗中继卫星保障通讯”可知：嫦娥四号传回地球的电磁信号通过的路径是：嫦娥四号→鹊桥中继星→地球。
9．探究原子结构的奥秘
1910年英国科学家卢瑟福进行了著名的α粒子（带正电）轰击金箔实验。结果发现：绝大多数α粒子穿过金箔后仍沿原方向前进，但是有少数α粒子却发生了较大的偏转，并且有极少数α粒子的偏转超过90°，有的甚至几乎达到180°，像是被金箔弹了回来。
(1)根据实验现象，卢瑟福提出“原子的大部分质量集中到了一个很小的结构上”，卢瑟福所说的“很小的结构”指的是_____。
(2)1μm金箔包含了3000层金原子，绝大多数α粒子穿过后方向不变，该现象可以说明下列两种说法中的_____（选填A或B）；
A．原子的质量是均匀分布的B．原子内部绝大部分空间是空的
(3)科学家对原子结构的探究经历了三个过程，通过α粒子散射实验，你认为原子结构为图中的_____。

【答案】原子核BC
【解析】
【分析】
本题考查原子结构，应用所学知识结合材料所给信息求解。
【详解】
原子是由原子核和核外电子构成的，原子核体积很小，质量大，原子的质量主要集中在原子核上，原子核外有一个非常大的空间，核外电子围绕原子核作高速运动。
(1)[1]若原子质量、正电荷在原子内均匀分布，则极少数α粒子就不会发生偏转，而大多数发生了偏转，说明原子的质量主要集中在原子核上，这里的“很小的结构”指的是原子核。
(2)[2]原子核外有一个非常大的空间，使绝大多数α粒子穿过后方向不变，所以A项不符合题意，B项符合题意。
故选B。
(3)[3]通过上述实验，能说明原子结构是：原子核位于原子的中心，质量主要集中在原子核上，所以C符合题意，AB不符合题意。
故选C。
10．探究原子结构的奥秘。
1910年英国科学家卢瑟福进行了著名的α粒子（带正电）轰击金箔实验。结果发现：绝大多数α粒子穿过金箔后仍沿原方向前进，但是有少数α粒子却发生了较大的偏转，并且有极少数α粒子的偏转超过90°，有的甚至几乎达到180°，像是被金箔弹了回来。
(1)卢瑟福所说的“除非原子的大部分质量集中到了一个很小的结构上”中的“很小的结构”指的是________；
(2)1μm金箔包含了3000层金原子，绝大多数α粒子穿过后方向不变，说明________；
A．原子的质量是均匀分布的
B．原子内部绝大部分空间是空的
(3)科学家对原子结构的探究经历了三个过程，通过α粒子散射实验，你认为原子结构为以下的________。
A．道耳顿模型特点：不可再分的实心球体
B．汤姆生模型特点：正负电荷均匀分布
C．卢瑟福模型特点：核位于原子中心，质量集中在核上
【答案】原子核BC
【解析】
【分析】
【详解】
(1)[1]若原子质量、正电荷在原子内均匀分布，则极少数α粒子就不会发生偏转，大多数发生偏转，而大多数发生了偏转，说明原子的质量主要集中在原子核上，这里的“很小的结构”指的是原子核。
(2)[2]原子核外有一个非常大的空间，使绝大多数α粒子穿过后方向不变。
(3)[3]通过上述实验，能说明原子结构是：原子核位于原子的中心，质量主要集中在原子核上，应如图C，故选C。
11．（一）阅读《气凝胶，改变世界的神奇材料》，回答问题。
气凝胶，改变世界的神奇材料
如图甲所示，把花朵隔着一层气凝胶放在3000℃的火焰上，几分钟后依然芬芳如故，保护它的神奇材料就是气凝胶。

气凝胶−−它身轻如烟，是世界上最轻的固体材料之一，有一种“全碳气凝胶”密度仅为0.16mg/cm3，比氦气还要轻。如图乙所示为8cm3的“全碳气凝胶”压在花蕊上，花蕊几乎没有变形的情景。气凝胶还是很好的吸音材料，它可以在100Hz-6300Hz频段内高效吸音，大多数人能够听到频率为20Hz-20000Hz的声音，因此它是很好的降噪材料。科学家们研制出的一种称为“飞行石墨”气凝胶，是由多孔的碳管在纳米尺度下交织在一起三维的网状结构，它虽然极轻，但弹性却非常好，它几乎能吸收所有颜色的光。
气凝胶对有机溶剂有超快、超高的吸附力，现有的吸油产品一般只能吸自身质量10倍左右的液体，但气凝胶能吸收其自身质量250倍左右的液体，最高的可达900倍，而且只吸油不吸水，因此气凝胶的这一特性可用来处理海上原油泄漏事件。
根据上述材料，回答下列问题：
（1）气凝胶是世界上最轻的固体材料之一。这里的“轻”实际上是指它的___（选填选项前的字母,符合题意的选项只有一个）
A．质量小     B．体积小     C．密度小    D．单位体积的质量大
（2）下列关于对气凝胶的说法，正确的是___（选填选项前的字母,符合题意的选项多于一个）
A．气凝胶是一种质量很小的固体材料
B．气凝胶对超声波、次声波都有很强的吸音降噪效果
C．利用气凝胶的隔热性能可以制成建筑物的保温层
D．利用气凝胶可以治理被石油污染的沙滩和海水
【答案】CCD
【解析】
【详解】
(1)根据短文知道，“气凝胶”是世界上最轻的固体，是指它的密度小，是指单位体积的质量小，故C正确。
故选C。
(2) A．气凝胶是一种密度很小的固体材料，而质量不一定很小，故A错误；
B．气凝胶还是很好的吸音材料，它可以在100Hz～6300Hz频段内高效吸音，不能吸收超声波、次声波，故B错误；
C．利用气凝胶的隔热性能可以制成建筑物的保温层，故C正确；
D．气凝胶对有机溶剂有超快、超高的吸附力，故利用气凝胶可以治理被石油污染的沙滩和海水，故D正确。
故选CD。
12．阅读短文，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在靠近我们，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，它可以将接收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yún）的内扁外圆的结构，并取得了其它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！
日前，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。

(1)恒星发出的光经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)如图所示，阳光通过三棱镜，在光屏上呈现彩色光带，A、B是光带边缘的色光，则A为_____，B为_____。
(3)若某恒星远离我们的速度为v，它跟我们之间的距离为s，则v与s的比值是_____（选填“不变”或“变化”）的。
(4)已知“牧夫座星系团”距离我们约22亿光年时，它远离我们的速度约为4×104km/s，当该星系团距离我们约55亿光年时，它远离我们的速度约为_____km/s。
【答案】色散红光紫光不变105
【解析】
【详解】
(1)[1]光谱是三棱镜把太阳光分解成不同颜色的光，并按一定的顺序排列，所以是光的色散现象。
(2)[2][3]太阳光的光谱是红光在最上边，紫光在最下边，所以A为红光，B为紫光。
(3)[3]由短文可知，恒星远离我们的速度与它跟我们之间的距离成正比，故v与s的比值是不变的。
(4)[5]因为v与s的比值不变，所以有
，v=105km/s
13．2019年1月3日，嫦娥四号探测器成功着陆在月球背面南极-艾特肯盆地冯·卡门撞击坑的预选着陆区，月球车“玉兔二号”到达月面开始巡视探测。我国探索太空计划再上一层。
（1）身在地球的科研人员________（选填“能”或“不能”）借助高倍天文望远镜直接观测月球背面情况，他们通过卫星系统发射__________（选填“声波”或“电磁波”）远程遥控探测器着陆。探测器匀速下降时动能___________（选填“增大”、“减小”或“不变”），机械能________（选填“守恒”或“不守恒”）。
（2）与“光年”定义一样，太阳发出的光运动大约8光分传播至月球，这意味着在月球上观测到太阳上的景观大约是________分钟前发生的。太阳内部时刻在发生着_________（选填“核裂变”或“核聚变”）。
（3）月球绕地球运动时_________（选填“受”或“不受”）地球的引力。由远地点向近地点运动时，月球速度________（选填“增大”、“减小”或“不变”）。
（4）地球与月球之间的平均距离为38.4万千米，则嫦娥四号发出的信号传送至地球所需的时间大约是________s。若物体在地球上的重力约是在月球上重力的6倍，若人能在月球上举起物体的最大质量是360kg，则人在地球上能举起的物体最大质量是________kg。
【答案】不能电磁波不变不守恒8核聚变受增大1.2860
【解析】
【详解】
(1)[1]由于光沿直线传播，则身在地球科研人员能借助高倍天文望远镜直接观测月球正面情况，无法观测月球背面情况。
[2]由于地球与月球直接有真空地带，声音无法在真空中传播，且光速远大于声速，则他们通过卫星系统发射电磁波远程遥控探测器着陆。
[3][4]探测器匀速下降时，质量不变，速度不变，高度变低，则动能不变，重力势能减小，由于机械能等于动能与势能之和，则机械能减小，不守恒。
(2)[5]“光年”是形容光在一年内所走过的路程，则由此推断“光分”是形容光在一分钟内走过的路程，太阳发出的光运动大约8光分传播至月球，则可知，这意味着在月球上观测到太阳上的景观大约是8分钟前发生的。
[6]太阳时刻都在发生着核聚变，进行着4个氢原子核（质子）聚变成1个氦原子核（α)粒子的过程，同时放出大量的能。
(3)[7]由万有引力可知，月球绕地球运动时受地球的引力，做圆周运动。
[8]由远地点向近地点运动时，重力势能减小，动能增大，质量不变，则速度增大。
(4)[9]光速约为3×108m/s，则嫦娥四号发出的信号传送至地球所需的时间大约是

[10]物体在地球上的重力约是在月球上重力的6倍，则若人能在月球上举起物体的最大质量是360kg，则人在地球上能举起的物体最大质量是

14．石墨烯—改变世界的神奇新材料。一片碳，看似普通，厚度为单个原子，却使两位科学家获得诺贝尔奖。这种全新材料名为“石墨烯”，石墨烯是目前世上最薄、最坚硬的纳米材料，作为电导体，它有着和铜一样出色的导电性；作为热导体，它比目前任何其他材料的导热效果都好，而且它几乎是完全透明的。利用石墨烯，科学家能够研发一系列具有特殊性质的新材料。比如，石墨烯晶体管的传输速度远远超过目前的硅晶体管，因此有希望应用于全新超级计算机的研发；石墨烯还可以用于制造触摸屏、发光板，甚至太阳能电池。如果和其他材料混合，石墨烯还可用于制造更耐热、更结实的电导体，从而使新材料更薄、更轻、更富有弹性，从柔性电子产品到智能服装，从超轻型飞机材料到防弹衣，甚至未来的太空电梯都可以以石墨烯为原料。因此，其应用前景十分广阔。
（1）石墨烯是目前世上最薄、最坚硬的纳米材料，1nm=10-7cm=_____m；
（2）最近国外研究人员通过引入由多层石墨烯制成的交替散热通道，解决了在交通信号灯和电动汽车中使用半导体材料散热的难题，这是利用石墨烯的_____（选填“A”或“B”、“C”、“D”）；
A．透光性好 B．硬度大 C．导热性好 D．导电性强
（3）石墨烯有希望应用于全新超级计算机的研发，是因为_____。
【答案】1×10-9mACD石墨烯晶体管的传输速度远超硅晶体管
【解析】
【详解】
(1)1nm=10-7cm=1×10-9m；
(2)根据题中信息知，石墨烯具有良好的透光性、导热性、导电性，故ACD正确；
(3)认真读课文，得出结论。用石墨烯取代硅，计算机处理器的运行速度将会快数百倍。石墨烯应用于超级计算机的研发，石墨烯晶体管的传输速度远超硅晶体管。
15．阅读短文，回答问题：
纳米技术
近年来，“纳米”一词经常出现在我们的生活中，它是长度的度量单位，1nm有多长？假设一根头发的直径是0.05mm，把它径向平均剖成5万根，每根的厚度大约就是1nm。而纳米技术，是研究结构尺寸在1纳米的材料，强度和硬度大大高于原来的材料，并且有良好的韧性，纳米材料的熔点还会随超细粉直径的减小而降低，例如：金的熔点为1064℃，但10nm的金粉熔点为940℃，5nm的金粉熔点为830℃，因而烧制温度可以大大降低，纳米级的催化剂加入汽油中，还可提高内燃机的效率。
请完成以下问题：
（1）0.05mm=_______nm；
（2）将金属纳米颗粒制成块状金属材料时强度______一般的金属，金属纳米颗粒的熔点_______同种金属的熔点。（选填“大于”、“小于”或“等于”）
【答案】5×104大于小于
【解析】
【详解】
(1)[1]0.05mm=0.05×106nm=5×104nm；
(2)[2]由材料可知，金属纳米颗粒制成块状金属材料的强度和硬度大大高于原来的材料；
[3]金的熔点为1064℃，10nm的金粉熔点为940℃，5nm的金粉熔点为830℃，这说明金属纳米颗粒的熔点小于同种金属的熔点。
16．石墨烯具有非常好的热传导性能。纯的无缺陷的单层石墨烯的导热系数高达5300W/mK，是目前为止导热系数最高的碳材料，铜的导热系数常温下才400W/mK。石墨烯具有非常良好的光学特性，看上去几乎是透明的。石墨烯是己知强度最高的材料之一，同时还具有很好的韧性，可以弯曲，石墨烯的结构非常稳定，石墨烯内部的碳原子之间的连接很柔韧，当施加外力于石墨烯时，碳原子面会弯曲变形。
2018年，22岁中国科学家——曹原，因为石墨烯正式成为了“2018年度世界十大科学家之首”。22岁的少年曾提出问题，却被很多的科学家无视，他的坚持，最后得到结果“两层石墨烯，旋转到特定的‘魔法角度’1.1°叠加之后，零阻力的材料得出来了，可以在常温下实现超导”。请根据上述材料，回答下列问题：
（1）石墨烯是一种导体，零阻力是指________为零，这种现象叫做超导现象。
（2）曹原研究的超导石墨烯最适合用来制作________
A．电动机内部导线 B．保险丝C．电炉丝 D．电热毯内部导线
（3）用超导石墨烯制作成电缆输电可以大大降低能量损耗，己知从A地到B地输电导线长为10km，此导线电阻1Ω/km，输电电流为200A，若用超导石墨烯代替输电导线，输电10min可节约________电能。
【答案】电阻A2.4×108J
【解析】
【分析】
本题考查超导材料、新型材料
【详解】
(1)[1]电阻是指导体对电流的阻碍作用，而超导现象是导体的电阻变为零，那么导体对电流的阻碍作用为零，即电阻为零。
(2)[2]因为超导材料的电阻为零，电流热效应就不会发挥作用了，故利用电流的热效应来工作的保险丝、电炉丝、电热毯内部导线都不能采用超导材料，而电动机内部导线用超导材料，可避免电流热效应带来的能耗，从而提高电动机制输出效率，所以A符合题意
(3)[3]由题意知，A、B段输电导线的电阻
R=10km×1Ω/km=10Ω
输电10min节约的电能

17．请阅读《月球探索新旅程》并回答问题。
月球探索新旅程
2018年5月，“嫦娥四号”的中继星“鹊桥”在西昌卫星发射中心成功发射，相当于在地球和月球背面的探测器之间搭了一个“桥”，有效地解决了探测器和地球间的通讯问题。如图所示，是探测器通过“鹊桥”向地球传递信息的示意图。

2019年1月3日10时26分，“嫦娥四号”探测器成功着陆月球背面。22时22分，“玉兔二号”从停稳在月球表面的“嫦娥四号”上沿轨道缓缓下行，到达月球表面，两器各自开始探测工作。如图是“玉兔二号”巡视器，其质量为140 kg。

2019年1月4日北京航天飞行控制中心利用电磁波，通过“鹊桥”中继星向“嫦娥四号”发送的指令， “嫦娥四号”通过“鹊桥”中继卫星传回了世界上第一张近距离拍摄月球背面的图片。此次任务实现了人类探测器首次在月球背面软着陆、首次在月球背面通过中继卫星与地球通讯，因而开启了人类探索月球甚至宇宙的新篇章。
请根据上述材料，回答下列问题。
（1）“玉兔二号”从停稳在月球表面的“嫦娥四号”上沿轨道缓缓下行的过程中，以“嫦娥四号”为参照物，“玉兔二号”是_______的。（选填“运动”或“静止”）
（2）月球对它表面的物体也有引力，这个引力大约是地球对地面附近同一物体引力的。若地球表面的g取10 N/kg，请根据材料中的信息估算出“玉兔二号”巡视器受到月球对它的引力约为______________N。（结果保留整数）
（3）控制中心通过“鹊桥”中继星向“嫦娥四号”发送的指令是利用_______传播的。
【答案】运动233电磁波
【解析】
【分析】
(1)在研究物体运动时，要选择参照的标准，即参照物，物体的位置相对于参照物发生变化，则运动，不发生变化，则为静止；

(2)先根据求出它的重力，然后根据月球对物体的引力与重力的关系即可求出月球对它的引力；
(3)卫星利用电磁波通信的中继站来进行通信的电磁波在真空中沿直线传播。
【详解】
(1)[1]以“嫦娥四号”为参照物，“玉兔二号”相对于“嫦娥四号”之间的位置不断发生变化，则“玉兔二号”是运动的；
(2)[2]由题意可知，月球对他的引力约：
；
(3)[3]飞行控制中心通过“鹊桥”中继星向“嫦娥四号”发送的指令是利用电磁波传播的。
18．阅读短文并回答问题
半导体
物质存在的形式多种多样，固体、液体、气体、等离子体等等。我们通常把导电性差的材料，如陶瓷、橡胶、玻璃、人工晶体等称为绝缘体。而把导电性比较好的金属如金、银、铜、铁、锡、铝等称为导体。可以简单的把介于导体和绝缘体之间的材料称为半导体，如锗、硅、砷化镓等。
半导体的导电性能会受到温度、光照和掺加杂质等多种因素的影响，特别是掺杂可以改变半导体的导电能力和导电类型，这是其广泛应用于制造各种电子元器件和集成电路的基本依据。一些半导体，在温度升高时，导电性能迅速增强。利用这种特性，可以做出体积很小的热敏电阻，用来测量温度的变化。还有些半导体，在没有光照时不容易导电，有光照时则有良好的导电性能。用它们做成的光敏电阻可以用在需要对光照反应灵敏的自动控制设备中。
从电子技术的发展对人类社会的影响来看，以半导体为代表的新材料的研制与开发起到了举足轻重的作用。半导体芯片通常也可称为集成电路，是指在半导体片材上进行浸蚀、布线、制成的能实现某种功能的半导体器件。不只是硅芯片，常见的还包括砷化镓、氮化镓、碳化硅等半导体材料。半导体制造的过程就是“点石成金”的过程，主要是对硅晶圆的一系列处理，简单来说就是通过外延生长、光刻、刻蚀、掺杂和抛光，在硅片上形成所需要的电路，将硅片变成芯片。
正是由于半导体具有许多独特的性能，所以它在电子技术中有着广泛的应用。除计算机之外，手机、家电、航天、光纤通信等所有与现代文明相关的高技术产品几乎都离不开半导体材料。
（1）光敏电阻利用了一些半导体，在______这种特性，用在需要对光照反应灵敏的自动控制设备中；
（2）半导体芯片通常也可称为集成电路，是指在半导体片材上进行________半导体器件。
【答案】在没有光照时不容易导电，有光照时则有良好的导电性能浸蚀、布线、制成的能实现某种功能的
【解析】
【详解】
(1)[1]由题中提供的信息可知：“还有些半导体，在没有光照时不容易导电，有光照时则有良好的导电性能。”；光敏电阻就是利用了半导体这些特性，从而用在需要对光照反应灵敏的自动控制设备中；
(2)[2]由题中提供的信息可知，半导体芯片是指在半导体片材上进行浸蚀、布线、制成的能实现某种功能的半导体器件。
19．可探究的科学问题
日常生活、自然现象中有许多现象会让我们产生疑问，把疑问陈述出来，就形成了问题，但不一定是科学问题，像个人爱好、道德判断、价值选择方面的问题都不属于科学问题，比如，“哪种品牌的运动鞋更好？”“为减少污染和交通拥堵，应该限制小汽车的使用吗？”等都不属于科学问题。
科学问题是指能够通过收集数据而回答的问题，例如，“纯水和盐水哪一个结冰更快？”就是一个科学问题，因为你可以通过实验收集信息并予以解答。并不是每一个科学问题都可以进行探究，当问题太泛化或太模糊，就难以进行科学探究，比如“是什么影响气球贴到墙上？”，一般而言，可以探究的科学问题描述的是两个或多个变量之间的关系，其中的变量必须是可检验的。也就是说，可以探究的科学问题中的因变量和自变量都是可以观察或测量的。例如，“增加气球与头发的摩擦次数会改变气球贴在墙上的效果吗？”，在这个问题中，气球与头发的摩擦次数是自变量，气球贴在墙上的效果是因变量，我们通过改变自变量就可以检验因变量怎样变化。
一个可探究的科学问题可以有不同的陈述方式，常见的陈述方式有下列三种，方式一：某个变量影响另一个变量吗？例如，导体的长度影响导体的电阻大小吗？方式二：如果改变某个变量，另一个变量会怎样变化？例如，如果增大导体两端的电压，导体中的电流就增大吗？方式三：一个变量跟另一个变量有关吗？例如，电流跟电压有关吗？科学探究的过程是围绕可探究的问题展开的，正是由于有了可探究的科学问题，才能使探究过程具有明确的方向。
请根据上述材料，回答下列问题：
（1）下列问题中属于可以探究的科学问题的是_____（选填选项前的字母）
A．哪种类型的音乐更好？
B．光的反射定律内容是什么？
C．水的温度越高，水蒸发得越快吗？
D．在同一地点，改变物体的质量，它所受到的重力会改变吗？
（2）请根据“两个同学沿水平方向分别推同一个箱子，一个同学在公路上推比较费力，另一个同学在冰面上推比较省力”这一现象，提出一个可以探究的科学问题：_____。
【答案】CD摩擦力的大小与接触面的粗糙程度有什么关系？
【解析】
【详解】
(1)[1]A．不同的人喜欢不同类型的音乐，每个人的更好的标准不一样，属于个人爱好，故A不符合题意；
B．光的反射定律内容是什么？没有明确研究目的，太泛化、太模糊，难以进行科学探究，一般而言，可以探究的科学问题描述的是两个或多个变量之间的关系，故B不符合题意；
C．水的温度越高，水蒸发得越快吗？探究的是水温高低对蒸发快慢的影响，可作为探究的科学问题，故C符合题意；
D．在同一地点，改变物体的质量，它所受到的重力会改变吗？探究的是质量与重力之间的关系，可作为探究的科学问题，故D符合题意；
(2)[2]同一个箱子对地面压力不变，在公路与冰面上接触面粗糙程度不同，则可探究摩擦力的大小与接触面的粗糙程度有什么关系？
20．阅读短文，回答问题．
神奇的激光
激光是20世纪的重大发明，被称为“最快的刀”、“最准的尺”和“最奇异的光”．
激光是一种颜色单纯的光，激光器发出的光通过三棱镜后不会被分成不同颜色的光．
激光具有超强的能量密度，可以在直径几百纳米的范围内产生几百万度的高温．工地上，激光刀可切割坚硬和柔软的材料，对切割部位进行局部照射几秒钟便能切割好．激光刀还是外科医生的好帮手，用它做手术没有丝毫机械撞击，而且又快又精准，大大减轻了病人的痛苦，如血管瘤、脑部手术等．
激光单色性好、方向性强、测距精度高，使得测量人造卫星、月球等远目标的距离变成现实．宇航员在月球上安放激光反射器．激光器从地球向月球发射一个激光脉冲信号，月球上的反射器能够将激光脉冲原路返回，激光脉冲从发出到接收时间间隔为2.56s．
激光也被作为电影素材，在科幻电影《星球大战》中天行者使用的激光剑能释放出一道长约1m的纯能量束，战斗时悄无声息．
（1）激光 ___________是白光（选填“一定”、“一定不”或“可能”）．
（2）激光刀在切割坚硬或柔软的材料时，材料所发生的物态变化可能是___________（只需答出一种即可），此过程需要 ___________热量．
（3）光在真空中的传播速度是3×108m/s，则月球与地球之间的距离为____________m．
（4）如果《星球大战》中的激光剑剌向你，你可以利用____________把激光挡回去，那么拿剑者将会像是搬起石头砸自己的脚．
【答案】一定不3.84 ×108熔化（或汽化或升华）吸收平面镜
【解析】
【分析】
【详解】
（1）激光是一种颜色单纯的光，因此一定不是白光；
（2）激光刀在切割坚硬或柔软的材料时，材料受热熔化，熔化过程需要吸收热量；
（3）光在真空中的传播速度是 3×l08m/ s，激光器从地球向月球发射一个激光脉冲信号，月球上的反射器能够将激光脉冲原路返回，激光脉冲从发出到接收时间间隔为2.56s，则月球与地球之间的距离为
；
（4）因为激光有照到平面镜上，能够被反射回去，因此如果《星球大战》中的激光剑刺向你，你可以利用平面镜将激光反射回去，就射到了拿剑者身上了．

21．电动车是生活中应用非常广泛的一种代步工具。请回答以下问题：
(1)电动车部分材料的技术指标如下表所示，假如让你设计制造电动车车架，你会选择表中的哪种材料_____？请说明理由____。
材料种类
密度/kg•m﹣3
强度
碳纤维
1.6×103
强
铝合金
3.0×103
较弱
铁合金
4.5×103
较强
锰钢
7.9×103
强
(2)电动车的刹车车把是一个由刹车线、刹车闸和支点构成的杠杆。刹车时，若在刹车闸A处施加一个如图所示的力F，此时构成一个_____（选填“省力”“费力”或“等臂”）杠杆。
(3)若电动车和小明的总质量为120kg，轮胎与地面的总接触面积约是120cm2，则小明骑车时，车对地面的压强为多少？________（g取10N/kg）
(4)电动车在水平路面上以10m/s的速度做匀速直线运动，若电动车的输出功率恒为500W，此时电动车受到的阻力为多大？________

【答案】碳纤维碳纤维材料的密度小且强度高省力1.0×105Pa50N
【解析】
【分析】
(1)由表可知，碳纤维的密度最小，强度大，选用碳纤维材料轻便坚固；
(2)根据动力臂与阻力臂的大小关系判断杠杆的类型；
(3)电动自行车和小明的总质量为120kg，根据公式，求出电动自行车和中学生的总重力，即对地面的压力；根据公式，求出对地面的压强；
(4)根据公式，求出电动自行车受到的动力；根据电动自行车匀速运动时，受平衡力的作用，阻力等于动力，求出阻力。
【详解】
(1)[1][2]表中数据知，碳纤维的密度最小，根据可知，相同体积的电动车质量最小；由可知，电动车重力越小，对地面压力越小，行驶时受到地面的摩擦力越小，越节能，且碳纤维强度高，故选用碳纤维材料制作电动车车架；
(2)[3]由杠杆的示意图可知，动力的力臂OB大于阻力的力臂C，此时构成一个省力杠杆；

(3)[4]电动车和小明的总质量为120kg，总重为：
；
车对地面的压力：
，
轮胎与地面的总接触面积约是120cm2，即受力面积，车对地面的压强：
；
(4)[5]由可得，电动车的牵引力：
，
电动车在水平路面上做匀速直线运动，则电动车受到的受到的牵引力与阻力为平衡力，大小相等，则电动车受到的阻力为
。
【点睛】
本题综合考察密度的计算及其应用、平衡状态与平衡力、压强的计算公式、功率的计算及其应用、机械效率的概念，属于一道力学综合题型题，要求学生对各知识点非常熟悉，并能熟练运用。
22．阅读《自动调温电熨斗》，回答：
自动调温电熨斗
图甲、乙分别是电熨斗的实物图和结构示意图．常温时，双金属片端点上的触点A与弹性铜片上的触点B相接触．当电熨头与电源接通时，电流通过相接触的铜片、双金属片，流过发热板（电热丝），发热板发热并将热量传给电熨斗底部的金属底板，人们就可用发热的底板熨烫衣物了．双金属片是把长和宽都相同的铜片和铁片紧紧地铆在一起做成的．受热时，由于铜片膨胀得比铁片大，双金属片便向铁片那边弯曲．温度愈高，弯曲得愈显著．随着通电时间增加，底板的温度升高到设定温度时，与底板固定在一起的双金属片受热后向下弯曲，双金属片顶端的触点A与弹性铜片上的触点B分离，于是电路断开．这时底板的温度不再升高，并随金属底板的散热而降低；双金属片的形变也逐渐恢复，当温度降至某一值时，双金属片与弹性铜片又重新接触，电路再次接通，底板的温度又开始升高．这样，当温度高于所需温度时电路断开，当温度低于所需温度时电路接通，便可保持温度在一定的范围内自动调温了．

怎样使电熨斗有不同温度范围呢？如将调温钮上调时，上下触点随之上移，双金属片只需稍微下弯即可将触点A、B分离．这时双金属片可控制金属底板在较低温度下的工作．若将调温钮下调时，上下触点A、B随之下移，双金属片必需下弯程度较大时，才能将触点分离．这时双金属片可控制金属底板在较高温度下的工作．这样便可适应织物对不同熨烫温度的要求了．
阅读上述材料，请回答下列问题：
（1）该电熨斗的温控开关是依据_______制成的．
（2）熨烫衣物需较高的温度时，应将调节调温旋钮向_______调（选填“上”或“下”）．
（3）电熨斗温度升高时，双金属片将向下弯曲，则双金属片中上面的金属片应为_______片（选填“铜”或“铁”）．
【答案】热胀冷缩原理下铜
【解析】
【分析】
【详解】
（1）由题意可知，铜片和铁片受热膨胀不同，双金属片发生弯曲，达到温控开关自动控制电路通断的目的，即利用的是金属热胀冷缩原理制成的；
（2）根据题意知，需要较高温度熨烫时，要调节调温旋钮，使升降螺丝下移并推动弹性钢片下移，使双金属片稍向下弯曲，这时使触点断开，双金属片向下弯曲程度要大一些，温度要更高一些；
（3）电熨斗温度升高时，双金属片将向下弯曲，由于铜片膨胀得比铁片大，会向铁片方向弯曲，则双金属片中上面的金属片应为铜片．
23．手机已成为人们沟通交流和生活娱乐的重要工具，华为、小米等自主品牌的手机越来越受到国内外用户的青睐。
（1）“小米4”手机的散热材料是石墨烯晶体，石墨烯____（填“有”或“没有”）固定的熔点，用石墨烯做散热材料是因为它具有优良的______（填“导热”或“导电”）性能．
（2）“华为P8”手机的电池标有“标称电压3.7V”、“电池容量 2680mA•h”的字样，“标称电压”是指手机工作时的电压，该电压对人体______（填“属于”或“不属于”）安全电压，“电池容量”是指电池所能容纳的最大电荷量，1mA•h=1mA×1h，则1mA•h=___A•s（安•秒），手机一次充满电可储存的电能为____kW•h（保留两位小数）.
【答案】有导热属于3.60.01
【解析】
【详解】
第一空．石墨烯是晶体，因此有固定的熔点；
第二空．用石墨烯做散热材料是因为它具有优良的导热性能，可迅速将热量向外散发；
第三空．手机电池的电压为3.7V，低于对人体的安全电压，所以属于安全电压的范畴；
第四空．因为1mA•h=1mA×1h，则1mA•h=10-3A×3600s=3.6A•s；
第五空．“电池容量”2680mA•h=2680×3.6A•s=9648A•s，
手机一次充满电可储存的电能：
W=UIt=3.7V×9648A•s=35697.6J=35697.6×kW•h≈0.01kW•h。
24．阅读短文，回答文后的问题．
体脂率
脂肪是人体的重要成分，主要分布在内脏周围和皮肤下面．脂肪供给维持生命必需的能量，氧化热值约为3.8×107J/kg，皮下脂肪还能防止热量散失．脂肪过量将使人肥胖，并导致一些慢性疾病．人体脂肪率表示脂肪含量的多少，简称体脂率，是人体中脂肪质量与人体总质量的百分比．脂肪的密度约为0.9g/cm3，肌肉、骨骼等人体其他成分的密度约为1.1g/cm3，只要测出人体组织密度就可以算出体脂率．人体组织密度可以采用下面的方法测量：先测出受试人的肺活量V0，然后用称重设备测出人的重力G1，受试人再进入标有体积刻度的水池，水池中原来有水的体积为V1，当人浸没在水面下尽力呼气，体内剩余气体约为肺活量的1/4，用称量设备测量体重的重力为G2，此时，水池中的水面上升到刻度为V2，水的密度为ρ水．由此可以计算出人体组织密度和体脂率．另外，因为脂肪几乎不含水分，其导电性和其他成分不同，所以还可以用测量人体电阻的办法来计算体脂率．
（1）一个中学生的体积约为_____．
A．60cm3
B．60dm3
C．60m3
D．60km3
（2）皮下脂肪还能防止热量散失，是因为皮下脂肪的_____．
A．密度较小
B．导电性较差
C．导热性较差
D．比热容较大
（3）人体组织密度的表达式为ρ人＝_____．
（4）对过于肥胖无法自行浸没在水面下的人，可以采取什么措施测量人浸没在水面下时水面的刻度_____？
【答案】BC.可以让人抱着一块质量较大的石块或铁块浸没在水中
【解析】
【分析】
【详解】
（1）一个中学生的质量约为60kg，人体密度接近水的密度，由=得中学生的体积约为：
V===0.06m3=60dm3,故B正确；
（2）皮下脂肪能防止热量散失，说明脂肪的导热性差，故C正确；
（3）用称量设备测出人的重力G1，
则受试人的质量m人=，
人排开水的体积为：
V排=V2V1，
此时体内剩余气体约为肺活量的，即：V气体=V0，
则人体组织的体积：
V人=V排-V气体= V2V1V0，
所以人体组织密度的表达式：
ρ人===.
（4）要测量过于肥胖无法自行浸没在水面下的重力，可以让人抱着一块质量较大的石块或铁块浸没在水中.
25．阅读下面的短文，回答问题。
嫦娥四号的“WiFi路由器”
2019年1月3日上午10点26分，我国的嫦娥四号月球探测器已成功软着陆。这是全人类首次成功登陆月球背面。然而，要实现航天器在月球背面软着陆，并不容易。在过去半个多世纪里，人类发射了100多个月球探测器，其中有65个月球着陆器，没有任何一个曾实现在月球背面着陆。

由于月球绕地球公转的周期与月球自转的周期相同，所以月球总有一面背对着地球，这一面称为月球背面。若月球探测器着陆在月球背面，就会由于受到月球自身的遮挡，无法直接实现与地球的测控通信和数据传输。因此，建立地月之间的通信是探索月球背面的首要难题。我国科研工作者们为破解这一难题，给出了独特的中国方案。
2018年5月21日，在我国的西昌卫星发射中心，中国航天人发射“鹊桥”中继卫星。“鹊桥”中继卫星工作在距月球约6.5万公里、距地球40多万公里的地月连线延长线的拉格朗日L2点（见备注）附近的使命轨道上，它围绕L2点飞行，如图27所示。于是实现了对地、对月的中继通信，相当于在这个寂静了几十亿年的地方，接通一个“WiFi路由器”，在地面和月球背面之间架起了信息“天桥”。
“鹊桥”源于中国民间千古流传的牛郎织女传说，如今的“鹊桥”号则是中国航天人用智慧和汗水设计建造的地月信息联通的“天桥”，保障了嫦娥四号探月任务的顺利实施。
（备注：拉格朗日点又称为平动点，是指一个小物体在两大物体的引力作用下在空间的一点，在该点处，小物体相对于两大物体基本保持静止。在每个由两大天体构成的系统中，按推论有5个拉格朗日点，分别为L1～L5。这些点的存在，首先由瑞士数学家欧拉于1767年推算出前三个，法国数学家拉格朗日于1772年推导证明了剩下的两个。在拉格朗日点上，卫星消耗很少的燃料即可长期驻留，是探测器、天体望远镜定位和观测的理想位置，在工程和科学上具有重要的实际应用和科学探索价值，是国际深空探测关注的热点。）
请根据上述材料，回答下列问题：
（1）嫦娥四号在着陆月球过程中，其重力势能将_________。（选填“增大”、“减小”或“不变”）
（2）月球总有一面背对着地球，是因为_________。
（3）处在拉格朗日点上的小物体，相对于两大物体基本_________。
（4）如图所示，“鹊桥”中继卫星在轨道上围绕L2点运动时，其所受合力_________。（选填“为零”或“不为零”）
【答案】减小见详解保持静止不为零
【解析】
【详解】
第一空．影响重力势能的因素有：物体的质量和距离地面的高度。嫦娥四号在着陆月球过程中，距离月球表面的高度降低，所以重力势能将减小。
第二空．由题中的材料可知，由于月球绕地球公转的周期与月球自转的周期相同，所以月球总有一面背对着地球，这一面称为月球背面。
第三空．由题中的材料可知，拉格朗日点又称为平动点，是指一个小物体在两大物体的引力作用下在空间的一点，在该点处，小物体相对于两大物体基本保持静止。
第四空．嫦娥四号绕月转动不是直线运动，运动方向不断变化，也就是状态不断变化，所以受非平衡力的作用；即其所受合力不为零。
26．阅读短文，回答问题。
电容式触摸屏
现在，智能手机、平板电脑等数码移动设备，都使用触摸屏，触摸屏是通过传感器来感知物体在屏上的运动，目前触摸屏大多采用电容式触摸屏。
电容通常就是由两片相距很近的导电极板组成。电容式触摸屏是一块多层复合玻璃，在夹层中涂有具有导电性且透明的薄膜材料。当手指触碰到触摸屏时，手指和导电薄膜就会形成一个电容，将人体上的电荷传递到触摸屏上。通过触摸屏周边分布的电极检测电荷分布的变化，就可以计算触摸点的位置，进而感知手指在屏上的运动轨迹。如果较厚的绝缘材料把手指与导电薄膜之间隔离，无法形成有效电容，就不能正常操作触摸屏了。
（1）电容式触摸屏夹层中的薄膜材料是________（选填“导体”或“绝缘体”）。通过触摸屏周边分布的电极检测_______的变化，可感知手指的运动轨迹。
（2）冬天，戴上厚厚的绝缘材料做成的保暖手套，不能正常操作电容式触摸屏的原因是________。要制作一副保暖触摸屏手套，你的方法是________________________。
【答案】导体电荷分布无法形成有效电容在保暖手套中植入金属导体
【解析】
【详解】
（1）由“当手指触碰到触摸屏时，手指和导电薄膜就会形成一个电容，将人体上的电荷传递到触摸屏上。”知，薄膜材料能够导电，属于导体；由“通过触摸屏周边分布的电极检测电荷分布的变化，就可以计算触摸点的位置，进而感知手指在屏上的运动轨迹”知，通过触摸屏周边分布的电极检测电荷分布的变化，可感知手指的运动轨迹；
（2）由于保暖手套是绝缘的，手指虽然接触触摸屏，但绝缘手套把手指与导电薄膜之间隔离，无法形成有效电容，就不能正常操作触摸屏了。要制作一副保暖触摸屏手套，可以在手套材料中植入金属导线，手套就变成导体了。
27．2019 年 4 月 10 日，人类首张黑洞照片正式出炉！人类对于黑洞的探索已走过很多个年头，黑洞是一种非常特殊的天体，它是由恒星在准备灭亡时形成的，其质量非常大，体积却非常小。上海科学家率国际科研小组曾利用射电望远镜阵列观察到，有一个黑洞直径与地球相当，质量却至少是太阳的 40 万倍。
(1)查阅表格中的相关数据，可得出该黑洞的质量约为____千克；黑洞的密度约为____千克/米 3．
星球
半径(m)
体积(m3)
质量(kg)
地球
6.4×106
1.1×1021
5.98×1024
太阳
6.9×108
1.4×1027
1.96×1030

(2)请根据所学知识猜测黑洞形成的原因___________。
A．恒星灭亡过程中爆炸产生新的原子，原子个数增加
B．恒星灭亡过程中内部原子吸收爆炸产生的能量，所以原子质量逐渐增大
C．恒星灭亡过程中内部原子之间间隙逐渐减小，最终电子质子中子被挤成一种密度极高的物质
【答案】7.84×1035kg7.1×1014C
【解析】
【详解】
（1）由表格数据知道，m太阳=1.96×1030 kg，则m黑洞=400000×m太阳=400000×1.96×1030 kg=7.84×1035 kg；因为该黑洞直径与地球相当，所以r地球=r黑洞=6.4×106 m，故黑洞的体积是：≈1.1×1021 m3，由知道，黑洞的密度是： ≈7.13×1014 kg/m3；
（2）恒星灭亡过程中内部原子之间间隙逐渐减小，最终电子质子中子被挤成一种非常特殊的天体，即其质量非常大，体积却非常小，故C符合题意。
28．阅读短文
微波炉
微波炉是厨房电器之一，微波有三个主要特性：一是反射性，微波碰到金属会被反射回来。二是穿透性，微波对一般的陶瓷、玻璃、耐热塑胶、木器等具有穿透作用，故用这些材料制成的器皿盛放食物加热时，能快速煮熟，而容器不发热。三是吸收性，微波容易被含有水份的食品吸收而转变成热。微波穿透食物的深度一般为2～4cm，且随着深度的增加而减弱，直径大于5cm的食物，可采取刺洞的方法增加微波的触及表面或切成小于4cm厚度的薄片，微波炉独特快速的加热方式是直接在食物内部加热，几乎没有热散失，具有很高的热效率，因此它具有加热快、高效节能等优点。

（1）用微波炉加热饭菜时，应选用________（选填“不锈钢”或“陶瓷”）容器来加热。为防止微波泄漏对人体造成危害，微波炉的外壳内壁应选用________（选填“不锈钢”或“玻璃”）。
（2）为了用电安全，微波炉应该使用___________（两脚/三脚）插头。
（3）小明想知道微波炉的实际功率，他用电能表（表面如图所示）、钟表等工具进行了实验：他将家中其它用电器关闭，只让微波炉工作，测得该电能表的脉冲灯在1min内闪了64次，则微波炉在1min内消耗了___________J的电能，微波炉的功率为_________W。
【答案】陶瓷不锈钢三脚720001200
【解析】
【详解】
（1）根据短文知道，微波炉内不能使用金属容器，因为微波遇到金属物体，会像光遇到镜子一样地发生反射，使微波能在金属中产生强大的电流，损坏微波炉；又因为微波对一般的陶瓷、玻璃、耐热塑胶、木器等具有穿透作用，使用这些材料制成的器皿盛放食物加热时，能快速煮熟，而容器不发热，所以，加热饭菜时，应选用陶瓷容器；微波炉的电磁波，过量的照射对人体有害，金属物质对电磁波有屏蔽作用，能阻挡电磁波的传播，微波炉的外壳内壁应选用不锈钢；
（2）由于微波炉有金属外壳，且是大功率用电器，所以，为了用电安全，微波炉应该使用三脚插头；
（3）电能3200imp/kW•h，表示电能表指示灯闪烁3200次，消耗的电能为1kW•h，当1min内闪了64次时，则微波炉消耗的电能是： =72000J，微波炉消耗的电能的功率是： =1200W.
29．《新型材料》
如图所示是科技馆内展示的新型材料：纳米材料、复合材料和双向记忆合金．

纳米材料是指由颗粒尺寸在1--100nm之间的超微颗粒组成的材料．纳米是一个极小的长度单位，当材料颗粒小至纳米级别时，会赋予该材料很多特有的性质，是普通材料无法比拟的．
复合材料是两种或两种以上不同性质的材料，通过物理或化学的方法，在宏观（微观）上组成具有新性能的材料．从古至今沿用的稻草增强粘土和已使用上百年的钢筋混凝土均由两种材料复合而成，也是复合材料．由于复合材料的重量轻、强度高、加工成型快、耐腐蚀性能好等特点，不仅广泛应用于汽车、健身器材、建筑、家居等方面．随着现代科技的发展，复合材料在航空工业上也起到十分重要的作用．
用酒精灯给双金属片加热，双金属片发生弯曲，原来这个受热弯曲的金属片是由两种不同的金属贴合而成的，各种金属都有热胀冷缩的特性，而不同的金属随着温度变化热胀冷缩的程度不同，金属片于是就会发生弯曲．例如铁片和铜片组成的双金属片，铜片的膨胀系数比铁片大，温度高时，膨胀得比铁片多，就会弯曲．双金属片的这种性质在生活中有很多应用．
(1)纳米材料是指由颗粒尺寸在_________之间的超微颗粒组成的材料；
(2)复合材料广泛应用于汽车、健身器材、建筑、家居等方面，主要因为复合材料_____的特点；
(3)给双金属片加热双金属片发生弯曲，这主要是利用了___________的特性；
(4)再写出一种你了解的新型材料的名称_______________．
【答案】1−−100nm重量轻、强度高、加工成型快、耐腐蚀性能好热胀冷缩的特性光敏变色玻璃
【解析】
【分析】
【详解】
纳米是一个极小的长度单位，纳米材料是指由颗粒尺寸在 1−−100nm 之间的超微颗粒组成的材料，这种材料有很多特有的性质，是普通材料无法比拟的；
由于复合材料的重量轻、强度高、加工成型快、耐腐蚀性能好等特点，不仅广泛应用于汽车、健身器材、建筑、家居等方面，随着现代科技的发展，复合材料在航空工业上也起到十分重要的作用．
如铁片和铜片组成的双金属片，铜片的膨胀系数比铁片大，温度高时，膨胀得比铁片多，就会弯曲，双金属片的这种热胀冷缩的性质在生活中有很多应用；
光敏变色玻璃，用这种玻璃做的窗户，当阳光强烈时，会自动降低透明度，使房间里光线柔和；光线太暗了，它又会变得更透明，使屋子明亮起来；还有诸如多晶薄膜太阳能电池材料、稀土永磁材料等．
30．阅读短文回答问题：
环保新材料扮靓世博馆
如图的“冰壶”形展馆﹣﹣芬兰馆，使用了一种叫做ProFi的特殊材料，属于塑木复合材料，这种材料修正了纯木材和纯塑料的不足，塑木作为新型环保材料，密度为1.16g/cm3，计算成本略高于木材，但可以制成空心型材，加工成各式材料，应用成本会逐渐降低，成为新材料发展的重点方向之一．

（1）把一个板材切割为大小不同的两块，大块的密度_____（填“大于”“等于”或“小于”）小块的密度；若每块塑木板材的面积为2m2，厚度为5cm，则每块板材的质量为_____kg．
（2）现有一个密封的塑木板材，其中是空心的，经测量其体积为120cm3，质量为116g，则其空心部分的体积为_______cm3
（3）塑木板材是用废纸纸浆和塑料融合而成的，如果纸浆的密度为1.0g/cm3，假设融合过程中总体积不变，1m3的纸浆与______m3的密度为2.0g/cm3的塑料融合才能得到塑木板材．
【答案】等于11620cm30.19m3
【解析】
【详解】
（1）密度是物质本身的一种特性，只与物质的种类和状态有关，与物质的质量和体积无关，所以，把一个板材切割为大小不同的两块，大块的密度等于小块的密度；
每块塑木板材的体积为：V＝2m2×0.05m＝0.1m3，
根据ρ＝可得，每块板材的质量：m＝ρV＝1.16×103kg/m3×0.1m3＝116kg；
（2）由ρ＝得116g塑木板材的体积：V1＝＝＝100cm3，
空心部分的体积：V空＝V2﹣V1＝120cm3﹣100cm3＝20cm3．
（3）塑木板材的质量等于纸浆和塑料的质量之和，体积为两者的体积之和，
设所需塑料的体积为V塑料，
则塑木板材密度为：ρ'＝＝1.16×103kg/m3，
即＝＝1.16×103kg/m3，
解得：V塑料≈0.19m3；