2024年中考物理专题练
题型二 物理学与工程实践
类型1 工程中的物理学应用
1.(2023陕西A,7,2分)近年来,我国在深空探索和深海探测等领域取得了重大成就,实现了毛主席在《水调歌头·重上井冈山》中所描绘的“可上九天揽月,可下五洋捉鳖”的情景。对下列科技成就所涉及的物理知识分析不正确的是( )
A.如图1,中国空间站与地面控制中心的通信,是通过电磁波实现的
B.如图2,国产C919大型客机起飞爬升过程中,重力势能不变
C.如图3,“奋斗者”号载人潜水器下潜的深度越深,所受海水的压强越大
D.如图4,“雪龙”号破冰船利用自身重力破冰,说明力可以使物体发生形变
2.(2021陕西A,8,2分)选用大空隙结构渗水材料铺装的路面具有良好的透水性能,可使雨水渗入地下,补充土壤水和地下水,能缓解城市热岛效应,也能有效吸收车辆行驶时产生的噪声。同时路面呈微小凹凸且不积水,可较好地防滑和防反光。下列说法正确的是( )
A.通过渗水缓解城市热岛效应与水的比热容较小的特性有关
B.减弱车辆行驶时产生的噪声是在人耳处进行的
C.路面反光是因为发生了漫反射
D.路面呈微小凹凸是通过增大接触面粗糙程度来增大摩擦力的
3.(2022山西,40,4分)生活中导线与插座连接时,有人会将直导线的裸露端直接插入接线孔,但更好的接法是先将导线裸露端折成“U形”再插入,如图所示。这种“U形”接法可以增大连接处的接触面积,会更安全。请你用学过的物理知识解释其中的道理。
U形接入法
4.(2023陕西A,23,9分)重力储能是一种新型储能方式,它通过提升或放下重物实现能量的储存或释放,能量转化过程如图1所示。重力储能可有效提升风能、太阳能等新能源的综合开发利用水平。某风力发电、重力储能综合项目,单个风力发电机组的平均发电功率为1 500 kW。某次风能充沛时,系统利用风能发电的富余电能,将2个质量均为3×104 kg的重物从地面提升至30 m的高度处,实现能量储存,如图2所示。根据相关信息,完成以下问题(g取10 N/kg)。
(1)风能属于 (选填“可再生”或“不可再生”)能源。
(2)若某电动汽车每行驶1 km的路程需消耗0.2 kW·h的电能,单个风力发电机组发电1 h产生的电能,可供该电动汽车行驶的路程是多少
(3)储能系统将2个重物匀速提升至30 m高处的过程中,系统对重物所做的功是多少
(4)储能系统将2个重物从30 m高处放回地面的发电过程中,产生的电能为1.44×107 J,则该过程的发电效率是多少
据某资料介绍,重力储能系统的综合效率(输出电能与输入电能之比)可达70%以上,请你通过计算,判断这一数据是否可信 (已知系统提升重物的效率为90%)
5.(2023江苏苏州,30,4分)人眼对观察到的景物有暂时的“记忆”,在外界景物消失后,视神经对它的印象还会延续0.1 s左右,这种特征叫视觉暂留。例如在一张白色卡片纸的正、反面分别画上鸟笼和鸟,让卡片纸快速旋转,当正、反两面交替出现在眼前的时间间隔在0.1 s之内时,人眼就能看到鸟在笼中的现象(图甲)。
一些城市地铁行驶在某些区间时,乘客能看到窗外出现清晰的动态广告,往往也是利用了视觉暂留的原理。某段地铁内隧道广告的制作方法如下:在隧道侧壁与车窗相同高度处,沿运行方向每经过距离d,安装一块大小相同的广告灯箱,如图乙。灯箱采用频闪方式实现亮、暗交替,且工作时各灯箱亮、暗同步变化(人的视觉暂留时间以0.1 s计算)。
(1)要实现时长15 s的广告效果,至少需要安装 块广告灯箱;
(2)灯箱安装好后,调节灯箱发光频率f,控制地铁速度v,当它们满足下述哪种情况时,乘客能看到流畅稳定的广告画面 答:
A.f=5 Hz,且v=df B.f=10 Hz,且v=df
C.f=20 Hz,且v=df D.f=30 Hz,且v=3df
(3)座位上乘客发现正常显示的广告画面突然向地铁前进方向缓慢移动,可能原因是 (写出一种即可)。
类型2 材料信息
6.(2023山西,38,4分)阅读短文,回答问题。
戈壁滩上的“向日葵”
在甘肃省敦煌市西南方向约15千米的戈壁滩上有一处充满科幻感的设施(如图甲所示),这是目前全球装机容量第二的熔盐塔式光热电站。光热电站的镜场面积约140多万平方米,1万多面巨大的定日镜在计算机的精确控制下,能如同向日葵一样随着太阳位置变化而变化,使太阳光时刻都能聚集到260米高的吸热塔的吸热器上。
在北半球的正午,太阳光由南往北倾斜照射,位于吸热塔北面的定日镜,阳光的入射角极小,定日镜的面积可以全部作为有效面积反射阳光。而位于吸热塔南面的定日镜,阳光的入射角很大,反射阳光的有效面积大大缩小了。
在塔式太阳能热发电系统中,吸热器是最关键的核心部位,吸热器内部有多个平行排列的吸热管组成的管屏,它将定日镜所捕捉到的太阳光直接转化为可以高效利用的内能,将能量存储在液态熔盐中,为汽轮发电机组提供所需的热源。
乙
(1)太阳能光热电站利用平面镜 太阳光,聚集到吸热塔上进行加热。在镜阵最外层的大圈,定日镜呈现明显的分布不对称,吸热塔南边的定日镜比北边少,原因是 。
(2)请结合图乙完成太阳能光热发电的能量转化流程图。
太阳能→内能→ →电能
(3)熔盐储热是利用高温熔化状态下的无机盐把能量储存起来,当熔盐温度 时,便可把储存的内能释放出来,可以实现24小时均有高温熔盐推动汽轮机工作,实现持续发电。
7.(2023云南,16,4分)我国自主研制的“奋斗者”号载人潜水器在马里亚纳海沟成功完成了万米级海试。潜水器配备了国际先进水平的声学系统,声学系统由母船部分和潜水器本体部分组成,为“奋斗者”号实现了水声通信、精细探测和定位导航。
水声通信是“奋斗者”号与母船之间唯一的沟通方式。由于可见光和电磁波在海水中传播时衰减很快,也无法通过一根连接母船的线缆来进行通信。所以科学家为“奋斗者”号量身定制了一套数字水声通信系统,如图所示,它将语言和文字等信息编码调制后,通过换能器进行发射和接收,实现数据交互,把所有的关键数据准确、高效地与母船进行沟通。
精细探测为“奋斗者”号在水下航行和作业提供了安全保障。尽管马里亚纳海沟两侧都是非常陡峭的海山,但是“奋斗者”号安装有前视成像声呐设备,可对前方海山的距离和轮廓进行实时探测,帮助它精准避开障碍物。
定位导航使“奋斗者”号水下作业精准高效。由于水下没有卫星定位,必须使用声学定位。下潜之前,科学家通过设备的标定实验,使声学系统可以输出精确的速度等关键数据,再将定位与多普勒测速仪、惯性导航设备组合后进行导航,就能实现万米海底“大海捞针”,“奋斗者”号仅半小时就收回了之前在海底布放的一些目标物。
(1)由于可见光和电磁波在海水中传播时衰减很快,因此 是“奋斗者”号与母船之间沟通的唯一方式。
(2)前视成像声呐设备能发出 (选填“超声波”或“次声波”),让潜水器在漆黑的万米深海中精准避障。这说明声音能传递 (选填“信息”或“能量”)。
(3)请写出“奋斗者”号声学系统的一个优点: 。
8.(2023江苏苏州,21,5分)阅读材料,回答问题
“海油观澜号”深远海浮式风电平台
2023年5月20日,我国首座深远海浮式风电平台“海油观澜号”成功并入文昌油田群电网,标志着我国深远海风电关键技术取得重大进展。
“海油观澜号”由浮式基础和风机组成,整体高度超200米,总质量达1.1×107 kg。平台采用“半潜式”设计,底部是一个三角形浮式基础,包括3个边立柱和1个中间立柱,图甲为其实物照片。浮式基础上方是高约83米的圆筒状柱子,柱子上方安装有机舱,机舱前部的3只大叶片驱动机舱中的发电机转子转动,生成绿色电力,年发电量将达2.2×107 kW·h。
(1)风能属于 (可/不可)再生能源;
(2)根据图甲估测“海油观澜号”单个叶片长度约为 m(保留整数);
(3)风平浪静叶片不动时,平台基础排开海水的体积达 m3(海水密度用1.0×103 kg/m3计算,不考虑锚链对平台的作用);
(4)每年的发电量相当于 kg天然气完全燃烧放出的热量(天然气的热值q取4.4×107 J/kg);
(5)海浮式风电平台基础设计方式除半潜式外还有单柱式(图乙)。两种方式相比较,你认为“半潜式”的一个明显优点是 。
9.(2022山西,39,4分)阅读短文,回答问题。
一起向未来
2022年4月16日,圆梦天宫,英雄凯旋,在太空“出差”183天的中国航天员三人组平安返回地球。随着我国航天事业的不断发展,让普通人进入太空旅行的计划正在逐步实施。未来,会有更多的人实现上九天揽月的飞天梦。
太空中没有空气,人若暴露在太空中无法获得氧气,这种状态下10 s就会失去意识;太空中没有作用于身体的大气压,体液就会快速沸腾,从而使身体组织膨胀,体温降低而冻结;太空中处于真空状态,阳光直射下温度可高达120 ℃,而在阴影处温度则会骤降至-150 ℃;太空中还有速度极快的微小陨石,人体一旦碰到将造成极大伤害。
为实现太空旅行,人们不断研发各类航天服,每一批新型航天服的诞生都是人类技术的又一次巨大飞跃。可以想象,未来的航天服将是个人太空旅行的宇宙飞船。
(1)太空中没有作用于人体的大气压,体液就会快速 ,其原因是 。
(2)沙克尔顿环形山位于月球南极,在山的边缘阴影区永无日照,保持着太阳系最低温的记录,请你推测这个最低温可能是 ℃。
(3)假如,你穿着自己设计制作的航天服,在星空中遨游、月球上漫步。你的航天服应具备哪些功能 。
10.(2023广东,23,6分)阅读材料,回答问题。
风力发电
风能是一种清洁的可再生能源,利用风力发电将助力我国实现碳中和目标。风力发电机组主要由叶片、齿轮箱、发电机等组成,其简化结构如图甲所示。叶片横截面的设计原理如图乙所示,一面较平,另一面较弯曲。叶片在风的作用下旋转,经过齿轮箱增速后,发电机转子高速旋转发电。
某风力发电机组利用齿轮箱可实现叶片转1圈,发电机转子转20圈。风力发电机组输出功率P与风速v的关系如图丙所示。在5 m/s≤v≤10 m/s的范围内,P与v的三次方成正比。风力发电机组所在风场某段时间内的风速v与时间t的关系如图丁所示。(为方便计算,图丙和图丁数据已作简化处理。)
(1)完成下列风力发电的主要能量转化流程图:
(2)当风正面垂直吹向静止叶片时,如图乙所示,从正面看,叶片A会 (选填“顺时针”或“逆时针”)转动。
(3)当风速为12 m/s时,风力发电机组工作1 h输出的电能相当于 kg的煤完全燃烧放出的热量。(q煤=3.0×107 J/kg)
(4)当风速为13 m/s时,发电机转子1 min转400圈。若发电机输出电能1 kW·h,叶片需要转动 圈。
(5)若14:00—15:00和15:00—16:00两段时间内输出电能之比为1∶3,则14:00—20:00的时间段内风力发电机组的输出电能为 kW·h。
1.B
2.D
3.答案 “U形”接法可以增大连接处的接触面积,连接处的电阻小,根据Q=I2Rt可得,当电流、通电时间一定时,连接处产生的热量少,更安全。
4.答案 (1)可再生 (2)7 500 km (3)1.8×107 J
(4)80% 可信
5.答案 (1)150 (2)C (3)地铁速度稍稍减慢(或发光频率稍稍变大)
6.答案 (1)反射 南面的定日镜,阳光的入射角大,有效反射面积小 (2)机械能 (3)降低(或下降)
7.答案 (1)水声通信 (2)超声波 信息 (3)探测精细或导航精准(合理即可)
8.答案 (1)可 (2)65~80间任一整数值均可
(3)1.1×104 (4)1.8×106 (5)吃水深度较浅,适用海域范围较广
9.答案 (1)沸腾 气压低,沸点低 (2)-150 (3)能制氧、能保证航天服内气压正常、能隔热、防撞等(至少两点,答案合理即可)
10.答案 (1)机械能(动能) 电能 (2)顺时针
(3)36 (4)4 (5)1 084.3
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