（考試時間：90分鐘 試卷滿分：100分）
注意事項：
1．答卷前，考生務(wù)必將自己的姓名、準(zhǔn)考證號等填寫在答題卡和試卷指定位置上。
2．回答選擇題時，選出每小題答案后，用鉛筆把答題卡上對應(yīng)題目的答案標(biāo)號涂黑。如需改動，用橡皮擦干凈后，再選涂其他答案標(biāo)號?；卮鸱沁x擇題時，將答案寫在答題卡上。寫在本試卷上無效。
3．考試結(jié)束后，將本試卷和答題卡一并交回
一、管道問題（10分）
在力學(xué)、電學(xué)、熱學(xué)等領(lǐng)域中，管道問題是經(jīng)常遇到的。無論是輸送流體的管道，還是電子信號傳輸?shù)木€管，亦或是熱傳導(dǎo)的管道系統(tǒng)，都可能面臨各種復(fù)雜情況和挑戰(zhàn)。這些問題涉及到多方面的知識和技術(shù)，需要深入研究和解決。
1．（4分）在選擇性必修一的習(xí)題中我們曾分析過水流切割問題。密度為、速度為v的水流垂直射在石材上且不反彈。請從動量定理的角度，推導(dǎo)石材表面受到的壓強(qiáng)。
2．（6分）粗細(xì)不計、長度的光滑管道AB固定在傾角的斜面上，且A、B兩點等高，兩側(cè)平行的直段AC和BD長度均為，彎段CED是一個半圓。質(zhì)量的物體（可視為質(zhì)點）從管道A端靜止釋放后在管內(nèi)運(yùn)動。取。求：
（1）物體的最大速率；（答案均保留2位有效數(shù)字）( )
（2）物體在最低點時受到管道的作用力大小F；( )
（3）管道中物體的動能和勢能相互轉(zhuǎn)化，正如電磁振蕩中不同形式的能量相互轉(zhuǎn)化，請按第一行的類比方式完成表格。
二、尋找新能源（16分）
能源是現(xiàn)代社會發(fā)展不可或缺的重要資源。然而，隨著全球人口的增長和經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，能源消耗不斷增加，給環(huán)境帶來了巨大壓力，因此，尋找可持續(xù)的能源利用方案已成為當(dāng)今社會的重要課題。
3．（4分）光伏發(fā)電是利用太陽能實現(xiàn) 轉(zhuǎn)換（選填“光熱”或“光電”）的新能源技術(shù)， 能是利用核反應(yīng)獲得的新能源。
4．（3分）風(fēng)能是我國未來開發(fā)和利用的重要能源之一，屬于（ ）
A．一次能源B．二次能源
C．不可再生能源D．可再生能源
5．（4分）如圖所示是一種被稱為“郁金香風(fēng)力發(fā)電機(jī)”的小型發(fā)電機(jī)，該風(fēng)力發(fā)電機(jī)能將通過有效面積內(nèi)空氣動能的約40%轉(zhuǎn)化為電能。某同學(xué)根據(jù)“發(fā)電機(jī)在發(fā)電過程中能量有損耗”這一事實得出結(jié)論：發(fā)電過程能量是不守恒的，是與能量守恒定律相矛盾的。你認(rèn)為呢？ 。
6．（4分）電磁波也具有能量，可被人們用來傳輸信號、殺菌、加熱、探測、定位等，除了可見光、紅外線、γ射線，請再列舉兩個電磁波其他頻段的名稱： ， 。
三、生命之源（19分）
水是地球上最常見的物質(zhì)之一，它是所有生命生存的重要資源，也是生物體最重要的組成成分。它在空氣中含量雖然少，但卻是空氣的重要組分。
7．（3分）如圖所示，把一塊干凈的玻璃板吊在測力計的下端，使玻璃板水平地接觸水面，用手緩慢豎直向上拉測力計，則玻璃板在拉離水面的過程中（ ）
A．測力計示數(shù)始終等于玻璃板的重力
B．測力計示數(shù)會出現(xiàn)小于玻璃板重力的情況
C．因為玻璃板上表面受到大氣壓力，所以拉力大于玻璃板的重力
D．因為拉起時還需要克服水分子間的吸引力，所以拉力大于玻璃板的重力
8．（3分）2022年3月23日，“天宮課堂”第二課開講，“太空教師”翟志剛、王亞平、葉光富在中國空間站再次為廣人青少年帶來一堂精彩的太空科普課，其中有一個實驗是王亞平在太空擰毛小，擰出的水形成一層水膜，附著在手上，像手套一樣，晃動也不會掉。關(guān)于形成這種現(xiàn)象的原因，下列說法正確的是（ ）
A．在空間站水滴不受重力
B．水和手發(fā)生浸潤現(xiàn)象
C．水和手發(fā)生不浸潤現(xiàn)象
D．在空間站中水的表面張力變大，使得水“粘”在手上
9．（3分）兩端開口、粗細(xì)相同的潔凈玻璃管A和塑料管B豎直插入水中，管中液面的高度如圖所示，則（ ）
A．A中是毛細(xì)現(xiàn)象，B中不是毛細(xì)現(xiàn)象
B．A中是不浸潤現(xiàn)象，B中是浸潤現(xiàn)象
C．B壁附近水分子間的作用力表現(xiàn)為引力
D．只減小兩管的直徑，管中的液面均上升
10．（4分）如圖，水面上的S是波源，M、N為兩塊固定擋板，能觀察到水面上的樹葉發(fā)生振動，是因為波發(fā)生了 （選填“干涉”或“衍射"）現(xiàn)象，為了使樹葉停止振動，可 （選填“增加”或“減小”）波源S的頻率。
11．（6分）航天員王亞平在太空實驗授課中，進(jìn)行了水球光學(xué)實驗。在空間站中的微重力環(huán)境下有一個水球，如果在水球中心注入空氣，形成球形氣泡，內(nèi)外兩球面球心均在O點，如圖所示。一束單色光從外球面上的A點以與AO連線成i角度射入球中，已知水的折射率為，內(nèi)球面半徑為R，外球面半徑為2R，光速為c、則光在水中的傳播速度v= c；為使光在內(nèi)球表面上發(fā)生全反射入射角i的最小正弦值為 。

二、太空電梯（19分）
科幻電影《流浪地球》中的太空電梯非常吸引觀眾眼球。在影片中太空電梯高聳入云，在地表與太空間高速穿梭。太空電梯通過超級纜繩連接地球赤道上的固定基地與配重空間站，它們隨地球以同步靜止?fàn)顟B(tài)一起旋轉(zhuǎn)，如圖所示。圖中配重空間站比同步衛(wèi)星更高，距地面高達(dá)10R，若地球半徑為R，自轉(zhuǎn)周期為T，重力加速度為g。
12．（3分）關(guān)于地球同步衛(wèi)星，下列說法正確的是（ ）
A．同步衛(wèi)星上的物體處于超重狀態(tài)
B．同步衛(wèi)星運(yùn)行的線速度介于第一和第二宇宙速度之間
C．同步衛(wèi)星可以通過北京的正上方
D．同步衛(wèi)星在赤道正上方一定高度處
13．（3分）為防止航天員的肌肉萎縮，中國空間站配備了健身自行車作為健身器材，自行車模型如圖乙所示。自行車大齒輪、小齒輪、后輪的半徑都不相同。關(guān)于邊緣上的三個點A、B、C的說法正確的是( )
A．B點和C點的線速度大小相等B．B點和C點的角速度相等
C．A點和B點運(yùn)轉(zhuǎn)的周期相等D．A點和B點的角速度相等
14．（3分）空間站中可采用動力學(xué)的方法測物體的質(zhì)量。如圖所示，質(zhì)量為m的物體A是可同時測量兩側(cè)拉力的力傳感器，待測物體B連接在傳感器的左側(cè)。在外力作用下，物體A、B和輕繩組成的系統(tǒng)相對桌面開始運(yùn)動，穩(wěn)定后力傳感器左、右兩側(cè)的讀數(shù)分別為F1、F2，由此可知待測物體B的質(zhì)量為 。
15．（10分）根據(jù)本題中關(guān)于太空電梯的相關(guān)材料，請分析和計算以下問題：
（1）通過纜繩連接的配重空間站線速度大小為多少？
（2）若配重空間站沒有纜繩連接，仍繞地球做勻速圓周運(yùn)動。則在該處其線速度大小又為多少；分析判斷若纜繩斷裂，空間站是逐漸遠(yuǎn)離地球而去，還是掉落回地球，你的依據(jù)是？
五、火星探索（18分）
火星是太陽系的內(nèi)層行星，火星有兩個天然衛(wèi)星：火衛(wèi)一和火衛(wèi)二、2021年5月15日，“天問一號”帶著“祝融號”火星車成功著陸火星，開展對火星物質(zhì)結(jié)構(gòu)的研究。
16．（3分）現(xiàn)已測出火衛(wèi)一距離火星9378km，火衛(wèi)二距離火星23495km。若僅考慮火星對其作用力，兩者繞火星轉(zhuǎn)動的線速度分別為和，周期分別為和，則（ ）
A．，B．，
C．，D．，
17．（4分）已知火星的質(zhì)量為m、半徑為r，太陽的質(zhì)量為M，火星與太陽的距離為l。小李同學(xué)認(rèn)為：由，就可以求出火星表面的重力加速度。你認(rèn)為小本同學(xué)的解法是 的（選填“正確”或“錯誤”），這是因為： 。
18．（3分）祝融號火星探測器在火星表面著陸過程可以簡化為三個過程：先無動力加速下降，后勻速下降，再減速下降，則祝融號在下落過程中（ ）
A．先失重，后平衡，再超重B．先超重，后平衡，再失重
C．先平衡，后失重，再超重D．先失重，后超重，再失重
19．（4分）“祝融號”火星車，其動力主要來源于太陽能電池?，F(xiàn)將“祝融號”的動力供電電路簡化如圖，已知定值電阻，太陽能電池電動勢，內(nèi)阻r未知，電動機(jī)線圈電阻，當(dāng)火星車正常行駛時，電動機(jī)兩端的電壓，R消耗的功率為125W．則太陽能電池的內(nèi)電阻r為 ，電動機(jī)輸出的機(jī)械功率為 W。
20．（4分）科學(xué)家設(shè)計了一種電磁阻尼緩沖裝置用于火星探測器在火星表面實現(xiàn)軟著陸，其原理如圖所示。該裝置的主要部件有兩部分：①由高強(qiáng)絕緣材料制成的緩沖滑塊K，其邊緣繞有閉合的矩形線圈；②包括絕緣光滑緩沖軌道等部件的探測器主體。探測器主體能產(chǎn)生方向垂直于整個緩沖軌道平面的勻強(qiáng)磁場。當(dāng)緩沖滑塊接觸地面時，滑塊立即停止運(yùn)動，探測器主體繼續(xù)下降，磁場下移，致使探測器主體減速緩沖，則在緩沖過程中（ ）
A．磁場對線圈段的作用力向上
B．線圈段中電流方向由b到a
C．探測器主體的機(jī)械能減少量等于線圈中產(chǎn)生的焦耳熱
D．探測器主體的重力勢能減少量等于線圈中產(chǎn)生的焦耳熱
六、電磁爐原理（18分）
冬天，很多人喜歡用電磁爐吃火鍋，如圖所示是電磁爐面板下方的線圈，繞線圈的金屬絲直徑0.4mm，電阻率為1.54×10-8Ω·m。
21．（3分）如圖所示，電磁爐是利用感應(yīng)電流（渦流）的加熱原理工作的。下列說法，正確的是（ ）
A．電磁爐面板采用耐油非金屬材料，發(fā)熱部分為鐵鍋底部
B．電磁爐面板采用金屬材料，通過面板發(fā)熱加熱鍋內(nèi)食品
C．電磁爐可用陶瓷器皿作為鍋具對食品加熱
D．可通過改變電子線路的頻率來改變電磁爐的功率
E．電磁爐和微波爐加熱食物原理是相同的
22．（4分）小謝同學(xué)把線圈拆了下來，要測量電磁爐內(nèi)金屬絲的長度：
（1）首先用伏安法測金屬絲電阻，根據(jù)實驗電路圖（a），用筆畫線代替導(dǎo)線，在實物圖（b）中完成接線。
（2）如果測得金屬絲的電阻為，電磁爐內(nèi)組成線圈的金屬絲總長度為 （保留兩位有效數(shù)字）
23．（3分）小易同學(xué)課后自制了一個簡易無線充電裝置給充電限制電壓為的手機(jī)充電，裝置由一個電磁爐（發(fā)射線圈）、一個接收線圈、一個二極管、一個車載充電器構(gòu)成，發(fā)射線圈、接收線圈匝數(shù)比為，若電磁爐內(nèi)部線圈兩端所加電壓為，不考慮充電過程中的各種能量損失。則下列說法正確的是（ ）
A．接收線圈兩端電壓的有效值約為B．通過車載充電器的電流為交流電
C．接收線圈內(nèi)電流方向變化50次D．用電壓表測得的接收線圈兩端電壓約為
24．（8分）三峽水利某電廠對用戶進(jìn)行供電的原理如圖所示，發(fā)電機(jī)的輸出電壓為，該電廠到上海直線距離為1700公里，假設(shè)輸電線沿直線鋪設(shè)到上海輸電線采用截面積為電磁爐內(nèi)金屬絲1000倍的同材質(zhì)電纜，為了減小損耗采用了高壓輸電，變壓器視為理想變壓器，其中升壓變壓器的匝數(shù)比為，用戶獲得的電壓為，發(fā)電廠的輸出功率為，輸電線上的電流是 A，輸電線上損耗的電功率為 W， V，降壓變壓器原副線圈匝數(shù)比 。
物體的速度大小
可類比為電磁振蕩回路中的電流大小
物體相對于最低點的重力勢能
①可類比為電磁振蕩中 （物理量）
②物體 （運(yùn)動過程）
可類比為電磁振蕩中電容器的放電過程

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