1、专题65 高科技中的初中物理本专题主要研究核动力航母、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
2、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】(2020四川成都)2020年6月23日9时43分，我国用长征三号乙运载火箭，成功发射北斗系統第55颗导航卫星，提前半年完成全球组网部署。火箭加速升空时，火箭推力_重力；卫星脱离火箭时，由于具有_，能保持原有运动状态。【答案】(1) 大于 (2) 惯性【解析】(1)火箭加速升空时，所受合力向上，那么火箭推力应该大于重力。(2)卫星脱离火箭时，能保持原有运动状态，是因为它具有惯性，保持原有静止状态或匀速直线运动状态不变的性质。【对点练习】(2020四川南充)2020年6月23日9时43分
3、，北斗3号最后一颗全球组网卫星在西昌卫星发射中心发射成功，它是北斗3号系列的第三颗地球同步卫星，主要用于无线电导航、无线电测定等。关于卫星下列说法正确的是()A. 该卫星在加速升空的过程中，机械能不变B. 该卫星进入同步轨道后，相对地表静止C. 该卫星运行一周的时间约为365天D. 该卫星与地面基站可通过超声波传递信息【答案】B【解析】A在卫星加速升空的过程中，卫星的质量不变，速度变大，动能变大；同时质量不变、高度增加，重力势能增大，所以机械能增大，故A错误；B卫星进入同步轨道后，地球同步卫星和地球之间的位置没有发生改变，卫星相对于地表是静止的，故B正确；C地球同步卫星和地球的自转周期相同，即
4、每隔24小时绕地球一周，故C错误；D卫星与地面站之间是真空，真空不能传声，所以只能利用电磁波传递信息，故D错误。【例题2】(2020贵州黔西南)2019年12月17日，中国第一艘国产航空母舰在海南三亚某军港交付海军，这艘航母命名为“中国人民解放军海军山东舰”。山东舰满载排水量约5万吨，可以搭载36架歼-15舰载机。下列分析正确的是( )A. 山东舰满载时受到的浮力为5107NB. 舰载机全部飞出后，山东舰受到的浮力不变C. 舰载机在舰上起飞的过程是匀速直线运动D. 山东舰在海上沿直线匀速航行时，受到的阻力与水的推力是平衡力【答案】D【解析】A由题意可知，山东舰满载排水量约5万吨，这些水的重力根
5、据阿基米德原理可知，山东舰满载时受到的浮力大小等于排开这些水的重力，即山东舰满载时受到的浮力为，A错误；B根据二力平衡可知，舰载机没有飞出前，山东舰受到的浮力大小等于其自身和舰载机重力之和；舰载机全部飞出后，山东舰受到的浮力大小等于其自身重力，浮力是有变化的；B错误；C舰载机在舰上起飞的过程速度是越来越大的，不是匀速运动，C错误；D山东舰在海上沿直线匀速航行时，水平方向上处于平衡状态，受力平衡，水平方向受到阻力和水的推力作用，这两个力是平衡力，D正确。【对点练习】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
6、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。【例题3】(2020四川成都)人工智能飞速发展的今天，智能配送机器人已被广泛使用，用户可通过人脸识别、输入(扫描)取货码等多种方式取货。图是某款机器人正在送货的情景，下列分析正确的是()A. 机器人旁边的影子，是光的折
7、射形成的B. 行人都能看见机器人，是由于阳光在它表面发生了镜面反射C. 用户进行人脸识别时，摄像头所成的像是倒立缩小的实像D. 阳光是由红、绿、蓝三种颜色的光混合而成的【答案】C【解析】A机器人旁边的影子，是光的直线传播形成的，故A错误；B从各个方向都能看到机器人，是由于阳光在它表面发生了漫反射，故B错误；C摄像头的镜头相当于凸透镜，摄像时符合凸透镜的成像规律中的：物距大于二倍焦距，所成的像是倒立、缩小的实像，故C正确；D太阳光是复色光，是由红橙黄绿蓝靛紫七种色光组成的，故D错误。【对点练习】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
8、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
9、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1.2105J；(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=90%求消耗的电能。(1)由v=得，匀速上升需要的时间
10、：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=50W4=200W，悬停时消耗电能：W=Pt=200W1060s=1.2105J；(3)无人机匀速上升过程的升力：F=G+f=mg+f=2kg10N/kg+10N=30N，做的有用功：W有用=Fh=30N60m=1800J，由=90%可得消耗的电能：W电=2000J。一、选择题1.(2020安徽)一人造地球卫星沿椭圆轨道运行，我们把卫星运行过程中离地球最近的一点叫近地点，最远的一点叫远地点(如图所示)。已知卫星在运行过程中机械
11、能保持不变，那么A. 卫星在远地点的势能最大、动能为零B. 卫星在近地点的动能最大、势能为零C. 卫星从近地点向远地点运动过程中，势能增大，动能减小D. 卫星以近地点向远地点运动过程中，动能增大，势能减小【答案】C【解析】A人造地球卫星在远地点时，卫星和地球的相对距离最大，速度最小，故人造地球卫星在远地点时势能最大，动能最小但不是零。故A不符合题意；B人造地球卫星在近地点时，卫星和地球相对距离最小，速度最大，故人造地球卫星在近地点时动能最大，势能最小但不是零。故B不符合题意；CD卫星从近地点到远地点运动过程中，高度增大，速度变小，重力势能增大，动能变小，动能转化为重力势能。故C符合题意，故D不
12、符合题意。2(2020甘肃天水)我国的新型航母将采用自行研制的电磁弹射器，小明猜想它的工作原理如图所示，电磁弹射器的弹射车与飞机前轮连接，并处于强磁场中，当弹射车内的导体通过强电流时，即可受到强大的推力，小明的猜想与下列实验原理相同的是()ABCD【答案】C【解析】根据通电导体在磁场中受到磁场力的作用分析解答。由题意可知，电磁弹射器的弹射车与飞机前轮连接，并处于强磁场中，当弹射车内的导体通以强电流时，即可受到强大的推力，由此可知其原理是通电导体在磁场中受力而运动。A.图中的实验说明条形磁铁对小磁针有力的作用，是磁体的基本性质，故A不符合题意；B.由图知，这是研究电磁铁磁性强弱的影响因素，利用的
13、是电流的磁效应，故B不符合题意；C.图中有电源，通电导体棒在磁场中受力而运动，即与电磁弹射器的工作原理相同，故C符合题意；D.图中没有电源，闭合电路的部分导体在磁场中做切割磁感线运动时，产生感应电流，这是电磁感应现象，故D不符合题意。【点评】对于电磁学中的电流磁效应、磁场对通电导体有力的作用、电磁感应实验区分要注意条件。3.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
14、】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。4.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
15、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5.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
16、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。6.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
17、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=gh和公式F浮=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。二、填空题7.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；
18、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.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”)。
19、(g取10N/kg)【答案】9107；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=9106kg10N/kg=9107N；(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=液gV排可知，潜水器受到的浮力增大；(3)根据p=gh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。9.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
20、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=gV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、综合应用题10(2020苏州)Phyphox是一款功能强大的物理实验手机软件，其中的AcousticSt
21、opwatch功能能够自动记录下所接收到的两次响声之间的时间间隔：当手机接收到第一次响声时便自动计时，当再次接收到响声时计时自动停止(类似于使用秒表时的启动和停止)，由于对声音的响应非常灵敏，计时可精确到0.001s。甲、乙两人使用手机在空旷安静的广场上测量声音的传播速度。他们分别站于间距测量值为s的A、B两处，打开手机软件做好计时准备。甲先在手机边击掌一次，乙听到击掌声之后，也在手机边击掌一次。查看甲、乙两手机均有效记录下了两次掌声的时间间隔，分别为t甲、t乙(1)若已知空气中的声速为340m/s，0.001s内声音的传播距离为 m；(2)本实验中两手机所记录的时间大小关系是t甲 t乙(/)
22、；(3)测得空气中声音的传播速度v声 。(用s、t甲、t乙表示)【答案】(1)0.34；(2)；(3)。【解析】(1)声音的传播距离为svt340m/s0.001s0.34m；(2)由记录过程知，t甲比t乙多记录声音传播的时间，故t甲t乙；(3)从A到B处声音的传播的时间为：t，测得空气中声音的传播速度v声测得空气中声音的传播速度v声。11.(2020四川成都)据光明日报客户端报道，“东方电机有限公司研制的世界首台百万千瓦水电机组核心部件完工交付”入选2019年中国十大科技进展新闻。首台百万千瓦转轮由多个叶片组成，每个叶片重达11吨。叶片由钢质材料制成，一个叶片的质量为11吨，钢的密度为=7.
23、90103kg/m3，常数g取10N/kg。求：(1)一个叶片的体积；(2)将一个叶片整体匀速提升4m需要做的功。【答案】(1)1.39m3；(2)4.4105J【解析】(1)一个叶片的体积(2)将一个叶片整体匀速提升4m需要做的功12.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
24、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)1104；(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=2kg10N/kg=20N；对地面产生的压强：p=1104Pa；(2)无人机竖直向上爬
25、升60米的过程中克服重力做功：W=Gh=20N60m=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/h120km/h，所以，该轿车不超速。13 阅读短文回答问题：嫦娥四号月背之旅 月球是地球的天然卫星，月球绕地球公转的周期与自转周期相同，所以月球总是同一面背对地球，这一面被称为月球背面。物体在月球上的重力只有地球上的。月球背面与地球间的通讯是一个难题，为解决该问题，我国在2018年5月成功发射了人类史上首个月球信号中继卫星“鹊桥”(如图甲所示)。2
26、018年12月8日，我国又将嫦娥四号探测器送入太空。嫦娥四号经历地月转移、近月制动、环月飞行和落月过程，最终在月球背面软着陆，成为人类史上首个着陆于月球背面的无人探测器。为避免嫦娥四号在着陆瞬间“闪着腰”，工作人员给它研制了4条强有力的“腿”，让它既能平稳着陆，又能有效“吸收”着陆时产生的冲击力，防止它携带的设备被震坏。在嫦娥四号的“腿”上，还“长着”脸盆一样的圆形“大脚掌”(如图乙所示)。“大脚掌”中央装有一个形如足弓的金属构件，可以有效分散冲击力。 甲 乙嫦娥四号由着陆器与巡视器(即月球车，又称“玉兔二号”)组成，2019年1月3日，巡视器与着陆器成功分离，“玉兔二号”利用其底部6个带齿紋
27、的轮子有效增大了与月面间摩擦，顺利在月背表面行驶。“玉兔二号”配有全景相机、红外成像光谱仪、测月雷达等科学探测仪器，总质量仅135kg，是世界上质量最小的月球车。阅读短文，回答问题：(1)“鹊桥”中继星在轨道上运行时，受到的力_(选填“是”或“不是”)平衡力；(2)嫦娥四号探测器“腿”上的圆形“大脚掌”可_(选填“减小”或“增大”)对月面的压强；(3)为增大与月面间的摩擦，“玉兔二号”采用的装置是_；(4)月球车在月球上的重力为_N。若“玉兔二号”每个轮子触月面积为100cm2，则“玉兔二号”对水平月面的压强为_Pa(地球上g取10N/kg)。【答案】(1)不是；(2)减小；(3)带齿纹的轮子；(4)225N。3750【解析】(1)“鹊桥”中继星在轨道上运行时不是直线运动，运动方向不断变化，也就是状态不断变化，所以受到的力不是平衡力；(2)嫦娥四号探测器“腿”上的圆形“大脚掌”可以在压力一定的情况下，通过增大受力面积来减小对月面的压强；(3)“玉兔二号”利用其底部6个带齿纹的轮子，可以增大与月面间摩擦；(4)“玉兔二号”对水平月面的压力：F=G=mg=135kg 10N/kg =225N，受力面积：S=6100cm2=600cm2=0.06m2，则“玉兔二号”对水平月面的压强：p=3750Pa。
