物理科普题整合

五 科普阅读题 共 8 分 43 题 4 分 44 题 4 分 43 阅读以下材料 回答相关问题 碳纳米管是一种具有特殊结构的材料 碳纳米管具 有良好的力学性能 它的硬度与金刚石相当 却拥有良好的柔韧性 可以拉伸 碳纳米管 的强度比同体积钢的强度高 100 倍 质量却只有后者的 1 6 碳纳米管因而被称为 超级 纤维 研究人员曾将碳纳米管置于巨大的水压下 相当于水下 1 104m 深处的压强 由于巨大的压力 碳纳米管被压扁 撤去压力后 碳纳米管像弹簧一样立即恢复了原状 表现出良好的韧性 这启示人们可以利用碳纳米管制造轻薄的弹簧 用在汽车 火车上作 为减震装置 能够大大减轻重量 由于碳纳米管的结构与石墨的片层结构相同 所以具 有很好的电学性能 碳纳米管表现出良好的导电性 导电能力通常可达铜的 1 万倍 碳 纳米管具有良好的传热性能 由于具有非常大的长径比 因而其沿着长度方向的热交换性 能很高 相对其垂直方向的热交换性能较低 通过合适的取向 碳纳米管可以合成各向异 性的热传导材料 1 碳纳米管的密度约为钢密度的 2 水下 1 104m 处的压强约为 1 Pa 3 跟铜相比 碳纳米管的导电能力更 4 通过合适的取向 碳纳米管可以合成各向异性的 材料 44 阅读以下材料 回答相关问题 高速铁路 简称高铁 是指通过改造原有线路 使营运速率达到不小于 200km h 或者专 门修建新的 高速新线 使营运速率达到至少 250km h 的铁路系统 高铁列车具有速度 快 安全性好 正点率高 舒适方便 能耗较低等特点 是我国重点发展的交通工具 高铁列车比普通列车快 主要进行了两方面的改进 第一 改进路轨 提高平整程度 普 通铁路的钢轨 几十米就有个接口 列车的车轮滚过钢轨连接处时 车轮和车厢上下震动 列车行驶很不平稳 速度不能提高 否则震动加剧会造成翻车事故 而高铁在修路时 采 取多种措施减少了钢轨上很多接口 车轮滚动平稳 列车行驶告别了 哐当哐当 的震动 列车平稳前进 大大提高了速度 第二 改进列车 普通列车开动 首先是车头开动 拉 动第一节车厢运动后 才能带动第二节及后面车厢运动 整个列车开动是一节一节车厢带 动起来的 需要较长时间 也无法实现列车的高速运行 而高铁动车组不只是车头装有牵 引电动机 每个车厢都有牵引电动机 使每节列车的车轮都有动力 这样动车组前进 就 像赛龙舟每个人都奋力划桨 车轮一致运转 列车就很快提速 并可保持高速运行 1 高铁列车与普通列车相比 具有 优点 请写出两条即可 2 高铁列车在高速前进过程中还能保持平稳 这是由于 3 高铁列车运行时 是将 能转化为机械能 4 京津城铁属于 高速新线 其全长为 120km 则乘坐高铁列车从北京到天津全 程需要的时间约为 min 五 科普阅读题 共 8 分 44 题 4 分 45 题 4 分 44 阅读以下材料 回答相关问题 1946 年 美国雷声公司的研究员斯潘瑟在一个偶然的机会 发现微波溶化了糖果 1947 年 第一台微波炉问世 微波炉的主要部件是磁控管 当磁控管以 2450MHZ 的频率发射出微波时 放在 微波炉内食物中的水分子随之发生高频振荡 微波是一种电磁波 微波碰到金属会发生反射 金属根本没有办法吸收或传导它 微波可以穿过玻璃 陶瓷 塑料等绝缘材料 但不会消耗能量 而对于含有水分的食 物 微波不但不能透过 其能量反而会被吸收 微波能进入食物达 5cm 深 并使食物 中的水分子也随之运动 水分子间相互碰撞 摩擦而生热 结果导致食物被加热 微 波炉正是利用这一原理对食物进行加热的 U2 U1 I 上应变片 下应变片 固 定 端 I 自由端 弹簧钢弹簧钢 引线 引线 金属电阻丝 R t 0 甲 乙丙 图 28 在利用微波炉对食物加热的过程中 水分子有着不可替代的作用 一般食物是由 大分子构成的 微波对大分子运动的影响不明显 水分子的质量相对较小 而且水分 子的构成比较特殊 两个氢原子处于氧原子的同一侧 使得水分子在整体上看来它的 电极性具有不对称性 在变化的电磁场中 水分子的电极方向会随着电磁场的变化不 断变化 进而引发水分子的运动 不同水分子间的相互碰撞会释放出热量 达到对食 物加热的效果 用普通炉灶蒸煮食物时 热量总是从食物外部逐渐进入食物内部 而用微波炉烹 饪食物时 热量直接深入食物内部 所以用微波炉烹饪食物的速度比普通炉灶快 4 至 10 倍 热效率高达 80 以上 目前 其他各种炉灶的热效率无法与它相比 1 跟可见光相似 微波也是一种 2 微波炉的金属外壳 选填 能 或 不能 防止炉腔内的微波外泄 3 使水分子剧烈振动的能量来自于微波 使食物升温的能量来自于 4 用微波炉烹饪食物速度快 效率高的原因是 45 阅读以下材料 回答相关问题 电子秤所使用的测力装置是压力传感器 常见的一种压力传感器由弹簧钢和应变 片组成 其结构示意图如图 28 甲所示 弹簧钢右端固定 在其上 下表面各贴一个相 同的应变片 当在弹簧钢的自由端施加竖直向下的压力 F 弹簧钢就会向下弯曲 弹 簧钢的弯曲程度越显著 上应变片被拉伸 下应变片被压缩的程度越显著 应变片结构如图 28 乙所示 其中金属电阻丝的电阻值对长度变化很敏感 电子秤 工作时 电源给上 下应变片中金属电阻丝提供相等且大小不变的电流 I 上应变片两 引线间电压为 U1 下应变片两引线间电压为 U2 传感器把这两个电压的差值 U U1 U2输出 用来反映加在弹簧钢自由端压力 F 的大小 金属电阻丝的阻值会随温度发生变化 其变化情况如图 28 丙所示 为消除环境温 度随季节变化对测量精度的影响 需分别在上 下应变片金属电阻丝与引线之间串联 一只合适的电阻 进行温度补偿 减小由于温度变化对测量精度的影响 1 压力传感器是将力的大小转换为 选填 电流 或 电压 的装置 2 压力 F 增大时 下应变片金属电阻丝电阻变 3 若电子秤载物台面倾斜时 则秤的示数 选填 等于 或 不等于 被测物体的质量 4 进行温度补偿时 应给金属电阻丝串联一个 电阻 选填 定值 或 可变 五 科普阅读题 共 8 分 每题 4 分 43 2015 年 3 月 9 日 全球最大太阳能飞机 阳光 动力 2 号 如图 28 所示 从阿联酋首都阿布扎比起程 开始环球飞行 将用时四到五个 月穿越海洋陆地 完成人类史上首次太阳能环球飞行计划 阳光动力 2 号 的机身和机翼均采用极轻的碳纤维材料 它的翼展达到 72m 比波音 747 8 型的翼展还要宽 3 5m 机长 22 4m 接近一个篮球场的长度 而质量仅有 2300kg 跟一辆中型轿车相差无几 它的起飞速度为 35km h 最大速度约 140km h 阳光动力 2 号 的机翼 机身和水平尾翼上共贴 敷了 17248 片 135 m 厚的单晶硅薄膜太阳能电池 这些电池可以产生最大 70kW 的功率 这些电力可以输出给四台单台功率 13 5kW 的电动机带动四扇 4m 直径的双叶螺旋桨给飞机 提供动力 阳光动力 2 号 白天会爬升到 9000m 的高度以避开气流并最大化利用太阳能 此时的 温度急剧升高 而夜晚则半滑翔飞行 逐渐降低到 1500m 高度 其速度并不大 因此夜里 对能源的需求也大大减少 1 阳光动力 2 号 的机身和机翼均采用极轻的碳纤维材料 极轻 的物理含义是 2 阳光动力 2 号 吸收 能转化为电能 电能转化为飞机需要的其他形式能 3 在狭小的机舱内 两名瑞士飞行员将轮流驾驶 每次连续飞行 5 个昼夜 速度按 80km h 计算 每次连续飞行的距离是 km 4 阳光动力 2 号从夜晚航行转为白天航行过程中 飞机的重力势能逐渐 44 小明参观科技馆时 看到下面的资料 蛟龙号 载人深潜器 如图 29 所示 是我 国首台自主设计 自主集成研制的作业型深海载人潜水器 也是目前世界上下潜能力最深 的作业型载人潜水器 蛟龙号 可在占世界海洋面积 99 8 的广阔海域中使用 对于我国 开发利用深海的资源有着重要的意义 蛟龙号 最大工作设计深度为 7000 米 蛟龙 号 深海通讯靠 声 不靠 电磁 陆地通信主要靠电磁波 速度可以达到光速 但这 一利器到了水中却没了用武之地 电磁波在海水中只能深入几米 蛟龙号 潜入深海数千 米 如何与海面母船保持联系呢 科学家们研发了具有世界先进水平的高速水声通讯技 术 采用声纳通讯 根据以上资料和学过的知识 回答下列问题 1 潜水器在下潜过程中受到海水的压力逐渐 2 下潜到海面下 7000m 深处时受到海水的压强是 Pa 海水密度按 1 0 103kg m3 计算 3 潜入深水的 蛟龙号 工作室内的科学家是靠 与海面上的母船进行信号联系的 4 声在水中传播速度是 1500m s 如果母船上的人向 7000m 深度的蛟龙号发出信号 大约经 s 收到返回的信号 五 科普阅读题五 科普阅读题 共 8 分 每题 4 分 43 路灯给我们夜晚的生活带来方便 风 光互补路灯兼具了风力发电 太阳能发电两者 的优势 它同时安装了风力发电机和太阳能电池板 有风时通 过风力发电机发电 有阳光时通过太阳能电池板发电 如图 23 所示 太阳能电池是一种利用太阳光直接发电的光电半导体薄 片 蓄电池是一个化学电源 其充电与放电过程是一种可逆的 化学反应 太阳能电池板可以将电能转化为化学能储存至蓄电 池中 在夜间供路灯照明使用 下表是某型号风 光互补路灯 系统的部分技术参数 其中光电转化效率是指太阳能电池板将 光能转化为电能的效率 蓄电池容量是指蓄电池放电电流与放 电总时间的乘积 太阳能电池板蓄电池 电池板的面积0 5m2蓄电池容量150Ah 光电转化率16 额定电压12V 1 能源的种类繁多 人们从不同角度对能源进行了分类 太阳能和风能都属于 能源 选填 二次 可再生 或 不可再生 2 白天太阳能电池板把接收到的太阳能转化成电能 然后转化成 能储存在蓄 电池内 到晚上再把它转化成电能为路灯供电 3 利用风力发电时 是将 能转化为电能 4 当太阳光照射到电池板表面处每平方米的功率为 1000W 时 该太阳能电池板的输出 功率为 W 44 1932 年 瑞典人奥兰德在金镉合金中首次观察到 记忆 效应 即合金的形状被改变 之后 一旦加热到一定的跃变温度时 它又可以魔术般的变回到原来的形状 人们把具有 这种特殊功能的合金称为形状记忆合金 记忆效应分别有 单程记忆效应和双程记忆效应 单程记忆效应是指 材料在高温下 形成某种形状 在较低的温度下将其任意变形 再加热后可恢复高温时形状 而重新冷却 时却不能恢复低温时的形状 双程记忆效应是指 某些合金加热时恢复高温时形状 冷却 时又能恢复低温时形状 形状记忆合金在航天方面的应用已取得重大进展 美国国家航空 航天局采用形状记 忆合金制造了月面天线 这种月面天线为半球形展开天线 体积较大 当往运载火箭或航 天飞机上装载时 先在低温下对它进行压缩 形成便于装运的小球团 待发送到月球表面 时 受太阳光照射加热而恢复所记忆的原形 展开成正常工作的半球形天线 根据上面提供的材料回答下列问题 1 将不同类型的形状记忆效应对应的形状记忆合金的变化用图像画出来 填在表格内 初始形状低温变形加热形状 来源 Zxxk Com 冷却形状记忆类型 形状单程 记忆效应 形状双程 记忆效应 2 仿照 1 的格式将月面天线的展开过程 按条件用简单的图像表示出来 3 若给你一个记忆合金材料 你会用它来制做 元件 选填在生 活或生产中具有实用价值的元件 五 科普阅读题 共 8 分 每题 4 分 42 阅读短文 回答问题 1947 年 第一台微波 炉问世 但大家用微波来煮饭烧菜还是近十几年的事 微波是一种很有 个性 的电磁波 它的能量不仅比通常的无线电波大得多 而且还有以下几个重要特性 第一是微波一碰到 金属就发生反射 金属根本没有办法吸收或传导它 第二是微波可以穿过玻璃 陶瓷 塑 料等绝缘材料 但不会消耗能量 第三是微波不能透过含有水分的食物 其能量反而会被 吸收 微波炉正是利用微波的这些特性制作的 微波炉的外壳用不锈钢等金属材料制成 装食物的容器则用绝缘材料制成 微波 炉内的磁控管能产生振动频率为 2 45 109 HZ 的 微波 直达食物内部 5cm 深 使食物中的水分子也随之振动 剧烈振动产生大量的热能被 食物吸收 于是食物 煮 熟了 用微波炉烹饪的速度比其它炉灶快 4 至 10 倍 热效率 高达 80 以上 微波炉由于烹饪的时间很短 能很好地保持食物中的维生素和天然风味 比如 用微波炉煮青豌豆 几乎可以使维生素 C 不损失 另外 微波还可以消毒杀菌 解冻 干燥 当然过量的微波辐射对人体有害 1 微波炉的外壳用不锈钢等金属材料制成 其主要原因是 2 装食物的容器用玻璃 陶瓷 塑料等绝缘材料制成 其主要原是 3 磁控管是微波炉的心脏部位 它的主要作用是 4 微波炉与其它灶具相比的优点是 写出一种即可 43 阅读短文 回答问题 蛟龙号 载人潜水器可以完成三种自动航行 自动定向航行 驾驶员设定方向后 蛟龙 号 可以自动航行 而不用担心跑偏 自动定高航行 海底的山形起伏 但这一功能可以 让潜水器与海底保持一定高度 自动定深功能 可以让 蛟龙号 保持与海面距离不变 蛟龙号 采用 深潜器无动力下潜上浮技术 能潜行入海的主要原因是配有压载铁块 在下潜试验前 需要测量海底作业区域的海水密度 确定压载铁块的重力 潜水器两侧配 备 4 块压载铁 当潜水器到达一定深度时 可抛弃其中 2 块压载铁 在减小螺旋桨的工作 压力的情况下使潜水器减速到指定深度上悬停定位 保持在这个深度上实现航行 拍照 取样等 当悬停在某处完成任务后 再抛弃剩下的 2 块压载铁 使潜水器在水中上浮直至 到达水面漂浮 我国 蛟龙号 载人潜水器的技术先进 创造了世界同类潜水器的最大下 潜深度 电视台为什么没有像 神舟十号 那样对潜航员进行同步直播呢 神舟十号 与地面通 信是依靠电磁波来实现的 而电磁波到了水里只能传播几十米 蛟龙号 潜入深海数千米 与母船依靠水声通信机来传输信息 采用声纳通信 但水声的特性决定了声学通信机传输 信息的速率慢 容量低 只能保证语音 文字 数据和图片传输 达不到视频实时传输的 要求 声音在水中的传播速度大约是 1500m s 但是随着深度的增加传播速度会逐渐降低 随着深度的继续增加 传播速度出现一个拐点之后 声音传播速度又逐渐提高 因此 下 潜试验前 都要根据海水盐度等要素的观测数据测算这个拐点的深度 将水声通信机放在 拐点深度以下 保证通信质量 1 由于海底山形起伏 蛟龙号 潜入水中自动定高航行时 它受到海水的压强是 的 选填 不变 或 变化 2 当 蛟龙号 载人潜水器到达最大下潜深度时 潜水器抛弃所有压载铁快 潜水器减 小的重力 它减小的浮力 潜水器开始上浮 选填 大于 小于 或 等于 3 蛟龙号 深海潜水器在海水里与海面上的母船传递声音 图像 文字等信息 是利 用水声通信系统发出的声波 而不是电磁波 其原因是 请填选项前的字母 A 电磁波不能传递图像信号 B 电磁波不能传递声音信号 C 电磁波不能在海水里传播 D 电磁波在海水中传播的距离很有限 4 声音在海水中的速度随海水的深度 温度 含盐量的变化而变化 根据以上材料可知 声速随海水深度变化的情况是 五 科普阅读题 共 8 分 每小题 4 分 42 阅读下列材料 回答下列问题 弹簧在生活中随处可见 它在不同的领域发挥着重要的作用 弹簧的特点就是在拉伸或压缩时都要产生反抗外力作用的弹力 而且形变越大 产生的弹 力越大 一旦外力消失 形变也消失 物理学家胡克研究得出结论 在弹性限度内 弹簧 的形变量与它受到的拉力 或压力 成正比 弹簧具有测量功能 紧压功能 复位功能和缓冲功能 以及储存能量的功能 弹簧在生产 与生活中有许多应用 例如 制作弹簧测力计 钢笔套上的夹片 机械钟表的发条等 1 弹簧 时都产生反抗外力作用的弹力 2 弹簧测力计用到了弹簧的 功能 3 下表是小明研究弹簧伸长的长度与所受拉力大小关系时记录数据的表格 空格中的数 据是 钩码重 N 00 5 1 02 0 2 5 弹簧伸长的长度 cm012345 4 举一个生活中弹簧具有缓冲功能的实例 43 阅读下列材料 回答下列问题 1911 年 荷兰科学家卡末林 昂内斯 Heike Kam erlingh Onnes 用液氦冷却汞 当温度下降 到 4 2K 零下 268 95 时 水银的电阻完全消失 当温度降低到足够低时 有些材料的 电阻变为零 这即为超导现象 1933 年 荷兰的迈斯纳和奥森菲尔德共同发现了超导体的 另一个极为重要的性质 完全抗磁性 也称迈斯纳效应 完全抗磁性是指磁场中的金属处 于超导状态时 体内的磁感应强度为零的现象 迈斯纳效应使人们可以用此原理制造超导 列车和超导船 由于这些交通工具将在悬浮无摩擦状态下运行 这将大大提高它们的速度 和安静性 并有效减少机械磨损 另外利用超导悬浮还可制造无磨损轴承 将轴承转速提 高到每分钟 10 万转以上 发生超导现象时的温度称为临界温度 2014 年 12 月 我国科学家发现了一种新的铁基超 导材料锂铁氢氧铁硒化合物 其超导转变温度高达 40K 零下 233 15 摄氏度 以上 这是世 界上首次利用水热法发现铁硒类新型高温超导材料 堪称铁基超导研究的重大进展 为相 关体系新超导体的探索提供了新的研究思路 同时 为探索铁基高温超导的内在物理机制 提供了理想的材料体系 1 当温度降低到足够低时 有些材料的 变为零 这即为超导现象 2 荷兰的迈斯纳和奥森菲尔德共同发现了超导体的另一个极为重要的性质 也称迈斯纳效应 3 利用超导材料输电 可最大限度地减少电能转化为 能所造成的能量损失 4 假如白炽灯的灯丝 电动车内电动机的线圈 电饭锅及电熨斗内部电热丝都用超导材 料制作 当用电器通电时 假设这些导体的电阻都