2025年高三物理上学期“物理应急救援”中的物理知识考查卷

2025年高三物理上学期“物理应急救援”中的物理知识考查卷一、单项选择题（每题4分，共40分）费马原理与最优救援路径某救援者在河岸A点发现静水中央B点有落水者，已知其跑步速度为5m/s，游泳速度为2m/s，河宽100m，河岸平直。若救援者需选择“沿岸跑步+入水游泳”的组合路径，根据费马最短时间原理，最优入水点应满足（）A.沿AB直线直接入水B.跑步至B点正对岸后入水C.入水点与A点的水平距离为30mD.路径折射角的正弦值与速度比值成正比液压破拆工具的力学原理救援中常用的液压剪利用帕斯卡定律传递压力，其活塞直径比为10:1。若施加在小活塞上的力为50N，则大活塞产生的破拆力为（）A.500NB.5000NC.50ND.5N绳索救援的机械效率用固定滑轮组提升被困人员，已知动滑轮总重20kg，人员体重60kg，忽略绳重与摩擦，匀速提升时的机械效率为（）A.75%B.80%C.60%D.90%生命探测仪的物理基础红外生命探测仪通过接收人体辐射的电磁波信号定位幸存者，其检测波段应位于（）A.可见光（400-760nm）B.紫外线（10-400nm）C.红外线（760nm-1mm）D.微波（1mm-1m）触电急救的安全电压根据实验室安全规范，潮湿环境下救援人员接触带电体的安全电压应不超过（）A.36VB.24VC.12VD.6V无人机救援的运动分析四旋翼无人机悬停时突然以2m/s²的加速度竖直上升，此时旋翼对空气的作用力与无人机总重力的关系为（）A.F=mgB.F=1.2mgC.F=0.8mgD.F=2mg开放性气胸的物理急救对胸壁破口导致肺部漏气的伤员，正确的急救措施基于（）A.玻意耳定律（气体压强与体积关系）B.伯努利方程（流体机械能守恒）C.查理定律（气体压强与温度关系）D.道尔顿分压定律（混合气体分压）应急照明的能量转换太阳能应急灯工作时，能量转换路径为（）A.太阳能→化学能→电能→光能B.太阳能→电能→化学能→光能C.化学能→电能→太阳能→光能D.电能→太阳能→化学能→光能电梯困人时的受力分析电梯突停时，被困人员处于失重状态的瞬间，其对轿厢地板的压力F与重力G的关系为（）A.F=GB.F>GC.F<GD.F=0消防水带的流体力学直径20mm的消防水带以10m/s流速喷水，若喷嘴直径收缩为10mm，忽略水头损失，喷嘴处流速为（）A.20m/sB.40m/sC.5m/sD.2.5m/s二、实验题（共30分）11.应急救援路径优化实验某小组模拟“山地救援”场景，研究救援者从A点（海拔0m）到B点（海拔100m，水平距离300m）的最短时间路径。已知救援者爬坡速度v₁=1m/s，平地速度v₂=3m/s，实验数据如下表：路径方案爬坡段水平距离（m）平地段距离（m）总时间（s）方案13000400方案20300300方案3100200266.7（1）根据费马原理，推导出最短时间路径的数学表达式（用v₁、v₂、水平距离x、垂直高度h表示）。（10分）（2）在坐标图中绘制“爬坡水平距离-总时间”函数图像，并求出理论最优路径的总时间。（12分）（3）若救援者携带20kg装备后，爬坡速度降低20%，平地速度不变，分析最优路径是否发生偏移。（8分）12.液压千斤顶负载测试用如图所示的液压千斤顶模拟救援支撑场景，已知小活塞面积S₁=10cm²，大活塞面积S₂=100cm²，手柄力臂L₁=50cm，活塞连杆力臂L₂=5cm。（1）计算手柄端需施加的最小力F（保留两位小数）。（6分）（2）若实际测试中发现支撑500kg重物时手柄力比理论值大20%，分析误差来源（至少写出两点）。（4分）三、计算题（共30分）13.绳索横渡系统设计救援人员需架设绳索横渡宽20m的峡谷，已知绳索最低点允许下垂2m，安全系数（最大张力/额定张力）取5，绳索自重忽略不计。若承载质量为80kg的救援包，求：（1）绳索的最小额定张力（g=10m/s²）；（10分）（2）若绳索弹性模量E=2×10¹¹Pa，横截面积S=1cm²，计算绳索的最大伸长量。（10分）14.无人机热成像搜救某无人机在距地面50m高度悬停，热成像仪视场角为30°，像素分辨率为640×512。（1）计算热成像仪的地面探测范围（长×宽）；（8分）（2）若被困人员体温37℃，环境温度20℃，估算人体辐射的峰值波长（维恩位移定律：λₘT=2.898×10⁻³m·K）。（2分）四、综合应用题（共10分）15.地震废墟救援中的多物理场分析结合所学物理知识，分析在地震坍塌救援中：（1）如何利用声波探测仪通过“纵波-横波时差”定位幸存者位置；（4分）（2）液压破拆工具作业时，为何需避免金属部件与混凝土摩擦产生火花（从能量转化与燃烧条件角度说明）。（6分）参考答案及评分标准（注：实际考查时需根据答题步骤酌情给分，公式推导过程占总分的40%）一、单项选择题D（折射定律：sinθ₁/sinθ₂=v₁/v₂）B（帕斯卡定律：F₁/S₁=F₂/S₂，F₂=F₁×(d₂/d₁)²=50×100=5000N）A（η=G/(G+G动)=60/(60+20)=75%）C（人体体温37℃，辐射峰值在红外波段）C（潮湿环境安全电压为12V）B（F-mg=ma，F=m(g+a)=1.2mg）A（开放性气胸需封闭伤口，利用气体压强平衡原理）B（太阳能→电能（充电）→化学能（电池）→光能（放电））C（失重状态F<G）B（连续性方程：v₁d₁²=v₂d₂²，v₂=10×(20/10)²=40m/s）二、实验题11.（1）时间t=√(x²+h²)/v₁+(300-x)/v₂（2）图像为开口向上的抛物线，最优时间250s（3）装备导致v₁降低，最优路径向“减少爬坡距离”方向偏移12.（1）F=(mgh)/(S₂/S₁·L₁/L₂)=(500×10×0.2)/(10×10)=10N（2）密封不良导致液压油泄漏、活塞摩擦阻力三、计算题13.（1）由几何关系得绳索倾角θ=arctan(2/10)=11.3°，张力T=mg/(2sinθ)=800/(2×0.2)=2000N，额定张力=2000/5=400N（2）伸长量ΔL=TL/(ES)=2000×20/(2×10¹¹×10⁻⁴)=0.02m14.（1）地面宽度=2×50×tan(15°)=26.79m，长度=宽度×