高考物理专题复习 情境3　科技前沿类情境

3/3情境3科技前沿类情境1.（2024·安徽智学大联考）利用风洞实验室可以模拟运动员比赛时所受风阻情况，帮助运动员提高成绩。为了更加直观地研究风洞里的流场环境，可以借助烟尘辅助观察，如图甲所示，在某次实验中获得烟尘颗粒做曲线运动的轨迹，如图乙所示，则由该轨迹可推断出（）A.烟尘颗粒可能做匀变速曲线运动B.烟尘颗粒做的不可能是匀变速曲线运动C.P、Q两点处的速度方向可能相反D.P、Q两点处的速度方向可能垂直2.（2024·浙江金华三模）2024年4月5日全国首批“港澳药械通”进口心脏起搏器在穗通关，这批心脏起搏器使用“氚电池”供电，氚电池能将氚核衰变产生的核能转化为电能，氚核方程为

13H23He＋X＋ΔE，已知氚核发生衰变的半衰期为12.5年，当电池中氚的含量低于初始值的25％时便无法正常工作A.X粒子是来自原子的内层电子B.起搏器所处环境的湿度、温度可以改变氚的半衰期C.13H的比结合能比

D.这种核能电池的寿命大约是35年3.（2024·湖北五市州联考）我国国家航天局发布了首颗太阳探测卫星“羲和号”的探日成果，实现了国际首次在轨获取太阳Ha谱线精细结构。Ha是氢原子巴耳末系中频率最小的谱线，其对应的能级跃迁过程为（）A.从n＝∞跃迁到n＝2 B.从n＝5跃迁到n＝2C.从n＝4跃迁到n＝2 D.从n＝3跃迁到n＝24.（2024·福建福州模拟）如图所示为某手机防窥膜的原理简化图，在透明介质中等距排列有相互平行的吸光屏障，屏障的高度与防窥膜厚度相等、方向与屏幕垂直。从手机屏幕上相邻两吸光屏障中点O发出的光线经透明介质由吸光屏障边缘射入空气，在空气中的出射角θ称为可视角度，可视角度越小防窥效果越好，则下列做法中能提高防窥效果的是（）A.仅增大手机屏幕亮度B.仅减小相邻两吸光屏障间距C.仅减小防窥膜的厚度D.仅增大透明介质的折射率5.（2024·河北保定模拟）光刻机是生产芯片的核心设备，浸没式光刻技术是在镜头与光刻胶之间填充液体介质，利用光在液体介质中的波长会改变这一特性来提高分辨率。如图所示，若镜头与光刻胶之间填充的液体介质的折射率为1.5，则下列说法正确的是（）A.光在液体介质中的波长变为在真空（空气）中的2B.光在液体介质中的频率变为在真空（空气）中的2C.光在液体介质中的传播速度与在真空（空气）中的相同D.光在液体介质中的传播速度变为在真空（空气）中的1.5倍6.（多选）近日，北京科技大学科研团队成功通过二元功能高分子掺杂策略，显著提升了两端全钙钛矿串联太阳能电池的功率转换效率。如图所示，某种材料制成的太阳能电池的主体部分由P型半导体和N型半导体结合而成。当太阳光照射到该材料上时，材料吸收光子发生光电效应，自由电子向N型一侧移动，从而在两端形成电势差。已知该材料需要吸收能量为E的光子才能发生光电效应，普朗克常量为h，光速为c，则（）A.通过负载的电流方向为从上至下B.该材料发生光电效应的极限波长为hcC.太阳光的强度越强，则通过负载的电流越大D.改用紫外线照射该材料，则不能发生光电效应7.潜水钟是一种水下作业工具。将潜水钟的大铁罩倒扣在水面后使之下沉，如图是潜水钟缓慢下沉的示意图，不计下沉过程中水温的变化，关于潜水钟内封闭的理想气体，说法正确的是（）A.单位体积内分子数保持不变B.气体分子间斥力变大C.气体分子速率分布规律不变D.该过程气体对外界做功8.（多选）（2024·四川内江模拟）航母上的舰载机返回甲板时有多种减速方式。如图所示，为一种电磁减速方式的简要模型，固定在水平面上足够长的平行光滑导轨CE、DF，间距为L，左端接有阻值为R的定值电阻，且处在磁感应强度为B、垂直导轨平面向下的匀强磁场中。现有一舰载机等效为质量为m、电阻为r垂直于导轨的导体棒ab。导体棒ab以初动量p0水平向右运动，最后停下来，导轨的电阻不计。则此过程中（）A.导体棒ab做匀减速直线运动直至停止运动B.航母甲板的最短长度为pC.电阻R上产生的焦耳热为pD.通过导体棒ab横截面的电荷量为p9.（2024·江西景德镇模拟）2024年5月3日，嫦娥六号顺利发射，标志着我国朝“绕月—探月—登月”的宏伟计划又迈出了坚实的一步。假设在不久的将来，中国载人飞船在月球表面成功着陆。航天员身着出舱航天服，首先从太空舱进入到气闸舱，再关闭太空舱舱门，然后将气闸舱中的气体缓慢抽出，最后打开气闸舱门，航天员再从气闸舱出舱活动。已知气闸舱的容积为2.0m3，舱中气体的初始压强为0.8×105Pa。为了给航天员一个适应过程，先将气闸舱的压强降至0.5×105Pa，航天员的体积不计。假设气闸舱的温度保持不变，在此过程中，求：（1）抽出的气体在0.8×105Pa压强下的体积；（2）气闸舱内存留气体的质量与原气闸舱内气体质量之比。10.（2024·安徽六安模拟）在中柬“金龙-2024”联合演习中，中国制造智能无人化装备亮相演兵场，如图为演习所使用的机器狗，可灵活穿越各种地形进行探测，现对其运动情况作一定的研究。已知机器狗在加速阶段加速度大小为2m/s2，最大速度为8m/s，减速阶段加速度大小为4m/s2。t＝0时刻，机器狗由静止开始运动，同时在其前方20m处有一目标以4m/s的速度同向开始匀速运动。求：（1）若机器狗匀加速运动到最大速度后维持匀速运动，需多长时间追上前方目标；（2）若机器狗能追上目标且最终停止运动，则由开始运动到最终停止过程中机器狗的最小位移为多少。（目标对机器狗的运动无阻碍）

情境3科技前沿类情境1.B做曲线运动的物体，其所受合力总是指向轨迹凹侧，由图乙可知，烟尘颗粒所受外力的合力发生了变化，不可能做匀变速曲线运动，故A错误，B正确；曲线运动速度方向沿轨迹切线方向，故C、D错误。2.C根据质量数守恒和电荷数守恒可知，X粒子为电子，即氚核发生β衰变，其中电子由原子核内一个中子转化为一个质子和一个电子而来，故A错误；放射性元素的半衰期由原子核决定，与外界的温度、压强等因素无关，故B错误；氚核发生β衰变的过程中释放能量，根据质能方程可知，总质量减小，产生的新核的比结合能比氚核大，故C正确；电池中氚的含量等于初始值的25％时，即剩余的氚核为原来的四分之一，根据m＝122m0，可知经过了两个半衰期，即t＝2T＝2×12.5年＝25年，故3.D由E＝hν，可知ν最小的谱线对应的能级差最小，即－1.51eV－（－3.40eV）＝1.89eV，故选D。4.B增大手机屏幕亮度，不能减小可视角度，不能提高防窥效果，故A项错误；设屏障的高度与防窥膜厚度均为x，相邻屏障的间距为L；如图所示根据折射定律，有sinθsini＝n，根据图中几何关系可得sini＝L2L22＋x2，联立整理得1+4x2L2·sinθ＝n，可知当减小相邻两吸光屏障间距L时，因为折射率不变，则可视角度减小，能提高防窥效果，故B项正确；当减小防窥膜的厚度x时，因为折射率不变，则可视角度增大，不能提高防窥效果，故C项错误；5.A加上液体时光刻胶的曝光波长为λ＝vf，不加液体时，有c＝λ0f，又n＝cv，联立代入数据可得在液体中的曝光波长约为λ＝λ0n＝23λ0，故A正确；频率由光源决定，光由空气进入该液体中传播时，光波频率不变，故B错误；光在液体中的传播速度为v＝cn，解得传播速度约为真空的26.BCN型半导体是电源的负极，P型半导体是电源的正极，故电流从P型一侧流出，经过负载回到N型一侧，故电流从下至上通过负载，选项A错误；因该材料的“逸出功”W＝E，所以发生光电效应的极限波长满足E＝hcλ，故λ＝hcE，选项B正确；太阳光强度越大，光电效应释放的电子越多，故向N型一侧移动的自由电子越多，两端电势差越大，电路中的电流越大，所以增大太阳光的强度，通过负载的电流会变大，选项C正确；太阳光中紫外线的频率最高，太阳光能让该材料发生光电效应，故该材料的截止频率应小于等于紫外线的频率，所以改用紫外线照射该材料，能发生光电效应，选项7.C下潜过程中，随着深度的增加，钟内气体体积减小，则单位体积内分子数增大，故选项A错误；理想气体分子间距很大，故不考虑分子间作用力，气体分子间斥力不变（仍近似为0），故选项B错误；不计下沉过程中水温的变化，则温度不变，故气体分子速率分布规律不变，选项C正确；不计下沉过程中水温的变化，气体体积减小，该过程外界对气体做功，故选项D错误。8.CD导体棒获得向右的初速度后切割磁感线，回路中产生感应电流，导体棒ab受到向左的安培力，向右减速运动，由F＝BIL＝BBLvR＋rL＝ma，可知，由于导体棒速度减小，则加速度减小，所以导体棒做的是加速度越来越小的减速运动直至停止运动，A错误；设初始速度为v，通过导体棒ab横截面的电荷量为q，根据动量定理可得－BILΔt＝0－mv，又因为p0＝mv，q＝IΔt，解得q＝p0BL，由于q＝IΔt＝ER＋rΔt＝ΔΦR＋r＝BLxR＋r，代入q＝p0BL可得，导体棒ab运动的位移，即航母甲板的最短长度为x＝p0（R＋r）B2L2，故B错误，D正确；导体棒减少的动能E＝12mv9.（1）0.75m3（2）0.625解析：（1）以气闸舱内原有气体为研究对象，体积为V1＝2.0m3、压强为p1＝0.8×105Pa，降压后气体的压强为p2＝0.5×105Pa，体积为V2，由玻意耳定律可得p1V1＝p2V2V2＝3.2m3设抽出的气体在p2＝0.5×105Pa时的体积为V2－V1，转换到压强为p1＝0.8×105Pa时的体积为V3，由玻意耳定律可得p2（V2－V1）＝p1V3解得V3＝0.75m3。（2）以气闸舱内原有气体为研究对象，压强为p2＝0.5×105Pa，体积为V2＝3.2m3，抽气后气闸舱内存留气体的体积为V1＝2.0m3，气闸舱内存留气体的质量与原气闸舱内气体质量分别为m1＝ρV1m2＝ρV2则m1m解得m1m2＝010.（1）9s（2）60m解析：（1）机器狗匀加速阶段时间为t0＝vma1＝82s位移为x0＝12vmt0＝12×8×4m＝16m＜20则此时未追上，在匀速阶段追上，设机器狗运动时间为t1，可得20m＋4m/s×t1＝16m＋8m/s×（t1－4s）解得t1＝9s。（2）若机器狗在最大速度时追上目标，不满足条件，题中要求最小位移，在追上目标时已经处于减速状态，与目标有共同速度，如图所示机器狗减速到与目标有共同