專題18信息、材料與能源、粒子與宇宙

考點(diǎn)1科普閱讀文

1．（2024·甘肅蘭州）閱讀短文，回答問題。

火花放電

在干燥的冬季，如果一只貓?jiān)谀愕纳砩喜鋪聿淙ィ敲丛谪埫湍愕纳眢w間就會(huì)有電荷的轉(zhuǎn)

移，你的身上就會(huì)聚集一定數(shù)量的負(fù)電荷。這些負(fù)電荷需要一段較長(zhǎng)的時(shí)間才能和地面等物

體慢慢導(dǎo)走。但是，如果你不等待。立即將手指靠近水龍頭，就會(huì)出現(xiàn)令人難受的電火花，

手指上就會(huì)有針刺般的疼痛感。如果你在干燥且黑暗的環(huán)境里撫摸貓，不但會(huì)聽到嗶里啦啦

的響聲，還會(huì)看到火花。請(qǐng)注意，你撫摸過貓毛的手指千萬不要立即靠近貓的鼻子，以免產(chǎn)

生火花放電，讓貓受到驚嚇而攻擊你。

（1）在放電的過程中，電子是從（選填“手指飛向水龍頭”或“水龍頭飛向手指”）。

（2）請(qǐng)你解釋撫摸過貓毛的手指靠近貓鼻子時(shí)，容易產(chǎn)生火花放電的原因：。

2．（2024·寧夏）閱讀材料，回答下列問題：

2024年6月2日6時(shí)23分，嫦娥六號(hào)著陸器和上升器組合體成功著陸在月球背面南極——

艾特肯盆地預(yù)選著陸區(qū)，開啟人類探測(cè)器首次在月球背面實(shí)施樣品采集任務(wù)，如圖甲所示。

由于嫦娥六號(hào)的著陸點(diǎn)位于月球背面，受到月球遮擋無法直接與地球通信，需要通過鵲橋二

號(hào)中繼衛(wèi)星來轉(zhuǎn)發(fā)月面航天器與地球之間的通信。鵲橋二號(hào)中繼衛(wèi)星受月球引力作用，目前

正在環(huán)月大橢圓凍結(jié)軌道上穩(wěn)定運(yùn)行。環(huán)月大橢圓軌道離月球最近的一點(diǎn)叫近月點(diǎn)，最遠(yuǎn)的

一點(diǎn)叫遠(yuǎn)月點(diǎn)，如圖乙所示。

著陸器與上升器組合體成功著陸后，著陸器將通過鵲橋二號(hào)中繼衛(wèi)星，在地面控制下，進(jìn)行

太陽翼和定向天線展開等狀態(tài)檢查與設(shè)置工作，此后正式開始持續(xù)約2天的月背采樣工作，

通過鉆具鉆取和機(jī)械臂表取兩種方式分別采集月壤樣品和月表巖石。表取完成后，嫦娥六號(hào)

著陸器攜帶的五星紅旗在月球背面成功展開。這是中國(guó)首次在月球背面獨(dú)立動(dòng)態(tài)展示國(guó)旗。

6月4日7時(shí)38分，上升器攜帶月球樣品自月球背面起飛，3000N的發(fā)動(dòng)機(jī)工作約6min后，

成功將上升器送入預(yù)定環(huán)月軌道。

（1）在鵲橋二號(hào)中繼衛(wèi)星支持下，嫦娥六號(hào)通過波將采樣畫面實(shí)時(shí)傳輸?shù)降孛?/p>

測(cè)控中心；太陽能電池板工作時(shí)，將太陽能轉(zhuǎn)化為能，太陽能屬于

（選填“可再生”或“不可再生”）能源。

（2）嫦娥六號(hào)采用液態(tài)氫做燃料是因?yàn)樗哂休^大的；上升器點(diǎn)火起飛，離開

月球表面，以上升器為參照物，月球是的；月壤運(yùn)回地球后，質(zhì)量。

（選填“變大”“變小”或“不變”）

（3）鵲橋二號(hào)中繼衛(wèi)星在環(huán)月大橢圓凍結(jié)軌道上從遠(yuǎn)月點(diǎn)向近月點(diǎn)運(yùn)動(dòng)時(shí)，結(jié)合圖乙說明

它的勢(shì)能如何變化，勢(shì)能和動(dòng)能之間如何轉(zhuǎn)化？

3．（2024·北京）請(qǐng)閱讀《宇宙燈塔——脈沖星》并回答問題。

宇宙燈塔——脈沖星

截至2024年5月，有“中國(guó)天眼”之稱的500m口徑球面射電望遠(yuǎn)鏡（FAST）發(fā)現(xiàn)的新脈沖

星數(shù)量突破900顆，這些發(fā)現(xiàn)，極大拓展了人類觀察宇宙視野的極限。

“中國(guó)天眼”緊盯的脈沖星是什么？脈沖星是一類高速自轉(zhuǎn)的天體，具有極強(qiáng)的磁場(chǎng)，它高速

自轉(zhuǎn)時(shí)就在兩磁極處形成了方向性很強(qiáng)的錐形電磁波束（如圖甲所示）。由于兩個(gè)電磁波束

會(huì)隨著脈沖星的高速自轉(zhuǎn)而一起轉(zhuǎn)動(dòng)，它們就會(huì)像燈塔發(fā)出的兩束光一樣掃過宇宙空間。電

磁波束每掃過地球上的射電望遠(yuǎn)鏡一次，射電望遠(yuǎn)鏡就會(huì)收到一個(gè)脈沖信號(hào)（如圖乙所示），

脈沖星便以此而得名。

脈沖星具有極其穩(wěn)定的自轉(zhuǎn)周期（自轉(zhuǎn)一圈所用的時(shí)間），部分脈沖星的自轉(zhuǎn)周期約3億年

僅變化0.1ms，因此可將脈沖星作為計(jì)時(shí)基準(zhǔn)。

脈沖星還是宇宙中的“探針”，可應(yīng)用于探測(cè)引力波。宇宙中的超大質(zhì)量天體加速運(yùn)動(dòng)時(shí)，會(huì)

產(chǎn)生引力波。引力波信號(hào)極其微弱，特別是納赫茲（109Hz）引力波，難以直接觀測(cè)。但是，

引力波會(huì)使我們收到的脈沖星的脈沖信號(hào)發(fā)生變化。我國(guó)科學(xué)家通過綜合分析多個(gè)脈沖星脈

沖信號(hào)的變化，于2023年6月找到了納赫茲引力波存在的關(guān)鍵證據(jù)。

越來越多被發(fā)現(xiàn)的脈沖星，猶如宇宙中不斷被點(diǎn)亮的燈塔，引領(lǐng)我們揭開更多暗藏在宇宙中

的秘密。

請(qǐng)根據(jù)上述材料，回答下列問題：

(1)電磁波束每掃過射電望遠(yuǎn)鏡一次，射電望遠(yuǎn)鏡就會(huì)收到一個(gè)，脈沖星便以此而

得名；

(2)脈沖星能夠作為計(jì)時(shí)基準(zhǔn)是因?yàn)樗哂校?/p>

(3)科學(xué)家找到納赫茲引力波存在的關(guān)鍵證據(jù)的研究方法在初中物理的學(xué)習(xí)過程中也用到過，

請(qǐng)類比研究條形磁體周圍磁場(chǎng)分布的方法，補(bǔ)全表格中①②的內(nèi)容；

研究對(duì)象條形磁體的磁場(chǎng)納赫茲引力波

觀測(cè)“設(shè)備”人眼中國(guó)天眼

探測(cè)工具鐵屑①

可觀測(cè)證據(jù)鐵屑有規(guī)則地排列②

推理得到的結(jié)論條形磁體周圓的磁場(chǎng)有規(guī)律分布納赫茲引力波存在

4．（2024·遼寧）生態(tài)環(huán)境部發(fā)布2024年六五環(huán)境日的主題是“全面推進(jìn)美麗中國(guó)建設(shè)”，其

目的是動(dòng)員社會(huì)各界參與生態(tài)環(huán)境保護(hù)、踐行綠色生產(chǎn)生活方式。某校積極響應(yīng)號(hào)召，物理

社團(tuán)開展關(guān)于“海域漂浮垃圾治理”調(diào)研活動(dòng)，在查閱相關(guān)資料時(shí)，發(fā)現(xiàn)了與海域漂浮垃圾治

理裝備相關(guān)的文章，其中對(duì)裝備的介紹如圖（a）所示。在V字形浮圍欄和自然動(dòng)力作用下，

海漂垃圾匯集到垃圾匯集框，而后由垃圾單向傳輸機(jī)構(gòu)將其提升至垃圾分揀框內(nèi)。傳輸機(jī)構(gòu)

的動(dòng)力可由振蕩浮子波浪能收集系統(tǒng)提供。維護(hù)人員可通過無線視頻監(jiān)控系統(tǒng)遠(yuǎn)程觀察垃圾

收集情況，并不定期到浮平臺(tái)上對(duì)垃圾進(jìn)行分揀、回收和無害化處理。

請(qǐng)結(jié)合上述信息完成下面的問題：

（1）無線視頻監(jiān)控系統(tǒng)中的鏡頭相當(dāng)于一個(gè)凸透鏡，垃圾收集情況通過鏡頭成倒立、

的實(shí)像，監(jiān)控畫面信號(hào)通過波傳回控制中心；

（2）振蕩浮子波浪能收集系統(tǒng)的一部分結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)化圖如圖（b）所示，某時(shí)刻浮子受到海水向

上的力，該力使OA繞O點(diǎn)向上轉(zhuǎn)動(dòng)，從而帶動(dòng)B點(diǎn)的連桿運(yùn)動(dòng)。OA部分相當(dāng)于一個(gè)

（填簡(jiǎn)單機(jī)械名稱）；

（3）垃圾單向傳輸機(jī)構(gòu)內(nèi)部的一部分結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)化圖如圖（c）所示，則圖中能繞支點(diǎn)轉(zhuǎn)動(dòng)的金

屬棒ab可以阻止棘輪（填“順”或“逆”）時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)單向傳輸；

（4）浮筒是控制整個(gè)裝置漂浮狀態(tài)和吃水深度的重要配件。該社團(tuán)利用壓力傳感器設(shè)計(jì)了

一套吃水深度監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，圖（d）為監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的簡(jiǎn)化電路圖。他們使用的壓力傳感器接入電

路的阻值與其所受海水的壓力之間的關(guān)系如圖（e）所示（為方便計(jì)算，數(shù)據(jù)已作簡(jiǎn)化處理），

入水前其阻值為20Ω，入水后其受壓面與海水的接觸面積是15cm2。將傳感器安裝在浮平臺(tái)

底部，若要實(shí)現(xiàn)當(dāng)浮平臺(tái)的吃水深度為1m時(shí)，電路中電流為0.3A，滑動(dòng)變阻器RP接入電

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路的阻值應(yīng)為Ω（電源電壓恒為9V，海水取1.010kg/m，g取10N/kg，不考慮水流

的影響）；

（5）為了踐行綠色理念，推動(dòng)綠色出行，請(qǐng)你結(jié)合日常生活針對(duì)綠色出行提出一條合理化

建議：。

5．（2024·黑龍江牡丹江）【閱讀材料，回答問題】

超級(jí)高鐵

2023年我國(guó)超級(jí)高鐵技術(shù)研究迎來重大突破，已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了低真空環(huán)境運(yùn)行，空氣阻力比傳

統(tǒng)高鐵的空氣阻力低3%，再加上磁懸浮技術(shù)，真正實(shí)現(xiàn)了貼地“飛行”。

磁懸浮技術(shù)是一種利用磁場(chǎng)的作用力讓列車懸浮在軌道上的技術(shù)，可以消除輪軌間的摩擦力，

降低噪聲和能耗，真空管道是一種將管道內(nèi)的空氣抽走，形成真空狀態(tài)的裝置，這樣可以減

少空氣阻力，提高列車的運(yùn)行效率。

預(yù)計(jì)在2035年，上海一杭州線路將作為中國(guó)第一條超級(jí)高鐵列車線路投入運(yùn)營(yíng)。在這條長(zhǎng)

150km的真空隧道運(yùn)行，超級(jí)高鐵時(shí)速可達(dá)到1000km，全程在真空管道中離地“飛行”。

（1）超級(jí)高鐵主要是通過的方法消除輪軌間的摩擦力；

A．增大壓力B．減小接觸面粗糙程度C．使接觸面分離D．變滑動(dòng)為滾動(dòng)

利用的原理是。

（2）若超級(jí)高鐵以600km/h的平均速度運(yùn)行，從上海到杭州只需min；

（3）超級(jí)高鐵采用電力驅(qū)動(dòng)，為方便控制磁場(chǎng)的變化，使用的磁體大多是（選

填“電磁鐵”或“永磁體”）；

（4）相比傳統(tǒng)高鐵，超級(jí)高鐵的優(yōu)勢(shì)有（寫出一條）。

考點(diǎn)2開放性試題

6．（2024·甘肅蘭州）小雅將兩個(gè)完全相同的橡膠吸盤對(duì)接后用力擠壓，排出里邊的空氣，

用力很難將它們拉開，說明吸盤外部大氣壓強(qiáng)（選填“大于”或“小于”）吸盤內(nèi)部氣

壓，小雅想要將兩吸盤分開，請(qǐng)你為小雅提供一條可行的建議：。

7．（2024·山東菏澤）物理學(xué)習(xí)小組用如圖甲所示的實(shí)驗(yàn)裝置探究水在沸騰前后溫度變化的

特點(diǎn)。請(qǐng)完成下列問題：

（1）安裝實(shí)驗(yàn)裝置時(shí)先固定鐵圈（選填“A”或“B”）；

（2）用酒精燈對(duì)水加熱時(shí)，燒杯上方有“白氣”產(chǎn)生，這是現(xiàn)象（填物態(tài)變化名稱）；

（3）根據(jù)水在沸騰前后記錄的數(shù)據(jù)，該組同學(xué)繪制出如圖乙所示的圖像，分析圖像可知：

水在沸騰過程中，溫度（選填“升高”、“降低”或“不變”）；

（4）對(duì)實(shí)驗(yàn)進(jìn)行評(píng)估時(shí)，小明指出水加熱至沸騰用時(shí)過長(zhǎng)。為了節(jié)省時(shí)間，請(qǐng)你提出一條

合理建議：。

8．（2024·青海）如圖甲所示，是天宮課堂中航天員王亞平講授“水球光學(xué)實(shí)驗(yàn)”時(shí)的場(chǎng)景，

受此影響“飛天”興趣小組利用如圖乙所示的實(shí)驗(yàn)裝置展開了“凸透鏡成像規(guī)律”的探究實(shí)驗(yàn)。

（1）圖甲中水球相當(dāng)于一個(gè)，它對(duì)光具有作用；

（2）王亞平所成的像是倒立、縮小的像，生活中（選填“照相機(jī)”“投影儀”或“放

大鏡”）就是利用這一原理工作的；

（3）圖乙中凸透鏡的焦距為15cm，當(dāng)蠟燭從10cm處移動(dòng)至30cm處時(shí)，為了再次得到清

晰的像，光屏應(yīng)（選填“遠(yuǎn)離”或“靠近”）凸透鏡，且所成的像是倒立、的實(shí)像；

（4）如果將蠟燭換成如圖丙所示的“F”字光源，其優(yōu)點(diǎn)是：（只寫一條即可）。

9．（2024·黑龍江哈爾濱）學(xué)習(xí)了力學(xué)知識(shí)后，同學(xué)們到實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行實(shí)驗(yàn)

（1）如圖所示是春巍同學(xué)利用浮力知識(shí)測(cè)量物體重力大小的實(shí)驗(yàn)過程，則物體排開水的體

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