2021年山東省青島二中自主招生物理試卷

一、填空題（共7小題，每小題3分，滿分21分）

• 1．歷史攻關(guān)十余載，一朝升空即告成?！疤靻栆惶枴睅е褡宓募耐信c希望，踏上了我國探索火星的征程。“天問一號”飛船由“長征五號”運載火箭發(fā)射升空，在飛行過程中，請回答以下問題：
  （1）火箭剛剛發(fā)射處于加速上升階段時，其動能增大、重力勢能

  、機械能

  。
  （2）火箭在大氣中加速到較高速度后，整流罩會劇烈發(fā)熱。造成發(fā)熱的主要原因是

  。
  （3）火箭脫離大氣后，與飛船分離，之后進入地火轉(zhuǎn)移軌道。在轉(zhuǎn)移過程中，發(fā)動機即使關(guān)閉，飛船也會向火星飛去，原因是

  。
  組卷：63引用：1難度：0.8

  解析

• 2．火星車在火星表面行進時遇一障礙物，通過車頂部的射燈，投下障礙物的影子，原理如圖。燈距火星表面的高度AB為H，通過傳感器測得AD的長度為l,影子DE的長為x,則障礙物的高度h為多少？
  組卷：208引用：1難度：0.7

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一、填空題（共7小題，每小題3分，滿分21分）

• 6．火星基地的建設(shè)需要配置電器設(shè)備，在研究電源和用電器的規(guī)律特性時，項目組進行了下列探索。如圖，用電壓為E的電源向定值電阻R₀和滑動變阻器R供電。閉合開關(guān)S，改變R的阻值，R兩端的電壓U與電流I隨之變化：
  （1）試畫出R變化過程中的U-I圖象；
  （2）請推導(dǎo)使R上消耗的功率最大所需要的條件，并求出R功率的最大值；
  （3）若R₀=12Ω，R的最大阻值為20Ω，若將R的滑片從最左端移到最右端，R消耗的功率如何變化？
  
  （4）在如圖的電路中，電源電壓E保持不變，電阻R₁=2.5Ω，R₂=10Ω，R₃的阻值不為零。當閉合S、斷開S′時，電壓表的示數(shù)為4V；當同時閉合S和S′時，請判斷電壓表的示數(shù)范圍，并說明理由。
  組卷：67引用：1難度：0.4

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• 7．這一次的深空探測即將告一段落，類地行星的勘測也圓滿成功。在飛船返航升空的那一瞬間，你仿佛看到人類在這個新家園安居樂業(yè)的繁榮景象。的確，當我們掙脫太陽引力的那個時刻，人類邁向的不僅是奧爾特云之外的廣袤星空，更是充滿無限可能與希望的美好未來。
  
  （1）為節(jié)省燃料，飛船從某恒星系的類地行星A返回地球時，使用了一種特別的動力裝置。理論研究表明，光照在物體表面時，若動量為p的光子在單位時間內(nèi)被完全反射，就會給物體表面施加大小為2p的作用力，這個力被稱為光壓。如果對著恒星展開一個巨大的反光平面，就會因為受到較大的光壓而使飛船在一段時間后達到非常高的航行速度，這樣的動力裝置被稱為光帆。假設(shè)飛船在脫離行星大氣后即展開光帆并正對恒星，圓形光帆直徑20km,能夠完全反射光子，恒星平均輻射功率為6×10²⁶W且在空間各個方向的輻射強度相同。飛船到恒星的距離為2×10⁸km,請估算該光帆受到的光壓大小（已知球表面積S=4πr²，r是球體的半徑；光子的能量E與動量p的關(guān)系為：E=pc,其中c為真空中的光速，大小為3×10⁸m/s）。
  （2）飛船的航速一般是相對其環(huán)繞的中心天體而言的。所以飛行過程中，每更換一次中心天體都需要重新確認航速乘員甲在飛船內(nèi)對光速進行了測量，結(jié)果發(fā)現(xiàn)：在飛船內(nèi)測得的光速與在地球上的光速完全一致。也就是說，真空中的光速c是絕對的，以任何參照物來觀測光速，結(jié)果都是一樣的。由此甲想到了一個確認飛船航速的辦法：飛船飛抵B行星附近時，會從一座觀測站上空飛過。甲遙控啟動觀測站的激光探測器，然后對著飛船的正下方發(fā)射一束激光脈沖，脈沖打在激光探測器頂部，然后反射回飛船被接收，整個過程如圖甲所示。探測站報告，整個反射過程所用時間為t,而甲在飛船上測得整個過程的時間為t'。由于B行星自轉(zhuǎn)速度遠小于飛船速度，這個過程中可認為觀測站靜止，飛船是勻速直線運動。請判斷t與t'的大小關(guān)系，并求出此時飛船的航速。
  （3）脫離A行星所在的恒星系統(tǒng)后，由于整個飛船及內(nèi)部的人員都幾乎不受任何引力作用，處于完全失重的漂浮狀態(tài)，長期處于這種狀態(tài)下對健康十分不利。因此每過一段時間，飛船就會打開發(fā)動機加速，而飛船要帶著乘員一同加速，就需要給乘員施加支持力，乘員會因此產(chǎn)生類似于地面支撐的“重力感”。曾經(jīng)當過飛行員的乘員乙發(fā)現(xiàn)，當發(fā)動機關(guān)閉、飛船勻速直線行駛時，自己的完全失重體驗與在地球上進行自由落體訓(xùn)練時的體驗完全一致；而當發(fā)動機開啟，推動飛船以與重力常數(shù)大小相等的加速度g加速直線運動時，自己的體驗與靜止在地球表面時也完全一致，如圖乙所示。由此他進一步思考：在引力場中受到引力是質(zhì)量的特點，在加速運動時維持原有運動狀態(tài)也是質(zhì)量的特點，但從在飛船上的體驗來看，“由引力體現(xiàn)的質(zhì)量”和“由慣性體現(xiàn)的質(zhì)量”應(yīng)當是完全等效的。正因為這個特性，任何質(zhì)量的物體，如果僅受引力作用，只要有相同的運動初態(tài)，其之后的運動發(fā)展必然完全一樣。乙認為，引力的這種無視物體質(zhì)量，而能統(tǒng)一物體運動狀態(tài)的性質(zhì)，可能彰顯著其深刻的本質(zhì)：引力場是一個時空幾何場。為了驗證自己的想法，乙設(shè)計了這樣一個實驗，請選出對應(yīng)的實驗現(xiàn)象：
  當飛船發(fā)動機關(guān)閉時，從O點水平向右發(fā)射一束激光脈沖，如圖甲所示，則脈沖會打在飛船側(cè)壁的

  （選填“A點”、“A點以上”或“A點以下”）；當飛船發(fā)動機開啟時，從O點水平向右發(fā)射一束激光脈沖，如圖中所示，則脈沖會打在飛船側(cè)壁的

  （選填“A點”、“A點以上”或“A點以下”）；乙由此認為，如果在地球表面上靜止地放置一個箱體，從O點水平向右發(fā)射一束激光脈沖，如圖丙所示，則脈沖應(yīng)當打在箱體側(cè)壁的

  （選填“A點”、“A點以上”或“A點以下”），理由是

  。
  組卷：35引用：1難度：0.1

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