專題18信息、材料與能源、粒子與宇宙考點1科普閱讀文1．（2024·甘肅蘭州）閱讀短文，回答問題?；鸹ǚ烹娫诟稍锏亩?，如果一只貓在你的身上蹭來蹭去，那么在貓毛和你的身體間就會有電荷的轉移，你的身上就會聚集一定數量的負電荷。這些負電荷需要一段較長的時間才能和地面等物體慢慢導走。但是，如果你不等待。立即將手指靠近水龍頭，就會出現令人難受的電火花，手指上就會有針刺般的疼痛感。如果你在干燥且黑暗的環境里撫摸貓，不但會聽到嗶里啦啦的響聲，還會看到火花。請注意，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）請你解釋撫摸過貓毛的手指靠近貓鼻子時，容易產生火花放電的原因：。【答案】（1）手指飛向水龍頭（2）帶電體靠近導體時更容易發生放電現象【解析】[1]摩擦后人體帶有一定量的負電荷，在放電過程中，是帶負電的電子發生了轉移，故電子從手指飛向水龍頭。[2]根據題意可知，撫摸過貓毛的手指帶有一定的電荷，這些負電荷需要一段較長的時間才能和地面等物體慢慢導走。若手指立即靠近貓的鼻子，由于貓的鼻子是導體，手指帶有的電荷會迅速通過貓的鼻子導走，形成較大的電流，從而產生火花放電。2．（2024·寧夏）閱讀材料，回答下列問題：2024年6月2日6時23分，嫦娥六號著陸器和上升器組合體成功著陸在月球背面南極——艾特肯盆地預選著陸區，開啟人類探測器首次在月球背面實施樣品采集任務，如圖甲所示。由于嫦娥六號的著陸點位于月球背面，受到月球遮擋無法直接與地球通信，需要通過鵲橋二號中繼衛星來轉發月面航天器與地球之間的通信。鵲橋二號中繼衛星受月球引力作用，目前正在環月大橢圓凍結軌道上穩定運行。環月大橢圓軌道離月球最近的一點叫近月點，最遠的一點叫遠月點，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中繼衛星，在地面控制下，進行太陽翼和定向天線展開等狀態檢查與設置工作，此后正式開始持續約2天的月背采樣工作，通過鉆具鉆取和機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，嫦娥六號著陸器攜帶的五星紅旗在月球背面成功展開。這是中國首次在月球背面獨立動態展示國旗。6月4日7時38分，上升器攜帶月球樣品自月球背面起飛，3000N的發動機工作約6min后，成功將上升器送入預定環月軌道。（1）在鵲橋二號中繼衛星支持下，嫦娥六號通過波將采樣畫面實時傳輸到地面測控中心；太陽能電池板工作時，將太陽能轉化為能，太陽能屬于（選填“可再生”或“不可再生”）能源。（2）嫦娥六號采用液態氫做燃料是因為它具有較大的；上升器點火起飛，離開月球表面，以上升器為參照物，月球是的；月壤運回地球后，質量。（選填“變大”“變小”或“不變”）（3）鵲橋二號中繼衛星在環月大橢圓凍結軌道上從遠月點向近月點運動時，結合圖乙說明它的勢能如何變化，勢能和動能之間如何轉化？【答案】（1）電磁電可再生（2）熱值運動不變（3）它的勢能減??；勢能轉化為動能【解析】（1）[1]電磁波可以在真空中傳播，且能夠傳遞信息。嫦娥六號通過電磁波將采樣畫面實時傳輸到地面測控中心。[2]太陽能電池板工作時，吸收太陽能，產生電能，將太陽能轉化為電能。[3]太陽能可以源源不斷從自然界獲得，是可再生能源。（2）[4]嫦娥六號采用液態氫做燃料是因為它具有較大的熱值，與其他燃料相比，完全燃燒質量相同的液態氫能釋放更多的能量。[5]上升器點火起飛，離開月球表面，月球與上升器的相對位置發生了變化，以上升器為參照物，月球是運動的。[6]物體的質量不隨形狀、物態、位置的變化而變化，月壤從月球運回地球，只是位置發生了改變，其質量不變。（3）[7]鵲橋二號中繼衛星在環月大橢圓凍結軌道上運行時，不受空氣阻力機械能守恒，此過程中只有動能和勢能相互轉化，從遠月點向近月點運動時，高度減小，勢能減小，速度增大，動能增大，勢能轉化為動能。3．（2024·北京）請閱讀《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“中國天眼”之稱的500m口徑球面射電望遠鏡（FAST）發現的新脈沖星數量突破900顆，這些發現，極大拓展了人類觀察宇宙視野的極限?！爸袊煅邸本o盯的脈沖星是什么？脈沖星是一類高速自轉的天體，具有極強的磁場，它高速自轉時就在兩磁極處形成了方向性很強的錐形電磁波束（如圖甲所示）。由于兩個電磁波束會隨著脈沖星的高速自轉而一起轉動，它們就會像燈塔發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鏡一次，射電望遠鏡就會收到一個脈沖信號（如圖乙所示），脈沖星便以此而得名。脈沖星具有極其穩定的自轉周期（自轉一圈所用的時間），部分脈沖星的自轉周期約3億年僅變化0.1ms，因此可將脈沖星作為計時基準。脈沖星還是宇宙中的“探針”，可應用于探測引力波。宇宙中的超大質量天體加速運動時，會產生引力波。引力波信號極其微弱，特別是納赫茲（Hz）引力波，難以直接觀測。但是，引力波會使我們收到的脈沖星的脈沖信號發生變化。我國科學家通過綜合分析多個脈沖星脈沖信號的變化，于2023年6月找到了納赫茲引力波存在的關鍵證據。越來越多被發現的脈沖星，猶如宇宙中不斷被點亮的燈塔，引領我們揭開更多暗藏在宇宙中的秘密。請根據上述材料，回答下列問題：(1)電磁波束每掃過射電望遠鏡一次，射電望遠鏡就會收到一個，脈沖星便以此而得名；(2)脈沖星能夠作為計時基準是因為它具有；(3)科學家找到納赫茲引力波存在的關鍵證據的研究方法在初中物理的學習過程中也用到過，請類比研究條形磁體周圍磁場分布的方法，補全表格中①②的內容；研究對象條形磁體的磁場納赫茲引力波觀測“設備”人眼中國天眼探測工具鐵屑①可觀測證據鐵屑有規則地排列②推理得到的結論條形磁體周圓的磁場有規律分布納赫茲引力波存在【答案】(1)脈沖信號(2)脈沖星具有極其穩定的自轉周期(3)脈沖星，收到的脈沖星的脈沖信號發生變化【解析】（1）根據題文可知，電磁波束每掃過地球上的射電望遠鏡一次，射電望遠鏡就會收到一個脈沖信號。（2）由題文可知，脈沖星具有極其穩定的自轉周期（自轉一圈所用的時間），部分脈沖星的自轉周期約3億年僅變化0.1ms，因此可將脈沖星作為計時基準。（3）根據題文可知，脈沖星還是宇宙中的“探針”，可應用于探測引力波，類比鐵屑研究磁場的分布；收到的脈沖星的脈沖信號發生變化，從而找到了納赫茲引力波存在的關鍵證據。4．（2024·遼寧）生態環境部發布2024年六五環境日的主題是“全面推進美麗中國建設”，其目的是動員社會各界參與生態環境保護、踐行綠色生產生活方式。某校積極響應號召，物理社團開展關于“海域漂浮垃圾治理”調研活動，在查閱相關資料時，發現了與海域漂浮垃圾治理裝備相關的文章，其中對裝備的介紹如圖（a）所示。在V字形浮圍欄和自然動力作用下，海漂垃圾匯集到垃圾匯集框，而后由垃圾單向傳輸機構將其提升至垃圾分揀框內。傳輸機構的動力可由振蕩浮子波浪能收集系統提供。維護人員可通過無線視頻監控系統遠程觀察垃圾收集情況，并不定期到浮平臺上對垃圾進行分揀、回收和無害化處理。請結合上述信息完成下面的問題：（1）無線視頻監控系統中的鏡頭相當于一個凸透鏡，垃圾收集情況通過鏡頭成倒立、的實像，監控畫面信號通過波傳回控制中心；（2）振蕩浮子波浪能收集系統的一部分結構簡化圖如圖（b）所示，某時刻浮子受到海水向上的力，該力使OA繞O點向上轉動，從而帶動B點的連桿運動。OA部分相當于一個（填簡單機械名稱）；（3）垃圾單向傳輸機構內部的一部分結構簡化圖如圖（c）所示，則圖中能繞支點轉動的金屬棒ab可以阻止棘輪（填“順”或“逆”）時針轉動，實現單向傳輸；（4）浮筒是控制整個裝置漂浮狀態和吃水深度的重要配件。該社團利用壓力傳感器設計了一套吃水深度監測系統，圖（d）為監測系統的簡化電路圖。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系如圖（e）所示（為方便計算，數據已作簡化處理），入水前其阻值為20Ω，入水后其受壓面與海水的接觸面積是。將傳感器安裝在浮平臺底部，若要實現當浮平臺的吃水深度為1m時，電路中電流為0.3A，滑動變阻器接入電路的阻值應為Ω（電源電壓恒為9V，取，g取10N/kg，不考慮水流的影響）；（5）為了踐行綠色理念，推動綠色出行，請你結合日常生活針對綠色出行提出一條合理化建議：?！敬鸢浮浚?）縮小電磁（2）杠桿（3）逆（4）22（5）多乘坐公共交通【解析】（1）[1]無線視頻監控系統中的鏡頭相當于照相機，拍攝時，物距大于二倍焦距，成倒立、縮小的實像。[2]電磁波可以傳遞信息，監控畫面信號通過電磁波傳回控制中心。（2）[3]如圖（b）所示，OA部分相當于一個杠桿，O為支點，A端受到的海水向上的推力為動力，B點連桿向下的力為阻力。（3）[4]如圖（c）所示，棘輪要逆時針旋轉時，杠桿ab兩端受到的壓力會使得杠桿靜止，處于平衡狀態，所以金屬棒ab可以阻止棘輪逆時針旋轉。（4）[5]由圖（e）利用數學知識解得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系式為當吃水深度為1m時，壓力傳感器受到的壓力為則此時壓力傳感器接入電路的阻值為分析圖（d）電路可知，壓力傳感器和變阻器串聯，電流表測電路電流，則此時總電阻為則滑動變阻器接入電路的阻值應為（5）[6]日常生活中要響應綠色出行可以多乘坐公共交通。5．（2024·黑龍江牡丹江）【閱讀材料，回答問題】超級高鐵2023年我國超級高鐵技術研究迎來重大突破，已經實現了低真空環境運行，空氣阻力比傳統高鐵的空氣阻力低3%，再加上磁懸浮技術，真正實現了貼地“飛行”。磁懸浮技術是一種利用磁場的作用力讓列車懸浮在軌道上的技術，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的空氣抽走，形成真空狀態的裝置，這樣可以減少空氣阻力，提高列車的運行效率。預計在2035年，上海一杭州線路將作為中國第一條超級高鐵列車線路投入運營。在這條長150km的真空隧道運行，超級高鐵時速可達到1000km，全程在真空管道中離地“飛行”。（1）超級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．變滑動為滾動利用的原理是。（2）若超級高鐵以600km/h的平均速度運行，從上海到杭州只需min；（3）超級高鐵采用電力驅動，為方便控制磁場的變化，使用的磁體大多是（選填“電磁鐵”或“永磁體”）；（4）相比傳統高鐵，超級高鐵的優勢有（寫出一條）?！敬鸢浮浚?）C見解析（2）15（3）電磁鐵（4）見解析【解析】（1）[1]由題意可知，超級高鐵采用磁懸浮技術，利用磁場的作用力讓列車懸浮在軌道上，使接觸面分離，從而消除輪軌間的摩擦力。故選C。[2]由題意可知利用的是磁懸浮技術，即利用磁場的作用力讓列車懸浮在軌道上或同名磁極相互排斥的原理。（2）[3]上海到杭州軌道長150km，若超級高鐵以600km/h的平均速度運行，從上海到杭州運行時間為（3）[4]相比于永磁體永久具有磁性，電磁鐵在通電時才具有磁性，且磁性大小可以通過電流來控制，而超級高鐵采用電力驅動，為方便控制磁場的變化，因此使用的磁體大多是電磁鐵。（4）[5]由題中材料可知，相比傳統高鐵，超級高鐵的優勢有速度快、能耗低、噪聲低、阻力小、運行效率高、安全性高、節能環保等?？键c2開放性試題6．（2024·甘肅蘭州）小雅將兩個完全相同的橡膠吸盤對接后用力擠壓，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（選填“大于”或“小于”）吸盤內部氣壓，小雅想要將兩吸盤分開，請你為小雅提供一條可行的建議：?！敬鸢浮竣俅笥冖谠谖P上扎一個小孔【解析】[1]將兩個吸盤對接，用力擠壓出空氣后難以將其分開，說明吸盤內部氣體壓強小于大氣壓強，在內外壓力差的作用下，很難拉開。[2]若在吸盤上扎一個小孔，氣體進入，吸盤內部氣體壓強會變大，吸盤內外氣體壓強差變小，壓力差變小，可以輕松將兩吸盤分開。7．（2024·山東菏澤）物理學習小組用如圖甲所示的實驗裝置探究水在沸騰前后溫度變化的特點。請完成下列問題：（1）安裝實驗裝置時先固定鐵圈（選填“A”或“B”）；（2）用酒精燈對水加熱時，燒杯上方有“白氣”產生，這是現象（填物態變化名稱）；（3）根據水在沸騰前后記錄的數據，該組同學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）對實驗進行評估時，小明指出水加熱至沸騰用時過長。為了節省時間，請你提出一條合理建議：?！敬鸢浮浚?）B（2）液化（3）不變（4）減少水量【解析】（1）[1]為確保用酒精燈的外焰加熱，應自下而上安裝器材，所以安裝實驗裝置時先固定鐵圈A。（2）[2]實驗過程中，燒杯口出現的“白氣”是水蒸氣遇冷液化成的水珠。（3）[3]由圖像可知，水沸騰前溫度不斷升高，沸騰后溫度保持沸點98℃不變。（4）[4]為了減小水加熱至沸騰的時間，可以減少水的質量、提高水的初溫、加大火力。8．（2024·青海）如圖甲所示，是天宮課堂中航天員王亞平講授“水球光學實驗”時的場景，受此影響“飛天”興趣小組利用如圖乙所示的實驗裝置展開了“凸透鏡成像規律”的探究實驗。（1）圖甲中水球相當于一個，它對光具有作用；（2）王亞平所成的像是倒立、縮小的像，生活中（選填“照相機”“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，當蠟燭從10cm處移動至30cm處時，為了再次得到清晰的像，光屏應（選填“遠離”或“靠近”）凸透鏡，且所成的像是倒立、的實像；（4）如果將蠟燭換成如圖丙所示的“F”字光源，其優點是：（只寫一條即可）?！敬鸢浮浚?）凸透鏡會聚（2）實照相機（3）遠離放大（4）光源穩定【解析】（1）[1][2]圖甲中水球邊緣薄，中間厚，相當于一個凸透鏡，它對光具有會聚作用。（2）[3][4]由圖可知，王亞平所成的像是倒立、縮小的實像，此時物距大于二倍焦距，應用是照相機。（3）[5][6]圖乙中凸透鏡的焦距為15cm，當蠟燭從10cm處移動至30cm處時，物距變小，根據凸透鏡成像規律可知，像距變大，所以，為了再次得到清晰的像，光屏應遠離凸透鏡，此時物距為物距在一倍焦距和二倍焦距之間，成倒立、放大