科学信息给予题
1. 阅读材料,完成填空.
流浪地球
电影《流浪地球》中,科学家们发现太阳急速衰老膨胀,短时间内包括地球在内的整个银河系都将被太阳所吞没.为了自救,人类提出一个名为“流浪地球”的大胆计划,由远方的领航者空间站负责给地球探测预警,在地球表面建造10 000座单个功率为5.4×1011 kW的发动机,推动地球离开太阳系,用2 500年的时间奔往另外一个栖息之地.当然,这当中困难重重!
第一、地球必须摆脱太阳的吸引.出逃的第一步,让地球围绕太阳做最后转动,从近日点公转到远日点,在远日点开始挣脱太阳的吸引.
第二、离开了太阳,地表温度降低到零下80 ℃,为躲避地表的低温,需要用超大型斗轮式挖掘机挖出防空洞,建设地下城.
尽管《流浪地球》描述的场景,在人类历史长河中,发生的几率微乎其微,但人类命运共同体的核心价值,就是要维护人类共同的安全.中国作为当代世界中有影响力的大国,始终坚持团结各国,共同面对灾难.中国人民用自己的行动,将一个有责任、有担当的中国形象呈现在世界面前.
(1)地球在近日点向远日点运动过程中,地球的运动状态________(选填“不变”或“改变”).
(2)为确保在有限时间内将地下城建设好,超大型挖掘机的转动轮刀刃必须很锋利,这是通过________________的方法增大压强.
(3)离开太阳,我们周围环境将处于超低温情况,这会让许多金属和合金的电阻变为零,这种现象称为________现象,此时这些物质将________(选填“可以”或“不可以”)用来制作电热毯.
(4)电影中宇航员在“领航者空间站”靠________(选填“次声波”“超声波”或“电磁波”)与地面进行通信,说明其________(选填“能”或“不能”)在真空中传播.
2. 阅读下面短文,回答问题.
探海神器“蛟龙”号
“蛟龙号载人潜水器深潜7 020米新纪录诞生,这次深潜纪录的创造反映了“蛟龙”号高端技术的创新与突破.
电磁波在海水中传播的距离很有限,而普通水声传输又有延时长、复杂环境中有效提取信号难等严重缺陷,“蛟龙”号潜入深海数千米,如何实现实时通讯是个重要难题,中国科学院研发了具有世界先进水平的高速水声通信技术利用通信声呐进行水下通信联络,成功解决了这一难题.通信声呐是由发射基阵和接收基阵组成,基阵又由换能器基元组成.换能器一般用压电陶瓷材料制成,可将发射机产生的电信号转换为声信号也可以将接收机接收的声信号转换为电信号,此次“蛟龙”与“神九”成功实现穿越海天对话,高速水声通信技术功不可没.
由于不同海域、不同深度的海水密度不同,“蛟龙号在水中受到的浮力是变化的.按潜航员叶聪的说法,“这次7 000米级海试的试验海域,根据测量,海面海水的密度是每立方米1 021公斤,而7 000米深的海水密度变成每立方米1 059公斤、蛟龙号自重22吨,算下来在7 000米深度时受到的浮力大概比在海面时要大800多公斤力”(公斤力是工程中常用的力的单位,1公斤力大约等于10牛).浮力的变化要靠压载铁来平衡,所谓“压载铁”,就是给“蛟龙”号增加重量的铁块.“蛟龙”号海试团队用周密的数学模型能根据在不同海域测得的海水温度、盐度和深度等参数精确地计算下潜时所需要的压载铁重量.“蛟龙”号挂好所需压载铁,注水下潜,当下潜至预定深度时,“蛟龙”号能克服自身晃动、海底洋流等内外干扰,通过适时抛掉一定数量的压载铁,利用相关技术实现悬停.当完成工作后,潜航员再抛掉适量的压载铁,实现上浮,可见,无论是下潜,悬停,还是上浮,压载铁的作用都是巨大的.
“祝愿中国载人深潜事业取得新的更大成就!祝愿我们的祖国繁荣昌盛!”,“神九”航天员景海鹏在太空向“蛟龙”号的祝贺,送出了全体中华儿女的心声.
(1)换能器可实现________信号与________信号的相互转换.
(2)“蛟龙”号在深海中须通过抛掉压载铁实现上浮,而不是像潜艇那样采用排水的方法实现上浮,请写出可能的原因及你的理由:_____________________________________________
________________________________________________________________________.
3.阅读材料,回答问题.
嫦娥四号
2019年1月3日10时26分,嫦娥四号探测器成功着陆在月球背面的预选着陆区.实现了人类探测器首次月背软着陆、首次月背与地球的中继通信,开启了人类月球探测新篇章.10时15分,嫦娥四号探测器从距离月面15公里处开始实施动力下降,7 500 N变推力火箭发动机开机,逐步将探测器的速度从相对月球1.7公里每秒降到零.在6~8公里处,探测器进行快速姿态调整,不断接近月球;在距月面100米处开始悬停,对障碍物和坡度进行识别,并自主避障;选定相对平坦的区域后,开始缓速垂直下降.经地面测试下降速度在0.5 m/s以内可以确保着陆时仪器的安全.10时26分,嫦娥四号探测器自主着陆在月球背面南极-艾特肯盆地内的冯·卡门撞击坑内.
(1)嫦娥四号与地球是靠________通信的.
(2)选定相对平坦的区域后,以0.5 m/s以内的速度缓速垂直下降到落地,用时至少________s.
(3)探测器选用0.5 m/s以内的速度下降可以确保着陆时仪器的安全,其道理是________
______________________________________.
4. 阅读短文,回答问题.
气凝胶
如图甲所示,把花朵隔着一层气凝胶放在3 000 ℃的火焰上,几分钟后依然芬芳如故,保护它的神奇材料就是气凝胶.
气凝胶身轻如烟,是世界上最轻的画体材料之一,有一种“全碳气凝胶”密度仅为0.16 mg/cm3,比氢气还要轻,如图乙所示为8 cm3的全碳气凝胶压在花蕊上,花蕊几乎没有变形的情景.气凝胶还是很好的吸音材料,它可以在100~6 300 Hz频段内高效吸音,大多数人能够听到频率为20~20 000 Hz的声音,因此它是很好的降噪材料.科学家们研制出的一种称为“飞行石墨”气凝胶,是由多孔的碳管在纳米尺度下交织在一起三维的网状结构,它可以在数千次被压缩至原体积的20%之后迅速复原.它虽然极轻,但弹性却非常好.
气凝胶对有机溶剂有超快、超高的吸附力,现有的吸油产品一般只能吸自身质量10倍左右的液体,但气凝胶能吸收其自身质量250倍左右的液体,最高的可达900倍,而且只吸油不吸水,因此气凝胶的这一特性可用来处理海上原油泄漏事件.
(1)“全碳气凝胶”密度比氮气密度________(选填“大”或“小).
(2)“全碳气凝胶”的吸音频段为____________Hz.
(3)“全碳气凝胶”可以在数千次被压缩至原体积的20%之后迅速复原,由此可判断,“全碳气凝胶”具有的特点是________.
(4)下列“全碳气凝胶”实际应用中,不可能实现的是( )
A. 清洗厨房的油烟机
B. 吸除冰箱内的异味
C. 做打桩机的重锤
D. 做电影场景中倒塌的“墙壁”
5. 阅读下面的短文,回答问题.
智能机器人
智能机器人有相当发达的“大脑”,具备形形色色的内部信息传感器和外部信息传感器如视觉、听觉、触觉、嗅觉.此外,它还有效应器,通过电动机使手、脚、鼻子、触角等动起来.
智能机器人能用人类语言同操作者对话,能调整自己的动作以达到操作者所提出的全部要求.机器人往往使用熔点为200 ℃的玻璃钢作外壳,有着其他材质不可替代的优点.智能机器人的电源主要有钠硫电池、镍镉电池、锂电池等.
随着智能机器人技术的不断发展和成熟,它将走进千家万户,服务人们的生活.
(1)锂电池充电时的能量转化形式为:电能转化为________.
(2)关于智能机器人,下列说法中正确的( )
A. 传感器是将非电学量转化为电学量的装置
B. 温度为200 ℃的玻璃钢一定是液态
C. 智能机器人将最终代替人类
(3)某智能机器人“小骏”站着发射超声波,经过0.02 s后收到障碍物的回波,则“小骏”与障碍物间的距离约为________m;“小骏”靠底座轮子驱动,其驱动电动机的具体参数如表所示,若“小骏”的驱动电动机线圈电阻为0.2 Ω,则电动机正常工作下的发热功率为________W.(设超声波在空气中的传播速度为340 m/s)
某款机器人 锂电池 电压 24 V
容量 10 Ah
电动机 额定电压 24 V
额定功率 120 W
6. 阅读短文,回答问题.
力传感器
科学小组利用弹簧钢和应变片制作了一种常见的力传感器,其结构示意图如图甲所示.将弹簧钢右端固定,在其上、下表面各贴一个相同的应变片.若在弹簧钢的自由端施加向下的作用力F,则弹簧钢发生弯曲,上应变片被拉伸,下应变片被压缩.力越大,弹簧钢的弯曲程度越大.
应变片结构如图乙所示,其中金属电阻丝的阻值对长度变化很敏感.给上、下金属电阻丝提供相等且大小不变的电流,上应变片两引线间电压为U1,下应变片两引线间电压为U2,传感器把这两个电压的差值U(U=U1-U2)输出,用来反映力F的大小.
金属电阻丝的阻值随温度会发生变化,其变化情况如图丙所示.为消除气温变化对测量精度的影响,需分别在上、下应变片金属电阻丝与引线之间串联一只合适的电阻,进行温度补偿.串联合适的电阻后,测量结果不再受温度影响.
(1)这种力传感器是将力的大小转换为________(选填“电流”或“电压”)的装置;若向下力F越大,传感器输出的电压U越________(选填“大”或“小”).
(2)如果未进行温度补偿,自由端受到相同的力F作用,该传感器下应变片两端的电压U2冬天比夏天________(选填“大”或“小”).
(3)进行温度补偿时,应给上金属电阻丝串联阻值随温度升高而________的电阻,下金属电阻丝串联阻值随温度升高而________的电阻.
7. 请你阅读下面的短文,回答问题.
静电发动机
科学活动课上,大梦制作了如图所示的静电发动机.先将一个塑料杯外面套一层铝箔纸,其外再套一层塑料杯和一层铝箔纸,做成一个电容杯,用一条铝箔纸做导线,连接在电容杯的铝箔上.然后用双面胶将一个塑料杯外壁均匀贴上铝箔条,并留有等间距的空隙,用竹签在杯底顶出一个凹坑,做成一个转杯;接着将竹签固定在橡皮上做成一个支架,最后把铅笔笔尖朝上固定在泡沫板上,并把转杯放置在笔尖上,然后依次将各部分结构组装起来,便完成静电发动机的制作.用毛皮摩擦橡胶棒使橡胶棒带电,接触电容杯,静电会通过铝箔条传到转杯的铝箔上,由于静电的排斥作用,转杯就会转动下去,而转杯转到另一侧,另一侧的铝箔会将静电导走.这样就造成了转杯的一侧有排斥的力而另一侧没有,转杯就在这种静电力的作用下持续转动.
(1)为了使实验现象明显,支架和底座的材料都应选择________(选填“导体”或“绝缘体”),用毛皮摩擦橡胶棒使其带电,用橡胶棒接触电容杯的铝箔,可将电荷传到转杯的铝箔细条片上,由于________________,在静电力的作用下转杯旋转起来.
(2)转杯在静电力的作用下转动起来说明力可以改变物体的____________,此过程发生的能量转化过程主要是电能转化为________能.
(3)请简述毛皮摩擦橡胶棒会带电的实质并说明各自所带电荷的电性.
8. 请你阅读下面的短文,回答问题.
纯电动汽车
进入冬季,我国许多城市出现雾霾天气.纯电动汽车是指以车载电源为动力,仅由电动机驱动的机动车.纯电动汽车使用的是电能,不产生尾气污染,电力驱动及控制系统是电动汽车的核心,也是区别于内燃机汽车的最大不同点,其他装置基本与内燃机汽车相同.当汽车在等红、绿灯或者堵车的时候,普通汽车还需要耗油,纯电动汽车停止时不消耗电能.纯电动汽车的变速操作就像调节手机音量一样简单,在制动过程中,电动机可自动转化为发电机,实现制动减速时能量的回收,市场主流电动机的效率在85%左右,远超内燃机的效率.纯电动汽车使用的锂电池不含污染环境的重金属,非常环保.纯电动汽车的电能会有一部分来源于火电厂,而目前我国大型的火电厂设备先进,燃料燃烧充分,粉尘及废气能够得到集中处理.
(1)纯电动汽车充电用的电能是________(选填“一次”或“二次”)能源;纯电动汽车区别于内燃机汽车的最大不同点是__________________________________________________.
(2)在制动过程中,纯电动汽车的电动机停止电能的输出,并将__________转化为电能;汽车车轮上凹凸不平的花纹是通过增大______________________来增大摩擦的.
(3)在生活中我们会发现汽车在上坡时都会换挡减速,请解释汽车减速的原因.
9. 请你阅读下面短文,回答问题.
中国人自己的“大飞机”
C919国产大飞机在上海浦东国际机场首飞成功,标志着中国从此成为世界上能够制造大飞机的少数国家之一.C919中型客机,全称COMAC C919,是中国首款按照最新国际适航标准研发,具有自主知识产权的大型喷气式民用飞机.C是China的首字母,也是中国商飞英文缩写COMAC的首字母,第一个“9”的寓意是天长地久,“19”代表的是中国首款中型客机最大载客量为190座.
(1)C919大飞机翱翔天际时,若以机舱内的座椅为参照物,则飞机是________(选填“运动”或“静止”)的.大飞机的发动机向后喷气,则飞机向前运动,这里用到的物理原理是________________________________________________________________________.
(2)C919加速升空时,它的动能________,机械能________.(均选填“变大”“变小”或“不变”)
(3)小明仔细观察C919的图片,发现其机翼上表面的弧度比下表面大,就去向老师询问其中的原因.老师回答说,这样做是为了使飞机获得升力,便于起飞.请你利用所学的知识帮助小明解释他观察到的现象所蕴含的道理.
10. 阅读《充电宝》一文,回答下列问题.
充电宝
充电宝给人们的生活带来方便,它是由多个锂电池并联组成,并联的锂电池越多,充电宝的额定能量就越大,危险程度也就越高.充电宝中的锂经过特殊处理被封装在一个密封的坚硬的壳内,正常情况下既可以保证锂不会遇到空气中的水分发生化学反应而爆炸,也可以保证不会因为挤压而破坏电池的内部结构造成电池内部短路,产生大量的热而自燃爆炸.因为充电宝的特殊结构,民航局对乘坐飞机携带充电宝有着如下严格的规定:
1.严禁在托运行李中携带.
2.充电宝额定能量不超过100 Wh(瓦特小时),无需航空公司批准;额定能量超过100 Wh但不超过160 Wh,经航空公司批准后方可携带,但每名旅客不得携带超过两个充电宝.严禁携带额定能量超过160 Wh的充电宝;严禁携带未标明额定能量同时也未能通过标注的其他参数计算得出额定能量的充电宝.
3.不得在飞行过程中使用充电宝给电子设备充电,在飞行过程中应始终关闭充电宝.
(1)充电宝在给手机充电的过程中,将________能转化为________能.
(2)民航局规定充电宝不允许托运的可能原因是____________________________________
_____________________________________________.
(3)从图乙所示的某充电宝铭牌上无法获取额定能量的数据,请你根据各量的单位推理相关物理量间的关系,并通过计算说明该充电宝是否可以随身带上民航飞机.
参考答案
1. (1)改变 (2)减小受力面积 (3)超导 不可以
(4)电磁波 能
2.电压 大 (2)小 (3)减小 减小
3. (1)电磁波 (2)200 (3)当探测器质量一定时,速度越小,动能越小
4.(1)小 (2)100~6 300 (3)弹性好 (4)C
5.(1)化学能 (2)A (3)3.4 5
6. (1)电压 大 (2)小 (3)减小 减小
7. (1)绝缘体 同种电荷相互排斥 (2)运动状态 机械(动)
(3)答:摩擦起电过程是得到或失去电子的过程,其实质是电子的转移,用毛皮摩擦橡胶棒后,毛皮失去了电子,所以带正电;而橡胶棒得到了电子,所以带负电.
8. (1)二次 电力驱动及控制系统 (2)机械能(或动能) 接触面的粗糙程度
(3)答:根据公式P===Fv可知,在功率一定的情况下,当速度减小时,汽车的牵引力就会增大,此时更容易上坡.
9. (1)静止 物体间力的作用是相互的(或力可以改变物体的运动状态) (2)变大 变大
(3)答:流体中流速大的位置压强小.机翼上表面弧度比下表面大,使得飞机运动时,机翼上表面空气流速大,气压小;下表面空气流速小,气压大;形成向上的压力差.所以使飞机获得升力,便于起飞.
10. (1)化学 电 (2)由于挤压而破坏电池的内部结构造成电池内部短路,从而产生大量的热而自燃爆炸
(
1
)