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?hào)”帶著民族的寄托與希望，踏上了我國(guó)探索火星的征程。“天問一號(hào)”飛船由“長(zhǎng)征五號(hào)”運(yùn)載火箭發(fā)射升空，在飛行過程中，請(qǐng)回答以下問題：
  （1）火箭剛剛發(fā)射處于加速上升階段時(shí)，其動(dòng)能增大、重力勢(shì)能

  、機(jī)械能

  。
  （2）火箭在大氣中加速到較高速度后，整流罩會(huì)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(jìn)入地火轉(zhuǎn)移軌道。在轉(zhuǎn)移過程中，發(fā)動(dòng)機(jī)即使關(guān)閉，飛船也會(huì)向火星飛去，原因是

  。
  組卷：61引用：1難度：0.8

  解析

• 2．火星車在火星表面行進(jìn)時(shí)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(cè)得AD的長(zhǎng)度為l,影子DE的長(zhǎng)為x,則障礙物的高度h為多少？
  組卷：178引用：1難度：0.7

  解析

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(shí)，項(xiàng)目組進(jìn)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(dòng)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(qǐng)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(dāng)閉合S、斷開S′時(shí)，電壓表的示數(shù)為4V；當(dāng)同時(shí)閉合S和S′時(shí)，請(qǐng)判斷電壓表的示數(shù)范圍，并說明理由。
  組卷：59引用：1難度：0.4

  解析

• 7．這一次的深空探測(cè)即將告一段落，類地行星的勘測(cè)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(gè)新家園安居樂業(yè)的繁榮景象。的確，當(dāng)我們掙脫太陽引力的那個(gè)時(shí)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(shí)，使用了一種特別的動(dòng)力裝置。理論研究表明，光照在物體表面時(shí)，若動(dòng)量為p的光子在單位時(shí)間內(nèi)被完全反射，就會(huì)給物體表面施加大小為2p的作用力，這個(gè)力被稱為光壓。如果對(duì)著恒星展開一個(gè)巨大的反光平面，就會(huì)因?yàn)槭艿捷^大的光壓而使飛船在一段時(shí)間后達(dá)到非常高的航行速度，這樣的動(dòng)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(duì)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(gè)方向的輻射強(qiáng)度相同。飛船到恒星的距離為2×10⁸km,請(qǐng)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(dòng)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(duì)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(rèn)航速乘員甲在飛船內(nèi)對(duì)光速進(jìn)行了測(cè)量，結(jié)果發(fā)現(xiàn)：在飛船內(nèi)測(cè)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(duì)的，以任何參照物來觀測(cè)光速，結(jié)果都是一樣的。由此甲想到了一個(gè)確認(rèn)飛船航速的辦法：飛船飛抵B行星附近時(shí)，會(huì)從一座觀測(cè)站上空飛過。甲遙控啟動(dòng)觀測(cè)站的激光探測(cè)器，然后對(duì)著飛船的正下方發(fā)射一束激光脈沖，脈沖打在激光探測(cè)器頂部，然后反射回飛船被接收，整個(gè)過程如圖甲所示。探測(cè)站報(bào)告，整個(gè)反射過程所用時(shí)間為t,而甲在飛船上測(cè)得整個(gè)過程的時(shí)間為t'。由于B行星自轉(zhuǎn)速度遠(yuǎn)小于飛船速度，這個(gè)過程中可認(rèn)為觀測(cè)站靜止，飛船是勻速直線運(yùn)動(dòng)。請(qǐng)判斷t與t'的大小關(guān)系，并求出此時(shí)飛船的航速。
  （3）脫離A行星所在的恒星系統(tǒng)后，由于整個(gè)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(zhǎng)期處于這種狀態(tài)下對(duì)健康十分不利。因此每過一段時(shí)間，飛船就會(huì)打開發(fā)動(dòng)機(jī)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(huì)因此產(chǎn)生類似于地面支撐的“重力感”。曾經(jīng)當(dāng)過飛行員的乘員乙發(fā)現(xiàn)，當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)關(guān)閉、飛船勻速直線行駛時(shí)，自己的完全失重體驗(yàn)與在地球上進(jìn)行自由落體訓(xùn)練時(shí)的體驗(yàn)完全一致；而當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)開啟，推動(dòng)飛船以與重力常數(shù)大小相等的加速度g加速直線運(yùn)動(dòng)時(shí)，自己的體驗(yàn)與靜止在地球表面時(shí)也完全一致，如圖乙所示。由此他進(jìn)一步思考：在引力場(chǎng)中受到引力是質(zhì)量的特點(diǎn)，在加速運(yùn)動(dòng)時(shí)維持原有運(yùn)動(dòng)狀態(tài)也是質(zhì)量的特點(diǎn)，但從在飛船上的體驗(yàn)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(dāng)是完全等效的。正因?yàn)檫@個(gè)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(yùn)動(dòng)初態(tài)，其之后的運(yùn)動(dòng)發(fā)展必然完全一樣。乙認(rèn)為，引力的這種無視物體質(zhì)量，而能統(tǒng)一物體運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的性質(zhì)，可能彰顯著其深刻的本質(zhì)：引力場(chǎng)是一個(gè)時(shí)空幾何場(chǎng)。為了驗(yàn)證自己的想法，乙設(shè)計(jì)了這樣一個(gè)實(shí)驗(yàn)，請(qǐng)選出對(duì)應(yīng)的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象：
  當(dāng)飛船發(fā)動(dòng)機(jī)關(guān)閉時(shí)，從O點(diǎn)水平向右發(fā)射一束激光脈沖，如圖甲所示，則脈沖會(huì)打在飛船側(cè)壁的

  （選填“A點(diǎn)”、“A點(diǎn)以上”或“A點(diǎn)以下”）；當(dāng)飛船發(fā)動(dòng)機(jī)開啟時(shí)，從O點(diǎn)水平向右發(fā)射一束激光脈沖，如圖中所示，則脈沖會(huì)打在飛船側(cè)壁的

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

  （選填“A點(diǎn)”、“A點(diǎn)以上”或“A點(diǎn)以下”），理由是

  。
  組卷：28引用：1難度：0.1

  解析