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失重

在一次太空知识讲座中，老师让同学们做一个实验：用弹簧测力计竖直悬挂一个重物，分别使重物处于静止和匀速下降。再让其加速下降，同学们发现，重物在静止和匀速下降时，弹簧测力计的示数相同——即等于物体所受的重力；而加速下降时，却看到弹簧测力计的示数明显减小，好像物体的重力突然间减小了，老师解释说：“这在物理学上称为失重现象。失重就是物体对支持物的压力或悬挂物的拉力小于物体实际所受重力的现象。如当人们乘电梯加速下降时，人对电梯地面压力就小于人受到的重力”，小方在老师指导下到电梯内做失重实验，如图甲。她将一个体重秤放在电梯水平地面上，然后站上秤台，如图乙所示，在电梯向下运动的过程中，她记录下体重秤在不同时间段的示数及对应的时间，描绘出了体重秤的示数随时间的变化图象如图丙所示。已知小方的实际质量为60kg。g取10N/kg）

（1）电梯静止时，小方对秤台的压力为______N；
（2）若电梯在10s内下降的距离为18m，电梯这段运动时间内的平均速度为______m/s；
（3）根据图丙分析，小方在______（选填“0-t₁”、“ t₁-t₂”或“t₂-10s”）段时间内处于失重状态；
（4）分析图丙可知，在t₂-10s时间段内小方对秤台的压力______她的重力（选填“大于”、“小于”或“等于”）；
（5）若下降中体重秤示数为零，即说明她对体重秤压力F为零，我们称这种现象为完全失重。如果物体所受合力的大小与物体质量关系为F_合=ma，其中物理量a称为加速度，小方在电梯里所受合力大小为F_合=G-F，当小方完全失重时加速度a______；
（6）如丁图所示，在2022年3月23日下午空间站“天宫课堂”里，宇航员完成了太空抛物实验。实验中，王亚平把冰墎墎正对着叶光富手的方向顺手一推，只见冰墩墩稳稳地沿着她原来抛出去的方向，一路飘到了同伴叶光富的手里。冰墩墩在空间站微重力环境中，受到的重力作用几乎可以忽略，在空间站坐标系下，离开人手后冰墩墩不受外力作用，它在空中飞行做______运动，这个小实验验证了______定律的正确性，也说明物体的运动______（选填“需要”或“不需要”）力来维持。

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第一艘国产航母——山东舰

2019年12月17日，中国首艘国产航母山东舰正式服役，标志我国海军正式迈入了双航母时代。山东舰一直被称为首艘国产航母，不仅因为它是我国独立自主建造的第一艘航母，更因为山东舰的设计理念、重要系统、建造材料，如电磁兼容系统、动力系统、阻拦系统、航母特种钢等，都是我国独立自主研发的，并且拥有完全自主产权，百分百实现了中国航母中国造。航母上配备大量先进装备，其中舰载机是航母战斗力的核心，歼15（J15）是我国第一代多用途舰载喷气式战斗机，如下表是歼15战斗机的部分技术参数，推重比是指飞机飞行时发动机的总推力与飞机总重的比值。所谓翼载是指飞机的最大起飞质量与机翼面积的比值。

空机质量	最大起飞质量	推重比	发动机最大巡航推力
17.5t	32.5t	0.4~0.9	2.5×105N

（1）航母的舰体呈流线型，目的是为了 _______（选填“增大”或“减小”）阻力；
（2）舰载机在航母上降落时必须适时放下舰钩，钩住甲板上的拦阻索，达到强行减速的目的，这个过程中，舰钩对拦阻索的拉力 _______（选填“大于”、“等于”或“小于”）拦阻索对舰钩的拉力；
（3）若歼15飞机的翼载是500kg/m²，则机翼面积为 _______m²；
（4）为庆祝“山东舰”列装服役，各种焰火缤纷绽放，有一种质量为100g的叫做“高声”的焰火，能够持续向下喷射火焰，最大能产生大小为自重6倍的推力，因其速度快产生啸叫声，所以称为“高声”。经实验测量，这种焰火在运动时，受到的阻力与速度的关系如图所示，则焰火能够达到的最大速度为 _______m/s。
   

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嫦娥奔月

我国“嫦娥二号”卫星于2010年10月1日发射成功，约5天后进入如图1所示的环月轨道。它的质量为2.3t，与“嫦娥一号”相同，较“嫦娥一号”200km的环月高度离月球更近，更宜于对月球的精细测绘。

2013年年底，“嫦娥三号”卫星携带“玉兔号”月球车登月探测。已经探明，月球上无水。月球昼夜间隔大约相当于地球上的14天。也就是说，登上月球的月球车，进入月夜以后，它由于无法通过光能发电，又能自动醒来。月球表面白昼时温度高达150℃，黑夜时低至﹣180℃。“嫦娥三号”在登录月球时将使用软着陆方式，以减缓降落速度。它会自动选择一块平整的地方降落，并在离月球表面4米的时候关闭推进器，确保软着陆成功。
2020年11月24日4时30分在文昌航天发射场长征五号遥五运载火箭将嫦娥五号探测器成功发射，举世瞩目。2020年12月17日凌晨2点，嫦娥五号月球探测器带着“月球土特产”顺利着陆于内蒙古中部草原的四子王旗航天着陆场。嫦娥五号探测器上有上升器、着陆器、返回器和轨道器4部分组成，着陆器和上升器的组合体从距月面15km处开始，15min降落至月球表面。安全降落的着陆器和上升器组合体进行月球采样，上升器携带月球样品从月球表面起飞，进入环月轨道后与轨道器和返回器的合体进行对接，成为环月飞行的“卫星”，轨道器将会再护送返回器一程。最终，先以高速进入地球大气层，再借助大气层提供的升力“打水漂”后跳起来，之后再重新进入大气层才安全返回地球。
（1）“嫦娥二号”的月球重力势能最大的位置是___________（选填“近月点”或“远月点”）；它在绕月匀速转动过程时___________（“不受力”“受平衡力”或“受非平衡力”）的作用；
（2）“玉兔”月球车的轮子做得宽大，能减小___________，才不至于陷入松软的月壤中，月球车的轮子使用的是___________（选填“充气”“非充气”）轮胎；
（3）总量达8200kg嫦娥五号探测器在月球上受到的重力为___________N（g＝10N/kg，最后结果保留小数点后一位）；
（4）为避免着陆速度过大，嫦娥五号返回器在关闭发动机后，采用了“半弹道跳跃式再入”返回技术方案（如图2所示），下列说法正确的是___________。

A．返回器在着陆过程中势能不断减小
B．返回器在着陆过程中动能不断增大
C．返回器在穿出大气层和第二次再入时动能相等
D．返回器从第二次再入到着陆过程中，势能全部转化为动能

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背负式机动喷雾喷粉机

背负或机动喷雾喷粉机（以下简称背负机）主要由机架、离心风机、汽油机、油箱、药箱和喷洒装置等部件组成，如图甲所示。图乙为工作原理图，离心风机与汽油机输出轴直连，汽油机带动风机叶轮旋转，产生高速气流，并在风机出口处形成一定压力，其中大部分高速气流经风机出口流经喷管，而少量气流流进药箱内，使药箱中形成一定的气压，消毒液在压力的作用下流到喷头，从喷嘴周围的小孔以一定的流量流出，先与喷嘴叶片相撞，初步雾化，再与高速气流在喷口中冲击相遇，进一步雾化，弥散成细小雾粒，并随气流吹到很远的前方。

表一：背负机部分参数
净重（kg）	12
药箱容积（L）	15
油箱容积（L）	1

表二：公共场合消杀标准
消毒液配比用量参照表
浓度（药液和水质量比）	1∶100
混合液喷洒浓度	100mL/m2

（1）疫情期间，学校对校园进行消杀时，师生能闻到消毒液的味道，这属于______现象，药箱内形成的气压______（选填“大于”“等于”或“小于”）大气压；
（2）关于喷雾喷粉机，以下说法正确的是______；
A.汽油机带动风机叶轮旋转时，叶轮惯性越来越大
B.气流在流动过程中，流速越大，压强越大
C.喷洒管选用塑料的原因是利用了塑料的隔热性好
D.在喷洒过程中，消毒液对容器底部压强越来越小
（3）下表为喷头流量的性能测试参数，流量指单位时间内喷头送出消毒液的体积。由表中数据可知，流量随喷头面积的增大而______（选填“增大”或“减小”），进一步分析可知，当喷头面积为1.0mm²时，其流量为______mm³/s，流速为______m/s；

喷头面积S/mm2	0.5	0.6	0.8	1.0	1.2
流量Q/(mm3/s)	12.5	18.0	32.0		72.0

（4）①装满消毒液和汽油，背上该背负机后，人对地面的压强大约增加了______Pa（人与地面的接触面积约为500cm²，ρ_液近似水的密度，ρ_汽油=0.7g/cm³，g取10N/kg）；
②使用该型号背负机给场地面积为500m²的体育馆进行标准消杀，至少需要装满多少桶消毒液______？（请写出计算过程，计算结果取整数）

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安全舒适的家用轿车

为了让司乘人员有安全舒适的驾乘体验，某款家用小轿车配有U形座椅、抬头显示器、倒车雷达、麦弗逊式悬架、真空轮胎等装置。
汽车座椅设计成能增大乘客与座椅接触面积的U型，座椅内部装有电热装置，冬季使用时，人坐上去温暖舒适。
汽车行驶中，抬头显示器可将重要行车数据和导航信息，通过前挡风玻璃投射在正前方，驾驶员无需低头即可了解相关信息。汽车的导航系统是通过汽车和卫星之间传递信息来确定汽车所处的位置，在这个过程中是通过电磁波来传递信息的，它的传播速度是3×10⁸m/s。导航系统可按个人喜好选择不同人的语音播报路况。倒车时，倒车雷达利用超声波探测障碍物位置，使倒车更容易、更安全。
麦弗逊式悬架（图甲）是车身与车轮之间的传力部件，由螺旋弹簧和减振器有机组合，悬架工作时车身先压缩弹簧一段距离，之后将弹簧和减振器一起压缩，减缓行驶过程中车辆的振动。
用两根轻弹簧可以模拟汽车悬架。如图乙，在一根大弹簧内套有一根小弹簧，它们的下端都固定在水平面上，压缩该弹簧组合，测得压力F与压缩距离△l之间的关系图线如图丙所示，已知弹簧中的弹力与被压缩的距离均成正比。

车轮选用真空轮胎，即无内胎的充气轮胎，空气直接充进轮胎内腔。车辆高速行驶时，由于轮胎和路面摩擦而产生的温度，由内部空气经钢圈直接传递出去，快速降低轮胎温度：轮胎的负荷指轮胎承受的压力，与轮胎气压有关，下表是汽车静止时在轮胎发生标准形变的条件下，每只轮胎的负荷F与轮胎气压p的参数。

气压p/kPa	120	150	180	200	240
负荷F/N	2920	3400	3880	4200	4840

（1）U形座椅是为了___________（选填“增大”或“减小”）压强；
（2）倒车雷达原理与“声呐测距”的原理___________（选填“相同”或“不同”）；
（3）当轮胎发生标准形变、汽车静止且轮胎气压为220kPa时，轮胎与地面接触的总面积为0.1m²，则汽车对地面的压强为___________Pa；
（4）如图乙、丙所示，当两弹簧均处于自由状态时，它们上端点间的距离为x=_________m，小弹簧中的弹力F₂与被压缩量△l₂之间的定量关系式可表示为F₂=__________。

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电动平衡车

电动平衡车又称体感车，是一种时尚代步工具，以内置的精密固态陀螺仪来判断车身所处的姿势状态，检测车体姿态的变化，并利用伺服控制系统，精确地驱动左右两个电动机进行相应的调整，以保持系统的平衡，电动平衡车采用站立式驾驶方式，如图所示，通过身体重心和操控杆控制车体运行，采用锂电池组作为动力来源驱动左右两个电动机行驶。

下表为某品牌电动平衡车部分技术参数。平衡车的转向指示灯电路如图乙所示，电路中电源电压恒为 6V，指示灯 L₁、L₂的规格均为“6V 6W”，R₀ 为定值电阻，电磁铁线圈及衔铁的阻值忽略不计，不考虑指示灯电阻随温度的变化，当单刀双掷开关 S 与“1”接通后，左转指示灯L₁会亮暗交替闪烁。在此过程中，左转指示灯 L₁两端实际电压U_L 随时间，变化规律如图丙所示。

电池	可光锂电池	车身自重	20kg
电池最大储能	0.5kW·h	最大载重	90kg
每个电动机最大输出功率	350W	最高速度	18km/h
每个电动机的能量转化效率	80%	最大陡坡	30°

（1）如图所示，与电动平衡车驱动前行过程原理相同的是___________ ；

A. B. C. D.

（2）图乙电路中定值电阻R₀ 的阻值为 ___________Ω，在单刀双掷开关S与“1”接通情况下，左转指示灯L₁亮暗交替闪烁工作10min，则整个电路消耗的电能为 ___________J；
（3）体重为60kg的小明站在该双轮电动平衡车上时，若每个车轮与地面接触面积为20cm²，则地面受到的压强是___________Pa；他驾驶该电动平衡车在水平路面上以最大速度匀速行驶时，受到的阻力是人与车总重的 0.1 倍，小明驾驶该电动平衡车在水平路面上以最大速度匀速行驶时，则每个电动机的平均输出功率为___________ W，平衡车最大行驶的路程是___________km。