2021年5月15日,我国发射的“祝融号”火星车登陆火星表面。登陆一颗陌生的星球,大体分为“绕”、“着”、“巡”三步。“绕”:探测器经过漫长的旅程,实现对登陆星球的环绕飞行。“着”;探测器着陆星球表面的过程。“逼”:探测器到达星球表面后,放出巡视车,完成对星球表面的拍摄及土壤分析等工作。其中最困难的一步就是“着”,这个过程中要使探测器的速度在短短的几分钟内降至零,通常要先后经历“气动减速”、“降落伞减速”、“动力减速”三个阶段。火星是太阳系中与地球最相似的行星,表面有大气层,温度适宜,火星表面引力为地球表面引力的38%。
(1)探测器环绕火星运动的轨道是一个椭圆,如图所示。当探测器运行到“近火点”时,它的势能
(2)探测器着陆过程中内能
(3)利用降落伞减速时,若开伞的瞬间,探测器受到的向上的力大于它的重力,可以推断:开伞的瞬间探测器会
(4) “祝融号”火星车的太阳能电池板表面有一层钛、硅材料微结构膜,这层膜表面的微观结构与莲叶表面的结构类似,能够令火星的沙尘与太阳能电池板表面之间存在一层空气,可以极大减小火星尘埃与太阳能电池板表面的摩擦力,从而大大减少火星沙尘附着的可能性。请列举一个与上述减小摩擦力方法相同的实例
(5)在地球上质量为38kg的杠铃,假如带到火星上,其质量为
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祝融飞天年月日,我国火星探测任务“天问一号”火星探测器成功“打卡”火星,月日,着陆巡视器带着“祝融号”火星车在火星一个叫乌托邦平原的地方顺利着陆,形成一个着陆平台(如图1),“祝融号”火星车从着陆平台安全驶离到达火星表面,开始巡视探测,正式开启火星探测之旅(如图2),中国成为世界上第二个有火星车成功登陆火星的国家。
你知道吗,同一个物体在不同星球上受到的重力并不相同,物体在火星表面上的重力是地球表面上的,另外,“祝融号”在火星上巡航速度非常的慢,仅每小时米。
(1)“祝融号”安全驶离着陆平台过程中,“祝融号”相对着陆平台是
(2)与在地球上相比,火星车在火星上的质量
(3)祝融号在火星上的巡航速度大约与
A.乌龟的爬行速度
B.人行走的速度
C.汽车高速行驶的速度
(4)因为火星上的昼夜温差较大,所以能量的损耗也比较大,中国科学家因此制造了一个和“祝融号”相似的“双胞胎”,模拟它登陆火星时的情况,确认登陆方式是安全的时,才让“祝融号”正式在火星上登陆,这是运用了
A.控制变量法
B.等效替代法
C.转换法
(5)火星与地球相距大约,祝融号将火星上的信号传回地球时,其传播速度等于光速,则该信号传回地球需要
物体的质量真的会不变吗?
在现有的物理知识的基础上,同学们会肯定地认为物体的质量是不会随形状、位置、状态的改变而改变的,物体的质量是常数。这个认识并没有错,但这是对静止的物体的质量而言。如果对运动的物体而言,物体的质量是否还是始终不变呢?根据爱因斯坦的“相对论”,运动的物体的质量会随它的运动速度而改变。他的理论是:设一个物体静止时的质量为m0(又称为静质量),当它以速度v运动时的质量为m(又称为动质量),则动质量与静质量及其速度的关系遵循以下规律:(其中c为光速,c=3×108m/s)。根据以上公式我们可以计算出:一个静质量mo=1kg的物体,当它以v1=300m/s和v2=15×104 km/s运动时,其动质量分别为:m1=1.0000000000005kg、m2=1.15kg,由此可知,物体的动质量比静质量大,且物体的运动速度越大,其动质量越大。从m1值可看出,在低速(相对光速而言)范围内,物体的动质量与静质量相差甚微,其差值可以忽略不计。因此在低速范围内研究宏观物体的运动情况时,可以认为物体的质量是不变的,是常数。但在微观世界里,由于电子、质子等基本粒子的静质量都很小,而其运动速度又很容易接近光速,这时它们的质量随速度的改变就不可忽视。关于这样的问题,同学们将来有机会学习爱因斯坦的“相对论”力学知识时,就会进一步深入理解。请根据刚才的阅读,回答下列问题:
(1)我们所学的“质量”是物体一种物理属性,不随形状、位置、状态的改变而改变,该“质量”是指
(2)根据爱因斯坦的理论,在研究宏观物体的运动情况时,由于v
(3)小昊同学质量是50kg,30年后技术突飞猛进,当他作为“天启号”探索舰舰长以1.8×108m/s的速度在宇宙深处航行时,小昊的动质量是
平时我们感觉到自己有多重时,这种感觉来自支持力。如果失去支持,我们就将失去对重力的感觉。例如,一个人从高处坠落,在坠落的过程中,因为失去了支持,所以此人将体验到类似太空中才有的失重。但是,失重环境中物体的重力却仍然存在。
我们平常说的重力是由地球引力产生的,所以不少人会误认为,人造卫星所在的轨道因为距离地面比较远,因此地球对它们的引力很小,所以叫做微重力。这是不对的。根据G=mg,同一个物体我们常用g来衡量重力的大小。距离地球越远,g就越小,然而,就算是在距离地面200km的高度也没有降多少,大约为0.94g,而在1000km的高度为0.75g。也就是说,一个物体在地面重100N,到了1000km高度,依然受到75N的重力。国际空间站离地球的距离不超过420km,因此,它受到的地球引力并没有减少多少。因此,如果我们把“微重力”理解为微小的重力,或者是微小的地球引力,肯定是不对的。只有当距离地球很遥远时,才会出现地球引力很小的情况。(g取10N/kg)
(1)失重状态下的人造地球卫星
(2)在完全失重的空间实验室里,下列实验不能完成的是
A.用秒表测时间
B.探究平面镜成像实验
C.用弹簧测力计测重力
D.用刻度尺测书本长度
(3)一个在地面上20kg的物体,在距离地面200km的高度所受的重力为多少
(4)假如地球失去重力,设想一个情景:
滑雪
当滑雪者从雪山顶峰风驰电掣般下滑时,你是否想到为什么白雪轻飘飘、软绵绵的,却可以承托高速奔驰的滑雪者呢?
白雪内有很多小孔,小孔内充满空气。踏着滑雪板的人把重力都压在滑雪板上时,雪内的空气就会被逼出;因此,滑雪板不是与雪地直接接触,而是在一层气垫上滑行。这层气垫不但对滑雪板施加一个向上的力,并且减小了雪地与滑雪板之间的摩擦。
然而,这层气垫只能维持一段很短的时间。如果滑雪者在雪地上停留超过一秒,就会沉下去。
(1)滑雪板可以轻易在雪地上滑行,是由于滑雪板与雪地之间形成气垫,相当于采用了使接触面相分离方法
(2)若滑雪者的速度最小为1.5 m/s,他才不会在雪地上下沉,这时滑雪板对地面的压力
(3)若滑雪板的长1.5m、宽0.12m,滑雪者与滑雪板总重为720N,当其站立在水平雪地上时,滑雪板对雪地的压强为
《中国高铁》
我国的高铁技术在全球处于遥遥领先地位,如图所示,是被誉为世界最先进的高铁“复兴号”.它是中国铁路总公司组织研发制造中国标准动车组,车组整体设计以及车体、转向架、牵引、制动、网络等关键技术都是自主研发,具有完全自主知识产权.其技术创新及成果主要体现在:
采用了先进的安全保障技术.设置智能化感知系统,建立强大的安全监测系统,全车部署了2500余项监测点,能够对走行部状态、轴承温度、冷却系统温度、制动系统状态、客室环境进行全方位实时监测.
优化了旅客界面.车厢内实现了WiFi网络全覆盖,设置不间断的旅客用220V电源插座;空调系统充分考虑减小车外压力波的影响,为旅客提供良好的乘坐体验.
建立了智能化感知系统.采集各种车辆状态信息1500余项,全面监测列车运行状况,实时感知列车状态并能根据安全策略自动采取限速或停车措施,提升地面同步监测、远程维护能力.
采用全新低阻力流线型车头和车体平顺化设计,列车看起来线条更优雅,跑起来也更节能.坐过“和谐号”的朋友都会发现,动车组车顶有个“鼓包”,那其实是受电弓和空调系统.“复兴号”把这个“鼓包”下沉到了车顶下的风道系统中,使列车不仅看起来更美,列车阻力比CRH380系列降低7.5%﹣12.3%.复兴号试验速度最高可达时速400公里及以上,在京沪高铁运营时速350公里.列车在350公里时速下运行,人均百公里能耗下降17%左右.骄傲的告诉同学们我国高速铁路里程已经占全球总里程60%以上.
请根据上述材料,回答下列问题:
(1)“复兴号”其技术创新及成果主要体现在:
(2)列车车头采用流线型设计目的是减小
无砟(zhǎ)轨道的高速列车
无砟轨道(如图甲所示)的路基不用碎石,铁轨和轨枕直接铺在混凝土上,这可减少维护、降低粉尘等。沪宁城际高速铁路将建成投入运营,标志着我省进入了高速铁路时代。高速列车在无砟轨道上运行时如子弹头般穿梭而过(如图乙所示),时速可达350 km。传统铁路的钢轨是固定在枕木上,之下为小碎石铺成的路砟(如图丙所示)。
(1)列车设计为子弹头型,目的是
(2)列车在匀速行驶过程中,列车的动力
(3)在高速行驶的动车上相对于座椅来说,桌子是
(4)高速行驶的动车进站前关闭电源,由于
(5)传统的铁路轨道路砟和枕木的作用是
①增大受力面积,防止铁轨因压力太大而下陷到泥土里 ②可以减少噪声和列车振动 ③可以减少维护、降低粉尘 ④可以吸热、增加透水性
A.①②③ B.①②④ C.①③④ D.②③④
天宫课堂
北京时间2021年10月16日0时23分,搭载神舟十三号载人飞船的长征二号F遥十三运载火箭,在酒泉卫星发射中心准点发射,顺利将翟志刚、王亚平、叶光富3名航天员送入太空,三名航天员在空间站完成了时间长达6个月的在轨任务。2021年12月9日,中国空间站太空授课以天地互动的方式举行。王亚平在太空中演示浮力实验,将乒乓球放在一杯水中,乒乓球漂在水面上,然后她用一根吸管将乒乓球往下压,再移开吸管,乒乓球悬停在水中,如图甲。浮力来源于重力引起的液体在不同深度的压力差,太空中处于失重环境,水对乒乓球各面的压力都接近于零。2022年3月23日,“天宫课堂”第二课开讲,北京冬奥会吉祥物“冰墩墩”也亮相太空课堂,当起了“助教”,如图乙。王亚平将可爱的“冰墩墩”吉祥物抛出,它并没有像在地面上一样掉落,而是沿着直线“飞”了出去。
(1)杯中浸没在水中的乒乓球是否受到浮力的作用呢?为什么?
(2)冰墩墩离开手后能继续沿着直线“飞行”的原因是什么?
展翅翱翔的第五代战斗机
“歼-20”作为中国第五代战斗机,融合了全球优秀战斗机的特点,具备了很强的隐形性能、机动性能等.
“歼-20”表面平滑,机翼的外形做成流线型,它拥有良好的大仰角升力特性,较大的瞬时攻角与滚转率,并采用先进的光传操纵系统,以光信号的形式传输信号,可随时保证飞机与地面的联系.“歼-20”配备了大功率雷达,为解决散热问题,采用了新一代液体冷却系统.“歼-20”是中国现代空中力量的代表作,是中国国防能力高速发展的一个象征.
(1)“歼-20”拥有良好的大仰角升力特性,当它在大仰角加速上升或做较大幅度的瞬时滚转时,受到
(2)“歼-20”降落后在地面滑行时,关闭发动机并打开减速伞,如图所示.请你运用所学的物理知识解释“歼-20”为什么在地面滑行了一段距离后,才停下来.
无链条电动自行车
如图所示为一种在售的无链条电动自行车,又被称为“没有链条的混合动力电动自行车”。它相比传统自行车具有很多优点如:省力、耐用、安静、灵便、结构简单等,因此,是城市中一种理想的交通工具。车身是由航空铝合金制造,确保高强度,轻量化和抗氧化,确保长期使用也能坚固如新,它结合了电子动力和人体动力,此车既可以通过给锂电池充电获得能量;也可以通过骑行者踩脚踏板获得能量,骑行者踩脚踏板的动能;可转化为电能,存储在自行车框架中的锂电池内,之后通过电动机驱动后轮转化为动能,以此驱动自行车前进,因此使骑行者骑得更省力,同时能减少对环境的污染。
为保证电动车续航能力,该车采用了能量密度大的锂电池,其能量密度达180W•h/kg,能量密度为存储能量与电池质量的比值。
整车 | 整车质量 | 40kg |
最大车速 | 36km/h | |
最大噪声 | <30dB | |
锂电池 | 电压 | 36V |
容量 | ※※A·h |
(2)若锂电池的质量为2kg,电池充满电时电能为
(3)测试时若质量为50kg的骑行者不踩脚踏板,仅靠锂电池驱动,在平直路面上以最大速度可连续匀速行驶2.7×104m,已知行驶时的阻力为车对地面压力的0.04倍,电动车行驶时的功率是
“天问一号”着陆火星
天问一号2021年5月15日,中国火星探测任务“天问一号”的火星车祝融号确认成功着陆在火星表面。“天问一号”探测器是由一架轨道飞行器和一辆火星车(如图所示)构成,探测器的成功发射、持续飞行以及后续的环绕、着陆和巡视,是我国综合国力和创新能力提升的重要标志。中国开展并持续推进深空探测,对保障国家安全、促进科技进步、提升国家软实力以及提升国际影响力具有重要的意义。火星在我国古代被称之为“荧感星”,是太阳系八大行星之一,直径约为地球的53%,质量约为地球的11%,火星表面g约为3.7N/kg,火星地表沙丘、砾石遍布,非常干燥,南北极有以固态的水和二氧化碳组成的冰盖。火星表面的大气密度大约只有地球的1%。火星表面平均温度约为﹣55℃,从冬天的﹣133℃到夏日白天的将近27℃,温差很大,火星表面的平均大气压强约为700Pa,比地球上的1%还小。
请根据上述材料,回答下列问题:
(1)“天问一号”的火星车祝融号着陆过程中,相对于火星表面是
(2)如果在火星上给水加热,水的沸点会比地球上
(3)“天问一号”着陆前反推火箭点火减速,利用的物理学原理是
(1)2023年3月24日“月掩金星”现身天宇,金星
(2)如果在飞船上划燃火柴,火焰会立即熄灭,这是由于
(3)嫦娥五号返回器着陆过程的部分轨迹简化为如图所示。CD段返回器动能增加量
避险车道
避险车道是与公路主干道相连的一段距离很短的分岔专用车道,供速度失控车辆安全减速。避险车道主要由引道、制动车道、服务车道及辅助设施等组成。避险车道一般设置在长陡坡的拐弯处,保证驾驶员能看到,这种车道很特别,一般长度在50~ 100米,有一定的坡度,路面上铺着疏松的石子、沙土层,两侧及顶部用废旧轮胎或防撞桶围起来,如图所示。避险车道很大程度上解决了汽车失灵时的安全隐患,失控的车辆可以冲进避险车道,通过上坡及碎石的巨大摩擦消耗掉能量而停下来。
(1)避险车道的主要作用是供
(2)避险车道一般设置在
(3)避险车道有一定坡度,是为了车辆上坡时将部分动能转化为
(4)避险车道上铺上疏松的石子、沙土层,是为了
(5)避险车道两侧及顶部用废旧轮胎或防撞桶围起来,是为了起到缓冲作用,使车的动能转化为