天问一号
2020年7月23日,“长征五号”运载火箭载着“天问一号”探测器在我国文昌航天发射场升空,成功将探测器送入预定轨道,开启火星探测之旅,迈出了我国行星探测第一步。7月27日,“天问一号”探测器在飞离地球约120万公里处回望地球,获取了地月合影,如图甲所示。2021年2月5日,“天问一号”探测器发动机点火工作,顺利完成地火转移段第四次轨道中途修正,以确保按计划实施火星捕获。预计5月底软着陆火星,对火星表面开展巡视探测等工作。
(1)“天问一号”探测器是利用
(2)2020年7月27日,“天问一号”探测器将地月合影传到地球大约需
(3)“天问一号”探测器在距火星表面400km高度经过多次刹车制动,最终绕火星做匀速圆周运动,此时“天问一号”探测器受到的
(4)“天问一号”探测器软着陆火星表面,“祝融”号火星车将对火星开展巡视探测等工作,如图乙所示。因为火星土壤松软,大气稀薄,火星车的轮子设计较多、较大,可以减小
测温手环与智能休眠仓
随着计算机软硬件和互联网技术的高速发展,可穿戴式智能设备逐渐在生产生活领域表现出广阔的应用潜力。例如,在此次新冠疫情防控中,用于体温监控的测温手环就是一种智能穿戴设备,如图甲所示。
测温手环主要由温度传感模块、蓝牙模块、电源模块三个部分组成。在温度传感模块中,有对温度敏感的热敏电阻与导热双金属片相连。使用测温手环时,导热金属片与人体接触,双金属片温度的变化引起热敏电阻的阻值发生变化,热敏电阻的阻值变化会影响电路中电流的大小。温度传感模块中的测温芯片可以根据电路中电流的大小计算出人体的温度。且手环中的蓝牙模块通过无线网络将芯片中的温度数据传送给移动设备,从而实现体温的实时监控。
为了降低测温手坏的功耗,延长它的工作时间,测温手环一般配有智能休眠仓,如图乙所示。有些测温手环是通过判断温度变化来实现自动开关的。测温手环放入智能休眠仓后,由于环境温度低于某个设定的温度或者手环检测到的温度长时间不发生变化,则测温手环中的双金属片与热敏电阻分离而自动关机。还有些测温手环是依靠内置的霍尔元件实现 “休眠”的。霍尔元件是一种对磁场敏感的电子元器件,当它周围存在较强的磁场时,它可以断开测温手环的电路。因此,这类测温手环的智能休眠仓下面需要预埋一个磁体。
(1)蓝牙模块是通过
(2)热敏电阻阻值随温度升高而变小的,称为负温度系数热敏电阻;阻值随温度升高而变大的,称为正温度系数热敏电阻。如下图像(1)中所示的热敏电阻 R1是
(3)霍尔元件在测温手环的电路中相当于
(4)小华将三个废旧手环的“测温头”拆下后分别接入如图(2)所示的电路,获得了图(3)所示三个“测温头”的“温度与电流”图象,其中灵敏度最高“测温头”是
A.A图线所对应的探头 B.B图线所对应的探头
C.C图线所对应的探头 D.三个探头的灵敏度无法比较
(5)在学习了测温手环的原理后,小华想利用热敏电阻设计一款电子温度计,他查阅资料发现某热敏电阻的阻值随温度变化的图像如图(4)所示,若小华利用该热敏电阻制成电子温度计,则该温度计测量温度最为灵敏的温度范围是
A.t1-t2 B.t2-t3 C.t3-t4 D.无法确定
“天问一号”——中国航天史上又一重要里程碑
5月15日,“天问一号”着陆巡视器与环绕器实现分离,成功登陆火星。这是人类航天史上的又一次壮举,是中国航天史上又一重要里程碑。
探测器要想成功着陆火星需要在短短9分钟时间内将两万多公里时速降为零,其间需要经历气动减速、降落伞减速、动力减速、着陆缓冲等多个环节。火星与地球的距离为3亿千米,“天问一号”来到距离火星表面约2公里处,经过一系列减速措施,以约100m/s的速度不断接近火星表面。这个速度相当于目前我国高铁的最高运行时速。由航天科技集团第六研究院研制的7500N变推力发动机就是最后动力减速环节的主要工具。
因探测环境差异巨大,天问一号需要接受“冰火两重天”的温度考验。纳米气凝胶是一种不为大众熟知的神奇材料。它是由纳米尺度的固体骨架构成的一个三维立体网络,其密度可以做到比空气还轻,是世界上最轻的固体;导热系数仅为静止空气的一半,是导热系数最低的固体,这使它成为“天问一号”应对极寒、极热等严酷环境所需热防护材料的不二之选。
回首60载,中国航天,逐月追星,步履从未停歇;放眼未来,每一个航天材料人都将不忘初心、砥砺前行,为下一个十年的空天征途续写新的辉煌篇章。
(1)探测器着陆火星的过程中动能
(2)作为“天问一号”应对极寒、极热等严酷环境所需热防护材料的纳米气凝胶主要优点是
(3)从火星到地球用
(4)在火星上重力与质量的比值为g火,探测器在火星上空悬停时质量为m,反推发动机喷出的气体对探测器的作用力大小为
微波通信
电磁波可以用来传递信息,通常用于广播、电视等通信。微波是电磁波家族中的一员,它的性质比中波和短波更接近光波。信息理论表明,作为载体的电磁波,与中波和短波相比,微波在相同的时间内可以传输更多的信息。
用微波传递信息时,必须每隔50km左右就要建设一个微波中继站,如图甲所示。信号传递的距离越远,需要的中继站越多。在雪山上、大洋中,根本无法建设中继站,所以人类用地球同步通信卫星做微波通信的中继站来进行通信如图乙所示,在地球的周围均匀地配置Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ三颗同步通信卫星作为太空微波中继站可使地球上任意两点间保持通信,接收地面站传来的电信号,经过处理后,再发送到另一个或几个地面站。现在通过卫星电视,某地举行体育赛事,其他地方的人几乎可以立刻看到现场的画面。
请根据上述材料,回答下列问题:
(1)普通手机通过地面基地台接收和发射信息,卫星电视直接通过卫星传递信息。它们都是利用
(2)利用微波通信的原因是
A. 因为微波比中波和短波的波长要长一些 B. 因为微波比中波和短波负载的信息多
C. 因为微波比中波和短波传播得远 D. 因为利用微波通信的成本低
(3)如图丙所示,a、b分别是Ⅰ、Ⅱ两颗卫星正下方的地面站,把通信卫星假想成一个平面镜,使地球上b处地面站接收到a处发送的信号。请仿照光路图,在图丙图中画出(a处发送的微波信号传送到b)平面镜及微波传播的路径和方向
(4)已知三颗通信卫星距地面的高度都是3.58×104km,任意两颗卫星之间的距离都是7.30×104km。则a处发送的微波信号传送到b处所用的时间是
嫦娥五号探月归来
2020年11月24日4时30分,我国在中国文昌航天发射场,用长征五号遥五运载火箭成功发射探月工程嫦娥五号探测器,开启我国首次地外天体采样返回之旅。
12月1日22时5分,嫦娥五号探测器的“着陆器+上升器”组合体从距离月面约15公里处开始实施动力下降,7500N变推力发动机开机,逐步将探测器相对月球的竖直方向速度从1.7km/s降为零,平稳着陆于月球正面风暴洋的吕姆充山脉以北地区。
l2月I7日1时59分,嫦娥五号返回器携带月壤样品成功着陆地球。I9日上午,国家航天局在京举行探月工程嫦娥五号任务月壤样品交接仪式。经初步测量,嫦娥五号任务采集样品约1731g。嫦娥五号任务创造了五项中国首次:一是在地外天体的采样与封装;二是地外天体上的点火起飞,精准入轨;三是月球轨道无人交会对接和样品转移;四是携带月壤样品以近第二宇宙速度再入返田;五是建立我国月壤样品的存储、分析和研究系统。
(1)嫦娥五号探测器的“着陆器+上升器”组合体在实施制动减速时,要将发动机喷管朝向(2)嫦娥五号执行任务过程中,由于所处环月运行轨道距离地球约3.84×105 km,指挥中心对其在环月轨道工作的指令必须至少提前
(3)嫦娥五号取样容器按带回2000g月壤所设计,但容器被装满后实际样品质量仅约1731g,可见实际月壤的
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“荧惑星”,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。取火星地表沙丘、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)“天问一号”探测器是利用
(3)如果在火星上给水加热,水的沸点会比地球上
(4)假如同一物体分别在地球和火星表面以相同的初始速度在相同的水平面上滑行,在火星上滑行的距离会比地球上
首届世界5G大会于2019年11月在北京举行。“5G代表什么呢?5G是第五代移动通信技术的简称,是最新一代蜂窝移动通信技术。5G网络的优势在于数据传输速率远远高于以往的蜂窝网络,比当前的有线互联网还要快;另一个优点是较低的网络延迟,响应时间低于1毫秒。由于数据传输更快,5G网络将不仅仅能为手机用户提供服务,而且还将成为家庭和办公网络的提供商,与有线网络提供商形成竞争。
无线通信技术中的奥秘是什么呢?它蕴含在物理学的基本公式“”中,即“光速=波长×频率”,在国际单位制中,波长的单位为“米(m),频率的单位为“赫兹(Hz)”电磁波的功能特性是由它的频率决定的,不同频率的电磁波,有不同的用途。频率越高,能使用的频率资源越丰富,其传输速率就越高,同时,频率越高,波长越短,越趋近于直线传播,绕射能力越差,在传播介质中的衰减也越大。
由于5G技术采用了高频段传输,其最大的问题就是传输距离大幅缩短,覆盖能力大幅减弱。为了解决这一问题,需要增加覆盖同一区域的5基站的数量,全国已经建设5G基站11.3万个,将来我们身边将会出现很多的“微基站”、“天线阵列”,这样同一基站下的两个用户就可以不通过基站直接实现手机间的传输。
5G的应用不仅局限于消费端,更广阔的市场在于工业互联网领域的应用,如5G智慧工厂、自动驾驶等。目前,自动驾驶是市场焦点之一,车辆利用5G通讯网络可在一、两公里之外提前感知交通信号灯,为无人驾驶提供支持。
阅读上文,回答下列问题:
(1)车辆利用5G通讯网络可在一、两公里之外提前感知交通信号灯,为无人驾驶提供支持。如图所示,是用于路口的5G指示灯,红黄绿指示灯的连接方式以及5G通讯传递信息的形式分别为
A.串联、超声波 B.串联、电磁波
C.并联、超声波 D.并联、电磁波
(2)5G技术高频段传输数据遇到的困难是:
(3)电磁波在真空中的传播速度为3×108m/s。若使用频率为25吉赫兹(GHz)的电磁波进行5G商用的频段试验,其中1GHz=109Hz,请利用短文中的知识,计算5G商用电磁波的波长为
5G时代
5G网络是第五代移动通信网络,其峰值理论传输速度可达每秒几十G,比4G网络的传输速度快了数百倍之多。简单来说,如果使用5G网络下载一部10G的超高清1080P电影,可在30s之内完成下载。
2019年2月23日,在西班牙巴塞罗那召开了MWC2019世界移动通信大会,2019年成为5G手机的“元年”。下表是某品牌5G手机部分参数:
******主屏参数 | |
正面屏幕: | 6.6英寸,2480×1148像素,翻折后8英寸,2480×2200像素 |
存储: | 8GRAM+512GROM |
最大支持扩展: | 256G(NM存储卡) |
系统: | EMUI9.1.1 |
电池: | 3.7V,5000mA·h |
(1)与前4G手机相比5G手机具备的最大特点是
A.高速传输数据B.功能强大C.像素高D.操作方便
(2)小亮使用该手机与妈妈视频通话时,通话电流为500mA;若通话10min,则其消耗的电能为
(3)很多人在手机的屏幕上贴上钢化膜,钢化膜是将玻璃进行钢化而成。使用钢化膜的好处是:
A.增加屏幕的亮度 B.加快散热 C.使屏幕不被划伤 D.增大触屏的灵敏度
(4)当手机快没电时,要延长使用的时间,以下措施不可行的是:
A.将通话模式由视频改为语音 B.将屏幕的亮度调暗些 C.设置为振动模式 D.调小音量
嫦娥四号
月球是地球的天然卫星,月球绕地球公转的周期与自转的周期相同,所以月球总是同一面背对地球,这一面被称为月球背面。物体在月球上的重力只有地球上的。
由于地球上的通信信号无法穿透月球抵达其背面,月球背面与地球间的通讯成为一个难题。为解决该问题,我国在2018年5月成功发射了人类史上首个月球信号中继卫星“鹊桥”(如图甲所示)。2018年12月8日,我国又用长征三号乙运载火箭成功将嫦娥四号探测器送入太空(如图乙所示),嫦娥四号由着陆器与巡视器(即月球车,又称“玉兔二号”)组成,“玉兔二号”配有全景相机、红外成像光谱仪、测月雷达等科学探测仪器,总质量仅135kg,是世界上质量最小的月球车。2019年1月3日早上,嫦娥四号在近月轨道15公里处调整登月姿态,由于月球上没有空气,所以用反推火箭发动机作用,垂直下降。由于月球表面存在许多大大小小的陨石坑,所以在距离月面100米时,推进器开启使着陆器处于悬停状态,然后利用激光和摄像头进行探测,分析最佳的着陆位置,择机着陆(如图丙所示)。10时26分精准降落在月背着陆点。
2019年1月3日22时22分,巡视器与着陆器成功分离。“玉兔二号”巡视器驶抵月球表面,着陆器上监视相机拍下了“玉兔二号”在月背留下的第一行“脚印”,通过“鹊桥”中继星顺利传回地面(如图丁所示)。
(1)火箭升空时喷出的气体,对火箭产生一个向上的推力,说明力的作用是
(2)嫦娥四号着陆器上的监视相机的镜头相当于凸透镜,“玉兔二号”通过镜头所成的是
(3)“玉兔二号”在月面上的重力为
(4)中继卫星距离地球约44.5万公里,距离月球约6.5万公里,从地球发出的控制指令以光速通过中继卫星传到月球背面的探测器需要的时间大约是
微波和微波通信
微波是电磁波家族中的一员,其在真空中传播速度与光速一样为每秒约 30万公里。微波的频率在 300MHz-300KMHz 的范围内,比一般的无线电波中的长波、中波、短波的频率高。不同频率的电磁波,其波长也不同,但传播时都遵循“光速=波长×频率”的规律,微波也不例外。微波的主要特点是它的似光性、穿透性和非电离性。似光性指它传播时的波束能像光线一样集中地沿直线传播;穿透性指它照射介质时更易深入物质内部;非电离性指它的量子能量还不够大,与物质相互作用时虽能改变其运动状态,但还不足以改变物质分子的内部结构或分子间的键。利用这些特点,微波有广泛的应用,最主要的应用是在军事和通信方面。微波通信具有通信容量大,投资费用省,建设速度快,抗灾能力强等优点。微波与同属无线电波的中波和短波相比,在相同的时间内可以传输更多的信息。微波的传播是沿直线传播,其绕行能力差,遇到障碍物会被反射和阻挡。用微波传递信息时,需每隔50km 左右就要建设一个微波中继站,如图甲所示。要使微波信号传递的距离越远,需要的中继站越多。由于在雪山上、大洋中无法建设中继站,所以人们利用地球同步通信卫星做微波通信的中继站,如图乙所示,在地球的赤道上空的固定轨道上均匀地配置Ⅰ 、Ⅱ、 Ⅲ三颗地球同步通信卫星作为太空微波中继站,就能使通信范围几乎覆盖地球上的各个角落。从地面站向同步卫星Ⅰ发送微波,卫星Ⅰ收到后,经过放大用微波向地面和同步卫星Ⅱ转发,卫星Ⅱ收到后再经过放大用微波向地面和同步卫星Ⅲ转发,覆盖全球所有地面站。如果在某地举行的体育赛事的电视信号通过卫星传送,其他地方的观众几乎可以立刻看到现场的画面。请根据上述材料,回答下列问题:
(1)微波在真空中的传播速度为
(2)微波的主要特点是它的似光性、
(3)通讯中用微波传递信息时,下列说法中正确的是
A.频率越高的微波,其波长越长
B.多修建中继站,有利于微波产生更多的信息
C.微波的传播距离比中波近,只能传播50km
D.频率为300MHz(1MHz=106Hz)的微波,其波长为 1m
(4)通过同步卫星传送电视信号,某地举行体育赛事,其他地方的观众几乎可以立刻看到现场的画面。如图所示,若A 地区举办体育比赛,则 B地区能看到转播的电视画面,至少应通过