1 . 阅读下面短文，回答问题。

量子通信

基于卫星平台的量子通信是构建覆盖全球量子通信网络最为可行的手段。其主要通信流程是：量子信号从地面上发射并穿透大气层﹣﹣中转卫星接收到量子信号并按需要将其转发到另一个中转卫星﹣﹣量子信号从该中转卫星上再次穿透大气层到达地球某个角落的指定接收地点。量子通信是一种传输高效的通信方式，是一种保密性非常高的通信技术。近日，中国的多支研究团队与奥地利科学院塞林格研究组合作，利用“墨子号”量子科学实验卫星，在中国和奥地利之间首次实现距离达7600公里的洲际量子密钥分发，并利用共享密钥实现加密数据传输和视频通信。
在实验中，“墨子号”分别与河北兴隆、奥地利格拉茨地面站进行了星地量子密钥分发，通过指令控制卫星作为中继，建立了兴隆地面站与格拉茨地面站之间的共享密钥，获取共享密钥量约800kB，每秒更新一次加密密钥。基于共享密钥，中奥联合团队在北京到维也纳之间演示了图片加密传输，并建立了一套加密视频通信系统，利用该系统成功举行了75分钟的洲际量子保密视频会议。
“墨子号”卫星与不同国家和地区的地面站之间实现成功对接，表明通过“墨子号”卫星与全球范围任意地点进行量子通信的可行性与普适性，并为形成卫星量子通信国际技术标准奠定了基础。
（1）接收量子信号的中转卫星在工作过程中运动状态_________。（选填“改变”或“不改变”）
（2）文中“量子信号”其本质就是光的另一种形态表象。请说出将“量子信号”从中国传到奥地利要借助一颗或多颗中转卫星的理由_________。
（3）依据文中的介绍，请猜想量子通信将来广泛应用的领域，并说明猜想的理由_________。

2 . 阅读短文，回答问题
具有定位和授时功能的卫星导航系统与互联网、移动通信已成为21世纪信息技术领域的三大技术之一，是当今社会重要的空间信息基础设施。卫星导航系统由空间段、地面段、用户段三部分组成。其中空间段由分布在不同轨道的14颗卫星组成，即由5颗地球静止轨道卫星、5颗倾斜地球同步轨道卫星和4颗中圆地球轨道卫星组成“北斗”区域性导航卫星星座。到2020年，在全球性无源卫星导航系统中，“北斗”卫星导航系统将与美国的GPS、俄罗斯的Glonass、欧洲的Galileo呈现“四足鼎立”的局面。
中国的“北斗”是世界上首个集定位、授时和短报文通信为一体的卫星导航系统。这些都是靠电磁波来传递信息的，发送短报文是“北斗”独有的一种重要功能，短短的120个字在很多时候是“救命”的法宝。通过GPS，用户只能知道“自己在哪”；但是通过“北斗”，用户还能让别人知道“自己在哪”。把导航与通信紧密结合起来，很适用于交通运输、调度指挥、搜索营救等需要把导航与移动数据通信相结合的用户。
“北斗”的另一大特点是它与别的卫星导航系统之间具有兼容与互操作性。与GPS相比，“北斗”的首次定位速度和授时精度都表现出更好的优越性。
（1）中国北斗的卫星导航系统，是靠_______来传递信息的；
（2）地球的卫星在从远地点向近地点运行时，_________转化为___________能；
（3）列举一项中国北斗的优势__________。

3 . 阅读《水磨》并回答题。

水磨

在我国农耕文明的历史长河中，“水磨”是劳动人民成功运用自然力量的代表，是劳动人民智慧的结晶。《秦边纪略》中记载：清朝初年时西宁及周边地区只要有小河处，便可以见到“水磨”的身影。为了控制水量大小，人们在建有“水磨”的河道边开渠引水，使水形成落差，然后在渠的下方跨渠建成磨坊。“水磨”以渠水为动力带动木轮引擎运转，木轮引擎再带动石磨转动。
   
如图所示为一种具有典型结构的“水磨”，它主要由上、下扇磨盘和木质转轴、水轮盘和支架构成，磨盘用坚硬的石块制作，上、下扇磨盘上刻有相反的螺旋纹，上扇磨盘用结实的绳子悬吊于支架上，下扇磨盘和水轮盘固定在同一个转轴的两端。
流水作用在水轮盘上使水轮盘转动，水轮盘通过转轴带动下扇磨盘转动。调整悬挂上扇磨盘绳子的松紧，使上、下扇磨盘间留有适当的空隙，在上扇磨盘的上方悬有存放原粮的吊斗，当原粮随着上扇磨盘的进口进入两扇磨盘间的空隙时，由于下扇磨盘的转动，原粮就被粉碎成较细的颗粒。如果两扇磨盘之间的存粮过多，粉碎后的粮食颗粒就较大，如果两扇磨盘之间的存粮过少，就可能损坏磨盘。所以控制好两扇磨盘间的空隙大小和原粮进入空隙的流量需要非常丰富的经验。
请根据上述材料，回答下列问题。
（1）“水磨”以___________为动力带动木轮引擎运转，木轮引擎再带动石磨转动；
（2）图所示的“水磨”在工作时，水的动能___________（选填“增大”“不变”或“减小”）；
（3）假设你是一名工程师，发挥你的想象力设计两个方案，使水流冲击水轮盘时能带动图中质量更大的下扇磨盘转动。(        )

4 . 请阅读《分子力做功与分子势能》，并回答问题

分子力做功与分子势能

地面附近的物体所受的重力是G，由于重力做功具有跟路径无关的特点，所以存在重力势能。重力势能由地球和物体的相对位置决定。分子间的作用力做功是否也具有这一特点呢？
分子间存在着相互作用力，可以证明分子间的作用力所做的功与路径无关，因此分子组成的系统具有分子势能。那么分子力做功与分子势能的变化之间是怎样的关系呢？我们同样可以通过重力做功来类比理解。
首先，我们需要先了解正功和负功的概念。
功是有正负的。如果做功的力，对于物体来说，是推动支持物体的运动，力的方向与运动方向是同一方向，或者两者之间夹角是小于90度的锐角，那么这个力做的功就是正功；同理，如果做功的力，是阻碍物体的运动，力的方向与运动方向相反，或者两者之间夹角为大于90度的钝角，那么这个力做功就是负功。
如果我们把一个小球，竖直向上抛出，则重力会对小球做负功，小球的重力势能增大；如果把小球从空中由静止释放，那么小球在重力作用下下落，则重力对小球做正功，小球的重力势能减少。重力做功是重力势能变化的量度，这就是重力做功与重力势能变化的关系。
接下来，我们讨论一下分子力做功与分子势能变化之间的关系：
如图，设两个分子相距无穷远（两个分子相距无穷远是指它们之间几乎没有相互作用时的距离）。让一个分子A不动，另一个分子B从无穷远处逐渐靠近A。在这个过程中，分子间的作用力（如图）做功，分子势能的大小发生改变。
   
当分子B向分子A靠近，分子间距离r大于r₀时，分子间的作用力表现为引力，力的方向与分子的位移方向相同，分子间的作用力做正功，分子势能减小。
当分子间距离r减小到r₀时，分子间的作用力为0，分子势能减到最小。
越过平衡位置r₀后，分子B继续向分子A靠近，分子间的作用力表现为斥力，力的方向与分子的位移方向相反，分子间的作用力做负功，分子势能增大。
可见，分子势能的大小是由分子间的相对位置决定的。由以上分析可知，分子势能随分子间距离r的变化有最小值，即当r=r₀时，分子势能最小。
物体的体积变化时，分子间距离将发生变化，因而分子势能随之改变。可见，分子势能与物体的体积有关。不过，一般情况下的气体分子势能可以忽略。这是因为，一般情况下的气体之间距离约在10^-9m，分子间距大于平衡位置的间距r₀的10倍以上。
请根据上述材料，回答下列问题：
（1）当运动员登山时，重力对他做功是_____（选填“正功”或“负功”）；
（2）下列说法正确的是(        )；
A．分子势能和重力势能是同一种能量
B．分子力做功，与路径有关
C．物体的重力势能增大，它的分子势能也会随着增大
D．分子距离在平衡距离处分子势能最小
（3）我们知道，物体的内能，是物体内部分子动能和分子势能之和。那么，如果我们对晶体加热，当晶体还没熔化时，晶体温度升高，不断吸收热量，其内能增大，主要体现为分子动能增大还是分子势能增大呢？_______。

5 . 阅读短文，回答问题。

热转换效率之最——潍柴发动机

我国高热效率柴油机研发再次实现历史性突破。2022年1月8日上午，“科技革命与产业变革”潍柴动力全球首款本体热效率51.09%柴油机发布暨国家燃料电池技术创新中心和“氢进万家”科技示范工程运行情况座谈会在济南召开。记者从现场获悉，潍柴动力柴油机本体热效率全球首次达到51.09%，再次刷新全球纪录。
100多年来，行业内都在追求高热效率，但难度非常大。5年前要说柴油机热效率达到48%是没人相信的。潍柴去年实现了50.23%，就像百米赛跑进入了10秒。此次刷新纪录，难度就像百米跑要从10秒提升到9秒。别看从50.23%到51.09%只提高了不到1%，实际上难度非常大。51.09%热效率这一顶尖技术如果在全行业推广应用，将带来巨大的经济效益和社会效益。与市场现有主流产品（平均46%热效率柴油机）相比，51%热效率柴油机可实现油耗、二氧化碳排放分别降低10%，使我国每年可节油1600万吨，经济效益增长约1400亿元；二氧化碳排放量每年可减少5000万吨。
（1）潍柴动力柴油机本体热效率刷新全球纪录的值为______；
（2）51.09%热效率柴油机的全行业推广可以为我国每年节油______万吨，这些柴油完全燃烧后放出的热量为______J（柴油的热值为4.2×10⁷J/kg）；
（3）随着科技的进步，热效率的纪录将会不断打破，请你说出要提高柴油机热效率的一种方法：______。

6 . 阅读短文，回答问题。

自动驾驶汽车

2022北京冬奥会首次基于5G自动驾驶汽车实现火炬接力，开启了自动驾驶汽车的里程碑。
如图甲为一款自动驾驶汽车，其控制系统能根据路面情况作出应对，确保车辆正常行驶，上坡时，会自动切换到低速挡，使汽车的行驶速度减小并根据斜坡陡峭程度选择是否沿S型轨迹行驶；车轮遇到小石块时会自动改变牵引力越过障碍：前方有紧急情况时会自动断断续续地刹车，以防车轮抱死，减小刹车片磨损，由于车辆座椅材质上乘，刹车时乘客几乎感受不到颠簸。
车辆采用传统的燃油机和电动机作为动力源，电动力系统中包括高效电动机、发电机和蓄电池，行驶中燃油机既向车轮提供动力，又给蓄电池充电，同时蓄电池又将部分能量通过电动机向车轮输送，由燃油机和电动机共同驱动车辆前进，具有省油、能量利用率高等特点。
车内安装有测量汽车水平运动时速度变化的装置，其结构原理图如图乙，在箱体的前、后壁各安装一个压力传感器A和B，中间用两根相同的轻质弹簧连接一滑块，滑块可沿箱底无摩擦滑动，车辆静止时，两弹簧均处于压缩状态，已知弹簧的弹力与其形变量成正比。
测试时，该车在同一水平道路由静止开始加速到速度为v的过程中，牵引力做功W与速度v的对应关系如表。

v/m•s﹣1	5	10	17.5	20	25
W/J	2.0×105	8.0×105	2.45×106	3.2×106	5.0×106

（1）刹车时通过 ___________的方式增加了刹车片的内能；技术人员在解释刹车“不颠簸”的原因时做了如下实验：用相同的力把两个相同的湿篮球分别在硬板凳和软垫上按压，其中图丙右侧水渍较小的是在 ___________上按压留下的；
（2）下列关于自动驾驶汽车的说法中，正确的是 ___________；
A．汽车上坡选择沿S型轨迹行驶是为了省功
B．汽车上坡换挡，使行驶速度减小的目的是增大牵引力
C．汽车关闭油门后在水平路面滑行过程中，内能转化为机械能
D．汽车静止时，速度变化装置中两弹簧具有的弹性势能不相同
（3）如图丁所示，当汽车车轮通过一石块时，可将图中 ___________点看作支点，设车轮受到的水平牵引力为F₁，阻力为F₂可以推断，石块越高（不高于车轮半径），所需水平牵引力越 ___________（选填“大”或“小”）；
（4）汽车匀速运动时，水平运动速度变化装置中传感器A、B的示数均为10N。当车加速行驶时，传感器B的示数为8N，则车行驶方向 ___________（选填“向左”或“向右”），传感器A的示数为 ___________N；
（5）根据表中数据在图戊中作出汽车牵引力做功W与速度v的关系图像_______。汽车在上述道路由静止加速刚达到15m/s的测试过程中，给蓄电池充入了6×10⁵J的电能（忽略蓄电池和电动机的能量损失），该车燃油机的效率为40%，则该过程需完全燃烧燃油的质量为 ___________g。（q_燃油=4.0×10⁷J/kg）

7 . 请阅读《巨磁电阻》并回答问题。

巨磁电阻

磁电阻效应是指金属的电阻受磁场的影响而变化的一种现象。有一种材料被称为巨磁电阻，这种材料的电阻值对磁场变化巨敏感，微弱的磁性变化即能引起电阻值的急剧变化，通常是在一定的磁场下电阻急剧减小。
巨磁阻效应被发现，最初应用研究主要集中在计算机磁盘存储领域。电脑硬盘在读取数据时是利用磁头掠过盘片表面读取其磁场信号的。随着技术的发展，电脑硬盘的储存容量要求越来越大，要在相同面积的盘片上储存更多容量，就要求盘片有更多的磁道，而磁道越多越密其磁场信号就越弱，势必造成数据读取困难。如果读写磁头不能准确读取数据，硬盘的大容量就难以实现。
采用巨磁电阻技术的硬盘就能解决上述困难，巨磁电阻可以将用磁性方法存储的数据，以不同大小的电流输出，即使磁场很小，也能输出足够的电流变化，以便识别数据。这样硬盘就可以划出更多的磁道，容量也就能做得更大，从而大幅度提高了数据存储的密度。除存储领域外，巨磁阻效应还可以应用于位移、角度、速度测量方面，用来制造位移传感器、角度传感器、速度传感器等。巨磁电阻传感器具有体积小、灵敏度高、线性范围宽、响应速度快、环境适应性强、功耗低、可靠性高等优点，可以广泛应用于数控机床、汽车电子、消费电子、航空航天、国防军工等领域。
请根据上述材料，回答下列问题：
（1）巨磁电阻阻值受___________影响而改变；
（2）巨磁电阻解决了提高磁盘容量时遇到的一个技术难题，这个技术难题是___________；
（3）为了探究巨磁电阻R的阻值大小与磁场强弱的关系，小明设计了如图所示的电路，R是巨磁电阻；

①小明是通过___________改变自变量的；
②请你再想出一个改变自变量的方法___________。

8 . 请阅读《稳态强磁场实验装置》并回答问题。

稳态强磁场实验装置

2022年8月12日，位于中科院合肥物质科学研究院的国家重大科技基础设施“稳态强磁场实验装置”实现重大突破，创造场强45.22万高斯的稳态强磁场，超越已保持了23年之久的45万高斯稳态强磁场世界纪录。地球磁场约等于0.5高斯，新纪录相当于地球磁场的90多万倍。强磁场是探索科学前沿的一种极端实验条件，在发现新现象、催生新技术方面具有不可替代的作用。
想要人为创造稳态强磁场，势必要创造稳态强电流，科学家们经数年钻研，终于取得技术突破。如图甲是此强磁场实验装置的外观，其内部（如图乙）由外7层超导线圈、内2层水冷线圈构成，相当于多个超大型通电螺线管嵌套在一起。其中超导线圈由铌三锡超导股线绕成，这种超导股线加工复杂——需将液氦从股线中流过，使得股线内的温度降至，以确保股线处于零电阻的超导工作状态，而超导股线在电流通过时不会发热。内层的水冷线圈有一定的电阻，经过缜密设计，在尽可能保证大电流通过线圈的同时将高压冷却水通过线圈，快速“带走热量”，防止导线过热，以维持电流稳定。
线圈的中心部分就是做实验的内孔，科学家把待测物质通过探头放置于此进行研究。借助其他观测仪器，如扫描隧道显微镜，我们就可以了解物质在强磁场环境下发生的奇妙变化。

请根据上述材料，回答下列问题：
（1）稳态强磁场实验装置产生磁场的基本原理是______（选填选项前的字母）；
A．通电导线周围存在磁场
B．通电导线在磁场中受到力的作用
C．电磁感应现象
（2）当内层水冷线圈中的电流增大时，其单位时间产生的热量会______（选填“变多”“变少”或“不变”）；
（3）超导线圈相比于普通金属导线线圈的优势是______；
（4）为进一步使实验装置产生的磁场更强，请你提出一条建议______（写出一条即可）。

9 . 请根据上述材料，回答下列问题：

物体电阻与温度的关系

当温度不断升高，物体的电阻是否会不断变大，最终变成无限大呢？其实，不同材料的物体情况各有不同。

金属导体，如铁、铜等，其电阻率（电阻率是用来表示各种物质电阻特性的物理量）随温度的升高而变大。这是因为温度升高，金属材料中自由电子运动的阻力会增大，电阻就会不断变大。到了一定温度，物态开始发生变化，例如：从固体变成液体，再从液体变成气体。在物态变化时，由于原子的排列变得更为混乱、分散，电阻率还会出现跳跃式的上升。

半导体，由于其特殊的晶体结构，所以具有特殊的性质。如硅、锗等元素，它们原子核的最外层有4个电子，既不容易挣脱束缚，也没有被原子核紧紧束缚，所以半导体的导电性介于导体和绝缘体之间。但温度升高，半导体原子最外层的电子获得能量，挣脱原子核的束缚成为自由电子，可供其他电子移动的空穴增多，所以导电性能增加，电阻率下降。掺有杂质的半导体变化较为复杂，当温度从绝对零度上升，半导体的电阻率先是减小，到了绝大部分的带电粒子离开他们的载体后，电阻率会因带电粒子的活动力下降而稍微上升。当温度升得更高，半导体会产生新的载体（和未掺杂质的半导体一样），于是电阻率会再度下降。

绝缘体和电解质，它们的电阻率与温度的关系一般不成比例。

还有一些物体，如锰铜合金和镍铬合金，其电阻率随温度变化极小，可以利用它们的这种性质来制作标准电阻。

当温度极高时，物质就会进入新的状态，成为等离子体。此时，原子被电离，电子溢出，原子核组合成离子团，因此即使原本物质是绝缘体，成为等离子体后也可导电。

如果温度更高会是什么情况？据报道，美国能源部布鲁克海文国家实验室下属的研究小组，利用相对论重离子对撞机成功地制造出有史以来最高温度，该极端状态产生的物质成为新的夸克胶子混合态，其温度约为四万亿摄氏度，是太阳核心温度的25万倍。这种物质存在的时间极短（大约只有），所以它的电性质尚不明确。

总之，物体电阻与温度之间的关系非常复杂，温度升高到一定程度时，物体的电阻并不一定会变得无限大，使得电流完全无法通过。

请根据上述材料，回答下列问题：
（1）绝缘体成为等离子体后__________导电；（选填“能够”或“不能”）
（2）本文的第二自然段，研究的科学问题的自变量是温度，因变量是__________；
（3）一般情况下，随着温度的升高，下列说法正确的是__________。
A．金属导体的导电性会增强
B．半导体材料的电阻率可能会减小
C．用镍铬合金制成的滑动变阻器的最大阻值变小

10 . 阅读短文，回答文后问题。

LNG双燃料动力船

“达飞雅克萨德号”是我国制造的全球最大的LNG（液化天然气）双燃料动力船。该船长400m，宽61m，高度相当于22层大楼高，标准排水量22万吨，甲板面积约为3.5个足球场大小。
所谓“双燃料动力”，即可以通过传统的燃油驱动，也可以通过携带的天然气驱动，液化天然气作为清洁能源有来源广、热值高、易储存、便运输等特点。与传统燃油船相比，LNG船可以减少20%碳、80%氮氧化合物和99%的硫排放，大大减少船航行时对环境的污染。
LNG船的核心部位是殷瓦舱，该舱体积为16800m³，由厚度为0.7mm的殷瓦钢焊接而成，是世界上制造难度最大的设备之一。若将该舱加满液化天然气，船可连续航行2万多海里，相当于绕地球赤道一圈。该船的批量生产，打破了日、韩两国对LNG船的技术垄断，反映出我国强大的工业制造能力。
（材料来源于网络）

（1）液化天然气作为LNG船燃料的优点有______（任填两项）；
（2）LNG船靠螺旋桨驱动航行时，海水对船的作用力______船对海水的作用力；
A．大于                       B．等于                           C．小于
（3）若每户家庭平均用电量为3100度，则将充满殷瓦舱的天然气完全燃烧所释放的热量相当于______户家庭一年的用电量。（液化天然气的热值约为2.1×10¹⁰J/m³）