题型15　科学思维视域下的新情境问题2025年高考总复习优化设计二轮专题物理浙江专版课后习题题型专项练含答案

2025年高考总复习优化设计二轮专题物理浙江专版课后习题题型专项练含答案题型15科学思维视域下的新情境问题选择题每小题3分。1.2024年1月底,台州迎来了近十年来最大的一场降雪,大地银装素裹。下列说法正确的是()A.雪花是晶体B.雪花在空中飘舞做的是布朗运动C.雪花在风中飘落过程中机械能一直减小D.雪天路滑,汽车在转弯时易侧滑是因为受到离心力的作用2.在不同温度下液晶的分子排列如图所示,甲图对应的温度为T1,乙图对应的温度为T2。则()A.T1>T2B.甲、乙两图中的分子都在做热运动C.甲图中沿不同方向单位长度上的分子数相同D.乙图中沿不同方向单位长度上的分子数相同3.如图所示,某同学在练习“擦板投篮”时,篮球恰好在轨迹最高点击中篮板上的A点,A点与篮球被抛出时球心的高度差为1.8m,球经篮板反弹后进入篮筐,当篮球球心与篮筐中心的连线垂直篮板时,球离开篮板的距离是30cm。已知篮球与篮板碰撞后,平行于篮板方向的速度分量大小不变,垂直于篮板方向的速度分量大小变为碰前的一半。已知篮板上的O1点与A点在同一水平线上,O2点是篮筐中心在篮板上的投影,O1点在O2点正上方,且O1A=40cm,O1O2=20cm,不计篮球与篮板碰撞时的形变与碰撞时间,忽略空气的阻力和篮球的旋转,已知重力加速度g取10m/s2,则该同学投篮时,篮球离开手时的速度大小是()A.7m/s B.8m/sC.9m/s D.10m/s4.某同学用滑雪板在表面平坦的雪坡上下滑,不借助雪杖,能一直保持固定姿态加速滑行到坡底。该同学下滑情境可简化为如图所示,雪坡倾角为α,人可视为质点(在图中用小物块表示),下滑过程中某一时刻滑行的速度v的方向与雪坡上所经位置的水平线夹角为β(β<90°),已知该同学和滑雪装备的总质量为m,滑雪板与雪坡之间的动摩擦因数为μ,重力加速度为g,不计空气阻力。关于该下滑过程,下列说法正确的是()A.该同学所受摩擦力小于μmgcosαB.该同学所受摩擦力的方向不变C.该同学沿v的方向做匀加速直线运动D.该同学所受重力的瞬时功率一直在增加5.某种滴水起电机装置如图甲所示,滴水装置左右相同的两管口形成的水滴分别穿过距管口较近的铝环A、B后滴进铝筒C、D,铝环A用导线与铝筒D相连,铝环B用导线与铝筒C相连,导线之间彼此绝缘,整个装置与外界绝缘。由于某种偶然的原因,C筒带上微量的负电荷,则与之相连的B环也带有负电荷,由于静电感应,B环上方即将滴落的水滴下端会带正电荷,上端带负电荷,如图乙所示。水滴在落下瞬间,正负电荷分离,如图丙所示,带正电荷的水滴落下穿过B环滴入D筒,C、D两筒之间产生电势差。为了研究问题方便,假设滴水装置中水足够多,每滴水的质量相同,忽略筒内液面高度的变化,下列说法正确的是()A.滴水装置中会产生从左向右的电流B.水滴下落到筒内的时间越来越短C.C、D两筒之间的电势差会一直增大D.在起电的过程中,水的重力势能完全转化为电能6.当一条长度为L、横截面积为S的金属丝在力F作用下伸长ΔL时,满足表达式FS=EΔLL,E为该金属丝材料的弹性模量,可以得到E=FLSΔL。弹性模量是描述固体材料抗形变能力的重要物理量,是材料的固有属性,也是机械构件材料选择的重要依据,采用单缝衍射和单丝衍射一起测量金属丝的微小伸长量ΔL和直径d,就可测量该金属丝材料的弹性模量。已知单缝衍射中央亮条纹宽度Δx满足表达式Δx=2lDλ,式中l为单缝到光屏的距离,D为单缝宽度,λ为衍射光波长。如图甲所示,当在金属丝下面的托盘上增加砝码时,金属丝被拉长,下面的缝宽由a1减小为a2,引起光屏处的衍射中央亮条纹宽度变化,据此可以求金属丝伸长量ΔL。图乙为单缝衍射法测量金属丝在砝码拉伸下的微小伸长量光路示意图。已知单丝衍射中央亮条纹宽度与单缝衍射规律相同,式中D为单丝宽度,根据测量单丝衍射中央亮条纹宽度可以求得金属丝直径d,再根据S=π4d2可计算出金属丝的横截面积,图丙为单丝衍射的示意图。将以上测量值代入A.砝码稍增大一些,ΔL会增大,金属丝的弹性模量E将减小B.增加砝码之后,单缝衍射的中央亮条纹变宽C.金属丝的弹性模量与实验用的光的波长有关D.该方法中使用的激光可以用白光代替7.在新的实验中,研究人员将声音的振动波转化为物体之间电场内的涟漪,使声音在两个氧化锌晶体之间的真空中传输。氧化锌晶体是一种压电材料,这意味着当施加力或热时,其会产生电荷。因此,当把声音施加到其中一个氧化锌晶体上时,这个晶体会产生电荷,破坏附近的电场。如果该晶体与另一个晶体共享电场,那么这种干扰可在真空中从一个晶体传播到另一个晶体。这些干扰反映了声波的频率,因此接收晶体可将干扰变回真空另一侧的声音。但这些干扰不能传播超过单个声波波长的距离,研究人员也表示,这种方法的可靠性并非100%。在大多数情况下,声音并没有在两个晶体之间完全传播,但有时声波的全部能量会100%“跃过”真空。已知声音在氧化锌晶体中的传播速度数量级为103m/s。根据上述信息,下列判断正确的是()A.声音通过真空在两个晶体之间传输时,会导致频率发生变化B.在两个晶体之间的真空中,可通过电磁波传播声音能量C.用上述晶体可以使频率为109Hz的声波通过10μm的真空D.增加声音的强度,可以实现声音在真空中更远的两个晶体之间传播8.地磁场的磁感线从地理南极出发,回到地理北极,磁感线分布如图甲所示。在地面上不太大范围内,地磁场都可以看成是匀强磁场。设在某处有一个半径为r、总电阻为R的单匝闭合线圈,初始状态线圈水平放置,线圈所在位置地磁场的磁感应强度大小为B,方向与线圈平面成α(α<45°)角。若以东西方向的直径为轴,从东向西看,把线圈逆时针转过π2,如图乙所示,则此过程通过线圈截面的电荷量为(A.Bπr2R(cosαB.Bπr2R(cos2α-C.BD.Bπr9.氢原子从量子数为N的能级跃迁到基态时,释放的光子照射到某种金属表面,恰好使该金属发射光电子,该金属的逸出功为W。若氢原子从量子数为2N的能级跃迁到基态时,释放的光子照射到同种金属表面,所产生光电子的最大初动能为E,则W和E的比值为已知氢原子的能级公式:En=E1n2,n=1,2,3,…(A.4(N2-C.13 D.

参考答案题型15科学思维视域下的新情境问题1.A【解析】雪花是水蒸气凝华时形成的晶体,A正确;雪花形状太大,不是悬浮在气体中的固体小颗粒,不符合布朗运动条件,B错误;雪花在风中飘落的过程,风的作用力可能对雪花做正功,机械能可能增大,C错误;雪天路滑,汽车在转弯时易侧滑是因为摩擦力不足以提供向心力,D错误。2.B【解析】液晶在低温时会凝固成结晶态,当温度升高时,晶体中分子热运动增加,液晶转化为液晶态,则有T1<T2,故A错误;分子的热运动是永不停息的,则甲、乙两图中的分子都在做热运动,故B正确;液晶是一种介于晶体和液体之间的中间相,其分子结构具有各向异性,这意味着液晶分子的排列和取向在不同方向上会有所不同,因此,液晶在不同的形态下,沿不同方向单位长度上的分子数不相同,故C、D错误。3.A【解析】篮球与篮板碰撞后,有O1O2=12gt2,O1A=vxt,z=vzt,解得t=0.2s,vx=2m/s,vz=1.5m/s,所以碰前的速度大小为vx=2m/s,vz'=2vz=3m/s,碰前在竖直方向有h=vy22g,所以vy=6m/s,则篮球抛出时的速度大小为v0=vx24.D【解析】垂直斜面方向,该同学对斜面的正压力大小为FN=mgcosα,所以该同学所受滑动摩擦力Ff=μFN=μmgcosα,大小不变,故A错误;该同学在斜面内受平行斜面向下的重力的分力mgsinα和与v反向的滑动摩擦力Ff,由题意可知,Ff与mgsinα的合力与v不共线,该同学做曲线运动,即速度方向在变化,所以Ff的方向也变化,故B、C错误;由于该同学加速下滑,所以Ff与mgsinα的合力与速度成锐角,且该同学做曲线运动,所以随着下滑速度的增大,速度与mgsinα的夹角θ减小,重力的功率P=mgsinα×vcosθ,所以P增大,故D正确。5.A【解析】根据题意知,随着滴落到铝筒中的带电水滴的增加,下落水滴受到的斥力一直增大,直到水滴到达筒底速度恰好减为零,之后水滴不再滴落到铝筒中,C、D两筒之间的电势差不变,故C错误;滴落到铝筒中的带电水滴在逐渐增加,电荷量增加,之后C、D两筒之间产生的电势差增大到一定时会放电,电荷量减小,故排斥力先增大后减小,水滴下落到筒内的时间先增大后减小,故B错误;水滴在落下瞬间,正负电荷分离,带负电荷的水滴留在B环上方的滴水装置中,同理,带正电荷的水滴留在A环上方的滴水装置中,滴水装置左右形成电势差,会产生从左向右的电流,故A正确;在起电的过程中,水的重力势能转化为电能和水的动能,故D错误。6.B【解析】金属丝的弹性模量E是由材料本身决定的,与ΔL无关,与实验用的光的波长无关,A、C错误;增加砝码之后,金属丝的伸长量变大,则单缝宽度减小,单缝衍射的中央亮条纹变宽,B正确;白光是多种颜色的光的复合光,则该方法中使用的激光不可以用白光代替,D错误。7.B【解析】由题知,存在声波的全部能量100%“跃过”真空的情况,根据ε=hν,说明声波的频率不变,故A错误;由于电磁波的传播不需要介质,则在两个晶体之间的真空中,也可通过电磁波传播声音能量,故B正确;由题知,干扰不能传播超过单个声波波长的距离,声波的波长λ=vf=103109m=1×10-6m=1μm<10μm,所以声波不能通过10μm的真空,故C错误;增加声音的强度8.A【解析】线圈从图示位置开始,以直径为轴转过90°的过程中,穿过线圈的磁通量变化量为ΔΦ=BScosα-BSsinα=Bπr2(cosα-sinα),根据法拉第电磁感应定律得E=NΔΦΔt,根据闭合电路欧姆定律得I=ER,通过线圈截面的电荷量为q=IΔt,联立解得q=NΔ9.A【解析】量子数为N时的能量为EN=E1N2,氢原子从量子数为N的能级跃迁到基态时释放的光子能量为E1N2-E1=-N2-1N2E1,恰好使某金属产生光电效应,说明该金属的逸出功为W=-N2-1N2E1,同理,氢原子从量子数为2N的能级跃迁到基态时释放的光子能量为E14N2-E1=-4N2-14题型16竞赛降阶问题题组一1.(32届预赛)如图所示,O点是小球平抛运动抛出点;在O点有一个频闪点光源,闪光频率为30Hz;在抛出点的正前方,竖直放置一块毛玻璃,小球初速度方向与毛玻璃平面垂直。在小球抛出时点光源开始闪光。当点光源闪光时,在毛玻璃上有小球的一个投影点。已知图中O点与毛玻璃水平距离L=1.20m,测得第一、二个投影点之间的距离为s=0.05m。重力加速度g取10m/s2。下列说法正确的是()A.小球做平抛运动的初速度为4m/sB.小球做平抛运动过程中,在相等时间内的速度变化不相等C.小球投影点的速度在相等时间内的变化量越来越大D.小球第二、三个投影点之间的距离为0.15m2.(2024浙江1月选考)如图甲所示,质量相等的小球和点光源,分别用相同的弹簧竖直悬挂于同一水平杆上,间距为l,竖直悬挂的观测屏与小球水平间距为2l,小球和光源做小振幅运动时,在观测屏上可观测小球影子的运动。以竖直向上为正方向,小球和光源的振动图像如图乙所示,则()A.t1时刻小球向上运动B.t2时刻光源的加速度向上C.t2时刻小球与影子相位差为πD.t3时刻影子的位移为5A题组二3.(25届复赛)零电阻是超导体的一个基本特征,但在确认这一事实时受到实验测量精确度的限制。为克服这一困难,最著名的实验是长时间监测浸泡在液态氦(温度T=4.2K)中处于超导态的用铅丝做成的单匝线圈(超导转换温度TC=7.19K)中电流的变化。设铅丝粗细均匀,初始时通有I=100A的电流,电流检测仪器的精度为Δl=1.0mA,在持续一年的时间内电流检测仪器没有测量到电流的变化。根据这个实验,试估算对超导态铅的电阻率为零的结论认定的上限为多大。设铅中参与导电的电子数密度为nV=8.00×1020/m3,已知电子质量m=9.11×10-31kg,基本电荷e=1.60×10-19C。(采用的估算方法必须利用本题所给出的有关数据4.(2024浙江1月选考)若通以电流I的圆形线圈在线圈内产生的磁场近似为方向垂直线圈平面的匀强磁场,其大小B=kI(k的数量级为10-4T/A)。现有横截面半径为1mm的导线构成半径为1cm的圆形线圈处于超导状态,其电阻率上限为10-26Ω·m。开始时线圈通有100A的电流,则线圈的感应电动势大小的数量级和一年后电流减小量的数量级分别为()A.10-23V,10-7AB.10-20V,10-7AC.10-23V,10-5AD.10-20V,10-5A5.(2024山东高二阶段练习)2023年7月,韩国科学家团队声称发现了世界首个室温常压超导体,引起了全球物理学界的轰动和质疑,目前还没有得到科学界的承认。确认超导电阻是否为零的一种实验为长时间监测浸泡在液态氦中的超导铅丝单匝线圈中电流的变化。设线圈初始时通有I=100A的电流,在持续一年(约3.15×107s)的时间内电流检测仪器测量线圈中电流的变化ΔI小于1.0mA。假设电流的变化仅由电子定向移动的平均速率变化引起,且电子损失的动能全部转化为电热。已知单位体积的线圈中电子个数为8.0×1020,电子质量为9.0×10-31kg,电子电量为1.6×10-19C,根据这个实验,估算超导态铅的电阻率至少小于()A.1.4×10-20Ω·mB.1.4×10-22Ω·mC.1.4×10-24Ω·mD.1.4×10-26Ω·m6.(多选)韩国某团队声称“首次”发现了室温常压超导材料LK-99,而北航和中科院实验团队重新实验后发文称未能发现LK-99的超导性。某兴趣小组将柱形磁铁沿竖直方向缓慢向上移动,直至使一由LK-99制成、质量为m的导电圆环在t=0时刻悬浮在某一高度,此时导电圆环边缘的磁感应强度的方向与竖直方向的夹角为θ。理论上,如果实现了室温超导,圆环的电阻率将为零,此后圆环将一直保持悬浮,经过一段时间t0后,小组同学发现该导电圆环缓慢下移了Δh(动能变化量可视为零),如图甲所示。圆环下移过程中线圈中电流的平方与时间的关系图像如图乙所示,圆环的半径为r,重力加速度为g,不计空气阻力,则()A.圆环缓慢下移过程中感应电流的方向视为逆时针B.t=0时,圆环所处位置的磁感应强度大小为mgC.0~t0时间内,通过圆环电流的有效值为ID.由功能关系可求出导电圆环的电阻为4题组三7.(31届预赛)如图所示,一绝缘容器内部为立方体空腔,其长和宽分别为a和b,厚度为d,其两侧等高处装有两根与大气相通的玻璃管(可用来测量液体两侧的压强差)。容器内装满密度为ρ的导电液体,容器上下两端装有铂电极A和C,这样就构成了一个液体电阻。该液体电阻置于一方向与容器的厚度方向平行的均匀恒定的磁感应强度为B的磁场中,并通过开关S接在一电动势为ε、内阻为r的电池的两端。闭合开关。若稳定时两侧玻璃管中液面的高度差为h,求导电液体的电导率σ(重力加速度大小为g)。8.(2023浙大强基)将宽度为d、相距为s的两块金属板竖直插入相对介电常数为εr、密度为ρm的汽油中。在两板上外加电势差U0,则两板间液面将上升h,试求h。真空介电常数为ε0。

参考答案题型16竞赛降阶问题1.A【解析】取任意时刻作图,如图所示,根据相似三角形可知,有Yy=Lx,即Y=yxL=12gt2v0tL=gL2v0t,故小球在毛玻璃上的投影点做匀速运动,故C、D错误;由v投=gL2v0=sf,解得v0=4m/s,故2.D【解析】以竖直向上为正方向,根据图乙可知,t1时刻,小球位于平衡位置,随后位移为负值,且位移增大,可知,t1时刻小球向下运动,故A错误;以竖直向上为正方向,t2时刻光源的位移为正值,光源振动图像为正弦式,表明其做简谐运动,根据F回=-kx=ma可知,其加速度方向与位移方向相反,位移方向向上,则加速度方向向下,故B错误;根据图乙可知,小球与光源的振动步调总是相反,由于影子是光源发出的光被小球遮挡后,在屏上留下的阴影,可知,影子与小球的振动步调总是相同,即t2时刻小球与影子相位差为0,故C错误;根据图乙可知,t3时刻,光源位于最低点,小球位于最高点,根据直线传播,可知屏上影子的位置也处于最高点,影子位于正方向上的最大位移处,根据几何关系有ll+2l=A+AA+x影子,解得x影子=5A3.【答案】见解析【解析】设圆环周长为l、电阻为R,由电阻定律得R=ρl由焦耳定律得ΔE=I2RΔt设环中单位体积内定向移动电子数为n,则I=nevS式中n、e、S不变,只有定向移动电子的平均速率的变化才会引起环中电流的变化,电流变化大小为ΔI,相应定向移动电子的平均速率的变化为Δv,则ΔI=neSΔv设环中定向移动电子减少的动能总和为ΔEk,则ΔEk=nlS12mv2联立得ΔEk=lmveΔ根据能量守恒定律有I2RΔt=ΔEk联立上述各式,得ρ=m代入数据,得ρ=1.4×10-26Ω·m所以电阻率为零的结论在这一实验中只能认定到ρ≤1.4×10-26Ω·m。4.D【解析】线圈中电流I(t)的减小将在线圈内导致自感电动势,故ε=-LΔIΔt=IR,其中L代表线圈的自感系数,有L=ΦI,在计算通过线圈的磁通量Φ时,以导线附近即r1处的B为最大,而该处B又可把线圈当成无限长载流导线所产生的,根据题意,有B=kI,则L=kS=kπr22,根据电阻定律,有R=ρ2πr2πr12=ρ2r2r12,联立解得ΔI=2IρΔtkπr2r125.D【解析】如果电流有衰减,意味着线圈有电阻,设电阻为R,则在一年时间t内电流通过线圈发热损失的能量为ΔE=I2·Rt,设S表示横截面积,l为铅丝长度,电阻率为ρ,根据电阻定义式R=ρlS和电流定义式I=Svne,连续一年(约3.15×107s)的时间内电流检测仪器测量线圈中电流的变化ΔI小于1.0mA,电流的变