热点03 人工智能、新材料、高科技 - 2025年高考物理【热点重点难点】专练（西北四省专用）（陕西、山西、宁夏、青海）含答案

热点03人工智能、新材料、高科技-2025年高考物理【热点重点难点】专练（西北四省专用）（陕西、山西、宁夏、青海）热点03人工智能、新材料、高科技新式交通工具常与匀变速直线运动、磁场、电磁感应进行综合手机常与万有引力、电磁感应、传感器进行综合智能电梯常与超失重现象、牛顿运动定律综合（建议用时：40分钟）力与运动1.（2024·陕西省长安区·高三第一次联考）（多选）如今智能手机中普遍安装了陀螺仪，它是一种加速度传感器，尺寸目前可以做到（3×3×1）mm，可集成于手机内部，用来检测手机的姿态。其工作原理如图所示，当手机运动状态改变时，固连在手机上的A部分随手机一起运动时，质量块B是通过弹性物体连接手机，由于惯性，不会随手机立刻发生变化，出现运动滞后，这样电容器电容值就发生了变化，变化的电容值会通过电信号传输给处理单元，就可测量手机的姿态，铺三层这种结构，就可以测出手机的前后左右和上下以及旋转，这样就可以360°无死角检测手机运动。以下说法中正确的是（）A.在外太空，完全失重的情况下，这种传感器仍然可以使用B.可以测量出任意情况下手机相对地面的速度C这种探测器可以测量地磁场强度，进而进行GPS定位D.改变电容的值是通过改变正对面积和板间距d来实现的2.（2024·北京市海淀区·一模）如图所示，某人站上向右上行的智能电动扶梯，他随扶梯先加速，再匀速运动。在此过程中人与扶梯保持相对静止，下列说法正确的是（）A扶梯加速运动阶段，人处于超重状态B.扶梯加速运动阶段，人受到的摩擦力水平向左C.扶梯匀速运动阶段，人受到重力、支持力和摩擦力D.扶梯匀速运动阶段，人受到的支持力大于重力能量与动量1．（2025·宁夏银川二中·统练二）无人快递车在水平路面上从静止开始做直线运动，经过到达目的地停止运动，快递车在整个运送过程中牵引力F随时间t的变化关系如图所示，图中和未知。假设快递车与货物总质量，运行时所受阻力为自身重力的0.05倍，重力加速度取，时间内位移大小。求：（1）快递车在加速和减速过程中的加速度大小；（2）快递车在整个运动过程中牵引力所做的功。2.（2024·吉林省白山市·二模）智能机器人自动分拣快递包裹系统被赋予“惊艳世界的中国黑科技”称号。分拣机器人工作效率高，落袋准确率达99.9%。在供包台工作人员将包裹放在机器人的水平托盘上，智能扫码读取包裹目的地信息，经过大数据分析后生成最优路线，包裹自动送至方形分拣口。如图甲，当机器人抵达分拣口时，速度恰好减速为零，翻转托盘使托盘倾角缓慢增大，直至包裹滑下，将包裹投入分拣口中（最大静摩擦力近似等于滑动摩擦力，重力加速度g大小取）。如图乙，机器人A把质量的包裹从供包台沿直线运至相距的分拣口处，在运行过程中包裹与水平托盘保持相对静止。已知机器人A运行最大加速度，运行最大速度，机器人运送包裹途中，看作质点。（1）求机器人A从供包台运行至分拣口所需的最短时间t；（2）若包裹与水平托盘的动摩擦因数为，则在机器人A到达投递口处，要使得包裹刚开始下滑，托盘的最小倾角应该是多少；（3）机器人A投递完包裹后返回供包台途中发生故障，机器人A立刻制动，制动时速度为3m/s，由于惯性，机器人A在地面滑行4.5m后停下来，此时刚好有另一机器人B，以最大速度碰撞3m/s与机器人A发生弹性正碰，碰撞后机器人A滑行了2m停下来（其加速度与制动后滑行加速度相等，机器人A、B均看作质点）。则机器人B的总质量是机器人A的多少倍？电场与磁场1.（2024·青海省海南藏族自治州·一模）阿尔法磁谱仪，又称反物质太空磁谱仪，用于探测宇宙中的反物质（由反粒子构成的物质）和暗物质，它依靠一个巨大的超导磁铁及六个超高精确度的探测器来完成搜索的使命，如图甲所示。该磁谱仪核心部分截面是圆形匀强磁场区域磁场方向垂直纸面向外，如图乙所示，a为入射窗口，各粒子从a处沿直径方向射入磁场，且入射速度相同，a、b、c、d、e、f为圆周上六等分点，若质子（）射入后从b点射出，则反氚核粒子（）射入后的出射点为（）A.b点 B.c点 C.e点 D.f点2.（2024·山西省晋城市·一模）大型强子对撞机是将质子加速后对撞的高能物理设备，如图甲所示，对撞机的主要结构由两个质子束发射器、两个半圆环轨道质子加速器和质子对撞区域组成。半圆环轨道中的电场线是与圆环共圆心的同心圆弧，且到圆心距离相同的位置电场强度大小相等，质子沿圆环轨道中心进入半圆环轨道后，在磁束缚装置作用下沿圆环中心加速运动，最终在对撞区域碰撞。已知质子质量m=1.6×10-27kg、电荷量e=1.6×10-19C，半圆环加速轨道中心处到圆心距离R=50m，该处电场强度的大小E=×105V/m。发射器发射出的质子初速度忽略不计。计算时取=10，不考虑质子质量的相对论效应。若某次实验时将右侧加速器和发射器往上平移d=0.2m，平移后对撞区域如图乙所示，质子进入对撞区域时的位置的水平距离D=0.4m，入射点分别为A点和B点，其他装置不变，为了使质子在对撞区域恰好相撞，可以在对撞区域内加一个垂直纸面向里的匀强磁场。不计质子受到的重力，取sin37°=0.6，cos37°=0.8，下列说法正确的是（）A.质子在所加磁场中运动的半径为0.5mB.所加匀强磁场的磁感应强度大小为8TC.两质子在对撞区域的磁场中各运动，s时相撞D.若所加匀强磁场为两个直径相同、垂直纸面向里的匀强磁场，则每个圆形磁场的最小面积为m2电路与电磁感应1.（2024·青海省海南藏族自治州·二模）CPU卡是一种基于芯片的智能卡，内部集成了处理器、存储器和加密模块等多个组件，正常工作电流约为，其天线为如图所示的线圈，线圈尺寸从内到外逐渐变大，共3匝，其边长分别为、和，正常工作时匀强磁场垂直穿过线圈，磁感应强度的变化率为，则CPU卡工作时的功率约为（）A B.C. D.2.（2024·青海省西宁市·一模）新款手机越来越多的采用基于变压器原理的无线充电技术。简化的充电原理图如图所示。发射线圈连接的交流电，接收线圈输出电压5V，若工作状态下，变压器可看做理想变压器、下列说法正确的是（）A.发射线圈中的电流每秒钟方向变化50次B.接收线圈中的电流小于发射线圈中的电流C.发射线圈与接收线圈中交变电流的频率之比为1∶44D.发射线圈与接收线圈中磁通量变化率之比为1∶1机械振动与机械波光学电磁波1.（2024·山西省名校联考·三模）高压汞灯，UV光刻机的紫外光源，它可以产生365nm、404nm、436nm、546nm和579nm五条尖锐的光谱线，但这些光中只有h线（404nm）是光刻机所需要的。高压汞灯辐射的光通过图中的三棱镜分离后形成a、b、c、d、e五束，其中适合UV光刻机的是（）A.a B.b C.d D.e2.（2024·宁夏银川一中·三模）导光柱是将光以最小的损耗从一个光源传输到距离该光源一定距离的另一个点的装置，其中，光滑内凹输入端的导光柱将有效提高光线捕获能力。如图为某一导光柱的纵截面简化示意图，导光柱下端AEB为半球凹形输入端，半径为R，O为圆心。导光柱横截面直径与半圆形直径相等，其高度为。球心O处有一点光源，能发出各个方向的单色光。该纵截面内只有120°范围的光线才能够在进入导光柱后不被折射出AD或BC侧面，从而导致光传输的损耗。（1）求导光柱介质的折射率；（2）某条从光源O发出的光线与AB边界的夹角为，求此条光线到达输出端CD的时间t。热学近代物理1.（2024·宁夏银川市唐徕中学·一模）智能手机的摄像头光圈尺寸和曝光时间会影响照片的成像质量。某智能手机的摄像头光圈的面积为，标准曝光时间为，暗室中有一个黄色的点光源，发光功率为，现用该手机在距离点光源处正对光源拍照。已知黄光的波长为，真空中的光速为。普朗克常量为，不考虑空气对光子的吸收，则单次拍照进入手机摄像头快门的光子个数为（）A. B. C. D.2.（2024·山西省阳泉市·三模）光刻机是制作芯片的核心装置，主要功能是利用光线把掩膜版上的图形印制到硅片上。如图所示，传统光刻机使用的是波长为的深紫外线，而采用波长的极紫外光光刻是传统光刻技术向更短波长的合理延伸。光刻机在使用时，常在光刻胶和投影物镜之间填充液体以提高分辨率。下列说法正确的是（）A.深紫外线的光子能量比极紫外线更大B.深紫外线的光子动量比极紫外线更大C进入液体后深紫外线传播速度比极紫外线更快D.两种紫外线从真空区域进入浸没液体中时，极紫外线比深紫外线更容易发生衍射，能提高分辨率医疗1.（2024·吉林省白山市·二模）2023年11月，首台国产质子治疗装置在上海正式走向临床治疗（如图甲），该装置的原理是质子加速后汇聚到圆柱形管道中轴线形成质子束，然后经高能运输线运送至各治疗室。现有质子加速后，沿圆柱形管道中轴线以匀速运动，如图乙，现由于某些客观原因，管道需要“拐弯”到另一对接圆柱形管道，对接管道与原管道夹角，现在“拐弯”处矩形ABCD区域内加上电场或磁场，使得管道中质子从该区域出射时刚好沿对接管道的中轴线运动（从ED的中点并与水平方向成射出）。已知：，质子电荷量，质子质量，质子重力不计，下面有两种设计方案：（1）方案一：在矩形ABCD区域，区域内设计一沿AC方向的匀强电场，使质子最终从ED的中点并与水平方向成射出，求电场强度的大小，以及AB与CD间需施加多大电压才能形成该电场；（2）方案二：在矩形ABCD区域内设计一垂直ABCD所在平面的匀强磁场，使质子最终从ED的中点并与水平方向成射出，求所需的磁场强度B的大小和方向；（3）你认为上述两种方案中哪种方案更符合实际情况，便于实施，简要说明理由。2.（2024·辽宁省名校联盟高三·3月份联合考试）高压氧舱是进行高压氧疗的设备，某高压氧舱内气体压强为大气压强的1.5倍，温度为17℃，体积为，密度为，热力学温度与摄氏温度之间的关系式为。高压氧舱中的气体始终可视为理想气体。（计算结果均保留3位有效数字）（1）仅将高压氧舱内的气体温度升高至27℃，求高压氧舱内的压强为标准大气压强的几倍；（2）保持高压氧舱内的温度为27℃，释放出舱内部分气体，使压强恢复到大气压强的1.5倍，求释放出的气体质量。新材料1.（2024·安徽池州·二模）石墨烯是目前世界上已知的强度最高的材料，它的发现使“太空电梯”的制造成为可能，人类将有望通过“太空电梯”进入太空。设想在地球赤道平面内固定安装一垂直于地面延伸到太空的轻质电梯，电梯顶端可超过地球的同步卫星A的高度延伸到太空深处，这种所谓的太空电梯可用于降低成本地发射绕地人造卫星。如图所示，假设某物体B乘坐太空电梯到达了图示的位置并停在此处，与同高度运行的卫星C和同步卫星A相比较（）A.B的角速度小于C的角速度B.B的线速度大于同步卫星A的线速度C.若B突然脱离电梯，B将做离心运动D.B的向心加速度大于A的向心加速度2.（2024·广东多校联考·三模）石墨烯是一种由碳原子紧密堆积成单层二维六边形晶格结构的新材料，一层层叠起来就是石墨，1毫米厚的石墨约有300万层石墨烯。下列关于石墨烯的说法正确的是（）A.石墨是晶体，石墨烯是非晶体B.石墨烯中碳原子始终静止不动C.石墨烯熔化过程中碳原子的平均动能不变D.石墨烯中的碳原子之间只存在引力作用华为手机1．（2024·宁夏银川市唐徕中学·一模）2023年8月29日，华为发布了全球首款支持卫星电话功能的手机。该功能直接将手机的电话信号发送至地球同步卫星，再由该卫星将信号转发到接收站。如图，A处为赤道附近的空旷地带，某人在A处利用手机拨打卫星电话。已知地球自转的角速度为，地球的半径为，地球的质量为，万有引力常量为。如果地球同步卫星B能接收到此人在A处所拨打的卫星电话，则间的最远距离为（）A. B. C. D.2.（2024·青海省西宁市·一模）在芯片制造过程中，离子注入是芯片制造重要的工序。图a是我国自主研发的离子注入机，图b是简化的注入过程原理图。静止于A处的离子，经电压为的电场加速后，沿图中半径为的圆弧虚线通过磁分析器，然后从点垂直进入矩形CDQS有界匀强电场中，最后恰好打在点，已知磁分析器截面是四分之一圆环，内部为匀强磁场，方向垂直纸面向里；矩形区域内匀强电场水平向左，，。整个装置处于真空中，离子的质量为、电荷量为，离子重力不计。求：（1）离子进入匀强电场区域点时的速度大小及磁分析器通道内磁感应强度大小；（2）矩形区域内匀强电场场强大小。交通工具1.（2024·陕西省咸阳市·一模）2023年8月，上海发布自动驾驶5G标准，推动自动驾驶技术快速发展。甲、乙两辆5G自动驾驶测试车，在不同车道上沿同一方向做匀速直线运动，甲车在乙车前，甲车的速度大小，乙车的速度大小，如图所示。当甲、乙两车相距时，甲车因前方突发情况紧急刹车，已知刹车过程的运动可视为匀减速直线运动，加速度大小，从刹车时开始计时，两车均可看作质点。求：（1）两车并排行驶之前，两者在运动方向上的最远距离；（2）从甲车开始减速到两车并排行驶所用时间t。2.（2024·山西省晋城市·三模）磁悬浮列车是一种靠磁悬浮力来推动的列车，它通过电磁力实现列车与轨道之间无接触的悬浮和导向，再利用直线电机产生的电磁力牵引列车运行，由于其轨道的磁力使之悬浮在空中，减少了摩擦力，因此速度可达400km/h以上。某科研团队为研究磁悬浮列车的运动情况，制作了总质量kg的列车模型，如图甲所示，该列车底部固定一与列车绝缘的矩形金属线框abcd，线框的总电阻Ω，用两根足够长、水平固定、间距m（和矩形线框的边长ab相等）的平行金属导轨PQ、MN模拟列车行驶的车轨，导轨间存在垂直导轨平面的等间距不间断的交替匀强磁场，相邻两匀强磁场的方向相反、磁感应强度大小均为T，每个特定磁场横向宽度恰好与矩形线框的边长ad相等，如图乙所示（图乙中只画出矩形线框）。将列车放置于车轨上，当匀强磁场以速度向右匀速运动时，列车因受到磁场力而运动起来，运动过程中受到的阻力恒为N。（1）求列车加速时的最大加速度；（2）求列车以最大速度行驶时外界供能的功率P；（3）若磁场由静止开始向右做匀加速运动并开始计时，在时列车才开始运动，之后线框中的电流保持不变，在时磁场突然静止，时列车才静止，求列车的制动距离d。1．（2024·辽宁省名校联盟高三·3月份联合考试）（多选）磁悬浮电梯是基于电磁学原理使电梯的轿厢悬停及上下运动的，如图甲所示，它主要由磁场和含有导线框的轿厢组成。其原理为：竖直面上相距为的两根绝缘平行直导轨，置于等距离分布的方向相反的匀强磁场中，磁场方向垂直于导轨平面，磁感应强度大小均为，每个磁场分布区间的长度都是，相间排列，如图乙所示。当这些磁场在竖直方向匀速平动时，跨在两导轨间的宽为、长为、总电阻为的导线框（固定在轿厢上）将受到安培力。当磁场平动速度为时，轿厢悬停；当磁场平动速度为时，轿厢最终竖直向上做匀速运动。重力加速度为，下列说法中正确的是（）A.速度和的方向都是竖直向上B.速度的方向竖直向上，速度的方向竖直向下C.导线框和电梯轿厢的总质量为D.轿厢匀速上升的过程中，外界每秒钟提供给轿厢系统的总能量为2．（2024·宁夏银川市唐徕中学·一模）（多选）亚运“黑科技”赛场“场务”机器狗凭借满满科技感出圈，成为“智能亚运”里的一道亮丽风景线。现了解，该机器狗专用的充电电池其部分参数如图所示，则下列说法正确的是（）电池参数版本长续航版产品名称Go1专用电池电池类型聚合物锂离子电池额定容量9000mAh199.8Wh充电跟制电压DC25.2V最大充电功率151.2WA.若按充电限制电压给电池充电，则最大充电电流为B.该电池的电动势为C.若该电池以的电流工作，最多可使用4.5个小时D.将已耗尽电能的电池充满，需消耗的电能约为热点03人工智能、新材料、高科技新式交通工具常与匀变速直线运动、磁场、电磁感应进行综合手机常与万有引力、电磁感应、传感器进行综合智能电梯常与超失重现象、牛顿运动定律综合（建议用时：40分钟）力与运动1.（2024·陕西省长安区·高三第一次联考）（多选）如今智能手机中普遍安装了陀螺仪，它是一种加速度传感器，尺寸目前可以做到（3×3×1）mm，可集成于手机内部，用来检测手机的姿态。其工作原理如图所示，当手机运动状态改变时，固连在手机上的A部分随手机一起运动时，质量块B是通过弹性物体连接手机，由于惯性，不会随手机立刻发生变化，出现运动滞后，这样电容器电容值就发生了变化，变化的电容值会通过电信号传输给处理单元，就可测量手机的姿态，铺三层这种结构，就可以测出手机的前后左右和上下以及旋转，这样就可以360°无死角检测手机运动。以下说法中正确的是（）A.在外太空，完全失重的情况下，这种传感器仍然可以使用B.可以测量出任意情况下手机相对地面的速度C这种探测器可以测量地磁场强度，进而进行GPS定位D.改变电容的值是通过改变正对面积和板间距d来实现的【答案】AD【解析】A．这种传感器的使用原理是惯性，跟重力无关，所以在外太空，完全失重的情况下，这种传感器仍然可以使用，故A正确；BC．这种探测器可以测出手机的前后左右和上下以及旋转，不可以测量出任意情况下手机相对地面的速度，也不可以测量地磁场强度，进行GPS定位，故BC错误；D．由图可知，手机上的A部分与质量块B发生相对移动时，电容的正对面积和板间距d发生变化，所以改变电容的值是通过改变正对面积和板间距d来实现的，故D正确。故选AD。2.（2024·北京市海淀区·一模）如图所示，某人站上向右上行的智能电动扶梯，他随扶梯先加速，再匀速运动。在此过程中人与扶梯保持相对静止，下列说法正确的是（）A扶梯加速运动阶段，人处于超重状态B.扶梯加速运动阶段，人受到的摩擦力水平向左C.扶梯匀速运动阶段，人受到重力、支持力和摩擦力D.扶梯匀速运动阶段，人受到的支持力大于重力【答案】A【解析】AB．依题意可知在加速运动过程中，人的加速度向右上方，加速度在竖直向上的方向上有分量和在水平向右方向有分量，可知人处于超重状态，人受到的摩擦力水平向右，故A正确，B错误；CD．扶梯匀速运动阶段，由平衡条件可知人受到自身重力，扶梯对它竖直向上的支持力，共计两个力的作用，且扶梯对人的支持力大小等于重力大小，故C、D错误。故A。能量与动量1．（2025·宁夏银川二中·统练二）无人快递车在水平路面上从静止开始做直线运动，经过到达目的地停止运动，快递车在整个运送过程中牵引力F随时间t的变化关系如图所示，图中和未知。假设快递车与货物总质量，运行时所受阻力为自身重力的0.05倍，重力加速度取，时间内位移大小。求：（1）快递车在加速和减速过程中的加速度大小；（2）快递车在整个运动过程中牵引力所做的功。【答案】（1），；（2）【解析】（1）由题意可知，快递车运行时所受阻力为快递车在加速过程中，由牛顿第二定律快递车在减速过程中，由牛顿第二定律其中解得设加速时间为，减速时间为，由运动学公式其中联立解得，故快递车在加速和减速过程中的加速度大小分别为，。（2）全程对快递车由动能定理其中代入解得，快递车在整个运动过程中牵引力所做的功为2.（2024·吉林省白山市·二模）智能机器人自动分拣快递包裹系统被赋予“惊艳世界的中国黑科技”称号。分拣机器人工作效率高，落袋准确率达99.9%。在供包台工作人员将包裹放在机器人的水平托盘上，智能扫码读取包裹目的地信息，经过大数据分析后生成最优路线，包裹自动送至方形分拣口。如图甲，当机器人抵达分拣口时，速度恰好减速为零，翻转托盘使托盘倾角缓慢增大，直至包裹滑下，将包裹投入分拣口中（最大静摩擦力近似等于滑动摩擦力，重力加速度g大小取）。如图乙，机器人A把质量的包裹从供包台沿直线运至相距的分拣口处，在运行过程中包裹与水平托盘保持相对静止。已知机器人A运行最大加速度，运行最大速度，机器人运送包裹途中，看作质点。（1）求机器人A从供包台运行至分拣口所需的最短时间t；（2）若包裹与水平托盘的动摩擦因数为，则在机器人A到达投递口处，要使得包裹刚开始下滑，托盘的最小倾角应该是多少；（3）机器人A投递完包裹后返回供包台途中发生故障，机器人A立刻制动，制动时速度为3m/s，由于惯性，机器人A在地面滑行4.5m后停下来，此时刚好有另一机器人B，以最大速度碰撞3m/s与机器人A发生弹性正碰，碰撞后机器人A滑行了2m停下来（其加速度与制动后滑行加速度相等，机器人A、B均看作质点）。则机器人B的总质量是机器人A的多少倍？【答案】（1）16s；（2）；（3）0.5倍【解析】（1）当机器人A先做匀加速直线运动加速至3m/s，然后做匀速直线运动，最后做匀减速直线运动至零时，机器人A从供包台运行至分拣口所需时间最短。做匀加速直线运动阶段根据运动学的公式可得匀减速直线运动阶段根据运动学的公式得匀速直线阶段根据运动学的公式得运行总时间（2）设要使包裹刚开始下滑，托盘的最小倾角，对包裹，受力分析得其中托盘的最小倾角（3）设机器人A制动后滑行过程中的加速度大小为a，则有机器人A制动后滑行4.5m后停下来，则有设机器人A被碰后瞬间的速度为，滑行2m后停下来，则有联立可得A、B发生弹性碰撞，A和B组成的系统根据动量守恒定律和能量守恒定律有解得由于，，可得故机器人B的质量是机器人A的0.5倍。电场与磁场1.（2024·青海省海南藏族自治州·一模）阿尔法磁谱仪，又称反物质太空磁谱仪，用于探测宇宙中的反物质（由反粒子构成的物质）和暗物质，它依靠一个巨大的超导磁铁及六个超高精确度的探测器来完成搜索的使命，如图甲所示。该磁谱仪核心部分截面是圆形匀强磁场区域磁场方向垂直纸面向外，如图乙所示，a为入射窗口，各粒子从a处沿直径方向射入磁场，且入射速度相同，a、b、c、d、e、f为圆周上六等分点，若质子（）射入后从b点射出，则反氚核粒子（）射入后的出射点为（）A.b点 B.c点 C.e点 D.f点【答案】C【解析】质子射入磁场后从b点射出，其运动轨迹如图所示设圆形磁场区域的半径为R，由几何关系可知，质子运动轨迹的半径若是反氚核粒子以同样的速度射入磁场，其偏转方向与质子进入磁场时的偏转方向相反，根据粒子在磁场中做圆周运动的半径知，反氚核粒子做圆周运动的轨迹半径是质子轨迹半径的3倍，故反氚核粒子将由e点射出。故选C。2.（2024·山西省晋城市·一模）大型强子对撞机是将质子加速后对撞的高能物理设备，如图甲所示，对撞机的主要结构由两个质子束发射器、两个半圆环轨道质子加速器和质子对撞区域组成。半圆环轨道中的电场线是与圆环共圆心的同心圆弧，且到圆心距离相同的位置电场强度大小相等，质子沿圆环轨道中心进入半圆环轨道后，在磁束缚装置作用下沿圆环中心加速运动，最终在对撞区域碰撞。已知质子质量m=1.6×10-27kg、电荷量e=1.6×10-19C，半圆环加速轨道中心处到圆心距离R=50m，该处电场强度的大小E=×105V/m。发射器发射出的质子初速度忽略不计。计算时取=10，不考虑质子质量的相对论效应。若某次实验时将右侧加速器和发射器往上平移d=0.2m，平移后对撞区域如图乙所示，质子进入对撞区域时的位置的水平距离D=0.4m，入射点分别为A点和B点，其他装置不变，为了使质子在对撞区域恰好相撞，可以在对撞区域内加一个垂直纸面向里的匀强磁场。不计质子受到的重力，取sin37°=0.6，cos37°=0.8，下列说法正确的是（）A.质子在所加磁场中运动的半径为0.5mB.所加匀强磁场的磁感应强度大小为8TC.两质子在对撞区域的磁场中各运动，s时相撞D.若所加匀强磁场为两个直径相同、垂直纸面向里的匀强磁场，则每个圆形磁场的最小面积为m2【答案】C【解析】A．根据动能定理，电场力做的功等于动能的变化量，有解得=1×108m/s根据题意作出粒子的轨迹如图所示，根据几何关系有解得r=0.25m故A错误；B．根据洛伦兹力提供向心力有解得B=4T故B错误；C．每个质子在磁场中运动的时间s故C正确；D．所加圆形磁场的直径为2R'，满足解得m圆形磁场的最小面积m2故D错误。电路与电磁感应1.（2024·青海省海南藏族自治州·二模）CPU卡是一种基于芯片的智能卡，内部集成了处理器、存储器和加密模块等多个组件，正常工作电流约为，其天线为如图所示的线圈，线圈尺寸从内到外逐渐变大，共3匝，其边长分别为、和，正常工作时匀强磁场垂直穿过线圈，磁感应强度的变化率为，则CPU卡工作时的功率约为（）A B.C. D.【答案】C【解析】根据法拉第电磁感应定律，可得功率为故选C。2.（2024·青海省西宁市·一模）新款手机越来越多的采用基于变压器原理的无线充电技术。简化的充电原理图如图所示。发射线圈连接的交流电，接收线圈输出电压5V，若工作状态下，变压器可看做理想变压器、下列说法正确的是（）A.发射线圈中的电流每秒钟方向变化50次B.接收线圈中的电流小于发射线圈中的电流C.发射线圈与接收线圈中交变电流的频率之比为1∶44D.发射线圈与接收线圈中磁通量变化率之比为1∶1【答案】D【解析】A．交变电流的频率故发射线圈中的电流每秒钟方向变化400次。故A错误；B．由可知接受线圈中的电流大于发射线圈中的电流。故B错误；C．变压器原副线圈中交变电流的频率相同。故C错误；D．任一瞬间穿过发射线圈的磁通量与穿过接受线圈的相同，发射线圈与接收线圈中磁通量变化率之比为1∶1。故D正确。故选D。机械振动与机械波光学电磁波1.（2024·山西省名校联考·三模）高压汞灯，UV光刻机的紫外光源，它可以产生365nm、404nm、436nm、546nm和579nm五条尖锐的光谱线，但这些光中只有h线（404nm）是光刻机所需要的。高压汞灯辐射的光通过图中的三棱镜分离后形成a、b、c、d、e五束，其中适合UV光刻机的是（）A.a B.b C.d D.e【答案】C【解析】根据折射率的定义式有由图可知，五束光在空气中的入射角相等，a、b、c、d、e五束光在介质中的折射角依次减小，可知折射率越大，波长越小，则有由于只有h线（404nm）是光刻机所需要的，根据题中给出的五条尖锐的光谱线的波长大小关系，可知，只有d光束适合UV光刻机。故选C。2.（2024·宁夏银川一中·三模）导光柱是将光以最小的损耗从一个光源传输到距离该光源一定距离的另一个点的装置，其中，光滑内凹输入端的导光柱将有效提高光线捕获能力。如图为某一导光柱的纵截面简化示意图，导光柱下端AEB为半球凹形输入端，半径为R，O为圆心。导光柱横截面直径与半圆形直径相等，其高度为。球心O处有一点光源，能发出各个方向的单色光。该纵截面内只有120°范围的光线才能够在进入导光柱后不被折射出AD或BC侧面，从而导致光传输的损耗。（1）求导光柱介质的折射率；（2）某条从光源O发出的光线与AB边界的夹角为，求此条光线到达输出端CD的时间t。【答案】（1）2；（2）【解析】（1）由几何关系及全反射临界角可知（2）此条光线在半球凹形输入端的时间为由折射率与速度公式得绘出光路图如下有几何关系得此条光线在导光柱中传播的距离为此条光线在导光柱中传播的时间为此条光线到达输出端CD的时间为解得热学近代物理1.（2024·宁夏银川市唐徕中学·一模）智能手机的摄像头光圈尺寸和曝光时间会影响照片的成像质量。某智能手机的摄像头光圈的面积为，标准曝光时间为，暗室中有一个黄色的点光源，发光功率为，现用该手机在距离点光源处正对光源拍照。已知黄光的波长为，真空中的光速为。普朗克常量为，不考虑空气对光子的吸收，则单次拍照进入手机摄像头快门的光子个数为（）A. B. C. D.【答案】A【解析】由光的频率与波长的关系为所以一个光子的能量为该光源在曝光时间t内发出的光能为在曝光时间t内进入手机摄像头的光所具有的能量为，有则曝光时间t内穿过该摄像头的光子数为故选A。2.（2024·山西省阳泉市·三模）光刻机是制作芯片的核心装置，主要功能是利用光线把掩膜版上的图形印制到硅片上。如图所示，传统光刻机使用的是波长为的深紫外线，而采用波长的极紫外光光刻是传统光刻技术向更短波长的合理延伸。光刻机在使用时，常在光刻胶和投影物镜之间填充液体以提高分辨率。下列说法正确的是（）A.深紫外线的光子能量比极紫外线更大B.深紫外线的光子动量比极紫外线更大C进入液体后深紫外线传播速度比极紫外线更快D.两种紫外线从真空区域进入浸没液体中时，极紫外线比深紫外线更容易发生衍射，能提高分辨率【答案】C【解析】A．深紫外线比极紫外线的波长大，频率小，根据，则深紫外线的光子能量比极紫外线更小，选项A错误；B．根据深紫外线的波长较长，则光子动量比极紫外线更小，选项B错误；C．深紫外线的频率小，折射率小，根据可知，进入液体后深紫外线传播速度比极紫外线更快，选项C正确；D．两种紫外线从真空区域进入浸没液体中时，极紫外线因波长较小，则比深紫外线更不容易发生衍射，能提高分辨率，选项D错误。故选C。医疗1.（2024·吉林省白山市·二模）2023年11月，首台国产质子治疗装置在上海正式走向临床治疗（如图甲），该装置的原理是质子加速后汇聚到圆柱形管道中轴线形成质子束，然后经高能运输线运送至各治疗室。现有质子加速后，沿圆柱形管道中轴线以匀速运动，如图乙，现由于某些客观原因，管道需要“拐弯”到另一对接圆柱形管道，对接管道与原管道夹角，现在“拐弯”处矩形ABCD区域内加上电场或磁场，使得管道中质子从该区域出射时刚好沿对接管道的中轴线运动（从ED的中点并与水平方向成射出）。已知：，质子电荷量，质子质量，质子重力不计，下面有两种设计方案：（1）方案一：在矩形ABCD区域，区域内设计一沿AC方向的匀强电场，使质子最终从ED的中点并与水平方向成射出，求电场强度的大小，以及AB与CD间需施加多大电压才能形成该电场；（2）方案二：在矩形ABCD区域内设计一垂直ABCD所在平面的匀强磁场，使质子最终从ED的中点并与水平方向成射出，求所需的磁场强度B的大小和方向；（3）你认为上述两种方案中哪种方案更符合实际情况，便于实施，简要说明理由。【答案】（1），；（2），方向垂直于纸面向外；（3）方案二，理由见解析【解析】（1）方案一：设计一沿AC方向的匀强电场，则质子在该区域内做类平抛运动，如图有，，得（2）方案二：加入垂直ABCD平面向外的磁场，质子在磁场中做匀速圆周运动，设轨道半径为r，如图由洛仑兹力提供向心力得如图已知两点速度方向，分别做垂线，交点即为圆心由几何关系得得方向垂直于纸面向外（3）方案一施加电压明显过高，从安全和技术角度已经无法实现，且电场会改变粒子的能量，因此无法使用；方案二所需磁感应强度，从安全和技术上看完全可以实现，同时也不会改变粒子的动能。因此，方案二更符合实际情况，便于实现。2.（2024·辽宁省名校联盟高三·3月份联合考试）高压氧舱是进行高压氧疗的设备，某高压氧舱内气体压强为大气压强的1.5倍，温度为17℃，体积为，密度为，热力学温度与摄氏温度之间的关系式为。高压氧舱中的气体始终可视为理想气体。（计算结果均保留3位有效数字）（1）仅将高压氧舱内的气体温度升高至27℃，求高压氧舱内的压强为标准大气压强的几倍；（2）保持高压氧舱内的温度为27℃，释放出舱内部分气体，使压强恢复到大气压强的1.5倍，求释放出的气体质量。【答案】（1）1.55；（2）1.35kg【解析】（1）仅将高压氧舱内的气体温度升高至27℃，可知气体做等容变化，设标准大气压强为，则有由查理定律可得解得（2）以舱内气体为研究对象，气体做等温变化，则有由玻意耳定律可得解得由气体的密度公式可得，此时气体的密度为气体体积的变化释放出的气体质量新材料1.（2024·安徽池州·二模）石墨烯是目前世界上已知的强度最高的材料，它的发现使“太空电梯”的制造成为可能，人类将有望通过“太空电梯”进入太空。设想在地球赤道平面内固定安装一垂直于地面延伸到太空的轻质电梯，电梯顶端可超过地球的同步卫星A的高度延伸到太空深处，这种所谓的太空电梯可用于降低成本地发射绕地人造卫星。如图所示，假设某物体B乘坐太空电梯到达了图示的位置并停在此处，与同高度运行的卫星C和同步卫星A相比较（）A.B的角速度小于C的角速度B.B的线速度大于同步卫星A的线速度C.若B突然脱离电梯，B将做离心运动D.B的向心加速度大于A的向心加速度【答案】A【解析】A．由图可知C的周期小于同步卫星的周期，即小于B的周期，则C的角速度大于B的角速度，故A正确；B．因B与同步卫星A的角速度相同，由知同步卫星A的线速度大，故B错误；C．若B突然脱离电梯，因其线速度小于同轨道的卫星的线速度，则所需向心力小于万有引力，做近心运动，故C错误；D．因B与同步卫星A的角速度相同，根据可知A的向心加速度大于B的向心加速度，故D错误。故选A。2.（2024·广东多校联考·三模）石墨烯是一种由碳原子紧密堆积成单层二维六边形晶格结构的新材料，一层层叠起来就是石墨，1毫米厚的石墨约有300万层石墨烯。下列关于石墨烯的说法正确的是（）A.石墨是晶体，石墨烯是非晶体B.石墨烯中碳原子始终静止不动C.石墨烯熔化过程中碳原子的平均动能不变D.石墨烯中的碳原子之间只存在引力作用【答案】C【解析】A．石墨有规则的形状是晶体，石墨烯是石墨中提取出来的新材料，也有规则的形状是晶体，故A错误；B．石墨中的碳原子是一直运动的，故B错误；C．石墨烯是晶体，在熔解过程中，温度不变，故碳原子的平均动能不变，故C正确；D．石墨烯中的碳原子之间同时存在分子引力和分子斥力，故D错误。故选C。华为手机1．（2024·宁夏银川市唐徕中学·一模）2023年8月29日，华为发布了全球首款支持卫星电话功能的手机。该功能直接将手机的电话信号发送至地球同步卫星，再由该卫星将信号转发到接收站。如图，A处为赤道附近的空旷地带，某人在A处利用手机拨打卫星电话。已知地球自转的角速度为，地球的半径为，地球的质量为，万有引力常量为。如果地球同步卫星B能接收到此人在A处所拨打的卫星电话，则间的最远距离为（）A. B. C. D.【答案】C【解析】卫星B的轨道半径满足解得如果地球同步卫星B能接收到此人在A处所拨打的卫星电话，则A、B的连线不被地球遮挡，故A、B最远时A、B的连线与地球相切，由几何关系得A、B间的最远距离联立可得故选C。2.（2024·青海省西宁市·一模）在芯片制造过程中，离子注入是芯片制造重要的工序。图a是我国自主研发的离子注入机，图b是简化的注入过程原理图。静止于A处的离子，经电压为的电场加速后，沿图中半径为的圆弧虚线通过磁分析器，然后从点垂直进入矩形CDQS有界匀强电场中，最后恰好打在点，已知磁分析器截面是四分之一圆环，内部为匀强磁场，方向垂直纸面向里；矩形区域内匀强电场水平向左，，。整个装置处于真空中，离子的质量为、电荷量为，离子重力不计。求：（1）离子进入匀强电场区域点时的速度大小及磁分析器通道内磁感应强度大小；（2）矩形区域内匀强电场场强大小。【答案】（1）；；（2）【解析】（1）离子经过加速电场，由动能定理可知解得在磁分析器中，洛伦兹力提供向心力有解得（2）离子匀强电场中运动时，水平方向做匀加速运动，则由运动学公式可知竖直方向做匀速运动解得交通工具1.（2024·陕西省咸阳市·一模）2023年8月，上海发布自动驾驶5G标准，推动自动驾驶技术快速发展。甲、乙两辆5G自动驾驶测试车，在不同车道上沿同一方向做匀速直线运动，甲车在乙车前，甲车的速度大小，乙车的速度大小，如图所示。当甲、乙两车相距时，甲车因前方突发情况紧急刹车，已知刹车过程的运动可视为匀减速直线运动，加速度大小，从刹车时开始计时，两车均可看作质点。求：（1）两车并排行驶之前，两者在运动方向上的最远距离；（2）从甲车开始减速到两车并排行驶所用时间t。【答案】（1）45m；（2）12s【解析】（1）当辆车速度相等时，两者的距离最大，设经过时间t1两者速度相等，由，则解得在t1时间内甲车位移为乙车位移为两车并排行驶之前，两者在运动方向上的最远距离（2）设经过时间t2甲车停下来，根据运动学公式可得在t2时间内，甲车的位移乙车的位移为说明甲车速度减小到零时，甲、乙两车还相距20m，到两车并排乙车再运动的时间为所以从甲车开始减速到两车并排行驶所用时间2.（2024·山西省晋城市·三模）磁悬浮列车是一种靠磁悬浮力来推动的列车，它通过电磁力实现列车与轨道之间无接触的悬浮和导向，再利用直线电机产生的电磁力牵引列车运行，由于其轨道的磁力使之悬浮在空中，减少了摩擦力，因此速度可达400km/h以上。某科研团队为研究磁悬浮列车的运动情况，制作了总质量kg的