2022年山东省青岛二中自主招生物理试卷

一、项目探究一、喜迎申奥成功（5×6=30分，每小题仅有一个选项是正确的）

• 1．物理中这样定义“位移”，物体由初始位置A到终止位置B间的线段长度即位移的大小，由A指向B即位移的方向，速度定义为“物体通过的位移与发生这段位移所用时间的比值”，其方向与位移方向相同。他采访了运输器材的卡车司机，得到了如下数据：汽车由器材站到达直线距离120km外的公园用了5h,卸货后原路返回，往返共用了12h,汽车上的导航记录本次运动总共走过的路程是480km。据此以下分析正确的是（　　）

  A．汽车在本次运动的全过程中速度大小为20km/h

  B．汽车在去公园的过程中速度大小为48km/h

  C．汽车在由公园返回的过程中速度大小为24km/h

  D．汽车在本次运动的全过程中速度大小为0km/h
  组卷：230引用：1难度：0.7

  解析

• 2．他找到一根匀质的、粗细均匀的长木杆，在杆中间安装了水平转轴（忽略阻力），做成一个等臂的杠杆。他又找了两个相同的厚壁气球及不计质量的细线，将充入空气后的气球分别挂在杠杆两端离转轴等距的地方，杠杆保持水平平衡。一段时间后左侧气球因缓慢漏气瘪了，如图所示。以下分析正确的是（　　）

  A．杠杆仍将保持水平平衡

  B．右侧气球受到空气的浮力较大，所以杠杆会向左倾斜

  C．若想让杠杆再次水平平衡，可将右侧气球的悬点向左移动

  D．若仅降低右侧气球内气体的温度，可能让杠杆再次水平平衡
  组卷：279引用：3难度：0.6

  解析

• 3．他用冰制成一个焦距为f的凸透镜，将点亮的火炬模型、凸透镜、光屏等依图示次序放在光具座上组装成研究透镜成像规律的装置，以下判断正确的是（　　）
  

  A．移动火炬时，火炬移动的速度大于像移动的速度

  B．光屏上可以得到与火炬等大、正立的实像

  C．成清晰实像的时候，光屏与火炬之间的距离一定大于4f

  D．若固定火炬和光屏，仅移动它们之间的透镜，可能无法成清晰的实像
  组卷：344引用：1难度：0.5

  解析

二、解答题。项目探究二、记录精彩瞬间

• 10．为流畅地向全球同步直播精彩赛事，用人造地球卫星传输信号，阅读以下材料并回答问题：对于一个天体系统，环绕天体所受中心天体的万有引力可以表示为：F=G

  M

  m

  r

  2

  ，所在位置的引力势能可以表示为：E_p=-G

  M

  m

  r

  ，其中G为万有引力常量，其值为6.67×10^-11N•m²/kg²，M、m分别为中心天体和环绕天体的质量，r为二者之间的距离，引力方向沿天体的连线，引力势能以无穷远处为零。运行过程中，环绕天体的机械能守恒（动能的表达式为：E_k=

  1

  2

  mv²）。一般情况下，环绕天体的绕行轨道是椭圆，椭圆上任意一点到两定点的距离之和相等，这两个定点称为椭圆的两个焦点。椭圆上最远的两个点之间的连线称为长轴，长轴的中垂线在椭圆内的部分称为短轴。17世纪天文学家开普勒研究行星绕太阳的运动时，提出了著名的行星运行三定律，即：
  第一定律：行星的运行轨道是椭圆，太阳位于椭圆的一个焦点上；
  第二定律：对任意一个行星，它与太阳的连线在相同时间内扫过相同的面积；
  第三定律：所有行星轨道的半长轴（长轴的一半）的立方与其公转周期的平方成正比，已知绕地球的所有卫星的运行规律也符合上述定律。
  （1）估算月球公转轨道的长轴与地球同步卫星轨道的长轴的比值是

  ；（月球公转周期约为27天，同步卫星的公转周期是1天）
  （2）除了通讯，卫星也有定位、遥感、气象探测等多项功能，不同卫星的轨道也不尽相同。对地球及其卫星组成的系统，图中心天体即地球，环绕天体为某颗卫星，它的轨道是椭圆ABCD。卫星经过B点时开始计时，经A点到达D点用时为t_BAD，再由D点经C点到达B点用时为t_DCB，则t_BAD

  t_DCB（填“＞”“＜”或“=”）；
  （3）若该卫星在近地点A的速度是v₁，到地球中心的距离是r₁，在远地点C的速度是v₂，到地球中心的距离是r₂，请证明：v₁r₁=v₂r₂；
  （4）随着人类太空活动的增加，越来越多的太空垃圾给航天活动和卫星运行带来了极大的安全隐患。假如卫星运行到近地点A时，一个高速的太空垃圾与卫星发生剧烈碰撞，撞击后卫星碎片的速度多大时，碎片才能到达无穷远处从而脱离地球引力范围？已知地球的质量约为6×10²⁴kg,r₁=8000km,v₁=7km/s。
  组卷：144引用：1难度：0.1

  解析

• 11．奥运比赛期间，机器狗巡查时发现了一处设备故障，电工维修后，某同学要来换下的元件，尝试用自己所学知识排除故障。
  
  （1）他找到了一只旧电流表，拟接在电路中检测该电流表是否能正常工作。电流表的量程为1.5A，所用电源电压为1.5V，再用一个金属框架作为负载，框架结构如图甲所示，已知该框架的每个小三角形均为正三角形，每条短边的电阻都是1Ω。为保证电流表安全，应将框架的

  （填“ab”或“cd”）两端接入电路，此时电流表示数为

  A；
  （2）通过元件说明书，得知其内部电路如图乙所示。当他运用自己所学的电路知识解决问题时，有两个难点：
  其一，电源除了标注其电压以外，旁边还标注了一个电阻值r。经查资料，他得知这个电阻被称为电源的“内阻”，是电源内部电路的电阻值，其效果相当于在电压恒定的理想电源所在支路串联一个大小为r的定值电阻，原理如图丙所示。因此，如果将一个恒压为E、内阻为r的电源接上电阻为R的定值电阻，则电路中的电流值I的表达式为

  ；
  其二，该电路中出现了多个电源，且互为并联关系。他经过认真思索，发现了对参数为“E，r”的电源外接R电阻的时候，如果对其电源表达式稍加改造，就可以写成I=

  r

  R

  +

  r

  •

  E

  r

  ，他非常敏锐的注意到：该电流表达式可以看作一个并联电路的分流值，其干路总电流为

  E

  r

  并保持不变，但是这个恒定的电流由谁来提供呢？他认为也应当存在一种新的电源，就像恒压电源能提供恒定的电压，它也应当可以使电源所在电路保持恒定的电流，暂且取名为“电流源”，以“”作为元件符号，箭头表示电流方向。如图丁所示，1号支路的电阻为r,则2号支路的电阻应为R，电流I应为通过

  （填“R”或“r”）的电流大小。如此，就神奇地完成了一个由有内阻的电压源外接电阻R到有内阻的电流源外接电阻R的等效转换。结合电源内阻的定义，你认为应当将公式中的

  E

  r

  部分理解为

  时的电流；
  （3）如果图乙中的电路参数为：R₁=1Ω，R₂=3Ω，R₃=2Ω，R₄=3Ω，E₁=3V，r₁=2Ω，E₂=6V，r₂=3Ω，E₃=9V，r₃=1Ω。若电源E₂所在支路发生断路，此时电流表示数是多少？（写出必要的计算过程和文字说明，直接写出结果不得分）
  （4）排除故障后，电路正常工作时，电流表的示数是多少？（写出必要的计算过程和文字说明，直接写出结果不得分）
  组卷：371引用：1难度：0.1

  解析