2021年山东省青岛二中自主招生物理试卷

一、填空题（共7小题，每小题3分，满分21分）

• 1．历史攻关十余载，一朝升空即告成。“天问一号”带着民族的寄托与希望，踏上了我国探索火星的征程。“天问一号”飞船由“长征五号”运载火箭发射升空，在飞行过程中，请回答以下问题：
  （1）火箭刚刚发射处于加速上升阶段时，其动能增大、重力势能

  、机械能

  。
  （2）火箭在大气中加速到较高速度后，整流罩会剧烈发热。造成发热的主要原因是

  。
  （3）火箭脱离大气后，与飞船分离，之后进入地火转移轨道。在转移过程中，发动机即使关闭，飞船也会向火星飞去，原因是

  。
  组卷：68引用：1难度：0.8

  解析

• 2．火星车在火星表面行进时遇一障碍物，通过车顶部的射灯，投下障碍物的影子，原理如图。灯距火星表面的高度AB为H，通过传感器测得AD的长度为l,影子DE的长为x,则障碍物的高度h为多少？
  组卷：232引用：1难度：0.7

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一、填空题（共7小题，每小题3分，满分21分）

• 6．火星基地的建设需要配置电器设备，在研究电源和用电器的规律特性时，项目组进行了下列探索。如图，用电压为E的电源向定值电阻R₀和滑动变阻器R供电。闭合开关S，改变R的阻值，R两端的电压U与电流I随之变化：
  （1）试画出R变化过程中的U-I图象；
  （2）请推导使R上消耗的功率最大所需要的条件，并求出R功率的最大值；
  （3）若R₀=12Ω，R的最大阻值为20Ω，若将R的滑片从最左端移到最右端，R消耗的功率如何变化？
  
  （4）在如图的电路中，电源电压E保持不变，电阻R₁=2.5Ω，R₂=10Ω，R₃的阻值不为零。当闭合S、断开S′时，电压表的示数为4V；当同时闭合S和S′时，请判断电压表的示数范围，并说明理由。
  组卷：79引用：1难度：0.4

  解析

• 7．这一次的深空探测即将告一段落，类地行星的勘测也圆满成功。在飞船返航升空的那一瞬间，你仿佛看到人类在这个新家园安居乐业的繁荣景象。的确，当我们挣脱太阳引力的那个时刻，人类迈向的不仅是奥尔特云之外的广袤星空，更是充满无限可能与希望的美好未来。
  
  （1）为节省燃料，飞船从某恒星系的类地行星A返回地球时，使用了一种特别的动力装置。理论研究表明，光照在物体表面时，若动量为p的光子在单位时间内被完全反射，就会给物体表面施加大小为2p的作用力，这个力被称为光压。如果对着恒星展开一个巨大的反光平面，就会因为受到较大的光压而使飞船在一段时间后达到非常高的航行速度，这样的动力装置被称为光帆。假设飞船在脱离行星大气后即展开光帆并正对恒星，圆形光帆直径20km,能够完全反射光子，恒星平均辐射功率为6×10²⁶W且在空间各个方向的辐射强度相同。飞船到恒星的距离为2×10⁸km,请估算该光帆受到的光压大小（已知球表面积S=4πr²，r是球体的半径；光子的能量E与动量p的关系为：E=pc,其中c为真空中的光速，大小为3×10⁸m/s）。
  （2）飞船的航速一般是相对其环绕的中心天体而言的。所以飞行过程中，每更换一次中心天体都需要重新确认航速乘员甲在飞船内对光速进行了测量，结果发现：在飞船内测得的光速与在地球上的光速完全一致。也就是说，真空中的光速c是绝对的，以任何参照物来观测光速，结果都是一样的。由此甲想到了一个确认飞船航速的办法：飞船飞抵B行星附近时，会从一座观测站上空飞过。甲遥控启动观测站的激光探测器，然后对着飞船的正下方发射一束激光脉冲，脉冲打在激光探测器顶部，然后反射回飞船被接收，整个过程如图甲所示。探测站报告，整个反射过程所用时间为t,而甲在飞船上测得整个过程的时间为t'。由于B行星自转速度远小于飞船速度，这个过程中可认为观测站静止，飞船是匀速直线运动。请判断t与t'的大小关系，并求出此时飞船的航速。
  （3）脱离A行星所在的恒星系统后，由于整个飞船及内部的人员都几乎不受任何引力作用，处于完全失重的漂浮状态，长期处于这种状态下对健康十分不利。因此每过一段时间，飞船就会打开发动机加速，而飞船要带着乘员一同加速，就需要给乘员施加支持力，乘员会因此产生类似于地面支撑的“重力感”。曾经当过飞行员的乘员乙发现，当发动机关闭、飞船匀速直线行驶时，自己的完全失重体验与在地球上进行自由落体训练时的体验完全一致；而当发动机开启，推动飞船以与重力常数大小相等的加速度g加速直线运动时，自己的体验与静止在地球表面时也完全一致，如图乙所示。由此他进一步思考：在引力场中受到引力是质量的特点，在加速运动时维持原有运动状态也是质量的特点，但从在飞船上的体验来看，“由引力体现的质量”和“由惯性体现的质量”应当是完全等效的。正因为这个特性，任何质量的物体，如果仅受引力作用，只要有相同的运动初态，其之后的运动发展必然完全一样。乙认为，引力的这种无视物体质量，而能统一物体运动状态的性质，可能彰显着其深刻的本质：引力场是一个时空几何场。为了验证自己的想法，乙设计了这样一个实验，请选出对应的实验现象：
  当飞船发动机关闭时，从O点水平向右发射一束激光脉冲，如图甲所示，则脉冲会打在飞船侧壁的

  （选填“A点”、“A点以上”或“A点以下”）；当飞船发动机开启时，从O点水平向右发射一束激光脉冲，如图中所示，则脉冲会打在飞船侧壁的

  （选填“A点”、“A点以上”或“A点以下”）；乙由此认为，如果在地球表面上静止地放置一个箱体，从O点水平向右发射一束激光脉冲，如图丙所示，则脉冲应当打在箱体侧壁的

  （选填“A点”、“A点以上”或“A点以下”），理由是

  。
  组卷：54引用：1难度：0.1

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