2021届新高考物理二轮复习 创新应用3 物理与现代科学技术.pptx

1、第二部分 创新创新应用应用 创新应用创新应用3 3 物理与现代科学技术物理与现代科学技术 高考二轮总复习 物理 第二部分 创新应用 C 题组题组 1 现代科技现代科技 1全国政协委员、中国航天科技集团十一院研究员周伟江在全国政协委员、中国航天科技集团十一院研究员周伟江在 2018 年年 3 月月 10 日透露，中国已经完成火星日透露，中国已经完成火星探测器的气动设计工作，目前正探测器的气动设计工作，目前正 在试验验证，计划于在试验验证，计划于 2020 年发射火星探测器，因为火星大部分地区表年发射火星探测器，因为火星大部分地区表 面温度的昼夜差越过面温度的昼夜差越过 100 ，一般化学电池无法

2、工作，因此探测器的工，一般化学电池无法工作，因此探测器的工 作电源是放射性同位素电池，即核电池核电池将同位素在衰变过程中作电源是放射性同位素电池，即核电池核电池将同位素在衰变过程中 不断放出的核能转变为电能，核电池已成功用作航天器的电源据此猜不断放出的核能转变为电能，核电池已成功用作航天器的电源据此猜 测航天器的核电池有可能采用的核反应方程是测航天器的核电池有可能采用的核反应方程是 ( ) A3 1H 2 1H 4 2He 1 0n B235 92U 1 0n 141 56Ba 92 36Kr 31 0n C238 94Pu 234 92U 4 2He D27 13Al 4 2He 30 15

3、P 1 0n 高考二轮总复习 物理 第二部分 创新应用 【解析】【解析】 3 1H 2 1H 4 2He 1 0n 为核聚变； 为核聚变；235 92U 1 0n 141 56Ba 92 36Kr 31 0n 为核裂变； 为核裂变；238 94Pu 234 92U 4 2He 为 为 衰变；衰变；27 13Al 4 2He 30 15P 1 0n 为原子 为原子 核的人工转变，故选核的人工转变，故选 C 高考二轮总复习 物理 第二部分 创新应用 2在研发无人驾驶汽车的过程中在研发无人驾驶汽车的过程中，对比甲对比甲、乙两辆车的运动乙两辆车的运动， 两车在计时起点时刚好经过同一位置沿同一方向做直线

4、运动两车在计时起点时刚好经过同一位置沿同一方向做直线运动，它们的它们的 速度随时间变化的关系如图所示速度随时间变化的关系如图所示，由图可知由图可知 ( ) A甲车任何时刻加速度大小都不为零甲车任何时刻加速度大小都不为零 B在在t3 s时时，两车第一次相距最远两车第一次相距最远 C在在t6 s时时，两车又一次经过同一位置两车又一次经过同一位置 D甲车在甲车在t6 s时的加速度与时的加速度与t9 s时的加速度时的加速度相同相同 B 高考二轮总复习 物理 第二部分 创新应用 【解析解析】 速度时间图像切线的斜率表示加速度速度时间图像切线的斜率表示加速度，甲车的甲车的vt 图像的图像的“波峰波峰”“”

5、“波谷波谷”处切线的斜率为零处切线的斜率为零，即所对应的时刻加速度即所对应的时刻加速度 为零为零，选项选项A错误；根据错误；根据vt图像与坐标轴围成的面积表示位移可知图像与坐标轴围成的面积表示位移可知， 在在t3 s时时，两车第一次相距最远两车第一次相距最远，选项选项B正确；在正确；在t6 s时时，两车又两车又 一次速度相等一次速度相等，由图分析可知由图分析可知，此时两车位移不相等此时两车位移不相等，即不经过同一即不经过同一 位置位置，选项选项C错误；甲车在错误；甲车在t6 s时的加速度与时的加速度与t9 s时的加速度方向时的加速度方向 相反相反，选项选项D错误错误 高考二轮总复习 物理 第二

6、部分 创新应用 3二十一世纪二十一世纪，能源问题是全球关注的焦点问题能源问题是全球关注的焦点问题新能源电动新能源电动 汽车在近几年发展迅速汽车在近几年发展迅速下表给出的是某款电动汽车的相关参数：下表给出的是某款电动汽车的相关参数： 参数参数 指标指标 整车整车 质量质量 0100 km/h 加速时间加速时间 最大速度最大速度 电池容量电池容量 制动距离制动距离 (100 km/h0) 数值数值 2 000 kg 4.4 s 250 km/h 90 kW h 40 m 高考二轮总复习 物理 第二部分 创新应用 请从上面的表格中选择相关数据请从上面的表格中选择相关数据，重力加速度重力加速度g取取1

7、0 m/s2，完成完成 下列问题：下列问题： (1)求汽车在从速度为求汽车在从速度为100 km/h到完全停止的制动过程到完全停止的制动过程(可视为匀可视为匀 变速运动过程变速运动过程)中的加速度大小中的加速度大小(计算过程中计算过程中100 km/h近似为近似为30 m/s)； (2)若已知电动汽车电能转化为机械能的效率为若已知电动汽车电能转化为机械能的效率为80%，整车在整车在 行驶过程中的阻力约为车重的行驶过程中的阻力约为车重的0.05倍倍，试估算此电动汽车以试估算此电动汽车以20 m/s的的 速度匀速行驶时的续航里程速度匀速行驶时的续航里程(能够行驶的最大里程能够行驶的最大里程)，并根

8、据你的计算并根据你的计算， 提出提高电动汽车续航里程的合理化建议提出提高电动汽车续航里程的合理化建议(至少两条至少两条)； 高考二轮总复习 物理 第二部分 创新应用 (3)若此电动汽车的速度从若此电动汽车的速度从5 m/s提升到提升到20 m/s需要需要25 s，此过程中此过程中 电动汽车获得的动力功率随时间变化的关系如图所示电动汽车获得的动力功率随时间变化的关系如图所示，整车在行驶过整车在行驶过 程中的阻力仍约为车重的程中的阻力仍约为车重的0.05倍倍，求此加速过程中汽车行驶的路程求此加速过程中汽车行驶的路程(提提 示：可利用示：可利用Pt图像计算动力对电动汽车做的功图像计算动力对电动汽车做

9、的功) 【答案答案】 (1)11.25 m/s2 (2)提高电提高电 动汽车的工作效率；动汽车的工作效率；减小汽车行驶过程中减小汽车行驶过程中 的 阻 力 ；的 阻 力 ； 提 高 电 动 汽 车 电 池 的 容 量提 高 电 动 汽 车 电 池 的 容 量 (3)265 m 高考二轮总复习 物理 第二部分 创新应用 【解析】【解析】 (1)加速度加速度 av 2 t v2 0 2x 11.25 m/s2 所以加速度的大小为所以加速度的大小为 11.25 m/s2. (2)对电动汽车匀速行驶的全过程，由动能定理得对电动汽车匀速行驶的全过程，由动能定理得 WWfEk 即即 80%C0.05mgs

10、0，其中，其中 C90 kW h903.6106 J 3.24108 J 解得解得 s259.2 km 高考二轮总复习 物理 第二部分 创新应用 提高电动汽车续航里程的合理化建议：提高电动汽车续航里程的合理化建议：提高电动汽车的工作效提高电动汽车的工作效 率；率；减小汽车行驶过程减小汽车行驶过程中的阻力；中的阻力；提高电动汽车电池的容量提高电动汽车电池的容量 (3)根据动能定理得根据动能定理得 W1fx1mv 2 t 2 mv 2 0 2 动力做的功由动力做的功由 Pt 图像与坐标轴所围的面积可求得，由图求得图像与坐标轴所围的面积可求得，由图求得 W1 6.4105 J，又，又 f0.05mg

11、 解得解得 x1265 m. 高考二轮总复习 物理 第二部分 创新应用 4飞行时间质谱仪研究飞行时间质谱仪研究，我国再获技术成果我国再获技术成果其原理如图所示其原理如图所示， 它可以根据测出的带电粒子的飞行时间对气体分子进行分析它可以根据测出的带电粒子的飞行时间对气体分子进行分析在真空在真空 状态下状态下，脉冲阀脉冲阀P喷出微量气体喷出微量气体，经激光照射产生不同正离子经激光照射产生不同正离子，这些这些 正离子自正离子自a板小孔进入板小孔进入a、b间的加速电场间的加速电场，从从b板小孔射出板小孔射出，沿中线方沿中线方 向进入向进入M、N板间的方形区域板间的方形区域，然后到达紧靠在其右侧的探测器

12、然后到达紧靠在其右侧的探测器，已已 知极板知极板a、b间的电压为间的电压为U0，间距为间距为d，极板极板M、N正对且长度和间距均正对且长度和间距均 为为L，测出某一离子从测出某一离子从a板到板到b板的飞行时间为板的飞行时间为t，不计离子重力及经过不计离子重力及经过 a板时的初速度板时的初速度 高考二轮总复习 物理 第二部分 创新应用 (1)求该离子的比荷求该离子的比荷 q m； ； (2)若在若在 M、 N 间加上偏转电压间加上偏转电压 U， 为保证上述离子能直接打在探测， 为保证上述离子能直接打在探测 器上，求器上，求 U 与与 U0的关系的关系 【答案】【答案】 (1) 2d2 U0t2

13、(2)U2U0 高考二轮总复习 物理 第二部分 创新应用 【解析】【解析】 (1)离子在离子在 a、b 板间加速时，由动能定理得板间加速时，由动能定理得 qU01 2mv 2 0 离子在离子在 a、b 板间运动时间为板间运动时间为 t，故，故 d1 2vt 联立解得联立解得 q m 2d2 U0t2. (2)M、N 间加上偏转电压间加上偏转电压 U 时，离子在时，离子在 M、N 间做类平抛运动间做类平抛运动 运动时间运动时间 t1L v，加速度大小 ，加速度大小 a qU mL，偏转距离 ，偏转距离 y1 2at 2 1 由题意得由题意得 y1 2L，联立解得 ，联立解得 U2U0. 高考二轮

14、总复习 物理 第二部分 创新应用 5微观领域存在反粒子微观领域存在反粒子，反粒子组成的物质叫反物质反粒子组成的物质叫反物质物质与物质与 反物质一旦接触便会湮灭反物质一旦接触便会湮灭，发生爆炸并产生巨大能量发生爆炸并产生巨大能量质子带正电质子带正电， 反质子带等量负电反质子带等量负电在真空中进行质子和反质子湮灭的一次实验中在真空中进行质子和反质子湮灭的一次实验中， 利用如图所示的电磁场控制实验过程利用如图所示的电磁场控制实验过程，在在xOy坐标系第一象限有平行坐标系第一象限有平行 于于x轴向左轴向左、电场强度大小未知的匀强电场电场强度大小未知的匀强电场，其他象限有垂直于纸面其他象限有垂直于纸面

15、向里向里、磁感应强度大小未知的匀强磁场磁感应强度大小未知的匀强磁场，C点在点在x轴上轴上，A点在点在y轴轴 上上质子在质子在C点以速度点以速度v0垂直于垂直于x轴进入电场的同时轴进入电场的同时，反质子在反质子在O点以点以 某一速度沿某一速度沿x轴负方向进入磁场轴负方向进入磁场，它们在它们在y轴上的轴上的A点相遇而湮灭点相遇而湮灭已已 知知OC2d，OAd，质子和反质子质量为质子和反质子质量为m，电荷量为电荷量为q，不计粒子不计粒子 重力和粒子间相互作用的影响重力和粒子间相互作用的影响 高考二轮总复习 物理 第二部分 创新应用 (1)求匀强电场的电场强度求匀强电场的电场强度E和匀强磁场的和匀强磁

16、场的 磁感应强度磁感应强度B1的大小之比；的大小之比； (2)求反质子的速度求反质子的速度v1； (3)若将第一象限的电场换成垂直于纸面向若将第一象限的电场换成垂直于纸面向 里的匀强磁场里的匀强磁场，该磁场的磁感应强度该磁场的磁感应强度B22B1， 在不同的时刻分别释放质子和反质子在不同的时刻分别释放质子和反质子，反质子反质子 的速度仍然为的速度仍然为v1，要求反质子在穿越要求反质子在穿越y轴进入第轴进入第 一象限时与第一次到达一象限时与第一次到达y轴的质子相遇而湮灭轴的质子相遇而湮灭， 则质子应从则质子应从C点以多大的速度垂直于点以多大的速度垂直于x轴进入第轴进入第 一象限一象限？ 高考二轮

17、总复习 物理 第二部分 创新应用 【答案】【答案】 (1)4v 0 (2)v 0 2 (3)n 2 2n17 8 v0(n1,2,3，) 【解析】【解析】 (1)设质子在电场中运动的加速度为设质子在电场中运动的加速度为 a，反质子做匀速圆，反质子做匀速圆 周运动的周期为周运动的周期为 T， 经过时间， 经过时间 t， 质子和反质子相遇， 则， 质子和反质子相遇， 则 dv0t,2d1 2at 2， ， qEma，t1 2T， ，T2m qB1 解得解得 E4mv 2 0 qd ，B1mv 0 qd ，则，则 E B1 4v 0 . 高考二轮总复习 物理 第二部分 创新应用 (2)设反质子从设反

18、质子从 O 到到 A 做匀速圆周运动的半径为做匀速圆周运动的半径为 r， 则， 则 rd 2， 又 ， 又 qv1B1 mv 2 1 r 联立解得联立解得 v1v 0 2 . (3)设反质子在磁感应强度为设反质子在磁感应强度为 B2的磁场中做匀速圆周运动的半径为的磁场中做匀速圆周运动的半径为 R，则，则 qv1B2mv 2 1 R 解得解得 Rd 4 高考二轮总复习 物理 第二部分 创新应用 反质子在磁场中的运动轨迹如图所示， 设反质子第反质子在磁场中的运动轨迹如图所示， 设反质子第n次次(n1,2,3， ) 穿越穿越 y 轴从某点轴从某点 P 进入第一象限时的纵轴坐标为进入第一象限时的纵轴坐

19、标为 yn，则，则 yn1 n 2 d 高考二轮总复习 物理 第二部分 创新应用 设质子从设质子从 C 点以点以 vn的速度垂直于的速度垂直于 x 轴进入第一象限，做匀速圆周轴进入第一象限，做匀速圆周 运动的半径为运动的半径为 rn，在，在 P 点与第点与第 n 次次(n1,2,3，)穿越穿越 y 轴进入第一象轴进入第一象 限的反质子相遇，则限的反质子相遇，则 y2 n (rn2d)2r2 n，又 ，又 qvnB2mv 2 n rn . 得得 rnn 2 2n17 16 d(n1,2,3，) vnn 2 2n17 8 v0(n1,2,3，) 高考二轮总复习 物理 第二部分 创新应用 题组题组2

20、 电磁驱动与阻拦电磁驱动与阻拦 6超导电磁船是一种不需要螺旋桨推进的低噪音新型船超导电磁船是一种不需要螺旋桨推进的低噪音新型船，如图如图 所示是电磁船的简化原理图所示是电磁船的简化原理图，AB和和CD是与电源相连的导体板是与电源相连的导体板，AB与与 CD之间的区域浸没在海水中并有垂直纸面向里的匀强磁场之间的区域浸没在海水中并有垂直纸面向里的匀强磁场(磁场由固磁场由固 定在船上的超导线圈产生定在船上的超导线圈产生，其独立电路部分未画出其独立电路部分未画出)，以下说法正确以下说法正确 的是的是 ( ) 高考二轮总复习 物理 第二部分 创新应用 A使船前进的力，是磁场对海水中电流的安培力使船前进的

21、力，是磁场对海水中电流的安培力 B要使船前进，海水中的电流方向应从要使船前进，海水中的电流方向应从 CD 板指向板指向 AB 板板 C同时改变磁场的方向和电源的正负极，推进力的方向将与原方同时改变磁场的方向和电源的正负极，推进力的方向将与原方 向相反向相反 D若接入电路的海水电阻为若接入电路的海水电阻为 R，其两端的电压为，其两端的电压为 U，则船在海水，则船在海水 中前进时，中前进时，AB 与与 CD 间海水中的电流小于间海水中的电流小于U R 【答案】【答案】 D 高考二轮总复习 物理 第二部分 创新应用 【解析】【解析】 AB 与与 CD 之间的海水与导体板和电源构成回路，海水之间的海水

22、与导体板和电源构成回路，海水 通电后受到磁场对其向后的安培力的作用，根据牛顿第三定律可知，海通电后受到磁场对其向后的安培力的作用，根据牛顿第三定律可知，海 水对磁场水对磁场(实质是海水对超导电磁船实质是海水对超导电磁船)有向前的作用力，该力是使船前进有向前的作用力，该力是使船前进 的力，选项的力，选项 A 错误；根据左手定则可知，要使船前进，海水中的电流方错误；根据左手定则可知，要使船前进，海水中的电流方 向应从向应从 AB 板指向板指向 CD 板，选项板，选项 B 错误；同时改变磁场的方向和电源的错误；同时改变磁场的方向和电源的 正负极，推进力的方向将与原方向相同，选项正负极，推进力的方向将

23、与原方向相同，选项 C 错误；船在海水中前进错误；船在海水中前进 时，时，AB 与与 CD 间可视间可视为导体的海水做切割磁感线运动，则这部分海水为导体的海水做切割磁感线运动，则这部分海水 中会产生反感应电动势中会产生反感应电动势 E，故，故 AB 与与 CD 间海水中的电流间海水中的电流 IU E R GM r 【答案答案】 C 高考二轮总复习 物理 第二部分 创新应用 【解析】【解析】 返回器在返回器在 b 点处的加速度方向背离地心， 应处于超重状态，点处的加速度方向背离地心， 应处于超重状态， 选项选项 A 错误；返回器从错误；返回器从 a 到到 c 的过程中由于空气阻力对其做负功，返回

24、器的过程中由于空气阻力对其做负功，返回器 的动能减小，从的动能减小，从 c 到到 e 的过程中只有万有引力做功，机械能守恒，所以返的过程中只有万有引力做功，机械能守恒，所以返 回器在回器在 a、c、e 三点的速度大小应三点的速度大小应满足满足 vavcve，动能不相等，选项，动能不相等，选项 B 错误；在错误；在 d 点时返回器受到的合力等于万有引力，即点时返回器受到的合力等于万有引力，即GMm r2 mad，所以加，所以加 速度大小速度大小 adGM r2 ，选项，选项 C 正确；在正确；在 d 点时返回器做向心运动，其所受到点时返回器做向心运动，其所受到 的万有引力大于其所需的向心力，所以

25、速度大小的万有引力大于其所需的向心力，所以速度大小 v GM r ，选项，选项 D 错误错误 高考二轮总复习 物理 第二部分 创新应用 14(多选多选)2018年年5月月1日日，我国北斗导航民用我国北斗导航民用APP正式启用正式启用，北北 斗导航系统定位可以精确到厘米斗导航系统定位可以精确到厘米，全部建成后的北斗导航系统共有全部建成后的北斗导航系统共有35 颗卫星颗卫星，包括包括5颗地球同步卫星颗地球同步卫星、27颗中轨道卫星颗中轨道卫星、3颗倾斜同步轨道颗倾斜同步轨道 卫星卫星其中有一颗中轨道卫星运行周期为其中有一颗中轨道卫星运行周期为T，已知已知T24 h设地球半设地球半 径为径为R，地球

26、表面的重力加速度为地球表面的重力加速度为g，现将该中轨道卫星的运动看作匀现将该中轨道卫星的运动看作匀 速圆周运动速圆周运动，则下列说法正确的是则下列说法正确的是 ( ) 高考二轮总复习 物理 第二部分 创新应用 A该中轨道卫星的加速度大于地球同步卫星的加速度该中轨道卫星的加速度大于地球同步卫星的加速度 B该中轨道卫星的运行速度大于第一宇宙速度该中轨道卫星的运行速度大于第一宇宙速度 C该中轨道卫星离地面的高度为该中轨道卫星离地面的高度为 3 R2gT2 42 D该中轨道卫星所在轨道处的重力加速度为该中轨道卫星所在轨道处的重力加速度为 3 164R2g T4 【答案答案】 AD 高考二轮总复习 物

27、理 第二部分 创新应用 【解析】【解析】 中轨道卫星的运行周期中轨道卫星的运行周期 T24 h， 即小于地球同步卫星的， 即小于地球同步卫星的 运行周期运行周期，根据开普勒第三定律，根据开普勒第三定律 r3 T2 k，可知中轨道卫星的轨道半径小，可知中轨道卫星的轨道半径小 于地球同步卫星的轨道半径，卫星的加速度于地球同步卫星的轨道半径，卫星的加速度 aGM r2 ，可知中轨道卫星，可知中轨道卫星 的加速度大于地球同步卫星的加速度， 选项的加速度大于地球同步卫星的加速度， 选项 A 正确； 根据卫星的线速度正确； 根据卫星的线速度 v GM r ，第一宇宙速度等于近地卫星的运行速度，中轨道卫星的

28、轨，第一宇宙速度等于近地卫星的运行速度，中轨道卫星的轨 道半径大于地球半径，可知中轨道卫星的运行速度小于第一宇宙速度，道半径大于地球半径，可知中轨道卫星的运行速度小于第一宇宙速度， 选项选项 B 错误；错误； 高考二轮总复习 物理 第二部分 创新应用 中轨道卫星在预定轨道运行的过程中万有引力提供向心力， 设中轨道卫中轨道卫星在预定轨道运行的过程中万有引力提供向心力， 设中轨道卫 星离地面的高度为星离地面的高度为 h，则有，则有 GMm Rh2 m(Rh)4 2 T2 ，地球表面上的物体有，地球表面上的物体有 GMm1 R2 m1g，以上两式联立解得，以上两式联立解得 h 3 R2gT2 42 R，选项，选项 C 错误；设中错误；设中 轨道卫星所在轨道处的重力加速度为轨道卫星所在轨道处的重力加速度为 g，有，有 mgm(Rh)4 2 T2 ，将，将 上式求得的上式求得的 h 3 R2gT2 42 R 代入，解得该中轨道卫星所在轨道处的重代入，解得该中轨道卫星所在轨道处的重 力加速度为力加速度为 3 164R2g T4 ，选项，选项 D 正确正确 谢谢观看