压轴题11 科学探究-2020年中考物理挑战压轴题(尖子生专用)

压轴题11科学探究1．阅读短文，回答文后的问题。

涡轮喷气发动机如图所示，为某轴流式涡喷发动机，其结构是由进气道、压气机、燃烧室、涡轮和尾喷管组成，其中压气机与涡轮装在同一条转轴上工作，工作时，空气首先进入发动机的进气道，当飞机飞行时，可以看作气流以飞行速度流向发动机，由于飞机飞行的速度是变化的，而进入压气机气流速度有一定限制，因而进气道的功能就是通过可调管道来调整气流速度，使进入进气道的气体全部通过可调管道，空气流过压气机时被压气机的旋转叶片压缩后进入燃烧室，这部分气体与燃料混合后在燃烧室中燃烧，产生的高温高压气流推动涡轮，一边带动压气机正常工作，一边从尾喷管喷出高速气流推动飞机飞行。

一架搭载某涡轮喷气发动机的飞机，其部分参数如下表，其中热效率是指涡轮喷气发动机获得的机械能与燃料完全燃烧产生的内能之比，而推进效率则是指涡轮喷气发动机传递给飞机的推进功（推力所做的功）与其获得的机械能之比。

热效率1η推进效率2η航空燃油热值q（1）工作中，涡轮喷气发动机常用循环流动的水进行冷却，这是因为水的______大。

（2）关于涡轮喷气发动机，下列说法中正确的是（__________）A．进气道中吸入的是空气和燃气的混合气体B．燃烧室中，机械能转化为内能C．燃料耗尽后还可以利用压气机压缩气体推动涡轮转动D．尾喷管中喷出的高速气流对飞机做功（3）设可调管道的通风口面积为S1，当飞机加速飞行时，应使通风口面积S1_______（填“变大”“不变”或“变小”）。

v （4）已知上述飞机所受空气阻力f与飞行速度v的平方成正比，比例系数为k，当飞机以cm s的水平速度匀速巡航t秒，若涡轮喷气发动机的功效Q是指发动机提供给飞机的推力与发动机机械功率的比值，则其功效的字母表达式为Q=______N/W（用提供的字母表达）。

2．为救治病人，急需将一种药品送到偏远的山村，这种药品要求在0℃以下存放，常用保温瓶不能满足需要。

同学们经过讨论，为保障药品在0℃以下存放，设计了如图所示的冷藏盒。

(1)其中药品应放置于________（A/B）处，另一处空间放置低温物质。

(2)关于保温盒填充材料，你选择________（铝合金/发泡塑料/砂石）。

(3)关于放置在保温瓶内的低温物质的选择，小明认为只要放普通冰块即可，小华却认为应该放置由盐水凝固而成的冰块（简称“盐冰”）。

你支持________的选择。

3．阅读以下材料完成题双光温测智能识别系统在企业复工复产和人口聚集的地方，体温监测是疫情防控的第一大关口，双光温测智能识别系统，大幅度地提高了测温效率，为疫情防控工作提供了有力保障。

双光温测智能识别系统相较于传统人工问询、查验、登记、测温的防疫工作流程，大大提高效率和准确度，减少了人工操作环节，有效减少因近距离接触导致的交叉感染风险。

使用双光温测智能识别系统，保证每个通过的人额头上都显示温度，体温正常者和. 异常者在大屏幕上清晰可见，如图所示。

而双光温测智能识别系统. 中测量温度的原理主要是红外测温。

60年代找国研制成功第一台红外测温仪，国产红外热像仪在昆明研制成功，实现了国产化。

光学系统汇集其视场内的目标红外辐射能量，视场的大小由测温仪的光学零件以及位置决定。

红外能量聚焦在光电探测仪上并转变为相应的电信号。

该信号经过放大器和信号处理电路按照仪器内部的算法和目标发射率校正后转变为被测目标的温度值。

除此之外，还应考虑目标和测温仪所在的环境条件，如温度、气氛、污染和干扰等因素对性能指标的影响及修正方法。

一切温度高于绝对零度的物体都在不停地向周围空间发出红外辐射能量。

物体的红外辐射能量的大小及其按波长的分布——与它的表面温度有着十分密切的关系。

因此，通过对物体自身辐射的红外能量的测量，便能准确地测定它的表面温度，这就是红外辐射测温所依据的客观基础。

黑体辐射定律：黑体是一种理想化的辐射体，它吸收所有波长的辐射能量，没有能量的反射和透过，其表面的发射率为1。

应该指出，自然界中并不存在真正的黑体，但是为了弄清和获得红外辐射分布规律，在理论研究中必须选择合适的模型，这就是普朗克提出的体腔辐射的量子化振子模型，从而导出了普朗克黑体辐射的定律，即以波长表示的黑体光谱辐射度，这是一切红外辐射理论的出发点，故称黑体辐射定律。

物体发射率对辐射测温的影响：自然界中存在的实际物体，几乎都不是黑体。

所有实际物体的辐射量除依赖于辐射波长及物体的温度之外，还与构成物体的材料种类、制备方法、热过程以及表面状态和环境条件等因素有关。

因此，为使黑体辐射定律适用于所有实际物体，必须引入一个与材料性质及表面状态有关的比例系数，即发射率。

该系数表示实际物体的热辐射与黑体辐射的接近程度，其值在零和小于1的数值之间。

根据辐射定律，只要知道了材料的发射率，就知道了任何物体的红外辐射特性。

当用红外辐射测温仪测量目标的温度时首先要测量出目标在其波段范围内的红外辐射量，然后由测温仪计算出被测目标的温度。

单色测温仪与波段内的辐射量成比例；双色测温仪与两个波段的辐射量之比成比例。

红外系统：红外测温仪由光学系统、光电探测器、信号放大器及信号处理、显示输出等部分组成。

光学系统汇聚其视场内的目标红外辐射能量，视场的大小由测温仪的光学零件及其位置确定。

红外能量聚焦在光电探测器上并转变为相应的电信号。

该信号经过放大器和信号处理电路，并按照仪器内疗的算法和目标发射率校正后转变为被测目标的温度值。

(1)一切温度高于绝对零度的物体都在不停地向周围空间发出______；(2)通过对物体自身辐射的红外能量的测量，便能准确地测定它的______，这就是红外辐射测温所依据的客观基础；(3)红外能量聚焦在光电探测仪上并转变为相应的______。

该信号经过放大器和信号处理电路按照仪器内部的算法和目标发射率校正后转变为被测目标的______。

4．不同物质的热膨胀程度不同，这可以用体膨系数β来表示。

单位体积的某种物质，温度升高1℃时体积的变化叫做这种物质的体膨系数。

下面是在压强不变时，某些固体、液体在接近室温时的体膨系数：(1)由上述表格看出，金属的熔点越高，体膨系数就越_______；(2)一般来讲，液体的体膨系数远比固体的体膨系数_______；(3)一个玻璃烧瓶，容积为200cm 3，刚好装满20℃的水银。

则当该系统的温度升高到100℃时，会有_______cm 3水银从瓶中溢出。

（玻璃的体膨系数是1.2×10-5℃-1）5．阅读短文，回答问题万有引力牛顿发现的万有引力定律是17世纪自然科学最伟大的成果之一．它把地面上物体运动的规律和天体运动的规律统一了起来，对以后物理学和天文学的发展具有深远的影响．如图所示，任意两个物体有通过连心线方向上的力相互吸引，这种力叫万有引力，该引力大小与它们质量的乘积成正比与它们中心之间距离的平方成反比，与两物体的化学组成和其间介质种类无关．万有引力的计算公式为122km m F r=，其中F 表示两个物体之间的引力，k 表示万有引力常量，m 1表示物体1的质量，m 2表示物体2的质量，r 表示两个物体中心之间的距离．依照国际单位制，F 的单位为牛顿(N)，m 1和m 2的单位为千克(kg)，r 的单位为米(m)，常数k 在数值上近似地等于11226.6710N m /kg -⨯．物体所受地球的重力，大小几乎等于物体与地球间的万有引力．当物体对支持物的压力或对悬挂物的拉力小于物体所受重力时，这种现象称为失重．当物体对支持物的压力或对悬挂物的拉力大于物体所受重力时，这种现象称为超重．在距地球约400km 轨道绕地运行的“天宫二号”的宇航员就是在“失重”状态下工作的．⑴我们任意两个同学之间也有引力，但我们的行动却几乎没有受到影响，这是因为我们的_____（选填“质量”或“距离”）较小，导致引力较小．⑵如果有一颗很小的小行星，从地球与月球之间穿过，则（________）A ．小行星受到地球的引力一定小于小行星受到月球的引力B ．小行星受到地球的引力一定大于小行星受到月球的引力C ．小行星受到地球的引力可能小于小行星受到月球的引力D ．小行星受到地球的引力不可能等于小行星受到月球的引力⑶宇航员在天宫二号中处于失重状态时，他与地球之间____（选填“存在”或“不存在”）引力． ⑷当小明进入电梯，当电梯由静止突然下降时，小明感到脚底受力减小，这种现象属于_______（选填“超重”或“失重”）．⑸我们知道质量为1kg 的物体在地球表面受到的重力约为10N ，如果地球半径约为6.67×106m ，地球质量约为_________ kg ．．6．阅读《5G 时代》，回答问题。

5G 时代首届世界5G 大会于2019年11月在北京举行。

本次大会以“5G 改变世界，5G 创造未来”为主题，以“国际化、高端化、专业化”为特色，以推进国内外5G 应用发展为主线，推出了“智慧城市”、“智慧交通”、“智能制造”、“智慧医疗”等六大主题展览，以及5G 仿生机器狗等“黑科技”，描述了5G 为社会和生活带来的改变。

“5G”代表什么呢？5G 是第五代移动通信技术的简称，是最新一代蜂窝移动通信技术。

它的性能目标是高数据速率、减少延迟、节省能源、降低成本、提高系统容量和大规模设备连接，也是继4G系统之后的延伸。

5G网络的优势，在于数据传输速率远远高于以往的蜂窝网络，比当前的有线互联网还要快。

另一个优点是较低的网络延迟，响应时间低于1毫秒。

由于数据传输更快，5G 网络将不仅仅能为手机用户提供服务，而且还将成为家庭和办公网络的提供商，与有线网络提供商形成竞争。

博大精深的无线通信技术中的奥秘是什么呢？它全部都蕴含在物理学的基本公式“c=λ f ”中，即“光速=波长×频率”，在国际单位制中，波长的单位为“米（m）”，频率的单位为“赫兹(Hz）”。

电磁波的功能特性是由它的频率决定的，不同频率的电磁波，有不同的用途。

频率越高，能使用的频率资源越丰富，其传输速率就越高，同时，频率越高，波长越短，越趋近于直线传播，绕射能力越差，在传播介质中的衰减也越大。

由于5G技术采用了高频段传输，其最大的问题就是传输距离大幅缩短，覆盖能力大幅减弱。

为了解决这一问题，需要增加覆盖同一区域的5G基站的数量。

全国已经建设5G基站11.3万个，将来会更多，将来我们身边将会出现很多的“微基站”、“天线阵列”，这样同一基站下的两个用户就可以不通过基站直接实现手机间的传输。

5G的应用并不仅仅局限于消费端，更广阔的市场在于工业互联网领域的应用，如5G智慧工厂、自动驾驶等。

目前，自动驾驶是市场焦点之一，车辆利用5G通讯网络可在一、两公里之外提前感知交通信号灯，为无人驾驶提供支持。

另外，中国联通已与中国商飞共同打造了5G智慧工厂，实现了飞机制造质量、效率和动力的大幅提升。