资源简介

热点02 可控核聚变研究、核能技术发展、航天领域成就、新能源汽车发展、天文观测与研究、极端天气与自然灾害
可控核聚变研究进展
中国环流三号：2023年8月25日，“中国环流三号”首次实现100万安培等离子体电流下的高约束模式运行，再次刷新中国磁约束聚变装置运行纪录。
ITER计划：国际热核聚变实验堆（ITER）计划旨在通过国际合作建造世界上最大的托卡马克装置，以验证核聚变能的科学和技术可行性。
核能技术发展
华能石岛湾高温气冷堆核电站：2023年12月，华能石岛湾高温气冷堆核电站正式投入商业运行，这是我国首座第四代核电站，也是全球首个将四代核电技术成功商业化的示范项目。
小型核反应堆研发：小型模块化反应堆（SMR）具有安全性高、灵活性强、建造周期短等优点，受到越来越多的关注。
航天领域成就
天舟七号货运飞船：2024年1月17日晚成功发射，为中国空间站的运营提供了必需的补给物资和科研支持。
快舟一号运载火箭：2024年1月5日以“一箭四星”方式成功将四颗卫星送入预定轨道，展现了我国空间快速响应能力。
天文观测与研究
北京怀柔拍摄到的极光：2023年12月1日晚，北京怀柔地区拍摄到极光，这一现象与太阳活动、地球磁场等物理知识相关。
引力波探测：引力波是一种时空涟漪，由有质量的物体的加速运动而产生。我国的引力波探测计划也在积极推进中。
新能源汽车发展
电池技术创新：新能源汽车的核心是电池技术，目前正在不断研发更高能量密度、更安全可靠的电池材料和电池结构。
自动驾驶技术：自动驾驶技术涉及到多个物理原理，如传感器原理、激光雷达原理、毫米波雷达原理等。
极端天气与自然灾害
暴雨洪涝灾害：强降水引发的洪涝灾害与流体力学中的水流运动、浮力等知识相关。
地震灾害：地震的发生与地壳运动、板块构造等物理知识相关。
一、单选题
1．（2024·四川绵阳·一模）“嫦娥五号”带回的月壤中蕴藏着非常稀有的能源物质，是一种清洁的可控核聚变燃料。已知与聚变时的核反应方程为：。已知的比结合能为1.09 MeV，的比结合能为2.57 MeV，的比结合能为7.07 MeV。则该核聚变反应释放的核能约为（　　）
A．3.3 MeV B．4.0MeV C．17.6 MeV D．18.4 MeV
【答案】D
【知识点】计算核聚变反应中释放的能量
【详解】聚变反应前的结合能为
聚变反应前的结合能为
聚变反应后的结合能为
聚变过程释放出的能量为
故选D。
2．（2024·山东烟台·三模）近日，中国科学家在人造太阳领域取得了重大突破，新一代人造太阳“中国环流三号”成功完成了一系列实验，并取得了重大科研进展，标志着我国掌握了可控核聚变高约束先进控制技术。若两个氘核对心碰撞发生核聚变，核反应方程为。其中氘核的比结合能为E1，氦核的比结合能为E2，下列说法中正确的是（　　）
A．X为质子
B．该核反应前后核子的总质量相等
C．该核反应释放的核能为
D．氦核的比结合能E2小于氘核的比结合能E1
【答案】C
【知识点】计算核聚变反应中释放的能量、计算核反应中的质量亏损、分析原子核的结合能与比结合能、典型的核聚变方程
【详解】A．根据核反应方程满足电荷数守恒和质量数守恒，可知X为，是中子，故A错误；
B．两个氘核对心碰撞发生核聚变，质量亏损释放核能，则反应前的总质量大于反应后的总质量，故B错误；
C．核反应释放核能等于生成物结合释放的能量与反应物拆开吸收能量之差，故有
故C正确；
D．因氦核的结合释放的能量大于氘核拆开吸收的能量，则氦核的比结合能E2大于氘核的比结合能E1，故D错误。
故选C。
3．（2024·江苏·模拟预测）2023年4月12日，中国有“人造太阳”之称的全超导托卡马克核聚变实验装置（EAST）创下新纪录，实现403秒稳态长脉冲高约束模式等离子体运行，为可控核聚变的最终实现又迈出了重要的一步，以下反应中属于核聚变的是（　　）
A．
B．
C．
D．
【答案】C
【知识点】发现质子和中子的核反应、α衰变的特点、本质及其方程的写法、典型的核聚变方程、铀核的典型裂变方程
【详解】A． 属于人工核转变，故A错误；
B．属于衰变，故B错误；
C．属于核聚变，故C正确；
D．属于核裂变，故D错误。
故选C。
4．（2024·浙江宁波·二模）2023年8月，新一代“人造太阳”中国环流三号首次实现100万安培等离子体电流下的高约束模式运行，标志着我国在可控核聚变领域达到了国际领先水平。“人造太阳”内部发生的一种核反应,其反应方程为，已知的比结合能为，的比结合能为，的比结合能为，光在真空中的传播速度为c。下列说法正确的是（　　）
A．核反应方程中X为
B．的结合能为
C．核反应中的质量亏损可表示为
D．半衰期为12.46年，现有100个氚原子核，经过12.46年后剩下50个氚原子核
【答案】C
【知识点】计算核反应中的质量亏损、半衰期的概念、根据条件写出核反应方程、分析原子核的结合能与比结合能
【详解】A．根据质量数与电荷数守恒可知X为，故A项错误；
B．结合能是把原子核拆解成自由核子时所需要的最小能量，而非是核反应中放出的能量17.6MeV，故B项错误；
C．核反应放出的能量为
由能量守恒可得
解得
故C项正确；
D．半衰期是大量原子核衰变的统计规律，对少数原子核的衰变不适用，故D项错误。
故选C。
5．（2024·湖北·二模）2023年8月，“中国环流三号”首次实现100万安培等离子体电流下的高约束模式运行，标志着我国在可控核聚变领域达到了国际领先水平。下列关于核聚变的说法正确的是（　　）
A．轻核聚变过程，原子核的比结合能变大
B．轻核聚变在常温常压下即可自发地进行
C．轻核聚变过程，生成物的质量大于反应物的质量
D．与核裂变反应相比，核聚变的产能效率更低
【答案】A
【知识点】核聚变现象和产生条件
【详解】A．原子的比结合能越大越稳定，生成物较稳定，比结合能变大，A正确；
B．轻核聚变反应过程需要吸收能量才能使轻核间的距离接近到发生聚变的距离，因此需要高温，B错误；
C．核反应方程电荷数和质量数守恒，释放热量，质量亏损，所以生成物的质量小于反应物的质量，C错误；
D．与核裂变反应相比，核聚变的产能效率更高，D错误。
故选A。
6．（2024·江西·一模）我国自主研发的“玲珑一号”是全球首个陆上商用小型核反应堆，未来或将应用于我国的核动力航母。“玲珑一号”中有一种核反应方程是+γ，则（ ）
A．比的比结合能大
B．核反应方程中的x等于88
C．γ射线是铀235由高能级向低能级跃迁放出的
D．γ射线的频率比X射线的频率低
【答案】A
【知识点】α和β、γ三种射线的性质、分析原子核的结合能与比结合能、铀核的典型裂变方程
【分析】本题考查核反应。解决问题的关键是清楚比结合能与质量数之间的关系，知道核反应过程质量数和电荷数守恒，知道电磁波谱的排列顺序。
【详解】B．由质量数守恒可知，核反应方程中的X等于89，故B错误；
A．由比结合能与质量数关系图像可知，的比结合能大，故A正确；
D．由电磁波谱可知，γ射线的频率比X射线的频率高，故D错误；
C． γ射线是核反应产生的新核由高能级向低能级跃迁放出的，故 C错误。
故选A。
7．（2024·江苏·模拟预测）我国玲龙一号（ACP100）为全球首个陆上商用小型模块化核反应堆，核反应方程为，其中X为（　　）
A．H B．p C．n D．e
【答案】C
【知识点】铀核的典型裂变方程
【详解】由题，X质量数为1，又因为X电荷数为0，则X为中子。
故选C。
8．（2024·四川眉山·模拟预测）“灵楼准拟泛银河，剩摘天星几个”，曾经，古人对天宫充满向往，如今，梦想走进现实，中国空间站被称为“天宫”，中国货运飞船是“天舟”，2022年5月10日01时56分，天舟四号货运飞船被长征七号运载火箭成功送入太空，8时54分，天舟四号成功相会“天宫”（空间站天和核心舱），天和核心舱距离地面约，地球北极的重力加速度为g，地球赤道表面的重力加速度为，地球自转的周期为T，天和核心舱轨道为正圆，地球为球体根据题目的已知条件，（G未知）下列说法错误的是（　　）
A．可以求出天舟四号的线速度 B．可以求出地球的质量
C．可以求出地球的半径 D．可以求出天舟四号的周期
【答案】B
【知识点】卫星的各个物理量计算、计算中心天体的质量和密度
【详解】ACD．空间站在太空时，由万有引力提供向心力，即
此时的线速度为
根据万有引力提供向心力有
当在地球北极时重力近似等于万有引力有
在赤道上有
解得
即可以求出地球的半径，上述联立可得
由题意及分析可知，g、h、T、R已知，可以求出天舟四号运行的周期T1，进而求出其线速度v，故ACD正确，不符合题意；
B．由于未知G，故无法求出地球的质量，故B错误，符合题意。
故选B。
9．（2024·湖南怀化·二模）北京时间2024年1月18日1时46分，天舟七号货运飞船成功对接于空间站天和核心舱后向端口，中国空间站基本构型由“T”字型升级为“十”字型。“中国空间站”在距地面高400km左右的轨道上做匀速圆周运动，在此高度上有非常稀薄的大气，因气体阻力的影响，轨道高度1个月大概下降2km，空间站安装有发动机，可对轨道进行周期性修正。假设中国空间站正常运行轨道高度为h，经过一段时间t，轨道高度下降了，在这一过程中其机械能损失为。已知引力常量为G，地球质量为M，地球半径为R，地球表面的重力加速度为g，空间站质量为m。规定距地球无限远处为地球引力零势能点，地球附近物体的引力势能可表示为，其中M为地球质量，m为物体质量，r为物体到地心距离。则下列说法中正确的是（ ）
A．“中国空间站”受阻力影响高度下降后运行速率减小
B．“中国空间站”正常在轨做圆周运动的线速度大小为
C．“中国空间站”正常在轨做圆周运动的动能大小为
D．“中国空间站”轨道高度下降时的机械能损失
【答案】D
【知识点】天体运动中机械能的变化、卫星的各个物理量计算
【详解】A．根据万有引力充当向心力
可得
可知，轨道半径越小，线速度越大，因此“中国空间站”受阻力影响高度下降后运行速率增大，故A错误；
B．“中国空间站”正常在轨做圆周运动的线速度大小
而当物体环绕地球表面做圆周运动时有
可得
因此“中国空间站”正常在轨做圆周运动的线速度大小还可表示为
故B错误；
C．“中国空间站”正常在轨做圆周运动的动能大小为
故C错误；
D．“中国空间站”正常在轨运行时的机械能
轨道高度下降时的机械能
可得“中国空间站”轨道高度下降时的机械能损失
故D正确。
故选D。
10．（2024·浙江湖州·二模）北京时间2024年1月5日19时20分，我国在酒泉卫星发射中心用快舟一号甲运载火箭，成功将天目一号气象星座15-18星发射升空，卫星顺利进入距地面高度约500km的预定轨道，至此天目一号气象星座阶段组网完毕。取地球同步卫星距地面高度3.6×104km，则气象星座15-18星（　　）
A．与地球同步卫星具有相同的动能
B．比地球同步卫星具有更大的绕行角速度
C．与地球同步卫星绕地球转动的周期之比为
D．环绕地球的速度大于第一宇宙速度
【答案】B
【知识点】第一宇宙速度的意义及推导、地球同步卫星与其他卫星的对比
【详解】A．由于气象星座15-18星的质量未知，所以无法比较其与地球同步卫星的动能大小，故A错误；
B．设地球质量为，卫星的轨道半径为，根据
可得地球卫星的角速度大小为
由于气象星座15-18星的轨道半径小于地球同步卫星的轨道半径，所以可知其比地球同步卫星具有更大的绕行角速度，故B正确；
C．根据开普勒第三定律，可知
设地球半径为，结合题中数据可得，气象星座15-18星与地球同步卫星绕地球转动的周期之比为
故C错误；
D．根据地球的第一宇宙速度定义，可知
得地球第一宇宙速度大小
由于气象星座15-18星的轨道半径大于地球半径，所以其环绕地球的速度小于第一宇宙速度，故D错误。
故选 B。
11．（2024·山东济南·二模）2024年1月5日，我国“快舟一号”运载火箭在酒泉卫星发射中心点火升空，以“一箭四星”方式，将“天目一号”掩星探测星座15~18星送入预定轨道（轨道近似为圆轨道，高度在400~600km之间）。我国的第一颗卫星“东方红一号”于1970年4月24日在酒泉卫星发射中心由长征一号运载火箭送入工作轨道（近地点距地球表面的距离441km、远地点距地球表面的距离2368km）。已知地球的半径为6400km，下列说法正确的是（　　）
A．“东方红一号”卫星运动的周期小于“天目一号”卫星运动的周期
B．“东方红一号”卫星的加速度大小可能等于“天目一号”卫星的加速度大小
C．“天目一号”卫星的运行速度可能大于7.9km/s
D．“天目一号”卫星从发射到进入预定轨道的整个过程均处于失重状态
【答案】B
【知识点】第一宇宙速度的意义及推导、航天器中的失重现象、不同轨道上的卫星各物理量的比较
【详解】A．“东方红一号”卫星半长轴为
=7804.5km
“天目一号”卫星的半径为
即
6800km7000km
则“天目一号”卫星的半径小于“东方红一号”卫星半长轴r1，根据开普勒第三定律
可知，“东方红一号”卫星运动的周期大于“天目一号”卫星运动的周期，A错误；
B．根据
可得
“东方红一号”卫星到地心的距离有可能等于“天目一号”卫星到地心的距离，则两者加速度大小可能相等，B正确；
C．7.9km/s是人造地球卫星的最大运行速度，则“天目一号”卫星的运行速度一定小于7.9km/s，C错误；
D．“天目一号”卫星在加速升空阶段加速度的方向向上，所以加速升空阶段处于超重状态，卫星进入预定轨道后围绕地球做匀速圆周运动，卫星的加速度等于重力加速度，处于失重状态，D错误。
故选B。
12．（2024·重庆北碚·模拟预测）2024年1月，我国使用运载火箭成功将“爱因斯坦探针卫星”送入预定轨道，用于捕捉爱因斯预言的黑洞、引力波等天文现象。该卫星在距地面约的轨道上绕地球稳定运行，已知地球半径为，同步卫星的轨道半径约为，则该卫星（　　）
A．处于完全失重状态，所受合力为零 B．运行速度大于
C．向心加速度约为地球表面重力加速度的倍 D．运行周期约为地球自转周期的倍
【答案】D
【知识点】航天器中的失重现象、不同轨道上的卫星各物理量的比较、第一宇宙速度的意义及推导
【详解】A．该卫星绕地球做匀速圆周运动，所示的万有引力提供向心力，处于完全失重状态，故A错误；
B．根据万有引力提供向心力得
可得
地球第一宇宙速度是卫星绕地球做匀速圆周运动的最大线速度，所以该卫星运行速度小于，故B错误；
C．根据牛顿第二定律可得
可得
可知该卫星向心加速度与地球表面重力加速度之比为
故C错误；
D．根据万有引力提供向心力得
可得
可知该卫星行周期与地球自转周期之比为
故D正确。
故选D。
13．（2024·福建莆田·三模）2023年中国利用FAST发现了纳赫兹引力波，其来源于星系中心的质量非常大的黑洞相互绕转的时候发出来的引力波。假设宇宙中发现了一对相互绕转的超大质量双黑洞P与Q系统，两黑洞绕它们连线上某点做匀速圆周运动。若黑洞P、Q的质量分别为M1、M2，则黑洞P、Q（　　）
A．转动的周期不同 B．做匀速圆周运动的向心力大小不同
C．轨道半径之比为 D．动能之比为
【答案】D
【知识点】计算双星问题的线速度、角速度与引力
【详解】A．双星系统的角速度、周期相同，故A错误；
B．做匀速圆周运动的向心力由彼此的万有引力提供，所以向心力大小相同，故B错误；
C．根据题意可得
所以
故C错误；
D．双星的线速度之比为
所以动能之比为
故D正确。
故选D。
14．（2024·福建厦门·三模）两颗中子星绕二者连线上的某点做圆周运动组成双星系统，并以引力波的形式向外辐射能量。经过一段时间，两颗中子星的间距减小为原来的p倍，运行周期变为原来的q倍，若两星可视为质量均匀分布的球体，则利用牛顿力学知识可得（　　）
A． B． C． D．
【答案】D
【知识点】理解双星系统的特征
【详解】设两颗中子星的质量分别为m1、m2，轨道半径分别为r1、r2，相距L，运行周期为T，根据万有引力提供向心力可知
，
又
L=r1+r2
联立，可得
整理，得
依题意，两颗中子星的间距减小为原来的p倍，运行周期变为原来的q倍，则有
联立，解得
故选D。
15．（2024·云南·模拟预测）我国的新能源汽车发展迅速，多项指标处于世界领先地位，“急动度”就是其中之一．急动度是描述加速度变化快慢的物理量，即．如图为某新能源汽车由静止开始启动过程中的急动度j随时间t的变化规律．下列关于汽车运动的说法正确的是（ ）
A．内，汽车做加速度减小的加速运动
B．内，汽车加速度变化量大于
C．内，汽车在时的速度最大
D．内，汽车所受的合外力为定值
【答案】B
【知识点】非常规图像、匀变速直线运动速度与时间的关系、牛顿第二定律的简单应用
【详解】A．根据题意，由题图可知，图像与坐标轴围成的面积代表加速度的变化量，内，汽车的急动度增加，则汽车的加速度增加，故A错误；
B．假设内，急动度均匀增大，则有
而内图像与横轴围成的面积要大于，则内，汽车加速度变化量大于，故B正确；
C．由题图可知，内，加速度的变化量始终为正值，则汽车在内的加速度一直为正值，速度一直增大，即内，汽车在时的速度最大，故C错误；
D．内，汽车的加速度不是定值，根据牛顿第二定律可知汽车所受的合外力不是定值，故D错误。
故选B。
16．（2024·浙江温州·三模）新能源汽车无线充电技术的优点包括安全可靠、充电场地的空间利用率高、智能化程度高、维护和管理方便等。图甲为某国产品牌汽车无线充电装置，供电线圈固定在地面，受电线圈固定在汽车底盘上，当两个线圈靠近时可实现无线充电，其工作原理如图乙所示。某课外学习小组查阅资料得知，当输入端ab接上380V正弦交流电后，电池系统cd端的电压为600V，电池系统的电流为20A。若不计线圈及导线电阻，下列说法正确的是（　　）
A．为保护受电线圈不受损坏，可以在车底板加装金属护板
B．若输入端ab接上380V直流电，也能正常充电
C．供电线圈和受电线圈匝数比可能为19：30
D．ab端的输入功率大于12kW
【答案】D
【知识点】理想变压器两端电压与匝数的关系、理想变压器两端功率的计算
【详解】A．金属护板在变化的磁场中会产生涡流，故不可以在车底板加装金属护板，故A错误；
B．只有交流电才能发生电磁感应现象，实现电能传输，故B错误；
C．电池系统cd端的电压为600V，若供电线圈和受电线圈匝数比为19：30，根据理想变压器原副线圈电压与线圈匝数的关系
解得
可知此时供电线圈中的电阻两端电压为零，不符合题意，故C错误；
D．电池系统的输出功率为
供电线圈回路中，电流不为零，定值电阻的热功率不为零，故ab端的输入功率大于12kW，故D正确。
故选D。
二、解答题
17．（2024·北京西城·一模）我国的东方超环（EAST）是研究可控核聚变反应的超大型科学实验装置。该装置需要将高速运动的离子变成中性粒子，没有被中性化的离子对实验装置有很大的破坏作用，因此需要利用“偏转系统”将其从粒子束中剥离出来。“偏转系统”的原理简图如图1所示，包含中性粒子和带电离子的混合粒子进入由一对平行带电极板构成的匀强电场区域，混合粒子进入电场时速度方向与极板平行，极板右侧存在匀强磁场区域。离子在电场磁场区域发生偏转，中性粒子继续沿原方向运动，到达接收器。已知离子带正电、电荷量为q，质量为m，速度为v，两极板间距为d。离子和中性粒子的重力可忽略不计，不考虑粒子间的相互作用。
（1）两极板间不加电压，只利用磁场使离子发生偏转，若恰好所有离子均被图1中的吞噬板吞噬，求磁场的磁感应强度的大小B。
（2）以下极板左端点为坐标原点建立坐标系，沿板建立x轴，垂直板建立y轴，如图1所示。假设离子在混合粒子束中是均匀分布的，单位时间内通过y轴单位长度进入电场的离子数为n。在两极板间加电压U，恰好所有离子均被吸附在下极板。
a．求极板的长度L，并分析落在x轴上坐标为范围内的离子，进入电场时通过y轴的坐标范围。
b．离子落在极板上的数量分布呈现一定的规律，若单位时间内落在下极板x位置附近单位长度上的离子数量为，求随x变化的规律，在图2中作出图像，说明图线与横轴所围面积的物理意义。（若远小于x，则）
【答案】（1）；（2）a．，；b．见解析
【知识点】带电粒子在直边界磁场中运动、带电粒子在匀强电场中做类抛体运动的相关计算
【详解】（1）离子恰好被全部吞噬时，离子的运动半径
由洛伦兹力提供向心力
得
（2）a．离子恰好全部落在下极板，则从上极板边缘进入电场中的离子沿板方向做匀速直线运动有
离子受到电场力
根据牛顿第二定律有
垂直板方向做匀变速直线运动有
得
落在下极板位置的离子，在电场中的运动时间
进入电场时的纵坐标
同理，落在下极板位置的离子，进入电场时纵坐标
离子从
区间进入电场。
b．单位时间从范围内进入电场的离子，落在区间，由离子数量相等有
得
图像如图所示
图线下的面积代表单位时间内落在下极板的离子数。
18．（2024·北京顺义·一模）新能源汽车时代一项重要的技术是动能回收系统。其原理如图甲所示，当放开加速踏板时，汽车由于惯性会继续前行，此时回收系统会让机械组拖拽发电机线圈，切割磁感线产生感应电流，当逆变器输入电压高于UC时，电机可以为电池充电，当电压低于UC时，动能回收系统关闭。将质量为M的电动汽车的动能回收系统简化为如图乙所示的理想模型，水平平行宽为L的金属导轨处于竖直方向的磁感应强度为B的匀强磁场中，金属板MN的质量等效为汽车的质量，金属棒在导轨上运动的速度等效为汽车速度，将动能回收系统的电阻等效为一外部电阻R。求：
（1）当逆变器输入电压等于UC时，汽车的速度vC；
（2）电动汽车以速度v（v>vC）开始制动时，由动能回收系统产生的加速度的大小a；
（3）电动汽车以n倍（n大于1）vC行驶时，突发情况采取紧急制动，动能回收系统开启时传统机械制动全程介入，传统机械制动阻力与车速成正比。速度降为vC时，动能回收系统关闭，传统机械制阻力变为车重的μ倍，已知系统开启时长为t，重力加速度为g。若动能的回收率为，则
a．制动过程中被回收的动能；
b．制动过程电动汽车的总位移x。
【答案】（1）；（2）；（3）a．；b．
【知识点】作用的导体棒在导轨上运动的电动势、安培力、电流、路端电压、计算导轨切割磁感线电路中产生的热量、导体棒在不受拉力时运动的位移与速度的关系
【详解】（1）由
可得汽车速度
（2）感应电动势为
电流为
安培力为
则由动能回收系统产生的加速度的大小
（3）a．制动过程中被回收的动能
b．动能回收系统开启过程中有
其中
联立可得
既
可得
动能回收系统关闭后有
则
制动过程电动汽车的总位移
21世纪教育网(www.21cnjy.com)热点02 可控核聚变研究、核能技术发展、航天领域成就、新能源汽车发展、天文观测与研究、极端天气与自然灾害
可控核聚变研究进展
中国环流三号：2023年8月25日，“中国环流三号”首次实现100万安培等离子体电流下的高约束模式运行，再次刷新中国磁约束聚变装置运行纪录。
ITER计划：国际热核聚变实验堆（ITER）计划旨在通过国际合作建造世界上最大的托卡马克装置，以验证核聚变能的科学和技术可行性。
核能技术发展
华能石岛湾高温气冷堆核电站：2023年12月，华能石岛湾高温气冷堆核电站正式投入商业运行，这是我国首座第四代核电站，也是全球首个将四代核电技术成功商业化的示范项目。
小型核反应堆研发：小型模块化反应堆（SMR）具有安全性高、灵活性强、建造周期短等优点，受到越来越多的关注。
航天领域成就
天舟七号货运飞船：2024年1月17日晚成功发射，为中国空间站的运营提供了必需的补给物资和科研支持。
快舟一号运载火箭：2024年1月5日以“一箭四星”方式成功将四颗卫星送入预定轨道，展现了我国空间快速响应能力。
天文观测与研究
北京怀柔拍摄到的极光：2023年12月1日晚，北京怀柔地区拍摄到极光，这一现象与太阳活动、地球磁场等物理知识相关。
引力波探测：引力波是一种时空涟漪，由有质量的物体的加速运动而产生。我国的引力波探测计划也在积极推进中。
新能源汽车发展
电池技术创新：新能源汽车的核心是电池技术，目前正在不断研发更高能量密度、更安全可靠的电池材料和电池结构。
自动驾驶技术：自动驾驶技术涉及到多个物理原理，如传感器原理、激光雷达原理、毫米波雷达原理等。
极端天气与自然灾害
暴雨洪涝灾害：强降水引发的洪涝灾害与流体力学中的水流运动、浮力等知识相关。
地震灾害：地震的发生与地壳运动、板块构造等物理知识相关。
一、单选题
1．（2024·四川绵阳·一模）“嫦娥五号”带回的月壤中蕴藏着非常稀有的能源物质，是一种清洁的可控核聚变燃料。已知与聚变时的核反应方程为：。已知的比结合能为1.09 MeV，的比结合能为2.57 MeV，的比结合能为7.07 MeV。则该核聚变反应释放的核能约为（　　）
A．3.3 MeV B．4.0MeV C．17.6 MeV D．18.4 MeV
2．（2024·山东烟台·三模）近日，中国科学家在人造太阳领域取得了重大突破，新一代人造太阳“中国环流三号”成功完成了一系列实验，并取得了重大科研进展，标志着我国掌握了可控核聚变高约束先进控制技术。若两个氘核对心碰撞发生核聚变，核反应方程为。其中氘核的比结合能为E1，氦核的比结合能为E2，下列说法中正确的是（　　）
A．X为质子
B．该核反应前后核子的总质量相等
C．该核反应释放的核能为
D．氦核的比结合能E2小于氘核的比结合能E1
3．（2024·江苏·模拟预测）2023年4月12日，中国有“人造太阳”之称的全超导托卡马克核聚变实验装置（EAST）创下新纪录，实现403秒稳态长脉冲高约束模式等离子体运行，为可控核聚变的最终实现又迈出了重要的一步，以下反应中属于核聚变的是（　　）
A．
B．
C．
D．
4．（2024·浙江宁波·二模）2023年8月，新一代“人造太阳”中国环流三号首次实现100万安培等离子体电流下的高约束模式运行，标志着我国在可控核聚变领域达到了国际领先水平。“人造太阳”内部发生的一种核反应,其反应方程为，已知的比结合能为，的比结合能为，的比结合能为，光在真空中的传播速度为c。下列说法正确的是（　　）
A．核反应方程中X为
B．的结合能为
C．核反应中的质量亏损可表示为
D．半衰期为12.46年，现有100个氚原子核，经过12.46年后剩下50个氚原子核
5．（2024·湖北·二模）2023年8月，“中国环流三号”首次实现100万安培等离子体电流下的高约束模式运行，标志着我国在可控核聚变领域达到了国际领先水平。下列关于核聚变的说法正确的是（　　）
A．轻核聚变过程，原子核的比结合能变大
B．轻核聚变在常温常压下即可自发地进行
C．轻核聚变过程，生成物的质量大于反应物的质量
D．与核裂变反应相比，核聚变的产能效率更低
6．（2024·江西·一模）我国自主研发的“玲珑一号”是全球首个陆上商用小型核反应堆，未来或将应用于我国的核动力航母。“玲珑一号”中有一种核反应方程是+γ，则（ ）
A．比的比结合能大
B．核反应方程中的x等于88
C．γ射线是铀235由高能级向低能级跃迁放出的
D．γ射线的频率比X射线的频率低
7．（2024·江苏·模拟预测）我国玲龙一号（ACP100）为全球首个陆上商用小型模块化核反应堆，核反应方程为，其中X为（　　）
A．H B．p C．n D．e
8．（2024·四川眉山·模拟预测）“灵楼准拟泛银河，剩摘天星几个”，曾经，古人对天宫充满向往，如今，梦想走进现实，中国空间站被称为“天宫”，中国货运飞船是“天舟”，2022年5月10日01时56分，天舟四号货运飞船被长征七号运载火箭成功送入太空，8时54分，天舟四号成功相会“天宫”（空间站天和核心舱），天和核心舱距离地面约，地球北极的重力加速度为g，地球赤道表面的重力加速度为，地球自转的周期为T，天和核心舱轨道为正圆，地球为球体根据题目的已知条件，（G未知）下列说法错误的是（　　）
A．可以求出天舟四号的线速度 B．可以求出地球的质量
C．可以求出地球的半径 D．可以求出天舟四号的周期
9．（2024·湖南怀化·二模）北京时间2024年1月18日1时46分，天舟七号货运飞船成功对接于空间站天和核心舱后向端口，中国空间站基本构型由“T”字型升级为“十”字型。“中国空间站”在距地面高400km左右的轨道上做匀速圆周运动，在此高度上有非常稀薄的大气，因气体阻力的影响，轨道高度1个月大概下降2km，空间站安装有发动机，可对轨道进行周期性修正。假设中国空间站正常运行轨道高度为h，经过一段时间t，轨道高度下降了，在这一过程中其机械能损失为。已知引力常量为G，地球质量为M，地球半径为R，地球表面的重力加速度为g，空间站质量为m。规定距地球无限远处为地球引力零势能点，地球附近物体的引力势能可表示为，其中M为地球质量，m为物体质量，r为物体到地心距离。则下列说法中正确的是（ ）
A．“中国空间站”受阻力影响高度下降后运行速率减小
B．“中国空间站”正常在轨做圆周运动的线速度大小为
C．“中国空间站”正常在轨做圆周运动的动能大小为
D．“中国空间站”轨道高度下降时的机械能损失
10．（2024·浙江湖州·二模）北京时间2024年1月5日19时20分，我国在酒泉卫星发射中心用快舟一号甲运载火箭，成功将天目一号气象星座15-18星发射升空，卫星顺利进入距地面高度约500km的预定轨道，至此天目一号气象星座阶段组网完毕。取地球同步卫星距地面高度3.6×104km，则气象星座15-18星（　　）
A．与地球同步卫星具有相同的动能
B．比地球同步卫星具有更大的绕行角速度
C．与地球同步卫星绕地球转动的周期之比为
D．环绕地球的速度大于第一宇宙速度
11．（2024·山东济南·二模）2024年1月5日，我国“快舟一号”运载火箭在酒泉卫星发射中心点火升空，以“一箭四星”方式，将“天目一号”掩星探测星座15~18星送入预定轨道（轨道近似为圆轨道，高度在400~600km之间）。我国的第一颗卫星“东方红一号”于1970年4月24日在酒泉卫星发射中心由长征一号运载火箭送入工作轨道（近地点距地球表面的距离441km、远地点距地球表面的距离2368km）。已知地球的半径为6400km，下列说法正确的是（　　）
A．“东方红一号”卫星运动的周期小于“天目一号”卫星运动的周期
B．“东方红一号”卫星的加速度大小可能等于“天目一号”卫星的加速度大小
C．“天目一号”卫星的运行速度可能大于7.9km/s
D．“天目一号”卫星从发射到进入预定轨道的整个过程均处于失重状态
12．（2024·重庆北碚·模拟预测）2024年1月，我国使用运载火箭成功将“爱因斯坦探针卫星”送入预定轨道，用于捕捉爱因斯预言的黑洞、引力波等天文现象。该卫星在距地面约的轨道上绕地球稳定运行，已知地球半径为，同步卫星的轨道半径约为，则该卫星（　　）
A．处于完全失重状态，所受合力为零 B．运行速度大于
C．向心加速度约为地球表面重力加速度的倍 D．运行周期约为地球自转周期的倍
13．（2024·福建莆田·三模）2023年中国利用FAST发现了纳赫兹引力波，其来源于星系中心的质量非常大的黑洞相互绕转的时候发出来的引力波。假设宇宙中发现了一对相互绕转的超大质量双黑洞P与Q系统，两黑洞绕它们连线上某点做匀速圆周运动。若黑洞P、Q的质量分别为M1、M2，则黑洞P、Q（　　）
A．转动的周期不同 B．做匀速圆周运动的向心力大小不同
C．轨道半径之比为 D．动能之比为
14．（2024·福建厦门·三模）两颗中子星绕二者连线上的某点做圆周运动组成双星系统，并以引力波的形式向外辐射能量。经过一段时间，两颗中子星的间距减小为原来的p倍，运行周期变为原来的q倍，若两星可视为质量均匀分布的球体，则利用牛顿力学知识可得（　　）
A． B． C． D．
15．（2024·云南·模拟预测）我国的新能源汽车发展迅速，多项指标处于世界领先地位，“急动度”就是其中之一．急动度是描述加速度变化快慢的物理量，即．如图为某新能源汽车由静止开始启动过程中的急动度j随时间t的变化规律．下列关于汽车运动的说法正确的是（ ）
A．内，汽车做加速度减小的加速运动
B．内，汽车加速度变化量大于
C．内，汽车在时的速度最大
D．内，汽车所受的合外力为定值
16．（2024·浙江温州·三模）新能源汽车无线充电技术的优点包括安全可靠、充电场地的空间利用率高、智能化程度高、维护和管理方便等。图甲为某国产品牌汽车无线充电装置，供电线圈固定在地面，受电线圈固定在汽车底盘上，当两个线圈靠近时可实现无线充电，其工作原理如图乙所示。某课外学习小组查阅资料得知，当输入端ab接上380V正弦交流电后，电池系统cd端的电压为600V，电池系统的电流为20A。若不计线圈及导线电阻，下列说法正确的是（　　）
A．为保护受电线圈不受损坏，可以在车底板加装金属护板
B．若输入端ab接上380V直流电，也能正常充电
C．供电线圈和受电线圈匝数比可能为19：30
D．ab端的输入功率大于12kW
二、解答题
17．（2024·北京西城·一模）我国的东方超环（EAST）是研究可控核聚变反应的超大型科学实验装置。该装置需要将高速运动的离子变成中性粒子，没有被中性化的离子对实验装置有很大的破坏作用，因此需要利用“偏转系统”将其从粒子束中剥离出来。“偏转系统”的原理简图如图1所示，包含中性粒子和带电离子的混合粒子进入由一对平行带电极板构成的匀强电场区域，混合粒子进入电场时速度方向与极板平行，极板右侧存在匀强磁场区域。离子在电场磁场区域发生偏转，中性粒子继续沿原方向运动，到达接收器。已知离子带正电、电荷量为q，质量为m，速度为v，两极板间距为d。离子和中性粒子的重力可忽略不计，不考虑粒子间的相互作用。
（1）两极板间不加电压，只利用磁场使离子发生偏转，若恰好所有离子均被图1中的吞噬板吞噬，求磁场的磁感应强度的大小B。
（2）以下极板左端点为坐标原点建立坐标系，沿板建立x轴，垂直板建立y轴，如图1所示。假设离子在混合粒子束中是均匀分布的，单位时间内通过y轴单位长度进入电场的离子数为n。在两极板间加电压U，恰好所有离子均被吸附在下极板。
a．求极板的长度L，并分析落在x轴上坐标为范围内的离子，进入电场时通过y轴的坐标范围。
b．离子落在极板上的数量分布呈现一定的规律，若单位时间内落在下极板x位置附近单位长度上的离子数量为，求随x变化的规律，在图2中作出图像，说明图线与横轴所围面积的物理意义。（若远小于x，则）
18．（2024·北京顺义·一模）新能源汽车时代一项重要的技术是动能回收系统。其原理如图甲所示，当放开加速踏板时，汽车由于惯性会继续前行，此时回收系统会让机械组拖拽发电机线圈，切割磁感线产生感应电流，当逆变器输入电压高于UC时，电机可以为电池充电，当电压低于UC时，动能回收系统关闭。将质量为M的电动汽车的动能回收系统简化为如图乙所示的理想模型，水平平行宽为L的金属导轨处于竖直方向的磁感应强度为B的匀强磁场中，金属板MN的质量等效为汽车的质量，金属棒在导轨上运动的速度等效为汽车速度，将动能回收系统的电阻等效为一外部电阻R。求：
（1）当逆变器输入电压等于UC时，汽车的速度vC；
（2）电动汽车以速度v（v>vC）开始制动时，由动能回收系统产生的加速度的大小a；
（3）电动汽车以n倍（n大于1）vC行驶时，突发情况采取紧急制动，动能回收系统开启时传统机械制动全程介入，传统机械制动阻力与车速成正比。速度降为vC时，动能回收系统关闭，传统机械制阻力变为车重的μ倍，已知系统开启时长为t，重力加速度为g。若动能的回收率为，则
a．制动过程中被回收的动能；
b．制动过程电动汽车的总位移x。
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