主題17物理學(xué)與工程實(shí)踐（解析版）

2023年新版物理課標(biāo)下18個(gè)二級(jí)主題全攻略（中考全程復(fù)習(xí)全國通用）第五個(gè)一級(jí)主題跨學(xué)科實(shí)踐二級(jí)主題17.物理學(xué)與工程實(shí)踐課標(biāo)內(nèi)容（考點(diǎn)）要求1.了解我國古代的技術(shù)應(yīng)用案例，體會(huì)我國古代科技對(duì)人類文明發(fā)展的促進(jìn)作用。例1了解我國古代“龍骨水車"的工作原理，嘗試設(shè)計(jì)相關(guān)裝置。2.調(diào)查物理學(xué)應(yīng)用于工程技術(shù)的案例，體會(huì)物理學(xué)對(duì)工程技術(shù)發(fā)展的促進(jìn)作用。例2調(diào)查物理學(xué)在橋梁建筑技術(shù)方面的應(yīng)用案例，體會(huì)物理學(xué)對(duì)橋梁發(fā)展的促進(jìn)作用。3.了解物理學(xué)在信息技術(shù)中的應(yīng)用。例3了解物理學(xué)在信息記錄或傳播中的應(yīng)用。典型例題解析【例題1】某大橋設(shè)計(jì)車速為60km/h，圖1為該大橋的實(shí)景圖，其主通航孔橋采用雙塔雙索面斜拉橋，可逐步抽象成圖2、圖3、圖4所示的模型。（1）可以看出它用到了（選填“杠桿”或“斜面”）的物理知識(shí)。為了減小鋼索承受的拉力，在需要與可能的前提下，可以適當(dāng)（選填“增加”或“減小”）橋塔的高度。（2）若某汽車質(zhì)量為5×103kg，在大橋上按設(shè)計(jì)車速水平勻速直線行駛時(shí)受到的阻力為汽車重力的0.06倍，則汽車通過該大橋時(shí)汽車發(fā)動(dòng)機(jī)的功率為W．（g取10N/kg）【答案】（1）杠桿；增加；（2）5×104?！窘馕觥浚?）圖4所示的模型，可以看做是一個(gè)在力的作用下靜止在水平位置的硬棒，結(jié)合杠桿的定義，即可知道它就是杠桿的模型。所以用到了杠桿的知識(shí)。由圖可知，若增加塔橋的高度，增加了支點(diǎn)O到鋼索的垂直距離，即增大了動(dòng)力臂，根據(jù)公式F1＝，可以得到，在阻力和阻力臂不變的情況下，動(dòng)力臂越大，動(dòng)力越小，即橋?qū)︿撍鞯睦驮叫　＃?）汽車受到的重力為G＝mg＝5×103kg×10N/kg＝5×104N汽車發(fā)動(dòng)機(jī)的牽引力為F＝f＝0.06G＝0.06×5×104N＝3×103N汽車行駛的速度為v＝60km/h＝m/s＝m/s汽車的功率為P＝＝＝Fv＝3×103N×m/s＝5×104W?！纠}2】（2022湖南株洲）“3.12”植樹節(jié)，組織同學(xué)們乘車去農(nóng)場參加植樹勞動(dòng)，如圖所示是汽車行駛過程中的導(dǎo)航截圖，由圖提供的信息可知，剩余路段汽車的平均速度大約是（）A.60km/h B.10km/h C.10m/s D.6m/s【答案】C【解析】ABCD．剩余路段的路程s=24km，需要的時(shí)間t=40min，剩余路段汽車的平均速度故ABD不符合題意，C符合題意。故選C。【例題3】（2022貴陽）古代人們利用陽光下物體影子的變化規(guī)律制成日晷儀、利用水的流動(dòng)規(guī)律制成水鐘，這些計(jì)時(shí)工具都是根據(jù)自然界物體_______規(guī)律發(fā)明的。【答案】運(yùn)動(dòng)【解析】太陽的位置和高度決定了影子的方向和長短，所以物體影子的變化規(guī)律可以制成日晷儀，利用水的流動(dòng)規(guī)律可以制成水鐘，是因?yàn)樗哂辛鲃?dòng)性，因?yàn)樘柡退鞑粩噙\(yùn)動(dòng)，所以可以制成計(jì)時(shí)工具?！纠}4】（2022湖南益陽）北宋沈括在他的著作《夢(mèng)溪筆談》中提到：行軍宿營，士兵枕著皮制的箭筒睡在地上，可盡早聽到來襲敵人的馬蹄聲。這樣做能盡早聽到馬蹄聲的主要原因是（）A.聲音在土地中傳播的速度比在空氣中快B.使馬蹄聲的音調(diào)變高了C.改變了馬蹄聲的音色D.提高了士兵的聽力【答案】A【解析】A．一般來說，聲音在固體中傳播速度最快，在液體中次之，在氣體中傳播速度最慢。士兵利用聲音在固體傳播速度比在氣體中快的特點(diǎn)，可以提前聽到夜襲的敵人的馬蹄聲，做好準(zhǔn)備。故A符合題意；BC．馬蹄聲的音調(diào)、音色是由聲源決定的，士兵枕著皮制的箭筒睡在地上，并不會(huì)改變馬蹄聲的音調(diào)、音色，故BC不符合題意；D．士兵的聽力是士兵自身的一種能力，士兵枕著皮制的箭筒睡在地上并不會(huì)改變，故D不符合題意?！纠}5】（2022湖北隨州）2022年5月14日國產(chǎn)大飛機(jī)C919首飛試驗(yàn)成功（如圖）。有網(wǎng)友興奮地說，中國商飛將可能成為繼波音和空客之后的第三大民航飛機(jī)制造者。有報(bào)道稱C919最大起飛質(zhì)量達(dá)77噸，如此龐然大物能飛上天，下列說法中正確的是（）A.C919不能垂直地面騰空而起，先滑行再起飛是為了讓乘客充分欣賞機(jī)場景色B.C919起飛原理是利用了流體壓強(qiáng)與流速的關(guān)系C.C919在高空水平飛行時(shí)機(jī)翼下方空氣的流速遠(yuǎn)大于機(jī)翼上方空氣的流速D.C919在長長的跑道上加速滑行再逐漸離地起飛，此過程飛機(jī)對(duì)地面的壓力增大，對(duì)地面的壓強(qiáng)也增大【答案】B【解析】C919起飛的原理是利用了流體壓強(qiáng)與流速的關(guān)系。飛機(jī)的機(jī)翼上凸下平，飛機(jī)飛行時(shí)，在相同的時(shí)間內(nèi)，經(jīng)過機(jī)翼上方的空氣路程長，機(jī)翼上方的空氣流速快，壓強(qiáng)小，經(jīng)過機(jī)翼下方的空氣路程短，下方的空氣流速慢，壓強(qiáng)大，上下表面從而產(chǎn)生了壓力差，使飛機(jī)獲得向上的升力，只有當(dāng)速度足夠快，升力足夠大，飛機(jī)才能起飛，所以飛機(jī)不能垂直起飛，需要先滑行獲得足夠的速度，才能起飛，故AC錯(cuò)誤，B正確。D．C919在長長的跑道上加速滑行再逐漸離地起飛，飛機(jī)受到的升力不斷增加，對(duì)地面的壓力不斷減小，由于受力面積不變，根據(jù)壓強(qiáng)的公式得，壓力變小，受力面積不變，壓強(qiáng)也變小，故D錯(cuò)誤。【例題6】（2022海南）2022年4月16日，神舟十三號(hào)載人飛船返回艙在東風(fēng)著陸場成功著陸。返回艙在減速下降過程中（）A.動(dòng)能增加 B.重力勢能增加 C.機(jī)械能增加D.機(jī)械能減少【答案】D【解析】返回艙在減速下降的過程中，質(zhì)量不變，高度變小，重力勢能減小，速度變小，動(dòng)能變小，所以機(jī)械能減小，故ABC不符合題意，D符合題意。故選D。物理學(xué)與工程實(shí)踐達(dá)標(biāo)訓(xùn)練1.（2022福建）如圖為我國納西族東巴象形文字“曬干”，所描述的物態(tài)變化是（）A.液化 B.熔化 C.汽化 D.凝固【答案】C【解析】由圖可知字上部：太陽光線；字中部：水氣；字下部：大地，說明地面上的水分在陽光的照射下發(fā)生了蒸發(fā)現(xiàn)象，蒸發(fā)屬于緩慢的汽化現(xiàn)象。故ABD不符合題意，C符合題意。故選C。2.（2022江蘇常州）如圖所示為西漢時(shí)期的熊足青銅鼎?？脊艑W(xué)家打造了一個(gè)仿制品進(jìn)行實(shí)驗(yàn)：鼎內(nèi)裝較多水、蓋上向外凸起的鼎蓋、閉合鎖扣，鼎下堆放干柴燃燒，當(dāng)鼎外為1標(biāo)準(zhǔn)大氣壓時(shí)，鼎內(nèi)的水在120℃沸騰，因此該鼎被譽(yù)為“古代高壓鍋”。下列事實(shí)中，不能導(dǎo)致“鼎內(nèi)的水在120℃沸騰”的是（）A.鼎蓋厚實(shí)自重較大B.鼎蓋與鼎體結(jié)合處平整，密封性好C.鎖扣給鼎蓋施加向下的壓力D.鼎內(nèi)所裝水的質(zhì)量較大【答案】D【解析】A．鼎蓋厚實(shí)自重較大，能承受鼎內(nèi)更大的氣壓，使鼎內(nèi)水的沸點(diǎn)增大，故A不符合題意；B．鼎蓋與鼎體結(jié)合處平整，密封性好，有效防止漏氣，增大鼎內(nèi)氣壓，進(jìn)而使鼎內(nèi)水的沸點(diǎn)增大，故B不符合題意；C．鎖扣給鼎蓋施加向下的壓力，使鼎蓋承受更大的氣壓，使鼎內(nèi)水的沸點(diǎn)增大，故C不符合題意；D．鼎內(nèi)所裝水的質(zhì)量較大，不能增大水的沸點(diǎn)，故D符合題意。故選D。3.（2022湖南長沙）我國出土的文物“水晶餅”為中部鼓起的透明圓餅，古籍記載“正午向日，以艾承之，即火燃”。關(guān)于“水晶餅”利用太陽光生火，下列說法正確的是（）A.這是光的反射現(xiàn)象 B.這是光的色散現(xiàn)象C.“水晶餅”對(duì)光有會(huì)聚作用 D.“水晶餅”對(duì)光有發(fā)散作用【答案】C【解析】A．“水晶餅”相當(dāng)于凸透鏡，發(fā)生的是光的折射現(xiàn)象，故A錯(cuò)誤；B．光的色散現(xiàn)象是指太陽光（白光）透過三棱鏡分解成各種色光的現(xiàn)象，故B錯(cuò)誤；CD．“水晶餅”相當(dāng)于凸透鏡，凸透鏡對(duì)光有會(huì)聚作用，把一束太陽光的能量會(huì)聚到焦點(diǎn)上，從而點(diǎn)燃了焦點(diǎn)處的艾草，故C正確，D錯(cuò)誤。故選C。4.（2022深圳）《天工開物》是我國第一部關(guān)于農(nóng)業(yè)和手工業(yè)全書，蘊(yùn)含了大量的物理知識(shí)，下列是《天工開物》中的場景，錯(cuò)誤的是（）A、拉弓B、獨(dú)輪推車C、制糖D、桔槔拉弓拉滿了，說明力可以改變物體的形狀獨(dú)輪推車，勻速推動(dòng)，此時(shí)推力大于摩擦力往桶里加水，水對(duì)桶底壓強(qiáng)逐漸變大用桔槔裝水，運(yùn)用了杠桿原理A.A B.B C.C D.D【答案】B【解析】A．用力拉弓，弓被拉彎，說明力可以改變物體的形狀，故A正確，不符合題意；B．因?yàn)楠?dú)輪推車做勻速直線運(yùn)動(dòng)，車受到平衡力的作用，故推力等于車所受的摩擦力，故B錯(cuò)誤，符合題意；C．往桶里加水，水的深度增加，由p=ρgh可知，水對(duì)桶底壓強(qiáng)逐漸變大，故C正確，不符合題意；D．由圖可知，桔槔有一個(gè)固定不動(dòng)的點(diǎn)和一個(gè)可繞其固定點(diǎn)轉(zhuǎn)動(dòng)的硬棒組成，是杠桿的應(yīng)用，利用了杠桿原理，故D正確，不符合題意。故選B。5.（2022蘇州）景頗族的祖先曾發(fā)明一種活塞式點(diǎn)火器，如圖所示。以牛角作套筒，木質(zhì)推桿前端粘附艾絨。取火時(shí)，一手握住套筒，另一手猛推推桿，艾絨即燃，隨即將桿拔出，口吹立見火苗。手推桿入筒的過程中，筒內(nèi)密封氣體的（）A.分子動(dòng)能減小 B.密度不變 C.分子數(shù)增加D.內(nèi)能增大【答案】D【解析】ACD．手推桿入筒的過程中，筒內(nèi)密封氣體的分子數(shù)不變，對(duì)空氣做功，空氣內(nèi)能增大，溫度升高，分子動(dòng)能增大，故D符合題意，AC不符合題意；B．手推桿入筒的過程中，空氣體積減小，質(zhì)量不變，由可知，空氣密度增大，故B不符合題意。7.（2022江蘇泰州）建設(shè)中的常泰大橋?yàn)樾崩鞴?、鐵路兩用大橋，如圖為小華制作的斜拉索大橋模型，她用長30cm，重5N的質(zhì)地均勻分布的木條OA做橋面，立柱GH做橋塔，OA可繞O點(diǎn)轉(zhuǎn)動(dòng)，A端用細(xì)線與GH上的B點(diǎn)相連，橋面OA實(shí)質(zhì)是一種（填簡單機(jī)械名稱），保持橋面水平，細(xì)線對(duì)OA的拉力F＝N；將細(xì)線一端的固定點(diǎn)由B點(diǎn)改至C點(diǎn)，拉力F的大小變化情況是，由此小華初步了解到大橋建造很高橋塔的好處?！敬鸢浮扛軛U5N變小【解析】在力的作用下如果能繞著一固定點(diǎn)轉(zhuǎn)動(dòng)的硬棒就叫杠桿。OA可繞O點(diǎn)轉(zhuǎn)動(dòng)，所以橋面OA實(shí)質(zhì)是杠桿。OA保持與橋面水平時(shí)，此時(shí)拉力F為杠桿OA的動(dòng)力，由于拉力方向與OA成30度角，所以動(dòng)力臂為OA長的二分之一，阻力為杠桿OA的重力，阻力臂為OA長的二分之一，為等臂杠桿，根據(jù)杠桿平衡原理可知，細(xì)線對(duì)OA的拉力F為5N。將細(xì)線一端的固定點(diǎn)由B點(diǎn)改至C點(diǎn)，動(dòng)力臂將變大，阻力和阻力臂不變，根據(jù)杠桿平衡條件可知，拉力F的大小將變小。8.（2022黑龍江龍東）編鐘是我國古代的一種樂器，它是廣大勞動(dòng)人民智慧的結(jié)晶。演奏時(shí)輕敲或重敲同一位置，所發(fā)出聲音的（選填“音調(diào)”、“響度”或“音色”）不同；親臨現(xiàn)場時(shí)，我們能從不同角度看見編鐘，是因?yàn)楣庠谄浔砻姘l(fā)生_。【答案】響度漫反射【解析】響度大小與振幅有關(guān)，演奏時(shí)輕敲或重敲同一位置，物體振動(dòng)的幅度不同，發(fā)出聲音的響度不同。編鐘表面粗糙，光在其表面發(fā)生漫反射，反射光向四面八方反射，人們能從不同角度看見編鐘。9.（2022安徽）我國古代科技著作《天工開物》中，對(duì)釜的鑄造有“鐵化如水，以泥固針鐵柄勺從嘴受注”（如圖）這樣的記載。其中“鐵化如水”描述的物態(tài)變化是。【答案】熔化【解析】“鐵化如水”的意思是把固態(tài)的鐵通過加熱變成液體的“鐵水”，這個(gè)過程是熔化。10.（2022黑龍江大慶）曾侯乙編鐘是我國迄今發(fā)現(xiàn)數(shù)量最多、音律最全的一套編鐘。演奏者敲擊編鐘使其發(fā)出悠長的聲音，鐘振動(dòng)幅度越大，越大；鐘振動(dòng)頻率越高，越高。【答案】響度音調(diào)【解析】響度與振幅有關(guān)，鐘的振幅越大，響度越大。音調(diào)與頻率有關(guān)，鐘振動(dòng)頻率越高，音調(diào)越高。11.（2022湖北隨州）多米諾骨牌是一種用木制、骨制或塑料制成的長方體骨牌，起源于中國北宋時(shí)期，由意大利傳教士帶往歐洲。玩時(shí)將骨牌按一定間距排列成各種造型（如圖甲），輕輕碰倒第一張骨牌，其余的骨牌就會(huì)產(chǎn)生連鎖反應(yīng)，依次倒下（如圖乙）。多米諾骨牌效應(yīng)的說法被廣泛用來比喻許多社會(huì)現(xiàn)象。用物理學(xué)知識(shí)對(duì)多米諾骨牌效應(yīng)發(fā)生過程進(jìn)行分析：（1）在骨牌依次擊倒的過程中，骨牌的重心如何變化：_；（2）骨牌依次擊倒，從能量的角度分析，涉及到不同形式的能量間的轉(zhuǎn)化，請(qǐng)分析其中的能量轉(zhuǎn)化情況：。【答案】（1）重心降低（2）重力勢能轉(zhuǎn)化為動(dòng)能【解析】（1）實(shí)際上，每張骨牌的重心先微小提升，然后有明顯的降低，整體而言重心是降低的。（2）骨牌倒下時(shí)質(zhì)量不變，重心會(huì)降低，所以其重力勢能會(huì)減??；重力勢能減小后會(huì)使得骨牌倒下速度增大，動(dòng)能增大，重力勢能轉(zhuǎn)化為了動(dòng)能。12.（2022海南）如圖所示為我國古代貨物裝船的場景。此時(shí)木棒屬于杠桿（選填“省力”“等臂”或“費(fèi)力”），將重1000N的貨物提升1.5m，杠桿對(duì)貨物做功為J?！敬鸢浮渴×?500【解析】如圖所示，動(dòng)力臂大于阻力臂，動(dòng)力小于阻力，故是省力杠桿。杠桿對(duì)貨物做功為13．（2019福建）“國之潤，自疏浚始”。新一代國之重器“天鯤號(hào)”絞吸挖泥船在河道清淤、湖泊疏浚、吹填造陸等方面發(fā)揮著重大作用。（1）“天鯤號(hào)”以功率P1＝6600kW進(jìn)行絞吸，同時(shí)以功率P2＝13400kW向遠(yuǎn)處輸送巖石泥沙，工作時(shí)間t＝10min，共做功多少焦？（2）“天鯤號(hào)”絞刀的工作原理與家用破壁機(jī)相似。某破壁機(jī)的額定電壓U＝220V，額定電流I＝10A．“天鯤號(hào)”絞刀以功率P1＝6600kW工作，相當(dāng)于多少臺(tái)這種破壁機(jī)正常工作消耗的總功率？【答案】（1）共做功1.2×l010J；（2）相當(dāng)于3000臺(tái)這種破壁機(jī)正常工作消耗的總功率。【解析】（1）“天鯤號(hào)”工作時(shí)的總功率：P＝P1+P2＝6600kW+13400kW＝20000kW＝2×l07W，工作時(shí)間t＝10min，所做的總功：W＝Pt＝2×l07W×10×60s＝1.2×l010J；（2）每臺(tái)破壁機(jī)的功率：P0＝UI＝220V×l0A＝2200W，“天鯤號(hào)”絞刀以功率P1＝6600kW工作，相當(dāng)于破壁機(jī)正常工作的臺(tái)數(shù)：n＝＝＝3000（臺(tái)）。14.（2022貴陽）《天工開物》中記錄了古代勞動(dòng)者煮海水制鹽的方法，如圖甲所示。用于制鹽的海水密度有嚴(yán)格要求，在《西溪叢語》中談到了用蓮子選定海水的方法：采用多粒蓮子投入盛有海水的容器中，若所有蓮子均浮，則海水含鹽重；若所有蓮子均沉，則這樣的海水就毫無制鹽價(jià)值。后來《熬波圖詠》中談到，將蓮子分別浸入不同密度等級(jí)的海水中（一等海水密度最大，二、三、四等依次次之），充分浸泡后制備成不同測定標(biāo)準(zhǔn)的“浮子”。將“浮子”放入盛有待測海水的竹管內(nèi)，如圖乙所示，根據(jù)浮起的“浮子”數(shù)即可判斷待測海水的密度范圍。請(qǐng)回答下列問題：（1）煮海水制鹽過程中，水發(fā)生