熱點03 新材料與新能源（原卷版）-2025年高考物理【熱重難點】專練（天津專用）

原創(chuàng)精品資源獨家享有版權，侵權必究！熱點03新材料與新能源新材料是指在化學、物理或生物等領域中獲得新的性質和功能的材料，它們可以被廣泛地應用于各個領域，如航天、電子、醫(yī)療等。而新能源則指可替代傳統(tǒng)能源（如化石燃料）的、可持續(xù)發(fā)展的能源，如太陽能、風能、水力能等。新材料是在材料領域進行創(chuàng)新，而新能源則是在能源領域進行創(chuàng)新。新能源，比如有太陽能、地熱能、風能、海洋能、生物質能和核聚變能等。新材料是一種材料而已，有高分子材料，半導體材料、磁性材料、光敏材料、熱敏材料、隱身材料和制造原子彈、氫彈的核材料。它們也會互相促進各自的發(fā)展。盡管新材料和新能源都是新興產(chǎn)業(yè)，但是它們的應用領域和市場需求并不相同。新材料的應用領域涵蓋了諸多領域，涉及汽車、新能源、電子信息、環(huán)保等眾多領域；而新能源主要應用于電力、交通、農(nóng)業(yè)等領域，是解決全球能源危機的一個重要途徑。（建議用時：60分鐘）汽車兩種啟動方式1．（2024·全國·模擬預測）2024年上半年某款新能源電動汽車深受消費者的喜愛，百公里電耗，成了上班族的首選。某型號電動汽車的額定輸出功率為，車的質量為，在平直高速公路上行駛時阻力為車重的，高速公路限速為，重力加速度取。(1)若電動汽車以額定功率啟動到最大速度，判斷該車是否超速。(2)若電動汽車以加速度啟動，試求汽車勻加速啟動的時間。(3)若電動汽車以加速度啟動，達到額定功率后再以額定功率運動到最高限速所用的時間，則該變加速過程所發(fā)生的位移是多少？2．（2024·廣東深圳·二模）急動度j是描述加速度a隨時間t變化快慢的物理量，即，它可以用來反映乘客乘坐交通工具時的舒適程度，交通工具的急動度越小時乘客感覺越舒適。如圖所示為某新能源汽車從靜止開始啟動的一小段時間內的急動度j隨時間t變化的規(guī)律。則有（）A．0~5.0s時間內，乘客感覺越來越舒適B．5.0~10.0s時間內，乘客感覺最舒適C．5.0~10.0s時間內，汽車的加速度不變D．10.0~12.0s時間內，汽車加速度的變化量大小為0.8m/s23．（2024·天津·二模）為了節(jié)能減排、綠色環(huán)保，新能源汽車成為未來汽車發(fā)展的方向。某款電動汽車以某一速度在平直公路上勻速行駛，從某時刻開始突然以恒定的制動力剎車。在剎車至停車的整個過程中（）A．制動力越大，動量變化量越大B．制動力越大，汽車的動量變化率越大C．制動力越大，汽車的速度變化得越快D．制動力越大，汽車的機械能損失的越多4．（2024·天津·聯(lián)考）2023年10月27日，吉利汽車生產(chǎn)的國產(chǎn)新能源汽車極氪001FR正式上市，成為世界上零百公里加速最快的純電量產(chǎn)電動汽車。已知該車由靜止加速到100km/h的時間為2.02秒，由100km/h剎停的最短距離為33.4米，求：(1)汽車在零百加速過程中的平均加速度；(2)汽車在零百剎車過程中的平均加速度（計算結果均保留2位小數(shù)）。5．（2024·天津靜?！ふ{研）2024年3月5日，李強總理在全國人大會議的政府工作報告中提出：鼓勵和推動消費品以舊換新，提振智能網(wǎng)聯(lián)新能源汽車、電子產(chǎn)品等大宗消費。智能網(wǎng)聯(lián)汽車也將是未來的趨勢。假設某智能網(wǎng)聯(lián)汽車在平直路面上啟動后的牽引力F隨時間t變化的圖像如圖所示，已知該汽車以額定功率啟動，在平直路面上運動的最大速度為，質量為m，所受阻力恒為f，由此可知該汽車（）A．汽車的額定功率為B．啟動后汽車的速度為時的加速度為C．在時間內，汽車的位移等于D．在時間內，汽車的牽引力做功等于6．（2024·黑龍江·二模）我國新能源汽車發(fā)展迅猛，已成為全球最大的新能源汽車產(chǎn)銷國。質量為m的某新能源汽車在水平路面上以恒定加速度a啟動，其圖像如圖所示，其中OA段和BC段為直線。已知汽車動力系統(tǒng)的額定功率為P，汽車所受阻力大小恒為f，則下列說法正確的是（）A．汽車做勻加速運動的最大速度B．汽車能達到的最大行駛速度C．汽車速度為時的功率為D．汽車速度為時的加速度大小為五類勻變速直線運動（兩種圖象、五大參量）7．（2025·江蘇無錫·聯(lián)考）目前我國大力提倡發(fā)展新能源車，不僅在購車方面有國家和地方雙補貼、免繳購置稅等好政策，而且在出行上部分城市也實施了新能源汽車免受限號的政策，受到大家的青睞。為檢測某新能源車的剎車性能，一次在平直公路上實驗時，某一輛新能源汽車以20m/s的速度勻速行駛，某一時刻踩下制動器后開始做勻減速直線運動，在2s內前進32m，求：(1)開始制動后汽車做勻減速直線運動的加速度大?。?2)開始制動后3s末的速度大?。?3)開始制動后8s內汽車行駛的距離。8．（2024·寧夏銀川·模擬預測）新能源汽車是指使用非傳統(tǒng)能源（如電力、太陽能、氫氣等）或者采用新型動力系統(tǒng)（如混合動力、燃料電池等）的汽車，它們有利于減少汽車尾氣排放，降低對石油資源的依賴，提高能源利用效率。甲乙兩新能源車并排在同一平直公路上的兩條平行車道上同向行駛進行測試，甲車由靜止開始做勻加速運動，乙車做勻速運動，其各自的位移x隨時間t變化關系如圖所示，兩條圖線剛好在2t0時刻相切，則（）A．在2t0時刻，乙車的速度大小為B．在t0時刻，甲車的速度大小為C．在內，兩車有兩次機會并排行駛D．在內，乙車平均速度是甲車平均速度的兩倍9．（2024·遼寧沈陽·一模）比亞迪作為國內新能源汽車領域最有影響力的品牌，在市場上備受矚目，為了用戶的安全，比亞迪進行多次安全測試。在某次安全測試中，某款比亞迪汽車在平直公路上行駛，突然發(fā)現(xiàn)前方有障礙物，智能系統(tǒng)識別后緊急恒力制動。從制動開始計時，該汽車的位移和時間的比值與t之間的關系圖像如圖所示，則下列說法正確的是（

）A．該汽車的初速度為20m/s B．該汽車的初速度為6m/sC．該汽車的加速度大小為 D．該汽車從制動到停止用時5s10．（2024·全國·模擬預測）新能源汽車采用非常規(guī)車用燃料作為動力來源，在出廠前往往要進行多項性能測試。在一次測試中新能源汽車沿軸運動，經(jīng)過坐標原點時開始計時。設時刻的位置坐標為，則圖像如圖所示，則（

）A．新能源汽車的初速度為B．新能源汽車的加速度大小為C．新能源汽車在時的速度大小為D．時間內，新能源汽車運動的位移為270m11．（2024·陜西銅川·模擬預測）為了測試某品牌新能源汽車的性能，現(xiàn)有甲、乙兩輛汽車沿平直的公路運動，時刻甲車在乙車前方處，該時刻兩車開始剎車，此后過程中兩輛汽車的速度隨時間的變化規(guī)律如圖所示。則下列說法正確的是（）

A．甲、乙的加速度大小之比為 B．時兩車之間的距離最小C．兩車可能發(fā)生碰撞 D．時兩車相距12．（2024·四川德陽·聯(lián)考）為檢測某新能源動力車的剎車性能，現(xiàn)在平直公路上做剎車實驗，某動力車在剎車過程中位移和時間的比值與t之間的關系圖像如圖所示。下列說法正確的是（

）A．動力車的初速度為20m/sB．剎車過程中加速度大小為C．剎車過程持續(xù)的時間為6sD．從開始剎車時計時，經(jīng)過8s，該車的位移大小為80m牛頓三大定律13．（2024·云南·模擬預測）我國的新能源汽車發(fā)展迅速，多項指標處于世界領先地位，“急動度”就是其中之一．急動度是描述加速度變化快慢的物理量，即．如圖為某新能源汽車由靜止開始啟動過程中的急動度j隨時間t的變化規(guī)律．下列關于汽車運動的說法正確的是（

）A．內，汽車做加速度減小的加速運動B．內，汽車加速度變化量大于C．內，汽車在時的速度最大D．內，汽車所受的合外力為定值14．（2024·廣東肇慶·一模）新能源汽車以其環(huán)保、智能等優(yōu)勢受到廣大消費者的青睞。某款新能源汽車在時刻沿平直公路由靜止開始以恒定加速度啟動，發(fā)動機在時刻達到額定功率，然后保持功率不變繼續(xù)加速，時刻達到最大速度后勻速行駛。假設汽車所受的阻力大小恒定，則此過程中汽車的加速度a、動量p、牽引力F、功率P隨時間t的變化規(guī)律正確的是（）A． B．C． D．可知功率隨時間均勻增加，動量p隨時間均勻增加；~時間內，功率保持不變，根據(jù)可知，隨速度的增加，加速度a減小，牽引力F減小，動量p增大；時刻后勻速行駛，加速度a等于零，速度不變，牽引力F等于阻力不變，功率p不變，動量p不變。15．（2024·云南大理·模擬預測）近幾年我國新能源汽車迅速發(fā)展，大力發(fā)展綠色環(huán)保動力。一質量為1kg的新能源實驗小車在水平直軌道上以額定功率啟動，達到最大速度后關閉電源，其動能與位移的關系如圖所示。假設整個過程受到恒定的阻力，則下列說法正確的是（g?。ǎ?/p>

A．小車受到的阻力為4N B．小車的額定功率為8WC．小車加速時間為2s D．小車減速時間為2s16．（2024·陜西漢中·模擬預測）隨著新能源轎車的普及，人們對車輛乘坐的舒適性要求越來越高。加速度對時間的變化率物理學中稱之為“加加速度”，通常用符號“j”表示，如果j值過大，會形成沖擊力，影響乘客乘坐的舒適性。對汽車來說，人體可以承受的j值通常在之間。如圖為某國產(chǎn)新能源轎車，測得其啟動后a與時間t的變化關系為，則（）A．國際單位制中“加加速度”的單位應是m/s-2B．j為0的運動一定是勻速直線運動C．該汽車啟動后做勻變速直線運動D．該汽車啟動后j的值大小為0.517．（2024·浙江紹興·模擬預測）新能源汽車“海豚”上市前，邀請客戶在水平長直道路上試駕。某位客戶與汽車的總質量為m=1500kg。如圖所示，試駕道路上有多個長度均為50m的減速區(qū)和加速區(qū)間隔分布。減速區(qū)的阻力恒為加速區(qū)的2倍，加速區(qū)阻力恒定，客戶開啟智能駕駛功能，保持汽車牽引力恒定，使汽車做直線運動。汽車在行駛過程中可看成質點，每次剛進入減速區(qū)時速度均為12.5m/s，汽車在每個減速區(qū)和加速區(qū)的行駛時間均為5s，求∶（1）汽車在加速區(qū)的平均速度大??；（2）汽車在減速區(qū)和加速區(qū)的加速度大小之比；（3）汽車的牽引力大小。18．（2024·浙江·二模）下列加下劃線的單位，屬于國際單位制中的基本單位的是（）A．某型號新能源電動車充電80%僅需45minB．2020年5月21日，小明用共享單車騎行了5.28kmC．小張2019年1月加入螞蟻森林的環(huán)保大軍，全年為地球減少了23.3kg二氧化碳排放D．全新的iPhone超視網(wǎng)膜顯示屏大小是6.1in（英寸）牛機械能及其守恒19．（2024·福建南平·三模）新能源汽車在某些情況下可利用“動能回收”裝置將機械能轉化為電能。某次質量為的電動車以的初動能沿平直斜坡向下運動。若關閉發(fā)動機，讓車自由滑行時，其動能—位移關系如圖直線①所示：若關閉發(fā)動機同時開啟“動能回收”裝置，其動能—位移關系如圖線②所示。假設機械能回收效率為90%，則（）A．圖線①中，電動車受到的合外力大小為500NB．圖線②中，電動車行駛到150m處的速度大小為16m/sC．圖線②中，電動車行駛到150m處電能的回收轉化功率為4000WD．圖線②中，電動車行駛200m過程中回收轉化了的電能20．（2024·山東棗莊·三模）加快發(fā)展新質生產(chǎn)力是新時代可持續(xù)發(fā)展的必然要求，我國新能源汽車的迅猛發(fā)展就是最好的例證。某新能源汽車生產(chǎn)廠家在平直公路上測試汽車性能，t＝0時刻駕駛汽車由靜止啟動，時汽車達到額定功率，時汽車速度達到最大，如圖是車載電腦生成的汽車牽引力F隨速率倒數(shù)變化的關系圖像。已知汽車和司機的總質量m＝2000kg，所受阻力與總重力的比值恒為，重力加速度，下列說法正確的是（）

A．汽車啟動后做勻加速直線運動，直到速度達到最大B．汽車在BC段做勻加速直線運動，在AB段做勻速運動C．汽車達到的最大速度大小為15m/sD．從啟動到速度達到最大過程中汽車通過的距離為150m21．（2024·湖南常德·一模）新能源汽車指采用非常規(guī)車用燃料作為動力來源的新型汽車。比如純電動汽車以電池模組和電動機為主要動力裝置，有節(jié)能減排、低噪音、高效率等優(yōu)點，是未來汽車產(chǎn)業(yè)的重要發(fā)展方向。現(xiàn)已知質量為M的新能源汽車由靜止出發(fā)做勻加速直線運動，經(jīng)過時間t后，該汽車的運行里程為L，此時發(fā)動機恰好到達額定功率P，汽車所受的阻力恒定，達到額定功率后，汽車保持額定功率做變加速運動，最后以勻速運動，對此下列說法正確的是（）A．汽車所受阻力為 B．汽車做勻加速運動時的加速度C．到達速度時，發(fā)動機做功為 D．存在關系式22．（2024·湖南郴州·一模）我國新能源汽車發(fā)展迅猛，從技術到生產(chǎn)都已經(jīng)走在世界最前列。某輛新能源汽車在某測試場的水平路面上，保持恒定功率不變，由靜止啟動做直線運動，汽車運動過程受到的阻力（其中），當汽車速度達到50m/s時關閉發(fā)動機（即撤去牽引力），直至汽車停止。已知汽車的質量，則下列說法正確的是（

）A．若不關閉發(fā)動機，汽車的速度還會繼續(xù)增大B．當汽車的速度25m/s時，汽車的加速度大小可能為C．汽車關閉發(fā)動機后還能繼續(xù)滑行D．汽車關閉發(fā)動機后克服阻力做的功為23．（2024·北京西城·二模）傳統(tǒng)車輛剎車時使用機械制動方式，利用剎車裝置使車輛受到制動力（即阻力）而減速，將減小的動能全部轉化成內能。有些新能源電動車剎車時會使用一種“再生制動”方式，該方式在制動時能將汽車減少的動能轉化為電能加以儲存利用，這些減少的動能也被稱為可回收的動能。一輛質量為m的電動汽車在平直路面上行駛，某一時刻同時開啟機械制動和再生制動，汽車的速度從減為的過程，位移大小為；此后，只開啟機械制動，直至汽車停止，汽車又向前行駛的位移大小為。假設機械制動使汽車受到的制動力恒定，空氣阻力不計。（1）求只開啟機械制動的過程，汽車受到的制動力大??；（2）求同時開啟機械制動和再生制動的過程，汽車可回收的動能。（3）從物體的運動情況確定其受力特征是力學研究的一個重要思路。為檢測再生制動的性能，在汽車速度為時，研究人員只開啟再生制動方式，測繪了汽車速度隨位移變化的關系圖線如圖所示，圖線是一條直線，其斜率的絕對值為k。根據(jù)加速度的定義，結合圖像，推導汽車加速度a隨v變化的規(guī)律及受到的制動力F隨變化的規(guī)律。24．（2024·寧夏吳忠·二模）2024年3月5日，李強總理在全國人大會議的政府工作報告中提出：鼓勵和推動消費品以舊換新，提振智能網(wǎng)聯(lián)新能源汽車、電子產(chǎn)品等大宗消費。智能網(wǎng)聯(lián)汽車也將是未來的趨勢。假設某智能網(wǎng)聯(lián)汽車在平直路面上啟動后的牽引力F隨時間t變化的圖像如圖所示，已知該汽車以額定功率啟動，在平直路面上運動的最大速度為，所受阻力恒定，由此可知該汽車（）A．在時間內做加速度增大的加速運動B．啟動后速度為時的加速度為C．額定功率為D．在時間內位移可能小于交變電流（有效值、遠程輸電、變壓器原理）25．（2024·安徽合肥·三模）無線充電技術在新能源汽車領域應用前景廣闊。如圖甲所示，與蓄電池相連的受電線圈置于地面供電線圈正上方，供電線圈輸入如圖乙所示的正弦式交變電流，下列說法錯誤的是（）A．t=0.01s時受電線圈中感應電流最大B．t=0.01s時兩線圈之間的相互作用力為零C．供電線圈中電流的有效值為20AD．受電線圈中的電流方向每秒鐘改變100次26．（2024·遼寧·模擬預測）核聚變能是一種具有經(jīng)濟性能優(yōu)越、安全可靠、無環(huán)境污染等優(yōu)勢的新能源?！皣H熱核聚變實驗堆（ITER）計劃”俗稱“人造太陽”，即為人工可控熱核反應堆。該裝置中發(fā)生的核聚變反應是和聚變生成釋放能量?？梢宰院Ｋ刑崛?，1L水中的原子的個數(shù)為個，可由鋰礦中制得。已知的質量為2.0141u，的質量為3.0160u，的質量為4.0026u，的質量為1.0083u，。(1)寫出該聚變的核反應方程；(2)計算一次這樣的熱核反應過程釋放出的能量；(3)大城市一年用電約，若該城市用電全部使用“人造太陽”供電，不考慮傳輸過程產(chǎn)生的能量損失，則該城市一年用電需從多少升海水中提??；（計算結果保留一位有效數(shù)字）(4)若將“人造太陽”產(chǎn)生的電能輸送到小城市，送電功率為，采用超高壓輸電，輸電電壓為，而這種人造太陽發(fā)電機輸出的電壓為，要使輸電線上損耗的功率小于輸送電功率的5%，求輸電線的總電阻。27．（2024·湖北·三模）2024年兩會政府工作報告提出打造新質生產(chǎn)力，新能源汽車產(chǎn)業(yè)尤為引人矚目。2023年我國新能源汽車產(chǎn)銷量占全球比重超過60%，產(chǎn)銷量連續(xù)9年位居世界第一，作為國民經(jīng)濟的重要支柱產(chǎn)業(yè)，新能源汽車產(chǎn)業(yè)已成為中國制造業(yè)的一張新名片。目前，無線充電技術已經(jīng)在新能源汽車等領域得到應用。如圖所示，地下鋪設有供電的送電線圈，車上的受電線圈與蓄電池相連，送電線圈和受電線圈匝數(shù)比為。當送電線圈接上圖中的正弦交流電后，受電線圈中的電流為20A。不考慮線圈的自感，忽略電能傳輸?shù)膿p耗，下列說法正確的是（）A．受電線圈電流方向每0.02秒改變1次B．送電線圈的輸入功率為1100WC．受電線圈的輸出電壓為D．0.01s時受電線圈瞬時電壓為0V28．（2024·四川雅安·三模）新能源汽車無線充電技術的優(yōu)點包括安全可靠、充電場地的空間利用率高、智能化程度高、維護和管理方便等。圖甲為某國產(chǎn)品牌汽車無線充電裝置，供電線圈固定在地面，受電線圈固定在汽車底盤上，當兩個線圈靠近時可實現(xiàn)無線充電，其工作原理如圖乙所示。某課外學習小組查閱資料得知，當輸入端接上380V正弦交流電后，電池系統(tǒng)端的電壓為600V，電池系統(tǒng)的電流為20A。若不計線圈及導線電阻，下列說法正確的是（）A．為保護受電線圈不受損壞，可以在車底板加裝金屬護板B．若輸入端接上380V直流電，也能正常充電C．供電線圈和受電線圈匝數(shù)比可能為1∶2D．端的輸入功率大于12kW29．（2024·浙江溫州·三模）新能源汽車無線充電技術的優(yōu)點包括安全可靠、充電場地的空間利用率高、智能化程度高、維護和管理方便等。圖甲為某國產(chǎn)品牌汽車無線充電裝置，供電線圈固定在地面，受電線圈固定在汽車底盤上，當兩個線圈靠近時可實現(xiàn)無線充電，其工作原理如圖乙所示。某課外學習小組查閱資料得知，當輸入端ab接上380V正弦交流電后，電池系統(tǒng)cd端的電壓為600V，電池系統(tǒng)的電流為20A。若不計線圈及導線電阻，下列說法正確的是（）A．為保護受電線圈不受損壞，可以在車底板加裝金屬護板B．若輸入端ab接上380V直流電，也能正常充電C．供電線圈和受電線圈匝數(shù)比可能為19：30D．a(chǎn)b端的輸入功率大于12kW30．（2024·江蘇·三模）海浪發(fā)電是一種應用前景廣闊的新能源技術，海浪通過傳動裝置帶動線圈在磁場中做切割磁感線運動從而發(fā)電，實現(xiàn)海浪動能向電能的轉化。某科技小組設計了一發(fā)電模型，其原理圖如圖甲所示，N匝正方形閉合線圈處在垂直干線圈平面的組合磁場中，組合磁場是由兩方向相反的勻強磁場組成的，磁感應強度大小均為B，線圈和磁場的寬度均為L，設線圈的總電阻為R，總質量為m，線圈在海浪的帶動下上下運動切割磁感線且線圈在運動過程中不會超出磁場范圍，其運動的速度時間圖像如圖乙所示。線圈處于平衡位置時，線圈的中線恰好與組合磁場中的中線重疊。求：（1）運動過程中，該線圈所受安培力的最大值；（2）在理想條件下，該線圈的發(fā)電功率。1．（2024·湖北·調研）中國新能源汽車產(chǎn)銷連續(xù)多年全球第一，基于電容器的制動能量回收系統(tǒng)已經(jīng)在一些新能源汽車上得到應用。其簡易模型如下圖。某材料制成的薄板質量為m，圍成一個中空圓柱，其半徑為r，薄板寬度為L，可通過質量不計的輻條繞過圓心O且垂直于圓面的水平軸轉動。薄板能夠激發(fā)平行于圓面且沿半徑方向向外的輻射磁場，磁場只分布于薄板寬度的范圍內，薄板外表面處的磁感應強度為B。一匝數(shù)為n的線圈abcd固定放置（為顯示線圈繞向，圖中畫出了兩匝），ab邊緊貼薄板外表面但不接觸，線圈的兩個線頭c點和d點通過導線連接有電容為C的電容器、電阻為R的電阻、單刀雙擲開關，如圖所示?，F(xiàn)模擬一次剎車過程，開始時，單刀雙擲開關處于斷開狀態(tài)，薄板旋轉方向如圖，旋轉中