高考物理科技前沿題速遞

張北春

近年來高考物理試卷上出現了許多結合社會實際和科技前沿的好題，如：神舟飛船、宇宙探究、節能減排、鐵路提速、磁懸浮列車，磁流體發電、高能加速器等，現對2013年高考社會熱點題列舉幾例并略加分析。

一、航母彈射系統

【例1】（2013年廣東卷）某航母跑道長200m.飛機在航母上滑行的最大加速度為6m/s2，起飛需要的最低速度為50m/s.那么，飛機在滑行前，需要借助彈射系統獲得的最小初速度為

A. 5m/s B. 10m/s C. 15m/s D. 20m/s

【解析】根據運動學方程，v2-v =2ax可得，需要借助彈射系統獲得的最小初速度為v0=10m/s ，選項B正確。

【答案】B

【點評】本題題以航母為背景考查勻變速直線運動的規律，涉及運動學方程等知識，考查靈活運用所學知識分析實際問題的能力.

二、人造地球衛星

【例2】（2013年安徽卷）質量為m的人造地球衛星與地心的距離為r時，引力勢能可表示為EP=- ，其中G為引力常量，M為地球質量。該衛星原來的在半徑為R1的軌道上繞地球做勻速圓周運動，由于受到極稀薄空氣的摩擦作用，飛行一段時間后其圓周運動的半徑變為R2，此過程中因摩擦而產生的熱量為

A. GMm（ ） B. GMm（ ）

C. （ ） D. （ ）

【解析】衛星做勻速圓周運動，有 =m ，變形得 mv2= 。

即衛星的動能EK=

結合題意，衛星的機械能E=EK+EP=-

摩擦產生的熱量等于衛星的機械能損失，即

Q=E1-E2=- -（- ）= （ ）

【答案】C

【點評】本題考查萬有引力與航天，意在考查考生對萬有引力定律、圓周運動相關公式的應用能力。難度中等。

三、神州九號飛船

【例3】（2013年新課標Ⅰ卷）2012年6曰18日，神州九號飛船與天宮一號目標飛行器在離地面343km的近圓軌道上成功進行了我國首次載人空間交會對接。對接軌道所處的空間存在極其稀薄的土氣，下面說法正確的是

A. 為實現對接，兩者運行速度的大小都應介于第一宇宙速度和第二宇宙速度之間

B. 如不加干預，在運行一段時間后，天宮一號的動能可能會增加

C. 入不干涉，天宮一號的軌道高度將緩慢降低

D. 航天員在天宮一號中處于失重狀態，說明航天員不受地球引力作用

【解析】第一宇宙速度等于近地衛星的環繞速度，是人造天體環繞地球運動的最大速度，第二宇宙速度是人造天體脫離地球引力，飛向太陽系的最小速度。神州九號和天宮一號是在環繞地球過程中完成對接的，軌道距地面有一定的高度，因此其速度小于第一宇宙速度，更小于第二宇宙速度。選項A錯誤；如不加干預，運動中由于空氣阻力的作用，天宮一號的速率將變小，將做向心運動，這一過程中，由于萬有引力做正功，速度又會增大，所以選項BC正確；因為宇航員所受的萬有引力恰等于所需向心力，所以宇航員對別的物體沒有壓力，處于完全失重狀態，并非不受萬有引力作用，故選項D錯誤。

【答案】C

【點評】本題考查萬有引力定律、牛頓第二定律，注意宇宙速度的意義。

四、噴墨打印機

【例4】（2013年廣東卷）噴墨打印機的簡化模型如圖1所示，重力可忽略的墨汁微滴，經帶電室帶負電后，以速度v垂直勻強電場飛入極板間，最終打在紙上，則微滴在極板間電場中

A. 向負極板偏轉

B. 電勢能逐漸增大

C. 運動軌跡是拋物線

D. 運動軌跡與帶電量無關

【解析】墨汁微粒帶負電，受到的電場力與電場方向相反，電場力方向指向正極，墨汁微粒向正極偏轉，選項A錯誤；電場力對墨汁微粒做正功，墨汁微粒的電勢能逐漸減小，選項B錯誤；墨汁微粒水平方向做勻速直線運動，豎直方向受到的電場力為恒力，做勻加速直線運動，墨汁微粒的合運動是類平拋運動，運動軌跡是拋物線，選項C正確；運動軌跡是由受到的電場力情況決定的，而電場力F=qE，電場力與帶電量有關，所以運動軌跡與帶電量有關，選項D錯誤。

【答案】C

【點評】本題考查了電場力、電勢能、類平拋運動的規律等知識，難度中等。

五、消防水龍帶

【例5】（2013年安徽卷）由消防水龍帶的噴嘴噴出水的流量是0.28m3/min，水離開噴口時的速度大小為16 m/s，方向與水平面夾角為60度，在最高處正好到達著火位置，忽略空氣阻力，則空中水柱的高度和水量分別是（重力加速度g取10m/s2）（ ）

A. 28.8m 1.12×10-2m3 B. 28.8m 0.672m3

C. 38.4m 1.29×10-2m3 D. 38.4m 0.776m3

【解析】將初速度正交分解，得豎直方向分速度vy=vsin60°=24m/s，在豎直方向做上拋運動，水柱的高度h= =28.8m，水柱上升時間t= 2.4s，故水柱的水量V=Qt=1.12×10-2m3

【答案】A

【點評】本題考查曲線運動的規律，意在考查學生對功能關系和機械能的理解。難度中等。

六、“遼寧號” 艦載機

【例6】（2013年新課標Ⅰ卷）2012年11曰，“殲15”艦載機在“遼寧號”航空母艦上著艦成功。圖v為利用阻攔系統讓艦載機在飛行甲板上快速停止的原理示意圖。飛機著艦并成功鉤住阻攔索后，飛機的動力系統立即關閉，阻攔系統通過阻攔索對飛機施加——作用力，使飛機在甲板上短距離滑行后停止，某次降落，以飛機著艦為計時零點，飛機在t=0.4s時恰好鉤住阻攔索中間位置，其著艦到停止的速度一時間圖線如圖3所示。假如無阻攔索，飛機從著艦到停止需要的滑行距離約為I000m。已知航母始終靜止，重力加速度的大小為g。則

A. 從著艦到停止，飛機在甲板上滑行的距離約為無阻攔索時的1/10

B. 在0.4s-2.5s時間內，阻攔索的張力幾乎不隨時間變化

C. 在滑行過程中，飛行員所承受的加速度大小會超過2.5 g

D. 在0.4s-2.5s時間內，阻攔系統對飛機做功的功率幾乎不變

【解析】由v-t圖象與坐標軸圍成的圖形面積可知，在阻攔索作用下飛機滑動的距離約為110 m，約等于無阻攔索滑行距離1000m的十分之一。選項A正確由圖象的斜率可知，0.4-2.5s，飛機做勻減速直線運動，就速度約為30m/s2=3g。選項C正確；則使其減速的合力（攔索的張力與摩擦阻力之和）恒定，但空氣的阻力將逐漸減小，則攔索的張力逐漸增大。由于張力增大，飛機速率減小，不能確定張力的功率如何變化。選項BD錯誤。

【答案】AC

【點評】本題考查直線運動的v-t圖像、牛頓第二定律和功。

（作者單位：安徽省懷寧縣高河中學）

責任編校 李平安