(尖子生专用)2020中考物理挑战压轴题专题10科学探究(含解析)

压轴题10 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。

（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”）。

（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 v 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）。

【答案】比热容；D ；变大；

2v η

【解析】

【详解】

(1)[1]发动机用循环水进行冷却是因为水的比热容较大；

(2)[2]A ．由文中信息可知，进气道吸入的是空气，故A 错误；

B ．燃料燃烧是化学能转化为内能，故B 错误；

C ．燃料耗尽后，不会产生高温高压气流，无法推动涡轮，故C 错误；

D ．尾喷管中喷出的高速气流推进飞机前进，对飞机做功，故D 正确。

故选D ；

(3)[3]由于进人压气机气流速度有一定限制，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，当飞机加速飞行时，需要更多的空气流进燃烧室，即应该使通风口面积S 1变大；

(4)[4]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 ，所以推力： 2F v f k ==；

飞机获得的推进功：

23W Fs Fvt kv vt kv t ====；

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，所以获得的机械能：

322W kv t W ηη=

=机；

机械能的功率： 33

22

W kv t kv p t t ηη===机

机； 发动机的功效是指发动机提供给飞机的推力与发动机机械功率的比值，所以其功效为：

2232

F kv Q kv P v ηη===机。

【点睛】

本题的第(4)问中考新名词功效的推导计算，在答此问时首先要结合题文信息理解功效的含义，先依据飞行速度表示出匀速飞行时所受的阻力（即推力），再依据功的公式表示出单位时间内所做的功，接着利用推进效率表示出机械能大小，算出机械功率，最后利用功效等于推力与机械功率的比值求出功效，该过程需要对各个物理量所需要公式的熟练

掌握。

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。

【答案】B 发泡塑料小华

【解析】

【分析】

【详解】

(1)[1]当空气温度越低时，密度增大下沉，所以为使药品处于低温环境，应放在B 位置，而在其上面放置低温物质。

(2)[2]保温盒内外存在较大的温差，所以会发生热传递，所以保温盒填充材料的导热性能越差，效果越好，三种材料中发泡塑料的导热最差，所以保温效果最好。

(3)[3]药品要求在0℃以下存放，而普通冰块的熔点是0

℃，不符合要求，而盐冰的熔点

低于0℃，所以熔化时会吸收大量的热量，使盒内的温度保持在其熔点而不会升高，所以小华的选择正确。

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______。

【答案】红外线辐射表面温度电信号温度值

【解析】

【分析】

【详解】

(1)[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红外辐射能量。

(2)[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表面温度，这就是红外辐射测温所依据的客观基础。

(3)[3]红外能量聚焦在光电探测器上并转变为相应的电信号。

[4]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。

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）

【答案】小大2.688

【解析】

【分析】

【详解】

(1)[1]由上述表格看出，金属的熔点越高，体膨系数就越小。

(2)[2]对比表中数据可知，液体的体膨系数远比固体的体膨系数大。

(3)[3]水银的体膨系数为5-11810C -??，所以当该系统的温度升高到100℃时，水银增大

的体积

5-133(2000c 1810?C ?10?C-20?C)=2.88cm m V -?=?增汞

玻璃瓶的容积同样会增大，其增大的容积

33-5-11.2?10?(100?C-20?C)=0.1m 200cm 92c V =?增瓶℃

故水银从瓶中溢出的体积

3332.88cm 0.192cm 2.688cm V V V =-=-=增增汞瓶溢

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122

km 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 ．

【答案】质量C 存在失重6.67×1024

【解析】

【详解】

（1）根据122

km m F r =可知：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，所以在其它条件相同的情况下，物体质量越大引力越大；在其它条件相同的情况下，它们中心之间距离越大引力越小，则两个同学之间的引力较小的原因是因为我们之间质量较小．

（2）一颗很小的小行星在地球与月球之间，从地球与月球之间穿过，由于它距地球与月球的距离未知，根据与122

km m F r =可知，小行星受到地球的引力不仅与质量有关，还与它们之间的距离有关，所以小行星受到地球的引力与小行星受到月球的引力大小不能判断，故C 正确；

（3）由于物体之间在任何情况下都存在引力；故处于失重状态时，他与地球之间存在引力．

（4）由于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．所以当电梯由静止突然下降时，小明感到脚底受力减小，这种现象属于失重；

（5）根据122km m F r =可得：地球的质量()2622421122110N 6.6710m 6.6710kg 6.6710N m kg 1kg

Fr m km --??===?????． 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。

阅读上文，回答下列问题：

（1）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。如图所示，是用于路口的5G指示灯，则红黄绿指示灯的连接方式以及5G通讯传递信息的形式分别为（________）

A．串联、超声波

B ．串联、电磁波

C ．并联、超声波

D ．并联、电磁波

（2）电磁波在真空中的传播速度为___________m/s 。若使用频率为25吉赫兹（GHz ）的电磁波进行5G 商用的频段试验，其中1GHz=109Hz ，请利用短文中的知识，计算5G 商用电磁波的波长为_______ m 。

（3）5G 技术高频段传输数据遇到的困难是什么______？

【答案】D3×108

0.012传输距离大幅缩短，覆盖能力大幅减弱

【解析】

【详解】

(1)[1]根据生活经验可知，交通指示灯中的三个灯不会同时亮，即可以单独工作，且工作时互不影响，所以可以判断出三种颜色指示灯是并联的；5G 通讯是利用电磁波来传递信息的；故选D ；

(2)[2]电磁波在真空中的传播速度等于光速，即3×108m/s ；

[3]由题意可知 c f λ=，商用电磁波的波长为： 89310m/s 0.012m 2510Hz

c f λ?===?； (3)[4]由题意可知，5G 技术高频段传输数据遇到的困难是传输距离大幅缩短，覆盖能力大幅减弱。

7．(1)太阳系是一个完美无比的整体，它的核心就是太阳。我们的家园是地球，离地球最近的一颗恒星是__________。太阳是一个极其巨大的、炽热的气体球，在那里不断释放氢核聚变产生的核能，它向太空稳定地辐射出光和热，其中有__________（选填“极大多数”、“部分”、“少数”或“极少数”）到达地球，成为地球上最基本、最重要的能量来源；

(2)天文观测表明，几乎所有远处的恒星（或星系）都在以各自的速度背离我们而作匀速直线运动，离我们越远的星体，背离我们匀速直线运动的速度（称为退行速度）越大；也就是说，宇宙在膨胀，不同星体的退行速度v 和它们离我们的距离r 成正比，即v =Hr ，式中H 为一常量，称为哈勃常数，己由天文观察测定。请你从“运动和力”的关系分析星体作匀速直线运动的原因是__________；由上述天文观测结果，可估算宇宙年龄（即

星体运动的时间）其计算式为T=__________。

【答案】太阳极少数运动的星体不受阻力和外力作用，由牛顿第一定律可知其将一直做

匀速直线运动1 H

【解析】

【分析】

【详解】

(1)[1][2]由观测可知，离地球最近的恒星是太阳，太阳辐射处大量的光和热，其中只有

极少数到达地球。

(2)[3]由于星体在太空中不受阻力和外力的作用，则由牛顿第一定律可知，将一直做匀

速直线运动。

[4]由速度公式可求宇宙年龄（即星体运动的时间）为

1

r

T

v H

==

8．阅读《月球漫步》回答问题。

月球漫步

月球是离地球最近的天体，也是地球唯一的天然卫星。地球围绕太阳轨道运行的同时，月球也在围绕着地球旋转。地球和月球的环境大不相同，月球表面没有空气，没有风，

表面积大约是地球的

1

14

，月球的体积只相当于地球体积的

1

49

，月球质量约等于地

球质量的1 81

。

2018-2019年的中国上演了一出“嫦娥”登月大戏，和以往不同，嫦娥这次登陆地在月球背面。月球背面电磁环境非常干净，无法直接接收来自地球的无线电信号，在登月之前，先要发射一颗中继卫星保障通讯。

2018年5月21日，嫦娥四号的“开路先锋”鹊桥中继星发射升空。12月8日，“嫦娥”开始奔月之旅。12月30日8时55分，嫦娥四号探测器在环月轨道成功实施变轨控制，顺利进入预定的月球背面着陆准备轨道。

2019年1月3日早上，嫦娥四号探测器从距离月面15km处开始实施动力下降，探测器的速度从相对月球1.7km/s 逐步下降。在8km到6km处，探测器进行快速姿态调整，不断接近月球。在距月面100m处开始悬停，对障碍物和坡度进行识别，并自主避障。在选定相对平坦的区域后，开始缓速垂直下降。10时26分，在反推发动机和着陆缓冲

机构的“保驾护航”下，一吨多重的“嫦娥四号” 探测器成功着陆在月球背面南极—艾特肯盆地冯·卡门撞击坑的预选着陆区。11时40分，着陆器获取了世界第一张近距离拍摄的月背影像图并传回地面。

1 时7分，工作人员在北京航天飞行控制中心通过“鹊桥”中继星向嫦娥四号发送指令，释放巡视器“玉兔二号”，随即展开探测工作。

2019年2月4日，国际天文学联合会批准嫦娥四号着陆点命名为“天河基地”。图是科学家们为本次登月绘制的一张“全家福”。

请根据上述材料，回答下列问题：

（1）假如月球和地球可以认为是一个密度均匀的球体，比较月球和地球密度哪个大____？请你根据文中对月球和地球基本数据的描述，写出判断过程______；

（2）嫦娥四号在选定相对平坦的区域后，在反推发动机的作用下缓速垂直下降。请简单说明这个下降过程中能否使用巨大的降落伞______？

（3）嫦娥四号传回地球的电磁信号通过的路径是：嫦娥四号→_____ → 地球。

【答案】地球见解析不能鹊桥中继星

【解析】

【分析】

【详解】

(1)[1][2]月球的体积相当于地球体积的

149，月球质量约等于地球质量的181

，月球和地球密度之比 14949==81181

m V m V m m V V ρρ?=?=月

月月月地地月地地地

＜1 所以月球的密度小，地球的密度大。

(2)[3]月球表面没有空气，这个下降过程，不可能利用巨大的降落伞完成。

(3)[4]根据“月球背面电磁环境非常干净，无法直接接收来自地球的无线电信号，在

登月之前，先要发射一颗中继卫星保障通讯”可知：嫦娥四号传回地球的电磁信号通过的路径是：嫦娥四号→鹊桥中继星→地球。

9．探究原子结构的奥秘

1910年英国科学家卢瑟福进行了著名的α粒子（带正电）轰击金箔实验。结果发现：绝大多数α粒子穿过金箔后仍沿原方向前进，但是有少数α粒子却发生了较大的偏转，并且有极少数α粒子的偏转超过90°，有的甚至几乎达到180°，像是被金箔弹了回来。

(1)根据实验现象，卢瑟福提出“原子的大部分质量集中到了一个很小的结构上”，卢瑟

福所说的“很小的结构”指的是_____。

(2)1μm金箔包含了3000层金原子，绝大多数α粒子穿过后方向不变，该现象可以说

明下列两种说法中的_____（选填A或B）；

A．原子的质量是均匀分布的B．原子内部绝大部分空间是空的

(3)科学家对原子结构的探究经历了三个过程，通过α粒子散射实验，你认为原子结构

为图中的_____。

【答案】原子核BC

【解析】

【分析】

本题考查原子结构，应用所学知识结合材料所给信息求解。

【详解】

原子是由原子核和核外电子构成的，原子核体积很小，质量大，原子的质量主要集中在原子核上，原子核外有一个非常大的空间，核外电子围绕原子核作高速运动。

(1)[1]若原子质量、正电荷在原子内均匀分布，则极少数α粒子就不会发生偏转，而大

多数发生了偏转，说明原子的质量主要集中在原子核上，这里的“很小的结构”指的是原子核。

(2)[2]原子核外有一个非常大的空间，使绝大多数α粒子穿过后方向不变，所以A项不

符合题意，B项符合题意。

故选B。

(3)[3]通过上述实验，能说明原子结构是：原子核位于原子的中心，质量主要集中在原

子核上，所以C符合题意，AB不符合题意。

故选C。

10．探究原子结构的奥秘。

1910年英国科学家卢瑟福进行了著名的α粒子（带正电）轰击金箔实验。结果发现：绝大多数α粒子穿过金箔后仍沿原方向前进，但是有少数α粒子却发生了较大的偏转，并且有极少数α粒子的偏转超过90°，有的甚至几乎达到180°，像是被金箔弹了回来。

(1)卢瑟福所说的“除非原子的大部分质量集中到了一个很小的结构上”中的“很小的

结构”指的是________；

(2)1μm金箔包含了3000层金原子，绝大多数α粒子穿过后方向不变，说明________；

A．原子的质量是均匀分布的

B．原子内部绝大部分空间是空的

(3)科学家对原子结构的探究经历了三个过程，通过α粒子散射实验，你认为原子结构

为以下的________。

A．道耳顿模型特点：不可再分的实心球体

B．汤姆生模型特点：正负电荷均匀分布

C．卢瑟福模型特点：核位于原子中心，质量集中在核上

【答案】原子核BC

【解析】

【分析】

(1)[1]若原子质量、正电荷在原子内均匀分布，则极少数α粒子就不会发生偏转，大多

数发生偏转，而大多数发生了偏转，说明原子的质量主要集中在原子核上，这里的“很小的结构”指的是原子核。

(2)[2]原子核外有一个非常大的空间，使绝大多数α粒子穿过后方向不变。

(3)[3]通过上述实验，能说明原子结构是：原子核位于原子的中心，质量主要集中在原

子核上，应如图C，故选C。

11．（一）阅读《气凝胶，改变世界的神奇材料》，回答问题。

气凝胶，改变世界的神奇材料

如图甲所示，把花朵隔着一层气凝胶放在3000℃的火焰上，几分钟后依然芬芳如故，保护它的神奇材料就是气凝胶。

气凝胶??它身轻如烟，是世界上最轻的固体材料之一，有一种“全碳气凝胶”密度仅为

0.16mg/cm3，比氦气还要轻。如图乙所示为8cm3的“全碳气凝胶”压在花蕊上，花蕊几

乎没有变形的情景。气凝胶还是很好的吸音材料，它可以在100Hz-6300Hz频段内高效吸音，大多数人能够听到频率为20Hz-20000Hz的声音，因此它是很好的降噪材料。科学家们研制出的一种称为“飞行石墨”气凝胶，是由多孔的碳管在纳米尺度下交织在一起三维的网状结构，它虽然极轻，但弹性却非常好，它几乎能吸收所有颜色的光。

气凝胶对有机溶剂有超快、超高的吸附力，现有的吸油产品一般只能吸自身质量10倍左右的液体，但气凝胶能吸收其自身质量250倍左右的液体，最高的可达900倍，而且只吸油不吸水，因此气凝胶的这一特性可用来处理海上原油泄漏事件。

根据上述材料，回答下列问题：

（1）气凝胶是世界上最轻的固体材料之一。这里的“轻”实际上是指它的___（选填选项前的字母,符合题意的选项只有一个）

A．质量小B．体积小C．密度小D．单位体积的质量大（2）下列关于对气凝胶的说法，正确的是___（选填选项前的字母,符合题意的选项多于

A．气凝胶是一种质量很小的固体材料

B．气凝胶对超声波、次声波都有很强的吸音降噪效果

C．利用气凝胶的隔热性能可以制成建筑物的保温层

D．利用气凝胶可以治理被石油污染的沙滩和海水

【答案】CCD

【解析】

【详解】

(1)根据短文知道，“气凝胶”是世界上最轻的固体，是指它的密度小，是指单位体积的

质量小，故C正确。

故选C。

(2) A．气凝胶是一种密度很小的固体材料，而质量不一定很小，故A错误；

B．气凝胶还是很好的吸音材料，它可以在100Hz～6300Hz频段内高效吸音，不能吸收超声波、次声波，故B错误；

C．利用气凝胶的隔热性能可以制成建筑物的保温层，故C正确；

D．气凝胶对有机溶剂有超快、超高的吸附力，故利用气凝胶可以治理被石油污染的沙滩和海水，故D正确。

故选CD。

12．阅读短文，回答问题：

郭守敬望远镜

“星汉灿烂，若出其里”。漫天星光绝大多数都来自宇宙中的恒星。怎样知道这些遥远且炽热的恒星的成分呢？用光谱！我们知道，阳光通过三棱镜后会发生色散，形成一条按照一定顺序排列的彩色光带，我们称之为光谱。太阳是恒星，因此太阳的光谱是一种恒星光谱。恒星光谱包含了恒星的很多“户口”信息，比如化学成分、密度、气压、温度、恒星年龄等。恒星光谱除了包含恒星自身的信息之外，还能告诉我们恒星以及它所在的星系是在远离还是在靠近我们，甚至还能告诉我们远离或靠近的速度有多大。观测表明，恒星或星系远离我们的速度与它跟我们之间的距离成正比，根据恒星或星系远离我们的速度可以知道这个恒星或星系距离我们有多远。

光谱望远镜是获取恒星光谱的有力工具。目前世界上最好的光谱望远镜是由中国天文学家自主研制的，以元代著名天文学家、数学家、水利工程专家郭守敬名字命名的“郭守

敬望远镜”，如图所示，它可以将接收到的恒星的光会聚后通过色散系统形成恒星光谱，进而获取恒星的信息。它能够同时观测4000个天体，是当今世界上光谱获取效率最高的望远镜。在刚刚过去的七年巡天观测中（所谓“巡天观测”，就好比是“给天上的星星做‘人口’普查”），郭守敬望远镜共获取1125万条光谱，成为世界上第一个获取恒星光谱数突破千万量级的天文望远镜。我国科学家通过对这些恒星光谱的分析，绘制成了一个包含636万组恒星光谱参数的星表，重新确立了银河系晕（音yún）的内扁外圆的结构，并取得了其它一些令世界瞩目的重大发现，这在某种程度上增强了人类寻找另一个“地球”和地外生命的信心！

日前，郭守敬望远镜已开启新一轮的“霸气”巡天观测征程。使用郭守敬望远镜可以“普查”银河系更多的恒星，以它的观测能力，北半球天空仍然有约一亿颗星可观测，可以让“普查”资料更全面、更详细，更好地帮助我们了解银河系的历史、现状和未来。

(1)恒星发出的光经郭守敬望远镜的光学系统形成恒星光谱的现象属于光的_____现象。

(2)如图所示，阳光通过三棱镜，在光屏上呈现彩色光带，A、B是光带边缘的色光，则A 为_____，B为_____。

(3)若某恒星远离我们的速度为v，它跟我们之间的距离为s，则v与s的比值是_____（选填“不变”或“变化”）的。

(4)已知“牧夫座星系团”距离我们约22亿光年时，它远离我们的速度约为4×104km/s，当该星系团距离我们约55亿光年时，它远离我们的速度约为_____km/s。

【答案】色散红光紫光不变105

【解析】

【详解】

(1)[1]光谱是三棱镜把太阳光分解成不同颜色的光，并按一定的顺序排列，所以是光的色散现象。

(2)[2][3]太阳光的光谱是红光在最上边，紫光在最下边，所以A为红光，B为紫光。

(3)[3]由短文可知，恒星远离我们的速度与它跟我们之间的距离成正比，故v与s的比

值是不变的。

(4)[5]因为v 与s 的比值不变，所以有

42255410km/s v

=?亿光年亿光年，v =105km/s 13．2019年1月3日，嫦娥四号探测器成功着陆在月球背面南极-艾特肯盆地冯·卡门撞击坑的预选着陆区，月球车“玉兔二号”到达月面开始巡视探测。我国探索太空计划再上一层。

（1）身在地球的科研人员________（选填“能”或“不能”）借助高倍天文望远镜直接观测月球背面情况，他们通过卫星系统发射__________（选填“声波”或“电磁波”）远程遥控探测器着陆。探测器匀速下降时动能___________（选填“增大”、“减小”或“不变”），机械能________（选填“守恒”或“不守恒”）。

（2）与“光年”定义一样，太阳发出的光运动大约8光分传播至月球，这意味着在月球上观测到太阳上的景观大约是________分钟前发生的。太阳内部时刻在发生着_________（选填“核裂变”或“核聚变”）。

（3）月球绕地球运动时_________（选填“受”或“不受”）地球的引力。由远地点向近地点运动时，月球速度________（选填“增大”、“减小”或“不变”）。

（4）地球与月球之间的平均距离为38.4万千米，则嫦娥四号发出的信号传送至地球所需的时间大约是________s 。若物体在地球上的重力约是在月球上重力的6倍，若人能在月球上举起物体的最大质量是360kg ，则人在地球上能举起的物体最大质量是________kg 。

【答案】不能电磁波不变不守恒8核聚变受增大1.2860

【解析】

【详解】

(1)[1]由于光沿直线传播，则身在地球科研人员能借助高倍天文望远镜直接观测月球正面情况，无法观测月球背面情况。

[2]由于地球与月球直接有真空地带，声音无法在真空中传播，且光速远大于声速，则他们通过卫星系统发射电磁波远程遥控探测器着陆。

[3][4]探测器匀速下降时，质量不变，速度不变，高度变低，则动能不变，重力势能减小，由于机械能等于动能与势能之和，则机械能减小，不守恒。

(2)[5]“光年”是形容光在一年内所走过的路程，则由此推断“光分”是形容光在一分钟内走过的路程，太阳发出的光运动大约8光分传播至月球，则可知，这意味着在月球

上观测到太阳上的景观大约是8分钟前发生的。

[6]太阳时刻都在发生着核聚变，进行着4个氢原子核（质子）聚变成1个氦原子核（α)粒子的过程，同时放出大量的能。

(3)[7]由万有引力可知，月球绕地球运动时受地球的引力，做圆周运动。

[8]由远地点向近地点运动时，重力势能减小，动能增大，质量不变，则速度增大。

(4)[9]光速约为3×108

m/s ，则嫦娥四号发出的信号传送至地球所需的时间大约是 883.8410m 3 1.28s m /10s

s t v ===?? [10]物体在地球上的重力约是在月球上重力的6倍，则若人能在月球上举起物体的最大质量是360kg ，则人在地球上能举起的物体最大质量是

360kg 60kg 6

m == 14．石墨烯—改变世界的神奇新材料。一片碳，看似普通，厚度为单个原子，却使两位科学家获得诺贝尔奖。这种全新材料名为“石墨烯”，石墨烯是目前世上最薄、最坚硬的纳米材料，作为电导体，它有着和铜一样出色的导电性；作为热导体，它比目前任何其他材料的导热效果都好，而且它几乎是完全透明的。利用石墨烯，科学家能够研发一系列具有特殊性质的新材料。比如，石墨烯晶体管的传输速度远远超过目前的硅晶体管，因此有希望应用于全新超级计算机的研发；石墨烯还可以用于制造触摸屏、发光板，甚至太阳能电池。如果和其他材料混合，石墨烯还可用于制造更耐热、更结实的电导体，从而使新材料更薄、更轻、更富有弹性，从柔性电子产品到智能服装，从超轻型飞机材料到防弹衣，甚至未来的太空电梯都可以以石墨烯为原料。因此，其应用前景十分广阔。

（1）石墨烯是目前世上最薄、最坚硬的纳米材料，1nm=10-7cm=_____m ；

（2）最近国外研究人员通过引入由多层石墨烯制成的交替散热通道，解决了在交通信号灯和电动汽车中使用半导体材料散热的难题，这是利用石墨烯的_____（选填“A ”或“B ”、“C ”、“D ”）；

A ．透光性好

B ．硬度大

C ．导热性好

D ．导电性强

（3）石墨烯有希望应用于全新超级计算机的研发，是因为_____。

【答案】1×10-9mACD 石墨烯晶体管的传输速度远超硅晶体管

【解析】

【详解】

(1)1nm=10-7cm=1×10-9m；

(2)根据题中信息知，石墨烯具有良好的透光性、导热性、导电性，故ACD正确；

(3)认真读课文，得出结论。用石墨烯取代硅，计算机处理器的运行速度将会快数百倍。

石墨烯应用于超级计算机的研发，石墨烯晶体管的传输速度远超硅晶体管。

15．阅读短文，回答问题：

纳米技术

近年来，“纳米”一词经常出现在我们的生活中，它是长度的度量单位，1nm有多长？

假设一根头发的直径是0.05mm，把它径向平均剖成5万根，每根的厚度大约就是1nm。

而纳米技术，是研究结构尺寸在1纳米的材料，强度和硬度大大高于原来的材料，并且有良好的韧性，纳米材料的熔点还会随超细粉直径的减小而降低，例如：金的熔点为1064℃，但10nm的金粉熔点为940℃，5nm的金粉熔点为830℃，因而烧制温度可以大大降低，纳米级的催化剂加入汽油中，还可提高内燃机的效率。

请完成以下问题：

（1）0.05mm=_______nm；

（2）将金属纳米颗粒制成块状金属材料时强度______一般的金属，金属纳米颗粒的熔点_______同种金属的熔点。（选填“大于”、“小于”或“等于”）

【答案】5×104大于小于

【解析】

【详解】

(1)[1]0.05mm=0.05×106nm=5×104nm；

(2)[2]由材料可知，金属纳米颗粒制成块状金属材料的强度和硬度大大高于原来的材料；

[3]金的熔点为1064℃，10nm的金粉熔点为940℃，5nm的金粉熔点为830℃，这说明金

属纳米颗粒的熔点小于同种金属的熔点。

16．石墨烯具有非常好的热传导性能。纯的无缺陷的单层石墨烯的导热系数高达5300W/mK，是目前为止导热系数最高的碳材料，铜的导热系数常温下才400W/mK。石墨烯具有非常良好的光学特性，看上去几乎是透明的。石墨烯是己知强度最高的材料之一，同时还具有很好的韧性，可以弯曲，石墨烯的结构非常稳定，石墨烯内部的碳原子之间的连接很柔韧，当施加外力于石墨烯时，碳原子面会弯曲变形。

2018年，22岁中国科学家——曹原，因为石墨烯正式成为了“2018年度世界十大科学家之首”。22岁的少年曾提出问题，却被很多的科学家无视，他的坚持，最后得到结果