模块二 跨学科 专题22 物理学与工程实践（解析版)

考向一：了解我国古代的技术应用例，体会我国古代科技对人类文明发展的促进作用。 1 （2024 安徽省）我国古代科技著作《天工开物》里记载了铸造“万钧钟”和“鼎”的方法，先 后用泥土制作“模骨”，“干燥之后以牛油、黄蜡附其上数寸”，在油蜡上刻上各种图（如图）， 然后在油蜡的外面用泥土制成外壳。干燥之后，“外施火力炙化其中油蜡”，油蜡流出形成空腔， 在空腔中倒入铜液，待铜液冷却后，“钟鼎成矣”。下列说法正确的是（ ） “炙化其中油蜡”是升华过程 B “炙化其中油蜡”是液化过程 铜液冷却成钟鼎是凝固过程 D 铜液冷却成钟鼎是凝华过程 【答】 【解析】B．“炙化其中油蜡”是固态的油蜡变成液态的蜡水，因此是熔化的过程，故B 错误； D．铜液冷却成钟鼎是液态的铜液变成固态的铜，因此是凝固的过程，故正确，D 错误。 故选。 2 （2024 陕西）中国古代青铜器铸造技术十分发达，其中制作模具时常用到“失蜡法”，具体做法 是，用固态蜂蜡雕刻成铸件模型，再将耐火泥料敷在其表面，加热后蜂蜡变成液体流失，模具便做 好了。该过程中蜂蜡发生的物态变化是（ ） 液化 B 升华 熔化 D 凝固 【答】 【解析】物体由固态变为液态的过程叫熔化。根据题意知，用固态蜂蜡雕刻成铸件模型，再将耐火 泥料敷在其表面，加热后蜂蜡变成液体流失，该过程中蜂蜡发生的物态变化是熔化。故BD 不符合 题意，符合题意。 故选。 【好题汇编】2024 年中考物理真题分类汇编（全国通 用） 模块二 跨学科实践真题 专题22 物理学与工程实践 基础把关 3 （2024 长春市）如图所示是《天工开物》中记载的南方独轮推车。人推车前进的过程中（ ） 人对车不做功 B 车是定滑轮 车是费力杠杆 D 车是省力杠杆 【答】D 【解析】．人的推力作用在车上，且车在推力的作用下前进，人对车做了功，故不符合题意； BD．人推车前进时，支点在轮子的转轴处，阻力是车上物体的重力，动力是手作用在手柄处的力， 推车时动力臂大于阻力臂，车是一个省力杠杆，故B 不符合题意，D 符合题意。 故选D。 4 （2024 江苏盐城）据《天工开物》记载，可从朱砂矿石中提炼水银（液态汞）。如图所示，给密 闭锅内的砂矿石加热，就会在倒扣的锅壁上布满水银。在倒扣锅壁上形成水银的物态变化是（ ） 凝固 B 凝华 液化 D 汽化 【答】 【解析】砂矿石被加热时，其中的汞元素可能会以气态的形式释放出来。这是因为加热使得汞元素 获得了足够的能量，从固态或液态转变为气态。随后，这些气态的汞遇到温度较低的倒扣锅壁时， 会失去能量并转变为液态，即发生液化现象。这是因为锅壁的温度低于汞的沸点，使得气态汞无法 维持其气态状态，从而转变为液态。因此，在倒扣锅壁上形成水银的物态变化是液化，故BD 不符 合题意，符合题意。 故选。 5 （2024 四川遂宁）下列选项中，对我国古代劳动人民的发明创造理解错误的是（ ） ①图：古人利用圆木滚动来搬运巨石，是为了减小摩擦 B ②图：船闸是我国古代劳动人民智慧的结晶，它的工作利用了连通器原理 ③图：中医使用的 “拔火罐”技术利用了大气压强 D ④图：司南能指南北是因为电荷间存在相互作用 【答】D 【解析】．古人利用圆木滚动来搬运巨石，是 用滚动摩擦代替滑动摩擦，减小了摩擦力，故正确， 不符合题意； B．船闸是由闸室和上、下游闸门以及上、下游阀门组成；若船要从上游驶向下游，先打开上游阀 门，使闸室和上游构成连通器，水相平后，打开上游闸门，船驶入闸室；然后打开下游阀门，使下 游和闸室构成连通器，闸室和下游水位相平时，打开下游闸门，船驶入下游，分析可知，船闸是利 用连通器原理工作的，故B 正确，不符合题意； ．拔火罐时，先把酒精在罐内烧一下，罐内空气受热排出，此时迅速把罐扣在皮肤上，罐内的空气 冷却后压强降低，小于外面的大气压，外面的大气压就将罐紧紧地压在皮肤上，故正确，不符合题 意； D．司南能够指南北是受地磁场的作用，故D 错误，符合题意。 故选D。 6 （2024 四川南充）下图是我国古代劳动人民运送巨木的场景，通过杠杆、支架、悬绳、石块等， 将巨木一端抬起，垫上圆木，将其移到其他地方。下列说法正确的是（ ） 支架下垫的底面积较大的石块是为增大对地面的压强 B 横杆相当于一个动力臂大于阻力臂的杠杆，费力省距离 当巨木太重无法抬起时，可以让杠杆右端的人远离支架，增大动力臂 D 当巨木太重无法抬起时，可以增大横杆上悬绳与支架间的距离 【答】 【解析】．支架下端垫有底面积较大的石块是为了增大和地面的接触面积，减小支架对地面的压强， 故错误； B．横杆相当于一个动力臂大于阻力臂的杠杆，可以省力，但费距离，故B 错误； ．让杠杆右端的人远离支架，增大动力臂，阻力臂、阻力大小不变，根据杠杆平衡条件可知，动力 变小，更有利于将巨木抬起，故正确； D．增大横杆上悬绳与支架之间的距离，阻力臂变长，动力臂、阻力大小不变，根据杠杆平衡条件 可知，动力变大，无法将巨木抬起，故D 错误。 故选。 7 （2024 四川广安）桔槔是《天工开物》中记载的一种原始的汲水工具，在拗石辅助下，人几乎 可以不用力就能将一桶水从井中提起。如图所示，已知点所挂拗石重力为100， ，两 侧悬挂的绳子始终保持在竖直方向，忽略横杆和绳的重力（ ）。下列说法错误 的是（ ） 桔槔平衡时，桶内水的体积为 B 桔槔是杠杆装置 桔槔平衡时，、B 两点所受的拉力之比为1∶2 D 要想一次提取更多的水，可以将悬挂点向远离点方向移动 【答】 【解析】．已知点所挂拗石重力为100，︰B=2︰1，两侧悬挂的绳子始终保持在竖直方向，桔槔平 衡时，由杠杆平衡条件可得 即 100×2=FB×1 解得 FB=200 由于水桶有重力，所以桶中水的重力小于200，则桶内水的体积小于 所以水的体积小于2×10−2m3，故错误，符合题意； B．桔槔是绕着固定的点转动的硬棒，所以桔槔是杠杆装置，故B 正确，不符合题意； ．桔槔平衡时，由杠杆平衡条件可得 由于︰B=2︰1，所以、B 两点所受的拉力之比 故正确，不符合题意； D．桔槔平衡时，由杠杆平衡条件可得 要想一次提取更多的水，即增大FB，由于F 和B 保持不变，所以需要增大，故可以将悬挂点向远离 点方向移动，故D 正确，不符合题意。 故选。 8 （2024 山东滨州）以下四图节选自我国古代科技巨著《天工开物》，其中说法正确的是（ ） 图甲“轧蔗取浆”中，牛拉“犁塘”匀速转动的过程中，其运动状态保持不变 B 图乙“湿田击稻”中，用力甩稻秆，稻粒落入木桶中，是因为受到惯性力 图丙“北耕兼种”中，耧下端的“鐵尖”是通过减小受力面积来增大压力的 D 图丁“长流漂米”中，水从高处流下，水的重力势能转化为动能 【答】D 【解析】．图甲“轧蔗取浆”中，牛拉“犁塘”匀速转动的过程中，其运动方向不断变化，因此运 动状态改变，故错误； B．图乙“湿田击稻”中，用力甩稻秆，稻粒落入木桶中，是因为其具有惯性，惯性不是力，不能 说受到惯性，故B 错误； ．图丙“北耕兼种”中，耧下端的“鐵尖”是在压力一定时，通过减小受力面积来增大压强，故错 误； D．图丁“长流漂米”中，水从高处流下，质量不变，高度减小，重力势能减小，速度变大，动能 增大，因此水的重力势能转化为动能，故D 正确。 故选D。 9 （2024 苏州）据记载，唐朝时省油灯已在四川地区出现。瓷质灯体如碗状，腹部有中空夹层，可 通过注水孔向夹层装水，碗内有油和灯芯，如图所示。燃灯前，向注水孔缓慢注入冷水，让______ 及时排出。燃灯时，______吸收燃烧产生的热量后不断蒸发，使灯碗和灯油______较低，灯油蒸发 速度______，以达到省油的目的。 【答】 空气 水 温度 减小 【解析】燃灯前，为了让空气及时排出，向注水孔缓慢注入冷水。 由于蒸发的影响因素有温度的高度、表面积大小、表面空气流动速度，温度越低，蒸发越慢。燃灯 时，水吸收燃烧产生的热量后不断蒸发，蒸发吸热，使灯碗和灯油温度较低，灯油蒸发速度减慢， 以达到省油的目的。 10 （2024 内蒙古赤峰）如图是《天工开物》一书中记载的古人用脚踏碓将稻米去皮的情景。脚踏碓 实质是工费力杠杆。碓头砸打稻米时，动能越大，稻米越容易去皮。 （1）请分析脚踏碓做成费力杠杆使稻米容易去皮的原因。 （2）早在汉代，人们就学会了用水力代替人力，脚踏碓就演变成水碓。水碓一般安装在水流较急的 地方，请从能量角度分析其安装在水流较急地方的原因。 【答】（1）见详解；（2）见详解 【解析】（1）脚踏碓做成费力杠杆，虽然费力，但能省距离，其动力臂小于阻力臂，这意味着在施 力端移动较小的距离，阻力端就能移动较大的距离。对于脚踏碓来说，脚踏的一端移动较小距离， 碓头一端就能快速下落较大距离，碓头快速下落会使其在较短时间内获得较大的速度，从而具有更 大的动能。较大的动能作用在稻米上，能够更有效地使稻米去皮。 （2）水碓安装在水流较急的地方，是因为水流较急时，水的动能较大。根据能量守恒定律，水的动 能可以更多地转化为水碓的机械能，从而使水碓具有更大的功率，能够更高效地完成对稻米的加工。 考向二：调查物理学应用于工程技术的例，体会物理学对工程技术发展的促进作用。 1 （2024 安徽省）2024 年4 月25 日20 时59 分，搭载神舟十八号载人飞船的长征二号F 遥十八运 载火箭在酒泉卫星发射中心成功发射。26 日5 时04 分，在轨执行任务的神舟十七号航天员乘组顺利 打开“家门”，欢迎神舟十八号航天员乘组入驻“天宫”空间站。随后，两个航天员乘组面向镜头 向牵挂他们的全国人民报平安（如图所示）。下列说法正确的是（ ） 载人飞船在升空的过程中惯性增大 B “天宫”空间站处于平衡状态 地球对“天宫”空间站有吸引作用 D 航天员报平安的声音是通过声波传回地面的 【答】 【解析】．惯性的大小只与物体的质量有关，火箭加速升空的过程中，载人飞船的质量不变，惯性 不变，故错误； B．空间站在太空中运动的方向时刻在发生变化，处于非平衡状态，故B 错误； ．“天宫”空间站能绕着地球运动，是因为受到地球对它的吸引作用，故正确； D．太空是真空，真空不能传声，所以航天员在太空与地面交流时的声音不是通过声波传向地球的， 而是通过电磁波传向地球的，故D 错误。 故选。 2 （2024 河南）中国空间站持续开展空间科学实验，为人类探索宇宙奥秘贡献了中国智慧。下列 说法正确的是（ ） 飞船与空间站对接后，相对于空间站是静止的 B 航天员太空授课是利用超声波与地面传递信息 空间站离地球的距离，比月球离地球的距离更近 D 空间站上的太阳能电池板将太阳能转化为内能 【答】 【解析】．飞船与空间站对接后，与空间站一起同步运动，故飞船相对于空间站位置不发生改变， 是静止的，故正确； B．航天员太空授课是利用电磁波与地面传递信息，而不是超声波，声波无法在真空中传播，故B 错误； ．空间站和月球相比，月球离地球更远。空间站距离地球上空大约400 公里，而月球距离地球约38 万公里，400 公里的距离和38 万公里相差了950 倍。故正确； D．空间站上的太阳能电池板将太阳能转化为电能，故D 错误。 故选。 3 （2024 湖南）2024 年4 月25 日，搭载着神舟十八号载人飞船的长征二号F 遥十八运载火箭（如 图）在酒泉卫星发射中心成功发射。下列说法正确的是（ ） 火箭的燃料燃烧得越充分，热值越大 B 火箭发动机工作过程中的热机效率是100% 火箭“体内”的液氢燃料温度低至-253℃，内能为零 D 火箭搭载着飞船升空的过程中，飞船的重力势能越来越大 【答】D 【解析】．热值是燃料的特性，与燃烧情况无关，所以火箭的燃料燃烧得越充分，热值不变，故错 误； B．火箭发动机在工作过程中，其热机效率并不能达到100%。这是因为火箭发动机在工作时，不可 避免地会产生一些能量损失。故B 错误； ．一切物体在任何情况下都具有内能，所以火箭“体内”的液氢燃料温度低至-253℃，内能不为零， 故错误； D．火箭搭载着飞船升空的过程中，飞船的质量不变，高度不断增大，重力势能越来越大。故D 正 确。 故选D。 4 （2024 山西）二氧化碳（2）爆破技术是现代工程建设中非常环保的技术。起爆前高压泵将2压缩 成高压气体，液化后输入爆破筒内。如图所示，爆破时电加热管发热，使筒内的液态2迅速汽化，形 成的高压气体从泄气孔中喷出，实施爆破。下列说法正确的是（ ） 高压泵压缩2，气体内能增大，温度降低 B 高压泵压缩2，气体内能减小，温度升高 高压2气体喷出时，内能增大，温度升高 D 高压2气体喷出时，内能减小，温度降低 【答】D 【解析】B．高压泵压缩2，此时对气体做功，因此气体内能增大，温度升高，故B 错误； D．高压2气体喷出时，气体对外做功，内能减小，温度降低，故错误，D 正确。 故选D。 5 （2024 苏州）2024 年6 月2 日，在鹊桥二号中继星的支持下，嫦娥六号着陆器和上升器组合体成 功着陆在月球背面，实现了人类首次在月背样品采集。我国积极开展国际合作，嫦娥六号还搭载了 激光角反射器等多国的实验装置，下列相关说法正确的是（ ） 采集的样品返回地球后质量会减小 B 太阳能电池是将光能转变为内能的 激光角反射器能使光线方向改变90° D 控制中心利用电磁波通过鹊桥二号实现对嫦娥六号的控制 【答】D 【解析】．质量是物质的一种基本属性，跟物体形状、状态、空间位置等无关，故采集的样品返回 地球后质量不变，故错误； B．太阳能电池是将光能转变为化学能的，故B 错误； ．激光角反射器能使光线沿原来方向的 相反方向反射回去，故使光线方向改变180°，故错误； D．电磁波可以传递信息，且不需要介质，故控制中心利用电磁波通过鹊桥二号实现对嫦娥六号的 控制，故D 正确。 故选D。 6 （2024 广东省）【科技改善生活】广东生产的无人驾驶电动垂直起降航空器首飞成功，彰显了我 国科技在城市空中交通领域的领先地位。航空器可用于高空摄影、旅游观光等，航空器通过旋转旋 翼对空气施加向下的力，从而获得升力，这说明了力的作用是___________的。航空器升空过程中， 重力势能___________（选填“增大”“减小”或“不变”）。航空器靠___________（选填“超声 波”或“电磁波”）与控制中心联系。 【答】 相互 增大 电磁波 【解析】航空器通过旋转旋翼对空气施加向下的力，空气对航空器施加向上的力，从而获得升力， 这说明了力的作用是相互的。 航空器升空过程中，质量不变，高度增大，所以重力势能增大。 电磁波可以在真空中传播，且传播速度最快，这使得它成为航天和航空通信的理想选择，航空器与 控制中心是通过电磁波联系的。 7 （2024 江苏扬州）阅读短文，回答问题。 2024 年4 月30 日，全球最大压缩空气储能项目并发电，这是我国新型储能技术应用的一个里程碑。 该项目工作原理如下图所示，用电低谷时段，将电多余的电能通过空气压缩机把空气压缩到地下盐 穴中（地下盐层中的洞穴）；用电高峰时段，将储存在盐穴中的高压空气释放，驱动空气膨胀机转 动，连接发电机发电。 该工程就像一个“超级充电宝”，储存1 度电最终能放出072 度电，装机功率300 兆瓦。每年发电 量可达6 亿度，能够保障超过20 万户家庭用电需求。每年可节约标准煤约 ，减少二氧化 碳排放约 。可连续放电6 小时，使用期长达40 年。 （1）该项目储能过程中，电中多余的电能通过电动机转化为_______能，再通过空气压缩机转化为_ __________能； （2）换热器是将热流体的部分内能转移给冷流体的装置，常温高压空气在“换热器2”处________ 热； （3）该项目每年节约的标准煤完全燃烧，释放________的能量；（标准煤热值为 ） （4）该项目的能量转换效率为______%。该项目每年发电6 亿度，则消耗_______亿度用电低谷时 段电的多余电能；（计算结果保留1 位小数） （5）从工程建设角度，要增加项目储存的能量，请提出一条建议：___________。 【答】（1）机械 内 （2）吸 （3） （4） 72 83 （5） 增大地下盐穴的体积 【解析】（1）电动机工作时，扇叶转动带动空气流动，将电能转化为空气的机械能；空气压缩机空 气时，通过做功的方式增大了空气的内能，将机械能转化为内能。 （2）常温高压空气在“换热器2”处吸收热量，使气体的温度升高，压强依然很大，为下一步释放 能量做准备。 （3）每年可节约标准煤约 ，根据故每年节约的煤可释放的热量为 （4）该项目的能量转换效率为 该项目每年发电6 亿度，则消耗 （5）地下盐穴的体积越大，可储存的能量越大。故增大地下盐穴的体积，可以增大内能的转化量， 从而增加项目储存的能量。 8 （2024 山东烟台）阅读下文，回答下列问题： 探索月球背面的秘密 2024 年5 月3 日，嫦娥六号月球探测器英勇出征，开启世界首次月球背面采样之旅，将人类探月推 向前所未有的高度。 为了让嫦娥六号落地准、抓好“土”，科学家研制出冲击电机、加载电机和整形电机，在电机体重 变轻的同时，大幅增加力矩，助力推动钻头前进，为“挖土”提供动力。月球背面的环境条件十分恶 劣，温差大、辐射强等因素给任务执行带来极大的困难。支撑探测器工作的主要能源来自太阳能， 因此太阳电池阵的稳定性能至关重要。 由于月球始终有一面背对地球，当月球探测器降落在月球背面后，因为它的信号沿直线传播，不能 拐弯，只能向着远离地球的方向传输，所以无法直接实现与地球的测控通信和数据传输，地面指挥 和实时通信面临巨大困难。2024 年3 月20 日发射的鹊桥二号中继星为解决这一难题提供了“信息桥 梁”。鹊桥二号携带了一个口径42 米的天线——星载大型可展开天线。这个天线像一把大伞，发射 时收起，入轨后展开。伞面十分精巧，是用直径不到发丝四分之一的钼丝织就而成。镀了金的钼丝 使“大伞”看上去金光灿灿的，这样做能增强天线的通信性能，降低能耗。延长卫星的使用寿命。 它一边接收、传输来自地球的信号，一边接收、传输来自月球背面的信号。为月球背面的探测器和 地球之间架起通信天桥。 （1）如图，搭载鹊桥二号中继星的长征八号运载火箭发射升空过程中，火箭获得的动力来自于（ ）（选填“”或“B”） ．向下喷出的高温高压燃气 B．火箭下方的空气 （2）嫦娥六号探测器在“挖土”中主要涉及到的能量转化是太阳能→化学能→______→______ （3）鹊桥二号中继星对嫦娥六号在月球背面的探测活动起到了什么作用？ 【答】 （1） （2）电能 机械能 （3）为月球背面的探测器和地球之间架起通信天桥 【解析】（1）燃气在火箭内部燃烧，产生高压，高速从火箭尾部喷出，由牛顿第三定律（作用力和 反作用力），高速喷出的气体必然给火箭一个反作用力，这就是火箭的动力，所以应选“”。