高一物理STS科學技術社會教育試題一、選擇題（每題5分，共40分）在2025年最新投入運營的"復興號"動車組列車中，工程師通過優(yōu)化流線型車身設計將空氣阻力降低了15%。若列車以350km/h的速度勻速行駛時，所受空氣阻力與速度的平方成正比，即f=kv2。當速度降至300km/h時，空氣阻力將變?yōu)樵瓉淼模ǎ〢.0.67倍B.0.73倍C.0.81倍D.0.92倍我國"天問三號"火星探測器在著陸階段采用了"空中吊車"技術，通過反推發(fā)動機產生的推力實現(xiàn)軟著陸。已知探測器質量為2.5噸，當反推發(fā)動機提供40000N豎直向上的推力時，探測器所受的合力及運動狀態(tài)是（）（g取9.8m/s2）A.15500N，加速上升B.15500N，減速下降C.64500N，加速上升D.64500N，減速下降新型太陽能路燈采用高效單晶硅電池板，其光電轉換效率可達23%。某型號路燈電池板面積為1.2m2，若某地平均日照強度為800W/m2，每天有效日照時間為5小時，則該路燈每天可儲存的電能約為（）A.8.28×10?JB.9.50×10?JC.1.24×10?JD.1.56×10?J2024年杭州亞運會場館廣泛使用了CO?跨臨界直冷制冰技術，該技術通過高壓CO?在蒸發(fā)器中迅速膨脹吸熱實現(xiàn)制冷。在制冰過程中，CO?發(fā)生的物態(tài)變化及吸放熱情況是（）A.液化放熱B.汽化吸熱C.升華吸熱D.凝華放熱某建筑工地上使用的塔式起重機，其吊臂可視為一根輕質杠桿，支點為O點。當?shù)醣叟c水平方向成30°角時，能安全吊起的最大重物為3噸。若保持吊繩長度不變，將吊臂調整為與水平方向成60°角，則最大安全吊重為（）A.1.5噸B.3噸C.3√3噸D.6噸智能手環(huán)通過加速度傳感器監(jiān)測用戶運動狀態(tài)。當用戶做豎直向上的原地縱跳時，傳感器記錄的加速度a隨時間t變化的圖像應該是（）A.先出現(xiàn)正方向峰值，再出現(xiàn)負方向峰值B.先出現(xiàn)負方向峰值，再出現(xiàn)正方向峰值C.只出現(xiàn)正方向單峰值D.只出現(xiàn)負方向單峰值在我國"東數(shù)西算"工程中，需要將東部地區(qū)的數(shù)據(jù)中心算力需求有序引導至西部。若某數(shù)據(jù)中心服務器的額定功率為500W，每天工作8小時，采用1000kV高壓輸電線路傳輸電能，輸電導線總電阻為20Ω。相比傳統(tǒng)220V市電傳輸，高壓輸電每天可減少的電能損耗約為（）A.2.88×10?JB.5.76×10?JC.1.15×10?JD.2.30×10?J2025年最新研制的"華龍一號"核電機組采用了先進的被動安全系統(tǒng)，在緊急情況下可利用重力驅動冷卻劑循環(huán)。已知安全注入箱內的硼水距反應堆壓力容器的高度差為12m，重力加速度g=9.8m/s2，水的密度ρ=1.0×103kg/m3。則硼水產生的注入壓力為（）A.1.18×10?PaB.2.35×10?PaC.1.18×10?PaD.2.35×10?Pa二、填空題（每空3分，共30分）2024年諾貝爾物理學獎授予了在量子計算領域做出突破性貢獻的科學家。量子計算機利用量子疊加態(tài)進行并行計算，若一臺量子計算機的30個量子比特（Qubit）都處于疊加態(tài)，則理論上可同時處理______種不同的輸入組合，這體現(xiàn)了物理學中______的研究方法在信息技術領域的應用。某同學使用手機APP測量當?shù)刂亓铀俣?，將手機從1.2m高處由靜止釋放，傳感器記錄到落地時間為0.49s。由此計算出的重力加速度為______m/s2，該測量值與標準值存在偏差的主要原因是______。若在月球表面進行同樣實驗，落地時間將______（選填"變長"、"變短"或"不變"）。新能源汽車的電池管理系統(tǒng)（BMS）通過監(jiān)測單體電池電壓實現(xiàn)均衡控制。某磷酸鐵鋰電池組由168節(jié)單體電池串聯(lián)而成，每節(jié)電池額定電壓為3.2V，充滿電時電壓升至3.6V。則該電池組的額定總電壓為______V，充滿電時儲存的電能為______kWh（計算結果保留兩位小數(shù)）。在充電過程中，BMS需要將______（選填"電壓"、"電流"或"電阻"）作為主要控制參數(shù)。我國自主研發(fā)的"墨子號"量子科學實驗衛(wèi)星在2025年完成了1200公里級星地雙向量子通信實驗。已知量子信號在真空中的傳播速度為______m/s，實驗中接收到的量子態(tài)保真度達到98.7%，這表明量子通信具有______的突出優(yōu)勢。三、實驗題（共25分）（12分）某實驗小組利用如圖所示裝置探究"磁懸浮列車的懸浮原理"，主要實驗器材包括：超導磁體、低溫容器、軌道模型、力傳感器、數(shù)據(jù)采集器等。（1）實驗中需要將超導磁體浸入______（填寫物質名稱）中實現(xiàn)超導狀態(tài)，此時磁體的電阻變?yōu)開_____；（2）當超導磁體靠近軌道模型中的永磁體時，傳感器示數(shù)為F?，移動磁體遠離軌道后示數(shù)變?yōu)镕?。若F?<F?，說明超導磁體與永磁體之間存在______（選填"引力"或"斥力"）；（3）改變磁體與軌道之間的距離d，記錄對應的懸浮力F，得到如圖所示的F-d關系圖像。由圖像可知，當距離從5mm減小到2mm時，懸浮力的變化率為______N/mm；（4）結合實驗結論，說明磁懸浮列車相比傳統(tǒng)輪軌列車在能量損耗方面的優(yōu)勢：______。（13分）為研究"風力發(fā)電葉片的氣動性能"，某興趣小組設計了如下實驗：用直流電機帶動風扇產生穩(wěn)定氣流，將葉片模型固定在力傳感器上，測量不同風速下葉片受到的升力和阻力。（1）實驗需要控制的變量有：、（寫出兩項）；（2）若某次實驗中葉片的迎角為15°，風速為12m/s時受到的升力為3.6N，阻力為0.9N。則升力系數(shù)是阻力系數(shù)的______倍（升力和阻力均與速度平方成正比）；（3）實驗發(fā)現(xiàn)當迎角超過20°后，葉片阻力突然增大的現(xiàn)象稱為"失速"，這是由于______導致的；（4）若要將此實驗結果應用于實際風力發(fā)電機設計，還需要考慮的工程因素有：、（寫出兩項）。四、計算題（共35分）（17分）2025年北京世界運動會期間，某場館采用了新型光伏發(fā)電系統(tǒng)與地源熱泵聯(lián)合供能。已知該系統(tǒng)的主要參數(shù)如下：光伏組件總面積：2000m2，光電轉換效率：22%地源熱泵COP值（制熱系數(shù)）：4.5（即消耗1kWh電能可產生4.5kWh熱能）場館平均熱負荷：1.2×10?W，每天需要連續(xù)供熱12小時（1）計算在標準日照強度1000W/m2下，該光伏系統(tǒng)每天的最大發(fā)電量；（2）若光伏系統(tǒng)產生的電能全部用于地源熱泵，每天可滿足場館多少百分比的供熱需求；（3）若采用傳統(tǒng)燃氣鍋爐供暖，燃氣熱值為3.6×10?J/m3，燃燒效率為90%。計算該場館每天需要消耗的燃氣量，并與光伏-地源熱泵系統(tǒng)相比，分析其節(jié)能減排效益。（18分）我國自主研制的"嫦娥六號"月球探測器在2024年成功完成月球背面采樣返回任務。已知：月球表面重力加速度g月=1.63m/s2，月球半徑R月=1738km探測器返回艙質量m=2500kg，返回過程中需要從環(huán)月軌道減速下降返回艙采用變推力發(fā)動機，最大推力F=4.5×10?N（1）計算返回艙在月球表面的重量及在環(huán)月軌道上所受的月球引力大?。ōh(huán)月軌道高度h=100km）；（2）若返回艙以a=2m/s2的加速度減速下降，此時發(fā)動機推力為多大；（3）返回艙在距月面10km處打開降落傘，經過200s后速度從1800m/s降至600m/s。計算此過程中降落傘受到的平均阻力（忽略月球大氣阻力）。五、綜合應用題（共20分）閱讀以下材料，回答問題："十四五"規(guī)劃中明確提出要發(fā)展"智能交通"體系，其中自動駕駛技術是重要組成部分。自動駕駛汽車通過激光雷達、攝像頭、毫米波雷達等傳感器感知周圍環(huán)境，經中央處理器決策后控制車輛行駛。某測試路段的自動駕駛汽車在平直公路上遇到緊急情況時，系統(tǒng)會經歷"感知-決策-執(zhí)行"三個階段的延遲后才開始剎車。（1）若系統(tǒng)總延遲時間為0.8s，汽車行駛速度為36km/h，此過程中汽車行駛的距離稱為"安全距離"，計算該安全距離大??；（2）剎車后汽車做勻減速直線運動，加速度大小為5m/s2。從開始剎車到完全停止，汽車行駛的距離稱為"制動距離"，計算該制動距離；（3）為縮短系統(tǒng)延遲時間，工程師可以采取哪些技術改進措施？（至少寫出兩項）（4）結合牛頓運動定律，分析自動駕駛汽車在冰雪路面上需要增大安全距離的原因；（5）除了技術因素外，自動駕駛的普及還需要解決哪些社會問題？（至少寫出兩項）六、開放性試題（共20分）隨著"雙碳"目標的推進，家庭能源系統(tǒng)正朝著智能化、低碳化方向發(fā)展。請你設計一套"未來家庭能源系統(tǒng)"，要求：（1）至少包含三種新能源技術，并說明其工作原理；（2）繪制系統(tǒng)能量流動示意圖，標明主要能量轉換過程；（3）計算該系統(tǒng)的年減排量（假設家庭年用電量為4000kWh，傳統(tǒng)火電煤耗為300g/kWh，煤的碳含量為75%）；（4）分析該系統(tǒng)在推廣過程中可能遇到的技術和經濟挑戰(zhàn)；（5）提出至少兩項政策建議以促進此類系統(tǒng)的普及。該試題嚴格遵循