2025年高二物理下學(xué)期物理與未來交通試題一、單項選擇題（每題4分，共32分）磁懸浮列車的電磁驅(qū)動原理我國自主研發(fā)的高速磁懸浮列車采用超導(dǎo)磁體提供強磁場，軌道線圈中產(chǎn)生感應(yīng)電流實現(xiàn)懸浮與推進。若列車在水平軌道上以360km/h勻速行駛時，車廂底部超導(dǎo)線圈與軌道間距為10mm，地磁場豎直分量為5×10??T，忽略空氣阻力，則下列說法正確的是（）A.軌道線圈中產(chǎn)生的感應(yīng)電流方向保持不變B.車廂與軌道間的磁場力主要來源于安培力C.增大列車速度會使懸浮高度顯著增加D.列車勻速行駛時，超導(dǎo)線圈中無感應(yīng)電流電動汽車的能量回收系統(tǒng)某新能源汽車在制動時通過電機反向發(fā)電回收能量，其原理簡化為閉合線圈在勻強磁場中切割磁感線。已知電機線圈匝數(shù)為1000匝，線圈面積0.1m2，制動時線圈轉(zhuǎn)速從500r/min降至0，磁場磁感應(yīng)強度0.5T，下列說法正確的是（）A.線圈中產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢最大值為523VB.制動過程中通過線圈某截面的電荷量與時間成正比C.若制動時間為2s，線圈中平均感應(yīng)電動勢為131VD.能量回收效率與線圈電阻成正比高速列車的受電弓設(shè)計高鐵列車通過受電弓與接觸網(wǎng)（銅線）接觸獲取電能，簡化模型中受電弓滑板為長度L=1.5m的導(dǎo)體，以300km/h速度在豎直向上的勻強磁場（B=0.01T）中運動，接觸網(wǎng)與鐵軌構(gòu)成閉合回路。若回路總電阻為0.5Ω，下列說法正確的是（）A.滑板中電流方向由列車右側(cè)指向左側(cè)B.回路中感應(yīng)電流大小為2.5AC.受電弓受到的安培力方向與運動方向相同D.列車行駛100km過程中，回路產(chǎn)生的焦耳熱為6.25×10?J真空管道磁懸浮列車的加速度限制未來真空管道列車擬實現(xiàn)1000km/h的超高速運行，其加速度需控制在人體舒適范圍內(nèi)（≤0.5g）。若列車從靜止開始以0.5g勻加速啟動，忽略空氣阻力，下列說法正確的是（）A.列車加速至1000km/h需用時約556sB.加速階段列車位移約為40kmC.乘客體重60kg時，座椅對其支持力為900ND.若軌道曲率半徑為10km，列車以500km/h轉(zhuǎn)彎時，向心加速度為1.93m/s2無人機物流配送的電池技術(shù)某配送無人機采用鋰離子電池（電動勢3.7V，容量2000mAh），電機效率80%，飛行時平均功率10W。若無人機滿載質(zhì)量2kg，從地面豎直勻速上升至100m高度，需消耗的電能為（）A.2000JB.2500JC.7400JD.9250J磁懸浮列車的渦流制動列車制動時，軌道兩側(cè)金屬板中產(chǎn)生渦流，通過磁場力阻礙運動。若金屬板電阻率為ρ，厚度為d，列車速度v與制動加速度a的關(guān)系為a=kv2（k為常數(shù)），則k與金屬板物理量的關(guān)系是（）A.k∝ρB.k∝d?1C.k∝B2D.k∝v?1超級高鐵的熱管理系統(tǒng)真空管道中列車高速行駛時，空氣摩擦產(chǎn)生的熱量需通過散熱片散發(fā)。若散熱片表面溫度為60℃，環(huán)境溫度20℃，表面積5m2，散熱功率P=σA(T?-T??)（σ=5.67×10??W/(m2·K?)），則散熱功率約為（）A.1200WB.2400WC.3600WD.4800W自動駕駛汽車的激光雷達某自動駕駛汽車通過激光雷達（波長1550nm）探測前方障礙物，發(fā)射功率10mW，光束發(fā)散角0.1mrad。若前方50m處有一反射率50%的障礙物，雷達接收到的光功率為（）A.1.25×10?1?WB.2.5×10?1?WC.5×10?1?WD.1×10??W二、多項選擇題（每題5分，共20分）新能源汽車的充電樁設(shè)計某快充樁輸出電壓400V，電流125A，采用三相四線制供電（線電壓380V，頻率50Hz）。關(guān)于充電樁工作原理，下列說法正確的有（）A.整流電路將交流電轉(zhuǎn)換為直流電B.變壓器原副線圈匝數(shù)比約為1:1.05C.充電過程中，電池內(nèi)阻發(fā)熱功率隨時間增大D.若功率因數(shù)cosφ=0.9，輸入有功功率為85.5kW高速磁懸浮列車的導(dǎo)向系統(tǒng)列車通過兩側(cè)電磁鐵與軌道間的排斥力實現(xiàn)導(dǎo)向，簡化模型中兩側(cè)電磁鐵對稱分布，間距2m，每個電磁鐵產(chǎn)生500N的排斥力。當(dāng)列車向右偏離軌道中心5cm時（）A.左側(cè)電磁鐵排斥力增大，右側(cè)減小B.導(dǎo)向力大小與偏離距離成正比C.列車受到的導(dǎo)向力矩為50N·mD.導(dǎo)向系統(tǒng)的剛度系數(shù)為1×10?N/m未來飛行器的電磁彈射某電動飛機采用電磁彈射起飛，彈射軌道長100m，磁場B=2T，載流導(dǎo)體棒有效長度5m，通過電流1×10?A。若飛機質(zhì)量5000kg，忽略摩擦，則（）A.導(dǎo)體棒所受安培力為1×10?NB.飛機加速度為20m/s2C.彈射末速度為63m/sD.彈射過程消耗電能為1×10?J智能交通系統(tǒng)的無線通信車聯(lián)網(wǎng)通過5G電磁波（頻率28GHz）實現(xiàn)車輛間通信，若兩車相距1km，發(fā)射天線增益10dBi，接收靈敏度-90dBm，則所需發(fā)射功率約為（）A.1mWB.10mWC.100mWD.1W三、實驗題（共18分）探究磁懸浮列車的懸浮力與電流關(guān)系某實驗小組用電磁鐵模擬磁懸浮系統(tǒng)，測量不同電流下的懸浮力，實驗裝置如圖所示（電磁鐵匝數(shù)n=500匝，鐵芯橫截面積S=0.01m2）。（1）實驗中需測量的物理量有：、、________（寫出三個直接測量量）。（2）根據(jù)電磁學(xué)理論，懸浮力F與電流I的關(guān)系可表示為F=kI2（k為常數(shù)），若測得數(shù)據(jù)如下表，在坐標(biāo)紙上繪制F-I2圖像，并求出k=________N/A2（保留兩位有效數(shù)字）。電流I/A0.51.01.52.02.5懸浮力F/N0.83.27.212.820.0（3）若實驗中發(fā)現(xiàn)實際懸浮力小于理論值，可能的原因是：________（寫出一條）。四、計算題（共32分）高速列車的制動能量回收某高鐵列車質(zhì)量m=400t，以300km/h行駛時實施緊急制動，通過輪軸電磁制動與軌道渦流制動共同作用，制動加速度隨速度變化關(guān)系為a=0.5+0.01v2（a單位m/s2，v單位m/s）。（1）求列車從300km/h減速至100km/h的過程中，克服阻力做的功；（2）若電磁制動回收能量效率為30%，求此過程回收的電能可供功率1kW的家用電器工作多長時間。真空管道磁懸浮列車的動力學(xué)分析未來真空管道列車（質(zhì)量200t）在直徑5m的圓形管道中運行，管道內(nèi)氣壓10?3Pa（分子數(shù)密度n=3×101?m?3），列車與管道間的摩擦系數(shù)μ=0.001。（1）估算列車以1000km/h行駛時，受到的空氣阻力大?。ǚ肿淤|(zhì)量m?=4.8×10?2?kg，碰撞后分子速度沿列車運動方向）；（2）若列車在水平直軌道上以額定功率P=5MW加速，求速度達到500km/h時的加速度。五、選修模塊（共20分，任選一題作答）[選修3-3]高溫超導(dǎo)材料在交通中的應(yīng)用高溫超導(dǎo)體YBa?Cu?O?在77K時電阻突變?yōu)榱悖渑R界磁場Bc=1T。若用該材料制作磁懸浮列車線圈，線圈半徑0.5m，匝數(shù)1000匝，求：（1）線圈中允許通過的最大電流；（2）線圈產(chǎn)生的最大磁通量；（3）若線圈在4.2K（液氦溫度）下Bc=10T，分析低溫環(huán)境對超導(dǎo)磁體應(yīng)用的影響。[選修3-4]高速列車的受電弓弓網(wǎng)振動受電弓與接觸網(wǎng)的接觸力隨列車速度變化，簡化為彈簧振子模型（勁度系數(shù)k=1000N/m，振子質(zhì)量m=5kg）。（1）求系統(tǒng)的固有頻率；（2）若列