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5.航天员乘坐“神舟十六号”载人飞船进入中国空间站，与“神舟十五号”航天员会师天宫，如图所示。下列说法正确的是 （
A.飞船在升空过程中，只存在动能和势能的相互转化
B.飘浮在空间站中的宇航员重力势能为零
C.空间站组合体在轨稳定运行过程中的机械能守恒
D.空间站组合体在太空中沿椭圆轨道绕地球运行，在近地点时动能最小
C
）A.飞船在升空过程中，只存在动能和势能的相互转化
B.飘浮在空间站中的宇航员重力势能为零
C.空间站组合体在轨稳定运行过程中的机械能守恒
D.空间站组合体在太空中沿椭圆轨道绕地球运行，在近地点时动能最小
答案
5. C
解析
【分析】要判断各选项的正误，需明确动能、重力势能的影响因素，以及机械能守恒的条件：动能与质量、速度有关，重力势能与质量、高度有关；机械能守恒的条件是只有重力或弹力做功，无其他能量损耗。逐一分析选项即可得出正确结论。
【解析】
1. 分析选项A：飞船升空过程中，燃料燃烧将化学能转化为内能，再转化为飞船的机械能，并非只存在动能和势能的相互转化，因此A错误。
2. 分析选项B：重力势能是相对量，取决于参考平面，空间站中的宇航员距离地球有一定高度，重力势能不为零，因此B错误。
3. 分析选项C：空间站组合体在轨稳定运行于太空，几乎不受空气阻力，只有地球引力做功，满足机械能守恒的条件，因此机械能守恒，C正确。
4. 分析选项D：空间站沿椭圆轨道绕地球运行时，近地点距离地球最近，速度最大，动能最大，因此D错误。
【答案】C
【知识点】机械能守恒、动能与势能转化、重力势能
【点评】本题考查机械能相关的基础概念，需掌握动能、重力势能的影响因素及机械能守恒的条件，属于基础知识的考查，难度适中。
【难度系数】0.6
【解析】
1. 分析选项A：飞船升空过程中，燃料燃烧将化学能转化为内能，再转化为飞船的机械能，并非只存在动能和势能的相互转化，因此A错误。
2. 分析选项B：重力势能是相对量，取决于参考平面，空间站中的宇航员距离地球有一定高度，重力势能不为零，因此B错误。
3. 分析选项C：空间站组合体在轨稳定运行于太空，几乎不受空气阻力，只有地球引力做功，满足机械能守恒的条件，因此机械能守恒，C正确。
4. 分析选项D：空间站沿椭圆轨道绕地球运行时，近地点距离地球最近，速度最大，动能最大，因此D错误。
【答案】C
【知识点】机械能守恒、动能与势能转化、重力势能
【点评】本题考查机械能相关的基础概念，需掌握动能、重力势能的影响因素及机械能守恒的条件，属于基础知识的考查，难度适中。
【难度系数】0.6
6. 下图所示的是伽利略的理想斜面实验，若无摩擦力，无论斜面缓陡，小球从A点静止滚下总会滚到与A处等高的B处或C处，小球好像“记住”了其起始高度。下列说法正确的是 （
A.理想斜面实验是凭空想象的实验
B.小球从A运动到B的过程中，动能先减小后增大
C.小球从甲斜面运动到丙斜面的过程，机械能不守恒
D.小球“记住”的是与起始高度相联系的能量
D
）A.理想斜面实验是凭空想象的实验
B.小球从A运动到B的过程中，动能先减小后增大
C.小球从甲斜面运动到丙斜面的过程，机械能不守恒
D.小球“记住”的是与起始高度相联系的能量
答案
6. D
解析
【分析】
本题考查伽利略理想斜面实验的相关知识，需逐一分析各选项，结合理想实验的本质、小球运动过程的能量变化等知识点判断正误。
【解析】
A选项：理想斜面实验是在实际实验的基础上，通过科学推理得出的结论，并非凭空想象，A错误；
B选项：小球从A运动到B的过程，先沿甲斜面下滑，重力势能转化为动能，动能增大；后沿乙斜面上滑，动能转化为重力势能，动能减小，因此动能是先增大后减小，并非先减小后增大，B错误；
C选项：题目明确说明“若无摩擦力”，小球运动过程中只有重力做功，机械能守恒，C错误；
D选项：伽利略的理想斜面实验表明，小球在无摩擦时总能回到与起始点等高的位置，说明小球“记住”的是与起始高度相联系的能量（即机械能），D正确。
【答案】
D
【知识点】
理想斜面实验、机械能守恒、能量概念
【点评】
本题结合伽利略理想斜面实验考查物理核心概念，需理解理想实验的科学推理本质，以及小球运动中的能量变化，是对物理史与基本概念的综合考查。
【难度系数】
0.4
本题考查伽利略理想斜面实验的相关知识，需逐一分析各选项，结合理想实验的本质、小球运动过程的能量变化等知识点判断正误。
【解析】
A选项：理想斜面实验是在实际实验的基础上，通过科学推理得出的结论，并非凭空想象，A错误；
B选项：小球从A运动到B的过程，先沿甲斜面下滑，重力势能转化为动能，动能增大；后沿乙斜面上滑，动能转化为重力势能，动能减小，因此动能是先增大后减小，并非先减小后增大，B错误；
C选项：题目明确说明“若无摩擦力”，小球运动过程中只有重力做功，机械能守恒，C错误；
D选项：伽利略的理想斜面实验表明，小球在无摩擦时总能回到与起始点等高的位置，说明小球“记住”的是与起始高度相联系的能量（即机械能），D正确。
【答案】
D
【知识点】
理想斜面实验、机械能守恒、能量概念
【点评】
本题结合伽利略理想斜面实验考查物理核心概念，需理解理想实验的科学推理本质，以及小球运动中的能量变化，是对物理史与基本概念的综合考查。
【难度系数】
0.4
7. 下图是某道路上使用的风光互补LED路灯外形图和电路原理图，该电路中有1只标有“24 V 60 W”字样的LED灯。
(1)下列关于能量转化说法中，正确的有
A. 风力发电机是利用电磁感应原理工作的
B. 太阳能电池板将太阳能转化为化学能
C. 蓄电池充电时将化学能转化为电能
D. LED灯工作时将电能转化为光能
(2)LED灯正常发光时，通过光控开关S的电流为
(1)下列关于能量转化说法中，正确的有
AD
(填字母)。A. 风力发电机是利用电磁感应原理工作的
B. 太阳能电池板将太阳能转化为化学能
C. 蓄电池充电时将化学能转化为电能
D. LED灯工作时将电能转化为光能
(2)LED灯正常发光时，通过光控开关S的电流为
2.5
A。答案
7. (1) AD (2) 2.5
解析
【分析】
本题分为两小问，第(1)问需判断各装置的能量转化是否正确，需逐一分析每个选项对应的能量转化规律；第(2)问需利用电功率公式计算LED灯正常工作时的电流，结合电路结构确定通过开关的电流。
【解析】
(1) 逐一分析选项：
选项A：风力发电机的工作原理是电磁感应现象，将机械能转化为电能，说法正确；
选项B：太阳能电池板是将太阳能转化为电能，而非化学能，说法错误；
选项C：蓄电池充电时，是将电能转化为化学能储存，放电时才是化学能转化为电能，说法错误；
选项D：LED灯工作时消耗电能，主要转化为光能，说法正确。因此第(1)问选AD。
(2) LED灯正常发光时，其两端电压为额定电压$U=24\ \mathrm{V}$，额定功率$P=60\ \mathrm{W}$。根据电功率公式$P=UI$，可得通过LED灯的电流$I=\frac{P}{U}=\frac{60\ \mathrm{W}}{24\ \mathrm{V}}=2.5\ \mathrm{A}$。由于光控开关S与LED灯串联，串联电路电流处处相等，因此通过开关的电流为$2.5\ \mathrm{A}$。
【答案】
(1) AD (2) 2.5
【知识点】
电磁感应、能量转化、电功率计算
【点评】
本题考查能量转化的判断和电功率公式的基本应用，属于电学基础题，需掌握常见装置的能量转化规律及电功率的简单计算。
【难度系数】
0.7
本题分为两小问，第(1)问需判断各装置的能量转化是否正确，需逐一分析每个选项对应的能量转化规律；第(2)问需利用电功率公式计算LED灯正常工作时的电流，结合电路结构确定通过开关的电流。
【解析】
(1) 逐一分析选项：
选项A：风力发电机的工作原理是电磁感应现象，将机械能转化为电能，说法正确；
选项B：太阳能电池板是将太阳能转化为电能，而非化学能，说法错误；
选项C：蓄电池充电时，是将电能转化为化学能储存，放电时才是化学能转化为电能，说法错误；
选项D：LED灯工作时消耗电能，主要转化为光能，说法正确。因此第(1)问选AD。
(2) LED灯正常发光时，其两端电压为额定电压$U=24\ \mathrm{V}$，额定功率$P=60\ \mathrm{W}$。根据电功率公式$P=UI$，可得通过LED灯的电流$I=\frac{P}{U}=\frac{60\ \mathrm{W}}{24\ \mathrm{V}}=2.5\ \mathrm{A}$。由于光控开关S与LED灯串联，串联电路电流处处相等，因此通过开关的电流为$2.5\ \mathrm{A}$。
【答案】
(1) AD (2) 2.5
【知识点】
电磁感应、能量转化、电功率计算
【点评】
本题考查能量转化的判断和电功率公式的基本应用，属于电学基础题，需掌握常见装置的能量转化规律及电功率的简单计算。
【难度系数】
0.7
8. 2023年5月20日,我国首座深远海浮式风电平台“海油观澜号”成功并入文昌油田群电网,标志着我国深远海风
电关键技术取得重大进展。“海油观澜号”由浮式基础和风机组成,整体高度超200 m,总质量达$1.1×10^7$ kg。平台采用“半潜式”设计,底部是一个三角形浮式基础,包括3个边立柱和1个中间立柱,图甲为其实物照片。浮式基础上方是高约83 m的圆筒状柱子,柱子上方安装有机舱,机舱前部的3只大叶片驱动机舱中的发电机转子转动,生成绿色电力,年发电量将达$2.2×10^7$ kW·h。
已知:海水密度为$1.0×10^3$ kg/m³,天然气热值$q=4.4×10^7$ J/kg。
(1)风平浪静叶片不动时,平台基础排开海水的体积为多少?(不考虑锚链对平台的作用)
(2)每年的发电量相当于完全燃烧多少质量的天然气放出的热量?
(3)海浮式风电平台基础设计方式除半潜式外还有单柱式(图乙)。与单柱式相比较,你认为“半潜式”
的优点是
（写出一点即可）。
电关键技术取得重大进展。“海油观澜号”由浮式基础和风机组成,整体高度超200 m,总质量达$1.1×10^7$ kg。平台采用“半潜式”设计,底部是一个三角形浮式基础,包括3个边立柱和1个中间立柱,图甲为其实物照片。浮式基础上方是高约83 m的圆筒状柱子,柱子上方安装有机舱,机舱前部的3只大叶片驱动机舱中的发电机转子转动,生成绿色电力,年发电量将达$2.2×10^7$ kW·h。
已知:海水密度为$1.0×10^3$ kg/m³,天然气热值$q=4.4×10^7$ J/kg。
(1)风平浪静叶片不动时,平台基础排开海水的体积为多少?(不考虑锚链对平台的作用)
(2)每年的发电量相当于完全燃烧多少质量的天然气放出的热量?
(3)海浮式风电平台基础设计方式除半潜式外还有单柱式(图乙)。与单柱式相比较,你认为“半潜式”
的优点是
适用海域范围较广;稳定性好等
（写出一点即可）。
答案
8. (1)
∵“海油观澜号”总质量达$1.1×10^7$ kg,漂浮在海面上
∴$F_浮=G=1.1×10^7\ \mathrm{kg}×10\ \mathrm{N/kg}=1.1×10^8\ \mathrm{N}$,
∴$V_排=\frac{F_浮}{\rho_{海水}g}=\frac{1.1×10^8\ \mathrm{N}}{1.0×10^3\ \mathrm{kg/m}^3×10\ \mathrm{N/kg}}=1.1×10^4\ \mathrm{m}^3$
(2)$W=2.2×10^7\ \mathrm{kW·h}=7.92×10^{13}\ \mathrm{J}$,
$m=\frac{Q}{q}=\frac{W}{q}=\frac{7.92×10^{13}\ \mathrm{J}}{4.4×10^7\ \mathrm{J/kg}}=1.8×10^6\ \mathrm{kg}$
(3)适用海域范围较广;稳定性好等
∵“海油观澜号”总质量达$1.1×10^7$ kg,漂浮在海面上
∴$F_浮=G=1.1×10^7\ \mathrm{kg}×10\ \mathrm{N/kg}=1.1×10^8\ \mathrm{N}$,
∴$V_排=\frac{F_浮}{\rho_{海水}g}=\frac{1.1×10^8\ \mathrm{N}}{1.0×10^3\ \mathrm{kg/m}^3×10\ \mathrm{N/kg}}=1.1×10^4\ \mathrm{m}^3$
(2)$W=2.2×10^7\ \mathrm{kW·h}=7.92×10^{13}\ \mathrm{J}$,
$m=\frac{Q}{q}=\frac{W}{q}=\frac{7.92×10^{13}\ \mathrm{J}}{4.4×10^7\ \mathrm{J/kg}}=1.8×10^6\ \mathrm{kg}$
(3)适用海域范围较广;稳定性好等
解析
【分析】
第(1)问：风平浪静时平台漂浮在海面，根据漂浮条件，浮力等于总重力，先计算总重力，再利用阿基米德原理变形公式求排开海水的体积；
第(2)问：先将年发电量单位从kW·h转换为焦耳，发电量等于天然气完全燃烧放出的热量，再根据热值公式变形求天然气质量；
第(3)问：对比半潜式与单柱式的结构特点，从稳定性、适用海域等方面分析半潜式的优点。
【解析】
(1) 平台漂浮在海面上，根据漂浮条件，浮力等于总重力：
$F_浮 = G = mg = 1.1×10^7\ \mathrm{kg}×10\ \mathrm{N/kg}=1.1×10^8\ \mathrm{N}$
由阿基米德原理$F_浮=\rho_{海水}gV_排$，得排开海水的体积：
$V_排=\frac{F_浮}{\rho_{海水}g}=\frac{1.1×10^8\ \mathrm{N}}{1.0×10^3\ \mathrm{kg/m}^3×10\ \mathrm{N/kg}}=1.1×10^4\ \mathrm{m}^3$
(2) 年发电量$W=2.2×10^7\ \mathrm{kW·h}=2.2×10^7×3.6×10^6\ \mathrm{J}=7.92×10^{13}\ \mathrm{J}$
天然气完全燃烧放出的热量$Q=W=7.92×10^{13}\ \mathrm{J}$
由$Q=mq$，得完全燃烧天然气的质量：
$m=\frac{Q}{q}=\frac{7.92×10^{13}\ \mathrm{J}}{4.4×10^7\ \mathrm{J/kg}}=1.8×10^6\ \mathrm{kg}$
(3) 与单柱式相比，半潜式的优点：稳定性好（或适用海域范围广、抗风浪能力强等，合理即可）
【答案】
(1) $1.1×10^4\ \mathrm{m}^3$；
(2) $1.8×10^6\ \mathrm{kg}$；
(3) 稳定性好（合理即可）
【知识点】
浮力、热值计算、新能源应用
【点评】
本题结合实际风电平台场景，考察浮力、热值的基础计算及实际装置分析，将物理知识与生活应用结合，注重基础知识的应用，难度适中。
【难度系数】
0.6
第(1)问：风平浪静时平台漂浮在海面，根据漂浮条件，浮力等于总重力，先计算总重力，再利用阿基米德原理变形公式求排开海水的体积；
第(2)问：先将年发电量单位从kW·h转换为焦耳，发电量等于天然气完全燃烧放出的热量，再根据热值公式变形求天然气质量；
第(3)问：对比半潜式与单柱式的结构特点，从稳定性、适用海域等方面分析半潜式的优点。
【解析】
(1) 平台漂浮在海面上，根据漂浮条件，浮力等于总重力：
$F_浮 = G = mg = 1.1×10^7\ \mathrm{kg}×10\ \mathrm{N/kg}=1.1×10^8\ \mathrm{N}$
由阿基米德原理$F_浮=\rho_{海水}gV_排$，得排开海水的体积：
$V_排=\frac{F_浮}{\rho_{海水}g}=\frac{1.1×10^8\ \mathrm{N}}{1.0×10^3\ \mathrm{kg/m}^3×10\ \mathrm{N/kg}}=1.1×10^4\ \mathrm{m}^3$
(2) 年发电量$W=2.2×10^7\ \mathrm{kW·h}=2.2×10^7×3.6×10^6\ \mathrm{J}=7.92×10^{13}\ \mathrm{J}$
天然气完全燃烧放出的热量$Q=W=7.92×10^{13}\ \mathrm{J}$
由$Q=mq$，得完全燃烧天然气的质量：
$m=\frac{Q}{q}=\frac{7.92×10^{13}\ \mathrm{J}}{4.4×10^7\ \mathrm{J/kg}}=1.8×10^6\ \mathrm{kg}$
(3) 与单柱式相比，半潜式的优点：稳定性好（或适用海域范围广、抗风浪能力强等，合理即可）
【答案】
(1) $1.1×10^4\ \mathrm{m}^3$；
(2) $1.8×10^6\ \mathrm{kg}$；
(3) 稳定性好（合理即可）
【知识点】
浮力、热值计算、新能源应用
【点评】
本题结合实际风电平台场景，考察浮力、热值的基础计算及实际装置分析，将物理知识与生活应用结合，注重基础知识的应用，难度适中。
【难度系数】
0.6
