1 [2025北京中考] 请阅读《地月空间的精准量尺——激光测距》并回答问题。
地月空间的精准量尺——激光测距
2025年4月,在浩瀚宇宙中的地月空间,一场跨越35万公里的“光影对话”悄然上演,天都一号通导技术试验星,成功完成全球首次白天强光干扰条件下的地月空间激光测距技术试验,标志着我国在深空轨道精密测量领域取得技术新突破。
地月空间是指从地球低轨道延伸至距地球约200万公里的空间范围,是人类探索的一个重要方向,作为人类基于现有科技水平可望而又可即的空间,是我们理解宇宙、试验新技术、驶向星辰大海的“演习场”。

如图所示为激光测距试验示意图,天都一号搭载角反射器在绕月轨道上运动,地面测控站提供轨道预报数据,地面激光站发出激光,激光经距地约 $ 3.5 × 10^8 \, \mathrm{m} $ 的角反射器反射后“原路”返回,激光站接收到反射回波信号,就可以得到此时天都一号到地面的精准距离。由于地月空间距离极大、天都一号卫星在绕月轨道上运动速度极快,对地月空间卫星进行激光测距相当于万米外瞄准一根头发丝,实施精密跟踪与信号捕获难度极大,此次测距验证了我国深空激光测距技术的成熟度。
地月空间激光测距技术试验的成功,为我国开发利用地月空间奠定了坚实的科技基础,
也为未来深空探测任务提供了重要手段,将有力支撑国际月球科研站等后续重大工程任务的论证与实施。
(1)天都一号通导技术试验星成功完成全球首次的地月空间激光测距技术试验。
(2)在激光测距试验中,从激光站发出激光,经天都一号上的角反射器反射,到激光站接收到回波信号所用时间约为s。(光速取 $ 3.0 × 10^8 \, \mathrm{m/s} $,结果保留一位小数)
(3)如图所示,两块平面镜成一定夹角构成角反射器,一束光线射向角反射器,经两次反射就能模拟天都一号上的角反射器效果的是。

(4)文中介绍的角反射器、激光测距等技术,都是物理知识的具体应用,科学家不断将科学知识应用于技术创新,推动了人类社会的进步。请仿照表中示例,再举出一个物理知识应用于技术方面的实例,补全表格中①②的内容。

物理知识 | 物理知识的技术应用实例
--- | ---
光的反射定律 | 角反射器
① | ②
地月空间的精准量尺——激光测距
2025年4月,在浩瀚宇宙中的地月空间,一场跨越35万公里的“光影对话”悄然上演,天都一号通导技术试验星,成功完成全球首次白天强光干扰条件下的地月空间激光测距技术试验,标志着我国在深空轨道精密测量领域取得技术新突破。
地月空间是指从地球低轨道延伸至距地球约200万公里的空间范围,是人类探索的一个重要方向,作为人类基于现有科技水平可望而又可即的空间,是我们理解宇宙、试验新技术、驶向星辰大海的“演习场”。
如图所示为激光测距试验示意图,天都一号搭载角反射器在绕月轨道上运动,地面测控站提供轨道预报数据,地面激光站发出激光,激光经距地约 $ 3.5 × 10^8 \, \mathrm{m} $ 的角反射器反射后“原路”返回,激光站接收到反射回波信号,就可以得到此时天都一号到地面的精准距离。由于地月空间距离极大、天都一号卫星在绕月轨道上运动速度极快,对地月空间卫星进行激光测距相当于万米外瞄准一根头发丝,实施精密跟踪与信号捕获难度极大,此次测距验证了我国深空激光测距技术的成熟度。
地月空间激光测距技术试验的成功,为我国开发利用地月空间奠定了坚实的科技基础,
也为未来深空探测任务提供了重要手段,将有力支撑国际月球科研站等后续重大工程任务的论证与实施。
(1)天都一号通导技术试验星成功完成全球首次的地月空间激光测距技术试验。
(2)在激光测距试验中,从激光站发出激光,经天都一号上的角反射器反射,到激光站接收到回波信号所用时间约为s。(光速取 $ 3.0 × 10^8 \, \mathrm{m/s} $,结果保留一位小数)
(3)如图所示,两块平面镜成一定夹角构成角反射器,一束光线射向角反射器,经两次反射就能模拟天都一号上的角反射器效果的是。
(4)文中介绍的角反射器、激光测距等技术,都是物理知识的具体应用,科学家不断将科学知识应用于技术创新,推动了人类社会的进步。请仿照表中示例,再举出一个物理知识应用于技术方面的实例,补全表格中①②的内容。
物理知识 | 物理知识的技术应用实例
--- | ---
光的反射定律 | 角反射器
① | ②
答案
(1)白天强光干扰条件下 (2)2.3 (3)B
(4)①凸透镜的成像规律 ②照相机(或投影仪)(对应且合理即可)
【解析】 (2)由 $v = \frac{s}{t}$(关键公式)可知,从激光站发出激光,到激光站接收到回波信号所用的时间 $ t = \frac{s}{v} = \frac{3.5 × 10^8 \, \mathrm{m} × 2}{3.0 × 10^8 \, \mathrm{m/s}} \approx 2.3 \, \mathrm{s} $。
(3)角反射器的特点是光线经两次反射后沿与原光线平行的方向反射回去(关键信息),因此两次反射角与入射角的和为180°,因为反射角等于入射角,则第一次反射时的反射角与第二次反射时的入射角的和为90°,因此角反射器的两个镜面的夹角应为90°,故B符合题意。
(4)根据凸透镜的成像规律,当物距小于凸透镜的焦距时,成正立、放大的虚像,应用于放大镜;当物距在一倍焦距到二倍焦距之间时,成倒立、放大的实像,应用于投影仪;当物距大于二倍焦距时,成倒立、缩小的实像,应用于照相机。
(4)①凸透镜的成像规律 ②照相机(或投影仪)(对应且合理即可)
【解析】 (2)由 $v = \frac{s}{t}$(关键公式)可知,从激光站发出激光,到激光站接收到回波信号所用的时间 $ t = \frac{s}{v} = \frac{3.5 × 10^8 \, \mathrm{m} × 2}{3.0 × 10^8 \, \mathrm{m/s}} \approx 2.3 \, \mathrm{s} $。
(3)角反射器的特点是光线经两次反射后沿与原光线平行的方向反射回去(关键信息),因此两次反射角与入射角的和为180°,因为反射角等于入射角,则第一次反射时的反射角与第二次反射时的入射角的和为90°,因此角反射器的两个镜面的夹角应为90°,故B符合题意。
(4)根据凸透镜的成像规律,当物距小于凸透镜的焦距时,成正立、放大的虚像,应用于放大镜;当物距在一倍焦距到二倍焦距之间时,成倒立、放大的实像,应用于投影仪;当物距大于二倍焦距时,成倒立、缩小的实像,应用于照相机。
2 [2024 苏州中考节选]
圭表与二十四节气
如图甲中的圭表是我国古代的重大发明。表是垂直立于地面的标杆,圭是正南正北方向水平放置的尺。用它测量正午时表影的长度,从而确定一年的

甲
时间和季节。
战国时已经采用水面来校正圭使其水平,用铅垂线来校正表使其与圭垂直。由于光的散射和漫反射等的影响,早期圭表的表影边缘模糊不清,影响测量表影长度的精度。元代天文学家郭守敬对圭表进行改进与创新,他将表的高度增加到原来的五倍,且在表顶加一根架空的横梁。他还发明了景符,用小孔成像原理可以在圭面上形成太阳和横梁的清晰像,把确定表端影的位置变为确定梁影中心的位置,较大提高了测量的精度,如图乙所示。

通过测量正午时表影长短的变化,推算出一回归年约$365.25$天,按照季节变化将一年划分为二十四节气(如图丙),用以指导生活和农业生产。
2016年11月30日,联合国教科文组织批准“二十四节气”列入人类非物质文化遗产代表作名录。以圭表为代表的我国古代的科技成果,闪耀着智慧的光芒,激励着我们攀登新的科技高峰。
(1)我国古代天文学家用
(2)郭守敬提高测量精度的措施有
(3)一年中,学校的旗杆正午杆影最长的是二十四节气中的
圭表与二十四节气
如图甲中的圭表是我国古代的重大发明。表是垂直立于地面的标杆,圭是正南正北方向水平放置的尺。用它测量正午时表影的长度,从而确定一年的
甲
时间和季节。
战国时已经采用水面来校正圭使其水平,用铅垂线来校正表使其与圭垂直。由于光的散射和漫反射等的影响,早期圭表的表影边缘模糊不清,影响测量表影长度的精度。元代天文学家郭守敬对圭表进行改进与创新,他将表的高度增加到原来的五倍,且在表顶加一根架空的横梁。他还发明了景符,用小孔成像原理可以在圭面上形成太阳和横梁的清晰像,把确定表端影的位置变为确定梁影中心的位置,较大提高了测量的精度,如图乙所示。
通过测量正午时表影长短的变化,推算出一回归年约$365.25$天,按照季节变化将一年划分为二十四节气(如图丙),用以指导生活和农业生产。
2016年11月30日,联合国教科文组织批准“二十四节气”列入人类非物质文化遗产代表作名录。以圭表为代表的我国古代的科技成果,闪耀着智慧的光芒,激励着我们攀登新的科技高峰。
(1)我国古代天文学家用
铅垂线
使表竖直。(2)郭守敬提高测量精度的措施有
增加表高、添加横梁、发明了景符、利用小孔成像
。(3)一年中,学校的旗杆正午杆影最长的是二十四节气中的
冬至
。答案
(1)铅垂线 (2)增加表高、添加横梁、发明了景符、利用小孔成像 (3)冬至
【解析】 (3)由图丙可知(信息提取),一年中,学校的旗杆正午杆影最长的是二十四节气中的冬至。
【解析】 (3)由图丙可知(信息提取),一年中,学校的旗杆正午杆影最长的是二十四节气中的冬至。
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