1.(2024·新疆)体脂率是指人体内脂肪的质量占人体总质量的百分比。体脂秤通过测量人体的电阻并结合人体的身高、体重、年龄等因素,经综合分析得出人的体脂率。
(1)人运动时,存储在脂肪中的能量的一部分转化为人体的
(2)若小强的父亲在医院测体脂率时,加在两手之间的电压为5 V,通过的电流为2.5 mA,则小强的父亲两手之间的电阻为
(1)人运动时,存储在脂肪中的能量的一部分转化为人体的
内能
(选填“内能”或“化学能”),导致人体温度升高。肌肉密度比脂肪密度大,肌肉比脂肪更容易导电。若人的体脂率下降,体重不变,则人体的密度增大
(选填“增大”或“减小”),人体的电阻减小
(选填“增大”或“减小”)。(2)若小强的父亲在医院测体脂率时,加在两手之间的电压为5 V,通过的电流为2.5 mA,则小强的父亲两手之间的电阻为
2 000
Ω。小强的父亲两手之间的电阻可能
(选填“可能”或“不可能”)大于两脚之间的电阻。小强的父亲经锻炼后质量从80 kg降为78 kg,体脂率从25%降为20%,若肌肉的密度为$1.12×10^3 kg/m^3$,则小强的父亲增加的肌肉的体积为2
$dm^3$(结果保留整数)。答案
1.(1)内能 增大 减小 (2)2 000 可能 2
解析
【分析】
本题结合体脂率的实际场景,考查物理知识的应用。(1)需明确能量转化方向,结合密度公式判断人体密度变化,根据导电性能分析电阻变化;(2)利用欧姆定律计算电阻,结合导电路径差异判断电阻可能性,通过质量、密度关系计算体积,注意单位换算。
【解析】
(1)人运动时,脂肪储存的化学能一部分转化为人体的内能,使体温升高;体脂率下降说明脂肪占比减少、肌肉占比增加,肌肉密度大于脂肪密度,总质量不变时人体总体积减小,由密度公式$\rho=\frac{m}{V}$可知人体密度增大;肌肉比脂肪更容易导电,体脂率下降时人体导电能力增强,电阻减小。
(2)根据欧姆定律$R=\frac{U}{I}$,$U=5\ \mathrm{V}$,$I=2.5\ \mathrm{mA}=0.0025\ \mathrm{A}$,则$R=\frac{5\ \mathrm{V}}{0.0025\ \mathrm{A}}=2000\ \Omega$;两手与两脚的导电路径不同,电阻可能不同;原来肌肉质量为$80\ \mathrm{kg}×(1-25\%)=60\ \mathrm{kg}$,后来肌肉质量为$78\ \mathrm{kg}×(1-20\%)=62.4\ \mathrm{kg}$,增加的肌肉质量为$62.4\ \mathrm{kg}-60\ \mathrm{kg}=2.4\ \mathrm{kg}$,肌肉密度$\rho=1.12×10^3\ \mathrm{kg/m}^3=1.12\ \mathrm{kg/dm}^3$,体积$V=\frac{m}{\rho}=\frac{2.4\ \mathrm{kg}}{1.12\ \mathrm{kg/dm}^3}\approx2\ \mathrm{dm}^3$。
【答案】
(1)内能 增大 减小 (2)2000 可能 2
【知识点】
能量转化、密度计算、欧姆定律
【点评】
本题以体脂率为载体,将物理知识与生活实际结合,考查学生对基本概念和公式的应用能力,需注意单位换算和逻辑分析,难度适中。
【难度系数】
0.6
本题结合体脂率的实际场景,考查物理知识的应用。(1)需明确能量转化方向,结合密度公式判断人体密度变化,根据导电性能分析电阻变化;(2)利用欧姆定律计算电阻,结合导电路径差异判断电阻可能性,通过质量、密度关系计算体积,注意单位换算。
【解析】
(1)人运动时,脂肪储存的化学能一部分转化为人体的内能,使体温升高;体脂率下降说明脂肪占比减少、肌肉占比增加,肌肉密度大于脂肪密度,总质量不变时人体总体积减小,由密度公式$\rho=\frac{m}{V}$可知人体密度增大;肌肉比脂肪更容易导电,体脂率下降时人体导电能力增强,电阻减小。
(2)根据欧姆定律$R=\frac{U}{I}$,$U=5\ \mathrm{V}$,$I=2.5\ \mathrm{mA}=0.0025\ \mathrm{A}$,则$R=\frac{5\ \mathrm{V}}{0.0025\ \mathrm{A}}=2000\ \Omega$;两手与两脚的导电路径不同,电阻可能不同;原来肌肉质量为$80\ \mathrm{kg}×(1-25\%)=60\ \mathrm{kg}$,后来肌肉质量为$78\ \mathrm{kg}×(1-20\%)=62.4\ \mathrm{kg}$,增加的肌肉质量为$62.4\ \mathrm{kg}-60\ \mathrm{kg}=2.4\ \mathrm{kg}$,肌肉密度$\rho=1.12×10^3\ \mathrm{kg/m}^3=1.12\ \mathrm{kg/dm}^3$,体积$V=\frac{m}{\rho}=\frac{2.4\ \mathrm{kg}}{1.12\ \mathrm{kg/dm}^3}\approx2\ \mathrm{dm}^3$。
【答案】
(1)内能 增大 减小 (2)2000 可能 2
【知识点】
能量转化、密度计算、欧姆定律
【点评】
本题以体脂率为载体,将物理知识与生活实际结合,考查学生对基本概念和公式的应用能力,需注意单位换算和逻辑分析,难度适中。
【难度系数】
0.6
2.(2025·云南)高铁作为现代化轨道交通建设的重大成果,已成为一张中国递给世界的“亮丽名片”。后高铁时代,中国应如何继续领跑世界?未来交通——高温超导磁悬浮列车将给出答案。
高温超导体($-180.15\ \mathrm{℃}$)相对低温超导体($-268.95\ \mathrm{℃}$)能在相对更高温区下工作。应用高温超导磁悬浮技术把车轮改为悬浮装置,可制造如图1所示的高温超导磁悬浮列车。
在高温超导磁悬浮列车研究中,我国应用先进的高温超导钉扎磁悬浮技术,利用无形的磁场将列车上的超导材料牢牢“钉”在轨道上方。这源于超导材料自身的磁通钉扎特性,如图2甲所示,下方永磁轨道产生的磁力线能穿透高温超导体,并被钉扎中心“抓”住。这使得高温超导磁悬浮列车具备了自稳定、自悬浮、自导向的优异特性。如图2乙所示,高温超导体上方放置的液氮用于冷却,使得列车运行仅依靠液氮冷却超导体,成本极低。


甲
打孔中心
磁悬浮技术虽然消除了传统列车的机械摩擦阻力,但仍存在制约其速度提升的因素,当列车时速超过400千米时,空气阻力将占列车运行总阻力的80%以上。那么如何降低空气阻力呢?基于真空管道的磁悬浮列车技术应运而生,真空管道的引入大大降低了列车运行时的空气阻力。
目前,我国高温超导磁悬浮列车关键技术已取得重大突破,可以使列车时速实现$1000$千米以上。我们期待不久的将来能乘坐这样的列车驰骋在祖国的大地上。
(1)应用高温超导
(2)基于
(3)昆明到北京约$3000\ \mathrm{km}$,若乘坐速度为$1000\ \mathrm{km/h}$的高温超导磁悬浮列车,需要
(4)结合所学知识分析列车运行依靠液氮冷却超导体成本极低的原因:
高温超导体($-180.15\ \mathrm{℃}$)相对低温超导体($-268.95\ \mathrm{℃}$)能在相对更高温区下工作。应用高温超导磁悬浮技术把车轮改为悬浮装置,可制造如图1所示的高温超导磁悬浮列车。
在高温超导磁悬浮列车研究中,我国应用先进的高温超导钉扎磁悬浮技术,利用无形的磁场将列车上的超导材料牢牢“钉”在轨道上方。这源于超导材料自身的磁通钉扎特性,如图2甲所示,下方永磁轨道产生的磁力线能穿透高温超导体,并被钉扎中心“抓”住。这使得高温超导磁悬浮列车具备了自稳定、自悬浮、自导向的优异特性。如图2乙所示,高温超导体上方放置的液氮用于冷却,使得列车运行仅依靠液氮冷却超导体,成本极低。
甲
打孔中心
磁悬浮技术虽然消除了传统列车的机械摩擦阻力,但仍存在制约其速度提升的因素,当列车时速超过400千米时,空气阻力将占列车运行总阻力的80%以上。那么如何降低空气阻力呢?基于真空管道的磁悬浮列车技术应运而生,真空管道的引入大大降低了列车运行时的空气阻力。
目前,我国高温超导磁悬浮列车关键技术已取得重大突破,可以使列车时速实现$1000$千米以上。我们期待不久的将来能乘坐这样的列车驰骋在祖国的大地上。
(1)应用高温超导
钉扎
磁悬浮技术,能将列车上的超导材料牢牢“钉”在轨道上方。(2)基于
真空管道
的磁悬浮列车技术可以降低列车运行时的空气阻力。(3)昆明到北京约$3000\ \mathrm{km}$,若乘坐速度为$1000\ \mathrm{km/h}$的高温超导磁悬浮列车,需要
3
h。(4)结合所学知识分析列车运行依靠液氮冷却超导体成本极低的原因:
空气中的氮气含量很高,利用空气中的氮气液化获得液氮,因而成本很低
。答案
2.(1)钉扎 (2)真空管道 (3)3 (4)空气中的氮气含量很高,利用空气中的氮气液化获得液氮,因而成本很低
解析
【分析】
本题结合高温超导磁悬浮列车的科技材料,考查信息提取、物理计算及常识应用。解题思路:1. 第(1)题从材料中直接定位高温超导磁悬浮技术的关键名称;2. 第(2)题在材料中找到降低空气阻力对应的技术;3. 第(3)题利用速度公式变形计算时间;4. 第(4)题结合空气成分常识分析液氮成本低的原因。
【解析】
(1)根据材料中“我国应用先进的高温超导钉扎磁悬浮技术”,提取关键名称;
(2)根据材料中“基于真空管道的磁悬浮列车技术应运而生,真空管道的引入大大降低了列车运行时的空气阻力”,提取对应技术;
(3)由速度公式 $ v = \frac{s}{t} $,变形得 $ t = \frac{s}{v} $,代入路程 $ s = 3000\ \mathrm{km} $、速度 $ v = 1000\ \mathrm{km/h} $,计算得 $ t = \frac{3000\ \mathrm{km}}{1000\ \mathrm{km/h}} = 3\ \mathrm{h} $;
(4)液氮通过液化空气中的氮气制取,空气中氮气含量约78%,原料易得,因此成本极低。
【答案】
(1) 钉扎 (2) 真空管道 (3) 3 (4) 空气中的氮气含量很高,利用空气中的氮气液化获得液氮,因而成本很低
【知识点】
速度公式应用、超导技术、空气的组成
【点评】
本题以科技热点为背景,考查学生信息提取能力,结合简单物理计算和化学常识,难度不大,注重知识与实际应用的结合。
【难度系数】
0.8
本题结合高温超导磁悬浮列车的科技材料,考查信息提取、物理计算及常识应用。解题思路:1. 第(1)题从材料中直接定位高温超导磁悬浮技术的关键名称;2. 第(2)题在材料中找到降低空气阻力对应的技术;3. 第(3)题利用速度公式变形计算时间;4. 第(4)题结合空气成分常识分析液氮成本低的原因。
【解析】
(1)根据材料中“我国应用先进的高温超导钉扎磁悬浮技术”,提取关键名称;
(2)根据材料中“基于真空管道的磁悬浮列车技术应运而生,真空管道的引入大大降低了列车运行时的空气阻力”,提取对应技术;
(3)由速度公式 $ v = \frac{s}{t} $,变形得 $ t = \frac{s}{v} $,代入路程 $ s = 3000\ \mathrm{km} $、速度 $ v = 1000\ \mathrm{km/h} $,计算得 $ t = \frac{3000\ \mathrm{km}}{1000\ \mathrm{km/h}} = 3\ \mathrm{h} $;
(4)液氮通过液化空气中的氮气制取,空气中氮气含量约78%,原料易得,因此成本极低。
【答案】
(1) 钉扎 (2) 真空管道 (3) 3 (4) 空气中的氮气含量很高,利用空气中的氮气液化获得液氮,因而成本很低
【知识点】
速度公式应用、超导技术、空气的组成
【点评】
本题以科技热点为背景,考查学生信息提取能力,结合简单物理计算和化学常识,难度不大,注重知识与实际应用的结合。
【难度系数】
0.8
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