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热点03 人工智能、新材料、高科技
新式交通工具常与匀变速直线运动、磁场、电磁感应进行综合
手机常与万有引力、电磁感应、传感器进行综合
智能电梯常与超失重现象、牛顿运动定律综合
（建议用时：40 分钟）
力与运动
1. （2024·陕西省长安区·高三第一次联考）（多选）如今智能手机中普遍安装了陀螺仪，它是一种加速度
传感器，尺寸目前可以做到（3×3×1）mm，可集成于手机内部，用来检测手机的姿态。其工作原理如图所
示，当手机运动状态改变时，固连在手机上的A 部分随手机一起运动时，质量块B 是通过弹性物体连接手
机，由于惯性，不会随手机立刻发生变化，出现运动滞后，这样电容器电容值就发生了变化，变化的电容
值会通过电信号传输给处理单元，就可测量手机的姿态，铺三层这种结构，就可以测出手机的前后左右和
上下以及旋转，这样就可以360°无死角检测手机运动。以下说法中正确的是（ ）
A. 在外太空，完全失重的情况下，这种传感器仍然可以使用
B. 可以测量出任意情况下手机相对地面的速度
C 这种探测器可以测量地磁场强度，进而进行GPS 定位
D. 改变电容的值是通过改变正对面积和板间距d 来实现的
2. （2024·北京市海淀区·一模）如图所示，某人站上向右上行的智能电动扶梯，他随扶梯先加速，再匀速
1
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运动。在此过程中人与扶梯保持相对静止，下列说法正确的是（ ）
A 扶梯加速运动阶段，人处于超重状态
B. 扶梯加速运动阶段，人受到的摩擦力水平向左
C. 扶梯匀速运动阶段，人受到重力、支持力和摩擦力
D. 扶梯匀速运动阶段，人受到的支持力大于重力
能量与动量
1．（2025·宁夏银川二中·统练二）无人快递车在水平路面上从静止开始做直线运动，经过
到达目的
地停止运动，快递车在整个运送过程中牵引力F 随时间t 的变化关系如图所示，图中
和
未知。假设快
递车与货物总质量
，运行时所受阻力为自身重力的0.05 倍，重力加速度取
，
时间内位移大小
。求：
（1）快递车在加速和减速过程中的加速度大小；
（2）快递车在整个运动过程中牵引力所做的功。
2. （2024·吉林省白山市·二模）智能机器人自动分拣快递包裹系统被赋予“惊艳世界的中国黑科技”称号。
分拣机器人工作效率高，落袋准确率达99.9%。在供包台工作人员将包裹放在机器人的水平托盘上，智能
2
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扫码读取包裹目的地信息，经过大数据分析后生成最优路线，包裹自动送至方形分拣口。如图甲，当机器
人抵达分拣口时，速度恰好减速为零，翻转托盘使托盘倾角缓慢增大，直至包裹滑下，将包裹投入分拣口
中（最大静摩擦力近似等于滑动摩擦力，重力加速度g 大小取
）。如图乙，机器人A 把质量
的包裹从供包台沿直线运至相距
的分拣口处，在运行过程中包裹与水平托盘保持相对静
止。已知机器人A 运行最大加速度
，运行最大速度
，机器人运送包裹途中，看作质点。
（1）求机器人A 从供包台运行至分拣口所需的最短时间t；
（2）若包裹与水平托盘的动摩擦因数为
，则在机器人A 到达投递口处，要使得包裹刚开始下滑，
托盘的最小倾角
应该是多少；
（3）机器人A 投递完包裹后返回供包台途中发生故障，机器人A 立刻制动，制动时速度为3m/s，由于惯
性，机器人A 在地面滑行4.5m 后停下来，此时刚好有另一机器人B，以最大速度碰撞3m/s 与机器人A 发
生弹性正碰，碰撞后机器人A 滑行了2m 停下来（其加速度与制动后滑行加速度相等，机器人A、B 均看
作质点）。则机器人B 的总质量是机器人A 的多少倍？
电场与磁场
1. （2024·青海省海南藏族自治州·一模）阿尔法磁谱仪，又称反物质太空磁谱仪，用于探测宇宙中的反物
质（由反粒子构成的物质）和暗物质，它依靠一个巨大的超导磁铁及六个超高精确度的探测器来完成搜索
的使命，如图甲所示。该磁谱仪核心部分截面是圆形匀强磁场区域磁场方向垂直纸面向外，如图乙所示，
a 为入射窗口，各粒子从a 处沿直径方向射入磁场，且入射速度相同，a、b、c、d、e、f 为圆周上六等分
点，若质子（
）射入后从b 点射出，则反氚核粒子（
）射入后的出射点为（ ）
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A. b 点
B. c 点
C. e 点
D. f 点
2. （2024·山西省晋城市·一模）大型强子对撞机是将质子加速后对撞的高能物理设备，如图甲所示，对撞
机的主要结构由两个质子束发射器、两个半圆环轨道质子加速器和质子对撞区域组成。半圆环轨道中的电
场线是与圆环共圆心的同心圆弧，且到圆心距离相同的位置电场强度大小相等，质子沿圆环轨道中心进入
半圆环轨道后，在磁束缚装置作用下沿圆环中心加速运动，最终在对撞区域碰撞。已知质子质量
m=1.6×10-27kg、电荷量e=1.6×10-19C，半圆环加速轨道中心处到圆心距离R=50m，该处电场强度的大小E=
×105V/m。发射器发射出的质子初速度忽略不计。计算时取
=10，不考虑质子质量的相对论效应。若
某次实验时将右侧加速器和发射器往上平移d=0.2m，平移后对撞区域如图乙所示，质子进入对撞区域时的
位置的水平距离D=0.4m，入射点分别为A 点和B 点，其他装置不变，为了使质子在对撞区域恰好相撞，
可以在对撞区域内加一个垂直纸面向里的匀强磁场。不计质子受到的重力，取sin37°=0.6，cos37°=0.8，下
列说法正确的是（ ）
A. 质子在所加磁场中运动的半径为0.5m
B. 所加匀强磁场的磁感应强度大小为8T
C. 两质子在对撞区域的磁场中各运动，
s 时相撞
D. 若所加匀强磁场为两个直径相同、垂直纸面向里的匀强磁场，则每个圆形磁场的最小面积为
m2
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电路与电磁感应
1. （2024·青海省海南藏族自治州·二模）CPU 卡是一种基于芯片的智能卡，内部集成了处理器、存储器和
加密模块等多个组件，正常工作电流约为
，其天线为如图所示的线圈，线圈尺寸从内到外逐渐变大，
共3 匝，其边长分别为
、
和
，正常工作时匀强磁场垂直穿过线圈，磁感应强度的变
化率为
，则CPU 卡工作时的功率约为（ ）
A
B.
C.
D.
2. （2024·青海省西宁市·一模）新款手机越来越多的采用基于变压器原理的无线充电技术。简化的充电原
理图如图所示。发射线圈连接
的交流电，接收线圈输出电压5V，若工作状态下
变压器可看做理想变压器、下列说法正确的是（ ）
A. 发射线圈中的电流每秒钟方向变化50 次
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B. 接收线圈中的电流小于发射线圈中的电流
C. 发射线圈与接收线圈中交变电流的频率之比为1∶44
D. 发射线圈与接收线圈中磁通量变化率之比为1∶1
机械振动与机械波 光学 电磁波
1. （2024·山西省名校联考·三模）高压汞灯，UV 光刻机的紫外光源，它可以产生365nm、404nm、
436nm、546nm 和579nm 五条尖锐的光谱线，但这些光中只有h 线（404nm）是光刻机所需要的。高压汞
灯辐射的光通过图中的三棱镜分离后形成a、b、c、d、e 五束，其中适合UV 光刻机的是（ ）
A. a
B. b
C. d
D. e
2. （2024·宁夏银川一中·三模）导光柱是将光以最小的损耗从一个光源传输到距离该光源一定距离的另一
个点的装置，其中，光滑内凹输入端的导光柱将有效提高光线捕获能力。如图为某一导光柱的纵截面简化
示意图，导光柱下端AEB 为半球凹形输入端，半径为R，O 为圆心。导光柱横截面直径与半圆形直径相等，
其高度为
。球心O 处有一点光源，能发出各个方向的单色光。该纵截面内只有120°范围的光线
才能够在进入导光柱后不被折射出AD 或BC 侧面，从而导致光传输的损耗。
（1）求导光柱介质的折射率；
（2）某条从光源O 发出的光线与AB 边界的夹角为
，求此条光线到达输出端CD 的时间t。
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热学 近代物理
1. （2024·宁夏银川市唐徕中学·一模）智能手机的摄像头光圈尺寸和曝光时间会影响照片的成像质量。某
智能手机的摄像头光圈的面积为
，标准曝光时间为，暗室中有一个黄色的点光源，发光功率为
，现
用该手机在距离点光源
处正对光源拍照。已知黄光的波长为
，真空中的光速为
。普朗克常量为
，
不考虑空气对光子的吸收，则单次拍照进入手机摄像头快门的光子个数为（ ）
A.
B.
C.
D.
2. （2024·山西省阳泉市·三模）光刻机是制作芯片的核心装置，主要功能是利用光线把掩膜版上的图形印
制到硅片上。如图所示，传统
光刻机使用的是波长为
的深紫外线，而采用波长
的极
紫外光光刻
是传统光刻技术向更短波长的合理延伸。光刻机在使用时，常在光刻胶和投影物镜之间
填充液体以提高分辨率。下列说法正确的是（ ）
A. 深紫外线的光子能量比极紫外线更大
B. 深紫外线的光子动量比极紫外线更大
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C 进入液体后深紫外线传播速度比极紫外线更快
D. 两种紫外线从真空区域进入浸没液体中时，极紫外线比深紫外线更容易发生衍射，能提高分辨率
医疗
1. （2024·吉林省白山市·二模）2023 年11 月，首台国产质子治疗装置在上海正式走向临床治疗（如图
甲），该装置的原理是质子加速后汇聚到圆柱形管道中轴线形成质子束，然后经高能运输线运送至各治疗
室。现有质子加速后，沿圆柱形管道中轴线
以
匀速运动，如图乙，现由于某些客观原
因，管道需要“拐弯”到另一对接圆柱形管道，对接管道与原管道夹角
，现在“拐弯”处矩形ABCD
区域内加上电场或磁场，使得管道中质子从该区域出射时刚好沿对接管道的中轴线运动（从ED 的中点并
与水平方向成
射出）。已知：
，质子电荷量
，质子质
量
，质子重力不计，下面有两种设计方案：
（1）方案一：在矩形ABCD 区域，区域内设计一沿AC 方向的匀强电场，使质子最终从ED 的中点并与水
平方向成
射出，求电场强度的大小，以及AB 与CD 间需施加多大电压才能形成该电场；
（2）方案二：在矩形ABCD 区域内设计一垂直ABCD 所在平面的匀强磁场，使质子最终从ED 的中点并与
水平方向成
射出，求所需的磁场强度B 的大小和方向；
（3）你认为上述两种方案中哪种方案更符合实际情况，便于实施，简要说明理由。
2. （2024·辽宁省名校联盟高三·3 月份联合考试）高压氧舱是进行高压氧疗的设备，某高压氧舱内气体压
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强为大气压强的1.5 倍，温度为17℃，体积为
，密度为
，热力学温度
与摄氏温度之间
的关系式为
。高压氧舱中的气体始终可视为理想气体。（计算结果均保留3 位有效数字）
（1）仅将高压氧舱内的气体温度升高至27℃，求高压氧舱内的压强为标准大气压强的几倍；
（2）保持高压氧舱内的温度为27℃，释放出舱内部分气体，使压强恢复到大气压强的1.5 倍，求释放出的
气体质量。
新材料
1. （2024·安徽池州·二模）石墨烯是目前世界上已知的强度最高的材料，它的发现使“太空电梯”的制造
成为可能，人类将有望通过“太空电梯”进入太空。设想在地球赤道平面内固定安装一垂直于地面延伸到
太空的轻质电梯，电梯顶端可超过地球的同步卫星A 的高度延伸到太空深处，这种所谓的太空电梯可用于
降低成本地发射绕地人造卫星。如图所示，假设某物体B 乘坐太空电梯到达了图示的位置并停在此处，与
同高度运行的卫星C 和同步卫星A 相比较（ ）
A. B 的角速度小于C 的角速度
B. B 的线速度大于同步卫星A 的线速度
C. 若B 突然脱离电梯，B 将做离心运动
D. B 的向心加速度大于A 的向心加速度
2. （2024·广东多校联考·三模）石墨烯是一种由碳原子紧密堆积成单层二维六边形晶格结构的新材料，一
层层叠起来就是石墨，1 毫米厚的石墨约有300 万层石墨烯。下列关于石墨烯的说法正确的是（ ）
A. 石墨是晶体，石墨烯是非晶体
B. 石墨烯中
碳原子始终静止不动
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C. 石墨烯熔化过程中碳原子的平均动能不变
D. 石墨烯中的碳原子之间只存在引力作用
华为手机
1．（2024·宁夏银川市唐徕中学·一模）2023 年8 月29 日，华为发布了全球首款支持卫星电话功能的手机。
该功能直接将手机的电话信号发送至地球同步卫星，再由该卫星将信号转发到接收站。如图，A 处为赤道
附近的空旷地带，某人在A 处利用手机拨打卫星电话。已知地球自转的角速度为
，地球的半径为
，地
球的质量为
，万有引力常量为
。如果地球同步卫星B 能接收到此人在A 处所拨打的卫星电话，则
间的最远距离为（ ）
A.
B.
C.
D.
2. （2024·青海省西宁市·一模）在芯片制造过程中，离子注入是芯片制造重要的工序。图a 是我国自主研
发的离子注入机，图b 是简化的注入过程原理图。静止于A 处的离子，经电压为
的电场加速后，沿图中
半径为
的圆弧虚线通过磁分析器，然后从
点垂直
进入矩形CDQS 有界匀强电场中，最后恰好打
在
点，已知磁分析器截面是四分之一圆环，内部为匀强磁场，方向垂直纸面向里；矩形区域内匀强电场
水平向左，
，
。整个装置处于真空中，离子的质量为
、电荷量为
，离子重力不计。
求：
（1）离子进入匀强电场区域
点时的速度大小
及磁分析器通道内磁感应强度大小
；
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（2）矩形区域内匀强电场场强大小
。
交通工具
1. （2024·陕西省咸阳市·一模）2023 年8 月，上海发布自动驾驶5G 标准，推动自动驾驶技术快速发展。甲
乙两辆5G 自动驾驶测试车，在不同车道上沿同一方向做匀速直线运动，甲车在乙车前，甲车的速度大小
，乙车的速度大小
，如图所示。当甲、乙两车相距
时，甲车因前方
突发情况紧急刹车，已知刹车过程的运动可视为匀减速直线运动，加速度大小
，从刹车时开始
计时，两车均可看作质点。求：
（1）两车并排行驶之前，两者在运动方向上的最远距离
；
（2）从甲车开始减速到两车并排行驶所用时间t。
2. （2024·山西省晋城市·三模）磁悬浮列车是一种靠磁悬浮力来推动的列车，它通过电磁力实现列车与轨
道之间无接触的悬浮和导向，再利用直线电机产生的电磁力牵引列车运行，由于其轨道的磁力使之悬浮在
空中，减少了摩擦力，因此速度可达400km/h 以上。某科研团队为研究磁悬浮列车的运动情况，制作了总
质量
kg 的列车模型，如图甲所示，该列车底部固定一与列车绝缘的矩形金属线框abcd，线框的总
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电阻
Ω，用两根足够长、水平固定、间距
m（和矩形线框的边长ab 相等）的平行金属导
轨PQ、MN 模拟列车行驶的车轨，导轨间存在垂直导轨平面的等间距不间断的交替匀强磁场，相邻两匀强
磁场的方向相反、磁感应强度大小均为
T，每个特定磁场横向宽度恰好与矩形线框的边长ad 相等，
如图乙所示（图乙中只画出矩形线框）。将列车放置于车轨上，当匀强磁场以速度
向右匀速运
动时，列车因受到磁场力而运动起来，运动过程中受到的阻力恒为
N。
（1）求列车加速时的最大加速度
；
（2）求列车以最大速度行驶时外界供能的功率P；
（3）若磁场由静止开始向右做匀加速运动并开始计时，在
时列车才开始运动，
之后线框
中的电流保持不变，在
时磁场突然静止，
时列车才静止，求列车的制动距离d。
1．（2024·辽宁省名校联盟高三·3 月份联合考试）（多选）磁悬浮电梯是基于电磁学原理使电梯的轿厢悬
停及上下运动的，如图甲所示，它主要由磁场和含有导线框的轿厢组成。其原理为：竖直面上相距为
的
两根绝缘平行直导轨，置于等距离分布的方向相反的匀强磁场中，磁场方向垂直于导轨平面，磁感应强度
大小均为
，每个磁场分布区间的长度都是
，相间排列，如图乙所示。当这些磁场在竖直方向匀速平动
时，跨在两导轨间的宽为
、长为
、总电阻为
的导线框
（固定在轿厢上）将受到安培力。当
磁场平动速度为
时，轿厢悬停；当磁场平动速度为
时，轿厢最终竖直向上做匀速运动。重力加速度为
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，下列说法中正确的是（ ）
A. 速度
和
的方向都是竖直向上
B. 速度
的方向竖直向上，速度
的方向竖直向下
C. 导线框和电梯轿厢的总质量为
D. 轿厢匀速上升的过程中，外界每秒钟提供给轿厢系统的总能量为
2．（2024·宁夏银川市唐徕中学·一模）（多选）亚运“黑科技”赛场“场务”机器狗凭借满满科技感出圈，
成为“智能亚运”里的一道亮丽风景线。现了解，该机器狗专用的充电电池其部分参数如图所示，则下列
说法正确的是（ ）
电池参数版本 长续航版
产品名称 Go1 专用电
池
电池类型 聚合物锂离子
电池
额定容量 9000mAh
199.8Wh
充电跟制电压 DC25.2V
最大充电功率 151.2W
A. 若按充电限制电压给电池充电，则最大充电电流为
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B. 该电池的电动势为
C. 若该电池以
的电流工作，最多可使用4.5 个小时
D. 将已耗尽电能的电池充满，需消耗的电能约为
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