文档文本内容
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情境6 自然现象类情境
情境类型
考情统计
自然现象
2024·广西卷T1，潮汐现象；2024·江西卷T5，庐山瀑布；2023·新课标卷T15，雨滴下落；
2023·湖北卷T2，“火星冲日”；2022·福建卷T2，原子核衰变
生命现象
2024·江西卷T8，小鱼跳水；2024·湖北卷T3，青蛙跳荷叶；2024·浙江6 月卷T2，小猫追
蝶；2022·浙江6 月卷T3，鱼吞食花瓣；2022·辽宁卷T4，蛛丝
光学现象
2023·北京卷T2，肥皂膜呈现彩色条纹；2023·江苏卷T5，太阳光弯曲
电磁现象
2023·全国乙卷T16，伽马射线暴；2022·北京卷T20，地磁场
分析预测
考情分析：该类题多从常见的自然现象出发，研究自然界物质的基本结构、相互作用和运动规律，在真实情境中
考查物理知识，帮助学生从物理学视角认识自然，形成科学的自然观。
高考预测：预计2025 年高考会以近一年发生的重大自然事件为情境命题，如行星冲日、恒星、黑洞、雨雪天气的
形成、河水对河岸的侵蚀、日照长短等，考生在日常学习中需要多留意此类情境
【例1】 （2023·湖北高考2 题）2022 年12 月8 日，地球恰好运行到火星和太阳之间，且三者几乎排成一条直线，
此现象被称为“火星冲日”。火星和地球几乎在同一平面内沿同一方向绕太阳做圆周运动，火星与地球的公转轨
道半径之比约为3∶2，如图所示。根据以上信息可以得出（ ）
A.火星与地球绕太阳运动的周期之比约为27∶8
B.当火星与地球相距最远时，两者的相对速度最大
C.火星与地球表面的自由落体加速度大小之比约为9∶4
D.下一次“火星冲日”将出现在2023 年12 月8 日之前
答案：B
解析：由题意得火星和地球几乎在同一平面内沿同一方向绕太阳做圆周运动，根据开普勒第三定律得T 火
T 地
＝
√(
r火
r地)
3
＝√
27
8
，A 错误；当火星与地球相距最远时，火星和地球分居太阳两侧，两者的速度方向相反，故地球和
火星相对速度最大，B 正确；忽略天体自转产生的影响，根据物体在天体表面所受的重力等于万有引力得g＝GM
R
2
，根据题目中所给条件无法计算出比例关系，C 错误；设经过时间t 会再次出现“火星冲日”，地球比火星多运动
一周，则t
T 地
－t
T 火
＝1，所以t＝
1
1－2
3√
2
3
年＞2 年，D 错误。
【例2】 （2024·湖北高考3 题）如图所示，有五片荷叶伸出荷塘水面，一只青蛙要从高处荷叶跳到低处荷叶上，
设低处荷叶a、b、c、d 和青蛙在同一竖直平面内，a、b 高度相同，c、d 高度相同，a、b 分别在c、d 正上方。将
青蛙的跳跃视为平抛运动，若以最小的初速度完成跳跃，则它应跳到（ ）
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A.荷叶a
B.荷叶b
C.荷叶c
D.荷叶d
答案：C
解析：
⃗
v0＝√
g x
2
2ℎ
v0c最小，C 正确。
【例3】 （2023·全国乙卷16 题）2022 年10 月，全球众多天文设施观测到迄今最亮伽马射线暴，其中我国的
“慧眼”卫星、“极目”空间望远镜等装置在该事件观测中作出重要贡献。由观测结果推断，该伽马射线暴在1
分钟内释放的能量量级为1048 J。假设释放的能量来自于物质质量的减少，则每秒钟平均减少的质量量级为（光速
为3×108 m/s）（ ）
A.1019 kg
B.1024 kg
C.1029 kg
D.1034 kg
答案：C
解析：由题意可知，伽马射线暴每分钟释放的能量量级为1048 J，则其每秒钟释放的能量量级为1046 J，根据爱因
斯坦质能方程ΔE＝Δmc2可知，每秒钟平均减少的质量量级为Δm＝
10
46
（3×10
8）
2 kg＝10
46
9×10
16 kg≈1029 kg，C
正确。
【例4】 （2023·江苏高考5 题）地球表面附近空气的折射率随高度降低而增大，太阳光斜射向地面的过程中会
发生弯曲。下列光路图中能描述该现象的是（ ）
答案：A
解析：地球表面附近空气的折射率随高度降低而增大，太阳光斜射向地面过程中，某分界面上折射角小于入射角，
光线随高度降低，越来越靠近法线，A 正确，B、C、D 错误。
1.（多选）（2024·湖南湘西模拟）如图所示，彩虹在水中的倒影十分清晰。关于彩虹的成因及倒影，下列说法正
确的是（ ）
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A.彩虹的成因是光的反射
B.彩虹的成因是光的折射
C.彩虹的倒影是由光的折射引起的
D.彩虹的倒影是由光的反射引起的
解析：BD 彩虹的成因是光的折射引起的，故A 错误，B 正确；倒影的形成是因为光在水面上发生了反射，故C
错误，D 正确。
2.（2024·新疆乌鲁木齐模拟）近年来，雾霾天气在我国频繁出现，空气质量问题已引起全社会高度关注。其中主
要污染物是大气中直径小于或等于2.5 微米的颗粒物（该颗粒肉眼不可见，仅能在显微镜下观察到），也称为可
入肺颗粒物。以下对该颗粒的说法中正确的是（ ）
A.在无风的时候，颗粒悬浮在空中静止不动
B.该颗粒的无规则运动是布朗运动
C.颗粒越大，无规则运动越剧烈
D.该颗粒的无规则运动反映了颗粒分子的无规则运动
解析：B 在无风的时候，颗粒会受到空气分子撞击而做无规则运动，故A 错误；布朗运动是指悬浮在液体或气体
中的微粒所做的无规则运动，所以该颗粒的无规则运动是布朗运动，故B 正确；颗粒越大，受到空气分子的撞击
越接近平衡，无规则运动越弱，故C 错误；该颗粒的无规则运动反映的是空气分子的无规则运动，故D 错误。
3.（2024·山西长治模拟）静电现象在自然界普遍存在，在生产生活中也时常会发生静电现象。人们可让静电服务
于生产生活，但也需对其进行防护，做到趋利避害。下列关于静电现象的说法正确的是（ ）
A.静电除尘的原理是静电屏蔽
B.印刷车间的空气应保证适当潮湿，以便导走纸页间相互摩擦产生的静电
C.避雷针利用了带电导体凸起尖锐的地方电荷稀疏、附近空间电场较弱的特点
D.干燥天气里脱毛衣时会产生火花，是因为摩擦过程中凭空创造出了电荷
解析：B 静电除尘的原理是带电粒子受到电场力作用，故A 错误；印刷车间中，纸张间摩擦产生大量静电，需空
气保持一定湿度，以便及时导走静电，故B 正确；避雷针利用了带电导体凸起尖锐的地方电荷密集、附近空间电
场较强的特点，故C 错误；摩擦起电是电子从一个物体转移到另一个物体，而不是创造出新的电荷，故D 错误。
4.（2024·广东江门模拟）《唐语林》中记载：洛阳一个和尚房里的罄钟时常会“自鸣”，和尚因害怕而得病。曹
绍夔发现敲击斋钟时罄钟才会跟着“自鸣”，用锉刀在罄钟上锉了几下，治好了罄钟的“自鸣”，和尚的病也跟
着好了。下列说法正确的是（ ）
A.曹绍夔用锉刀破坏了罄钟的发声功能，所以罄钟不再“自鸣”
B.曹绍夔用锉刀改变了罄钟的固有频率，使其与斋钟振动的频率相差较大
C.罄钟“自鸣”是因为斋钟声响太大，引起罄钟共振
D.改变敲打斋钟的力度，曹绍夔锉过的罄钟仍会与斋钟共振而再次“自鸣”
解析：B 曹绍夔用锉刀改变了罄钟的固有频率，使其与斋钟振动的频率相差较大，避免罄钟共振，故A 错误，B
正确；罄钟“自鸣”是因为罄钟的固有频率与斋钟振动的频率接近，引起罄钟共振，故C 错误；改变敲打斋钟的
力度，斋钟振动频率不变，曹绍夔锉过的罄钟的固有频率与斋钟振动的频率相差较大，则曹绍夔锉过的罄钟不会
与斋钟共振而再次“自鸣”，故D 错误。
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5.（2024·河南许昌模拟）如图甲所示，“日晕”又叫“圆虹”，是日光通过卷层云时，受到冰晶的折射或反射形
成的。如图乙所示，为一束太阳光射到六角形冰晶上时的光路图，a、b 为其折射出的光线中的两种单色光，下列
说法正确的是（ ）
A.冰晶对a 光的折射率大于对b 光的折射率
B.在冰晶中，a 光的传播速度较小
C.用同一装置做双缝干涉实验，b 光的条纹间距比a 光的窄
D.从同种玻璃中射入空气发生全反射时，b 光的临界角较大
解析：C 由题图可知a 光的偏折程度比b 光的偏折程度小，根据棱镜色散规律可知a 光的频率和折射率比b 光的
小，则a 光的波长比b 光的波长大，根据干涉条纹间距公式Δx＝L
d λ，可知b 光的条纹间距比a 光的窄，故A 错误，
C 正确；冰晶对b 光的折射率比对a 光的折射率大，根据v＝c
n可知在冰晶中，b 光的传播速度较小，故B 错误；
同种玻璃对a 光的折射率比对b 光的折射率小，根据sin C＝1
n可知从同种玻璃中射入空气发生全反射时，a 光的
临界角较大，故D 错误。
6.（多选）（2024·浙江宁波三模）古人对自然现象有着细微的观察，留下众多关于物理现象的记载。下列说法正
确的有（ ）
A.如图a 所示，“矛端生火”、“戈戟锋皆有火光”所描述的物理现象，与避雷针的所利用的物理现象相同
B.如图b 所示，张华在《博物志》中记载“孔雀毛，随光色变易，或黄或赤”，孔雀羽毛的在阳光下色彩斑斓，
这属于光的全反射现象
C.如图c 所示，《庄子》中曾记载，不同房间里的瑟，在调音一致后，弹动其中一只瑟，另一只也会发生振动，
这是因为两只瑟的固有频率十分接近
D.如图d 所示，《韩诗外传》中说“虽有国士之力，不能自举其身”，大力士无法举起自己，是因为大力士自身
具有惯性
解析：AC “矛端生火”、“戈戟锋皆有火光”所描述的物理现象，与避雷针的所利用的物理现象相同，都为尖
端放电，故A 正确；孔雀羽毛的在阳光下色彩斑斓，为光的衍射与干涉，故B 错误；不同房间里的瑟，在调音一
致后，弹动其中一只瑟，另一只也会发生振动，这是因为两只瑟的固有频率十分接近，发生共振，故C 正确；大
力士无法举起自己，是因为大力士给自己的力为系统内力，需要外力才能将大力士举起，故D 错误。
7.（多选）（2024·云南曲靖模拟）2024 年春分、夏至、秋分和冬至所处四个位置和对应时间如图所示，地球沿椭
圆轨道绕太阳运动，下列说法正确的是（ ）
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A.地球由春分运行到夏至的过程中速率逐渐减小
B.夏至和冬至时地球绕太阳公转的角速度大小相等
C.夏至时地球绕太阳公转的加速度最小
D.根据地球的公转周期和太阳与地球的距离可估算出地球的质量
解析：AC 由开普勒第二定律可知地球与太阳连线在相同时间内扫过的面积相同，所以地球由春分运行到夏至的
过程中速率逐渐减小，故A 正确；由开普勒第二定律可知地球与太阳连线在相同时间内扫过的面积相同，冬至时
地球绕太阳公转的距离最近，则相同时间内转过的角度更大，所以冬至时地球绕太阳公转的角速度大，故B 错误；
根据牛顿第二定律有G Mm
r
2 ＝ma，可得a＝GM
r
2 ，夏至时地球绕太阳公转的半径r 最大，所以此时的加速度最小，
故C 正确；由开普勒第一定律，可知太阳在椭圆的一个焦点上，根据地球的公转周期和太阳与地球的距离可估算
出的是中心天体太阳的质量，不能够估算地球的质量，故D 错误。
8.（2024·黑龙江大庆模拟）“早穿皮袄午穿纱，抱着火炉吃西瓜”，形容我国新疆吐鲁番地区地昼夜温差大的自
然现象，利用这一特点可以制作品质优良的葡萄干。现有一葡萄晾房四壁开孔，如图，房间内晚上温度7 ℃，中
午温度升为37 ℃，假设中午大气压强比晚上减少7％，则中午房间内逸出的空气质量与晚上房间内空气质量之比
（ ）
A. 4
25
B. 4
21
C. 3
31
D. 3
28
解析：A 设房间的体积为V，晚上压强为p，则在中午和晚上时，由理想气体状态方程得
pV
273+7 ＝
0.93 p（V ＋ΔV ）
273+37
，解得ΔV＝4V
21
，则中午房间内逸出的空气质量与晚上房间内空气质量之比
ΔV
ΔV ＋V
＝
4
25
，故选A。
9.（2024·东北师大附中模拟）人体的细胞膜模型图如图甲所示，细胞膜由磷脂双分子层组成，双分子层之间存在
电压（医学上称为膜电位）。现研究某小块均匀的细胞膜，厚度为d，膜内的电场可看作匀强电场，简化模型如图
乙所示。初速度可视为零的正一价钠离子仅在电场力的作用下，从图中的A 点运动到B 点，下列说法正确的是（
）
A.钠离子的加速度变大
B.钠离子的电势能增大
C.若膜电位不变，当d 增大时，钠离子进入细胞内的速度变大
D.若膜电位不变，当d 增大时，钠离子进入细胞内的速度不变
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解析：D 对钠离子，由牛顿第二定律得a＝qE
m ，即a 不变，故A 错误；电场力对钠离子做正功，所以钠离子电
势能减少，故B 错误；对钠离子，根据动能定理得qU＝1
2mv2，解得v＝√
2qU
m
，所以若膜电位U 不变，钠离子进
入细胞内的速度v 与距离d 大小无关，故C 错误，D 正确。
10.（2024·安徽合肥三调）某同学正在认真地复习备考，突然飞来一只蜜蜂在他的附近运动。蜜蜂的运动可视为在
竖直平面内的匀速圆周运动，轨迹半径为R、线速度大小为v＝√gR，蜜蜂的质量为m，重力加速度大小为g。如
图所示，当蜜蜂运动到A 点时，其速度斜向左上方且与水平方向的夹角为θ＝60°。
（1）蜜蜂从最高点B 运动到点A 的过程中，求空气对蜜蜂所做的功。
（2）当蜜蜂运动到A 点后正准备脱离圆周飞向该同学时，该同学下意识向蜜蜂飞来的区域吹了一口气，使得蜜蜂
做匀减速直线运动刚好到达他“嘴边”时速度为0，“嘴边”到A 点距离为√3
6 R，将“吹出的气”和“空气”对
蜜蜂的合力视为恒力，求该过程中该恒力的冲量大小。
答案：（1）－3
2mgR （2）m√3 gR
3
解析：（1）在B→A 过程中，由动能定理有mg（R＋Rcos θ）＋W 气＝0，解得W 气＝－3
2mgR。
（2）对蜜蜂在“嘴边”受力分析，如图所示
蜜蜂做匀减速直线运动到速度为零，有Fx＋mgsin θ＝ma 根据运动学知识有√3
6 R＝v
2
2a，√3
6 R＝v +0
2
·t。
联立解得t＝√
R
3 g
，a＝√3g，Fx＝√3
2 mg
又Iy＝Fyt＝Gyt＝mgcos θ·t，Ix＝Fx·t，解得Ix＝m
2 √gR，Iy＝m
2 √
gR
3
则此过程中该恒力的冲量大小
I＝√I x
2＋I y
2＝m√3 gR
3
。
