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热点命题 | 从“流浪地球”到“黑洞”,2019高考物理命题热点分析!
[ 编辑:北京自主招生 | 时间:2019-04-28 14:49:55 | 浏览:88次 ]
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导读

今年,物理热点接二连三,从流浪地球到黑洞照片,从霍金去世到神11升空,到处都是出题的热点。接下来,小编将从物理专业角度分析2019年北京高考物理热点命题内容。热点的分析仅为一家之言,供您复习参考。


对于刚刚过去的高三一模考试,无论成绩如何,既已成过往,从错误中汲取经验和教训,找到查漏补缺的方向和前进的动力,才是模拟练习更为重要的目的。

回顾历年知识考查方式及各区一模命题特点,我们会发现所有试题均是“万变不离其宗”,无论题材背景如何变化,考查的知识点都是我们高中阶段已经学过的知识,所以,在审题、查找题目关键信息等方面的意识需要大家树立起来,如何将所学知识灵活应用到题目解答过程中是对大家的艰巨考验。下面我们一起来看看今年的热点命题会有哪些。


聚焦

《流浪地球》与黑洞


过年期间非常火的热点,也是中国科幻电影的巅峰之作。霍金去世,留下了他的黑洞蒸发理论,今年我们也终于成功看到了黑洞的照片。现在我们一一分析一下这里面都蕴含着那些物理考点。

1

牛顿第二定律

为了移动地球,地球人建造了万台超级聚变发动机,每座11公里高,总共能产生150万亿吨的推力,约为150亿亿牛顿。地球的质量大约6亿亿亿千克,利用牛顿第二定律,可以粗略计算除发动机推动地球产生的加速度约等于0.000000025倍的地球表面重力加速度,也就是0.00000025m/s2,相当于地球在一年后的速度只有大约7.9m/s,尚且不如博尔特在100m赛道上的速度,根本无法驱动地球逃离太阳系的束缚。

大刘也曾后悔说“当时没有经验,竟把地球发动机的具体参数全部详细列出,详细到可以很方便地直接计算地球得到的加速度,计算的结果是:发动机只能给地球零点(N多个零)几的加速度,别说航行,改变轨道都不可能”。

我们要注意这个地方关于牛顿第二定律的一个应用,背景知识既考查了物理学知识,还有一定的计算量,可以作为选择题。

2

万有引力定律

万有引力定律的宏观表现是天体之间的相互引力。电影中太阳与地球、木星与地球间的引力发生变化导致地球要“流浪”。我们需要明确的是万有引力定律是适用于质点间引力大小的计算,也适用于均匀球体间万有引力大小的计算,此时r为天体之间的球心距。

3

发射卫星问题

空间站就是人类发射的一颗卫星,绕地球做匀速圆周运动,靠万有引力充当向心力。而针对所有的绕行天体,我们在判断速度、角速度、周期、加速度等物理量时,我们的口诀是“高轨低速长周期”,针对非绕行天体则要找到可以转化的量。

另外就是对于第一宇宙速度、第二宇宙速度、第三宇宙速度的认识也深刻,并且能够推导出第一和第二宇宙速度的大小。

4

卫星的发射与变轨

影片中,地球为了逃离太阳系,设定了一个飞往木星的冒险轨道,差点毁掉地球。这种冒险的原因是为了利用木星给地球加速。这种加速的方式俗称引力弹弓(gravitational slingshot)或者叫引力助推(gravity assist)。这样地球就获得了木星的轨道速度,再加上原有的速度,速度增加到了二者之和,地球的速度和能量都增加了,却没有消耗任何燃料。

其实不仅在“流浪地球”计划中使用这个原理使得地球加速,在2007年7月6日,旅行者1号距离太阳154.4亿公里(103.2天文单位),它在经过木星和土星时通过引力助推获得了足以完全摆脱太阳引力的动能。目前是距离地球最远的人造物体,位于太阳系和星际空间之间的边缘带。

在日常的卫星发射过程中,科学家们也会利用地球的自转,使得卫星在发射的时候就先天的具有地球自转的线速度,从而节省燃料。

行星的引力助推作用能够改变飞行器相对于太阳的速度,但由于必须遵守能量守恒定律,所以它和行星间的相对速度并没有改变。在飞行器第一次从远距离接近行星时,产生的运动效果就像该飞行器被行星反弹开了。科学家们称这种情况为弹性碰撞,不过两者之间并没有发生实体接触。

假设你是一个静止的观测者,那么你就会看到:行星以速度U向左运动,飞行器以速度v向右运动。由于两者的运动方向相反,所以当飞行器运行至行星右侧时,其轨道就会发生弯曲,进而以U+v的相对速度(相对于行星表面)运行。当飞行器脱离环行星轨道时,其相对于行星表面的速度仍然为U+v,但是此时的运动方向与原来相反——即向左运动。而由于行星本身正以速度U向左运动,所以在观测者看来,飞行器正以2U+v的速度向左运行——其速度提升幅度为2U,即行星运行速度的两倍。

例:我们可以观摩以下2019西城一模的出题角度。第一段文字让人摸不到头脑,但第二段的关键内容“在行星运动方向上”、“弹性碰撞作类比”,则暴露了题目的考查点。




5

动量守恒中的反冲模型

影片中,为了移动地球,地球人建造了万台超级聚变发动机。这些发动机喷射火焰产生推力,推动地球。这正是动量守恒定律中的应用——反冲运动。喷气式飞机和火箭的飞行应用了反冲的原理,它们都是靠喷出气流的反冲作用而获得巨大速度的。现代的喷气式飞机,靠连续不断地向后喷出气体,飞行速度能够超过l000m/s。

针对这个知识点,要回顾动量守恒的条件是什么,列出动量守恒的式子时要关注正方向的设定,在反冲模型中要关注前后质量的变化,不要有任何遗漏。

6

核反应中的核聚变

影片中提到地球发动机的能量来自“重元素聚变”。核聚变这个概念我们并不陌生,“两弹一星”中氢弹就是一种剧烈的核聚变现象。所谓重元素聚变一般发生在大质量恒星演化末期的核心处,这里说的大质量最少也要8颗太阳质量以上了。实际上,我们身边的元素,除了氢和氦,基本都是在恒星燃烧、超新星爆炸以及中子星合并过程中形成的。有句话说的很好“我们其实都是核废料”。


关于这个背景,我们要明确区分好聚变和裂变的差异是什么。另外就是在发生核聚变和核裂变的时候,内部分子之间的碰撞规律满足什么模型,动量的碰撞模型也是经常可以作为此处的出题点的。

7

光年和比邻星

稍有天文常识的人都知道,距离太阳系最近的恒星是“比邻星”,只有4.2光年。虽说是只有4.2光年,但是对于我们来说也是遥远不过的距离了,要知道1光年大约等于9.5万亿公里。如果用最快的宇宙飞船,到比邻星去旅行的话,来回就得17万年。在广袤的宇宙系统中,虽说是比邻也远在天涯。

比邻星和太阳也就是离地球最近的两颗恒星,因科学家研究恒星的相互影响,测量科学数据时,最喜爱以比邻星和太阳为样本,这就是比邻星在科学上的最大价值。

光在真空钟一年的时间内所走的路程,1光年为9,460,730,472,580,800米。光年是长度单位。比邻星(半人马座三星)距离地球4.3光年,如果按照逃逸速度航行,需要7.7万年才能抵达,这实在是太漫长了!所以要影片中吴京牺牲自己,就是为了加快逃逸速度。


关于流浪地球的热点分析就先到这里啦,欢迎大家批评指正。

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