2024届（北京版）高三第一次模拟评估卷（五）（考试版）

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2024 届高三（北京版）第一次模拟评估卷（五）

本卷满分 150 分，考试时间 150 分钟。

注意事项：

1．答卷前，考生务必将自己的姓名、准考证号填写在答题卡上。

2．回答选择题时，选出每小题答案后，用铅笔把答题卡上对应题目的答案标号涂黑。如需

改动，用橡皮擦干净后，再选涂其他答案标号。回答非选择题时，将答案写在答题卡上。

写在本试卷上无效。

3．考试结束后，将本试卷和答题卡一并交回。

一、本大题共 5小题，共 18 分

阅读下面材料，完成 1-5 题。

材料一

在2023 年10 月的一场科学活动上，中国科学院院士褚君浩向观众展示了利用特殊材

料实现的“隐身术”。只见工作人员手持一块面板，将其旋转 90 度后，褚院士的下半身

“消失不见了”！褚院士表示：“未来，哈利·波特的隐身斗篷将成为衣柜里的日常用

品。”

想知道隐身斗篷是如何隐身的，就要先了解人是如何看到物体的。光会在物体的表面

发生反射，人眼看到了反射光，从而意识到这里有一个物体。如果物体的反射光与环境的

反射光有很大差别，人们就能通过反射光进一步判断物体的形状和大小。假如能够减小物

体反射光与环境反射光之间的差别，或者使得观察者不能接收到反射光，那么这个物体就

可以实现隐身。过去，研究者用摄像机加上显示屏来创造隐身效果，但它只能做到对某个

方向隐身，而且需要耗费许多能量，实用性低。今天，超构材料的发明改变了这一切。

科学家把介质里微小的人工结构进行有序排列，从而改变了介质的宏观性质。这些经

过人工排序的微结构组成的介质，就叫作超构材料。那么，超构材料是如何实现隐身的呢？

办法是在材料表面制备纳米尺度的金属天线。当光照射到覆盖在物体上的超构材料时，会

发生一种特殊的“折射”，使得所有方向入射的光完全在上述超构材料中无损耗地沿原方

向继续传播，从而达到隐身效果。

除隐身外，超构材料还可以将发散的光线会聚起来，无需介质承载就能在空气中成像。

结合空间定位等交互控制技术，可实现人与空气中的影像直接交互。这样的技术已经应用

到了医院无接触式自助挂号机以及地铁自助售票终端上。患者或乘客看到悬浮在空气中的

屏幕显示画面，直接在空气中点击，就能完成挂号或购票，而不需要触摸仪器。

（取材于张兴华等的文章）

材料二

从《西游记》中的隐身术到《哈利·波特》中的隐身斗篷，实现隐身一直是人类的梦想。

狭义的隐身即无法被肉眼看见，而广义的隐身还包括无法被雷达、声呐等手段探测到。

雷达探测主要依靠的是电磁波。2006 年，科学家们利用超构材料，首次制造出在微波

频率的电磁波隐身衣。虽然这件隐身衣在可见光波长下没有做到“隐身”，但是在特定的

微波波长（3.5 厘米）下却可以完美地把物体隐藏起来。2009 年，针对可见光的隐身衣也

被科学家开发出来，设计原理是通过特殊材料让本该照射到物体上的光线绕过物体并按原

路传播。设计隐身衣有一个非常重要的实用原则，那就是越薄越好。科学家们于是又开发

出了超薄光学隐身衣：通过把一层80 纳米厚度的纳米天线覆盖在物体表面，将置于地面的

物体掩饰为空无一物的平滑地面。不过，这层超薄纳米天线只能对特定波长的光（730）纳

米）起作用。

声波和超声波也可以用来探测物体。相应的，声学隐身衣的研发也备受关注。为了使

物体对声波的传播不产生影响，科学家设计了一种由16 个同心环组成的声学装置，这些同

心环可以引导声波绕过中心的物体实现声学隐身。声学隐身衣在很多领域都有应用前景，

如潜艇的防声呐探测、隔音设施的设计等。

最近的研究热点则是在流场中实现隐身。流场隐身衣追求把物体对流场的扰动降到最

低，进而使外界无法从流场的变化中探测到物体。这种流场隐身衣 2019 年首次在多孔介质

流场中实现，在水下航行器的隐身和水下减阻等领域中具有重要意义。

（取材于徐磊等的文章）

材料三

20 世纪 90 年代，超构材料首先在电磁学和光学领域蓬勃发展。后来，有学者把超构

材料的概念拓展到了声学、力学等领域。上述领域对超构材料的研究都基于一个共同的理

论基础：传播方式均由波动方程主导。研究和利用波动方程，即可设计出具有隐身功能的

光学和声学超构材料。

那么，能否将超构材料扩展到热学领域呢？热传导需要满足的是扩散方程，这与波动

方程的物理机制迥异，也给研究带来了新的挑战。2008 年，复旦大学黄吉平教授课题组首

次利用变换热学理论设计出一类热超构材料，从理论上预言了实现热隐身的可能。此后，

专家学者们不断制备出各种具有新奇热学性质的热超构材料，探索着实现热隐身的途径。

2012 年，美国科学家首次制备出真正意义上的“热隐身斗篷”，它能够实时引导背景热流

避开物体，无论隐身区域温度如何变化，都不会对外界的温度分布产生丝毫影响。一旦

“穿上”这件热隐身衣，在红外探测视角中就是完全隐身的，在雪地上是一片幽蓝，在火

场中则是一团火焰，完美复现环境的红外特征。

虽然超构材料在热学领域起步较晚，但扩散方程所描述的独特物理性质，让其具备了

独特的发展优势。以光学超构材料为例，基于波动方程的光学变换理论在实现上需要考虑

频率，而热超构材料则不存在频率问题，具有更强的适用性，在足够宽泛的边界条件中都

可以表现良好，一旦实践投产，在生产生活中的实用价值将更加凸显。

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摘要：

2024届高三（北京版）第一次模拟评估卷（五）本卷满分150分，考试时间150分钟。注意事项：1．答卷前，考生务必将自己的姓名、准考证号填写在答题卡上。2．回答选择题时，选出每小题答案后，用铅笔把答题卡上对应题目的答案标号涂黑。如需改动，用橡皮擦干净后，再选涂其他答案标号。回答非选择题时，将答案写在答题卡上。写在本试卷上无。3．考试结束后，将本试卷和答题卡一并交回。一、本大题共5小题，共18分阅读下面材料，完成1-5题。材料一在2023年10月的一场科学活动上，中国科学院院士褚君浩向观众展示了利用特殊材料实现的“隐身术”。只见工作人员手持一块面板，将其旋转90度后，褚院士的下半身“消失不见了”...

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