2025年高考物理“物理與科技”主題整合試題一、選擇題（共8小題，每小題6分，共48分。在每小題給出的四個(gè)選項(xiàng)中，第1-5題只有一項(xiàng)符合題目要求，第6-8題有多項(xiàng)符合題目要求）1.航天科技中的力學(xué)應(yīng)用2025年“天問(wèn)三號(hào)”火星探測(cè)器成功著陸火星烏托邦平原南部。探測(cè)器在距火星表面1000米處啟動(dòng)反推發(fā)動(dòng)機(jī)，經(jīng)歷勻減速直線運(yùn)動(dòng)后懸停，再緩慢降落。已知火星質(zhì)量為地球的1/10，半徑為地球的1/2，地球表面重力加速度g=10m/s2。若探測(cè)器懸停時(shí)反推發(fā)動(dòng)機(jī)的推力為其在地球表面重力的0.6倍，則探測(cè)器勻減速階段的加速度大小為（）A.2m/s2B.4m/s2C.6m/s2D.8m/s22.量子通信技術(shù)中的波粒二象性我國(guó)“墨子號(hào)”量子科學(xué)實(shí)驗(yàn)衛(wèi)星通過(guò)光子偏振態(tài)實(shí)現(xiàn)星地量子通信。光子的德布羅意波長(zhǎng)λ與動(dòng)量p的關(guān)系為λ=h/p（h為普朗克常量）。若衛(wèi)星向地面發(fā)射的光子能量為E=3.1eV（1eV=1.6×10?1?J），則該光子的動(dòng)量大小為（）A.1.6×10?2?kg·m/sB.3.2×10?2?kg·m/sC.6.4×10?2?kg·m/sD.1.28×10?2?kg·m/s3.磁懸浮列車的電磁驅(qū)動(dòng)某型超導(dǎo)磁懸浮列車?yán)谩巴艠O相互排斥”原理懸浮，其推進(jìn)系統(tǒng)簡(jiǎn)化模型如圖所示：列車軌道兩側(cè)的線圈通入交變電流產(chǎn)生移動(dòng)磁場(chǎng)，列車底部超導(dǎo)線圈因電磁感應(yīng)產(chǎn)生感應(yīng)電流，與移動(dòng)磁場(chǎng)相互作用獲得驅(qū)動(dòng)力。若移動(dòng)磁場(chǎng)的傳播速度為v，列車所受阻力f與速度平方成正比（f=kv2），則列車勻速行駛時(shí)的功率P為（）A.kv3B.kv2C.kvD.k/v4.新能源技術(shù)中的能量轉(zhuǎn)化某氫燃料電池汽車的電池效率為60%（即化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能的效率），氫氣的燃燒熱為1.43×10?J/kg（完全燃燒1kg氫氣釋放的熱量）。若汽車以20m/s的速度勻速行駛，所受阻力為1000N，則消耗1kg氫氣可行駛的距離為（）A.8.6×10?mB.1.2×10?mC.1.7×10?mD.2.4×10?m5.醫(yī)療影像中的電磁感應(yīng)核磁共振成像（MRI）利用人體組織中氫原子核在磁場(chǎng)中的共振現(xiàn)象成像。成像時(shí)，患者體內(nèi)氫核在射頻脈沖（交變磁場(chǎng)）作用下發(fā)生能級(jí)躍遷，產(chǎn)生感應(yīng)電流被探測(cè)器接收。若射頻脈沖的頻率為42.58MHz（與質(zhì)子的旋磁比γ=2.675×10?T?1·s?1相關(guān)，頻率f=γB/2π），則所加外磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度B為（）A.0.5TB.1.0TC.1.5TD.2.0T6.粒子物理實(shí)驗(yàn)裝置歐洲核子研究中心（CERN）的大型強(qiáng)子對(duì)撞機(jī)（LHC）通過(guò)加速質(zhì)子束實(shí)現(xiàn)高能對(duì)撞。若質(zhì)子在環(huán)形加速器中做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，下列說(shuō)法正確的有（）A.質(zhì)子的軌道半徑與速率成正比B.質(zhì)子的動(dòng)能與磁感應(yīng)強(qiáng)度成正比C.交變電場(chǎng)的頻率隨質(zhì)子速率增大而增大D.洛倫茲力對(duì)質(zhì)子不做功，但改變其運(yùn)動(dòng)方向7.智能傳感器的物理原理某智能手機(jī)的霍爾傳感器可用于檢測(cè)磁場(chǎng)強(qiáng)度。其核心元件為霍爾元件，當(dāng)電流I垂直于外磁場(chǎng)B通過(guò)半導(dǎo)體薄片時(shí)，薄片兩側(cè)會(huì)產(chǎn)生電勢(shì)差U_H（霍爾電壓），關(guān)系為U_H=kIB/d（k為霍爾系數(shù)，d為薄片厚度）。若保持電流I不變，下列說(shuō)法正確的有（）A.霍爾電壓U_H與磁感應(yīng)強(qiáng)度B成正比B.半導(dǎo)體薄片中載流子帶正電時(shí)，電勢(shì)高的一側(cè)由左手定則判斷C.增大薄片厚度d，霍爾電壓U_H增大D.霍爾傳感器可用于測(cè)量地球磁場(chǎng)的水平分量8.可控核聚變中的等離子體約束我國(guó)“人造太陽(yáng)”EAST裝置通過(guò)磁場(chǎng)約束高溫等離子體實(shí)現(xiàn)核聚變。等離子體中帶電粒子在磁場(chǎng)中做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，下列措施能提高約束效果（即減小粒子運(yùn)動(dòng)半徑）的有（）A.增大磁感應(yīng)強(qiáng)度B.提高粒子的入射速度C.增加粒子的電荷量D.減小粒子的質(zhì)量二、非選擇題（共4小題，共62分）9.實(shí)驗(yàn)題（12分）：基于DIS系統(tǒng)的電磁阻尼探究某實(shí)驗(yàn)小組利用數(shù)字化信息系統(tǒng)（DIS）研究電磁阻尼現(xiàn)象。裝置如圖所示：將鋁片制成的擺球懸掛在電磁鐵正下方，電磁鐵通電后產(chǎn)生勻強(qiáng)磁場(chǎng)，擺球在擺動(dòng)過(guò)程中穿過(guò)磁場(chǎng)區(qū)域時(shí)會(huì)受到安培力作用而減速。（1）實(shí)驗(yàn)中需要測(cè)量的物理量有：擺球的質(zhì)量m、擺長(zhǎng)L、（寫出一個(gè)關(guān)鍵物理量）。（2）若擺球第一次通過(guò)磁場(chǎng)區(qū)域的速度為v，穿過(guò)磁場(chǎng)的時(shí)間為Δt，磁通量變化量為ΔΦ，則擺球所受平均安培力大小為（用已知量和測(cè)量量表示，忽略空氣阻力）。（3）某次實(shí)驗(yàn)中，電磁鐵不通電時(shí)擺球的振動(dòng)周期為T?，通電后周期變?yōu)門，且T>T?，原因是________________。10.計(jì)算題（15分）：磁流體發(fā)電機(jī)的能量轉(zhuǎn)化磁流體發(fā)電機(jī)是一種直接將熱能轉(zhuǎn)化為電能的裝置，其原理如圖所示：高溫等離子體（含等量正、負(fù)離子）以速度v=1000m/s垂直射入磁感應(yīng)強(qiáng)度B=0.5T的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，磁場(chǎng)區(qū)域?qū)挾萪=0.2m，兩極板間距離L=0.1m，外電路電阻R=2Ω。等離子體的電阻率ρ=1Ω·m，不計(jì)離子重力及碰撞。（1）求兩極板間的電動(dòng)勢(shì)E；（2）求外電路的電流I；（3）若等離子體的質(zhì)量流量為0.1kg/s，求發(fā)電機(jī)的效率η（效率=輸出電功率/輸入機(jī)械功率）。11.理論推導(dǎo)題（15分）：航天器的軌道機(jī)動(dòng)某衛(wèi)星在地球赤道平面內(nèi)做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，軌道半徑為r?，運(yùn)行周期為T?。為調(diào)整軌道，衛(wèi)星啟動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)在P點(diǎn)瞬間加速，進(jìn)入橢圓轉(zhuǎn)移軌道，經(jīng)過(guò)遠(yuǎn)地點(diǎn)Q后再加速進(jìn)入同步軌道（周期T?=24h）。已知地球半徑R=6400km，地球表面重力加速度g=10m/s2。（1）推導(dǎo)衛(wèi)星在圓軌道運(yùn)行時(shí)的周期公式T=2π√(r3/GM)（G為引力常量，M為地球質(zhì)量）；（2）若r?=2R，求衛(wèi)星在轉(zhuǎn)移軌道上P、Q兩點(diǎn)的速度大小之比v?/v_Q；（3）若衛(wèi)星在同步軌道上的機(jī)械能為E?，在原軌道上的機(jī)械能為E?，比較E?和E?的大小，并說(shuō)明理由。12.綜合應(yīng)用題（20分）：智能汽車的自動(dòng)駕駛技術(shù)某智能汽車通過(guò)毫米波雷達(dá)和攝像頭實(shí)現(xiàn)環(huán)境感知。其毫米波雷達(dá)發(fā)射頻率f?=77GHz的電磁波，遇到前方靜止障礙物后反射，接收到的反射波頻率為f=77.001GHz（已知電磁波在空氣中的傳播速度c=3×10?m/s）。（1）求汽車與障礙物間的距離x（忽略電磁波傳播時(shí)間內(nèi)汽車的位移）；（2）若汽車以速度v=36km/h勻速行駛，為避免碰撞，需在距離障礙物50m處開(kāi)始剎車，剎車過(guò)程為勻減速直線運(yùn)動(dòng)，加速度大小a=5m/s2。通過(guò)計(jì)算判斷汽車是否會(huì)與障礙物相撞；（3）汽車的攝像頭采用凸透鏡成像原理，鏡頭焦距f=5cm，若前方障礙物上某點(diǎn)到鏡頭的距離u=10m，求該點(diǎn)在成像傳感器上的像距v'。三、選考題（共15分，請(qǐng)從13、14題中任選一題作答）13.[選修3-3]熱學(xué)與新能源（15分）我國(guó)“華龍一號(hào)”核電站采用鈾核裂變釋放能量，通過(guò)蒸汽輪機(jī)驅(qū)動(dòng)發(fā)電機(jī)發(fā)電。已知鈾235裂變反應(yīng)方程為：23?U+1n→1??Ba+??Kr+31n，釋放能量ΔE=200MeV。（1）求1kg鈾235完全裂變釋放的能量（阿伏伽德羅常數(shù)N?=6.02×1023mol?1）；（2）若核電站的發(fā)電效率為30%，則1kg鈾235可產(chǎn)生的電能相當(dāng)于多少噸標(biāo)準(zhǔn)煤完全燃燒釋放的能量（標(biāo)準(zhǔn)煤的熱值q=3×10?J/kg）。14.[選修3-4]光學(xué)與激光技術(shù)（15分）激光雷達(dá)通過(guò)發(fā)射激光束測(cè)量目標(biāo)距離。某激光雷達(dá)發(fā)射波長(zhǎng)λ=1064nm的脈沖激光，脈沖寬度Δt=10ns，能量E=1mJ。（1）求激光的頻率f；（2）若激光束經(jīng)目標(biāo)反射后，雷達(dá)接收到的回波能量為入射能量的10??倍，且回波脈沖寬度變?yōu)棣'=20ns，求目標(biāo)與雷達(dá)的距離x及目標(biāo)的運(yùn)動(dòng)速度v（假設(shè)目標(biāo)沿激光束方向運(yùn)動(dòng)）。參考答案及評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)（此處省略，實(shí)際考試中單獨(dú)附頁(yè)）試題設(shè)計(jì)說(shuō)明：知識(shí)覆蓋：試題涵蓋考綱要求的力學(xué)（35%）、電磁學(xué)（30%）、近代物理（20%）、實(shí)驗(yàn)（15%）等模塊，重點(diǎn)考查牛頓運(yùn)動(dòng)定律、電磁感應(yīng)、動(dòng)量守恒、波粒二象性等Ⅱ級(jí)要求知識(shí)