2025年高三物理上學期“我的物理觀”形成性評價題一、概念辨析題（共30分）1.經典力學與相對論的時空觀比較（15分）（1）某同學認為“牛頓運動定律在任何參考系中都成立”，請結合伽利略相對性原理與狹義相對論的基本假設，分析該觀點的合理性。要求舉例說明慣性系與非慣性系中物理規(guī)律的差異，并闡述狹義相對論中“同時性的相對性”對經典時空觀的修正。（2）在地球赤道上，一枚靜止的硬幣與一枚以30m/s向東運動的棒球，兩者的慣性是否存在差異？若將棒球的速度提升至0.9c（c為真空中光速），其慣性質量會如何變化？請用質速關系公式說明，并解釋慣性質量與引力質量的實驗等效性。2.電磁學現象的本質探究（15分）（1）用毛皮摩擦過的橡膠棒接觸驗電器后，金屬箔片張開。某同學提出“箔片帶電是由于橡膠棒將電子‘注入’驗電器”，另一同學則認為“是驗電器內部的電荷發(fā)生了重新分布”。通過設計實驗判斷哪種說法正確，并結合靜電感應原理分析接觸起電與感應起電的本質區(qū)別。（2）如圖1所示，水平放置的平行板電容器與電源連接，將介電常數為εr的電介質板插入極板間。請推導電容變化量ΔC與插入深度x的函數關系（設極板面積S，間距d，插入部分長度為x，板長為L），并解釋電介質極化對電場強度和電勢差的影響。二、實驗設計題（共40分）1.基于打點計時器的力學實驗創(chuàng)新（20分）某實驗小組欲測量滑塊在傾斜氣墊導軌上的運動加速度，現有器材：帶遮光片的滑塊、光電門傳感器（精度0.01ms）、數字計時器、毫米刻度尺、可調傾角的氣墊導軌。（1）設計實驗方案，要求避免因導軌不水平導致的系統誤差，寫出實驗步驟（至少包含3個關鍵操作）和數據處理方法（需推導加速度表達式）。（2）若實驗中發(fā)現遮光片通過兩個光電門的時間差Δt隨滑塊質量增加而增大，分析可能的誤差來源，并提出用控制變量法改進實驗的具體措施。（3）將氣墊導軌替換為普通斜面，滑塊與斜面間的動摩擦因數μ未知。如何利用打點計時器打出的紙帶（如圖2所示，每兩點間時間間隔0.02s），通過測量相鄰計數點間距離（x1=2.30cm，x2=3.10cm，x3=3.90cm，x4=4.70cm，x5=5.50cm）計算加速度a和動摩擦因數μ（已知重力加速度g=9.8m/s2，斜面傾角θ=30°）。2.傳感器在電磁感應中的應用（20分）利用如圖3所示裝置探究“感應電動勢大小與磁通量變化率的關系”：匝數N=50的線圈（電阻R=2Ω）與電流傳感器串聯，條形磁鐵從某高度靜止釋放穿過線圈，傳感器記錄的i-t圖像如圖4所示（峰值Im=0.8A，圖像與時間軸所圍面積S=0.04Vs）。（1）計算全過程通過線圈的電荷量q，并推導q與磁通量變化量ΔΦ的關系。若磁鐵穿過線圈的時間t=0.2s，估算線圈中產生的平均感應電動勢。（2）實驗發(fā)現，當磁鐵的釋放高度增加時，i-t圖像的峰值增大但寬度減小。從能量轉化角度分析這一現象，并說明如何通過圖像計算磁鐵減少的重力勢能與線圈產生的焦耳熱之間的關系（需考慮空氣阻力）。三、情境分析題（共50分）1.天體運動與航天工程（25分）2024年10月，我國“嫦娥六號”探測器完成月球背面采樣返回任務。已知月球半徑R=1.74×103km，表面重力加速度g月=1.63m/s2，地球質量M地=5.98×102?kg，地月距離r=3.84×10?km。（1）探測器在月球表面附近做勻速圓周運動時，求其線速度v與周期T。若要實現繞月飛行與返回地球的軌道轉移，需在近月點進行變軌，分析速度方向與大小的調整策略。（2）采樣返回過程中，返回艙進入地球大氣層時會經歷“黑障區(qū)”（因高速摩擦產生等離子體包裹導致通信中斷）。已知返回艙質量m=2.5t，進入大氣層時速度v0=11.2km/s，受到的空氣阻力f=kv2（k=0.8kg/m）。推導返回艙速度v隨下降高度h變化的微分方程，并說明如何通過控制艙體姿態(tài)改變阻力系數k以實現減速。2.電磁振蕩與電磁波應用（25分）某型號5G基站采用微波通信，工作頻率f=3.5GHz，發(fā)射功率P=40W，天線增益G=15dBi（增益與輻射功率的關系為G=10lg(P輻射/P各向同性)）。（1）計算該基站的等效各向同性輻射功率（EIRP），并推導距離基站d處的電磁波強度I（單位W/m2）表達式（考慮自由空間傳播損耗L=20lg(4πd/λ)+20lgf-147.55，單位dB）。（2）若手機接收靈敏度為-90dBm（1dBm=10lg(P/1mW)），計算該基站的最大覆蓋半徑。當遇到雷雨天氣時，電磁波會因雨滴散射產生衰減（衰減系數α=0.1dB/km），分析此時手機接收信號強度的變化及基站應采取的抗干擾措施。四、論述題（共50分）1.物理學史中的科學思維方法（25分）從以下三個案例中任選其一，撰寫不少于600字的分析報告：（1）結合庫侖扭秤實驗與卡文迪許扭秤實驗，比較兩者在實驗設計中對微小量測量的創(chuàng)新方法，分析“放大法”在物理學發(fā)展中的作用。（2）以黑體輻射公式的提出過程為例（普朗克能量子假說），闡述經典物理的“紫外災難”如何推動量子理論的誕生，說明科學危機與理論突破的辯證關系。（3）分析愛因斯坦提出廣義相對論時，如何通過“等效原理”（電梯思想實驗）將引力與時空彎曲聯系起來，體現了怎樣的科學抽象與邏輯推理方法。2.物理觀念在科技前沿的體現（25分）（1）量子計算中，量子比特的“疊加態(tài)”與“糾纏效應”突破了經典計算機的二進制邏輯。請用薛定諤方程說明量子態(tài)隨時間的演化規(guī)律，并分析量子退相干對量子計算穩(wěn)定性的影響。（2）可控核聚變裝置（如EAST人造太陽）通過磁場約束等離子體（溫度達1.5億℃）。解釋洛倫茲力如何實現等離子體的磁約束，并比較慣性約束與磁約束的技術難點。要求結合麥克斯韋方程組中的安培環(huán)路定理，推導環(huán)形磁場強度的分布規(guī)律。五、開放探究題（共30分）跨學科綜合應用2025年某科幻電影中出現“反重力飛行器”，其原理被描述為“通過改變局部空間的引力常數G實現懸浮”。（1）從物理學角度分析該設定的可行性，需結合廣義相對論中引力場方程的形式（Gμν=8πGTμν/c?），說明時空曲率與能量-動量張量的關系。（2）若不依賴“反重力”，請基于現有物理原理設計一種近地飛行器方案（需說明推進方式的物理原理，如電磁推進、離子推進等），并計算其推重比（推力與重力的比值）與能源效率的理論上限。注意事項：所有題目需寫出必要的公式推導過程，僅給出結果不得分；實驗設計題需體現控制變量法、誤差分析等科學方法；論述題應觀點明確，邏輯清晰，可結合數學表達式或圖表輔助說明；開放探究題鼓勵提出創(chuàng)新性觀點，只要基于物理原理即可酌情給分。（全文共計約1800字）命題說明：本套評價題覆蓋力學、電磁學、近代物理三大模塊，通過“概念辨析-實驗設計-情境應用-觀念建構”四級能力梯