2025年高三物理下學期科學探究能力綜合評估卷一、選擇題（共5小題，每題6分，共30分）1.物理觀念與科學思維的應(yīng)用某同學在研究“彈簧振子的周期與質(zhì)量關(guān)系”時，通過實驗得到如圖1所示的T2-m圖像（T為周期，m為振子質(zhì)量）。下列分析正確的是（）A.圖像斜率為k=4π2/k，可直接計算彈簧勁度系數(shù)B.若實驗中未考慮彈簧自身質(zhì)量，圖像將向上平移C.振子振幅增大時，圖像斜率會隨m增大而減小D.該實驗需控制振幅不變，應(yīng)用了“微元法”解析：本題考查對簡諧運動規(guī)律的理解及實驗誤差分析。根據(jù)T=2π√(m/k)，可得T2=4π2m/k，圖像斜率k=4π2/k，A正確；彈簧自身質(zhì)量會使等效質(zhì)量增大，導(dǎo)致圖像縱軸截距不為零，B錯誤；振幅對周期無影響，C錯誤；實驗控制振幅不變應(yīng)用的是“控制變量法”，D錯誤。2.實驗方案設(shè)計與誤差分析某小組用如圖2所示裝置測量電源電動勢E和內(nèi)阻r，下列操作能減小系統(tǒng)誤差的是（）A.選用內(nèi)阻較小的電壓表和電流表B.調(diào)節(jié)滑動變阻器，使電流表示數(shù)從零開始變化C.多次測量后，用U-I圖像縱軸截距求ED.將電流表外接改為內(nèi)接以消除分壓影響解析：伏安法測電源參數(shù)時，電壓表分流會導(dǎo)致電流測量值偏小。采用U-I圖像法，縱軸截距為E，斜率絕對值為r，可減小偶然誤差，C正確；電流表內(nèi)阻不影響測量結(jié)果，A錯誤；電流表示數(shù)從零開始需滑動變阻器分壓接法，B錯誤；電流表內(nèi)接會增大誤差，D錯誤。3.復(fù)雜情境中的分析綜合能力2025年我國“夸父三號”探測器進入日冕層采樣，假設(shè)探測器在距離太陽中心R處做勻速圓周運動，受到的太陽輻射壓力為F?，萬有引力為F?。若探測器質(zhì)量為m，太陽質(zhì)量為M，引力常量為G，光速為c，太陽輻射功率為P，則下列關(guān)系正確的是（）A.F?=PπR2/(4cR2)B.F?=GMm/R2C.探測器逃逸太陽需滿足F?>F?D.若R增大，F(xiàn)?與F?的比值不變解析：太陽輻射壓力F?=Pπr2/(4cR2)（r為探測器橫截面積），A錯誤；萬有引力F?=GMm/R2，B正確；逃逸需動能克服引力勢能，C錯誤；F?∝1/R2，F(xiàn)?∝1/R2，比值不變，D正確。4.創(chuàng)新實驗與遷移能力某同學利用智能手機傳感器探究“單擺周期與擺長關(guān)系”，將手機固定在擺球上，記錄加速度-時間圖像（如圖3）。下列說法錯誤的是（）A.圖像峰值間隔時間為單擺周期的1/2B.可通過圖像峰值加速度計算擺角大小C.若擺線彈性形變較大，測量周期將偏小D.用圖像面積可計算擺球最大速度解析：單擺周期為兩次峰值間隔的2倍，A正確；由a_max=gsinθ≈gθ可求擺角，B正確；彈性形變使等效擺長增大，周期偏大，C錯誤；v=∫adt，D正確。5.科學推理與模型建構(gòu)一定質(zhì)量的理想氣體經(jīng)歷如圖4所示的A→B→C→A循環(huán)，其中A→B為等溫過程，B→C為等壓過程，C→A為等容過程。下列判斷正確的是（）A.A→B過程中氣體內(nèi)能增大B.B→C過程中外界對氣體做功C.C→A過程中氣體分子平均動能減小D.循環(huán)過程中氣體吸熱等于對外做功解析：等溫過程內(nèi)能不變，A錯誤；等壓膨脹對外做功，B錯誤；等容降溫過程分子平均動能減小，C正確；循環(huán)中ΔU=0，Q=W，D正確。二、實驗題（共2小題，共34分）6.力學創(chuàng)新實驗（18分）某小組用如圖5所示裝置探究“滑塊在黏性液體中的運動規(guī)律”，實驗步驟如下：①將滑塊從O點靜止釋放，用頻閃相機拍攝其運動軌跡，得到位置坐標（x，t）；②改變液體黏度η，重復(fù)實驗，記錄多組數(shù)據(jù)；③繪制v-t圖像，發(fā)現(xiàn)滑塊先做加速度減小的減速運動，后做勻速運動。（1）若頻閃周期為T，某次拍攝得到滑塊位置x?=0，x?=10.0cm，x?=18.0cm，x?=24.0cm，則t=2T時刻的瞬時速度v=m/s（保留兩位有效數(shù)字）。（2）已知滑塊勻速運動時所受阻力f=6πηrv（r為滑塊半徑，v為速度），若滑塊質(zhì)量為m，重力沿斜面分力為F，則勻速速度v?=。（3）若實驗中未考慮滑塊所受浮力，測得的η值將______（選填“偏大”“偏小”或“不變”）。答案：（1）0.40（2）(F)/(6πηr)（3）偏大7.電磁學綜合實驗（16分）某同學利用渦流制動原理設(shè)計測量磁感應(yīng)強度B的裝置：將質(zhì)量為m、電阻為R的金屬圓盤繞中心軸轉(zhuǎn)動，穿過圓盤的磁場區(qū)域面積為S，初始角速度為ω?，最終停止轉(zhuǎn)動。（1）推導(dǎo)圓盤所受安培力的力矩表達式M=（用B、S、R、ω表示瞬時角速度）。（2）若測得圓盤停止時間為t，可求得B=（用m、R、S、ω?、t表示，已知圓盤轉(zhuǎn)動慣量J=1/2mR2）。（3）為提高測量精度，可采取的措施有______（寫出兩條）。答案：（1）B2S2ω/(2R)（2）√(mRω?)/(St)（3）增大初始角速度、多次測量取平均值三、計算題（共2小題，共36分）8.力學與能量綜合問題（18分）如圖6所示，質(zhì)量為M=2kg的木板靜止在光滑水平面上，其左端固定一勁度系數(shù)k=100N/m的輕質(zhì)彈簧，右端與一光滑圓弧軌道平滑連接。質(zhì)量為m=1kg的滑塊以v?=6m/s的速度滑上木板，壓縮彈簧至最短后與彈簧分離，最終滑上圓弧軌道。已知滑塊與木板間動摩擦因數(shù)μ=0.2，g=10m/s2。（1）求彈簧的最大壓縮量x；（2）若圓弧軌道半徑R=0.5m，判斷滑塊能否到達軌道最高點；（3）若木板足夠長，分析滑塊最終運動狀態(tài)。解析：（1）滑塊與木板動量守恒：mv?=(M+m)v共，得v共=2m/s。能量守恒：1/2mv?2=1/2(M+m)v共2+μmgL+1/2kx2，其中L為相對位移。對滑塊：μmg=ma?，v共=v?-a?t；對木板：μmg=Ma?，v共=a?t，解得L=6m，代入得x=0.6m。（2）滑塊與木板再次分離時，動量守恒：mv?=mv?+Mv?，能量守恒：1/2mv?2=1/2mv?2+1/2Mv?2+μmgL，解得v?=-2m/s（方向向左），無法滑上圓弧軌道，故不能到達最高點。（3）滑塊最終與木板保持相對靜止，以v共=2m/s勻速運動。9.電磁感應(yīng)與磁場綜合問題（18分）如圖7所示，間距L=0.5m的平行金屬導(dǎo)軌固定在傾角θ=30°的斜面上，上端接有R=1Ω的電阻，下端接入理想變壓器原線圈，副線圈接有R?=4Ω的電阻。整個裝置處于垂直斜面向上的勻強磁場中，磁感應(yīng)強度B=2T。質(zhì)量為m=0.1kg的金屬棒ab從靜止釋放，沿導(dǎo)軌下滑x=2m后達到最大速度v?，此時副線圈電流I?=0.5A。已知棒與導(dǎo)軌間動摩擦因數(shù)μ=√3/6，變壓器原副線圈匝數(shù)比n?:n?=1:2，g=10m/s2。（1）求金屬棒的最大速度v?；（2）求此過程中電阻R產(chǎn)生的焦耳熱Q；（3）若增大斜面傾角θ，分析v?的變化情況。解析：（1）原線圈電流I?=I?·n?/n?=1A，棒所受安培力F=BIL=1N。平衡條件：mgsinθ=μmgcosθ+F，解得v?=(FR?)/(B2L2)=2m/s（R?為原線圈等效電阻，由I?=BLv?/(R+R?)得R?=1Ω）。（2）能量守恒：mgxsinθ=μmgxcosθ+1/2mv?2+Q總，Q=I?2Rt=0.5J。（3）θ增大時，重力沿斜面分力增大，最大速度v?增大。四、探究性試題（共20分）10.科學探究與創(chuàng)新思維某同學發(fā)現(xiàn)“當光從光密介質(zhì)射向光疏介質(zhì)時，折射角隨入射角增大而增大，但存在臨界角”。為驗證這一規(guī)律，設(shè)計實驗方案：（1）提出可探究的問題：______（例如：臨界角與介質(zhì)折射率的關(guān)系）；（2）寫出實驗器材、步驟及數(shù)據(jù)處理方法；（3）若實驗中觀察到“入射角小于臨界角時，折射光強度隨入射角增大而減小”，試解釋這一現(xiàn)象。參考答案：（1）臨界角與介質(zhì)厚度是否有關(guān)（2）器材：半圓形玻璃磚、激光筆、量角器。步驟：①改變玻璃磚厚