2025年下學期高中物理STEAM教育試卷一、選擇題（每題4分，共40分）斜拋運動軌跡設計：某學生使用氣弓箭發(fā)射紙制箭矢研究斜拋運動，若要使箭矢命中10米外靶心，需綜合考慮的因素不包括（）A.發(fā)射角度對水平射程的影響B(tài).箭矢尾翼的空氣動力學設計C.發(fā)射時的氣壓大小與能量轉(zhuǎn)化D.靶心圖案的顏色對比度水火箭反沖原理：在水火箭制作中，通過壓縮空氣將水噴出獲得反推力。若保持瓶內(nèi)水量不變，增大初始氣壓會導致（）A.水的噴射速度減小，火箭升力增大B.水的噴射速度增大，火箭加速度增大C.水的噴射時間延長，機械能守恒D.瓶內(nèi)剩余水量增多，慣性減小橋梁穩(wěn)定性分析：臺風期間廣告牌倒塌常與結(jié)構受力失衡有關。若某廣告牌簡化為三角形支架結(jié)構，其穩(wěn)定性優(yōu)于矩形結(jié)構的主要原因是（）A.三角形重心位置更低B.三角形任意兩邊之和大于第三邊C.三角形結(jié)構能將外力分解為共點力平衡D.三角形材料的彈性模量更大新能源汽車能量轉(zhuǎn)化：電動汽車剎車時，電機可切換為發(fā)電機回收動能。此過程中主要的能量轉(zhuǎn)化路徑是（）A.電能→動能→內(nèi)能B.動能→電能→化學能C.機械能→電能→光能D.重力勢能→電能→熱能光學測距技術：某小組用激光測距儀測量教學樓高度，已知光速為(3×10^8m/s)，測得激光往返時間為(2×10^{-6}s)，則教學樓高度約為（）A.30米B.60米C.300米D.600米建筑抗震設計：日本東京晴空塔采用調(diào)諧質(zhì)量阻尼器（TMD）減少地震晃動，其工作原理主要利用了（）A.動量守恒定律B.共振現(xiàn)象的抑制C.能量守恒定律D.摩擦力的調(diào)節(jié)作用太陽能電池板傾角：為提高冬季太陽能利用率，應調(diào)整電池板與地面夾角，使陽光（）A.垂直入射板面，增大光的反射B.斜射板面，減小光的折射C.垂直入射板面，增大光的吸收D.平行入射板面，減小光的散射動量守恒應用：兩名學生在光滑冰面靜止互推，質(zhì)量較大的學生獲得的速度較小，這是因為（）A.他受到的推力較小B.他的慣性較大C.系統(tǒng)總動量不守恒D.能量轉(zhuǎn)化效率不同橋梁承重實驗：用等長的棉線和尼龍線懸掛相同重物，棉線先斷裂，說明棉線的（）A.彈性模量較小B.屈服強度較小C.伸長量較大D.勁度系數(shù)較大智能家居溫控系統(tǒng)：某溫控裝置通過傳感器檢測溫度，自動調(diào)節(jié)加熱功率，其核心控制邏輯屬于（）A.開環(huán)控制系統(tǒng)B.閉環(huán)反饋系統(tǒng)C.模擬信號處理D.數(shù)字信號轉(zhuǎn)換二、填空題（每空3分，共30分）某小組制作的水火箭總質(zhì)量為500g，噴出100g水后獲得8m/s的初速度，忽略空氣阻力，此時火箭的動量大小為______kg·m/s。用VernierVideoPhysics軟件分析斜拋運動，若水平方向速度為10m/s，豎直方向初速度為15m/s，則軌跡方程的頂點坐標（以拋出點為原點）為（______m，______m）。設計“風力小車”時，為使風能轉(zhuǎn)化為動能的效率最高，扇葉的安裝角度應滿足______（填“逆風”或“順風”）旋轉(zhuǎn)，且扇葉平面與風向夾角為______度。某實驗用彈簧測力計測量物體摩擦力，當物體勻速運動時示數(shù)為3N，若將拉力增大到5N，此時摩擦力大小為______N，物體的運動狀態(tài)為______（填“勻速”或“加速”）。在“橋梁承重”項目中，學生用cardboard制作桁架結(jié)構，通過增加三角形單元數(shù)量提高承重能力，這是利用了三角形的______性，以及材料的______（填“拉伸”或“壓縮”）強度特性。三、實驗題（共20分）項目名稱：自制簡易地震報警器背景：基于電磁感應原理，當?shù)孛嬲饎訒r，裝置觸發(fā)報警電路。實驗器材銅線圈（匝數(shù)500匝，電阻10Ω）、條形磁鐵、彈簧、蜂鳴器（工作電壓3V）、導線、開關、電池盒。實驗步驟裝置組裝：（1）將條形磁鐵用彈簧懸掛在銅線圈中軸線位置，確保磁鐵可自由振動；（2）用導線將線圈、蜂鳴器、開關和電池串聯(lián)成閉合回路?，F(xiàn)象觀察：（1）輕敲桌面模擬地震，觀察到蜂鳴器發(fā)聲，此時線圈中產(chǎn)生的現(xiàn)象是______，依據(jù)的物理原理是______；（2）若增大線圈匝數(shù)，報警聲音會變______（填“響”或“輕”），原因是______。誤差分析：（1）實驗中發(fā)現(xiàn)報警器偶爾誤觸發(fā)，可能的原因是______（寫出1點）；（2）為提高靈敏度，可采取的改進措施有______（寫出2點）?？鐚W科應用：結(jié)合工程學知識，說明如何通過調(diào)整彈簧勁度系數(shù)優(yōu)化報警器的觸發(fā)閾值：______。四、計算題（共30分）水火箭高度計算（15分）某小組制作的水火箭參數(shù)如下：空瓶質(zhì)量：200g裝水量：300g水噴射速度：20m/s（相對于地面）噴射時間：0.5s忽略空氣阻力和噴射過程中質(zhì)量變化，求：（1）水噴射時火箭受到的反推力大??；（2）火箭能達到的最大高度。太陽能板功率優(yōu)化（15分）某家用太陽能板面積為2m2，在標準陽光下（輻射強度1000W/m2）的光電轉(zhuǎn)換效率為15%，若每天有效光照時間為5小時，求：（1）太陽能板每天產(chǎn)生的電能（單位：kWh）；（2）若將電能儲存在鋰電池（容量100Ah，電壓3.7V）中，需要多少塊這樣的電池才能完全儲存一天的電能？（1kWh=3.6×10?J）五、綜合實踐題（共30分）項目任務：設計“校園雨水回收系統(tǒng)”要求：結(jié)合力學、能量、材料等知識，完成以下任務：方案設計（10分）繪制系統(tǒng)簡易示意圖，標注關鍵部件（如集水裝置、過濾層、儲水箱、輸水管道），并說明各部件的物理原理（至少涉及2個物理知識點）。數(shù)據(jù)分析（10分）若校園屋頂面積為1000m2，某次降雨量為50mm，雨水密度為1g/cm3，過濾過程損失10%，求：（1）可收集的雨水總質(zhì)量；（2）若將這些雨水提升至10米高的儲水箱，至少需要消耗多