2025年下學(xué)期高中物理創(chuàng)新實(shí)踐試卷一、實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)與探究題（共40分）（一）數(shù)字化力學(xué)實(shí)驗(yàn)：用運(yùn)動(dòng)傳感器研究勻變速直線運(yùn)動(dòng)（15分）實(shí)驗(yàn)?zāi)康模豪贸暡▊鞲衅骱蛿?shù)據(jù)采集軟件，探究小車在斜面上的運(yùn)動(dòng)規(guī)律，驗(yàn)證勻變速直線運(yùn)動(dòng)的速度-時(shí)間關(guān)系。實(shí)驗(yàn)器材：帶滑輪的斜面軌道、小車、超聲波測(cè)距傳感器（精度0.1cm）、數(shù)據(jù)采集器、計(jì)算機(jī)（安裝phyphox軟件）、毫米刻度尺、配重塊若干。實(shí)驗(yàn)步驟：裝置調(diào)試：將斜面軌道固定在水平桌面上，調(diào)整傾角θ=15°，用刻度尺測(cè)量軌道長(zhǎng)度L=1.20m，傳感器固定在斜面頂端，正對(duì)小車運(yùn)動(dòng)方向。參數(shù)設(shè)置：打開phyphox軟件，選擇“運(yùn)動(dòng)傳感器”模式，設(shè)置采樣頻率為50Hz，采樣時(shí)長(zhǎng)為3s。數(shù)據(jù)采集實(shí)驗(yàn)1：小車無(wú)配重時(shí)從靜止釋放，記錄位移-時(shí)間（x-t）數(shù)據(jù)，自動(dòng)生成v-t圖像。實(shí)驗(yàn)2：在小車增加50g配重塊，重復(fù)上述操作，對(duì)比兩次實(shí)驗(yàn)的v-t圖像斜率。數(shù)據(jù)處理與分析：（1）實(shí)驗(yàn)1中，軟件擬合v-t圖像的線性方程為v=0.45t+0.02（單位：m/s），則小車的加速度a?=m/s2，計(jì)算其與理論值a?=gsinθ（g=9.8m/s2）的相對(duì)誤差δ=%。（3分）（2）實(shí)驗(yàn)2中，若v-t圖像斜率增大，說(shuō)明加速度與質(zhì)量的關(guān)系是______（填“成正比”“成反比”或“無(wú)關(guān)”），請(qǐng)結(jié)合牛頓第二定律分析原因：。（4分）（3）若傳感器采樣頻率降低至10Hz，可能對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果產(chǎn)生的影響是：。（2分）創(chuàng)新拓展：（4）設(shè)計(jì)一個(gè)基于手機(jī)攝像頭的替代方案，無(wú)需傳感器即可測(cè)量加速度，寫出關(guān)鍵步驟（可配圖說(shuō)明）。（6分）（二）電磁學(xué)綜合實(shí)驗(yàn)：自制簡(jiǎn)易無(wú)線充電裝置（25分）背景：某小組受手機(jī)無(wú)線充電原理啟發(fā)，利用電磁感應(yīng)設(shè)計(jì)充電裝置，示意圖如下：發(fā)射端：匝數(shù)N?=500的線圈接220V/50Hz交流電源，串聯(lián)滑動(dòng)變阻器R?（0-200Ω）。接收端：匝數(shù)N?=100的線圈與LED燈（額定電壓3V，額定電流10mA）串聯(lián)，兩線圈同軸放置，距離d可調(diào)節(jié)。實(shí)驗(yàn)任務(wù)：參數(shù)測(cè)量用多用電表歐姆擋測(cè)量接收線圈電阻r=2.5Ω，計(jì)算LED燈正常工作時(shí)的總電阻R總=______Ω。（2分）調(diào)節(jié)R?使發(fā)射端電流I?=0.1A，用電壓傳感器測(cè)得接收端開路電壓U?=6V，根據(jù)變壓器變壓比公式U?/U?≈N?/N?，計(jì)算理論U?=V，分析實(shí)測(cè)值偏小的原因：。（4分）性能優(yōu)化保持I?不變，改變距離d，記錄LED燈亮度變化（如下表）：|d/cm|1|3|5|7||---|---|---|---|---||亮度|亮|較亮|微亮|不亮|解釋亮度隨d增大而減弱的物理原理：______。（3分）提出一種提高能量傳輸效率的改進(jìn)方案（從線圈結(jié)構(gòu)、電路設(shè)計(jì)或材料選擇角度說(shuō)明）：______。（5分）數(shù)據(jù)采集與安全若用示波器觀察接收端電壓波形，發(fā)現(xiàn)其頻率為______Hz，若N?增加至200，波形的______（填“頻率”“振幅”或“相位”）會(huì)改變。（4分）實(shí)驗(yàn)中需注意的安全事項(xiàng)有：______（至少列舉2項(xiàng)）。（3分）誤差分析與報(bào)告撰寫實(shí)驗(yàn)報(bào)告的“問(wèn)題與討論”部分，指出裝置可能對(duì)附近電子設(shè)備產(chǎn)生的干擾及解決方案。（4分）二、問(wèn)題解決與創(chuàng)新設(shè)計(jì)（共60分）（一）力學(xué)創(chuàng)新應(yīng)用：無(wú)人機(jī)懸停能耗分析（30分）情境：某品牌四旋翼無(wú)人機(jī)質(zhì)量m=1.5kg，每個(gè)旋翼直徑d=0.3m，懸停時(shí)旋翼轉(zhuǎn)速n=3000r/min。已知空氣密度ρ=1.2kg/m3，旋翼旋轉(zhuǎn)形成的氣流柱橫截面積S=π(d/2)2，氣流速度v與升力F的關(guān)系為F=ρSv2?；A(chǔ)計(jì)算：（1）推導(dǎo)懸停時(shí)升力F與重力mg的關(guān)系：______，代入數(shù)據(jù)得v=______m/s。（5分）（2）計(jì)算單個(gè)旋翼的功率P=______W（提示：功率等于單位時(shí)間內(nèi)氣流獲得的動(dòng)能，即P=?ρSv3），若電機(jī)效率η=80%，則無(wú)人機(jī)總能耗率為______W。（6分）實(shí)際問(wèn)題解決：（3）若無(wú)人機(jī)攜帶0.5kgpayload后懸停，需通過(guò)提高轉(zhuǎn)速維持升力，此時(shí)轉(zhuǎn)速n'與原轉(zhuǎn)速n的比值n'/n=（結(jié)果保留兩位小數(shù)）。（3分）（4）在強(qiáng)側(cè)風(fēng)環(huán)境中，無(wú)人機(jī)傾斜θ=30°懸停，此時(shí)旋翼平面與水平面夾角為θ，升力F'與重力的關(guān)系是，與無(wú)風(fēng)時(shí)相比能耗會(huì)______（填“增加”“減少”或“不變”）。（4分）創(chuàng)新設(shè)計(jì)：（5）針對(duì)續(xù)航不足問(wèn)題，提出兩種改進(jìn)方案：①結(jié)構(gòu)優(yōu)化：；②能源革新：。（6分）（6）用控制變量法設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)，驗(yàn)證“旋翼直徑對(duì)懸停時(shí)間的影響”，寫出實(shí)驗(yàn)器材、自變量與因變量。（6分）（二）光學(xué)探究：基于手機(jī)攝像頭的折射率測(cè)量（30分）實(shí)驗(yàn)原理：利用手機(jī)相機(jī)拍攝激光束在不同介質(zhì)中的折射光路，通過(guò)圖像分析計(jì)算折射率。實(shí)驗(yàn)器材：透明長(zhǎng)方體水槽（內(nèi)壁貼坐標(biāo)紙，分度值1mm）、紅色激光筆（波長(zhǎng)λ=650nm）、手機(jī)（帶網(wǎng)格線功能）、支架、直尺。實(shí)驗(yàn)步驟：向水槽注入深度h=10cm的清水（折射率n?=1.33），將激光筆固定在水槽左側(cè)，光束與水面成θ?角入射，在右側(cè)壁形成光斑P。用手機(jī)垂直拍攝水槽正面圖像，讀取光斑坐標(biāo)（x,y），計(jì)算折射角θ?=arctan(x/h)。數(shù)據(jù)處理：（1）某次測(cè)量中，x=6.0cm，計(jì)算θ?=37°時(shí)的折射率n=（結(jié)果保留兩位小數(shù)），與理論值的偏差可能來(lái)自：。（4分）誤差分析與改進(jìn)：（2）若激光束不垂直入射水槽側(cè)壁，會(huì)導(dǎo)致測(cè)量值______（填“偏大”“偏小”或“不變”），改進(jìn)措施是：______。（4分）拓展探究：（3）用同裝置測(cè)量某未知液體的折射率，若光斑位置x增大，說(shuō)明該液體的折射率比水______（填“大”或“小”）。（2分）（4）設(shè)計(jì)一個(gè)對(duì)比實(shí)驗(yàn)，驗(yàn)證“光的波長(zhǎng)對(duì)折射率的影響”，寫出實(shí)驗(yàn)方案（需使用不同顏色激光筆）。（6分）科技聯(lián)系：（5）結(jié)合光的全反射原理，解釋光纖通信中信號(hào)傳輸?shù)姆€(wěn)定性：______。（4分）（6）繪制實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)記錄表，至少包含5組θ?、θ?、n及平均值，并設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)有效性判斷標(biāo)準(zhǔn)。（10分）三、綜合論述題（共20分）主題：物理學(xué)在新能源汽車中的應(yīng)用背景：2025年某款純電動(dòng)汽車參數(shù)如下：電池：磷酸鐵鋰電池，容量C=100kWh，能量密度ρ=150Wh/kg；電機(jī)：永磁同步電機(jī)，效率η=90%，最大功率P=150kW；充電：支持800V高壓快充，充電功率P充=480kW。問(wèn)題：（1）計(jì)算電池質(zhì)量m=kg，若汽車總質(zhì)量2000kg，勻速行駛時(shí)所受阻力f=0.02mg，求最大續(xù)航里程s=km（假設(shè)電池能量完全轉(zhuǎn)化為機(jī)械能）。（6分）（2）從力學(xué)、電磁學(xué)、熱學(xué)角度，分析新能源汽車相比傳統(tǒng)燃油車的優(yōu)勢(shì)：①力學(xué)：；②電磁學(xué)：；③熱學(xué)：。（9分）（3）針對(duì)電池低溫性能衰減問(wèn)題，提出一種基于物理原理的解決方案：。（5分）注意事項(xiàng)：所有實(shí)驗(yàn)需寫出必要公式與計(jì)算過(guò)程，結(jié)果保留有效數(shù)字；創(chuàng)新設(shè)計(jì)題需體現(xiàn)可行性與科學(xué)性，圖文結(jié)合可加分；論述題需結(jié)合具體物理規(guī)律，避免空泛表述。參考答案及評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)（略）（注：實(shí)際試卷需配套詳細(xì)評(píng)分細(xì)則，包括公式正確性、數(shù)據(jù)誤差范圍、創(chuàng)新方案合理性等維度。）命題說(shuō)明：內(nèi)容覆蓋《2025高中物理課程標(biāo)準(zhǔn)》核心模塊，突出運(yùn)動(dòng)與力學(xué)、電磁學(xué)、光學(xué)等重點(diǎn)；實(shí)驗(yàn)題融合數(shù)字化技術(shù)（如傳感器、phyphox軟件）與傳統(tǒng)方法，考察科學(xué)探究能力；情境設(shè)計(jì)貼近生活（