2025年高三物理高考物理建模初步模擬試題一、選擇題（共5小題，每小題6分，共30分。在每小題給出的四個選項中，只有一項是符合題目要求的）物理建模過程中，對實際問題進(jìn)行抽象簡化時需遵循的基本原則是（）A.保留所有細(xì)節(jié)以保證模型精確性B.僅保留主要因素，忽略次要因素C.根據(jù)數(shù)學(xué)計算便利性決定保留因素D.優(yōu)先保留可測量的物理量某同學(xué)在分析"無人機(jī)懸停"問題時，將螺旋槳旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生的氣流等效為柱狀氣流向下噴射，構(gòu)建了"反沖運(yùn)動"模型。在該模型中，可合理忽略的因素是（）A.空氣的質(zhì)量流量B.氣流的噴射速度C.無人機(jī)的轉(zhuǎn)動慣量D.重力加速度的大小如圖所示，質(zhì)量為M的框架靜止在光滑水平面上，框架內(nèi)有一質(zhì)量為m的小球，初始時小球與框架靜止?，F(xiàn)給小球一水平初速度v?，忽略小球與框架間的摩擦，模型分析過程中需重點考慮的物理規(guī)律是（）A.機(jī)械能守恒定律B.動量守恒定律C.動能定理D.角動量守恒定律在"雨滴下落"模型建構(gòu)中，隨著雨滴速度增大，空氣阻力從f=kv修正為f=kv2，這一修正主要體現(xiàn)了（）A.模型的條件適應(yīng)性B.數(shù)學(xué)工具的優(yōu)化C.物理本質(zhì)的變化D.測量精度的提升某研究小組對"蕩秋千"運(yùn)動進(jìn)行建模時，提出四種簡化方案，其中最合理的是（）A.將人視為質(zhì)點，秋千繩視為輕桿B.將人視為質(zhì)點，秋千繩視為輕繩C.將人視為剛體，秋千繩視為輕桿D.將人視為剛體，秋千繩視為輕繩二、非選擇題（共5小題，共70分）（12分）基礎(chǔ)模型建構(gòu)題某同學(xué)設(shè)計"測量動摩擦因數(shù)"實驗：將質(zhì)量m=1kg的物塊放在長木板上，緩慢抬高木板一端，當(dāng)木板傾角θ=37°時物塊恰好開始滑動。（1）請構(gòu)建物理模型并推導(dǎo)出動摩擦因數(shù)μ的表達(dá)式；（4分）（2）若在物塊上增加質(zhì)量為Δm=0.5kg的砝碼，重新實驗時發(fā)現(xiàn)臨界傾角不變，分析該現(xiàn)象是否符合模型預(yù)期并說明理由；（4分）（3）實際測量中發(fā)現(xiàn)，緩慢增大傾角時物塊先靜止后滑動，而快速抬高木板時物塊更容易滑動，請對原模型提出修正方案。（4分）（14分）力學(xué)綜合建模題如圖所示，質(zhì)量M=2kg的長木板靜止在光滑水平面上，木板左端放置質(zhì)量m=1kg的小物塊，物塊與木板間的動摩擦因數(shù)μ?=0.2，木板與地面間的動摩擦因數(shù)μ?=0.1?，F(xiàn)對木板施加水平向右的恒力F=10N。（1）通過受力分析構(gòu)建"板塊模型"，分別計算物塊和木板的加速度；（6分）（2）若物塊與木板間的最大靜摩擦力等于滑動摩擦力，求經(jīng)過t=2s物塊相對木板的位移；（4分）（3）若將地面改為粗糙水平面（動摩擦因數(shù)μ?=0.1），重新計算木板的加速度并說明模型修正的依據(jù)。（4分）（14分）電磁學(xué)應(yīng)用建模題如圖所示，在垂直紙面向里的勻強(qiáng)磁場（磁感應(yīng)強(qiáng)度B=0.5T）中，有一傾角θ=30°的光滑導(dǎo)軌，導(dǎo)軌間距L=1m，上端接有R=2Ω的電阻。質(zhì)量m=0.1kg的金屬棒垂直導(dǎo)軌放置，棒與導(dǎo)軌電阻不計。（1）構(gòu)建金屬棒由靜止釋放后的運(yùn)動模型，推導(dǎo)出加速度隨速度變化的關(guān)系式；（6分）（2）若金屬棒最終達(dá)到穩(wěn)定速度v?=4m/s，計算該過程中通過電阻R的電荷量；（4分）（3）實際裝置中發(fā)現(xiàn)穩(wěn)定速度小于理論值，分析可能的原因并提出模型修正方案。（4分）（15分）創(chuàng)新情境建模題2025年我國"登月快遞"任務(wù)中，某微型著陸器采用"反推火箭+緩沖氣囊"組合制動方式。已知著陸器質(zhì)量M=200kg，在距月面h=100m處開始啟動反推火箭，產(chǎn)生恒定推力F=800N，月球重力加速度g?=1.6m/s2。（1）忽略空氣阻力，構(gòu)建著陸器的"勻變速直線運(yùn)動"模型，計算著陸速度；（5分）（2）若緩沖氣囊可視為勁度系數(shù)k=4×10?N/m的彈簧，估算氣囊的最大壓縮量；（5分）（3）實際著陸過程中，反推火箭推力隨燃料消耗逐漸減小，請設(shè)計更精確的分段模型并說明各階段的主要作用力。（5分）（17分）綜合建模與論證題某興趣小組研究"磁懸浮列車"簡化模型：列車總質(zhì)量M=2×10?kg，軌道間距d=2m，列車底部電磁鐵產(chǎn)生的磁場可等效為寬度L=4m的矩形勻強(qiáng)磁場（B=0.5T），與軌道上的感應(yīng)線圈相互作用產(chǎn)生懸浮力和驅(qū)動力。當(dāng)列車速度為v時，感應(yīng)電動勢E=Bdv。（1）初始懸浮階段，列車靜止時需通過電磁鐵通入恒定電流產(chǎn)生懸浮力，若每個電磁鐵線圈匝數(shù)n=100，估算所需電流大?。唬?分）（2）勻速行駛階段，驅(qū)動力與阻力平衡，已知阻力f=kv（k=500N·s/m），推導(dǎo)速度v與電流I的關(guān)系；（6分）（3）當(dāng)列車進(jìn)入彎道時，需考慮向心力來源。原模型中未包含軌道傾斜設(shè)計，請基于安全考慮提出模型改進(jìn)方案，要求：①說明向心力的提供方式；②推導(dǎo)彎道最大安全速度的表達(dá)式；③分析該改進(jìn)對直線行駛模型的影響。（6分）三、模型評價與改進(jìn)（共20分）（20分）開放性建模題某研究團(tuán)隊為"風(fēng)力發(fā)電機(jī)"建立簡化模型：將葉片視為長為R的剛性桿，風(fēng)視為速度為v的水平勻速氣流，空氣質(zhì)量密度為ρ，葉片掃過面積S=πR2，風(fēng)能轉(zhuǎn)化效率為η。（1）該模型認(rèn)為捕獲的風(fēng)能功率P=η·(1/2)ρSv3，請從能量角度分析該表達(dá)式的建模依據(jù)；（6分）（2）實際運(yùn)行中發(fā)現(xiàn)，當(dāng)風(fēng)速超過某一臨界值時，發(fā)電機(jī)功率反而下降。請基于原模型提出至少兩種可能的修正方案，并說明理由；（8分）（3）為提高模型預(yù)測精度，設(shè)計一個包含"啟動-穩(wěn)定-停機(jī)"三階段的動態(tài)模型框架，要求明確各階段的主要物理過程和關(guān)鍵參數(shù)。（6分）四、模型建構(gòu)與實驗設(shè)計（共30分）（30分）項目式建模題背景：2024年12月，我國成功發(fā)射"愛因斯坦探針"衛(wèi)星，其載荷"寬視場X射線望遠(yuǎn)鏡"采用龍蝦眼聚焦技術(shù)，可探測遙遠(yuǎn)天體的X射線輻射。某中學(xué)物理社團(tuán)計劃基于該背景設(shè)計"X射線聚焦"模擬實驗。任務(wù)：利用實驗室現(xiàn)有器材（凸透鏡、凹透鏡、玻璃棱鏡、金屬網(wǎng)、高壓電源、X射線管等），設(shè)計一個模擬X射線聚焦的實驗方案。要求：（1）構(gòu)建X射線傳播的物理模型，說明與可見光的異同點；（8分）（2）基于模型設(shè)計實驗裝置，畫出示意圖并標(biāo)注關(guān)鍵參數(shù)；（8分）（3）分析實驗中可能出現(xiàn)的系統(tǒng)誤差，提出模型修正方法；（7分）（4）結(jié)合"愛因斯坦探針"的科學(xué)目標(biāo)，說明該模型在天體物理研究中的應(yīng)用價值。（7分）（全卷共計120分）本試題以《普通高中物理課程標(biāo)準(zhǔn)》和2025年高考評價體系為依據(jù)，注重考查學(xué)生從實際情境中抽象物理模型的能力，強(qiáng)調(diào)模型建構(gòu)、修正與應(yīng)用的全過程。試題設(shè)計體現(xiàn)以下特點：基礎(chǔ)性：第6、7題考查力學(xué)基本模型，要求掌握對象隔離、過程分析等基本方法；綜合性：第10題融合電磁學(xué)與力學(xué)知識