2025年高三物理高考物理思想方法專(zhuān)題模擬試題一、單項(xiàng)選擇題（共5小題，每小題4分，共20分。每小題只有一個(gè)選項(xiàng)符合題意）1.微元法在曲線(xiàn)運(yùn)動(dòng)中的應(yīng)用某質(zhì)點(diǎn)在平面內(nèi)做曲線(xiàn)運(yùn)動(dòng)，其速度隨時(shí)間的變化規(guī)律為(v_x=3t^2)（m/s），(v_y=4t)（m/s）。下列說(shuō)法中應(yīng)用微元法思想求解的是（）A.計(jì)算t=2s時(shí)質(zhì)點(diǎn)的加速度大小B.推導(dǎo)0~2s內(nèi)質(zhì)點(diǎn)的位移表達(dá)式C.判斷質(zhì)點(diǎn)運(yùn)動(dòng)軌跡是否為拋物線(xiàn)D.分析質(zhì)點(diǎn)所受合外力的方向變化解析：微元法的核心是將復(fù)雜過(guò)程分解為無(wú)數(shù)微小單元，通過(guò)對(duì)微元的累加得到整體規(guī)律。選項(xiàng)B中，位移需通過(guò)對(duì)速度在時(shí)間上的積分（即無(wú)數(shù)微小時(shí)間元內(nèi)的位移累加）求解，符合微元法思想；A項(xiàng)直接用加速度定義式（導(dǎo)數(shù)）求解，C項(xiàng)通過(guò)軌跡方程判斷，D項(xiàng)根據(jù)牛頓第二定律分析，均不涉及微元累加。2.模型法在天體運(yùn)動(dòng)中的應(yīng)用2025年我國(guó)將發(fā)射“嫦娥六號(hào)”探測(cè)器執(zhí)行月球采樣返回任務(wù)。若探測(cè)器在距月球表面高度為h的圓形軌道上做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，已知月球半徑為R，表面重力加速度為g?。忽略月球自轉(zhuǎn)，將月球視為均勻球體模型，則探測(cè)器的運(yùn)行周期為（）A.(2\pi\sqrt{\frac{(R+h)^3}{g_0R^2}})B.(2\pi\sqrt{\frac{(R+h)}{g_0}})C.(2\pi\sqrt{\frac{R^3}{g_0(R+h)^2}})D.(2\pi\sqrt{\frac{R}{g_0}})解析：模型法通過(guò)忽略次要因素（如月球形狀不規(guī)則、表面凹凸等）構(gòu)建理想化模型。本題將月球抽象為均勻球體，根據(jù)萬(wàn)有引力提供向心力：(G\frac{Mm}{(R+h)^2}=m\frac{4\pi^2}{T^2}(R+h))，結(jié)合黃金代換式(GM=g_0R^2)，聯(lián)立解得周期表達(dá)式，體現(xiàn)模型法的簡(jiǎn)化思想。3.控制變量法在電磁感應(yīng)中的應(yīng)用某實(shí)驗(yàn)小組探究“感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)大小與磁通量變化率的關(guān)系”，采用如圖所示裝置：將匝數(shù)為n的線(xiàn)圈與電流傳感器相連，在線(xiàn)圈中插入不同橫截面積S的鐵芯，以相同速度拔出磁場(chǎng)（磁場(chǎng)強(qiáng)度B不變）。實(shí)驗(yàn)中需控制不變的物理量是（）A.鐵芯的橫截面積SB.磁通量的變化量ΔΦC.磁通量變化的時(shí)間ΔtD.線(xiàn)圈的匝數(shù)n解析：控制變量法要求在研究多個(gè)因素關(guān)系時(shí)，只改變一個(gè)變量而保持其他量不變。本實(shí)驗(yàn)探究感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)E與磁通量變化率(\frac{\Delta\Phi}{\Deltat})的關(guān)系，需控制Δt（拔出速度）不變，改變?chǔ)う担ㄍㄟ^(guò)改變鐵芯橫截面積S），從而分析E與(\frac{\Delta\Phi}{\Deltat})的正比關(guān)系。4.對(duì)稱(chēng)法在機(jī)械振動(dòng)中的應(yīng)用一彈簧振子做簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)，其位移-時(shí)間圖像如圖所示。利用對(duì)稱(chēng)性判斷，下列說(shuō)法正確的是（）A.t=0.1s和t=0.3s時(shí)刻振子的加速度大小相等、方向相反B.t=0.2s和t=0.4s時(shí)刻振子的動(dòng)能相等C.從t=0到t=0.4s，振子通過(guò)的路程為8cmD.若將振幅增大為原來(lái)的2倍，則周期也增大為原來(lái)的2倍解析：簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)具有時(shí)間和空間對(duì)稱(chēng)性。t=0.1s和t=0.3s關(guān)于t=0.2s對(duì)稱(chēng)，位移大小相等、方向相反，由(a=-\frac{kx}{m})可知加速度大小相等、方向相反，A正確；B項(xiàng)兩時(shí)刻速度大小相等、動(dòng)能相等，但原選項(xiàng)未明確位移關(guān)系，需結(jié)合圖像判斷；C項(xiàng)路程需根據(jù)振幅和周期計(jì)算；D項(xiàng)周期與振幅無(wú)關(guān)，體現(xiàn)模型法中“簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)周期由系統(tǒng)本身性質(zhì)決定”的理想化假設(shè)。5.極限法在熱力學(xué)中的應(yīng)用一定質(zhì)量的理想氣體經(jīng)歷如圖所示的循環(huán)過(guò)程，其中ab為等溫過(guò)程，bc為等壓過(guò)程，ca為等容過(guò)程。若將bc過(guò)程的壓強(qiáng)無(wú)限緩慢降低，則氣體在ca過(guò)程中放出的熱量將（）A.逐漸增大B.逐漸減小C.先增大后減小D.保持不變解析：極限法通過(guò)將變量推向極端（如壓強(qiáng)趨近于0）分析規(guī)律。當(dāng)bc過(guò)程壓強(qiáng)無(wú)限降低時(shí)，bc過(guò)程溫度變化趨近于0，ca過(guò)程溫度差減小，根據(jù)熱力學(xué)第一定律(\DeltaU=Q+W)，等容過(guò)程W=0，(\DeltaU)減小，故放出的熱量Q逐漸減小。二、多項(xiàng)選擇題（共4小題，每小題5分，共20分。每小題有多個(gè)選項(xiàng)符合題意）6.圖像法與等效替代法在運(yùn)動(dòng)學(xué)中的綜合應(yīng)用某物體沿直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)的v-t圖像如圖所示，圖中曲線(xiàn)為拋物線(xiàn)的一部分。下列說(shuō)法中正確的是（）A.0~2s內(nèi)物體的平均速度可等效為中間時(shí)刻的瞬時(shí)速度B.2~4s內(nèi)合外力對(duì)物體做的功可通過(guò)圖像“面積”求解C.0~6s內(nèi)物體的位移大小為24mD.物體在t=3s時(shí)的加速度大小為2m/s2解析：A項(xiàng)中等效替代法將變速運(yùn)動(dòng)的平均速度等效為中間時(shí)刻速度（僅適用于勻變速運(yùn)動(dòng)），但本題0~2s為非勻變速（拋物線(xiàn)），A錯(cuò)誤；B項(xiàng)圖像“面積”表示位移，結(jié)合動(dòng)能定理可求功，體現(xiàn)圖像法與功能關(guān)系的綜合；C項(xiàng)通過(guò)分割圖像為三角形和梯形計(jì)算面積得位移；D項(xiàng)根據(jù)拋物線(xiàn)方程求導(dǎo)得加速度。7.模型法與守恒思想在電磁學(xué)中的應(yīng)用如圖所示，半徑為R的圓形區(qū)域內(nèi)有垂直紙面向里的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，一質(zhì)量為m、電荷量為q的帶電粒子從邊界A點(diǎn)以速度v沿半徑方向射入磁場(chǎng)，從邊界B點(diǎn)射出，已知∠AOB=120°。若將粒子換成質(zhì)量為2m、電荷量為q的另一種粒子，其他條件不變，則新粒子（）A.軌道半徑變?yōu)樵瓉?lái)的2倍B.運(yùn)動(dòng)周期變?yōu)樵瓉?lái)的2倍C.射出磁場(chǎng)時(shí)的速度方向與OA夾角仍為120°D.在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的時(shí)間變?yōu)樵瓉?lái)的2倍解析：粒子在磁場(chǎng)中做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，模型法忽略重力和空氣阻力。由洛倫茲力提供向心力：(qvB=m\frac{v^2}{r})，得(r=\frac{mv}{qB})，質(zhì)量變?yōu)?m時(shí)軌道半徑變?yōu)?倍，A正確；周期(T=\frac{2\pim}{qB})，質(zhì)量增大周期增大，B正確；根據(jù)幾何關(guān)系，偏轉(zhuǎn)角θ與軌道半徑無(wú)關(guān)，C正確；運(yùn)動(dòng)時(shí)間(t=\frac{\theta}{2\pi}T)，θ不變，T增大則t增大，D正確。8.控制變量法與歸納法在實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)中的應(yīng)用某同學(xué)探究“影響平行板電容器電容的因素”，采用如圖所示裝置，下列實(shí)驗(yàn)操作能體現(xiàn)控制變量法的是（）A.保持極板正對(duì)面積和間距不變，改變電介質(zhì)種類(lèi)，測(cè)量電容變化B.保持電介質(zhì)和間距不變，改變正對(duì)面積，記錄不同電壓下的電荷量C.保持極板間距和電壓不變，改變正對(duì)面積，觀察靜電計(jì)指針偏角D.保持電介質(zhì)和正對(duì)面積不變，同時(shí)改變間距和電壓，分析電容變化解析：控制變量法要求每次只改變一個(gè)變量。A、B、C項(xiàng)均符合單一變量原則，D項(xiàng)同時(shí)改變間距和電壓，無(wú)法確定電容變化的原因，不符合控制變量法。9.類(lèi)比法在波動(dòng)光學(xué)中的應(yīng)用將光的干涉與機(jī)械波的干涉進(jìn)行類(lèi)比，下列說(shuō)法中正確的是（）A.兩者均需兩列波頻率相同B.兩者干涉條紋的間距均與波長(zhǎng)成正比C.光的干涉中亮條紋對(duì)應(yīng)波峰與波峰相遇，機(jī)械波干涉中同理D.光的干涉條紋可通過(guò)光屏觀察，機(jī)械波干涉條紋需通過(guò)介質(zhì)質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)觀察解析：類(lèi)比法通過(guò)相似事物的對(duì)比遷移規(guī)律。光和機(jī)械波的干涉條件均為頻率相同、相位差恒定，A正確；條紋間距公式(\Deltax=\frac{L}u2ao2kw\lambda)對(duì)兩者均適用，B正確；光的干涉中亮條紋對(duì)應(yīng)光程差為波長(zhǎng)整數(shù)倍（不一定是波峰相遇），C錯(cuò)誤；D項(xiàng)描述了觀察方式的類(lèi)比，正確。三、非選擇題（共60分）10.實(shí)驗(yàn)題（12分）：控制變量法與圖像法在電阻測(cè)量中的應(yīng)用某小組用伏安法測(cè)量某金屬絲的電阻，實(shí)驗(yàn)器材如下：電源（電動(dòng)勢(shì)3V，內(nèi)阻不計(jì)）電流表（量程0~0.6A，內(nèi)阻約0.1Ω）電壓表（量程0~3V，內(nèi)阻約3kΩ）滑動(dòng)變阻器（0~20Ω，額定電流1A）金屬絲（電阻約5Ω）、開(kāi)關(guān)、導(dǎo)線(xiàn)若干（1）為減小實(shí)驗(yàn)誤差，電流表應(yīng)采用______（填“內(nèi)接法”或“外接法”），滑動(dòng)變阻器應(yīng)采用______（填“限流法”或“分壓法”）。（2）實(shí)驗(yàn)中改變滑動(dòng)變阻器滑片位置，記錄多組電壓U和電流I數(shù)據(jù)，得到U-I圖像如圖所示。若圖像斜率為k，則金屬絲電阻R=______；若考慮電表內(nèi)阻影響，測(cè)量值______真實(shí)值（填“大于”“小于”或“等于”）。（3）若將金屬絲均勻拉長(zhǎng)為原來(lái)的2倍，再測(cè)其電阻，應(yīng)采用______思想分析電阻變化（填“控制變量法”“模型法”或“等效替代法”）。答案：（1）外接法；限流法（2）k；小于（3）模型法（將金屬絲視為均勻圓柱體模型，根據(jù)(R=\rho\frac{L}{S})，拉長(zhǎng)后L增大2倍，S減小2倍，電阻變?yōu)?倍）11.計(jì)算題（18分）：微元法與能量守恒定律的綜合應(yīng)用如圖所示，一質(zhì)量為m=0.5kg的小滑塊從半徑R=1m的光滑圓弧軌道頂端由靜止釋放，進(jìn)入粗糙水平軌道AB，與彈簧碰撞后返回，最終停在AB中點(diǎn)。已知AB長(zhǎng)度L=2m，滑塊與AB間的動(dòng)摩擦因數(shù)μ=0.2，g=10m/s2。（1）求滑塊第一次到達(dá)B點(diǎn)時(shí)的速度大??；（2）若彈簧的勁度系數(shù)k=100N/m，求滑塊壓縮彈簧的最大形變量x（提示：用微元法分析彈簧彈力做功）；（3）通過(guò)計(jì)算說(shuō)明滑塊在AB間運(yùn)動(dòng)的總路程是否為定值。解析：（1）圓弧軌道光滑，機(jī)械能守恒：(mgR=\frac{1}{2}mv_B^2)，解得(v_B=\sqrt{2gR}=2\sqrt{5})m/s≈4.47m/s。（2）滑塊從B到壓縮彈簧至最短過(guò)程中，摩擦力和彈簧彈力做功。用微元法將彈簧壓縮過(guò)程分為無(wú)數(shù)小段，每小段彈力視為恒力，總功(W=-\int_0^xkxdx=-\frac{1}{2}kx^2)。根據(jù)動(dòng)能定理：(-\mumg(x)-\frac{1}{2}kx^2=0-\frac{1}{2}mv_B^2)，代入數(shù)據(jù)解得x=0.4m。（3）滑塊最終停在AB中點(diǎn)，全程摩擦力做功等于初始重力勢(shì)能：(\mumgs=mgR)，解得s=5m，為定值（與彈簧壓縮量無(wú)關(guān)）。12.選考題（20分）：模型法與量子物理思想的應(yīng)用（選修3-5）在某次光電效應(yīng)實(shí)驗(yàn)中，用頻率ν=5×101?Hz的單色光照射銫金屬表面，逸出光電子的最大初動(dòng)能(E_k=0.5eV)（普朗克常量h=6.63×10?3?J·s，1eV=1.6×10?1?J）。（1）求銫的逸出功W?；（2）若用該單色光照射另一未知金屬，測(cè)得遏止電壓U_c=1.5V，判斷該金屬是否可能為鈉（逸出功W?=2.29eV），并說(shuō)明思想方法；（3）若將光強(qiáng)增大為原來(lái)的2倍，用模型法分析光電子的最大初動(dòng)能是否變化。答案：（1）根據(jù)愛(ài)因斯坦光電效應(yīng)方程(E_k=h\nu-W_0)，代入數(shù)據(jù)解得(W_0=h\nu-E_k=2.07eV)；（2）由(eU_c=E_k'=h\nu-W_0')，解得(W_0'=h\nu-eU_c=1.67eV<2.29eV)，故不可能為鈉，應(yīng)用控制變量法（控制頻率不變，比較逸出功）；（3）模型法將光視為光子流，光強(qiáng)增大僅增加光子數(shù)，每個(gè)光子能量(h\nu)不變，故最大初動(dòng)能不變（與光強(qiáng)無(wú)關(guān)）。四、綜合應(yīng)用題（20分）：模型法與電磁感應(yīng)的創(chuàng)新應(yīng)用2025年“太空授課”中，航天員演示了“磁懸浮陀螺”實(shí)驗(yàn)：在勻強(qiáng)磁場(chǎng)B中，一質(zhì)量為m、半徑為r的金屬薄圓環(huán)以角速度ω繞中軸線(xiàn)旋轉(zhuǎn)，產(chǎn)生的感應(yīng)電流使圓環(huán)懸浮。已知圓環(huán)電阻R=ρ\frac{2πr}{S}（ρ為電阻率，S為橫截面積），磁場(chǎng)方向垂直于圓環(huán)平面。（1）將圓環(huán)視為無(wú)數(shù)微小電流元，用微元法推導(dǎo)圓環(huán)中的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)E；（2）若圓環(huán)懸浮時(shí)安培力與重力平衡，求磁場(chǎng)B的大??；（3）分析該實(shí)驗(yàn)中體現(xiàn)的物理思想方法（至少列舉兩種）。答案：（1）圓環(huán)旋轉(zhuǎn)時(shí)，每個(gè)微小弧段(dl=rd\theta)的線(xiàn)速度(v=\omegar)，產(chǎn)生動(dòng)生電動(dòng)勢(shì)(dE=Bvdl=B\omegar^2d\theta)，積分得(E=\int_0^{2\pi}B\omegar^2d\theta=B\omega\pir^2)；（2）感應(yīng)電流(I=\frac{E}{R})，安培力(F=BI\cdot2\pir=mg)，聯(lián)立解得(B=\sqrt{\frac{mgR}{2\pi^2r^3\omega}})；（3）微元法（分割圓環(huán)為電流元）、模型法（將圓環(huán)視為剛體和理想導(dǎo)體模型）、等效替代法（安培力等效為重力的平衡力）。五、開(kāi)放探究題（10分）：物理思想方法的拓展應(yīng)用某同學(xué)設(shè)計(jì)“測(cè)量動(dòng)摩擦因數(shù)”的實(shí)驗(yàn)方案：將一質(zhì)量為m的物塊從斜面上A點(diǎn)由靜止釋放，記錄其在水平面上滑行的距離x，改變斜面高度h，重復(fù)實(shí)驗(yàn)。（1）寫(xiě)出x與h的關(guān)系式（用μ、g、斜面傾角θ表示），并說(shuō)明應(yīng)用的思想方法；（2）若實(shí)驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)x與h不成正比，分析可能的誤差來(lái)源（至少兩點(diǎn)）。答案：（1）根據(jù)動(dòng)能定理(mgh-\mumg\cos\theta\cdot\frac{h}{\sin\theta}-\mumgx