2025年下學(xué)期高中物理新人類試卷一、單項(xiàng)選擇題（共10小題，每題4分，共40分）量子糾纏現(xiàn)象中，兩個(gè)處于糾纏態(tài)的粒子被分別傳送到地球和火星，若在地球觀測(cè)到粒子A的自旋方向?yàn)樯?，則火星上粒子B的自旋方向會(huì)（）A.立即變?yōu)橄拢c光速無關(guān)B.在12分鐘后變?yōu)橄拢ǖ厍虻交鹦堑墓鈧鞑r(shí)間）C.保持隨機(jī)狀態(tài)，不受A影響D.取決于火星上的觀測(cè)者是否同時(shí)觀測(cè)可控核聚變發(fā)電站的核心原理是（）A.重核裂變釋放能量B.輕核聚變生成氦核并釋放能量C.正負(fù)電子湮滅轉(zhuǎn)化為光子D.利用超導(dǎo)體產(chǎn)生強(qiáng)磁場(chǎng)約束等離子體廣義相對(duì)論預(yù)言的現(xiàn)象中，已被實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證的是（）A.黑洞奇點(diǎn)的存在B.引力波的傳播速度為光速C.時(shí)間在黑洞內(nèi)部會(huì)倒流D.暗物質(zhì)與普通物質(zhì)的相互作用超導(dǎo)磁懸浮列車的運(yùn)行依賴于超導(dǎo)體的（）A.零電阻特性B.邁斯納效應(yīng)（完全抗磁性）C.約瑟夫森效應(yīng)（量子隧穿）D.高溫臨界溫度特性人工智能實(shí)驗(yàn)室中，某機(jī)器人通過攝像頭識(shí)別物體時(shí)，其圖像處理過程涉及的物理原理是（）A.光的干涉形成物體輪廓B.光電效應(yīng)將光信號(hào)轉(zhuǎn)化為電信號(hào)C.多普勒效應(yīng)分析物體運(yùn)動(dòng)速度D.光的偏振區(qū)分物體顏色太空電梯的設(shè)計(jì)中，連接地球與空間站的纜繩需承受的主要作用力是（）A.地球引力與纜繩重力的合力B.空間站的離心力與地球引力的差值C.大氣阻力與地磁場(chǎng)洛倫茲力D.太陽(yáng)輻射壓力與潮汐力量子計(jì)算機(jī)采用量子比特（Qubit）存儲(chǔ)信息，其與傳統(tǒng)比特的本質(zhì)區(qū)別是（）A.可同時(shí)表示0和1（疊加態(tài)）B.存儲(chǔ)容量是傳統(tǒng)比特的2倍C.僅能在接近絕對(duì)零度下工作D.通過光信號(hào)而非電信號(hào)傳輸數(shù)據(jù)納米機(jī)器人在人體血管中巡航時(shí)，克服血液粘滯阻力所做的功屬于（）A.重力勢(shì)能變化B.表面張力做功C.粘滯損耗（內(nèi)摩擦功）D.電磁相互作用功激光慣性約束聚變中，高功率激光聚焦于氘氚靶丸的目的是（）A.直接點(diǎn)燃聚變反應(yīng)B.通過沖擊波壓縮靶丸至高溫高壓狀態(tài)C.產(chǎn)生X射線引發(fā)鏈?zhǔn)椒磻?yīng)D.使靶丸中的電子脫離原子核形成等離子體暗能量的主要證據(jù)來源于（）A.宇宙微波背景輻射的各向異性B.星系旋轉(zhuǎn)曲線的異常C.超新星爆發(fā)的亮度紅移關(guān)系D.大型強(qiáng)子對(duì)撞機(jī)中產(chǎn)生的新粒子二、多項(xiàng)選擇題（共5小題，每題6分，共30分）量子通信衛(wèi)星（如“墨子號(hào)”）實(shí)現(xiàn)保密通信的技術(shù)基礎(chǔ)包括（）A.量子不可克隆原理B.量子態(tài)疊加效應(yīng)C.單光子偏振態(tài)編碼D.量子隧穿效應(yīng)高溫超導(dǎo)體的應(yīng)用瓶頸可能包括（）A.臨界溫度仍需依賴液氮冷卻（77K）B.材料脆性導(dǎo)致難以加工成導(dǎo)線C.強(qiáng)磁場(chǎng)下超導(dǎo)性能會(huì)退化D.制備成本高于傳統(tǒng)銅導(dǎo)線星際航行中的時(shí)間膨脹效應(yīng)表明，若宇航員以0.8c的速度前往距離地球4光年的α星，以下說法正確的有（）A.地球觀測(cè)者認(rèn)為航行時(shí)間為5年B.宇航員認(rèn)為航行時(shí)間為3年C.宇航員返回地球后，會(huì)發(fā)現(xiàn)自己比同齡人年輕D.飛船的質(zhì)量會(huì)變?yōu)殪o止質(zhì)量的5/3倍新能源汽車的無線充電技術(shù)可能采用的原理有（）A.電磁感應(yīng)（變化磁場(chǎng)產(chǎn)生電場(chǎng)）B.磁共振耦合（能量在共振頻率下高效傳輸）C.激光能量傳輸（光致伏特效應(yīng)轉(zhuǎn)化）D.聲波共振（利用超聲波傳遞能量）黑洞事件視界的特性包括（）A.任何物質(zhì)進(jìn)入后無法逃逸，包括光B.視界內(nèi)部的時(shí)間軸指向奇點(diǎn)C.視界半徑與黑洞質(zhì)量成正比（史瓦西半徑）D.會(huì)反射部分光線形成“光環(huán)”現(xiàn)象三、實(shí)驗(yàn)題（共20分）實(shí)驗(yàn)名稱：基于塞曼效應(yīng)測(cè)量地磁場(chǎng)強(qiáng)度實(shí)驗(yàn)器材：氦氖激光器、電磁鐵、法布里-珀羅干涉儀、CCD圖像傳感器、特斯拉計(jì)（量程0~2T）實(shí)驗(yàn)步驟：將氦氖激光器（波長(zhǎng)λ=632.8nm）對(duì)準(zhǔn)電磁鐵兩極，調(diào)節(jié)磁場(chǎng)方向與激光傳播方向平行；打開電磁鐵，逐步增大電流至磁場(chǎng)強(qiáng)度B=0.5T，記錄干涉儀中譜線分裂的條紋間距Δx；改變磁場(chǎng)方向?yàn)榇怪庇诩す鈧鞑シ较颍貜?fù)步驟2，測(cè)量橫向塞曼效應(yīng)下的分裂間距Δx'；關(guān)閉電磁鐵，在無外磁場(chǎng)時(shí)測(cè)量譜線原始寬度作為誤差參考。數(shù)據(jù)記錄：|磁場(chǎng)方向|磁場(chǎng)強(qiáng)度B（T）|條紋分裂間距Δx（mm）|分裂波長(zhǎng)差Δλ（pm）||----------|----------------|-----------------------|---------------------||平行|0.5|0.32|？||垂直|0.5|0.48|？|問題：計(jì)算平行磁場(chǎng)下的波長(zhǎng)分裂差Δλ（已知塞曼分裂公式：ΔE=μB·B·m，其中μB為玻爾磁子，m為磁量子數(shù)）（8分）；若實(shí)驗(yàn)中觀察到垂直磁場(chǎng)時(shí)譜線分裂為3條，說明原子能級(jí)的角動(dòng)量量子數(shù)J為多少（4分）；若用該裝置測(cè)量地磁場(chǎng)（約5×10??T），需對(duì)實(shí)驗(yàn)方案做哪些改進(jìn)（8分）。四、計(jì)算題（共30分）可控核聚變能量計(jì)算（15分）某實(shí)驗(yàn)型核聚變反應(yīng)堆采用氘（2H）和氚（3H）作為燃料，反應(yīng)方程為：2H+3H→?He+n+17.6MeV。（1）計(jì)算1kg氘氚混合物（摩爾比1:1）完全反應(yīng)釋放的能量（阿伏伽德羅常數(shù)N?=6.02×1023mol?1）；（2）若該能量轉(zhuǎn)化為電能的效率為30%，可滿足一座百萬人口城市（日均用電10?kWh）的供電時(shí)長(zhǎng)為多少天？黑洞吸積盤溫度計(jì)算（15分）天鵝座X-1黑洞的質(zhì)量約為10倍太陽(yáng)質(zhì)量（M=2×1031kg），其吸積盤內(nèi)邊緣距離黑洞中心r=3R?（R?為史瓦西半徑）。（1）計(jì)算黑洞的史瓦西半徑R?；（2）若吸積盤物質(zhì)的引力勢(shì)能全部轉(zhuǎn)化為熱能并以黑體輻射形式釋放，求吸積盤的輻射溫度T（斯特藩-玻爾茲曼定律：P=σT?，σ=5.67×10??W/(m2·K?)）。五、論述題（共30分）題目：結(jié)合2025年物理諾獎(jiǎng)成果“室溫超導(dǎo)體的發(fā)現(xiàn)”，分析其對(duì)能源、交通、量子計(jì)算三大領(lǐng)域的顛覆性影響，并指出實(shí)現(xiàn)商業(yè)化應(yīng)用需突破的技術(shù)瓶頸。要求：從超導(dǎo)材料的零電阻和抗磁性出發(fā)，具體說明對(duì)電網(wǎng)輸電效率、磁懸浮列車成本、量子計(jì)算機(jī)穩(wěn)定性的影響；至少列舉3項(xiàng)技術(shù)瓶頸（如材料臨界電流密度、機(jī)械強(qiáng)度、制備工藝等）；提出1項(xiàng)可能的解決方案，基于現(xiàn)有物理理論或?qū)嶒?yàn)進(jìn)展（如高壓合成、二維材料異質(zhì)結(jié)等）。六、創(chuàng)新設(shè)計(jì)題（共20分）任務(wù)：設(shè)計(jì)一款適用于月球基地的“多功能能量轉(zhuǎn)換系統(tǒng)”，需滿足以下需求：能源輸入：太陽(yáng)能（白天）、月球夜間溫差（-180℃~120℃）、核同位素電池（備用）；能量輸出：電力（供基地設(shè)備）、熱能（維持居住艙溫度）、機(jī)械能（驅(qū)動(dòng)月球車）；關(guān)鍵約束：月球重力僅為地球1/6，無大氣層，晝夜交替周期為27.3天。要求：畫出系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖，標(biāo)注各模塊的能量轉(zhuǎn)換