2025年高中物理核心素養(yǎng)大賽試題一、選擇題（本題共8小題，每小題6分，共48分。在每小題給出的四個選項中，第1-5題只有一項符合題目要求，第6-8題有多項符合題目要求）我國空間站在距地面400km的圓軌道運行時，因受稀薄大氣阻力影響，軌道高度逐漸降低。地面控制中心定期啟動推進器進行軌道維持，將空間站推回原軌道。已知地球半徑R=6400km，地面重力加速度g=9.8m/s2，忽略大氣阻力變化。若某次軌道維持前空間站軌道高度降至390km，推進器需提供的速度增量最接近（）A.0.5m/sB.1.2m/sC.2.8m/sD.4.5m/s一個帶正電的粒子在垂直于勻強磁場的平面內(nèi)做勻速圓周運動，若磁場的磁感應強度突然增大為原來的2倍，粒子的運動情況會發(fā)生變化。忽略粒子的重力，下列說法正確的是（）A.粒子的速率會變?yōu)樵瓉淼?倍B.粒子的周期會變?yōu)樵瓉淼?/2C.粒子的軌道半徑會變?yōu)樵瓉淼?倍D.粒子的向心加速度會變?yōu)樵瓉淼?/2一定質(zhì)量的理想氣體經(jīng)歷如圖所示的p-V變化過程，其中ab段為等容變化，bc段為等壓變化，ca段為等溫變化。已知氣體在狀態(tài)a時的溫度為T?，體積為V?，壓強為p?，在狀態(tài)b時的壓強為p?，則下列說法正確的是（）A.氣體在狀態(tài)b時的溫度T?=(p?T?)/p?B.氣體在bc段過程中，外界對氣體做功C.氣體在ca段過程中，氣體的內(nèi)能增加D.氣體在整個過程中，吸收的熱量等于外界對氣體做的功某飛船以0.6c（c為真空中光速）的速度遠離地球，飛船上的宇航員測得地球發(fā)出的某單色光波長為λ?。已知該單色光在地球參考系中的固有波長為λ?'，則λ?與λ?'的關(guān)系為（）A.λ?=1.25λ?'B.λ?=0.8λ?'C.λ?=1.2λ?'D.λ?=0.6λ?'一種“蛇形”柔性電路單元如圖所示，由n段長度為L、橫截面積為S的均勻金屬絲彎折而成，每段直導線間夾角為60°。已知金屬絲電阻率為ρ，當電路沿長度方向拉伸，使總長度變?yōu)樵瓉淼?倍時（橫截面積均勻減?。?，該單元的電阻變?yōu)樵瓉淼模ǎ〢.2倍B.4倍C.8倍D.16倍如圖所示，水平圓盤繞中心軸以角速度ω勻速轉(zhuǎn)動，圓盤上固定一傾角為θ的光滑斜面，質(zhì)量為m的小物塊靜止在斜面上（相對圓盤靜止）。已知物塊到轉(zhuǎn)軸的距離為r，則下列說法正確的是（）A.斜面對物塊的支持力大小為mgcosθ+mrω2sinθB.物塊所受合力方向指向圓心C.若增大角速度ω，物塊可能沿斜面向上滑動D.物塊受到的靜摩擦力為mgsinθ關(guān)于光的干涉和衍射現(xiàn)象，下列說法正確的是（）A.在雙縫干涉實驗中，僅增大雙縫間距，相鄰亮紋間距減小B.光的衍射現(xiàn)象表明光具有波動性C.用白光做雙縫干涉實驗，中央亮紋是白色的D.泊松亮斑是光的干涉現(xiàn)象質(zhì)量為M、半徑為R的均勻圓盤邊緣固定一質(zhì)量為m、長度為R的均勻細桿（桿與圓盤平面共面，且一端與圓盤邊緣相切）。該組合體繞通過圓盤中心且垂直于盤面的軸轉(zhuǎn)動，下列說法正確的是（）A.圓盤的轉(zhuǎn)動慣量為(1/2)MR2B.細桿的轉(zhuǎn)動慣量為mR2(1/3+1)C.組合體的總轉(zhuǎn)動慣量為(1/2)MR2+mR2(1/3+1)D.若在桿的末端施加一垂直于桿的力F，則組合體的角加速度為F/(總轉(zhuǎn)動慣量)二、填空題（本題共6小題，每小題6分，共36分）已知地球的半徑為R，地球表面的重力加速度為g，一顆人造地球衛(wèi)星在離地球表面高度為h的圓軌道上運行，該衛(wèi)星的運行周期T=；若另一顆近地衛(wèi)星繞地球做勻速圓周運動，其運行周期與上述衛(wèi)星運行周期之比為。如圖所示，在雙縫干涉實驗中，雙縫間距d=0.5mm，雙縫到光屏的距離L=1.0m，測得相鄰兩條亮紋中心的間距Δx=1.2mm，則入射光的波長λ=________m；若將整個裝置放入水中（水的折射率n=1.33），則相鄰亮紋間距變?yōu)開_______mm。高鐵勻速行駛時，乘客可在窗臺上直立硬幣而不倒。若硬幣與臺面間靜摩擦因數(shù)μ=0.3，高鐵軌道曲線半徑R=3000m，重力加速度g=10m/s2，則高鐵通過彎道時的最大允許速度為________m/s（結(jié)果保留整數(shù)）。某超導懸浮列車的軌道可視為沿x軸的無限長直導線，通有電流I。列車懸浮線圈中的電流I'與軌道電流反向，線圈等效為距軌道高度h的矩形回路（長a、寬b）。已知真空磁導率μ?，線圈所受的懸浮力大小為________（用μ?、I、I'、a、b、h表示）。冰面熔化熱傳導：冬季湖面冰層厚度為d=0.5m，冰層上表面溫度T?=-10℃，下表面與水溫T?=0℃保持熱平衡。已知冰的導熱系數(shù)k=2.2W/(m·K)，熔化熱λ=3.3×10?J/kg，密度ρ=900kg/m3，若僅考慮熱傳導，冰層厚度減少1cm所需時間為________小時（結(jié)果保留兩位小數(shù)）。一個量子比特初始態(tài)為|ψ(0)?=|0?，在磁場作用下按哈密頓量H=ωσ_z/2演化（σ_z為泡利矩陣，?=1）。t時刻該量子比特處于|1?態(tài)的概率為________（用ω、t表示）。三、計算題（本題共4小題，共66分）（16分）斜面上的彈簧振子如圖所示，傾角θ=30°的光滑斜面底端固定一勁度系數(shù)k=200N/m的輕彈簧，彈簧上端連接質(zhì)量m=1kg的物塊A，物塊A與質(zhì)量M=2kg的物塊B通過輕繩相連。初始時系統(tǒng)靜止，彈簧壓縮量x?=0.1m。某時刻燒斷輕繩，不計空氣阻力，重力加速度g=10m/s2。求：（1）燒斷瞬間物塊A的加速度大??；（2）物塊A沿斜面上升的最大距離；（3）物塊A再次回到初始位置時的速度大小。（16分）非正交電磁場中的粒子運動在空間直角坐標系中，存在電場E=E?(√3i+j)/2和磁場B=B?k，一質(zhì)量m、電荷量q的帶電粒子從原點以速度v?=v?i出發(fā)。不計重力，求：（1）粒子運動的軌跡方程；（2）粒子在y軸方向的最大位移；（3）粒子動能隨時間的變化規(guī)律。（17分）螺線管感應電動勢一長直螺線管匝數(shù)密度n=1000匝/m，橫截面積S=0.01m2，電阻R=1Ω。其外套有一個匝數(shù)N=10匝的閉合線圈，線圈電阻r=0.5Ω，兩線圈同軸且無漏磁。若螺線管通入電流I=I?sin(ωt)，其中I?=2A，ω=100πrad/s，求：（1）線圈中的感應電動勢最大值；（2）線圈消耗的平均功率；（3）在一個周期內(nèi)螺線管與線圈間的磁能交換量。（17分）衛(wèi)星粉塵阻力模型某衛(wèi)星質(zhì)量m=500kg，軌道高度h=500km，橫截面積S=2m2?？臻g中塵埃顆粒密度n=10?12/m3，平均質(zhì)量m?=10??kg，與衛(wèi)星的碰撞為完全非彈性碰撞。若衛(wèi)星初始速度v?=7.6km/s，忽略地球引力變化，求：（1）衛(wèi)星所受塵埃阻力的表達式（用已知量表示）；（2）衛(wèi)星速度衰減至v?/2所需的時間；（3）此過程中衛(wèi)星軌道高度的變化量。四、拓展題（本題共2小題，共40分）（20分）黑洞吸積盤輻射某恒星級黑洞質(zhì)量M=10M⊙（M⊙=2×103?kg），其吸積盤內(nèi)邊緣半徑r=3R_s（R_s為史瓦西半徑）。若吸積物質(zhì)的動能全部轉(zhuǎn)化為電磁輻射，求：（1）黑洞的史瓦西半徑R_s；（2）吸積盤的輻射光度L（單位時間輻射能量）；（3）若輻射主要集中在X射線波段（λ≈1nm），估算每秒輻射的光子數(shù)。（20分）激光干涉測薄膜厚度用波長λ=632.8nm的氦氖激光垂直