2025年高三物理上学期“物理与生活、社会、科技”综合测试卷

2025年高三物理上学期“物理与生活、社会、科技”综合测试卷一、选择题（共10题，每题4分，共40分）1.新能源技术应用2025年2月，中国“环流三号”核聚变装置实现1.5亿℃等离子体持续运行300秒，同步输出1.2万千瓦时电能，度电成本降至0.18元。该装置利用磁场约束等离子体，其核心原理与下列现象一致的是（）A.电磁起重机利用的电磁感应现象B.质谱仪中带电粒子在磁场中的偏转C.电磁炉利用的涡流热效应D.变压器的互感原理2.航天技术与力学综合2025年10月，SpaceX宣布“星舰”计划于2026年送“擎天柱”机器人登陆火星。若火星车在火星表面以初速度v₀竖直上抛一物体，上升最大高度为h，已知火星半径为R，自转周期为T，忽略火星大气阻力，则火星的第一宇宙速度为（）A.$\sqrt{\frac{2v_0^2R}{h}}$B.$\sqrt{\frac{v_0^2R}{2h}}$C.$\sqrt{\frac{gR}{2}}$（g为火星表面重力加速度）D.$\frac{2\piR}{T}$3.量子计算与原子物理中国“祖冲之三号”量子计算机在2025年实现量子纠错“盈亏平衡点”，其逻辑量子比特相干时间超过物理比特。关于量子力学，下列说法正确的是（）A.量子比特的叠加态违背能量守恒定律B.光电效应中光电子的最大初动能与入射光强度成正比C.氢原子从高能级向低能级跃迁时，辐射光子的能量等于能级差D.α衰变中释放的氦核来自原子核外电子4.人工智能与传感器技术智能手机陀螺仪通过电容变化检测姿态，其核心部件为质量块与弹性体连接的电容器。当手机加速运动时，质量块因惯性滞后导致电容变化。若电容器两极板正对面积为S，间距为d，电介质介电常数为ε₀，当质量块带动极板移动使间距增大Δd时，电容变化量ΔC为（）A.$\frac{\varepsilon_0S}{d+\Deltad}-\frac{\varepsilon_0S}{d}$B.$\frac{\varepsilon_0S}{d}-\frac{\varepsilon_0S}{d+\Deltad}$C.$\frac{\varepsilon_0(S+\DeltaS)}{d}-\frac{\varepsilon_0S}{d}$D.$\frac{\varepsilon_0S}{d-\Deltad}-\frac{\varepsilon_0S}{d}$5.光热储能电站与热力学全球首个“双塔一机”光热储能电站通过27000块定日镜聚焦阳光至吸热塔，实现24小时供电。下列说法正确的是（）A.定日镜将光能转化为电能直接存储B.电站工作时不遵循热力学第二定律C.吸热塔内工质温度升高，内能增大，分子平均动能增大D.若某天阳光强度减半，电站输出功率也减半6.电磁学与新能源汽车2025年我国首制万吨级纯电动海船采用高压岸电充电，其充电电缆内通有正弦交变电流。若电缆某处磁场强度大小随时间变化规律为B=B₀sinωt，则该磁场产生的感生电场（）A.方向恒定，大小随时间变化B.方向周期性变化，大小随时间变化C.方向恒定，大小恒定D.方向周期性变化，大小恒定7.力学综合与科技热点“蛟龙”号在北极冰区下潜时，需克服海水阻力和浮力。若潜水器总质量为m，所受浮力F₀恒定，海水阻力与速度成正比（f=kv），则其匀速下潜时的功率为（）A.(mg-F₀)vB.kv²C.(mg-F₀+kv)vD.(mg-F₀)²/k8.光学与材料科学天津大学团队在2025年开发的半导体石墨烯引入带隙，突破传统石墨烯无带隙限制。关于光的性质，下列说法错误的是（）A.石墨烯的带隙对应光子能量的最小阈值B.光的干涉现象说明光具有波动性C.光从光密介质射入光疏介质时一定发生全反射D.光的偏振现象证明光是横波9.热学与环境保护2025年“BEST核聚变装置”底座安装完成，其真空室需维持10⁻⁵Pa的高真空。关于气体性质，下列说法正确的是（）A.真空室内气体分子间无相互作用力B.温度升高时，气体分子的平均动能增大C.压缩气体时，分子势能一定增大D.气体压强由分子间斥力产生10.动量守恒与航天工程火箭发射时，燃料燃烧产生的高温气体以速度v喷出，若火箭初始总质量为M，燃料质量为m，忽略重力和空气阻力，则燃料耗尽时火箭速度为（）A.$v\ln\frac{M}{M-m}$B.$v\ln\frac{M-m}{M}$C.$\frac{mv}{M-m}$D.$\frac{(M-m)v}{m}$二、实验题（共2题，共24分）11.基于AI的平抛运动实验（12分）某学习小组利用AI视频分析系统研究平抛运动，实验装置如图所示。斜槽末端水平，小球从斜槽某位置静止释放，AI系统自动记录小球在不同时刻的坐标（x,y）。（1）本实验需验证的关系是________（用x、y、重力加速度g、初速度v₀表示）。（2）若AI系统记录的某组数据为x=0.4m，y=0.2m，g=10m/s²，则小球初速度v₀=m/s。（3）若斜槽末端有微小倾斜（斜向右上方），则测得的v₀将（选填“偏大”“偏小”或“不变”）。12.电磁感应与新能源（12分）为模拟“人造太阳”的电磁约束原理，某同学设计如图所示实验：匝数N=100的线圈与滑动变阻器、电源串联，套在半径r=0.1m的环形玻璃管外，管内有电阻率ρ=1×10⁻⁶Ω·m的导电液体。（1）若线圈中电流I=2A，线圈中心磁感应强度B=μ₀NI/(2r)（μ₀=4π×10⁻⁷T·m/A），则B=________T。（2）若液体中通入电流I₀=1A，测得两端电压U=0.5V，则液体的横截面积S=m²。（3）当线圈电流增大时，管内液体将受到（选填“收缩”或“扩张”）的安培力。三、计算题（共3题，共36分）13.航天与万有引力综合（12分）2025年我国“微笑卫星”成功发射，其轨道为地球同步轨道与极地轨道的复合轨道。已知地球质量M=5.98×10²⁴kg，半径R=6.4×10⁶m，引力常量G=6.67×10⁻¹¹N·m²/kg²。（1）求同步卫星的轨道高度h；（2）若极地卫星轨道倾角为90°，周期T=12h，求其轨道半径r；（3）分析两卫星的线速度大小关系，并说明理由。14.电磁感应与能量转换（12分）“双塔光热电站”的吸热塔通过熔盐储热，其传热管道可视为水平放置的光滑金属导轨，导轨间距L=2m，匀强磁场B=0.5T竖直向下。一电阻R=1Ω的金属棒在导轨上以v=10m/s的速度匀速滑行，如图所示。（1）求金属棒中的感应电流大小和方向；（2）若棒的质量m=1kg，滑行距离x=5m，求安培力做的功；（3）若将产生的电能储存在电容C=1000μF的电容器中，求电容器最终的带电量。15.量子计算与热力学综合（12分）“本源悟空”量子计算机的量子比特需在10mK（-273.14℃）的极低温环境中运行。已知量子比特的能量量子化公式为Eₙ=nhν（n=0,1,2…，h=6.63×10⁻³⁴J·s，ν为频率）。（1）若ν=10¹⁰Hz，求n=1与n=0能级的能量差；（2）若环境温度T=10mK，根据玻尔兹曼分布，粒子处于n=1能级的概率与n=0能级的比值为e^(-ΔE/(kT))（k=1.38×10⁻²³J/K），计算该比值并说明低温环境的必要性；（3）若量子比特从n=2能级跃迁到n=1能级，辐射光子的波长为多少？三、论述题（16分）16.物理与可持续发展2025年全球首个“零碳城市”试点项目在深圳启动，其核心技术包括核聚变发电、光伏建筑一体化、量子通信网络等。结合高中物理知识，回答下列问题：（1）从能量转化角度，分析核聚变发电相比火力发电的优势；（2）某光伏屋顶的面积为100m²，光电转换效率为20%，若太阳辐射强度为1000W/m²，计算其一天（按6小时光照）的发电量；（3）量子通信利用光子的量子态进行加密，说明量子不可克隆定理如何保障通信安全；（4）列举两项你认为能推动“零碳城市”建设的物理技术，并简述原理。参考答案及评分标准（略）（注：实际试卷需附详细解析，此处从略。全卷共四大题，16小题，满分100分，考试时间90分钟。）命题说明：科技热点融合：试题覆盖2025年核聚变、量子计算、航天