2025年下学期高中物理应用性试卷

2025年下学期高中物理应用性试卷一、选择题（共10小题，每题4分，共40分）1.新能源汽车能量转换某品牌纯电动汽车搭载400V高压电池组，其电动机额定功率为150kW。若汽车以60km/h的速度匀速行驶时，电动机输出功率为50kW，轮胎与地面间的摩擦力为3000N。下列说法正确的是（）A.汽车行驶时将电能全部转化为机械能B.匀速行驶时的机械效率为83.3%C.电池组充满电（容量80kWh）后可匀速行驶192kmD.若车速提升至120km/h，摩擦力不变时输出功率将变为200kW2.智能家居中的传感器应用某家庭安装了智能光照系统，其核心部件为光敏电阻（阻值随光照强度增大而减小）和微处理器。当光照强度低于100lux时，系统自动点亮LED灯。若电路中电源电压不变，下列电路设计合理的是（）A.光敏电阻与LED灯串联，光照减弱时LED两端电压增大B.光敏电阻与定值电阻串联，LED灯并联在光敏电阻两端C.光敏电阻与定值电阻并联，LED灯串联在干路中D.光敏电阻与LED灯并联，光照增强时通过LED的电流增大3.桥梁抗震设计某悬索桥主缆采用高强度钢索，其弹性模量为2×10¹¹Pa，横截面积为0.1m²。若地震时主缆承受水平方向的拉力从5×10⁷N突然增至8×10⁷N，钢索长度为1000m，则此过程中钢索的伸长量为（）A.0.15mB.0.3mC.1.5mD.3m4.无人机物流运输一架四旋翼无人机在竖直方向做匀变速运动，其搭载的货物质量为2kg。地面监控显示，某时刻货物对无人机的压力为16N。此时无人机的加速度大小为（）A.2m/s²向上B.2m/s²向下C.8m/s²向上D.8m/s²向下5.5G通信技术5G信号采用毫米波频段（频率30GHz），基站天线增益为15dBi，手机接收灵敏度为-90dBm。若基站发射功率为43dBm（1W=30dBm），不考虑信号衰减，手机与基站的最大直线距离约为（）（提示：增益G=10lg(P₁/P₀)，功率衰减公式Pᵣ=Pₜ+Gₜ+Gᵣ-20lg(d)-20lg(f)+27.55）A.500mB.1kmC.3kmD.5km6.人造卫星轨道调整某低轨道侦察卫星（轨道半径R）因大气阻力作用，轨道半径逐渐减小至0.9R。若地球质量为M，引力常量为G，下列说法正确的是（）A.卫星的线速度将变为原来的√(10/9)倍B.卫星的周期将变为原来的0.9³/²倍C.卫星的向心加速度将减小D.卫星的机械能保持不变7.医疗影像中的物理原理CT扫描利用X射线穿透人体，不同组织对X射线的衰减系数不同。若某组织的衰减系数为μ，X射线穿过厚度为d的该组织后，强度变为原来的1/e（e为自然对数底数），则该组织的厚度d为（）A.1/μB.μC.ln2/μD.μln28.建筑节能中的热传递某被动式超低能耗建筑采用三层玻璃窗（每层玻璃厚度3mm，导热系数0.8W/(m·K)），中间空气层厚度12mm（导热系数0.025W/(m·K)）。若冬季室内外温差为25℃，则通过1m²窗户的散热功率为（）A.15.6WB.31.2WC.62.5WD.125W9.量子通信加密量子密钥分发基于单光子偏振态传输，若采用水平（H）、竖直（V）、45°（D）、135°（A）四种偏振态，发送方随机选择偏振态，接收方随机选择测量基（H/V或D/A）。某次通信中，发送方发送1000个光子，接收方测量基与发送基匹配的概率为50%，则理论上双方可共享的原始密钥长度为（）A.250bitB.500bitC.750bitD.1000bit10.体育运动中的力学分析某运动员在蹦床上做竖直弹跳，从接触蹦床到速度减为零的过程中，蹦床弹力F随时间t的变化如图所示（设向上为正方向）。若运动员质量60kg，重力加速度g=10m/s²，则此过程中运动员的动量变化量为（）A.-1200kg·m/sB.-600kg·m/sC.600kg·m/sD.1200kg·m/s二、实验题（共2小题，共30分）11.伏安法测太阳能电池板的电动势和内阻（15分）某小组用伏安法测量单晶硅太阳能电池板的电动势E和内阻r，实验器材有：太阳能电池板（E约3V，r约1Ω）电压表（量程0~3V，内阻约3kΩ）电流表（量程0~0.6A，内阻约0.1Ω）滑动变阻器（0~20Ω，额定电流1A）开关、导线若干（1）为减小实验误差，电流表应采用______（填“内接”或“外接”）法，理由是______；（2）请在虚线框内画出实验电路图；（3）某次测量中，电压表读数为2.5V，电流表读数为0.4A，此时电池板的输出功率为______W；若调节滑动变阻器使电流变为0.2A，则电压表示数将______（填“大于2.7V”“等于2.7V”或“小于2.7V”）。12.探究单摆周期与摆长的关系（15分）某同学用智能手机的“物理实验助手”APP测量单摆周期，步骤如下：①将手机固定在摆球上，开启加速度传感器；②让摆球在竖直平面内做小角度摆动，记录加速度-时间图像；③从图像中截取10个周期的总时间，计算平均周期。（1）若摆线长98cm，摆球直径2cm，当地重力加速度g=9.8m/s²，则理论周期T=s；（2）实验中若摆角过大（超过10°），周期测量值将（填“偏大”“偏小”或“不变”）；（3）若手机传感器采样频率为100Hz，某次实验中10个周期的总时间显示为19.8s，则周期测量的最大绝对误差为______s。三、计算题（共3小题，共50分）13.风力发电场能量转换效率（16分）某海上风电场安装20台单机容量6MW的风力发电机，叶片长度60m，空气密度1.2kg/m³。（1）若风速为10m/s时，通过单个叶片扫风面积的风功率是多少？（4分）（2）若此时发电机的发电功率为2MW，求风能利用系数（风功率转化为电能的效率）；（6分）（3）若某日平均风速为8m/s，全天发电量为1.2×10⁶kWh，求该风电场当天的总发电效率（保留两位有效数字）。（6分）14.电磁弹射技术应用（17分）某航母电磁弹射器采用直线电机，其初级磁场强度为5T，次级（滑块）有效长度3m，通过电流1×10⁴A。若舰载机质量30t，弹射距离100m，所受平均阻力为重力的0.1倍。（1）求滑块对舰载机的平均推力大小；（5分）（2）若舰载机离开弹射器时速度达到70m/s，求弹射过程中克服阻力做的功及电机输出的总能量；（6分）（3）若电源电压为3000V，弹射时间2s，求该过程中的平均电流及电能转化效率。（6分）15.航天器返回大气层的热防护（17分）某返回舱质量3000kg，以8km/s的速度进入大气层，通过“烧蚀层”材料汽化带走热量。已知烧蚀材料的汽化热为1.5×10⁶J/kg，返回舱与空气摩擦产生的热量有40%被烧蚀层吸收。（1）若返回舱速度降至4km/s，求此过程中因摩擦产生的总热量；（5分）（2）计算需要烧蚀掉的材料质量；（6分）（3）若返回舱表面积为20m²，烧蚀层初始厚度5cm，材料密度1.8×10³kg/m³，求烧蚀层完全汽化前返回舱最多可损失多少机械能（结果保留一位小数）。（6分）四、综合应用题（共2小题，共30分）16.智能交通系统中的物理建模（15分）某城市路口采用“绿波带”协调控制，即各路口红绿灯周期相同（60s），绿灯时长30s。若汽车在绿灯启动时以1m/s²的加速度匀加速至15m/s，随后匀速行驶。相邻路口间距1.2km，忽略汽车启动反应时间。（1）求汽车从一个路口到下一个路口的最短行驶时间；（5分）（2）为实现“绿波带”，相邻路口的绿灯启亮时刻应相差多少秒？（5分）（3）若某汽车因故障在路口延迟5s启动，为不闯红灯，司机需将匀速行驶速度至少提高到多少？（5分）17.碳中和背景下的能源系统（15分）某工业园区构建“光伏+储能+热泵”综合能源系统：光伏电站：装机容量10MW，平均发电效率18%，年有效日照小时数1500h；锂电池储能：充放电效率90%，可存储光伏日发电量的40%；空气源热泵：制热系数3.5（消耗1kWh电能可产生3.5kWh热能）。（1）计算该光伏电站的年发电量及可减排二氧化碳的质量（煤电碳排放系数0.785kg/kWh）；（6分）（2）若某日光伏最大输出功率8MW，储能系统以2MW功率充电4小时，求当天可存储的最大电能及热泵可提供的最大热量；（5分）（3）若园区年需热能5×10⁷kWh，计算热泵系统每年可节