2025年高考物理“我的科學(xué)夢(mèng)”展望試題一、選擇題：科學(xué)素養(yǎng)與基礎(chǔ)能力融合我國(guó)自主研發(fā)的“九章三號(hào)”量子計(jì)算原型機(jī)實(shí)現(xiàn)255個(gè)光子操縱，其量子優(yōu)勢(shì)較“九章二號(hào)”提升百萬倍。關(guān)于量子計(jì)算機(jī)的工作原理，下列說法正確的是A.量子比特只能處于0或1兩種確定狀態(tài)B.量子糾纏現(xiàn)象違背能量守恒定律C.量子計(jì)算機(jī)利用量子疊加態(tài)實(shí)現(xiàn)并行計(jì)算D.量子隧穿效應(yīng)使量子計(jì)算機(jī)不受溫度影響2024年12月，我國(guó)“嫦娥六號(hào)”完成月球背面采樣返回任務(wù)，探測(cè)器在月面著陸過程中采用“動(dòng)力下降”方式。若探測(cè)器質(zhì)量為2000kg，從距月面100m處開始勻減速下降，經(jīng)10s著陸，月球表面重力加速度取1.6m/s2，則此過程中發(fā)動(dòng)機(jī)的反推力大小為A.2400NB.3200NC.5600ND.6400N某同學(xué)設(shè)計(jì)“家庭光伏儲(chǔ)能系統(tǒng)”模擬實(shí)驗(yàn)：用太陽能電池板給鋰電池充電，再通過逆變器為用電器供電。已知電池板輸出電壓18V，內(nèi)阻2Ω，鋰電池電動(dòng)勢(shì)3.7V，充電效率80%。若要使鋰電池獲得最大充電功率，外接的充電電阻應(yīng)為A.0.5ΩB.1ΩC.1.5ΩD.2Ω2025年世界物理錦標(biāo)賽中，我國(guó)選手使用新型超導(dǎo)磁懸浮列車模型創(chuàng)造486km/h的速度紀(jì)錄。關(guān)于超導(dǎo)磁懸浮，下列說法錯(cuò)誤的是A.利用超導(dǎo)體的完全抗磁性實(shí)現(xiàn)懸浮B.列車懸浮時(shí)與軌道間無摩擦阻力C.低溫環(huán)境是超導(dǎo)材料正常工作的必要條件D.懸浮高度與超導(dǎo)線圈中的電流強(qiáng)度無關(guān)如圖所示為“人造太陽”EAST裝置的托卡馬克磁場(chǎng)示意圖，環(huán)形線圈通入電流后在真空室產(chǎn)生螺旋強(qiáng)磁場(chǎng)，將等離子體約束在環(huán)形區(qū)域內(nèi)。若等離子體帶正電，則它在磁場(chǎng)中所受洛倫茲力的方向A.始終指向環(huán)心B.沿環(huán)形切線方向C.垂直于磁場(chǎng)方向向外D.隨粒子運(yùn)動(dòng)方向變化二、實(shí)驗(yàn)題：探究能力與創(chuàng)新思維并重6.某研究性學(xué)習(xí)小組為實(shí)現(xiàn)“綠色能源家庭”的科學(xué)夢(mèng)，設(shè)計(jì)“雙軸太陽能跟蹤系統(tǒng)”實(shí)驗(yàn)裝置，其核心是通過光敏電阻感知光照強(qiáng)度，控制電機(jī)調(diào)整太陽能板角度。（1）用多用電表“×100”擋位測(cè)量某光敏電阻在暗室中的阻值，指針如圖所示，讀數(shù)為______Ω；用“×1”擋位測(cè)量同一電阻時(shí)，操作上應(yīng)先進(jìn)行______。（2）為驗(yàn)證“光照強(qiáng)度與電阻成反比”的猜想，需將光敏電阻、滑動(dòng)變阻器、6V電源、電流表（0.6A）、電壓表（3V）等組成測(cè)量電路。請(qǐng)?jiān)谔摼€框內(nèi)畫出實(shí)驗(yàn)電路圖（滑動(dòng)變阻器需分壓式接法）。（3）實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)如下表，其中第5組數(shù)據(jù)明顯異常，可能原因是______；若僅修正該組數(shù)據(jù)，所得結(jié)論是否支持猜想？______（填“是”或“否”）。光照強(qiáng)度E（lux）100200300400500600電阻R（kΩ）5.02.51.71.20.10.8（4）該小組計(jì)劃用此裝置控制12V直流電機(jī)，需將光敏電阻輸出的0-3V信號(hào)轉(zhuǎn)換為0-5V控制信號(hào)，應(yīng)選用的電路元件是______（填“分壓電阻”“運(yùn)算放大器”或“電磁繼電器”）。三、計(jì)算題：真實(shí)情境與綜合應(yīng)用7.“深空探測(cè)”科學(xué)夢(mèng)背景下，我國(guó)計(jì)劃2030年實(shí)現(xiàn)載人登月。某登月艙在月球表面著陸前，先在距月面高度h=100km的圓形軌道上做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，然后啟動(dòng)反推發(fā)動(dòng)機(jī)減速變軌，進(jìn)入近月點(diǎn)高度h1=15km的橢圓軌道。已知月球質(zhì)量M=7.35×1022kg，半徑R=1738km，引力常量G=6.67×10?11N·m2/kg2。（1）求登月艙在圓形軌道上的運(yùn)行周期；（2）若橢圓軌道近月點(diǎn)的速度為v1=1.8km/s，求遠(yuǎn)月點(diǎn)的速度v2；（3）在橢圓軌道運(yùn)行過程中，發(fā)動(dòng)機(jī)僅在近月點(diǎn)短暫點(diǎn)火進(jìn)行“動(dòng)力下降”，使登月艙在200s內(nèi)勻減速降至月面。若忽略月球自轉(zhuǎn)及燃料消耗，求此過程中反推發(fā)動(dòng)機(jī)的平均功率。8.為實(shí)現(xiàn)“可控核聚變”科學(xué)夢(mèng)，我國(guó)“新奧裝置”通過強(qiáng)激光約束氘氚等離子體。某實(shí)驗(yàn)中，激光功率P=1.5×101?W，聚焦在半徑r=0.1mm的靶丸上，持續(xù)時(shí)間t=10ns，靶丸吸收激光能量的效率為η=30%。已知氘核質(zhì)量mD=2.014u，氚核質(zhì)量mT=3.016u，氦核質(zhì)量mHe=4.003u，中子質(zhì)量mn=1.009u，1u=1.66×10?2?kg，c=3×10?m/s。（1）計(jì)算激光照射期間靶丸單位面積吸收的能量密度；（2）若靶丸中氘氚混合物共1mg，且全部發(fā)生聚變反應(yīng)，求釋放的核能；（3）若激光能量?jī)H用于加熱靶丸，求靶丸溫度升高量（等離子體比熱容c=1.2×103J/kg·℃）。四、論述題：科學(xué)態(tài)度與社會(huì)責(zé)任9.閱讀材料，完成下列問題。材料一：2025年《自然》雜志報(bào)道，我國(guó)科學(xué)家在室溫超導(dǎo)領(lǐng)域取得突破，發(fā)現(xiàn)常壓下臨界溫度Tc=288K的镥基超導(dǎo)材料，但其超導(dǎo)機(jī)制尚未明確。材料二：某企業(yè)宣稱已基于該材料研制出“超導(dǎo)電池”，能量密度達(dá)5000Wh/kg，充電時(shí)間僅需10分鐘，并計(jì)劃2026年量產(chǎn)。（1）結(jié)合超導(dǎo)材料的零電阻特性，分析“超導(dǎo)電池”在電動(dòng)汽車中的應(yīng)用優(yōu)勢(shì)；（2）有網(wǎng)友質(zhì)疑該企業(yè)宣傳的科學(xué)性，請(qǐng)從能量守恒定律和材料科學(xué)角度提出兩條質(zhì)疑依據(jù)；（3）作為未來的物理研究者，你認(rèn)為在室溫超導(dǎo)研究中應(yīng)秉持怎樣的科學(xué)精神？請(qǐng)列舉具體研究方法說明。五、開放性試題：創(chuàng)新設(shè)計(jì)與實(shí)踐能力10.“未來能源島”科學(xué)夢(mèng)項(xiàng)目要求設(shè)計(jì)一個(gè)完全自給的離岸式生態(tài)社區(qū)能源系統(tǒng)，需滿足50戶家庭（平均每戶日用電10kWh）的能源需求?，F(xiàn)有技術(shù)選項(xiàng)包括：20kW風(fēng)力發(fā)電機(jī)（風(fēng)速≥3m/s啟動(dòng)，額定風(fēng)速12m/s，效率35%）250W單晶硅太陽能板（標(biāo)準(zhǔn)光照下日發(fā)電量1.2kWh，效率22%）10kWh鋰電池儲(chǔ)能系統(tǒng)（充放電效率90%，循環(huán)壽命3000次）小型波浪能發(fā)電機(jī)（平均功率5kW，效率20%）（1）若該社區(qū)年均風(fēng)速≥3m/s的天數(shù)為200天，設(shè)計(jì)風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)時(shí)需考慮的氣候因素有______（至少列舉2點(diǎn)）；（2）計(jì)算滿足基本用電需求所需的太陽能板數(shù)量（保留整數(shù)），并說明儲(chǔ)能系統(tǒng)在其中的作用；（3）請(qǐng)?jiān)谙聢D方框中補(bǔ)充能源系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖，用箭頭標(biāo)注能量流動(dòng)方向，并說明選擇該方案的理由。（能源系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖：太陽能板/風(fēng)力發(fā)電機(jī)/波浪能發(fā)電機(jī)→[]→[]→家庭用電）（4）為提高系統(tǒng)穩(wěn)定性，提出一種創(chuàng)新改進(jìn)方案（可結(jié)合2025年物理前沿技術(shù)，如“鈣鈦礦-硅疊層太陽能電池”“固態(tài)儲(chǔ)氫技術(shù)”等）。六、選考題：學(xué)科交叉與前沿探索11.[物理與航天]我國(guó)“巡天空間望遠(yuǎn)鏡”的“太空眼”——2.5米口徑主鏡采用輕量化碳化硅材料，其面形精度達(dá)納米級(jí)。（1）計(jì)算望遠(yuǎn)鏡對(duì)波長(zhǎng)λ=550nm綠光的最小分辨角（用弧度表示）；（2）若該望遠(yuǎn)鏡觀測(cè)到某星系光譜紅移量z=0.1（z=Δλ/λ?），根據(jù)哈勃定律v=H?d（H?=70km/s/Mpc），估算該星系距離地球的距離（1Mpc=3.26光年）。12.[物理與生命科學(xué)]2025年諾貝爾生理學(xué)或醫(yī)學(xué)獎(jiǎng)授予“生物分子磁共振成像技術(shù)”，該技術(shù)利用電子自旋共振（ESR）原理探測(cè)生物體內(nèi)自由基濃度。（1）解釋電子自旋共振現(xiàn)象與核磁共振的本質(zhì)區(qū)別；（2）某ESR儀器磁場(chǎng)強(qiáng)度B=0.3T，電子旋磁比γ=1.76×1011T?1·s?1，計(jì)算共振頻率（h=6.63×10?3?J·s）。13.[物理與材料科學(xué)]石墨烯量子點(diǎn)作為新型光電材料，其帶隙Eg可通過尺寸調(diào)控實(shí)現(xiàn)0.5-2.0eV的連續(xù)變化。（1）計(jì)算Eg=1.5eV對(duì)應(yīng)的光吸收波長(zhǎng)上限；（2）若將石墨烯量子點(diǎn)制成太陽能電池，理論光電轉(zhuǎn)