2025年高考物理“物理與能源環(huán)境”關(guān)聯(lián)試題2025年高考物理試卷中，“物理與能源環(huán)境”主題的試題呈現(xiàn)出鮮明的時(shí)代特征和學(xué)科融合性，通過(guò)多樣化的情境設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)了對(duì)基礎(chǔ)知識(shí)、綜合應(yīng)用能力及科學(xué)素養(yǎng)的全面考查。以下從選擇題、實(shí)驗(yàn)題、計(jì)算題三大題型展開分析，揭示命題邏輯與解題路徑。一、選擇題：圖像分析與概念辨析結(jié)合能源熱點(diǎn)1.1新能源汽車能量轉(zhuǎn)化與效率分析某題以某品牌氫燃料電池汽車為背景，給出其工作原理示意圖及能量轉(zhuǎn)化流程圖（如圖1）。題目設(shè)置如下：選項(xiàng)A：“儲(chǔ)氫罐中氫氣釋放的化學(xué)能全部轉(zhuǎn)化為汽車的機(jī)械能”解析：需結(jié)合熱力學(xué)第二定律分析能量損耗環(huán)節(jié)。燃料電池的能量轉(zhuǎn)化效率約為40%-60%，剩余能量以熱能形式散失，且電機(jī)、傳動(dòng)系統(tǒng)存在機(jī)械損耗，因此“全部轉(zhuǎn)化”表述錯(cuò)誤。選項(xiàng)B：“燃料電池的正極反應(yīng)式為O?+4e?+4H?=2H?O”解析：考察電化學(xué)基礎(chǔ)。氫燃料電池中，氫氣在負(fù)極失電子生成H?，氧氣在正極得電子與H?結(jié)合生成水，該選項(xiàng)符合質(zhì)子交換膜燃料電池的反應(yīng)原理，正確。選項(xiàng)C：“汽車加速時(shí)，電動(dòng)機(jī)的輸入功率等于輸出功率”解析：電機(jī)工作時(shí)存在銅損（線圈電阻發(fā)熱）和鐵損（渦流、磁滯損耗），根據(jù)能量守恒定律，輸入功率=輸出功率+損耗功率，故該選項(xiàng)錯(cuò)誤。該題融合了化學(xué)反應(yīng)與能量、恒定電流、熱力學(xué)定律等模塊知識(shí)，要求考生從圖像中提取關(guān)鍵信息，如燃料電池效率曲線、電機(jī)功率隨轉(zhuǎn)速變化關(guān)系等，體現(xiàn)了“圖像化命題”趨勢(shì)。1.2可再生能源發(fā)電技術(shù)的物理原理另一選擇題組以“風(fēng)光互補(bǔ)發(fā)電系統(tǒng)”為情境，給出某地風(fēng)速-功率曲線和太陽(yáng)能電池板I-U特性曲線（如圖2），設(shè)置以下問(wèn)題：（1）當(dāng)風(fēng)速?gòu)?m/s增至10m/s時(shí)，風(fēng)力發(fā)電機(jī)輸出功率的變化情況是（）A.線性增大B.先增大后不變C.先不變后減小D.非線性增大解析：根據(jù)風(fēng)機(jī)功率公式P=0.5ρSv3η（ρ為空氣密度，S為葉片掃風(fēng)面積，v為風(fēng)速，η為效率），在額定風(fēng)速以下，功率與v3成正比；達(dá)到額定風(fēng)速后，功率保持恒定。由圖可知6m/s未達(dá)額定風(fēng)速，10m/s可能超過(guò)，需結(jié)合圖像中功率曲線的斜率變化判斷，正確答案為D。（2）若太陽(yáng)能電池板的內(nèi)阻為2Ω，當(dāng)輸出電壓為18V時(shí)，其輸出功率為（）解析：從I-U曲線中讀取U=18V對(duì)應(yīng)的電流I=2A，根據(jù)P=UI=18×2=36W。此處易誤將U=18V當(dāng)作路端電壓直接計(jì)算，需注意曲線中已包含內(nèi)阻分壓，無(wú)需額外列式E=U+Ir。二、實(shí)驗(yàn)題：基于真實(shí)情境的探究性設(shè)計(jì)2.1氫能儲(chǔ)存效率的測(cè)定實(shí)驗(yàn)（廣東卷特色題）題目提供如圖3所示的實(shí)驗(yàn)裝置：采用金屬氫化物儲(chǔ)氫罐（MH）、壓力傳感器、溫度傳感器及數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)。實(shí)驗(yàn)步驟如下：將儲(chǔ)氫罐抽真空后充入H?至初始?jí)毫?=3MPa，記錄初始溫度T?；接通電源使儲(chǔ)氫材料吸熱分解，釋放H?，穩(wěn)定后記錄終態(tài)壓力p?=1.2MPa、溫度T?；改變加熱功率，重復(fù)實(shí)驗(yàn)三次，數(shù)據(jù)如表1。設(shè)問(wèn)：（1）寫出儲(chǔ)氫材料分解的熱化學(xué)方程式（已知1molMH分解吸熱45kJ）。（2）計(jì)算第二次實(shí)驗(yàn)中儲(chǔ)氫罐釋放氫氣的物質(zhì)的量（假設(shè)H?為理想氣體，罐體積V=0.5L）。（3）分析實(shí)驗(yàn)誤差來(lái)源，并提出減小誤差的改進(jìn)措施。解題關(guān)鍵：第（2）問(wèn)需應(yīng)用理想氣體狀態(tài)方程pV=nRT，注意單位換算：p?=1.2×10?Pa，V=0.5×10?3m3，R=8.31J/(mol·K)，T?需轉(zhuǎn)換為熱力學(xué)溫度（如27℃=300K），解得n≈0.24mol。誤差分析應(yīng)考慮溫度傳感器響應(yīng)延遲、氣體泄漏、非理想氣體效應(yīng)等，改進(jìn)措施可答“采用絕熱容器減少熱損失”“增加壓力傳感器精度等級(jí)”等。2.2多用電表測(cè)量光伏組件參數(shù)（課標(biāo)外拓展實(shí)驗(yàn)）題目要求使用多用電表歐姆擋測(cè)定某破損太陽(yáng)能電池板的內(nèi)阻，并判斷其是否可修復(fù)。實(shí)驗(yàn)過(guò)程中需注意：選擇“×100”倍率擋，歐姆調(diào)零后測(cè)量；用遮光板覆蓋電池板表面，避免光生電動(dòng)勢(shì)干擾；記錄指針偏轉(zhuǎn)角度，對(duì)應(yīng)內(nèi)阻讀數(shù)為1500Ω（中值電阻為15Ω，指針指在表盤1/3處）。創(chuàng)新點(diǎn)：打破傳統(tǒng)伏安法測(cè)電阻的局限，要求考生理解多用電表原理及光照對(duì)半導(dǎo)體材料導(dǎo)電性的影響，體現(xiàn)“原理遷移”和“探究性”命題要求。三、計(jì)算題：力電融合與能源系統(tǒng)綜合建模3.1新能源汽車制動(dòng)能量回收系統(tǒng)（壓軸題）題目情境：某電動(dòng)巴士質(zhì)量為12t，在平直公路上以20m/s勻速行駛，司機(jī)踩下剎車后啟動(dòng)電磁制動(dòng)系統(tǒng)，將動(dòng)能轉(zhuǎn)化為電能儲(chǔ)存在電池中。已知制動(dòng)過(guò)程中車輪所受地面摩擦力恒為車重的0.05倍，電機(jī)回收效率為70%，電池容量為100kWh。設(shè)問(wèn)：（1）若巴士從開始制動(dòng)到停止滑行距離為50m，求電磁制動(dòng)力的平均功率；（2）若電池初始電量為30%，則該制動(dòng)過(guò)程能將電池電量提升至百分之幾？解題步驟：第（1）問(wèn)：先計(jì)算總制動(dòng)力F總=μmg+F電，由運(yùn)動(dòng)學(xué)公式v2=2as得a=4m/s2，再由F總=ma解得F電=3.6×10?N。平均速度v平=10m/s，故電磁制動(dòng)功率P=F電·v平=3.6×10?W。第（2）問(wèn)：動(dòng)能E_k=0.5mv2=2.4×10?J=0.667kWh，回收電能E=E_k×70%=0.467kWh，電池電量提升至30%+(0.467/100)×100%≈30.47%。難點(diǎn)突破：需區(qū)分摩擦力做功與電磁力做功的能量去向，摩擦力做功轉(zhuǎn)化為熱能，電磁力做功轉(zhuǎn)化為電能，二者總和等于動(dòng)能變化量。該題融合了牛頓運(yùn)動(dòng)定律、動(dòng)能定理、能量轉(zhuǎn)化效率等知識(shí)點(diǎn)，體現(xiàn)“力電融合”趨勢(shì)。3.2新型核能發(fā)電裝置的能量轉(zhuǎn)化（跨模塊綜合題）題目以“釷基熔鹽堆”為背景，給出堆芯結(jié)構(gòu)示意圖（如圖4），其中液態(tài)氟化釷在反應(yīng)堆中吸收中子發(fā)生裂變，釋放的能量將熔鹽加熱至800℃，再通過(guò)熱交換器產(chǎn)生高溫蒸汽驅(qū)動(dòng)汽輪機(jī)發(fā)電。設(shè)問(wèn)：（1）若反應(yīng)堆功率為200MW，鈾233裂變釋放能量為200MeV/核，求每秒發(fā)生裂變的原子核數(shù)；（2）已知熱交換器效率為90%，汽輪機(jī)效率為35%，求該核電站的總發(fā)電效率及輸出電功率。解析：第（1）問(wèn)：1MeV=1.6×10?13J，200MW=2×10?J/s，每秒裂變數(shù)N=P/(E·η)=2×10?/(200×1.6×10?13)=6.25×101?個(gè)。第（2）問(wèn)：總效率η總=90%×35%=31.5%，輸出功率P出=200MW×31.5%=63MW。命題意圖：通過(guò)前沿核能技術(shù)情境，考察考生對(duì)能量轉(zhuǎn)化效率的串聯(lián)計(jì)算能力，同時(shí)隱含對(duì)核反應(yīng)方程、質(zhì)能方程等知識(shí)的理解，呼應(yīng)“零碳能源”時(shí)代熱點(diǎn)。四、試題特點(diǎn)與備考啟示4.1命題趨勢(shì)總結(jié)情境真實(shí)性：試題情境均來(lái)自當(dāng)前能源科技前沿，如氫燃料電池、釷基熔鹽堆、風(fēng)光互補(bǔ)系統(tǒng)等，要求考生建立物理模型解決實(shí)際問(wèn)題。模塊融合性：力電綜合（如制動(dòng)能量回收）、熱學(xué)與電學(xué)結(jié)合（如儲(chǔ)氫罐熱力學(xué)計(jì)算）成為主流，單一知識(shí)點(diǎn)命題占比下降。數(shù)據(jù)呈現(xiàn)多樣化：圖像（I-U曲線、功率特性圖）、表格（實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)）、示意圖（裝置結(jié)構(gòu)圖）等非文本信息占比超過(guò)40%，考察信息提取能力。4.2備考建議強(qiáng)化跨模塊知識(shí)網(wǎng)絡(luò)：重點(diǎn)梳理“能量”主線，如從力學(xué)中的動(dòng)能定理、電磁學(xué)中的楞次定律到熱學(xué)中的熱力學(xué)定律，構(gòu)建統(tǒng)一的能量轉(zhuǎn)化框架。提升實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)能力：關(guān)注課標(biāo)外實(shí)驗(yàn)如傳感器應(yīng)用、非理想電路測(cè)量等，練習(xí)誤差分析與方案