2025年高考物理“物理與信息技術(shù)”融合試題2025年高考物理全國(guó)卷在延續(xù)對(duì)基礎(chǔ)知識(shí)考查的同時(shí)，進(jìn)一步深化了物理學(xué)科與信息技術(shù)的融合，通過真實(shí)情境的創(chuàng)設(shè)、數(shù)字化工具的應(yīng)用及跨學(xué)科問題的設(shè)計(jì)，全面考查學(xué)生的核心素養(yǎng)與創(chuàng)新能力。這種融合不僅體現(xiàn)在試題背景的科技化，更滲透于問題解決的思維過程中，引導(dǎo)學(xué)生從“解題”向“解決問題”轉(zhuǎn)變。一、基礎(chǔ)概念與信息技術(shù)工具的結(jié)合考查在選擇題部分，第14題以智能手機(jī)指紋識(shí)別傳感器為背景，考查了電容式傳感器的工作原理。題目給出了指紋識(shí)別模塊的簡(jiǎn)化結(jié)構(gòu)圖，其中絕緣基板上布滿了寬度為50μm的金屬電極條，當(dāng)手指按壓傳感器時(shí)，指紋的凸起部分與電極形成間距約10μm的平行板電容器，凹陷部分間距則增大至50μm。題目要求考生根據(jù)平行板電容器電容公式C=εS/d，分析指紋紋路變化如何引起電容值差異，并計(jì)算當(dāng)某電極條與指紋凸起形成的電容為5pF時(shí)，該區(qū)域的面積大小。此外，題目還進(jìn)一步設(shè)問：若傳感器采用頻率為1MHz的交變電壓測(cè)量電容變化，在指紋移動(dòng)過程中，通過電極的電流信號(hào)將呈現(xiàn)何種變化規(guī)律？這一問題既考查了電容的動(dòng)態(tài)變化對(duì)充放電電流的影響，又隱含了信息技術(shù)中信號(hào)處理的基本思想，要求學(xué)生將電容公式與交變電流的頻率特性結(jié)合，理解數(shù)字化測(cè)量的物理本質(zhì)。第18題則通過數(shù)字示波器的波形顯示功能，考查了電磁感應(yīng)中的楞次定律與圖像分析能力。題目提供了一個(gè)實(shí)驗(yàn)場(chǎng)景：將一根金屬桿在U形磁鐵形成的磁場(chǎng)中沿不同方向切割磁感線，同時(shí)用示波器記錄下感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的波形圖?？忌枰鶕?jù)示波器顯示的正弦波、余弦波或方波圖像，判斷金屬桿的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)（勻速、加速或振動(dòng)），并計(jì)算磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小。其中，當(dāng)金屬桿做簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)時(shí)，示波器顯示的電動(dòng)勢(shì)波形為正弦曲線，題目要求考生根據(jù)波形的峰值電壓（3V）、周期（0.2s）及金屬桿長(zhǎng)度（0.5m），推導(dǎo)磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度B。這一過程不僅需要學(xué)生掌握感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)公式E=BLv，還需理解簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)的速度變化規(guī)律v=v?cos(ωt)，并能從示波器圖像中提取關(guān)鍵參數(shù)，體現(xiàn)了信息技術(shù)工具對(duì)物理實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)采集與分析的支撐作用。二、實(shí)驗(yàn)題中的數(shù)字化探究與數(shù)據(jù)分析實(shí)驗(yàn)題第22題設(shè)計(jì)了一個(gè)基于傳感器的力學(xué)實(shí)驗(yàn)，要求考生利用光電門傳感器和數(shù)據(jù)采集器研究斜面上物體的運(yùn)動(dòng)規(guī)律。題目給出的實(shí)驗(yàn)裝置包括：傾斜角可調(diào)的斜面、帶遮光片的滑塊、兩個(gè)相距50cm的光電門傳感器，以及連接電腦的數(shù)據(jù)處理軟件。實(shí)驗(yàn)中，滑塊從斜面頂端由靜止釋放，通過光電門時(shí)，遮光片（寬度1cm）遮擋光線的時(shí)間被精確記錄，軟件自動(dòng)生成遮光片通過兩個(gè)光電門的時(shí)間分別為t?=0.005s和t?=0.0025s。題目第一問要求考生計(jì)算滑塊通過兩個(gè)光電門時(shí)的瞬時(shí)速度，并由此得出加速度大??；第二問則要求分析若遮光片寬度增大為2cm，測(cè)量得到的加速度值會(huì)偏大還是偏小，并說明理由。更具創(chuàng)新性的是第三問：數(shù)據(jù)處理軟件在采集到時(shí)間數(shù)據(jù)后，自動(dòng)繪制了滑塊運(yùn)動(dòng)的v-t圖像，但圖像并非理想的傾斜直線，而是呈現(xiàn)微小的波動(dòng)。題目要求考生結(jié)合傳感器的工作原理（如響應(yīng)時(shí)間、數(shù)據(jù)采樣頻率），分析這種波動(dòng)產(chǎn)生的可能原因，并提出改進(jìn)措施。這一問題突破了傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)題僅關(guān)注數(shù)據(jù)計(jì)算的局限，引導(dǎo)學(xué)生思考信息技術(shù)工具在實(shí)驗(yàn)中的誤差來源，培養(yǎng)了科學(xué)探究與創(chuàng)新能力。第23題則聚焦于數(shù)字化測(cè)量在電磁學(xué)實(shí)驗(yàn)中的應(yīng)用。題目提供了一個(gè)用電流傳感器研究RC電路充放電過程的實(shí)驗(yàn)方案：將10μF的電容器、10kΩ的電阻、12V直流電源及電流傳感器串聯(lián)成閉合回路，通過數(shù)據(jù)采集器記錄電容器充電過程中的電流隨時(shí)間變化曲線（I-t圖像）。題目首先要求考生根據(jù)圖像中電流的初始值（1.2mA）驗(yàn)證歐姆定律，然后通過圖像與時(shí)間軸所圍面積計(jì)算電容器最終儲(chǔ)存的電荷量，并與理論值Q=CU進(jìn)行比較。進(jìn)一步地，題目給出了改變電源電壓（6V、12V、18V）后得到的三條I-t曲線，要求考生分析曲線形狀的變化規(guī)律，并解釋為何充電時(shí)間常數(shù)τ=RC與電壓無關(guān)。最具挑戰(zhàn)性的是最后一問：若將電流傳感器替換為電壓傳感器并聯(lián)在電容器兩端，重新進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，得到的U-t圖像會(huì)呈現(xiàn)何種形狀？如何根據(jù)該圖像計(jì)算電容器的電容值？這一問題要求學(xué)生理解不同傳感器的測(cè)量原理，以及數(shù)據(jù)采集方式對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果呈現(xiàn)形式的影響，體現(xiàn)了數(shù)字化實(shí)驗(yàn)中“測(cè)量工具-數(shù)據(jù)形式-物理規(guī)律”的內(nèi)在聯(lián)系。三、計(jì)算題中的復(fù)雜系統(tǒng)建模與工程應(yīng)用計(jì)算題第25題以新能源汽車的無線充電技術(shù)為背景，綜合考查了電磁感應(yīng)、交變電流及能量轉(zhuǎn)化的知識(shí)。題目給出了無線充電系統(tǒng)的簡(jiǎn)化模型：地面發(fā)射線圈與汽車接收線圈構(gòu)成的互感裝置，其中發(fā)射線圈通入頻率為85kHz的高頻交變電流，在周圍空間產(chǎn)生交變磁場(chǎng)，接收線圈則通過電磁感應(yīng)獲得電能。題目首先要求考生根據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律，推導(dǎo)接收線圈的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)公式E=NΔΦ/Δt，并計(jì)算當(dāng)發(fā)射線圈電流的峰值為10A、線圈匝數(shù)為500匝、磁通量變化率為0.02Wb/s時(shí)，接收線圈的峰值電壓。接著，題目提供了充電過程中的能量損耗數(shù)據(jù)：發(fā)射功率為3.3kW，接收功率為2.97kW，要求計(jì)算系統(tǒng)的能量傳輸效率，并分析損耗的主要原因（如電磁輻射、線圈電阻焦耳熱等）。更復(fù)雜的是，題目進(jìn)一步考慮了汽車行駛過程中的動(dòng)態(tài)充電場(chǎng)景：當(dāng)汽車以60km/h的速度通過埋有發(fā)射線圈的路面時(shí)，接收線圈需要在0.5秒內(nèi)完成一次能量耦合。考生需要計(jì)算在此過程中，接收線圈相對(duì)于發(fā)射線圈的運(yùn)動(dòng)速度（轉(zhuǎn)化為m/s），并分析這種相對(duì)運(yùn)動(dòng)對(duì)磁通量變化率的影響——由于線圈存在一定長(zhǎng)度（2m），當(dāng)汽車勻速通過時(shí)，磁通量先增加后減小，形成一個(gè)對(duì)稱的變化過程，題目要求考生畫出磁通量隨時(shí)間變化的Φ-t圖像，并指出感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的最大值出現(xiàn)在哪個(gè)時(shí)刻。這一問題不僅需要學(xué)生掌握電磁感應(yīng)的基本規(guī)律，還需具備將實(shí)際工程問題轉(zhuǎn)化為物理模型的能力，理解信息技術(shù)中無線傳輸技術(shù)的物理本質(zhì)。第26題則聚焦于量子通信中的光子偏振態(tài)控制，考查了光的波動(dòng)性與量子物理的初步知識(shí)。題目以我國(guó)“墨子號(hào)”量子科學(xué)實(shí)驗(yàn)衛(wèi)星的星地量子通信為背景，描述了利用光子的偏振態(tài)（水平偏振、垂直偏振、45°偏振等）進(jìn)行信息編碼的過程。題目首先要求考生計(jì)算波長(zhǎng)為800nm的光子能量（E=hc/λ），并解釋為何選用近紅外波段進(jìn)行量子通信（大氣吸收少、傳輸距離遠(yuǎn)）。接著，題目給出了一個(gè)光子偏振態(tài)的測(cè)量裝置——偏振片與光子探測(cè)器的組合，當(dāng)偏振片的透振方向與光子偏振方向夾角為θ時(shí)，探測(cè)到光子的概率為cos2θ。題目設(shè)計(jì)了一個(gè)通信場(chǎng)景：發(fā)送方以“水平偏振=0”“垂直偏振=1”的規(guī)則發(fā)送二進(jìn)制信息“1011”，接收方的偏振片透振方向先設(shè)為水平，后旋轉(zhuǎn)至45°，要求考生計(jì)算兩種情況下接收到的信號(hào)強(qiáng)度及誤碼率。這一問題將光的偏振知識(shí)與量子通信技術(shù)結(jié)合，展現(xiàn)了物理學(xué)基礎(chǔ)研究對(duì)信息技術(shù)革命的推動(dòng)作用，同時(shí)也考查了學(xué)生的概率統(tǒng)計(jì)思想與邏輯推理能力。四、開放性試題中的技術(shù)創(chuàng)新與批判性思維作為新增的題型，開放性試題第30題以“智能家居中的傳感器應(yīng)用”為主題，要求考生從物理原理出發(fā)，設(shè)計(jì)一個(gè)基于溫度傳感器的自動(dòng)控溫系統(tǒng)。題目給出了以下背景信息：某家庭需要為陽(yáng)臺(tái)設(shè)計(jì)一個(gè)智能保溫裝置，當(dāng)溫度低于15℃時(shí)自動(dòng)啟動(dòng)加熱，高于25℃時(shí)停止加熱，裝置包括熱敏電阻（溫度系數(shù)為-0.04/℃）、定值電阻、電源及控制電路?？忌枰瓿梢韵氯蝿?wù)：（1）畫出該溫控系統(tǒng)的電路圖，說明熱敏電阻應(yīng)采用串聯(lián)還是并聯(lián)方式接入電路；（2）若熱敏電阻在20℃時(shí)的阻值為5kΩ，計(jì)算當(dāng)溫度降至15℃時(shí)的電阻值，并設(shè)計(jì)一個(gè)分壓電路，使此時(shí)控制電路的輸入電壓達(dá)到觸發(fā)閾值（3V）；（3）分析該系統(tǒng)可能存在的缺陷（如響應(yīng)時(shí)間過長(zhǎng)、溫度波動(dòng)過大），并提出改進(jìn)方案（如采用橋式電路提高靈敏度、增加hysteresis回路減少頻繁啟停）。這一問題沒有標(biāo)準(zhǔn)答案，考生可以根據(jù)自己的知識(shí)儲(chǔ)備和創(chuàng)新思維，設(shè)計(jì)不同的電路方案，體現(xiàn)了物理知識(shí)在信息技術(shù)產(chǎn)品設(shè)計(jì)中的實(shí)際應(yīng)用，同時(shí)培養(yǎng)了學(xué)生的工程思維與問題解決能力。另一道開放性試題則圍繞“虛擬現(xiàn)實(shí)（VR）設(shè)備中的物理原理”展開，題目提供了VR眼鏡的光學(xué)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖，包括兩個(gè)焦距為5cm的凸透鏡（目鏡）和分辨率為2560×1440的顯示屏?？忌枰治觯海?）為何VR眼鏡的顯示屏距離目鏡的距離必須小于焦距？（2）當(dāng)用戶觀看顯示屏上的像素點(diǎn)時(shí)，所成的虛像位于何處（計(jì)算像距）？（3）若顯示屏的刷新率為90Hz，每個(gè)像素點(diǎn)的發(fā)光時(shí)間為1/90s，分析這如何影響人眼的視覺暫留效應(yīng)，減少眩暈感。此外，題目還引導(dǎo)考生思考VR設(shè)備可能存在的視覺偏差問題，如當(dāng)用戶頭部轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，顯示屏圖像的更新延遲會(huì)導(dǎo)致“運(yùn)動(dòng)-視覺不匹配”，要求考生從加速度傳感器的響應(yīng)速度（通常為1ms級(jí)）和圖像處理的計(jì)算時(shí)間（約5ms）角度，估算最大允許的頭部轉(zhuǎn)動(dòng)角速度，以確保圖像更新與頭部運(yùn)動(dòng)同步。這類問題將幾何光學(xué)、視覺生理與信息技術(shù)中的傳感器響應(yīng)、數(shù)據(jù)處理速度結(jié)合，鼓勵(lì)學(xué)生從多學(xué)科角度分析技術(shù)問題，培養(yǎng)了批判性思維與創(chuàng)新