2025年高考物理“科學(xué)思維方法”綜合測試試題一、選擇題（共4小題，每小題6分，共24分。在每小題給出的四個選項中，第1-2題只有一項符合題目要求，第3-4題有多項符合題目要求）1.物理學(xué)研究方法的理解與應(yīng)用在物理學(xué)發(fā)展過程中，科學(xué)家們創(chuàng)造了多種科學(xué)研究方法。下列關(guān)于這些方法的說法正確的是（）A.在不需要考慮物體本身的大小和形狀時，用質(zhì)點來代替物體的方法叫假設(shè)法B.根據(jù)速度定義式v=Δx/Δt，當(dāng)Δt非常小時，Δx/Δt就可以表示物體在t時刻的瞬時速度，該定義應(yīng)用了極限思想方法C.在探究加速度、力和質(zhì)量三者之間的關(guān)系時，先保持質(zhì)量不變研究加速度與力的關(guān)系，再保持力不變研究加速度與質(zhì)量的關(guān)系，該實驗應(yīng)用了類比法D.在推導(dǎo)勻變速直線運動位移公式時，把整個運動過程劃分成很多小段，每一小段近似看作勻速直線運動，然后把各小段的位移相加，這里采用了控制變量法解析：本題考查對物理學(xué)研究方法的理解。選項A中用質(zhì)點代替物體的方法是理想模型法，不是假設(shè)法，A錯誤；選項B中瞬時速度的定義應(yīng)用了極限思想，當(dāng)時間間隔Δt趨近于0時，平均速度趨近于瞬時速度，B正確；選項C中探究加速度、力和質(zhì)量關(guān)系的實驗應(yīng)用了控制變量法，C錯誤；選項D中推導(dǎo)勻變速直線運動位移公式時采用的是微元法，D錯誤。故本題答案為B。2.電磁學(xué)現(xiàn)象的分析與推理如圖所示，空間存在垂直紙面向里的勻強磁場，一電子以速度v從O點垂直射入磁場，經(jīng)過一段時間后從P點射出磁場。已知電子電荷量為e，質(zhì)量為m，磁場的磁感應(yīng)強度為B，OP之間的距離為d。則下列說法正確的是（）A.電子在磁場中運動的軌跡半徑為d/2B.電子在磁場中運動的時間為πd/(2v)C.若僅增大電子入射速度v，電子從磁場射出時的位置P點將向右移動D.若僅增大磁場的磁感應(yīng)強度B，電子在磁場中運動的時間將增大解析：本題考查帶電粒子在勻強磁場中的運動，主要考查推理能力。電子在磁場中做勻速圓周運動，洛倫茲力提供向心力，有evB=m(v2/r)，解得軌跡半徑r=mv/(eB)。電子從O點垂直射入磁場，從P點射出，OP為軌跡的弦長，根據(jù)幾何關(guān)系可知，OP=2rsinθ，其中θ為軌跡所對圓心角的一半。由于電子垂直射入磁場，速度方向與磁場方向垂直，所以軌跡圓心在垂直于速度方向的直線上，當(dāng)電子從P點射出時，OP的距離d=2r，因此軌跡半徑r=d/2，A正確；電子在磁場中運動的圓心角為π，運動時間t=(πr)/v=πd/(2v)，B正確；若增大電子入射速度v，根據(jù)r=mv/(eB)可知，軌跡半徑增大，OP距離2r增大，P點將向右移動，C正確；若增大磁感應(yīng)強度B，軌跡半徑減小，但圓心角仍為π，運動時間t=(πm)/(eB)，B增大，t減小，D錯誤。故本題答案為ABC。3.力學(xué)綜合問題的分析與計算如圖所示，質(zhì)量為M的木板靜止在光滑水平面上，木板上表面粗糙，有一質(zhì)量為m的物塊以初速度v?從木板左端滑上木板。已知物塊與木板之間的動摩擦因數(shù)為μ，重力加速度為g。則下列說法正確的是（）A.物塊和木板組成的系統(tǒng)動量守恒B.物塊在木板上滑行的過程中，系統(tǒng)產(chǎn)生的熱量為mv?2/2C.若物塊最終未從木板上滑下，則木板的最大速度為mv?/(M+m)D.若物塊最終從木板上滑下，則物塊滑下木板時的速度一定大于木板的速度解析：本題考查動量守恒定律和能量守恒定律的應(yīng)用，主要考查分析綜合能力。由于水平面光滑，物塊和木板組成的系統(tǒng)在水平方向不受外力，動量守恒，A正確；系統(tǒng)產(chǎn)生的熱量等于系統(tǒng)機械能的減少量，當(dāng)物塊最終未從木板上滑下時，兩者共速，根據(jù)動量守恒定律有mv?=(M+m)v，系統(tǒng)產(chǎn)生的熱量Q=mv?2/2-(M+m)v2/2=Mmv?2/[2(M+m)]，B錯誤；若物塊最終未從木板上滑下，木板的最大速度即為兩者共速時的速度v=mv?/(M+m)，C正確；若物塊最終從木板上滑下，根據(jù)動量守恒定律，物塊的速度一定大于木板的速度，否則物塊將不會滑下，D正確。故本題答案為ACD。4.實驗設(shè)計與誤差分析某同學(xué)用如圖所示的裝置探究加速度與力的關(guān)系，實驗中他把軌道的一端墊高，以平衡摩擦力。在實驗中，他改變砂桶的質(zhì)量，測出了多組數(shù)據(jù)，作出了加速度a與拉力F的關(guān)系圖像。下列說法正確的是（）A.若平衡摩擦力過度，圖像將在a軸上有截距B.若砂桶的質(zhì)量遠小于小車的質(zhì)量，可認為拉力F等于砂桶的重力C.若未平衡摩擦力，圖像將在F軸上有截距D.實驗中應(yīng)先釋放小車，再接通打點計時器的電源解析：本題考查探究加速度與力的關(guān)系實驗，主要考查實驗?zāi)芰ΑＨ羝胶饽Σ亮^度，當(dāng)拉力F=0時，小車已經(jīng)有加速度，圖像將在a軸上有截距，A正確；當(dāng)砂桶的質(zhì)量遠小于小車的質(zhì)量時，砂桶的重力近似等于小車所受的拉力，B正確；若未平衡摩擦力，小車受到的摩擦力會使加速度減小，當(dāng)F不為0時，加速度可能為0，圖像將在F軸上有截距，C正確；實驗中應(yīng)先接通打點計時器的電源，再釋放小車，D錯誤。故本題答案為ABC。二、非選擇題（共5小題，共76分）5.力學(xué)實驗題（12分）某同學(xué)用如圖所示的裝置探究彈簧的彈力與形變量的關(guān)系。他將彈簧的一端固定在鐵架臺上，另一端掛上鉤碼，測出不同鉤碼質(zhì)量對應(yīng)的彈簧長度，數(shù)據(jù)如下表所示：鉤碼質(zhì)量m/g050100150200250彈簧長度l/cm10.011.012.013.014.015.0（1）根據(jù)表中數(shù)據(jù)，在坐標(biāo)紙上作出彈簧彈力F與形變量x的關(guān)系圖像（g取10m/s2）。（2）根據(jù)圖像求出彈簧的勁度系數(shù)k=______N/m。（3）若該同學(xué)在實驗中，彈簧的形變量超過了彈性限度，則圖像會發(fā)生怎樣的變化？解析：（1）彈簧的彈力F=mg，形變量x=l-l?，其中l(wèi)?=10.0cm。根據(jù)表中數(shù)據(jù)計算可得：F/N00.51.01.52.02.5x/m00.010.020.030.040.05根據(jù)以上數(shù)據(jù)作出F-x圖像，圖像為過原點的直線。（2）根據(jù)胡克定律F=kx，圖像的斜率即為勁度系數(shù)k。取圖像上兩點（0.01m，0.5N）和（0.05m，2.5N），則k=(2.5-0.5)/(0.05-0.01)=50N/m。（3）若彈簧的形變量超過彈性限度，胡克定律不再成立，圖像將不再是直線，斜率會變小。6.電磁學(xué)計算題（16分）如圖所示，在豎直平面內(nèi)有一光滑絕緣軌道，其中AB段是水平的，BC段是半徑為R的半圓，兩段軌道平滑連接。整個裝置處于水平向右的勻強電場中，電場強度為E。一質(zhì)量為m、電荷量為q的帶正電小球從A點以初速度v?開始運動，已知qE=mg。求：（1）小球到達B點時的速度大??；（2）小球到達C點時對軌道的壓力大??；（3）小球從C點拋出后，落地點到B點的水平距離。解析：（1）小球從A到B的過程中，電場力做功W=qEL，其中L為AB段的長度。由于題目中未給出AB段的長度，無法直接計算小球到達B點時的速度大小。（注：此處可能存在題目條件缺失，若假設(shè)AB段長度為L，可繼續(xù)計算。）假設(shè)AB段長度為L，則根據(jù)動能定理有qEL=mvB2/2-mv?2/2，解得vB=√(v?2+2qEL/m)。由于qE=mg，可得vB=√(v?2+2gL)。（2）小球從B到C的過程中，重力做負功，電場力不做功。根據(jù)動能定理有-mg·2R=mvC2/2-mvB2/2，解得vC=√(vB2-4gR)=√(v?2+2gL-4gR)。在C點，根據(jù)牛頓第二定律有N+mg=mvC2/R，解得N=mvC2/R-mg=m(v?2+2gL-4gR)/R-mg=mv?2/R+2mgL/R-5mg。根據(jù)牛頓第三定律，小球?qū)壍赖膲毫Υ笮镹'=N=mv?2/R+2mgL/R-5mg。（3）小球從C點拋出后，在豎直方向做自由落體運動，有2R=gt2/2，解得t=√(4R/g)=2√(R/g)。在水平方向，小球受到電場力作用，做勻加速直線運動，加速度a=qE/m=g，水平位移x=vCt+at2/2=√(v?2+2gL-4gR)·2√(R/g)+g·(4R/g)/2=2√[R(v?2+2gL-4gR)/g]+2R。7.力學(xué)綜合題（18分）如圖所示，質(zhì)量為M的滑塊靜止在光滑水平面上，滑塊的左側(cè)固定一輕質(zhì)彈簧，彈簧的另一端與質(zhì)量為m的小球接觸但不連接。現(xiàn)給小球一個水平向左的初速度v?，小球壓縮彈簧后又被彈回，最終小球與滑塊分離。已知M=3m，重力加速度為g。求：（1）小球與滑塊分離時，小球和滑塊的速度大小；（2）彈簧被壓縮到最短時，彈簧的彈性勢能；（3）從小球開始運動到與滑塊分離的過程中，滑塊的位移大小。解析：（1）小球與滑塊組成的系統(tǒng)在水平方向動量守恒，設(shè)小球與滑塊分離時，小球的速度為v?，滑塊的速度為v?，取水平向右為正方向。根據(jù)動量守恒定律有mv?=mv?+Mv?。根據(jù)機械能守恒定律有mv?2/2=mv?2/2+Mv?2/2。聯(lián)立以上兩式，代入M=3m，解得v?=-v?/2（負號表示方向向左），v?=v?/2。（2）彈簧被壓縮到最短時，小球和滑塊的速度相等，設(shè)為v。根據(jù)動量守恒定律有mv?=(m+M)v，解得v=mv?/(m+M)=v?/4。此時彈簧的彈性勢能E_p=mv?2/2-(m+M)v2/2=mv?2/2-4m(v?/4)2/2=mv?2/2-mv?2/8=3mv?2/8。（3）從小球開始運動到與滑塊分離的過程中，設(shè)小球的位移為x?，滑塊的位移為x?。根據(jù)動量守恒定律的推論有mx?=Mx?。又因為小球相對于滑塊的位移為0（最終分離，回到初始位置），即x?-x?=0，解得x?=x?=0。這顯然不合理，說明此處應(yīng)用動量守恒定律的推論時存在條件限制。正確的做法是利用平均速度計算位移，小球的平均速度為(v?+v?)/2=(v?-v?/2)/2=v?/4，滑塊的平均速度為v?/2=v?/4，運動時間相同，所以位移大小相等，方向相反，即x?=-x?。由于小球和滑塊的相對位移為0，所以x?=x?=0。（注：此處可能存在題目設(shè)計問題，若考慮彈簧的壓縮和伸長過程，滑塊的位移不為0，需進一步分析。）8.熱學(xué)計算題（14分）如圖所示，一定質(zhì)量的理想氣體經(jīng)歷了A→B→C→A的循環(huán)過程，其中A→B為等壓過程，B→C為等容過程，C→A為等溫過程。已知氣體在狀態(tài)A時的溫度TA=300K，體積VA=2L，壓強pA=1atm；在狀態(tài)B時的體積VB=4L。求：（1）氣體在狀態(tài)B時的溫度TB；（2）氣體在狀態(tài)C時的壓強pC；（3）整個循環(huán)過程中，氣體對外做的總功。解析：（1）A→B為等壓過程，根據(jù)蓋-呂薩克定律有VA/TA=VB/TB，解得TB=VBTA/VA=4×300/2=600K。（2）B→C為等容過程，根據(jù)查理定律有pB/TB=pC/TC。由于C→A為等溫過程，所以TC=TA=300K。又因為A→B為等壓過程，所以pB=pA=1atm。解得pC=pBTC/TB=1×300/600=0.5atm。（3）A→B過程中，氣體對外做功W1=pA(VB-VA)=1×10^5×(4-2)×10^-3=200J。B→C過程中，氣體體積不變，對外做功W2=0。C→A過程中，氣體等溫壓縮，外界對氣體做功W3=pAVAln(VA/VC)。由于B→C為等容過程，VC=VB=4L，所以W3=1×10^5×2×10^-3×ln(2/4)=200×ln(1/2)=-200ln2≈-138.6J。整個循環(huán)過程中，氣體對外做的總功W=W1+W2+W3=200+0-138.6=61.4J。9.物理光學(xué)綜合題（20分）如圖所示，一束單色光從空氣中斜射入折射率為n的某種介質(zhì)中，入射角為i，折射角為r。已知光在真空中的速度為c，普朗克常量為h，電子電荷量為e。求：（1）該單色光在介質(zhì)中的傳播速度v；（2）該單色光的光子能量E；（3）若該單色光照射到逸出功為W的金屬表面上，產(chǎn)生的光電子的最大初動能Ek。解析：（1）根據(jù)折射率的定義n=c/v，可得該單色光在介質(zhì)中的傳播速度v=c/n。（2）根據(jù)折射定律有n=sini/sinr，可得光的頻率ν=c/λ，其中λ為光在真空中的波長。由于題目中未給出光的波長或頻率，無法直接計算光子能量E=hν。（注：此處可能存在題目條件缺失，若假設(shè)光的波長為λ，可繼續(xù)計算。）假設(shè)該單色光在真空中的波長為λ，則頻率ν=c/λ，光子能量E=hν=hc/λ。（3）根據(jù)愛因斯坦光電效應(yīng)方程有Ek=hν-W=hc/λ-W。由于n=sini/sinr，且λ=λ?/n（其中λ?為光在介質(zhì)中的波長），可得Ek=nhc/λ?-W。但題目中未給出光在介質(zhì)中的波長λ?，無法進一步計算。（注：此處可能存在題目條件缺失，若已知光的頻率，可直接計算。）若已知該單色光的頻率為ν，則光電子的最大初動能Ek=hν-W。綜上所述，