2025年高考物理“科學(xué)探究能力”綜合評(píng)估試題一、實(shí)驗(yàn)探究題（40分）1.力學(xué)綜合探究實(shí)驗(yàn)（20分）實(shí)驗(yàn)題目：基于橡皮筋的力學(xué)特性探究與應(yīng)用實(shí)驗(yàn)器材：橡皮筋（5根，勁度系數(shù)未知）、毫米刻度尺（量程30cm，分度值1mm）、彈簧測(cè)力計(jì)（量程5N，分度值0.1N）、坐標(biāo)紙、鐵架臺(tái)、量角器、輕質(zhì)小滑輪（2個(gè)）、不同質(zhì)量的鉤碼（10g、20g、50g若干）。（1）基礎(chǔ)探究階段（8分）①用三根相同的橡皮筋串聯(lián)成復(fù)合彈簧，測(cè)量其總勁度系數(shù)。要求：設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)記錄表（2分）寫出測(cè)量原理及表達(dá)式（3分）指出實(shí)驗(yàn)中需控制的兩個(gè)關(guān)鍵變量（3分）（2）創(chuàng)新應(yīng)用階段（12分）利用上述器材模擬“CR450動(dòng)車組列車制動(dòng)系統(tǒng)”，已知?jiǎng)榆嚱M緊急制動(dòng)時(shí)的加速度大小為0.5g（g取9.8m/s2）。②若用兩根互成60°角的橡皮筋模擬制動(dòng)拉力，當(dāng)鉤碼質(zhì)量為200g時(shí)，求每根橡皮筋的伸長(zhǎng)量（4分）③實(shí)驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)某橡皮筋在拉力超過3N后勁度系數(shù)發(fā)生變化，繪制該橡皮筋的F-x圖像（要求標(biāo)注關(guān)鍵點(diǎn)坐標(biāo)），并分析其非線性特性對(duì)制動(dòng)效果的影響（5分）④提出一種改進(jìn)實(shí)驗(yàn)方案以減小系統(tǒng)誤差，并說明理由（3分）2.電學(xué)創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)（20分）實(shí)驗(yàn)題目：非線性電阻元件的伏安特性研究與電路設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)器材：待測(cè)非線性電阻（標(biāo)稱型號(hào)：2CR5）、直流電源（0-15V可調(diào)）、數(shù)字萬用表（精度0.01V/0.001A）、滑動(dòng)變阻器（20Ω/2A）、定值電阻（10Ω、100Ω各1個(gè)）、單刀雙擲開關(guān)、導(dǎo)線若干。（1）特性探究階段（10分）①設(shè)計(jì)測(cè)量電路，要求能同時(shí)實(shí)現(xiàn)電流表內(nèi)接與外接兩種測(cè)量方式的切換（3分）②某次測(cè)量數(shù)據(jù)如下表所示，在坐標(biāo)紙上繪制U-I圖像（4分）電壓U/V1.02.03.04.05.06.0電流I/mA205090140200270③根據(jù)圖像計(jì)算電壓為4.5V時(shí)的電阻值，并分析該元件的溫度特性（3分）（2）電路應(yīng)用階段（10分）利用該非線性電阻設(shè)計(jì)一個(gè)簡(jiǎn)易“過熱保護(hù)電路”，當(dāng)溫度升高導(dǎo)致電阻值降至15Ω時(shí)自動(dòng)切斷電路。④畫出完整電路圖，選擇合適的定值電阻并計(jì)算其阻值（4分）⑤若電源電壓波動(dòng)±5%，分析保護(hù)電路的可靠性，并提出改進(jìn)措施（6分）二、理論探究題（30分）3.電磁學(xué)綜合探究（15分）背景情境：我國“天都一號(hào)”通導(dǎo)技術(shù)試驗(yàn)衛(wèi)星在近地軌道（高度300km）做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，其攜帶的帶電粒子探測(cè)器可捕獲空間等離子體。假設(shè)探測(cè)器截面為半徑r=0.5m的圓面，所測(cè)等離子體為密度n=1012/m3的電子流，電子平均速度v=10?m/s。①計(jì)算衛(wèi)星繞地球運(yùn)動(dòng)的周期（已知地球半徑R=6400km，地表重力加速度g=9.8m/s2）（3分）②若電子垂直打在探測(cè)器表面，求探測(cè)器的短路電流（電子電荷量e=1.6×10?1?C）（4分）③為消除帶電粒子對(duì)衛(wèi)星姿態(tài)的影響，在探測(cè)器周圍施加勻強(qiáng)磁場(chǎng)，設(shè)計(jì)磁場(chǎng)方向并計(jì)算磁感應(yīng)強(qiáng)度的最小值（4分）④分析當(dāng)衛(wèi)星進(jìn)入地球陰影區(qū)時(shí)，探測(cè)器電流的變化規(guī)律（4分）4.近代物理探究（15分）背景情境：CR450動(dòng)車組采用再生制動(dòng)技術(shù)，將動(dòng)能轉(zhuǎn)化為電能時(shí)會(huì)產(chǎn)生制動(dòng)脈沖電流。某次實(shí)驗(yàn)中檢測(cè)到一個(gè)頻率為50Hz的正弦交變電流，其有效值為200A，該電流通過匝數(shù)比為1:10的理想變壓器升壓后接入儲(chǔ)能電容。①計(jì)算該交變電流的峰值及磁通量變化率的最大值（4分）②若儲(chǔ)能電容為平行板電容器，極板面積S=0.5m2，板間距d=1mm，求電容儲(chǔ)存的最大電場(chǎng)能量（4分）③已知制動(dòng)過程中總能量轉(zhuǎn)換效率為80%，當(dāng)列車質(zhì)量為400t，速度從350km/h降至200km/h時(shí)，求電容器極板所帶的電荷量（7分）三、綜合應(yīng)用題（30分）5.力學(xué)與電磁學(xué)綜合（30分）題目情境：2025年我國成功發(fā)射“空間繩系衛(wèi)星系統(tǒng)”，該系統(tǒng)由母衛(wèi)星（質(zhì)量M=200kg）與子衛(wèi)星（質(zhì)量m=50kg）通過長(zhǎng)L=50m的絕緣繩連接，在赤道上空300km圓軌道上運(yùn)行。忽略繩的質(zhì)量及空氣阻力，地球自轉(zhuǎn)角速度ω?=7.3×10??rad/s。（1）軌道力學(xué)分析（10分）①計(jì)算母衛(wèi)星的線速度大小（3分）②若繩突然斷裂，分析子衛(wèi)星的軌道變化趨勢(shì)（4分）③求繩未斷裂時(shí)，系統(tǒng)的總機(jī)械能（3分）（2）電磁感應(yīng)應(yīng)用（12分）假設(shè)繩為導(dǎo)電材料，赤道上空地磁場(chǎng)可視為水平分量B?=3×10??T，繩與地磁場(chǎng)方向垂直。④計(jì)算繩兩端的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)（4分）⑤若將繩兩端接入10Ω的負(fù)載電阻，求系統(tǒng)每圈產(chǎn)生的焦耳熱（5分）⑥分析該電磁阻尼效應(yīng)對(duì)衛(wèi)星軌道高度的影響（3分）（3）方案設(shè)計(jì)（8分）提出一種利用該繩系系統(tǒng)測(cè)量空間磁場(chǎng)強(qiáng)度的方案，要求：說明測(cè)量原理（3分）列出需測(cè)量的物理量（3分）評(píng)估測(cè)量精度的影響因素（2分）四、開放探究題（20分）6.科學(xué)論證與創(chuàng)新（20分）情境：某研究團(tuán)隊(duì)提出“利用超導(dǎo)磁懸浮技術(shù)實(shí)現(xiàn)月球基地物資運(yùn)輸”的方案，其核心裝置為超導(dǎo)滑塊在水平導(dǎo)軌上的無摩擦運(yùn)動(dòng)。已知月球表面重力加速度g月=1.6m/s2，磁場(chǎng)感應(yīng)強(qiáng)度B與滑塊速度v的關(guān)系為B=kv（k為比例系數(shù)）。①若滑塊質(zhì)量m=200kg，在水平推力F=500N作用下從靜止開始運(yùn)動(dòng)，推導(dǎo)滑塊速度隨時(shí)間變化的表達(dá)式（5分）②實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)當(dāng)速度超過0.5km/s時(shí)會(huì)產(chǎn)生“磁阻效應(yīng)”，導(dǎo)致加速度減小。設(shè)計(jì)一個(gè)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證該效應(yīng)，畫出實(shí)驗(yàn)裝置圖并說明數(shù)據(jù)處理方法（7分）③從能量守恒角度分析該運(yùn)輸系統(tǒng)的可行性，指出三個(gè)主要技術(shù)挑戰(zhàn)并提出解決方案（8分）（注：全卷共6道大題，滿分120分，考試時(shí)間150分鐘）本試題設(shè)計(jì)嚴(yán)格遵循2025年高考物理考試大綱要求，通過基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)+創(chuàng)新應(yīng)用的雙層架構(gòu)，全面考查科學(xué)探究能力：在實(shí)驗(yàn)操作層面，強(qiáng)調(diào)儀器使用（如第2題電路設(shè)計(jì)）與數(shù)據(jù)處理（如非線性圖像繪制）；在理論探究層面，突出模型建構(gòu)（如第5題繩系衛(wèi)星系統(tǒng)）與推理論證（