2025年高二物理下學(xué)期物理科普講解大賽筆試試題一、選擇題（共10題，每題4分，共40分）電磁感應(yīng)現(xiàn)象的應(yīng)用某科技館展示了一款“無弦琴”裝置：將多根空心塑料管豎直排列，每根管子內(nèi)置一個(gè)線圈和永久磁鐵組成的振動(dòng)傳感器。當(dāng)手在管口上方快速揮動(dòng)時(shí)，線圈切割磁感線產(chǎn)生感應(yīng)電流，觸發(fā)揚(yáng)聲器發(fā)聲。下列說法正確的是（）A.手的揮動(dòng)速度越快，感應(yīng)電流的方向變化越快B.若僅增強(qiáng)磁鐵磁性，相同揮動(dòng)速度下感應(yīng)電流增大C.線圈中產(chǎn)生的是方向不變的恒定電流D.該裝置利用了通電導(dǎo)體在磁場(chǎng)中受力的原理熱力學(xué)定律與生活現(xiàn)象夏季從冰箱取出的易拉罐表面會(huì)“出汗”，過一會(huì)兒又變干。下列關(guān)于該過程的熱力學(xué)分析正確的是（）A.“出汗”過程是易拉罐向空氣中釋放熱量B.“變干”過程中，易拉罐表面水分子的內(nèi)能減小C.整個(gè)過程違反熱力學(xué)第二定律，因?yàn)闊崃繌牡蜏匚矬w自發(fā)傳遞到了高溫物體D.若環(huán)境濕度增大，“變干”過程的熵變將減小波動(dòng)光學(xué)與3D電影技術(shù)3D電影通過偏振眼鏡實(shí)現(xiàn)立體視覺，其原理是左、右眼分別接收垂直和水平方向的偏振光。下列與偏振光相關(guān)的現(xiàn)象或應(yīng)用正確的是（）A.自然光通過單縫衍射后會(huì)變?yōu)槠窆釨.拍攝玻璃櫥窗內(nèi)的物品時(shí)，在鏡頭前加偏振片是為了增強(qiáng)反射光C.若將3D眼鏡的兩個(gè)鏡片互換，立體視覺效果消失D.水面波光粼粼是光的偏振現(xiàn)象導(dǎo)致的近代物理與量子通信我國“墨子號(hào)”量子科學(xué)實(shí)驗(yàn)衛(wèi)星實(shí)現(xiàn)了千公里級(jí)星地雙向量子通信，其核心原理是利用光子的量子糾纏特性。下列關(guān)于量子力學(xué)的說法正確的是（）A.量子糾纏現(xiàn)象說明微觀粒子的運(yùn)動(dòng)不遵循動(dòng)量守恒定律B.光的波粒二象性是指大量光子表現(xiàn)為波動(dòng)性，單個(gè)光子表現(xiàn)為粒子性C.根據(jù)不確定性原理，無法同時(shí)精確測(cè)量電子的位置和動(dòng)量D.量子通信的安全性基于“觀測(cè)即改變”的量子特性，理論上不可破解力學(xué)綜合與新能源汽車某品牌電動(dòng)汽車的電池容量為75kWh，百公里耗電量為15kWh。若汽車在平直公路上以20m/s的速度勻速行駛，所受阻力為車重的0.05倍（車重2000kg，g=10m/s2），則下列計(jì)算正確的是（）A.汽車的輸出功率為2×10?WB.電池充滿電后可行駛的最大距離為400kmC.若汽車加速至30m/s，其輸出功率將變?yōu)樵瓉淼?.25倍D.行駛中電池將電能全部轉(zhuǎn)化為機(jī)械能，符合能量守恒定律電磁學(xué)與無線充電技術(shù)無線充電底座通過交變磁場(chǎng)向手機(jī)傳輸能量，其原理與變壓器類似。若底座線圈（原線圈）的匝數(shù)為1000匝，手機(jī)線圈（副線圈）匝數(shù)為50匝，原線圈輸入電壓為220V，下列說法正確的是（）A.副線圈輸出電壓為11V，為直流電B.若手機(jī)接收功率為10W，原線圈輸入功率一定為10WC.充電時(shí)底座和手機(jī)之間無需對(duì)準(zhǔn)，因?yàn)榇艌?chǎng)可以任意擴(kuò)散D.金屬異物放在底座上會(huì)因渦流效應(yīng)發(fā)熱，存在安全隱患振動(dòng)與波的綜合應(yīng)用地震預(yù)警系統(tǒng)通過監(jiān)測(cè)P波（縱波，速度約7km/s）和S波（橫波，速度約4km/s）的時(shí)間差實(shí)現(xiàn)預(yù)警。若某監(jiān)測(cè)站接收到P波和S波的時(shí)間間隔為5s，則震源到監(jiān)測(cè)站的距離約為（）A.23.3kmB.46.7kmC.70kmD.110km熱學(xué)與環(huán)境保護(hù)為減少碳排放，某工廠采用“熱泵”技術(shù)：從環(huán)境中吸收熱量Q?，消耗電能W，向室內(nèi)釋放熱量Q?。若該熱泵的能效比（Q?/W）為4，則下列說法正確的是（）A.Q?=Q?+W，符合熱力學(xué)第一定律B.該過程違反熱力學(xué)第二定律，因?yàn)闊崃繌牡蜏丨h(huán)境傳遞到了高溫室內(nèi)C.若環(huán)境溫度降低，能效比將增大D.相比直接用電加熱，熱泵技術(shù)可減少75%的碳排放量光學(xué)與激光技術(shù)激光雷達(dá)（LiDAR）通過發(fā)射激光束測(cè)量距離，其原理是記錄光信號(hào)往返時(shí)間。若某LiDAR向前方障礙物發(fā)射激光，經(jīng)2×10??s接收到反射信號(hào)，已知光在空氣中的傳播速度約3×10?m/s，則障礙物距離LiDAR的距離為（）A.300mB.600mC.150mD.450m近代物理與宇宙學(xué)哈勃望遠(yuǎn)鏡觀測(cè)到某星系的光譜線波長比實(shí)驗(yàn)室中同種元素的光譜線波長變長（紅移現(xiàn)象），根據(jù)多普勒效應(yīng)和宇宙膨脹理論，下列推斷正確的是（）A.該星系正在靠近地球，紅移量越大，靠近速度越快B.紅移現(xiàn)象說明光的波長隨傳播距離增大而自發(fā)變長C.根據(jù)宇宙大爆炸理論，紅移現(xiàn)象是宇宙膨脹的直接證據(jù)D.若星系距離地球10億光年，其退行速度約為2000km/s（哈勃常數(shù)H?≈20km/s/百萬光年）二、填空題（共5題，每題6分，共30分）超導(dǎo)材料的應(yīng)用2023年我國研制的高溫超導(dǎo)帶材在液氮溫度（77K）下實(shí)現(xiàn)1000A/cm2的臨界電流密度。已知液氮的沸點(diǎn)為-196℃，則77K相當(dāng)于______℃；若該帶材的橫截面積為0.1cm2，在臨界狀態(tài)下1小時(shí)內(nèi)通過的電荷量為______C。流體力學(xué)與新能源某風(fēng)力發(fā)電機(jī)的葉片長度為50m，空氣密度為1.2kg/m3，若風(fēng)速為10m/s，且風(fēng)能的20%可轉(zhuǎn)化為電能，則該發(fā)電機(jī)的輸出功率約為______kW（π取3.14）；若風(fēng)速提高到20m/s，輸出功率將變?yōu)樵瓉淼腳_____倍（忽略效率變化）。量子力學(xué)基礎(chǔ)根據(jù)玻爾原子模型，氫原子基態(tài)能量為-13.6eV，當(dāng)電子從n=3的激發(fā)態(tài)躍遷到n=1的基態(tài)時(shí)，輻射光子的能量為______eV，其波長約為______nm（普朗克常量h=6.63×10?3?J·s，1eV=1.6×10?1?J，光速c=3×10?m/s）。電磁振蕩與通信某5G基站使用的電磁波頻率為3.5GHz（1GHz=10?Hz），其波長約為______m；若該電磁波在均勻介質(zhì)中傳播，波速為2×10?m/s，則介質(zhì)的折射率為______。熱力學(xué)與能源利用某太陽能熱水器的集熱面積為2m2，每平方米每秒接收的太陽能為1000J，若其效率為50%，則8小時(shí)內(nèi)可將______kg的水從20℃加熱至60℃（水的比熱容c=4.2×103J/kg·℃）；若改用天然氣加熱，需要消耗______m3天然氣（天然氣熱值q=4.2×10?J/m3，效率為80%）。三、計(jì)算題（共3題，共50分）電磁學(xué)綜合（15分）如圖所示，水平放置的平行金屬板A、B間距為d=0.2m，板長L=0.4m，接在電動(dòng)勢(shì)E=10V的電源兩端。一帶電粒子（質(zhì)量m=1×10??kg，電荷量q=2×10??C）以v?=2m/s的初速度沿中線射入板間，不計(jì)重力。（1）求粒子在板間運(yùn)動(dòng)的加速度大??；（2）判斷粒子能否從板間射出，并說明理由；（3）若在兩板間加垂直紙面向里的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，使粒子恰好沿直線通過，求磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小。力學(xué)與能量綜合（15分）某游樂場(chǎng)“過山車”軌道簡(jiǎn)化為如圖所示的豎直圓軌道，半徑R=10m。質(zhì)量m=50kg的游客隨車廂從軌道最高點(diǎn)A由靜止釋放，運(yùn)動(dòng)到最低點(diǎn)B時(shí)速度為15m/s，再通過水平直軌道BC（長度s=20m，動(dòng)摩擦因數(shù)μ=0.2）后沖上斜面CD。（1）求游客在B點(diǎn)對(duì)車廂的壓力大小；（2）求車廂在BC段克服摩擦力做的功；（3）若斜面CD的傾角θ=37°（sin37°=0.6，cos37°=0.8），動(dòng)摩擦因數(shù)與BC段相同，求游客能沿斜面上升的最大高度。光學(xué)與近代物理綜合（20分）某科普展項(xiàng)“量子隧道”模擬了微觀粒子的隧穿效應(yīng)：在勢(shì)壘高度U?=10eV的區(qū)域，質(zhì)量m=9.1×10?31kg的電子以動(dòng)能E?=8eV的初速度入射。已知普朗克常量h=6.63×10?3?J·s，元電荷e=1.6×10?1?C。（1）根據(jù)經(jīng)典物理，電子能否穿過勢(shì)壘？說明理由；（2）根據(jù)量子力學(xué)，電子的隧穿概率與勢(shì)壘寬度L有關(guān)，若L=1nm（1nm=10??m），估算電子的德布羅意波長；（3）若將勢(shì)壘寬度減小為0.5nm，電子的隧穿概率將如何變化？結(jié)合生活中的類似現(xiàn)象，說明“量子隧穿”對(duì)現(xiàn)代科技的意義。四、科普論述題（20分）主題：從“天和”核心艙到“羲和”衛(wèi)星——物理原理在航天工程中的應(yīng)用要求：結(jié)合高二物理下學(xué)期所學(xué)知識(shí)（如萬有引力、電磁感應(yīng)、熱力學(xué)等），選擇至少兩個(gè)物理原理，分析其在我國空間站或探日衛(wèi)星中的具體應(yīng)用，并展望物理學(xué)科對(duì)未來航天發(fā)展的推動(dòng)作用。字?jǐn)?shù)不少于300字，邏輯清晰，語言簡(jiǎn)潔。參考答案及評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)（僅試題部分）（注：實(shí)際考試中不提供答案，此處為說明試題設(shè)計(jì)邏輯）一、選擇題B2.A3.C4.D5.A6.D7.B8.A9.A10.C二、填空題-196；3.6×10?2.628；83.12.09；102.64.0.086；1.55.457.1；4.29三、計(jì)算題（1）a=10m/s2；（2）能射出，偏轉(zhuǎn)距離y=0.05m＜0.1m；（3）B=0.1T（1）F=1625N；（2）W=2000J；（3）h=8.75m（1）不能，經(jīng)典物理中動(dòng)能小于勢(shì)壘高度無法穿過；（2）λ≈3.88×10?1?m；（3）概率增大；如掃描隧道顯微鏡利用隧穿效應(yīng)觀測(cè)原子結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)說明內(nèi)容覆蓋：嚴(yán)格依據(jù)2025年高二物理下學(xué)期教學(xué)大綱，涵蓋電磁學(xué)（選修3-1、3-2）、熱學(xué)（3-3）、光學(xué)（3-4）、近代物理（3-5）四大模塊，占比分別為35%、20%、20%、25%?？破諏?dǎo)向：題目背景均選自新能源、量