2025年高二物理下學(xué)期項(xiàng)目式學(xué)習(xí)評(píng)價(jià)卷（二）一、實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)與數(shù)據(jù)處理（共30分）題目1：基于單擺運(yùn)動(dòng)的重力加速度測(cè)量實(shí)驗(yàn)（15分）某小組計(jì)劃通過(guò)單擺測(cè)量當(dāng)?shù)刂亓铀俣?，?shí)驗(yàn)器材包括：帶毫米刻度的米尺、秒表（精度0.01s）、鐵架臺(tái)、直徑約2cm的金屬小球、細(xì)線(xiàn)（長(zhǎng)度1.5m）。（1）寫(xiě)出實(shí)驗(yàn)原理公式，說(shuō)明公式中各物理量的含義（3分）；（2）設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)步驟，需包含儀器調(diào)整、數(shù)據(jù)記錄的關(guān)鍵環(huán)節(jié)（5分）；（3）若實(shí)驗(yàn)中測(cè)得擺線(xiàn)長(zhǎng)度為1.200m，小球直徑為2.00cm，50次全振動(dòng)時(shí)間為98.50s，計(jì)算重力加速度（保留3位有效數(shù)字，3分）；（4）分析實(shí)驗(yàn)誤差來(lái)源，至少列舉3項(xiàng)并說(shuō)明改進(jìn)措施（4分）。評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)：（1）公式正確（(T=2\pi\sqrt{\frac{L}{g}})）得2分，各物理量解釋?zhuān)?T)為周期、(L)為擺長(zhǎng)、(g)為重力加速度）完整得1分；（2）步驟包含“擺角小于5°”“測(cè)量擺長(zhǎng)時(shí)計(jì)入小球半徑”“多次測(cè)量取平均值”等關(guān)鍵操作，每點(diǎn)1分，邏輯清晰加1分；（3）計(jì)算過(guò)程正確（擺長(zhǎng)(L=1.200m+0.010m=1.210m)，周期(T=98.50s/50=1.970s)，(g=4\pi^2L/T^2≈9.78m/s^2)）得3分；（4）誤差來(lái)源（如空氣阻力、擺角過(guò)大、秒表反應(yīng)時(shí)間）每項(xiàng)1分，對(duì)應(yīng)改進(jìn)措施（如使用密度更大的小球、控制擺角、多次測(cè)量時(shí)間）每項(xiàng)1分，滿(mǎn)分4分。題目2：伏安法測(cè)電源電動(dòng)勢(shì)與內(nèi)阻的創(chuàng)新方案（15分）現(xiàn)有以下器材：待測(cè)干電池（電動(dòng)勢(shì)約1.5V，內(nèi)阻約1Ω）、滑動(dòng)變阻器（0~20Ω）、電壓表（0~3V，內(nèi)阻約3kΩ）、電流表（0~0.6A，內(nèi)阻約0.1Ω）、開(kāi)關(guān)、導(dǎo)線(xiàn)若干。（1）分別畫(huà)出“電流表外接法”和“電流表內(nèi)接法”的實(shí)驗(yàn)電路圖（4分）；（2）說(shuō)明兩種接法中系統(tǒng)誤差的來(lái)源，并推導(dǎo)測(cè)量值與真實(shí)值的關(guān)系（6分）；（3）若采用“安阻法”（用電流表和電阻箱替代滑動(dòng)變阻器），寫(xiě)出實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)處理的表達(dá)式，并說(shuō)明如何通過(guò)圖像法減小誤差（5分）。評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)：（1）兩種電路正確（外接法電流表測(cè)總電流，內(nèi)接法電壓表測(cè)路端電壓）各2分，標(biāo)注儀器符號(hào)（如“E”“r”“R”）清晰加1分；（2）外接法誤差源于電壓表分流（(E_{測(cè)}=E_{真})，(r_{測(cè)}=r_{真}+R_V//R)）得3分，內(nèi)接法誤差源于電流表分壓（(E_{測(cè)}<E_{真})，(r_{測(cè)}=r_{真}+R_A)）得3分；（3）表達(dá)式正確（(E=I(R+r))→(1/I=R/E+r/E)）得2分，圖像法（作(1/I-R)圖線(xiàn)，斜率為(1/E)、截距為(r/E)）說(shuō)明清晰得3分。二、問(wèn)題解決與模型構(gòu)建（共40分）題目3：電磁感應(yīng)中的能量轉(zhuǎn)化問(wèn)題（20分）如圖所示，間距為L(zhǎng)的平行金屬導(dǎo)軌傾斜放置，傾角θ=30°，導(dǎo)軌上端接有阻值為R的定值電阻，下端連接電容器（電容為C），導(dǎo)軌所在平面存在垂直導(dǎo)軌向上的勻強(qiáng)磁場(chǎng)（磁感應(yīng)強(qiáng)度為B）。質(zhì)量為m、電阻為r的金屬棒ab垂直導(dǎo)軌放置，與導(dǎo)軌間動(dòng)摩擦因數(shù)為μ，由靜止釋放后沿導(dǎo)軌下滑。已知金屬棒達(dá)到最大速度時(shí)電容器兩極板電壓穩(wěn)定，導(dǎo)軌電阻不計(jì)。（1）分析金屬棒從靜止到勻速的過(guò)程中，能量如何轉(zhuǎn)化（至少3種形式，4分）；（2）推導(dǎo)金屬棒最大速度(v_m)的表達(dá)式（6分）；（3）若(L=0.5m)，(B=0.4T)，(R=3Ω)，(r=1Ω)，(C=100μF)，(m=0.1kg)，(μ=0.2)，(g=10m/s^2)，計(jì)算最大速度及此時(shí)電容器所帶電荷量（6分）；（4）若移除電容器，金屬棒的最大速度會(huì)如何變化？說(shuō)明理由（4分）。評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)：（1）能量轉(zhuǎn)化形式（重力勢(shì)能→動(dòng)能、電能、內(nèi)能）每種1分，完整得4分；（2）推導(dǎo)過(guò)程：平衡條件(mgsinθ=μmgcosθ+F_A)（安培力）（2分），感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)(E=BLv_m)（1分），電流(I=E/(R+r))（1分），安培力(F_A=BIL=B^2L^2v_m/(R+r))（1分），解得(v_m=(mgsinθ-μmgcosθ)(R+r)/(B^2L^2))（1分）；（3）代入數(shù)據(jù)計(jì)算(v_m≈2m/s)（3分），電容器電荷量(Q=CE=CBLv_m≈4×10^{-5}C)（3分）；（4）移除電容器后速度增大（2分），理由：電容器充電過(guò)程分流部分電流，安培力減小，移除后電流增大、安培力增大，平衡時(shí)速度減小（2分）。題目4：熱力學(xué)定律在熱機(jī)效率分析中的應(yīng)用（20分）某同學(xué)設(shè)計(jì)了一款基于卡諾循環(huán)的熱機(jī)模型，工作物質(zhì)為1mol理想氣體，循環(huán)過(guò)程如圖所示（P-V圖）：A→B：等溫膨脹（溫度(T_1=600K)，體積從(V_1=2m^3)到(V_2=4m^3)）；B→C：絕熱膨脹（體積從(V_2=4m^3)到(V_3=8m^3)）；C→D：等溫壓縮（溫度(T_2=300K)）；D→A：絕熱壓縮（回到初始狀態(tài)）。已知理想氣體常數(shù)(R=8.31J/(mol·K))，(γ=1.4)（絕熱指數(shù)）。（1）計(jì)算A→B過(guò)程中氣體吸收的熱量(Q_吸)（5分）；（2）計(jì)算B→C過(guò)程中氣體對(duì)外做的功（5分）；（3）求該熱機(jī)的效率（5分）；（4）若實(shí)際熱機(jī)效率僅為卡諾效率的60%，當(dāng)輸出功率為10kW時(shí)，求每小時(shí)消耗的燃料質(zhì)量（燃料熱值(q=4.0×10^7J/kg)，5分）。評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)：（1）等溫過(guò)程吸熱(Q_吸=W_1=RT_1ln(V_2/V_1)=8.31×600×ln2≈3456J)（公式正確3分，計(jì)算結(jié)果2分）；（2）絕熱過(guò)程功(W_2=(RT_1-RT_3)/(γ-1))，先求(T_3=T_1(V_2/V_3)^{γ-1}=600×(4/8)^{0.4}≈410K)（2分），代入得(W_2≈(8.31×600-8.31×410)/0.4≈3970J)（3分）；（3）卡諾效率(η=1-T_2/T_1=50%)（3分），實(shí)際循環(huán)效率需計(jì)算總功與總吸熱，結(jié)果一致得2分；（4）實(shí)際效率(η'=30%)，每小時(shí)耗能(E=Pt/η'=10^4W×3600s/0.3=1.2×10^8J)（3分），燃料質(zhì)量(m=E/q=3kg)（2分）。三、項(xiàng)目式學(xué)習(xí)綜合應(yīng)用（共40分）題目5：新能源汽車(chē)的電磁制動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)（40分）某項(xiàng)目小組擬為微型電動(dòng)車(chē)設(shè)計(jì)電磁制動(dòng)裝置，原理如圖：車(chē)輪帶動(dòng)固定有線(xiàn)圈的轉(zhuǎn)盤(pán)在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中轉(zhuǎn)動(dòng)，制動(dòng)時(shí)將線(xiàn)圈兩端接入定值電阻，通過(guò)電磁阻尼實(shí)現(xiàn)減速。已知轉(zhuǎn)盤(pán)半徑(R=0.3m)，線(xiàn)圈匝數(shù)(N=50)，磁場(chǎng)磁感應(yīng)強(qiáng)度(B=0.2T)，線(xiàn)圈等效電阻(r=2Ω)，外接電阻(R_外=8Ω)，車(chē)輪與地面間動(dòng)摩擦因數(shù)(μ=0.4)，車(chē)質(zhì)量(M=500kg)。（1）當(dāng)車(chē)輪轉(zhuǎn)速(n=300r/min)時(shí)，求線(xiàn)圈產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)有效值（6分）；（2）推導(dǎo)電磁制動(dòng)力矩(M_磁)與轉(zhuǎn)速(ω)的關(guān)系，并說(shuō)明制動(dòng)過(guò)程中加速度如何變化（8分）；（3）若汽車(chē)以(v_0=10m/s)勻速行駛時(shí)觸發(fā)電磁制動(dòng)，忽略空氣阻力，求：①制動(dòng)開(kāi)始時(shí)的電磁制動(dòng)力（4分）；②從制動(dòng)到停止的總位移（8分）；（4）為提高制動(dòng)效率，提出2項(xiàng)改進(jìn)方案，并結(jié)合電磁學(xué)原理說(shuō)明理由（6分）；（5）設(shè)計(jì)一個(gè)實(shí)驗(yàn)方案，驗(yàn)證電磁制動(dòng)力矩與轉(zhuǎn)速的關(guān)系，寫(xiě)出實(shí)驗(yàn)思路及數(shù)據(jù)處理方法（8分）。評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)：（1）轉(zhuǎn)速(ω=2πn=10πrad/s)（2分），最大電動(dòng)勢(shì)(E_m=NBSω=NBπR^2ω≈50×0.2×π×0.09×10π≈88.8V)（2分），有效值(E=E_m/\sqrt{2}≈62.8V)（2分）；（2）電磁力(F=BIL)，力矩(M_磁=FR)，電流(I=E/(R_外+r)=NBπR^2ω/(R_外+r))（3分），推導(dǎo)得(M_磁=kω)（(k)為常數(shù)）（2分），加速度(a=(M_磁/R+μMg)/M)，隨(ω)減小而減小（3分）；（3）①初始角速度(ω_0=v_0/R≈33.3rad/s)，電流(I≈NBπR^2ω_0/(R_外+r)≈5A)，制動(dòng)力(F_磁=BIL=NBI(2πR))（此處需明確線(xiàn)圈周長(zhǎng)），結(jié)果約28.3N（4分）；②結(jié)合動(dòng)能定理(-W_磁-μMgx=0-\frac{1}{2}Mv_0^2)，積分計(jì)算得(x≈12.5m)（8分）；（4）改進(jìn)方案（如增加線(xiàn)圈匝數(shù)、使用電磁鐵調(diào)節(jié)B）每項(xiàng)2分，原理說(shuō)明（如匝數(shù)越多電動(dòng)勢(shì)越大）每項(xiàng)1分；（5）實(shí)驗(yàn)思路（控制變量法，改變轉(zhuǎn)速測(cè)量制動(dòng)力矩）得4分，數(shù)據(jù)處理（繪制(M_磁-ω)圖像，驗(yàn)證線(xiàn)性關(guān)系）得4分。二、計(jì)算題（共40分）題目6：天體運(yùn)動(dòng)與能量綜合問(wèn)題（20分）我國(guó)“嫦娥六號(hào)”探測(cè)器完成月球采樣返回任務(wù)后，某衛(wèi)星在距月球表面高度(h=200km)的圓形軌道上運(yùn)行，月球半徑(R=1738km)，月球表面重力加速度(g_月=1.63m/s^2)。（1）求衛(wèi)星的運(yùn)行周期（6分）；（2）若衛(wèi)星要變軌至近月軌道（高度忽略不計(jì)），需減速多少（8分）；（3）在近月軌道上，衛(wèi)星向月球表面發(fā)射一束激光，激光從發(fā)出到返回衛(wèi)星經(jīng)歷多久（已知光速(c=3×10^8m/s)，6分）。評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)：（1）由(G\frac{Mm}{(R+h)^2}=m\frac{4π^2}{T^2}(R+h))和(g_月=\frac{GM}{R^2})聯(lián)立，解得(T≈7.1×10^3s)（公式正確4分，計(jì)算結(jié)果2分）；（2）原軌道速度(v_1=\sqrt{\frac{g_月R^2}{R+h}})，近月軌道速度(v_2=\sqrt{g_月R})，速度差(Δv=v_1-v_2≈320m/s)（6分）；（3）激光傳播距離為(2R)，時(shí)間(t=2R/c≈1.16×10^{-5}s)（6分）。題目7：波動(dòng)光學(xué)綜合問(wèn)題（20分）用波長(zhǎng)(λ=600nm)的單色光做雙縫干涉實(shí)驗(yàn)，雙縫間距(d=0.2mm)，光屏距雙縫(L=1m)。（1）求相鄰亮條紋間距（6分）；（2）若在其中一縫后插入厚度(e=6μm)的透明薄片（折射率(n=1.5)），求中央亮條紋移動(dòng)的方向和距離（8分）；（3）若將實(shí)驗(yàn)裝置放入水中（折射率(n_水=4/3)），條紋間距如何變化？說(shuō)明理由（6分）。評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)：（1）(Δx=\frac{Lλ}z3jilz61osys=3mm)（公式3分，結(jié)果3分）；（2）光程差變化(Δ=(n-1)e=3μm=5λ)，中央亮紋向插入薄片的縫移動(dòng)，移動(dòng)距離(x=\frac{LΔ}z3jilz61osys=15mm)（方向2分，計(jì)算6分）；（3）條紋間距減小（2分），水中波長(zhǎng)(λ'=λ/n_水)，(Δx'=Δx/n_水≈2.25mm)（4分）。三、論述題（共20分）題目8：物理學(xué)史與科學(xué)方法（20分）以“電磁感應(yīng)現(xiàn)象的發(fā)現(xiàn)與能量守恒定律的建立”為主題，回答以下問(wèn)題：（1）簡(jiǎn)述法拉第發(fā)現(xiàn)電磁感應(yīng)現(xiàn)象的關(guān)鍵實(shí)驗(yàn)（6分）；（2）說(shuō)明楞次定律如何體現(xiàn)能量守恒定律（8分）；（3）從“提出問(wèn)題→猜想假設(shè)→實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證→總結(jié)規(guī)律”的角度，分析電磁感應(yīng)定律的建立過(guò)程（6分）。評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)：（1）實(shí)驗(yàn)描述（如“磁體插入