2025年高考物理“學(xué)科交叉”創(chuàng)新應(yīng)用試題（一）一、選擇題（共4小題，每題6分）1.生物力學(xué)與運動學(xué)綜合某研究團隊通過高速攝像技術(shù)分析跳蚤起跳過程，發(fā)現(xiàn)其腿部肌肉收縮可視為彈簧振子模型。已知跳蚤質(zhì)量為2×10??kg，起跳時腿部儲存的彈性勢能全部轉(zhuǎn)化為動能，起跳初速度為2m/s，重力加速度g=10m/s2。下列說法正確的是（）A.跳蚤起跳時的動能為4×10??JB.若腿部彈簧的勁度系數(shù)為100N/m，壓縮量為0.2cmC.跳蚤在空中運動的時間為0.4sD.起跳過程中腿部肌肉對跳蚤做的功為8×10??J2.環(huán)境科學(xué)與熱學(xué)綜合為研究溫室效應(yīng)，科學(xué)家構(gòu)建了大氣熱傳導(dǎo)模型：地球表面等效為半徑R=6.4×10?m的黑體，太陽輻射功率P?=3.8×102?W，日地距離d=1.5×1011m。若地球表面溫度穩(wěn)定在T=300K，已知黑體輻射公式P=σT?（σ=5.67×10??W·m?2·K??），下列判斷正確的是（）A.地球接收的太陽輻射功率為πR2P?/(4πd2)B.地球表面輻射的總功率為4πR2σT?C.若大氣反射率增加，地球表面溫度將升高D.地球表面單位面積接收的太陽輻射功率為P?/(4πd2)3.化學(xué)電池與電磁學(xué)綜合某新型鋁-空氣電池工作原理如圖所示，鋁電極發(fā)生氧化反應(yīng)生成Al(OH)?，空氣電極發(fā)生還原反應(yīng)O?+2H?O+4e?=4OH?。已知電池輸出電壓U=1.2V，電路中通過2mol電子時，下列說法錯誤的是（）A.鋁電極質(zhì)量減少18gB.電路中電流做的功為2.4×96500JC.電池總反應(yīng)方程式為4Al+3O?+6H?O=4Al(OH)?D.若外電路接一電阻R=2Ω，電路中電流為0.6A4.量子物理與信息技術(shù)綜合量子通信中，光子的偏振態(tài)用于編碼信息。若光子在真空中沿x軸傳播，其偏振方向與y軸夾角為θ，通過沿y軸方向的偏振片后，下列說法正確的是（）A.θ=0°時，光子一定能通過偏振片B.θ=90°時，光子一定不能通過偏振片C.θ=45°時，光子通過偏振片的概率為50%D.光子的能量與其偏振方向有關(guān)二、非選擇題（共3小題）5.生物電信號與電磁感應(yīng)（18分）人體心臟跳動時，心肌細胞的跨膜電位變化會產(chǎn)生電流，等效為一個偶極子模型（如圖1）。偶極矩p=ql（q為電荷量，l為正負電荷間距），在距離偶極子中心r處產(chǎn)生的磁場B=μ?p/(4πr3)（μ?=4π×10??T·m/A）。（1）若某次心跳中，心肌等效偶極矩p=1.0×10?12C·m，求距離心臟r=0.1m處的磁感應(yīng)強度大??；（2）心電圖機通過電極檢測體表電勢差，若兩電極間距d=0.2m，心肌電流在體表產(chǎn)生的電場可視為勻強電場，測得電勢差U=0.5mV，求電場強度E；（3）若將心肌電流等效為頻率f=1Hz的交變電流，在胸口處產(chǎn)生交變磁場，穿過一個面積S=10cm2的線圈（匝數(shù)n=100），求線圈中產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢最大值。6.新能源汽車與力學(xué)綜合（20分）某混合動力汽車的能量回收系統(tǒng)原理如圖2所示：剎車時，車輪通過傳動裝置帶動發(fā)電機發(fā)電，將機械能轉(zhuǎn)化為電能儲存在電池中。已知汽車質(zhì)量m=1500kg，剎車前速度v?=20m/s，剎車過程中所受阻力f=kv（k=100N·s/m），發(fā)電機效率η=80%。（1）求剎車過程中汽車速度隨時間的變化規(guī)律v(t)；（2）若剎車后汽車滑行距離x=30m，求克服阻力做的功W_f；（3）計算此過程中電池儲存的電能E，并說明能量損失的主要原因。7.材料科學(xué)與波動光學(xué)（22分）石墨烯是一種單層碳原子構(gòu)成的二維材料，其折射率n=3.0，厚度d=0.34nm。當波長λ=600nm的激光垂直入射時，在石墨烯上下表面反射的兩束光發(fā)生干涉（如圖3），已知真空中光速c=3×10?m/s，普朗克常量h=6.63×10?3?J·s。（1）求激光在石墨烯中的傳播速度v和波長λ'；（2）分析兩束反射光的光程差Δ，并判斷干涉結(jié)果是加強還是減弱（已知石墨烯上下表面反射時均有半波損失）；（3）若改用頻率ν=5×101?Hz的激光入射，求干涉條紋的間距Δx（假設(shè)觀察屏距離石墨烯L=1m）。三、計算題（共2小題）8.航天工程與天體物理（24分）我國“嫦娥六號”探測器在月球背面著陸時，需通過中繼衛(wèi)星“鵲橋”傳輸信號。已知月球半徑R?=1.7×10?m，月球表面重力加速度g?=1.6m/s2，中繼衛(wèi)星繞地月拉格朗日L?點做圓周運動，距月球中心距離r=6.5×10?m。（1）求月球的第一宇宙速度v?；（2）若探測器在月球表面發(fā)射的信號頻率f=5×10?Hz，經(jīng)“鵲橋”反射后返回探測器，求信號往返時間t（忽略地球和月球的運動）；（3）探測器在月球表面采集月壤樣本，質(zhì)量m=2kg，若將樣本從月球表面發(fā)送到中繼衛(wèi)星軌道，至少需要多少能量E？9.醫(yī)療影像與波動理論（26分）CT掃描中，X射線穿透人體時強度衰減遵循I=I?e?μd（μ為線性衰減系數(shù)，d為厚度）。某次掃描中，X射線管電壓U=100kV，電子電荷量e=1.6×10?1?C，質(zhì)量m?=9.1×10?31kg。（1）求電子撞擊靶材前的最大動能E?和速度v（相對論效應(yīng)忽略不計）；（2）若肌肉組織的μ?=0.2cm?1，骨骼的μ?=2cm?1，X射線穿過5cm肌肉和1cm骨骼后，強度衰減為原來的多少倍？（3）若X射線光子能量E=50keV，求其波長λ，并說明為何CT圖像中骨骼區(qū)域比肌肉區(qū)域更亮。（全卷共計150分）試題設(shè)計說明：跨學(xué)科融合：覆蓋物理與生物（肌肉電信號）、化學(xué)（電池反應(yīng)）、地理（地球輻射）、材料科學(xué)（石墨烯）等領(lǐng)域，體現(xiàn)“從解題到解決問題”的課標要求。真實情境：結(jié)合新能源汽車、航