2025年高考物理類比遷移能力測(cè)試試題一、選擇題（本題共8小題，每小題6分，第1-5題只有一項(xiàng)符合題目要求，第6-8題有多項(xiàng)符合題目要求）1.力學(xué)模塊·運(yùn)動(dòng)模型類比我國(guó)“天問三號(hào)”探測(cè)器在火星表面完成“懸停避障”任務(wù)時(shí)，其運(yùn)動(dòng)可簡(jiǎn)化為豎直方向的勻變速直線運(yùn)動(dòng)。已知探測(cè)器懸停時(shí)發(fā)動(dòng)機(jī)推力為(F_0)，若某時(shí)刻探測(cè)器獲得豎直向上的初速度(v_0)，隨后發(fā)動(dòng)機(jī)推力調(diào)整為(F=\frac{3}{4}F_0)，探測(cè)器在火星表面運(yùn)動(dòng)的加速度大小為(a)（火星表面重力加速度為(g_{\text{火}})，探測(cè)器質(zhì)量為(m)）。類比地球上的豎直上拋運(yùn)動(dòng)規(guī)律，下列判斷正確的是（）A.探測(cè)器加速度(a=\frac{F_0}{4m}+g_{\text{火}})B.探測(cè)器上升到最高點(diǎn)時(shí)的速度為(\frac{v_0}{2})C.探測(cè)器從獲得初速度到落回出發(fā)點(diǎn)的時(shí)間為(\frac{4v_0}{a})D.探測(cè)器運(yùn)動(dòng)過程中機(jī)械能守恒命題意圖：通過火星探測(cè)器運(yùn)動(dòng)與豎直上拋運(yùn)動(dòng)的模型類比，考查對(duì)牛頓第二定律、勻變速直線運(yùn)動(dòng)規(guī)律的遷移應(yīng)用能力。2.電磁學(xué)模塊·場(chǎng)性質(zhì)類比某研究小組設(shè)計(jì)“電磁透鏡”聚焦電子束，其原理與光學(xué)透鏡聚焦光束類似。光學(xué)透鏡對(duì)光線的偏折遵循折射定律，而電磁透鏡中勻強(qiáng)磁場(chǎng)對(duì)電子的偏折遵循洛倫茲力公式。若電子以速度(v)垂直進(jìn)入磁感應(yīng)強(qiáng)度為(B)的圓形勻強(qiáng)磁場(chǎng)區(qū)域（半徑為(R)），電子質(zhì)量為(m)、電荷量為(e)，類比光的折射中“焦距”概念，該電磁透鏡的“焦距”（電子射出磁場(chǎng)后軌跡延長(zhǎng)線的交點(diǎn)到磁場(chǎng)邊界的距離）為（）A.(\frac{mv}{eB})B.(\frac{R^2eB}{mv})C.(\frac{mv}{eB}-R)D.(\frac{mv}{eB}\cdot\frac{1}{\sin(\frac{eBR}{mv})})命題意圖：類比光學(xué)透鏡與電磁透鏡的作用機(jī)制，考查對(duì)洛倫茲力、圓周運(yùn)動(dòng)規(guī)律及幾何關(guān)系的綜合應(yīng)用能力。3.熱學(xué)模塊·微觀模型類比一定質(zhì)量的理想氣體經(jīng)歷如圖所示的(p-T)變化過程（(a\tob\toc\toa)），類比液體蒸發(fā)過程中分子動(dòng)能分布的變化規(guī)律，下列說法正確的是（）A.(a\tob)過程中，氣體分子的平均動(dòng)能增大，分子勢(shì)能減小B.(b\toc)過程中，單位時(shí)間內(nèi)氣體分子對(duì)器壁的碰撞次數(shù)減少C.(c\toa)過程中，氣體放出的熱量等于外界對(duì)氣體做的功D.整個(gè)循環(huán)過程中，氣體的內(nèi)能變化量不為零命題意圖：通過氣體狀態(tài)變化與液體蒸發(fā)的微觀機(jī)制類比，考查對(duì)熱力學(xué)定律、分子動(dòng)理論的理解與遷移能力。4.光學(xué)模塊·波動(dòng)現(xiàn)象類比用單色光照射雙縫干涉實(shí)驗(yàn)裝置，在光屏上形成明暗相間的條紋。若將裝置浸入折射率為(n)的透明液體中，類比機(jī)械波在不同介質(zhì)中傳播的規(guī)律，下列說法正確的是（）A.條紋間距變?yōu)榭諝庵械?n)倍B.相鄰亮條紋的光程差變?yōu)榭諝庵械?\frac{1}{n})C.中央亮條紋位置不變，其他條紋向遠(yuǎn)離中央的方向移動(dòng)D.若改用波長(zhǎng)為原來(\frac{1}{n})的光在空氣中實(shí)驗(yàn)，條紋間距與浸入液體時(shí)相同命題意圖：類比機(jī)械波與光波的傳播特性，考查對(duì)雙縫干涉條紋間距公式、折射率對(duì)波長(zhǎng)影響的遷移應(yīng)用。5.原子物理模塊·能量躍遷類比氫原子的能級(jí)公式為(E_n=-\frac{13.6}{n^2},\text{eV})，其中(n=1,2,3,\cdots)。類比氫原子能級(jí)躍遷規(guī)律，假設(shè)某種“類氫”離子的能級(jí)公式為(E_n=-\frac{k}{n^3},\text{eV})（(k)為常量），則該離子從(n=3)能級(jí)躍遷到(n=1)能級(jí)輻射的光子能量是從(n=2)躍遷到(n=1)輻射光子能量的（）A.(\frac{26}{7})倍B.(\frac{27}{8})倍C.(\frac{7}{26})倍D.(\frac{8}{27})倍命題意圖：通過“類氫”離子與氫原子能級(jí)公式的形式類比，考查對(duì)能級(jí)躍遷規(guī)律的遷移應(yīng)用能力。6.力學(xué)模塊·多體問題類比如圖1所示，質(zhì)量為(M)的“母球”與質(zhì)量為(m)的“子球”通過輕彈簧連接，靜止于光滑水平面上?，F(xiàn)給母球一個(gè)水平向右的初速度(v_0)，系統(tǒng)運(yùn)動(dòng)過程中彈簧始終在彈性限度內(nèi)。類比兩體碰撞模型，下列說法正確的是（）A.彈簧壓縮至最短時(shí)，母球與子球的速度相等B.彈簧彈性勢(shì)能的最大值為(\frac{Mmv_0^2}{2(M+m)})C.子球的最大速度為(\frac{2Mv_0}{M+m})D.系統(tǒng)運(yùn)動(dòng)過程中動(dòng)量和機(jī)械能均守恒命題意圖：類比碰撞過程中的動(dòng)量守恒與能量轉(zhuǎn)化，考查對(duì)彈簧連接體模型的分析綜合能力。7.電磁學(xué)模塊·電路動(dòng)態(tài)分析類比某同學(xué)設(shè)計(jì)“溫控電路”如圖2所示，其中熱敏電阻(R_t)的阻值隨溫度升高而減小，滑動(dòng)變阻器(R)的滑片位于中點(diǎn)。閉合開關(guān)(S)后，若環(huán)境溫度升高，類比“閉合電路歐姆定律”中外電路電阻變化對(duì)電路的影響，下列判斷正確的是（）A.電流表(A)的示數(shù)增大B.電壓表(V)的示數(shù)增大C.電源的輸出功率一定增大D.電阻(R_t)消耗的電功率可能先增大后減小命題意圖：通過溫控電路與動(dòng)態(tài)電路模型的類比，考查對(duì)閉合電路歐姆定律、電功率公式的綜合應(yīng)用能力。8.熱學(xué)模塊·熱力學(xué)定律類比將一定質(zhì)量的理想氣體封閉在導(dǎo)熱氣缸中，經(jīng)歷如圖3所示的循環(huán)過程：(a\tob)為等壓壓縮，(b\toc)為等容升溫，(c\toa)為等溫膨脹。類比熱力學(xué)第一定律在不同過程中的應(yīng)用，下列說法正確的是（）A.(a\tob)過程中氣體放出熱量B.(b\toc)過程中氣體內(nèi)能增加C.(c\toa)過程中氣體對(duì)外做功等于吸收的熱量D.整個(gè)循環(huán)過程中氣體的內(nèi)能變化量不為零命題意圖：通過氣體循環(huán)過程與熱力學(xué)定律的類比應(yīng)用，考查對(duì)熱力學(xué)第一定律、理想氣體狀態(tài)方程的綜合分析能力。二、非選擇題（本題共4小題，共68分）9.實(shí)驗(yàn)題·方法遷移與創(chuàng)新（16分）某實(shí)驗(yàn)小組欲測(cè)量木塊與長(zhǎng)木板間的動(dòng)摩擦因數(shù)(\mu)，提供的器材有：帶滑輪的長(zhǎng)木板、木塊、打點(diǎn)計(jì)時(shí)器、紙帶、鉤碼、彈簧測(cè)力計(jì)、毫米刻度尺等。（1）方案設(shè)計(jì)·模型類比小組同學(xué)類比“驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律”實(shí)驗(yàn)中紙帶處理方法，設(shè)計(jì)如下方案：將木塊（質(zhì)量為(M)）放在長(zhǎng)木板上，通過滑輪懸掛鉤碼（質(zhì)量為(m)），釋放后拖動(dòng)木塊運(yùn)動(dòng)，打出的紙帶如圖4所示（相鄰計(jì)數(shù)點(diǎn)間時(shí)間間隔為(T=0.1,\text{s})）。①若木塊加速運(yùn)動(dòng)的加速度為(a)，則(a=)______（用圖中數(shù)據(jù)表示，結(jié)果保留兩位有效數(shù)字）；②寫出動(dòng)摩擦因數(shù)(\mu)的表達(dá)式：(\mu=)______（用(m,M,a,g)表示，忽略滑輪摩擦及空氣阻力）。（2）誤差分析·方法遷移若實(shí)驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)鉤碼質(zhì)量(m)遠(yuǎn)大于木塊質(zhì)量(M)，類比“探究加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系”實(shí)驗(yàn)中“砂和砂桶質(zhì)量遠(yuǎn)小于小車質(zhì)量”的條件，分析此時(shí)測(cè)量的(\mu)值與真實(shí)值的關(guān)系：（填“偏大”“偏小”或“不變”），理由是。（3）方案創(chuàng)新·原理類比若僅提供彈簧測(cè)力計(jì)和毫米刻度尺，不使用打點(diǎn)計(jì)時(shí)器，類比“探究滑動(dòng)摩擦力影響因素”的實(shí)驗(yàn)方法，設(shè)計(jì)一種測(cè)量(\mu)的方案：______。命題意圖：通過實(shí)驗(yàn)方案的類比遷移，考查對(duì)紙帶數(shù)據(jù)處理、誤差分析及實(shí)驗(yàn)創(chuàng)新能力的綜合應(yīng)用。10.計(jì)算題·力學(xué)綜合與類比（18分）2024年巴黎奧運(yùn)會(huì)跳水項(xiàng)目中，運(yùn)動(dòng)員從10米跳臺(tái)（可視為質(zhì)點(diǎn)）豎直下落，入水后受到水的阻力作用而減速。已知運(yùn)動(dòng)員質(zhì)量(m=50,\text{kg})，水的阻力大小與速度平方成正比，即(f=kv^2)（(k=20,\text{kg/m})），重力加速度(g=10,\text{m/s}^2)。（1）模型類比：運(yùn)動(dòng)員入水前的運(yùn)動(dòng)可類比為“自由落體運(yùn)動(dòng)”，求其入水時(shí)的速度大小(v_1)；（2）過程分析：運(yùn)動(dòng)員入水后，類比“汽車在水平路面上剎車”的減速過程，求加速度(a)與速度(v)的關(guān)系式；（3）遷移應(yīng)用：若運(yùn)動(dòng)員入水后到速度減為(v_2=2,\text{m/s})時(shí)的位移為(d)，試用積分法推導(dǎo)(d)的表達(dá)式（無需計(jì)算數(shù)值，只需寫出推導(dǎo)過程及最終結(jié)果）。命題意圖：通過跳水運(yùn)動(dòng)與自由落體、汽車剎車模型的類比，考查對(duì)運(yùn)動(dòng)學(xué)公式、牛頓第二定律及微元法的綜合遷移能力。11.計(jì)算題·電磁學(xué)與力學(xué)綜合類比（20分）如圖5所示，在豎直平面內(nèi)有兩平行金屬導(dǎo)軌(MN)和(PQ)，間距(L=0.5,\text{m})，導(dǎo)軌上端接有電阻(R=1,\Omega)，下端接入理想電壓表。導(dǎo)軌間存在垂直導(dǎo)軌平面向里的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，磁感應(yīng)強(qiáng)度(B=2,\text{T})。質(zhì)量(m=0.1,\text{kg})的金屬棒(ab)垂直導(dǎo)軌放置，與導(dǎo)軌間的動(dòng)摩擦因數(shù)(\mu=0.2)，棒從靜止釋放后沿導(dǎo)軌下滑（忽略棒的電阻及空氣阻力，重力加速度(g=10,\text{m/s}^2)）。（1）模型類比：金屬棒下滑過程中，類比“導(dǎo)體棒切割磁感線產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)”的規(guī)律，寫出棒的速度為(v)時(shí)的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)(E)和電流(I)的表達(dá)式；（2）受力分析：寫出棒下滑的加速度(a)與速度(v)的關(guān)系式，并求出棒的最大速度(v_m)；（3）能量轉(zhuǎn)化：類比“汽車以額定功率行駛”的能量轉(zhuǎn)化過程，求棒從靜止到達(dá)到最大速度的過程中，電阻(R)產(chǎn)生的焦耳熱(Q)（已知棒下滑的距離(h=2,\text{m})）。命題意圖：通過電磁感應(yīng)與力學(xué)中的運(yùn)動(dòng)模型類比，考查對(duì)法拉第電磁感應(yīng)定律、牛頓運(yùn)動(dòng)定律及能量守恒定律的綜合應(yīng)用能力。12.計(jì)算題·熱學(xué)與統(tǒng)計(jì)規(guī)律類比（16分）某新能源汽車采用“相變儲(chǔ)能”技術(shù)，其核心部件是裝有固態(tài)相變材料的儲(chǔ)能罐。當(dāng)汽車行駛時(shí)，相變材料吸收熱量熔化為液態(tài)；停車時(shí)，液態(tài)材料凝固放熱供車內(nèi)取暖。已知相變材料的質(zhì)量為(m=10,\text{kg})，熔化熱(\lambda=2.1\times10^5,\text{J/kg})，固態(tài)與液態(tài)時(shí)的比熱容均為(c=2.0\times10^3,\text{J/(kg·℃)})。（1）模型類比：類比“晶體熔化過程溫度不變”的規(guī)律，若相變材料從固態(tài)(t_1=-20,\text{℃})加熱至液態(tài)(t_2=60,\text{℃})，求吸收的總熱量(Q)；（2）統(tǒng)計(jì)規(guī)律類比：相變材料分子的平均動(dòng)能與溫度的關(guān)系類比理想氣體分子的統(tǒng)計(jì)規(guī)律，已知固態(tài)時(shí)分子平均動(dòng)能(E_{k1}=3kT_1)，液態(tài)時(shí)(E_{k2}=3kT_2)（(k)為玻爾茲曼常量，(T)為熱力學(xué)溫度），求熔化過程中分子勢(shì)能的增加量(\DeltaE_p)（用(m,\lambda,k,T_1,T_2)表示）；（3）實(shí)際應(yīng)用：若汽車行駛時(shí)每秒產(chǎn)生(5\times10^3,\text{J})的熱量，其中(40%)被相變材料吸收，求材料從固態(tài)(-20,\text{℃})完全熔化為液態(tài)(0,\text{℃})需要的時(shí)間(t)。命題意圖：通過相變儲(chǔ)能與晶體熔化、理想氣體分子動(dòng)能的類比，考查對(duì)熱力學(xué)定律、能量守恒及統(tǒng)計(jì)規(guī)律的遷移應(yīng)用能力。三、選考題（共15分，請(qǐng)從以下兩題中任選一題作答）13.[選修3-3]熱學(xué)·類比理想氣體模型（15分）某科研團(tuán)隊(duì)研究“超臨界二氧化碳”的性質(zhì)，其狀態(tài)方程可類比理想氣體狀態(tài)方程(pV=nRT)，但需引入修正系數(shù)(Z)（(Z=\frac{pV}{nRT})，理想氣體(Z=1)）。已知超臨界二氧化碳在(T=300,\text{K})時(shí)的(Z-p)關(guān)系如圖6所示，其中(p_0=1,\text{atm})，(V_0=22.4,\text{L/mol})。（1）求(p=2p_0)時(shí)(1,\text{mol})超臨界二氧化碳的體積(V)；（2）類比理想氣體的等壓變化規(guī)律，分析當(dāng)(p=3p_0)時(shí)，超臨界二氧化碳的體積隨溫度升高的變化率與理想氣體的關(guān)系。14.[選修3-4]光學(xué)·類比光的干涉與衍射（15分）全息照相技術(shù)利用光的干涉原理記錄物體的三維信息，其光路可類比“雙縫干涉”實(shí)驗(yàn)。已知全息底片上某點(diǎn)到兩相干光源的距離差為(