2025年高三物理上學期“空間科學與物理”科普測試卷一、單項選擇題（每題4分，共40分）2025年3月，國家重大科技基礎設施子午工程二期通過國家驗收。該工程主要用于研究地球空間環(huán)境的時空變化規(guī)律，其觀測網絡覆蓋了從北極到南極的子午鏈。下列物理現象中，不屬于子午工程二期主要觀測對象的是（）A.極光產生的等離子體物理過程B.磁層頂磁重聯事件的能量轉化機制C.太陽耀斑對地球電離層的擾動效應D.銀河系暗物質分布的引力透鏡效應嫦娥六號探測器于2024年成功著陸月球背面，并攜帶月壤樣本返回地球。科學家對月壤的分析發(fā)現，其含鐵量較阿波羅計劃采集的樣本更高。若已知月球表面重力加速度為地球的1/6，月壤中鐵礦石的密度與地球相同，則相同體積的月壤鐵礦石在月球表面所受重力與在地球表面所受重力之比為（）A.1:6B.1:1C.6:1D.條件不足無法確定2025年5月，“夸父一號”衛(wèi)星捕捉到太陽白光耀斑的“心跳”現象，即耀斑輻射強度呈現周期性脈動。該脈動周期約為10秒，推測與耀斑區(qū)磁場的震蕩有關。若將此磁場震蕩視為簡諧運動，其角頻率ω為（）A.0.628rad/sB.6.28rad/sC.10rad/sD.無法計算太赫茲技術在2025年被證實可實現高容量星地通信，其頻率范圍為0.3~3THz（1THz=1012Hz）。若某太赫茲通信信號的頻率為1.5THz，其在真空中的波長約為（）A.2×10??mB.5×10??mC.2×10?3mD.5×10?3m2025年6月，“重瞳”雙星獵手衛(wèi)星發(fā)現一顆軌道周期僅為1.2小時的超短周期雙星系統。該系統由一顆白矮星和一顆類日恒星組成，兩者繞共同質心做勻速圓周運動。若兩星間距為1.2×10?km，白矮星質量為太陽的0.6倍，類日恒星質量為太陽的1.2倍，則白矮星的軌道半徑約為（）A.4×10?kmB.8×10?kmC.1.2×10?kmD.條件不足無法確定空間中心科研人員在2025年7月發(fā)表的論文中指出，磁層頂重聯過程中，磁剪切角（磁場方向夾角）與流剪切速度（等離子體流速差）對能量轉化效率有顯著影響。當磁剪切角為90°且流剪切速度為100km/s時，重聯率達到最大值。此時等離子體的洛倫茲力與慣性力之比（即磁雷諾數的倒數）最接近（）A.10??B.10?3C.101D.103“天關”衛(wèi)星于2025年1月探測到宇宙早期爆發(fā)的軟X射線信號，其能量范圍為0.3~2keV（1eV=1.6×10?1?J）。若某軟X射線光子能量為1keV，則其動量大小為（）A.5.3×10?2?kg·m/sB.5.3×10?2?kg·m/sC.1.6×10?1?kg·m/sD.1.6×10?1?kg·m/s2025年5月，科學家通過“多色黑洞照片”技術首次獲得黑洞吸積盤在不同波段的輻射圖像。其中，紅外波段圖像主要反映吸積盤外層塵埃的熱輻射，其輻射規(guī)律遵循黑體輻射定律。若塵埃溫度為1000K，根據維恩位移定律，其輻射強度峰值對應的波長約為（）A.2.9×10??mB.2.9×10?3mC.3.4×10??mD.3.4×10?3m中等質量黑洞存在的關鍵證據在2025年3月被發(fā)現，其質量約為太陽的500倍。若該黑洞形成于大質量恒星塌縮，且塌縮前恒星半徑為太陽的10倍，自轉周期為30天，則塌縮后黑洞的自轉周期最接近（）（假設角動量守恒，太陽半徑R?=7×10?km，黑洞半徑按史瓦西半徑計算）A.10??sB.10?2sC.1sD.10s遠距離大功率無線能量傳輸技術在2025年取得突破，某試驗衛(wèi)星通過微波波束將20kW能量傳輸至地面接收站，傳輸效率為80%。若微波波長為10cm，發(fā)射天線增益為20dB，則地面接收天線接收到的功率密度（單位面積功率）約為（）（已知衛(wèi)星軌道高度為500km，球面積公式S=4πr2）A.1.6×10??W/m2B.1.6×10?3W/m2C.2.0×10??W/m2D.2.0×10?3W/m2二、多項選擇題（每題5分，共20分，多選、錯選不得分，漏選得2分）2025年6月，太赫茲技術助力高容量星地通信試驗成功，實現了10Gbps的實時數據傳輸。關于太赫茲波與傳統微波通信相比的優(yōu)勢，下列說法正確的有（）A.太赫茲波波長更短，可實現更高的天線增益B.太赫茲波光子能量更高，穿透大氣層時衰減更小C.太赫茲波頻段資源更豐富，可支持更大帶寬D.太赫茲波抗干擾能力更強，適合軍事保密通信“夸父一號”衛(wèi)星搭載的全日面矢量磁像儀能夠測量太陽磁場的三維結構。2025年5月，該衛(wèi)星觀測到一次白光耀斑事件，其磁場演化過程符合磁重聯理論。下列關于磁重聯的說法正確的有（）A.磁重聯發(fā)生在磁場方向相反的等離子體區(qū)域邊界B.磁重聯過程中磁場能量轉化為等離子體動能和熱能C.太陽耀斑的爆發(fā)與日冕物質拋射均與磁重聯直接相關D.磁重聯的發(fā)生需要滿足磁剪切角大于90°的條件2025年2月，新算法幫助科學家觀測到宇宙更深處的星系團。該算法基于引力透鏡效應，通過背景星系的形變程度反推前景星系團的質量分布。下列關于引力透鏡效應的說法正確的有（）A.屬于廣義相對論效應，體現了時空彎曲對光的偏折作用B.可用于測量暗物質的分布，因為暗物質參與引力相互作用C.強引力透鏡會使背景星系形成環(huán)狀或多重像D.引力透鏡效應與透鏡天體的電磁性質密切相關利用月壤資源實現月面原位建造是2025年宇航領域的研究熱點?？茖W家提出通過微波燒結技術將月壤轉化為建筑材料，其原理是利用微波的電磁感應使月壤中的鐵氧化物顆粒發(fā)熱。下列關于該技術的物理原理說法正確的有（）A.微波屬于電磁波，其頻率范圍與無線電波重疊B.鐵氧化物顆粒因電磁感應產生渦流而發(fā)熱C.月壤的介電常數越大，吸收微波能量的效率越高D.燒結過程中月壤的溫度升高是因為分子勢能增加三、實驗題（共18分）（9分）某實驗小組利用太赫茲時域光譜儀測量月壤模擬樣品的折射率。實驗裝置如圖所示，太赫茲波由發(fā)射器發(fā)出，經分束器分為兩束：一束通過樣品池（內裝月壤模擬樣品），另一束作為參考光；兩束光在探測器處干涉，得到干涉條紋。已知太赫茲波在真空中的波長為300μm，通過樣品池后干涉條紋移動了5條。若樣品池長度為10cm，求月壤模擬樣品的折射率n（結果保留兩位小數）。（9分）為研究太陽磁場周期性反轉現象，某興趣小組利用亥姆霍茲線圈模擬太陽磁場。線圈由兩個半徑為R的同軸圓形線圈組成，間距等于半徑R，每個線圈匝數為N，通入電流I。已知真空中磁導率為μ?，根據畢奧-薩伐爾定律，線圈軸線上中點處的磁感應強度B=（8μ?NI）/（5√5R）。若要使中點處磁感應強度達到5×10??T（約為太陽極區(qū)磁場強度），線圈半徑R=0.5m，匝數N=1000，求所需電流I的大?。é?=4π×10??T·m/A，結果保留兩位有效數字）。四、計算題（共42分）（12分）2025年發(fā)現的中等質量黑洞質量約為500倍太陽質量，距離地球約1.3×10?光年。假設該黑洞通過吸積氣體形成吸積盤，氣體繞黑洞做勻速圓周運動，其角動量守恒。已知某氣體微團在距離黑洞r?=10?km處的線速度v?=10?km/s，求當該氣體微團運動到r?=10?km處時的線速度v?及向心加速度a（結果保留兩位有效數字，萬有引力常量G=6.67×10?11N·m2/kg2，太陽質量M?=2×103?kg）。（15分）“天關”衛(wèi)星探測到的宇宙早期軟X射線信號來自一個伽馬暴余輝。已知該伽馬暴的紅移量z=6.2（即觀測波長與原波長之比為1+z），其輻射的軟X射線原波長為0.2nm。（1）求觀測到的軟X射線波長λ（結果保留兩位小數）；（2）若該伽馬暴的輻射功率為10??W，假設輻射各向同性，求地球附近接收到的輻射通量F（即單位面積功率，結果保留一位有效數字）。已知哈勃常數H?=70km/（s·Mpc），1Mpc=3.26×10?光年，光年=9.46×101?m。（15分）“重瞳”雙星獵手衛(wèi)星發(fā)現的超短周期雙星系統由質量m?=0.6M?和m?=1.2M?的兩顆恒星組成，軌道周期T=1.2小時。（1）證明兩星繞共同質心做圓周運動的軌道半徑之比r?:r?=m?:m?；（2）計算兩星之間的距離d（結果保留兩位有效數字）；（3）若該雙星系統在演化過程中發(fā)生質量轉移，m?增大、m?減小，分析其軌道周期T的變化趨勢。五、科普閱讀題（共30分）閱讀以下材料，回答問題。材料一：2025年5月，“夸父”衛(wèi)星捕捉到太陽白光耀斑的“心跳”現象。耀斑是太陽大氣局部區(qū)域突然變亮的活動現象，其能量來源于磁場的劇烈釋放。白光耀斑的輻射覆蓋從紫外線到可見光的廣譜范圍，其脈動周期與耀斑區(qū)磁場的阿爾芬波震蕩有關。阿爾芬波是等離子體中沿磁場方向傳播的磁流體力學波，其波速v?=B/√(ρμ?)，其中B為磁感應強度，ρ為等離子體密度。材料二：太陽極區(qū)探測是深空探測的前沿領域。太陽極區(qū)磁場是太陽活動周的“種子”，其極性每11年反轉一次。2025年提出的太陽極軌天文臺計劃，將通過在黃道面外的軌道對太陽極區(qū)進行高分辨率觀測，以揭示太陽磁場周期反轉的深層機制。（1）（6分）根據材料一，若耀斑區(qū)磁感應強度B=0.1T，等離子體密度ρ=10?1?kg/m3，求阿爾芬波速v?（結果保留一位有效數字）；（2）（8分）結合材料二和所學知識，說明太陽極區(qū)磁場對地球空間環(huán)境的影響；（3）（16分）從動量守恒定律的角度，分析太陽風粒子（主要為質子）從太陽極區(qū)噴射過程中對太陽自轉的影響。已知太陽半徑R=7×10?m，太陽自轉周期T?=27天，太陽風粒子平均速度v=800km/s，每秒噴射質量Δm=10?kg。計算太陽自轉周期的年變化量ΔT（結果保留一位有效數字，太陽轉動慣量I=0.05MR2，M=2×103?kg）。參考答案及評分標準（略）（全卷共計150分，答題時