2025年高考课标卷物理真题

我国自主研发的 $CR450$ 动车组试验时的速度可达 $450\mathrm{km/h}$ 。若以 $120\mathrm{m/s}$ 的初速度在平直轨道上行驶的 $CR450$ 动车组，匀减速运行 $14.4\mathrm{km}$ 后停止，则减速运动中其加速度的大小为（　　）

A． $0.1\mathrm{m/s^2}$

B． $0.5\mathrm{m/s^2}$

C． $1.0\mathrm{m/s^2}$

D． $1.5\mathrm{m/s^2}$

【答案与解析】

由匀变速直线运动公式 $v^2-v_0^2=2ax$ ，末速度 $v=0$ ， $v_0=120\,\mathrm{m/s}$ ， $x=14.4\,\mathrm{km}=1.44\times10^4\,\mathrm{m}$ ，代入得 $a=-\dfrac{v_0^2}{2x}=-\dfrac{120^2}{2\times1.44\times10^4}\,\mathrm{m/s^2}=-0.5\,\mathrm{m/s^2}$ ，加速度大小为 $0.5\,\mathrm{m/s^2}$ 。故选B。
“天都一号”通导技术试验卫星测距试验的成功，标志着我国在深空轨道精密测量领域取得了技术新突破。“天都一号”在环月椭圆轨道上运行时，（　　）

A．受月球的引力大小保持不变

B．相对月球的速度大小保持不变

C．离月球越近，其相对月球的速度越大

D．离月球越近，其所受月球的引力越小

【答案与解析】

“天都一号”在环月椭圆轨道上，与月球距离不断变化。由万有引力公式 $F=G\dfrac{Mm}{r^2}$ 知离月球越近引力越大；由开普勒第二定律知近月点速度最大。故选C。
如图，撑杆跳高运动中，运动员经过助跑、撑杆起跳，最终越过横杆。若运动员起跳前助跑速度为 $10\mathrm{m/s}$ ，则理论上运动员助跑获得的动能可使其重心提升的最大高度为（重力加速度取 $10\mathrm{m/s^2}$ ）（　　）

A． $4m$

B． $5m$

C． $6m$

D． $7m$

【答案与解析】

助跑动能全部转化为重力势能时重心升高最大： $\dfrac12mv^2=mgh$ ，代入 $v=10\,\mathrm{m/s}$ 、 $g=10\,\mathrm{m/s^2}$ 得 $h=\dfrac{v^2}{2g}=5\,\mathrm{m}$ 。故选B。
匀强电场中，一带正电的点电荷仅在电场力的作用下以某一初速度开始运动，则运动过程中，其（　　）

A．所处位置的电势一定不断降低

B．所处位置的电势一定不断升高

C．轨迹可能是与电场线平行的直线

D．轨迹可能是与电场线垂直的直线

【答案与解析】

匀强电场中，正点电荷所受电场力恒定，方向与电场线相同。若初速度与电场力共线，则做匀变速直线运动，轨迹可与电场线平行；若初速度与电场力垂直，则做类平抛运动，轨迹为曲线；电势升降取决于运动方向。故选C。
如图，正方形abcd内有方向垂直于纸面的匀强磁场，电子在纸面内从顶点a以速度 $v_0$ 射入磁场，速度方向垂直于ab。磁感应强度的大小不同时，电子可分别从ab边的中点、b点和c点射出，在磁场中运动的时间分别为 $t_1$ 、 $t_2$ 和 $t_3$ ，则（　　）

A． $t_1 < t_2 = t_3$

B． $t_1 < t_2 < t_3$

C． $t_1 = t_2 > t_3$

D． $t_1 > t_2 > t_3$

【答案与解析】

电子在磁场中做匀速圆周运动， $T=\dfrac{2\pi m}{eB}$ ，运动时间 $t=\dfrac{\theta}{2\pi}T$ 。由几何关系，从 $a$ 射出到 $ab$ 中点、到 $b$ 点对应半圆，圆心角均为 $\pi$ ；到 $c$ 点对应四分之一圆，圆心角为 $\dfrac{\pi}{2}$ 。因此 $t_1<t_2=t_3$ 。故选A。
如图，一定量的理想气体先后处于 $V-T$ 图上 $a$ 、 $b$ 、 $c$ 三个状态，三个状态下气体的压强分别为 $p_{a}$ 、 $p_{b}$ 、 $p_{c}$ ，则（　　）

A． $p_a=p_b$

B． $p_{a}=p_{c}$

C． $p_{a}>p_{b}$

D． $p_{a}<p_{c}$

【答案与解析】

对理想气体， $pV=nRT$ ，即 $V=\dfrac{nR}{p}T$ ， $V-T$ 图上状态与原点连线的斜率越大，压强越小。由图可知 $p_a=p_b<p_c$ 。故选AD。
一组身高相近的学生沿一直线等间隔排成一排，从左边第一位同学开始，依次周期性地“下蹲、起立”，整个队列呈现类似简谐波的波浪效果，如图所示。假定某次游戏中，形成的波形的波长为 $4m$ ，左边第一位同学蹲至最低点时，队列中另一同学恰好站直，则这两位同学间的距离可能是（　　）

A． $1m$

B． $2m$

C． $5m$

D． $6m$

【答案与解析】

第一位同学蹲至最低点对应波谷，站直同学对应波峰。波谷与波峰间的距离为 $\dfrac{\lambda}{2}(2n+1)$ （ $n=0,1,2,\dots$ ），代入 $\lambda=4\,\mathrm{m}$ 得可能距离为 $2\,\mathrm{m}$ 、 $6\,\mathrm{m}$ 、 $\dots$ 。故选BD。
如图，过P点的虚线上方存在方向垂直于纸面的匀强磁场。一金属圆环在纸面内以P点为轴沿顺时针方向匀速转动，O为圆环的圆心，OP为圆环的半径。则（　　）

A．圆环中感应电流始终绕O逆时针流动

B．OP与虚线平行时圆环中感应电流最大

C．圆环中感应电流变化的周期与环转动周期相同

D．圆环在磁场内且OP与虚线垂直时环中感应电流最大

【答案与解析】

圆环转动时，进入磁场过程磁通量增加，感应电流绕 $O$ 逆时针；出磁场过程磁通量减小，电流绕 $O$ 顺时针。感应电动势 $e=B\omega r^2[1-\cos(2\omega t)]$ ，故 $OP$ 与虚线平行时电流最大，电流变化周期与转动周期相同； $OP$ 与虚线垂直时电流为零。故选BC。
某探究小组利用橡皮筋完成下面实验。

$(1)$ 将粘贴有坐标纸的木板竖直放置。橡皮筋的一端用图钉固定在木板上，另一端悬挂钩码。钩码质量分别为 $200g$ 、 $250g$ 、⋯、 $500g$ ，平衡时橡皮筋底端在坐标纸上对应的位置如图（a）中圆点所示（钩码的质量在图中用数字标出）。悬挂的钩码质量分别为 $200g$ 和 $300g$ 时，橡皮筋底端位置间的距离为＿＿＿＿cm。 $(2)$ 根据图（a）中各点的位置可知，在所测范围内橡皮筋长度的增加量与所挂钩码的＿＿＿＿（选填“质量”或“质量的增加量”）成正比，由此可求出橡皮筋的劲度系数为＿＿＿＿ $\mathrm{N/m}$ （保留2位有效数字，重力加速度取 $9.8\mathrm{m/s^{2}}$ ）。 $(3)$ 悬挂的钩码质量为 $m$ 时，在橡皮筋底端施以水平向右的力 $F$ ，平衡时橡皮筋方向如图（b）中虚线所示，图（b）中测力计的示数给出了力 $F$ 的大小，则 $F=$ ＿＿＿＿ $\mathrm{N}$ ， $m=$ ＿＿＿＿g（选填“200”“300”或“400”）。

【答案与解析】

(1) 由图(a)读出悬挂 $200\,\mathrm{g}$ 和 $300\,\mathrm{g}$ 钩码时橡皮筋底端位置间距为 $1.90\,\mathrm{cm}$ 。 (2) 各点近似在一条直线上，相等质量增量对应相等伸长量，故橡皮筋长度的增加量与所挂钩码的质量的增加量成正比。取 $\Delta m=100\,\mathrm{g}=0.100\,\mathrm{kg}$ ， $\Delta x=1.90\,\mathrm{cm}=1.90\times10^{-2}\,\mathrm{m}$ ，由 $k\Delta x=\Delta m\,g$ 得 $k=\dfrac{\Delta m\,g}{\Delta x}=\dfrac{0.100\times9.8}{1.90\times10^{-2}}\,\mathrm{N/m}\approx52\,\mathrm{N/m}$ 。 (3) 测力计示数为 $F=1.00\,\mathrm{N}$ 。由图(b)虚线可知橡皮筋与竖直方向夹角 $\theta$ 满足 $\tan\theta\approx\dfrac32$ ，由平衡条件 $F=mg\tan\theta$ 得 $m=\dfrac{F}{g\tan\theta}\approx0.300\,\mathrm{kg}=300\,\mathrm{g}$ 。
用伏安法可以研究电学元件的伏安特性。阻值不随电流、电压变化的元件称为线性电阻元件，否则称为非线性电阻元件。

$(1)$ 利用伏安法测量某元件的电阻，电流表和电压表的示数分别记为 $I$ 和 $U$ 。若将电流表内接，则 $U$ ＿＿＿＿元件两端的电压， $\frac{U}{I}$ ＿＿＿＿元件的电阻；将电流表外接，则 $I$ ＿＿＿＿流过元件的电流， $\frac{U}{I}$ ＿＿＿＿元件的电阻。（均选填“小于”或“大于”） $(2)$ 图（a）是某实验小组用电流表内接法测得的某元件的伏安特性曲线，由图可知，所测元件是＿＿＿＿（选填“线性”或“非线性”）电阻元件。随着电流的增加，元件的电阻＿＿＿＿（选填“增大”“不变”或“减小”）。 $(3)$ 利用电流表 $\mathrm{A}_1$ （内阻 $r_{1}$ ）、电流表 $\mathrm{A}_2$ （内阻未知）以及一个用作保护电阻的定值电阻 $R_{0}$ （阻值未知），测量电阻 $R_x$ 的阻值。将图（b）中的器材符号的连线补充完整，完成实验电路原理图＿＿＿＿。按完整的实验电路测量 $R_x$ ，某次测量中电流表 $\mathrm{A}_1$ 和 $\mathrm{A}_2$ 的示数分别为 $I_1$ 和 $I_2$ ，则 $R_{x}=$ ＿＿＿＿（用 $I_1$ 、 $I_2$ 和 $r_{1}$ 表示）。

【答案与解析】

(1) 电流表内接时，电压表测元件与电流表总电压，故 $U$ 大于元件两端电压， $\dfrac UI$ 大于元件电阻；电流表外接时，电流表测元件与电压表总电流，故 $I$ 大于流过元件的电流， $\dfrac UI$ 小于元件电阻。 (2) 伏安特性曲线不是直线，所测元件为非线性电阻元件；随着电流增大，曲线上各点与原点连线的斜率增大，斜率倒数减小，故电阻减小。 (3) 将 $A_1$ 与 $R_x$ 并联，再与 $A_2$ 、 $R_0$ 、滑动变阻器 $R$ 及电源串联。 $A_1$ 示数为 $I_1$ ， $A_2$ 示数为 $I_2$ ，则流过 $R_x$ 的电流为 $I_2-I_1$ ， $R_x$ 两端电压 $U_x=I_1r_1$ ，故 $R_x=\dfrac{I_1r_1}{I_2-I_1}$ 。
电容器的形状变化会导致其电容变化，这一性质可用于设计键盘，简化原理图如图所示。键盘按键下的装置可视为平行板电容器，电容器的极板面积为 $S$ 、间距为 $d$ ，电容 $C=\alpha\frac{S}{d}$ （ $\alpha$ 为常量）。按下键盘按键时，极板间的距离变为按压前的 $\eta$ 倍；撤去按压，按键在弹力作用下复位。电容器充电后：

$(1)$ 若按压按键不改变电容器所带的电荷量，则按压后极板间的电压变为按压前的多少倍？ $(2)$ 若按压按键不改变电容器极板间的电压，则按压后极板间的电场强度大小变为按压前的多少倍？

【答案与解析】

(1) 按压后极板间距 $d'=\eta d$ ，电容 $C'=\alpha\dfrac{S}{d'}=\dfrac{C}{\eta}$ 。电荷量不变，由 $U=\dfrac QC$ 得 $U'=\dfrac{Q}{C'}=\eta U$ ，即电压变为按压前的 $\eta$ 倍。 (2) 电压不变时， $E=\dfrac Ud$ ；按压后 $E'=\dfrac{U}{\eta d}=\dfrac{E}{\eta}$ ，即电场强度大小变为按压前的 $\dfrac1\eta$ 倍。
如图，物块P固定在水平面上，其上表面有半径为R的 $\frac{1}{4}$ 圆弧轨道。P右端与薄板Q连在一起，圆弧轨道与Q上表面平滑连接。一轻弹簧的右端固定在Q上，另一端自由。质量为m的小球自圆弧顶端A点上方的B点自由下落，落到A点后沿圆弧轨道下滑，小球与弹簧接触后，当速度减小至刚接触时的 $\frac{1}{3}$ 时弹簧的弹性势能为 $2mgR$ ，此时断开P和Q的连接，Q从静止开始向右滑动。g为重力加速度大小，忽略空气阻力，圆弧轨道及Q的上、下表面均光滑，弹簧长度的变化始终在弹性限度内。

$(1)$ 求小球从落入圆弧轨道至离开圆弧轨道，重力对其做的功； $(2)$ 求小球与弹簧刚接触时速度的大小及B、A两点间的距离； $(3)$ 欲使P和Q断开后，弹簧的最大弹性势能等于 $2.2mgR$ ，Q的质量应为多大？ $(4)$ 欲使P和Q断开后，Q的最终动能最大，Q的质量应为多大？

【答案与解析】

(1) 小球从 $\mathrm{A}$ 点沿圆弧轨道下滑至底端，竖直下降高度为 $R$ ，重力做功 $W_G=mgR$ 。 (2) 设小球与弹簧刚接触时速度为 $v_0$ ，从接触到速度减为 $\dfrac{v_0}{3}$ 过程中弹簧弹性势能 $E_p=2mgR$ ，由机械能守恒 $\dfrac12mv_0^2=\dfrac12m\left(\dfrac{v_0}{3}\right)^2+E_p$ ，解得 $v_0=\dfrac{3\sqrt{2gR}}{2}$ 。设 $\mathrm{B}$ 、 $\mathrm{A}$ 间距为 $h$ ，由 $\mathrm{B}$ 到弹簧刚接触过程机械能守恒 $mg(h+R)=\dfrac12mv_0^2$ ，代入 $v_0$ 得 $h=\dfrac54R$ 。 (3) 断开后小球速度 $u=\dfrac{v_0}{3}$ ， $Q$ 静止。弹簧弹性势能最大时二者共速，设 $Q$ 质量为 $M$ ，共同速度为 $v$ ，则 $mu=(m+M)v$ ， $\dfrac12mu^2+E_p=\dfrac12(m+M)v^2+E_{\mathrm pm}$ ，其中 $E_{\mathrm pm}=2.2mgR$ 。联立解得 $M=4m$ 。 (4) 弹簧恢复原长时 $Q$ 与小球分离，此时 $Q$ 的动能为最终动能。设分离时小球速度为 $v_1$ ， $Q$ 速度为 $v_2$ ，则 $mu=mv_1+Mv_2$ ， $\dfrac12mu^2+E_p=\dfrac12mv_1^2+\dfrac12Mv_2^2$ 。当 $v_1=0$ 时 $Q$ 动能最大，代入得 $mu=Mv_2$ 、 $\dfrac12mu^2+E_p=\dfrac12Mv_2^2$ ，解得 $M=\dfrac{m}{9}$ 。