2026年高考物理真题完全解读（北京卷）

该高中物理高考复习资料全面覆盖力学、电磁学等主干模块，按知识内在逻辑构建从基础概念到综合应用的体系，通过考点梳理、方法指导、真题训练等环节，帮助学生突破模型建构与动态分析难点，体现复习的系统性和针对性。 资料以情境化真题解读为特色，融入科学思维与科学探究素养，如通过单杆切割模型训练培养动态分析能力，实验题误差分析强化科学论证，设置分层练习确保复习效果，助力学生提升应考能力，为教师把控复习节奏提供清晰指导。

2026年北京高考物理真题完全解读 试卷总评·考情分析·复习策略·真题解读 📖 试题分析 本试卷整体难度定位为中等，以基础性为主，兼顾综合性、应用性与创新性。全卷共20题，分为单选题（14题）、实验题（2题）、解答题（3题）与综合题（1题）四大部分。 单选题覆盖力、热、光、电磁、近代物理等全部主干知识模块，以概念辨析、现象辨识、图像分析、动态分析为主要考查形式，起点低、覆盖面广。实验题注重基本实验操作规范、数据处理与误差分析，考查学生真实的实验素养。解答题以电磁感应单杆模型、单摆与圆锥摆、二级质谱分析为载体，考查物理过程的建模与综合推理。综合题以暗物质探测与米格达尔效应为背景，将碰撞模型、能量守恒与数据分析论证有机结合，是全卷的能力制高点。 试卷对物理学科核心素养形成整体覆盖：物理观念方面，渗透运动与相互作用观念、能量观念、物质观念；科学思维方面，突出模型建构（单杆模型、质谱模型）、科学推理（图像法、守恒分析）与科学论证（综合题数据论证）；科学探究方面，通过两道实验题考查操作、数据与误差分析；科学态度与责任方面，以捷龙三号卫星发射、PET医学成像、二级质谱药物研发、暗物质探测等真实科技情境落实学科育人价值。 📖 试题亮点 一、情境创设真实化：试题紧密联系真实生活、生产实际与科技前沿，通过具体情境考查知识应用。第1题筷子插入水中的生活现象、第4题汽车刹车性能测试、第10题蹦极运动，将物理规律还原到真实场景；第2题PET医学成像、第8题捷龙三号运载火箭发射、第19题药物研发中的二级质谱分析、第20题我国科学家团队观测米格达尔效应，则体现物理学科在医学、航天与前沿科学中的社会价值。 二、考查方式综合化：试题注重知识间的内在联系，通过多知识点融合、多模型串联的方式考查综合分析能力。第7题将理想变压器与动态电路分析结合；第18题把单摆简谐运动、动量定理与圆锥摆模型并置比较；第19题串联电场加速、磁场偏转与径向电场的开放设计；第20题综合动量守恒、能量守恒与定量数据分析，均体现出鲜明的综合化倾向。 三、能力考查层次化：试卷梯度清晰。第1—4题为基础概念与简单计算，第5—9题涉及图像与动态分析，第10—14题进入较高思维层次（如第14题霍普菲尔德模型的跨学科类比），实验题与解答题逐层深入，综合题通过多小问设置体现从建模到论证的能力递进，有效区分不同水平的学生。 四、创新开放导向化：第19题（2）问”请设计D区中的场”属于开放性设问，需推导论证后给出方案；第20题（2）b问要求”结合数据分析说明”米格达尔效应的优势，考查科学论证与表达能力；第14题引入2024年诺贝尔物理学奖成果霍普菲尔德模型，体现物理思想方法向人工智能领域的迁移创新。 📖 命题趋势 一、强化基础考查，构建知识体系：未来命题将继续重视基础概念、基本规律与基本方法的考查。本卷大量题目以概念辨析（如第3、6、13题）、规律应用（第2、4题）为切入点，提示备考应回归教材，理清概念间的区别与联系，构建完整、准确的知识网络。 二、深化情境应用，凸显学科价值：命题更加注重以真实情境为载体，引导学生从情境中提取物理模型。捷龙三号、PET成像、质谱分析、暗物质探测等情境提示考生要关注科技前沿与社会热点，提升”读情境—建模型—用规律”的能力。 三、聚焦实验探究，回归实验本源：两道实验题覆盖力学与电学实验，涉及操作规范、故障排除、数据处理与误差分析。未来命题将持续强化对实验原理理解与真实实验素养的考查，反对死记硬背实验步骤，要求理解每一个操作背后的物理原因。 四、强化思维品质，鼓励多元论证：第19题开放设计与第20题数据论证表明，命题趋势是减少套路化计算，增加对推理过程、论证表达与创新设计的考查，引导学生多角度分析问题、规范表达物理过程。 五、坚持素养导向，落实育人目标：命题围绕物理学科核心素养展开，通过前沿科技与重大科研成果情境，引导学生形成正确的价值观与科学态度，实现立德树人的根本任务。 📖 考点细目表 题号 情境 知识点 设问角度 1 插入水中的筷子 光的折射 现象辨识 2 正电子发射断层成像（PET） 核反应方程的书写、质量数与电荷数守恒 守恒推理 3 理想气体等温膨胀 玻意耳定律、分子平均动能、热力学第一定律 概念辨析 4 汽车刹车性能测试 牛顿第二定律、匀变速直线运动 计算推理 5 简谐横波的波形图 波的图像、波长周期波速 图像分析 6 斜面匀速下滑的物块 冲量与动量定理、机械能守恒条件 概念辨析 7 理想变压器动态电路 变压器规律、含变压器的动态电路分析 动态分析 8 卫星绕地球运动 万有引力定律、天体运动、开普勒第三定律 概念辨析与推理 9 平行板电容器充放电电路 电容器的动态分析（Q不变、U不变） 动态分析 10 蹦极运动 简谐运动、超重与失重、机械能守恒 过程分析 11 平行通电直导线实验 直线电流的磁场、安培力 实验探究 12 磁铁穿过线圈实验 楞次定律、法拉第电磁感应定律 图像与过程分析 13 光电导效应实验 光电效应、半导体特性、极限频率 概念辨析 14 霍普菲尔德模型 重力势能、能量函数类比 建模迁移 15 力学与电学实验综合 探究加速度与力的关系、气体等温变化、测量电阻率 实验操作、故障排除、误差分析 16 平抛运动研究 平抛运动规律、图像法处理数据 实验操作、数据分析 17 导体棒切割磁感线 电磁感应、安培力、牛顿第二定律、能量守恒 推理计算 18 单摆与圆锥摆 单摆周期、动量定理、机械能守恒、圆锥摆 综合应用与比较 19 药物研发中的二级质谱 带电粒子在电磁场中运动、动能定理 综合应用、开放设计 20 暗物质探测（米格达尔效应） 碰撞模型、动量守恒、能量守恒 综合应用、数据论证 📖 考点模块占比分析 知识模块 题号 分值占比 考查侧重 力学（含机械振动与波、万有引力） 4、5、6、8、10、14、16、18、20 ≈48% 模型建构、过程分析、综合推理 电磁学 7、9、11、12、17、19 ≈32% 电路动态分析、电磁感应、带电粒子运动 近代物理 2、13 ≈6% 核反应守恒、光电导与量子物理 光学 1 ≈3% 光现象辨识 热学 3 ≈3% 气体定律、热力学定律 实验探究（跨模块） 15 ≈8% 操作规范、故障排除、误差分析 📖 核心备考策略 1. 回归教材，夯实基础：梳理力、热、光、电、近代物理各模块的核心概念、公式与定理，理解其内涵与适用条件，构建完整知识体系。 2. 强化模型训练，提升建模能力：重点掌握匀变速运动、圆周运动、简谐运动、单杆切割、碰撞、质谱等典型模型的建立过程与分析思路，做到见情境即能抽象出对应物理模型。 3. 重视实验复习，理解原理本质：对考纲要求的每个实验，不仅要会操作步骤，更要理解每个操作背后的物理原因，掌握图像法与误差分析的基本方法。 4. 关注科技前沿，加强情境迁移：关注航天、能源、医学影像、信息技术等领域的物理应用，练习从真实情境中提取信息、建立模型、调用规律解决问题。 5. 注重规范表达，训练论证能力：针对开放性与论证性设问，练习先定性后定量、先列式后联解、先分析后结论的规范书写，强化逻辑链完整性。 📖 易错避坑 1. 概念混淆：警惕相似概念的辨析，如本题卷中”外界对气体做功”与”气体对外做功”的正负号、动量守恒与机械能守恒的适用条件、超重与失重的判断依据。 2. 图像误读：注意区分波动图像与振动图像，正确识别坐标轴含义、斜率、截距与面积意义（如第12题图像面积对应电荷量）。 3. 条件遗漏：注意隐含条件与限制条件，如变压器问题中副线圈总电压与滑动变阻器分压的区别、断开开关后电容器电荷量保持不变等。 4. 公式适用条件：注意公式成立的前提，如玻意耳定律仅适用于等温过程、机械能守恒需排除摩擦等非保守力做功、简谐运动近似条件。 5. 计算与单位失误：注意单位换算（如第20题与kg的换算）、科学计数法与有效数字，避免代入数据时错用单位。 📖 逐题解读 第1题 如图所示，插入水中的筷子看上去产生了侧移。这种现象属于（ ） A．光的全反射 B．光的折射 C．光的干涉 D．光的衍射 【答案】B 【学科材料分析】 图中筷子倾斜插入盛水容器中，水面以下部分明显出现侧移错位。这一现象的直接信息是：光线从水中斜射到空气与水的界面时，传播方向发生了偏折，人眼沿折射光线反向延长线方向观察，看到的是筷子水下部分的虚像，其位置与实际位置不符，因而产生”侧移”的视觉效果。图像为我们提供了光从水进入空气、在界面发生偏折的典型光路情境。 【命题透视】 ▶核心考点：光的折射现象。 ▶链接教材：人教版选择性必修第一册第四章”光”。 ▶命题分析： （1）情境创设：以日常生活中”插入水中的筷子看起来折断、侧移”这一真实生活现象为背景，贴近学生经验，体现物理源于生活。 （2）问题设计：直接设问”这种现象属于”，属于”是什么”层面的现象辨识题，四个选项分别对应折射、全反射、干涉、衍射四种光现象，考查学生对基本光现象特征的分辨能力。 （3）考查目标：侧重考查物理观念中的物质观念与科学思维中的信息提取能力，属于基础性考查，引导学生在观察中理解光学现象的本质。 【解析】 插入水中的筷子，其水下部分反射的光线传播时，传播方向会发生偏折，是光的折射现象。 人眼逆着折射光线看去，会认为光线沿直线传播，因此感知到的筷子虚像位置和实际位置发生偏移，造成筷子看上去侧移的效果。 故选B。 【易错点】 易把”插入水中的筷子侧移”误判为光的全反射。全反射是光线从光密介质射向光疏介质且入射角大于临界角时发生的现象，本现象中光线进入空气后仍能进入人眼，属于普通的折射偏折，不是全反射。 【知识总结】 ① 核心概念：折射是指光从一种介质斜射入另一种介质时，传播方向发生偏折的现象。人眼观察物体依据的是光沿直线传播的经验，看到的物体位置是物体所发光（或反射光）反向延长线的交点。 ② 解题要点：判断光现象类型时，抓住现象特征——折射看”偏折”，全反射看”光不能射出”，干涉、衍射看”明暗条纹”。本题筷子看似侧移，本质是光在界面处偏折所致，故选折射。 ③ 拓展关联：折射现象还有”池水变浅”“海市蜃楼”等生活实例，与”光的折射定律”“折射率”等考点联系密切，后续常结合光路图定量计算折射角。 第2题 氟18是正电子发射断层成像（PET）中常用的放射性核素，可通过核反应制备，括号内的粒子为（ ） A． B． C． D． 【答案】D 【学科材料分析】 材料给出核反应方程，反应前后质量数与电荷数守恒。左侧质量数为、电荷数为；右侧氟核质量数为18、电荷数为9，据此可推算括号内未知粒子的质量数与电荷数，从而判定粒子种类。核反应方程式的书写与配平是本题的核心材料信息。 【命题透视】 ▶核心考点：核反应方程的书写与质量数、电荷数守恒。 ▶链接教材：人教版选择性必修第三册第五章”原子核”。 ▶命题分析： （1）情境创设：以医学诊断技术——正电子发射断层成像（PET）中氟18的制备为背景，将核物理知识与现代医学影像技术相联系，体现物理学科的应用价值。 （2）问题设计：设问”括号内的粒子为”，属于”是什么”层面的推断题，四个选项给出四种典型粒子（氦核、电子、正电子、中子），考查学生对核反应方程配平规则的掌握。 （3）考查目标：侧重考查科学思维中的科学推理能力，即运用质量数守恒、电荷数守恒规律进行定量推算，属于基础性考查。 【解析】 根据题意，设括号内未知粒子为，根据质量数守恒和电荷数守恒可知，， 则括号内未知粒子为中子。 故选D。 【易错点】 一要注意区分质量数与电荷数两个守恒条件的运用：质量数守恒确定质量数，电荷数守恒确定电荷数，两者缺一不可。二要区分中子、电子与正电子的标记，三者质量数相同但电荷数不同，不能混淆。 【知识总结】 ① 核心概念：核反应方程遵循两个守恒规律——质量数守恒（核子数守恒）与电荷数守恒。书写核反应方程时，用左上角标注质量数、左下角标注电荷数，配平即为所求粒子。 ② 解题要点：先设未知粒子为，由质量数守恒求，由电荷数守恒求，再对照常见粒子（、、、、）确定粒子种类。 ③ 拓展关联：核反应方程与”结合能”“核裂变”“核聚变”“放射性衰变”等考点联系紧密，PET成像还涉及正负电子湮灭产生光子的知识，可与近代物理综合题结合考查。 第3题 一定质量的理想气体在等温膨胀过程中（ ） A．气体压强减小 B．外界对气体做正功 C．气体分子平均动能增大 D．气体与外界无热量交换 【答案】A 【学科材料分析】 题干明确给出”等温膨胀”这一过程条件：温度保持不变、体积增大。由玻意耳定律知，体积增大时压强减小；等温意味着理想气体分子平均动能不变；理想气体内能只与温度有关，故内能变化。该过程条件直接决定各选项中物理量的变化方向，是逐项判断的依据。 【命题透视】 ▶核心考点：玻意耳定律、分子平均动能、热力学第一定律。 ▶链接教材：人教版选择性必修第三册第二章”气体、固体和液体”与第三章”热力学定律”。 ▶命题分析： （1）情境创设：以”一定质量的理想气体等温膨胀”这一经典热学过程为背景，简洁而直指热学核心规律，考查学生对气体状态变化规律的全面理解。 （2）问题设计：采用”下列说法正确的是”的单项选择形式，四个选项分别对应压强变化、做功正负、分子平均动能、热量交换四个方面，从不同侧面综合考查同一物理过程，干扰项设置典型。 （3）考查目标：侧重考查物理观念中的能量观念与物质观念，要求学生综合运用气体定律与热力学第一定律进行逻辑判断，属于基础性、综合性考查。 【解析】 A．一定质量的理想气体等温过程满足玻意耳定律（为常量），膨胀时体积增大，因此压强减小，故A正确； B．气体膨胀时体积增大，是气体对外界做功，外界对气体做负功，故B错误； C．理想气体分子平均动能仅由温度决定，等温过程温度不变，分子平均动能不变，故C错误； D．理想气体内能仅与温度有关，等温过程内能变化；根据热力学第一定律（为外界对气体做的功），本题中，可得，即气体从外界吸收热量，存在热量交换，故D错误。 故选A。 【易错点】 一是做功正负易混淆：气体体积增大是气体对外界做功，外界对气体做负功；二是易忽略热力学第一定律中的符号约定，本题中而，气体吸热而非无热交换；三是分子平均动能只由温度决定，与体积无关。 【知识总结】 ① 核心概念：玻意耳定律（等温）；理想气体分子平均动能仅由温度决定；热力学第一定律，其中为外界对气体做的功。 ② 解题要点：分析气体状态变化问题时，先明确过程特征（等温/等压/等容/绝热），再依次判断压强、体积、温度的变化，进而由温度判断内能与分子平均动能，由体积变化判断做功正负，最后用热力学第一定律确定热量交换。 ③ 拓展关联：等温膨胀（等温压缩）、等压、等容、绝热四种过程常综合考查，可与图像、图像、图像结合，考查图像分析与能量转化的综合能力。 第4题 质量为的汽车在水平直道上进行刹车性能测试。汽车速度为时开始刹车直至停止，刹车过程中所受合力为，则刹车距离为（ ） A． B． C． D． 【答案】C 【学科材料分析】 材料给出三个关键数据：汽车质量、刹车初速度、刹车过程所受合力。合力恒定提示刹车过程为匀变速直线运动，可先由牛顿第二定律求加速度，再由匀变速运动的速度—位移公式求位移，代入数据时需注意单位统一。这些数据构成”已知受力求运动”的标准动力学问题条件。 【命题透视】 ▶核心考点：牛顿第二定律、匀变速直线运动的速度—位移关系。 ▶链接教材：人教版必修第一册第四章”运动和力的关系”与第二章”匀变速直线运动的研究”。 ▶命题分析： （1）情境创设：以”汽车刹车性能测试”这一真实生活与交通安全情境为背景，将动力学知识应用于车辆性能评价，体现物理在工程实践中的应用。 （2）问题设计：直接设问”刹车距离为”，属于”怎么办”层面的定量计算题，四个选项给出四个数值，计算过程为”先求加速度、再求位移”，选项数值的设置考查计算的准确性。 （3）考查目标：侧重考查科学思维中的科学推理能力与规范计算能力，属于基础性、应用性考查，是”已知受力求运动”的典型问题。 【解析】 根据牛顿第二定律，代入数据得加速度大小 方向与运动方向相反。 刹车过程是末速度为0的匀减速直线运动，由匀变速直线运动速度位移公式 整理得 代入、，计算得 故选C。 【易错点】 将加速度符号代错：刹车时加速度方向与运动方向相反，速度—位移公式中应写为。 【知识总结】 ① 核心概念：牛顿第二定律；匀变速直线运动速度—位移公式（或）。 ② 解题要点：解决”已知受力求运动”问题分两步：先由牛顿第二定律求出加速度（注意方向），再选择合适运动学公式求位移、时间或末速度。刹车类问题末速度为零，可直接用。 ③ 拓展关联：本题可延伸为”刹车时间”“刹车前车距”“反应时间+刹车距离”等交通安全问题，还可与动能定理、动量定理结合，多角度求解同一过程。 第5题 一列简谐横波在时的波形图如图所示，此时处的质点位于平衡位置且沿轴正方向运动，经过1 s第一次回到平衡位置。下列说法正确的是（ ） A．波沿轴正方向传播 B．波的传播速度为 C．一个周期内质点运动的路程为 D．时，质点的加速度沿轴负方向 【答案】D 【学科材料分析】 图中横轴为传播方向上的位置，纵轴为质点位移，是典型的”波动图像”。由图像可读出波长、振幅；图中处的质点位于平衡位置且沿轴正方向运动，结合”上下坡法”可判断波的传播方向。题干给出经过1 s第一次回到平衡位置，据此可推得周期，进而求波速、判断特定时刻质点的状态。 【命题透视】 ▶核心考点：波的图像、波长波速周期关系、质点振动状态分析。 ▶链接教材：人教版选择性必修第一册第三章”机械波”。 ▶命题分析： （1）情境创设：以”简谐横波时刻波形图”为背景，属典型的图像类物理情境，考查学生从波形图读取波的信息的能力。 （2）问题设计：四个选项分别考查波传播方向判断、波速计算、质点路程计算与特定时刻加速度方向判断，综合性强，干扰项设置覆盖图像分析的主要易错点。 （3）考查目标：侧重考查科学思维中的图像分析能力与模型建构能力，要求学生把波动图像与质点振动过程联系起来，属于中档综合性考查。 【解析】 A．此时处的质点位于平衡位置且沿轴正方向运动，根据”上下坡法”可知，波沿轴负方向传播，A错误； B．从波形图可直接读出波长 时在平衡位置且沿轴正方向运动，它离开平衡位置后第一次回到平衡位置的过程是：向上运动到波峰、再向下返回平衡位置，该过程对应半个周期，即，得周期 根据波速公式，B错误； C．从图中读出振幅 简谐运动中质点一个周期内的路程为，C错误； D． ，时从平衡位置沿轴正方向运动，经过恰好到达正向最大位移处。简谐运动的加速度方向与位移方向相反，指向平衡位置，因此此时加速度沿轴负方向，D正确。 故选 D。 【易错点】 一是把波动图像误作振动图像，混淆”质点在波峰波谷间运动”与”图像随时间平移”；二是”P点第一次回到平衡位置”对应半个周期而非一个周期，这是本题周期的关键判断，易错写成；三是质点一个周期路程为，与波传播一个波长的距离混淆。 【知识总结】 ① 核心概念：波动图像描述的是某一时刻各质点相对平衡位置的位移；波长、波速、周期满足；简谐运动中质点在一个周期内路程为。 ② 解题要点：读波形图先看坐标轴确定波长与振幅，再看质点振动方向判断波的传播方向（“上下坡法”“同侧法”）。周期可由某质点相邻两次经过同一状态的时间间隔推得。判断质点加速度方向时，记住加速度始终指向平衡位置、与位移方向相反。 ③ 拓展关联：波动图像与振动图像的区别与联系、波的叠加与干涉、多解问题（传播方向不确定、距离与波长关系不确定）都是高频考点，可与第12题感应电流图像分析思路相互迁移。 第6题 如图所示，一物块在固定斜面上匀速下滑，不计空气阻力。物块在下滑过程中（ ） A．所受合力的冲量为零 B．所受支持力的冲量为零 C．所受重力与摩擦力的合力做正功 D．机械能守恒 【答案】A 【学科材料分析】 图中物块置于固定斜面上，处于匀速下滑状态。斜面固定说明支持力方向垂直于斜面，匀速下滑说明物块受力平衡、速度大小与方向均不变。图像信息（斜面、物块）与”匀速下滑”文字信息共同表明：物块受重力、支持力、摩擦力三力平衡，合外力为零，动量和动能均不随时间变化，摩擦力做负功使机械能减少。 【命题透视】 ▶核心考点：冲量与动量定理、功与机械能守恒条件。 ▶链接教材：人教版选择性必修第一册第一章”动量守恒定律”与必修第二册第八章”机械能守恒定律”。 ▶命题分析： （1）情境创设：以”物块在固定斜面上匀速下滑”这一经典力学情境为背景，将动量与能量两条主线放在同一过程中综合考查。 （2）问题设计：四个选项分别考查合力冲量、支持力冲量、合力做功与机械能守恒判断，从动量和能量两个角度全面考查学生对匀速直线运动过程的理解。 （3）考查目标：侧重考查物理观念中的运动与相互作用观念、能量观念，以及科学思维中的证据推理能力，属于中档综合性概念辨析题。 【解析】 A．合外力冲量等于物块动量变化，匀速运动速度不变、动量变化量为0，因此物块所受合力的冲量为零，A正确； B．支持力大小不为零，物块下滑过程的作用时间不为零，根据冲量定义，支持力的冲量不为零，B错误； C．物块三力平衡，重力、支持力、摩擦力的总合力为0，因此重力与摩擦力的合力与支持力等大反向，方向垂直斜面向下，而物块位移沿斜面向下，该合力与位移方向垂直，做功为0，C错误； D．物块在下滑过程中，动能不变，重力势能减小，则机械能减小，D错误。 故选 A。 【易错点】 一是误以为”支持力不做功”则”冲量为零”：冲量与功是两个不同的物理量，支持力始终与位移垂直所以不做功，但支持力不为零、作用时间不为零，其冲量不为零；二是误判C项”重力做正功、摩擦力做负功、合力做正功”，实际匀速运动合力为零，重力与摩擦力的合力等于支持力的反作用力，方向与位移垂直不做功。 【知识总结】 ① 核心概念：冲量；动量定理；机械能守恒条件：只有重力（或弹簧弹力）做功。冲量是力对时间的积累，功是力对位移的积累，两者物理意义不同。 ② 解题要点：判断冲量是否为0，看力或作用时间；判断动量是否变化，看速度是否变化；判断机械能是否守恒，看是否只有重力（弹力）做功。匀速运动物体所受合力为零，合力冲量为零，合力做功为零。 ③ 拓展关联：斜面类问题还可结合牛顿第二定律分析物体沿斜面运动的加速度、结合摩擦因数考查滑行距离，或结合能量转化考查摩擦生热，是力学综合题的高频载体。 第7题 如图所示，理想变压器的原、副线圈匝数比为2∶1，原线圈接在的交流电源上，副线圈接定值电阻和滑动变阻器，电流表、电压表均为理想电表。滑动变阻器的滑片由端向端缓慢滑动（ ） A．电压表、的示数之比为2∶1 B．电流表示数不变 C．电流表示数增加 D．变压器输出功率减小 【答案】C 【学科材料分析】 电路图显示：原线圈接交流电源，副线圈由定值电阻与滑动变阻器串联，电压表测原线圈电压、测滑动变阻器的分压，电流表、分别测原、副线圈电流。图像信息与文字”匝数比2∶1”共同构成变压器动态电路分析的条件，注意测的是的分压而非副线圈总电压。 【命题透视】 ▶核心考点：理想变压器的变压、变流规律，含变压器的动态电路分析。 ▶链接教材：人教版选择性必修第二册第三章”交变电流”。 ▶命题分析： （1）情境创设：以”理想变压器带滑动变阻器负载”为背景，是远距离输电、家用电器等实际问题的简化模型，贴近生产生活实际。 （2）问题设计：四个选项分别考查电压表示数之比、原线圈电流变化、副线圈电流变化与输出功率变化，覆盖变压器动态分析的主要判断点，A项是精心设置的干扰项。 （3）考查目标：侧重考查科学思维中的动态分析能力与证据推理能力，要求学生理清”负载变化—副线圈电流—原线圈电流—功率”的因果链，属于中档综合性考查。 【解析】 A．理想变压器原副线圈的电压比等于匝数比，即原线圈两端电压（也就是V₁的示数）和副线圈两端总电压的比值为2:1。但V₂测量的是滑动变阻器R的分压，并非副线圈的总电压，因此V₁、V₂的示数之比不等于2:1，A错误； C． 滑片从a向b滑动时，滑动变阻器接入电路的阻值减小。由于原线圈接的交流电源有效值恒定，根据变压规律 副线圈的总电压有效值保持不变， 副线圈回路总电阻为，总电阻减小，由欧姆定律可知副线圈总电流（即A₂的示数）增大，C正确； B．根据变流规律，副线圈电流增大时，原线圈电流（即A₁的示数）也会增大，B错误； D．变压器的输出功率 不变、增大，因此输出功率增大，D错误。 故选C 。 【易错点】 一是误认为测副线圈总电压：电路中与滑动变阻器并联，测量的是的分压，故、示数之比不等于匝数比；二是动态分析顺序混乱：应先判断副线圈总电压不变（由电源与匝数比决定），再依次判断总电流、原线圈电流与输出功率的变化。 【知识总结】 ① 核心概念：理想变压器、，原线圈电压由电源决定，副线圈电压由匝数比决定，输入功率等于输出功率。 ② 解题要点：变压器动态电路分析遵循固定顺序：①判断副线圈电压（由、匝数比决定，不变）；②分析负载电阻变化；③由欧姆定律求副线圈电流；④由变流规律求原线圈电流；⑤由判断功率变化。 ③ 拓展关联：变压器问题常与远距离输电（升压、降压变压器）、交流电的图像与有效值、功率损耗等考点结合，是交变电流模块的综合性高频考点。 第8题 2026年2月，我国捷龙三号运载火箭成功发射七颗卫星。假设某卫星在距离地面高度为的轨道上绕地球做匀速圆周运动，周期为。地球的半径为，下列说法正确的是（ ） A．若已知引力常量，可计算地球的质量 B．该卫星的运行速度大于第一宇宙速度 C．该卫星的加速度大于地球表面的重力加速度 D．越大，卫星运行的周期越小 【答案】A 【学科材料分析】 材料给出卫星轨道高度、运行周期与地球半径，隐含轨道半径。文字还提及捷龙三号运载火箭这一真实发射背景。卫星绕地球做匀速圆周运动时万有引力提供向心力，据此可建立天体运动模型，逐项判断能否由已知量求地球质量、比较速度与加速度、分析周期随轨道高度的变化。 【命题透视】 ▶核心考点：万有引力定律与天体运动、开普勒第三定律。 ▶链接教材：人教版必修第二册第七章”万有引力与宇宙航行”。 ▶命题分析： （1）情境创设：以”2026年2月捷龙三号运载火箭成功发射七颗卫星”这一真实航天事件为背景，将教材天体运动知识与我国航天成就相联系，具有鲜明的时代性与育人价值。 （2）问题设计：四个选项分别考查地球质量的计算、运行速度与第一宇宙速度的比较、加速度与地面重力加速度的比较、周期与轨道高度的关系，覆盖天体运动的核心结论。 （3）考查目标：侧重考查科学思维中的模型建构能力与科学推理能力，要求学生熟练运用”万有引力提供向心力”建立方程并推导结论，属于中档综合性考查。 【解析】 A．卫星绕地球做匀速圆周运动，万有引力提供向心力，有 约去卫星质量可得地球质量 已知即可计算地球质量，故A正确； B．根据，可得卫星环绕速度公式为 为轨道半径，第一宇宙速度是近地卫星（）的环绕速度，是所有地球卫星的最大环绕速度，该卫星轨道半径，故运行速度小于第一宇宙速度，B错误； C．根据 卫星的加速度 地球表面重力加速度 由于，故，C错误； D．由开普勒第三定律（为常量），轨道半径越大，周期越大，故越大越大，D错误。 故选A。 【易错点】 一是误认为卫星轨道越高速度越大：环绕速度随轨道半径增大而减小，轨道越高速度越小；二是混淆环绕速度与发射速度；三是把卫星加速度与地球表面重力加速度等同，忘记对应的是处。 【知识总结】 ① 核心概念：万有引力提供向心力；第一宇宙速度是最大环绕速度、最小发射速度。 ② 解题要点：天体运动问题统一建立”万有引力=向心力”方程，需要的物理量（周期、线速度、角速度、加速度）由轨道半径决定，半径越大，周期越大，线速度、角速度、加速度越小。 ③ 拓展关联：本题可与同步卫星、近地卫星、极地卫星的比较，“高轨低速大周期”的口诀，以及开普勒三大定律结合考查，还可延伸至双星系统、宇宙速度等考点。 第9题 将直流电源、电阻、平行板电容器与开关连接成如图所示的电路。闭合开关，电路达到稳定状态。下列说法正确的是（ ） A．此过程电源输出的能量等于电容器存储的电场能 B．若增大电容器两极板间距离，有从到的电流流过电阻 C．若断开开关，减小电容器两极板间距离，极板间电场强度增大 D．若断开开关，在电容器两极板间插入电介质后，两极板间电势差增大 【答案】B 【学科材料分析】 电路图显示直流电源、电阻、平行板电容器与开关串联，电路中标注了、两点。闭合开关稳定后，电容器两端电压等于电源电动势，电路处于充电后的稳定态；断开开关后，电容器电荷量保持不变。图像为”电压不变”与”电荷量不变”两类电容器动态分析提供了电路前提，是逐项判断各选项的依据。 【命题透视】 ▶核心考点：平行板电容器的动态分析（Q不变、U不变）。 ▶链接教材：人教版必修第三册第十章”静电场中的能量”。 ▶命题分析： （1）情境创设：以”直流电源、电阻、平行板电容器与开关组成的电路”为背景，是电学中典型的电容器动态分析问题，贴近电路实验的实际情境。 （2）问题设计：A项考查充电过程中的能量关系，B项考查增大板间距时的放电电流方向，C、D项考查断开开关（Q不变）条件下板间场强与电势差的变化，四种情况覆盖电容器动态分析的全部类型。 （3）考查目标：侧重考查物理观念中的能量观念与科学思维中的动态分析、逻辑推理能力，要求学生灵活区分”U不变”与”Q不变”两种情境，属于中档综合性考查。 【解析】 A．闭合开关给电容器充电的过程中，有一部分能量在充电过程中通过电阻转化为焦耳热耗散，因此电源输出能量大于电容器存储的电场能，A错误； B．闭合开关稳定后，电容器两端电压等于电源电动势保持不变。若增大极板间距，由电容决定式可知减小，根据，电容器带电量减小，电容器放电，即存在从到的电流，B正确； C．断开开关后，电容器带电量保持不变。推导极板间场强： 可见场强和极板间距无关，因此减小极板间距时电场强度不变，C错误； D．断开开关不变，插入电介质后增大，由可知电容增大，根据，两极板间电势差会减小，D错误。 故选 B。 【易错点】 一是把”闭合开关稳定”误作”电荷量不变”：稳定时电容器电压等于电源电动势保持不变，改变板间距引起的是电荷量变化；二是对”Q不变”条件下场强与无关这一结论不熟，误判C；三是把代入时方向弄反，插入电介质增大则减小。 【知识总结】 ① 核心概念：电容决定式，定义式；平行板电容器板间场强在不变时，与无关。 ② 解题要点：电容器动态分析先判断”谁不变”——接电源则不变，断开电源则不变；再分析的变化（由决定式），再由或判断电荷量或电压变化，最后由判断场强变化。 ③ 拓展关联：本题可与带电粒子在电容器电场中的偏转、静电计、电容式传感器（如测位移、测液面）等实际应用结合，是静电场与电路交汇的综合考点。 第10题 将蹦极运动简化为直线运动。如图所示，轻质弹性绳的一端固定在点，另一端和人（视为质点）相连。人从点静止下落，经点时绳恰好伸直，到达最低点后向上运动。假设整个过程弹性绳的弹力与伸长量成正比，不计空气阻力。下列说法正确的是（ ） A．人运动到中点处速度最大 B．人在点的加速度大于在点的加速度 C．从点到点的过程中，人一直处于失重状态 D．从点到点的过程中，重力势能与弹性势能之和先减小后增大 【答案】D 【学科材料分析】 图中标注了固定点、释放点、绳恰好伸直位置与最低点。绳的弹力与伸长量成正比，说明弹性绳等效为轻质弹簧。人从点静止下落的文字信息提示：到达点时已具备初速度，最低点不在点下方对称位置，这对分析速度最大点位置、、两点加速度与能量转化起关键作用。 【命题透视】 ▶核心考点：简谐运动的受力与能量、超重与失重、机械能守恒。 ▶链接教材：人教版选择性必修第一册第二章”机械振动”与必修第二册第八章”机械能守恒定律”。 ▶命题分析： （1）情境创设：以”蹦极运动”这一真实生活与极限运动情境为背景，将弹性绳抽象为轻质弹簧，考查弹簧类动态问题的分析能力。 （2）问题设计：A项考查速度最大点的位置判断，B项比较、两点加速度，C项考查超重失重状态的转化，D项考查系统能量的转化，四个选项从力、加速度、运动状态、能量四个角度全面考查弹簧类运动。 （3）考查目标：侧重考查科学思维中的模型建构能力（将蹦极抽象为弹簧振子）与动态过程分析能力，难度较大，属于中高档综合性考查。 【解析】 A．人速度最大的位置在合力为零处，即重力与弹力平衡的位置（设为点），此时（为到的距离）。 若人从点静止释放，根据简谐运动对称性，最低点应在点下方处； 现人从点下落，到达点已有速度，故最低点在点下方大于处，即。 中点处的伸长量，此时弹力，合力向上，人处于减速阶段，故速度最大位置在中点上方，故A错误； B．在点，绳刚伸直，弹力为零，人只受重力，加速度 在点，由A项分析可知伸长量，弹力 根据牛顿第二定律 可得 即，所以点加速度大于点加速度，故B错误； C．从点到点，人先做加速度减小的加速运动，加速度向下，人处于失重状态，过平衡位置后做加速度增大的减速运动，加速度向上，人处于超重状态，故人先处于失重状态后处于超重状态，故C错误； D．对于人、地球和弹性绳组成的系统，只有重力和弹力做功，机械能守恒，从点到点的过程中，人的动能先增大后减小，所以重力势能与弹性势能之和先减小后增大，故D正确。 故选D。 【易错点】 一是误认为”从点开始”时最低点在下方处，而本题人从点下落到达点已有速度，最低点应低于对称位置，导致A项判断失误；二是超重失重的判断依据是加速度方向而非运动方向，向下加速为失重、向上加速为超重；三是能量分析时误用”机械能守恒”于单个物体，正确做法是对”人、地球、绳”系统整体使用机械能守恒。 【知识总结】 ① 核心概念：速度最大处为合力为零处；超重失重看加速度方向（向下加速或向上减速为失重，反之超重）；“人、地球、绳”系统只有重力和弹力做功时机械能守恒。 ② 解题要点：分析弹簧类动态问题，先找平衡位置（合力为零处，速度最大），再定性划分”加速—减速”阶段，利用对称性或伸长量比较各点加速度；能量方面，用”系统机械能守恒”或”动能+势能总量不变”列式。 ③ 拓展关联：蹦极问题与竖直弹簧振子、简谐运动对称性、超重失重综合应用联系紧密，还可与机械能守恒定律中的”弹簧弹性势能”计算结合，是力学综合的高频情境。 第11题 如图所示实验装置中，两根平行直导线两端固定。通以电流，可演示电流间的相互作用，有助于建立电流产生磁场的认识。若可分别改变每根导线中的电流，还可以探究（ ） A．磁场强弱与距离的定性关系 B．磁场强弱与电流大小的定性关系 C．磁场是否可以叠加 D．磁场有无沿电流方向的分量 【答案】B 【学科材料分析】 图中两根平行直导线水平放置、两端固定，通以电流时导线受到安培力发生形变，形变程度反映受力大小。材料信息强调”可分别改变每根导线中的电流”，说明实验变量为电流大小，而导线间距固定不可调，据此可判断该装置可探究的关系类型。 【命题透视】 ▶核心考点：直线电流的磁场、安培力与磁感应强度。 ▶链接教材：人教版必修第三册第十三章”电磁感应与电磁波初步”与选择性必修第二册第一章”安培力与洛伦兹力”。 ▶命题分析： （1）情境创设：以”两根平行直导线演示电流间的相互作用”这一教材经典演示实验为背景，创设探究性实验情境，考查学生对实验条件与实验目的关系的理解。 （2）问题设计：设问”还可以探究”，四个选项给出四种可能的探究内容，考查学生依据装置特点判断实验可行性的科学论证能力。 （3）考查目标：侧重考查科学探究素养中的”提出问题、设计方案”能力与科学思维中的科学论证能力，引导学生理解实验装置的设计意图与可探究的变量关系。 【解析】 A．两根导线的间距不可改变，不可以定性得到磁场强弱和距离的关系，A错误； B．保持两根导线的间距不变，改变其中一根产生磁场的电流大小，通过另一根导线的受力形变程度变化，可以定性得到磁场强弱和电流大小的关系，B正确； C．该装置中只有两根平行通电直导线的磁场，没有额外的磁场叠加对照场景，无法验证磁场是否可以叠加，C错误； D．电流方向沿导线轴向，而安培力的方向始终垂直于电流方向，无法通过该装置检测是否存在沿电流方向的磁场分量，D错误。 故选B。 【易错点】 一是忽略装置条件的限制：两根导线间距固定，故无法探究磁场强弱与距离的关系；二是混淆”磁场叠加”与”两电流磁场相互作用”：该装置仅能显示两电流间的安培力，缺乏磁场叠加的对照设计；三是误以为可通过安培力方向判断磁场有无沿电流方向的分量，而安培力总是垂直于电流方向。 【知识总结】 ① 核心概念：通电直导线周围存在磁场，磁感应强度大小与电流成正比、与距离成反比（定性）；通电导线在磁场中受安培力，安培力方向由左手定则判断，垂直于电流方向。 ② 解题要点：判断实验装置可探究的内容，关键看装置能控制哪些变量、能观测哪些量。本题装置能改变电流大小（定性探究磁场强弱与电流关系）、能观测受力形变，但间距固定、无叠加对照，故排除A、C、D。 ③ 拓展关联：本题与”奥斯特实验”“电流间的相互作用”“磁感应强度”等考点联系，可与安培定则、左手定则、安培力计算综合考查，是磁场部分的典型实验情境。 第12题 用如图1所示的装置研究线圈中的感应电流。固定在支架上的线圈与电流传感器、滑动变阻器连接。时磁铁从线圈上方某高处开始下落，穿过线圈并远离线圈。电流传感器采集的电流随时间变化的图像如图2所示。下列说法正确的是（ ） A．时间内，感应电流方向从到 B．时刻，穿过线圈的磁通量为0 C．、两段时间内曲线与时间轴围成的面积相等 D．向左移动滑片，重复实验所得图像中的变小 【答案】C 【学科材料分析】 图中左侧为实验装置：固定支架上的线圈与电流传感器、滑动变阻器相连，磁铁从线圈上方下落穿过线圈；右侧为电流传感器采集的图像，横轴为时间、纵轴为电流，图线先正向增大后反向增大，、、为图像与时间轴的交点与转折点。图像信息可读出磁铁进入、穿出线圈两阶段对应的时间段，为判断感应电流方向、磁通量变化与通过线圈的电荷量提供依据。 【命题透视】 ▶核心考点：楞次定律、法拉第电磁感应定律、感应电荷量的计算。 ▶链接教材：人教版选择性必修第二册第二章”电磁感应”。 ▶命题分析： （1）情境创设：以”用电流传感器研究磁铁穿过线圈的感应电流”这一真实实验为背景，将实验装置与图像结合，考查学生对实验现象与图像的综合解读能力。 （2）问题设计：A项考查感应电流方向，B项考查磁通量的极值判断，C项考查图像面积的物理意义（电荷量），D项考查改变回路电阻对下落时间的影响，覆盖实验图像分析的核心内容。 （3）考查目标：侧重考查科学探究素养中的数据处理与分析论证能力，以及科学思维中的图像分析能力，要求学生理解图像中”面积”的物理意义，属于中高档考查。 【解析】 A．时间内，磁铁N极向下进入线圈，穿过线圈的磁通量向下增加。根据楞次定律，感应电流的磁场方向向上。由安培定则及图中线圈绕向可知，线圈中电流方向从上端流向下端，即外部电路中电流方向从到，故A错误； B．时刻，感应电流为0，说明感应电动势为0，即磁通量的变化率为0。此时磁铁中心位于线圈中心，穿过线圈的磁通量最大，故B错误； C．根据法拉第电磁感应定律和欧姆定律 可得电荷量 时间内磁铁进入线圈，时间内磁铁穿出线圈，两过程中磁通量变化量的大小相等，故通过线圈的电荷量相等，即图像中曲线与时间轴围成的面积相等，故C正确； D．向左移动滑片，滑动变阻器接入电路的阻值减小，回路总电阻减小。感应电流增大，线圈对磁铁的安培力阻碍作用增强，磁铁下落的加速度减小，平均速度减小，穿过线圈的时间变大，故D错误。 故选C。 【易错点】 一是误把时刻感应电流为零理解为磁通量为零：对应磁通量变化率为零，而磁铁中心正对线圈中心时磁通量恰为最大；二是忽视图像”面积”的物理意义是电荷量；三是分析D项时，电阻减小使感应电流增大、阻碍作用增强、磁铁减速更明显，穿过时间应变大而非变小。 【知识总结】 ① 核心概念：楞次定律判定感应电流方向；法拉第电磁感应定律；通过线圈的电荷量，与时间无关，对应图像中曲线与时间轴围成的面积。 ② 解题要点：分析”磁铁过线圈”类问题，分进入与穿出两个阶段，用楞次定律判断方向，用磁通量变化率判断感应电动势与电流的瞬时值；涉及电荷量时直接用，不必逐时刻积分。 ③ 拓展关联：本题与”磁通量—时间图像”“图像”“图像”的相互转换、感应电荷量的计算、电磁阻尼等考点联系，可与第17题单杆模型（同样涉及）相互印证。 第13题 光照射到某半导体上，光子能量超过特定值，会激发半导体内部一些受束缚的电子，使其能够在半导体内部自由运动，从而增强导电能力，这属于光电导效应。可用如图所示电路研究光电导效应。用频率为的单色光分别均匀照射该半导体和逸出功为的金属，，h为普朗克常量。下列说法错误的是（ ） A．金属不发生光电效应，半导体发生光电导效应 B．增大单色光的强度，电流表示数增大 C．对调电源的正负极，通过半导体的电流反向 D．半导体两端电压为0时，电流表示数不为0 【答案】D 【学科材料分析】 电路图中半导体与金属分别接入电路，单色光可均匀照射，电源通过回路为二者提供电压。材料给出光子能量满足，即光子能量大于半导体激发阈值而小于金属逸出功。图像与数值条件共同决定了光电导效应与光电效应是否发生，是逐项判断各选项正误的依据。 【命题透视】 ▶核心考点：光电导效应、光电效应的极限频率、半导体特性。 ▶链接教材：人教版选择性必修第三册第四章”原子结构和波粒二象性”。 ▶命题分析： （1）情境创设：以”光电导效应”研究为背景，引入半导体导电这一现代电子技术基础概念，属于教材知识的延伸与应用，具有科技情境的典型特征。 （2）问题设计：本题为”下列说法错误的是”型逆向选择，A项考查两种效应的发生条件，B项考查光强与电流的关系，C项考查电源极性对电流方向的影响，D项考查电压为零时电流是否为零，需要学生准确理解光电导效应”只在半导体内部激发自由载流子”的本质。 （3）考查目标：侧重考查科学思维中的证据推理能力与批判性思维，要求学生在阅读理解新情境的基础上，抓住光电导效应与光电效应的本质区别进行判断，属于中高档考查。 【解析】 A．光电效应的发生条件是光子能量（金属逸出功），因此金属不会发生光电效应；而光电导效应的发生条件是光子能量，因此光照射到半导体上时，会激发半导体内部受束缚的电子发生光电导效应。故A正确，不符合题意； B．增大单色光强度，意味着单位时间内入射的光子数增多，半导体内部被激发的自由电子数量随之增加，半导体的电阻减小，则电路中电流会增大，所以电流表示数增大。故B正确，不符合题意； C．当对调电源的正负极后，半导体两端的电场方向变成反向，半导体内部自由电子的受力方向也变成反向，则电子的定向移动方向随之反向，因此通过半导体的电流反向，故C正确，不符合题意； D．该光电导效应仅在半导体内部激发自由载流子，不存在逸出半导体的光电子。当半导体两端电压为0时，内部没有外电场驱动自由载流子定向移动，因此电流表示数为0，故D错误，符合题意。 故选D。 【易错点】 一是不理解光电导效应与光电效应的本质区别：光电导效应激发的电子仍留在半导体内部，不会逸出，因此电压为零时无电场驱动、无电流，不能把光电导效应等同于会产生外电流的光电效应；二是忽略本题为”错误的是”型设问，逆向选择时容易漏判D为错误项。 【知识总结】 ① 核心概念：光电效应是光子能量大于逸出功时电子逸出金属表面；光电导效应是光子能量大于阈值时，半导体内部受束缚电子变为自由载流子、导电性增强，电子不逸出。前者需要外电路收集逸出电子，后者仅在内部产生自由载流子。 ② 解题要点：抓住两类效应的发生条件与阈值（/）的比较；分析”电压为零时电流是否为零”，关键看是否存在逸出半导体外的电子——光电效应有、光电导效应无。 ③ 拓展关联：本题与光电效应方程、光强与光子数、饱和电流、截止电压等考点联系，光电导效应可延伸至光敏电阻、光控电路等实际应用。 第14题 霍普菲尔德模型是神经网络实现联想记忆的核心机制之一。作为物理思想方法在人工神经网络领域应用的重要成果，这项工作获得2024年诺贝尔物理学奖。 简单来说，该模型以0或1表示神经元的状态，所有神经元状态的集合表示神经网络状态；并给神经网络定义了一个”能量函数”（以下简称函数），通过训练使函数变化产生多个极小值，每个极小值对应的神经网络状态代表一个存储信息，也就是记忆。在信息检索与重现过程中，神经网络状态向函数值降低的方向演化，最终达到某个极小值为止，实现已存储信息的重现。该过程可做如下类比：在如图所示的峰谷交错地形中某位置释放一个小球，小球始终沿着重力势能减小的方向运动，直至停在某个山谷底部；小球的位置对应神经网络状态，势能对应函数值。例如，输入模糊字母对应设定小球的初始位置，小球到达谷底对应重现出已存储的字母。下列说法正确的是（ ） A．信息的重现过程可类比小球在光滑的凹凸曲面上运动 B．输入具有微小差别的两个模糊字母，可能重现出不同的已存储字母 C．输入函数值相等的模糊字母，都可以重现出相同的已存储字母 D．函数变化使某个谷底消失，仍可重现出原来对应的存储信息 【答案】B 【学科材料分析】 图中显示峰谷交错的地形曲面，标注了初始位置与谷底。小球沿重力势能减小的方向运动、最终停在谷底，位置对应神经网络状态、势能对应函数值。图像信息为理解”信息重现=到达函数极小值谷底”的类比关系提供了直观载体，是判断各选项类比是否合理的关键：光滑曲面会往复运动、不能停在谷底；微小差异的初始位置可能落入不同山谷。 【命题透视】 ▶核心考点：重力势能的相对性、能量函数的类比思想。 ▶链接教材：人教版必修第二册第八章”机械能守恒定律”（重力势能），跨学科关联信息技术领域的人工神经网络。 ▶命题分析： （1）情境创设：以2024年诺贝尔物理学奖成果——霍普菲尔德模型为背景，将物理能量观念与人工智能神经网络技术相联系，体现物理学思想方法的跨学科创新价值，是鲜明的热点情境。 （2）问题设计：四个选项均以”小球—地形—谷底”类比为核心，考查学生对”信息重现过程”本质（有阻尼、沿势能降低方向演化、最终停在极小值）的理解，干扰项围绕光滑与粗糙、势能相等与状态相同、谷底消失等关键细节设置。 （3）考查目标：侧重考查科学思维中的类比推理能力、批判性思维与信息读取能力，要求学生透过新颖情境抓住物理本质，属于全卷难度较大的创新性考查。 【解析】 A．若曲面光滑，小球运动过程中动能和重力势能相互转化，小球会在山谷间往复运动，无法最终停在谷底。而信息重现过程要求小球最终停在势能极小值点，类比的是存在阻力、小球沿势能持续减小方向运动直到静止的过程，A错误； B．若两个有微小差别的初始位置（对应微小差别的模糊字母），恰好分属两个不同山谷的势力范围，小球会沿各自的路径滑入不同的谷底，对应重现出不同的已存储字母，因此该情况是可能存在的，B正确； C．函数值相等仅对应初始位置的重力势能相等，两个势能相等的初始位置完全可能分属不同山谷的吸引域，最终滑入不同谷底，重现出不同的存储信息，C错误； D．每个谷底对应一个已存储的记忆信息，若该谷底消失，不存在对应的势能极小值点，无法重现原来对应的存储信息，D错误。 故选B 。 【易错点】 一是把信息重现过程误比作光滑曲面上的运动：光滑曲面小球在谷间往复运动不能停在谷底，信息重现对应的是有耗散、最终静止于极小值的过程；二是把”函数值（势能）相等”与”状态（位置）相同”混为一谈：势能相等的位置可以分属不同山谷，对应重现不同的信息。 【知识总结】 ① 核心概念：霍普菲尔德模型用能量函数的极小值点对应存储的记忆；信息重现是网络状态向函数值降低方向演化、最终稳定在某一极小值的过程。类比中”小球停在谷底”对应”到达极小值”。 ② 解题要点：处理类比类信息题，先把题干中的类比映射关系理清（位置↔状态、势能↔函数值、谷底↔极小值/存储信息），再逐项用物理规律（能量转化、有阻尼运动、极值点性质）检验每个选项的类比是否成立。 ③ 拓展关联：本题与重力势能、能量守恒、临界点与极值思想联系，跨学科关联神经网络、联想记忆等人工智能概念，体现新高考”物理思想方法向其他领域迁移”的命题趋势，与第20题暗物质探测共同构成前沿科技情境题组。 第15题 (1)图1为”探究加速度与力的关系”的实验装置示意图。平衡阻力后，认为桶和砂所受的重力等于小车所受的合力，则桶和砂的总质量与小车的质量满足的关系是________。 (2)下列实验操作，正确的是______（填选项前的字母）。 A．在”验证机械能守恒定律”实验中，先接通电源，后释放重锤 B．在”探究气体等温变化规律”实验中，快速拉动柱塞改变空气柱体积 C．在”测量玻璃的折射率”实验中，为准确确定入射光线的方向，两枚大头针的距离应适当大些 (3)在”测量金属丝的电阻率”实验中，某同学将实验器材连接成如图2所示的电路。闭合开关后，电流表和电压表均有示数，但移动滑动变阻器的滑片，电流表和电压表的示数几乎不变。拆除导线______可排除故障（填图中导线字母编号）。 排除故障后进行实验。仅考虑由电表内阻引起的实验误差，电阻率的测量值______（选填”偏大”、“偏小”或”没有影响”）。 【答案】(1) (2)AC (3)c/ac 偏小 【学科材料分析】 本题包含两幅实验图。图1为”探究加速度与力的关系”装置：小车在细绳牵引下沿斜面运动，桶和砂通过绳拉小车，平衡阻力后以桶砂重力近似为小车合力；图2为”测量金属丝的电阻率”电路：电流表外接，滑动变阻器与电阻丝串联，图中标出导线、等连接关系。两图分别为(1)(3)两问的”近似条件”分析、“故障排查”与”误差分析”提供依据，A、B、C三个选项则对应三个经典实验的操作规范。 【命题透视】 ▶核心考点：探究加速度与力的关系、探究气体等温变化规律、测量金属丝的电阻率。 ▶链接教材：人教版必修第一册第四章”运动和力的关系”、选择性必修第三册第二章”气体”、必修第三册第十一章”电路及其应用”。 ▶命题分析： （1）情境创设：以三个经典力学、热学、电学实验为载体，通过”实验条件判断”“操作正误辨析”“电路故障排查”“误差方向分析”多层次设问，综合考查实验素养。 （2）问题设计：第(1)问考查的近似条件及其原因；第(2)问用三组操作辨析实验规范；第(3)问先考查电路故障判断（拆线法），再考查电流表外接引起的系统误差方向，设问角度多样、层次分明。 （3）考查目标：侧重考查科学探究素养中的实验操作、故障排除、数据处理与误差分析能力，要求”知其然更知其所以然”，是全卷实验考查的核心题。 【解析】 （1）对小车和桶砂整体由牛顿第二定律得加速度 小车实际受到的拉力 只有当时，才可近似认为拉力等于桶和砂的总重力。 （2）A．使用打点计时器的实验都需遵循”先接通电源，待打点稳定后再释放重物”的操作规范以保证充分利用纸带，A正确； B．探究气体等温变化规律时，需要保证气体状态变化过程温度始终和环境温度一致，快速拉动柱塞会使气体温度发生变化，违背等温条件，B错误； C．测量玻璃折射率时，两枚大头针间距适当大些，可以减小确定入射光线方向的角度误差，提高实验精度，C正确。 故选AC。 （3）[1]故障分析：思路一：图中导线c直接将滑动变阻器的右上接线柱和开关相连，此时滑动变阻器的全部电阻被接入电路，相当于定值电阻，因此移动滑片时电路总电阻几乎不变，电表示数几乎不变。拆除多余的导线c，滑动变阻器即可恢复正常的调节功能，排除故障，也可以拆除导线ac。 思路二：图中导线c的接入将滑动变阻器的右部分电阻短路的同时，使滑动变阻器与待测电阻的测量电路相并联，滑动变阻器的使用，既不是限流式接法也不是分压式接法。因滑动变阻器与待测电阻并联，所以，移动滑片时电表示数几乎不变(实际的变化情况取决于电源内阻，若内阻很小，几乎不变;若内阻较大，是有变化的)。排除故障有两种方法:(1)若要滑动变阻器分压式接法，应拆除导线c;(2)若要滑动变阻器限流式接法，应拆除导线a和c。故答案为c或ac。 [2]误差分析：该电路为电流表外接法，电压表测量的是电阻丝的真实电压，但电流表测量的是电阻丝和电压表的总电流，电流测量值偏大。根据，电阻测量值偏小，再由电阻率公式，因此电阻率的测量值偏小。 【易错点】 一是第(1)问只写”远小于“而不理解原因：近似条件来自，时；二是把”快速拉动柱塞”误认为可减少实验时间而选B，实际快速拉动破坏等温条件；三是测电阻率时对”外接法”电流偏大、偏小、偏小的因果链不熟，误答”偏大”。 【知识总结】 ① 核心概念：探究加速度实验中的近似条件及其推导；打点计时器”先通电源、后释放纸带”的规范；气体等温变化需缓慢操作；电流表外接法因电压表分流使电流测量值偏大，导致电阻与电阻率测量值偏小。 ② 解题要点：对实验”故障”先判断连接方式，找使滑动变阻器失去调节作用的”多余导线”；对”系统误差”，由出发，分析电流或电压的测量偏差，再由推得电阻率偏差方向。 ③ 拓展关联：本题综合力学、热学、电学三类实验，可与”探究加速度与力、质量的关系”“油膜法测分子大小”“测量金属丝电阻率”等高考高频实验互相关联，实验条件的近似处理（如、轻绳）与误差分析方法可迁移到其他实验中。 第16题 用如图1所示装置研究平抛运动。将白纸和复写纸固定在背板上。钢球沿斜槽轨道滑下后飞出，落在水平挡板上，钢球侧面会在白纸上挤压出一个印迹。移动挡板，重复实验，白纸上留下一系列印迹。 (1)下列实验操作必要的是______（填选项前的字母）。 A．背板调节到竖直平面内 B．斜槽轨道的末端保持水平 C．等间距移动挡板 (2)实验操作时，钢球每次从同一个位置由静止释放，目的是____________________________。 (3)用平滑曲线将白纸上的印迹连接起来，如图2所示。以抛出点为坐标原点，以竖直方向和水平方向分别作为轴和轴，建立坐标系。已知平抛运动竖直方向分运动为自由落体运动，为探究水平分运动的规律，需要确定”相等的时间间隔”。简要说明如何在轨迹上选点来确定相等的时间间隔。 (4)某同学实验时忘了标记抛出点的位置。为解决该问题，他以轨迹上某点为坐标原点，建立坐标系。在轨迹上取几个点，测量各点的坐标（，）。作出的图像为一条直线，斜率为，截距为，如图3所示。根据平抛运动规律，可得在坐标系中钢球做平抛运动的抛出点坐标为________。 【答案】(1)AB (2)使钢球每次从斜槽轨道的末端飞出的速度相同 (3)因为平抛竖直分运动是初速度为0的自由落体运动，满足连续相等时间内的竖直位移之比为（或位移差恒定）；从抛出点O开始，在y轴上取纵坐标分别为y、4y、9y…的点（即竖直位移满足），过这些点作平行于x轴的水平线，与轨迹的交点对应的时间间隔就是相等的时间间隔。（或：在轨迹上取点，使相邻两点的竖直方向位移差恒定，对应的时间间隔也相等。） (4)（，） 【学科材料分析】 本题包含三幅图。图1为研究平抛运动的装置：钢球沿斜槽轨道滑下飞出，落在水平挡板上的白纸上留下印迹；图2为白纸上的印迹轨迹，以抛出点为原点建立坐标系；图3为作出的图像，为一条直线，标注斜率为、截距为。三图信息分别对应实验操作、轨迹采集与数据处理三个环节，其中图3”直线化”的处理手法是第(4)问求解抛出点坐标的核心条件。 【命题透视】 ▶核心考点：平抛运动规律、实验操作与图像法处理数据。 ▶链接教材：人教版必修第二册第五章”抛体运动”。 ▶命题分析： （1）情境创设：以教材经典”研究平抛运动”实验为背景，通过”印迹法”记录轨迹，再以图像法处理数据求抛出点坐标，考查实验与数据处理的全过程。 （2）问题设计：第(1)问判断必要操作，第(2)问说明重复实验的目的，第(3)问用竖直位移关系确定相等时间间隔（简谐追问），第(4)问利用直线图像反推抛出点坐标，设问从操作、原理到数据处理逐层深入。 （3）考查目标：侧重考查科学探究素养中的实验设计、操作判断与数据处理能力，以及科学思维中的模型建构与图像分析能力，第(4)问是全卷实验题的思维制高点，属于中高档考查。 【解析】 （1）A．钢球的平抛运动轨迹在竖直平面内，为了印迹能准确记录运动位置，应将背板调节到竖直平面内，故A正确； B．为了保证小球抛出时的速度处于水平方向，应调节斜槽轨道的末端保持水平，故B正确； C．挡板不需要等间距移动，只要能在轨迹上得到多个分布合理的点即可，故C错误。 故选AB。 （2）实验操作时，钢球每次从同一个位置由静止释放，目的是：使钢球每次从斜槽轨道的末端飞出的速度相同。 （3）因为平抛竖直分运动是初速度为0的自由落体运动，满足连续相等时间内的竖直位移之比为（或位移差恒定）；从抛出点O开始，在y轴上取纵坐标分别为y、4y、9y…的点（即竖直位移满足），过这些点作平行于x轴的水平线，与轨迹的交点对应的时间间隔就是相等的时间间隔。（或：在轨迹上取点，使相邻两点的竖直方向位移差恒定，对应的时间间隔也相等。） （4）设钢球在坐标系中，经过坐标（，）的时刻为，平抛初速度为，抛出点在系中的坐标为（，）。根据平抛运动规律有， 联立整理可得 已知作出的图像为一条直线，斜率为，截距为，则有 整理可得 联立可得，， 解得， 则在坐标系中钢球做平抛运动的抛出点坐标为（，）。 【答题模板】 平抛实验数据处理”三步法”：①写平抛规律：水平方向、竖直方向；②消去时间得到轨迹方程；③根据图像的斜率、截距与轨迹方程系数对应关系，列方程求解未知量（如初速度、抛出点坐标）。判断”相等时间间隔”时，利用竖直分运动连续相等时间位移比或位移差恒定。 【易错点】 一是第(1)问误选C”等间距移动挡板”：挡板只需取点合理，不需等间距；二是第(3)问表述不清”相等时间间隔”的取法，必须落到竖直位移比或位移差恒定的依据上；三是第(4)问把直线误当作二次曲线直接对比，需先由还原再与轨迹方程系数对应，且注意、带负号。 【知识总结】 ① 核心概念：平抛运动是水平方向匀速直线运动与竖直方向自由落体运动的合运动；轨迹方程；连续相等时间竖直位移比。 ② 解题要点：实验操作类要理解每个”必须”的原因（末端水平保证初速度水平、背板竖直保证轨迹在同一平面）；数据处理类通过消去时间、比较系数（斜率、截距）求解，注意抛出点不在原点时轨迹方程为。 ③ 拓展关联：本题的”图像直线化”处理手法可迁移到其他实验（如验证牛顿第二定律的图像、测重力加速度的图像），平抛规律还可与动能定理、圆周运动、斜抛运动等考点结合。 第17题 如图所示，匀强磁场的磁感应强度大小为、方向竖直向下，宽为的型长直金属导轨水平放置，导轨左端接阻值为的电阻。质量为的导体棒在导轨上以初速度开始运动。运动过程中导体棒与导轨垂直且接触良好，不计导体棒和导轨的电阻及它们间的摩擦。求： (1)初始时刻通过导体棒的电流大小和方向； (2)初始时刻导体棒加速度的大小； (3)导体棒速度从减为0的过程中电阻产生的热量。 【答案】(1)导体棒的电流方向，大小为 (2) (3) 【学科材料分析】 图中导轨宽为、水平放置，左端接电阻，导体棒在导轨上运动；文字说明匀强磁场竖直向下、磁感应强度为。导体棒以初速度切割磁感线时产生感应电动势，回路中形成感应电流，导体棒受安培力而减速。图像信息明确了磁场方向、导体棒切割方向与回路连接方式，是判断感应电流方向、安培力方向及能量转化关系的基础。 【命题透视】 ▶核心考点：导体棒切割磁感线、右手定则、安培力、牛顿第二定律、能量守恒。 ▶链接教材：人教版选择性必修第二册第二章”电磁感应”。 ▶命题分析： （1）情境创设：以”水平导轨上导体棒以初速度运动”的无外力单杆模型为背景，是电磁感应综合题的经典载体，贴近发电、电动等实际技术情境。 （2）问题设计：三问按”初始时刻电流—初始时刻加速度—全过程热量”递进，从瞬时分析到过程分析，设问层次清晰，考查模型建构与能量观点的综合运用。 （3）考查目标：侧重考查科学思维中的模型建构能力（单杆模型）、科学推理能力与能量观念，属于中档综合性解答题。 【解析】 （1）根据右手定则可知，导体棒中感应电流的方向为；刚开始运动时，感应电动势为 通过导体棒的电流大小 （2）初始时刻导体棒所受安培力为 由牛顿第二定律有 解得 （3）根据题意，由能量守恒定律可知，电阻产生的热量 【答题模板】 电磁感应单杆问题”四步法”：①由（或法拉第电磁感应定律）求感应电动势，用右手定则判断电流方向；②由求感应电流，再由（左手定则）求安培力；③对导体棒列牛顿第二定律求加速度；④涉及全过程能量变化时，用能量守恒（初动能转化为焦耳热）列式求解。 【易错点】 一是求安培力时忘记乘以长度或写错中的表达式；二是本题导体棒受安培力减速，属于无外力单杆模型，热量恰等于初动能，切勿误加其他能量项；三是电流方向判断时用错定则，切割类问题优先用右手定则。 【知识总结】 ① 核心概念：导体棒切割磁感线产生感应电动势；回路电流；安培力；无外力单杆模型中，导体棒动能最终全部转化为电阻的焦耳热。 ② 解题要点：先判断切割（有效长度、磁场方向、速度方向），求电动势与电流，再分析安培力与运动状态，最后用能量守恒求热量、位移等过程量。注意”不计电阻与摩擦”意味着能量损失全部体现在电阻焦耳热上。 ③ 拓展关联：单杆模型可延伸为”有外力匀速运动”“恒力拉动”“棒受安培力与导轨摩擦”等变式，还可与电容器充电、动量定理（求电荷量与位移）、图像分析结合，是电磁感应综合题的核心考点。 第18题 长为的轻绳一端固定在点，另一端系一个质量为的小球。重力加速度为，不计空气阻力。 (1)如图1所示，将小球拉至某一位置，轻绳与竖直方向夹角为，静止释放小球。 a．求小球运动到最低点时受到绳的拉力大小； b．若较小，释放后小球做简谐运动。求一个周期内绳对小球拉力的冲量大小。 (2)如图2所示，使小球在水平面内做匀速圆周运动，轻绳与竖直方向夹角为，求小球运动的周期，并与（1）b中小球运动的周期比较大小。 【答案】(1)a．；b． (2)，小于（1）b中小球运动的周期 【学科材料分析】 图中包含两个情境：图1中小球由轻绳悬挂偏离竖直方向后静止释放做摆动，图2中小球在水平面内做匀速圆周运动，两图均标注轻绳长、与竖直方向夹角与固定点。图像信息将”单摆”与”圆锥摆”两个模型并置：图1对应机械能守恒求最低点拉力、单摆周期与动量定理求冲量；图2对应圆锥摆的向心力分析，为比较两者周期提供了直观条件。 【命题透视】 ▶核心考点：机械能守恒定律、牛顿第二定律、单摆周期、动量定理、圆锥摆。 ▶链接教材：人教版选择性必修第一册第二章”机械振动”与必修第二册第六章”圆周运动”。 ▶命题分析： （1）情境创设：以”轻绳悬挂小球”为载体的单摆与圆锥摆双模型为背景，将两类典型运动并置比较，是力学综合的经典情境。 （2）问题设计：第(1)问先用机械能守恒与牛顿第二定律求最低点拉力，再用单摆周期与动量定理求拉力冲量；第(2)问求圆锥摆周期并与之比较，把”摆角相同、两种运动”的周期差异设为比较点，设问层次分明、综合性强。 （3）考查目标：侧重考查科学思维中的模型建构、科学推理与综合分析能力，以及物理观念中运动与相互作用、能量观念的综合运用，属于中高档解答题。 【解析】 （1）a．小球从静止释放到最低点的过程中，根据机械能守恒可得 解得 在最低点，由牛顿第二定律可得 解得 b．若较小，释放后小球做简谐运动；根据单摆周期公式可得 根据动量定理可得 联立解得一个周期内绳对小球拉力的冲量大小为 （2）使小球在水平面内做匀速圆周运动，轻绳与竖直方向夹角为，根据牛顿第二定律可得 其中 解得小球运动的周期为 而（1）b中小球运动的周期为 由于，可得 【答题模板】 竖直面圆周与摆类问题”四步法”：①分析受力，判断属于”摆动”（最低点）还是”圆锥摆”（，其中）；②对摆动过程用机械能守恒（或动能定理）求速度；③在特殊位置用牛顿第二定律列向心力方程求力；④求周期、冲量等过程量时，分别用单摆周期公式与动量定理。 【易错点】 一是单摆周期与圆锥摆周期的区别：相同摆角下圆锥摆周期小于单摆周期；二是求拉力冲量时易漏掉重力冲量：一个周期内动量变化为零，绳拉力冲量与重力冲量相抵消，；三是比较周期时误认为两者相等。 【知识总结】 ① 核心概念：单摆周期公式；圆锥摆周期；动量定理；向心力公式。 ② 解题要点：摆类问题先判断模型——绳子拉力与重力是否同一直线；最低点用”拉力减重力=向心力”，圆锥摆用”重力与拉力合力提供向心力”。求周期比较时直接代入公式，注意圆锥摆。 ③ 拓展关联：本题与”竖直平面圆周运动的临界问题”“单摆的回复力与简谐运动条件”“冲量计算的矢量性”等考点联系，圆锥摆可延伸为”杂技表演”等生活情境，单摆可结合图像法测重力加速度。 第19题 药物研发中常需要二级质谱分析。一级质谱分析只能检出与目标离子具有相同比荷的离子（母离子）。为进一步鉴别目标离子，需将母离子打碎成更小的离子（子离子），进行第二次质谱分析。某种二级串联质谱系统装置如图所示，假设离子均带正电。 (1)第一级质谱：A区中的离子由静止经电场加速后，垂直进入磁感应强度为的匀强磁场，比荷为的母离子做半径为的匀速圆周运动进入区。求加速电压。 (2)两级质谱连接：C区产生的子离子经聚焦、冷却后，由静止经电压加速后进入D区。为保证不同比荷的子离子均由小孔垂直进入第二级质谱的磁场，在区施加某种场，使这些子离子都做以点为圆心、半径为的匀速圆周运动。请设计区中的场： a．推导说明仅施加匀强磁场是否可行； b．推导说明仅施加电场是否可行。 【答案】(1) (2)a． 仅施加匀强磁场不可行子离子经电压加速，由动能定理得若仅加匀强磁场，洛伦兹力提供向心力，轨道半径满足： 可见轨道半径与子离子的比荷有关，不同比荷的子离子加速后速度不同，在同一匀强磁场中做圆周运动的半径各不相同，无法保证所有子离子都以固定半径做圆周运动，因此仅施加匀强磁场不可行。 b．仅施加电场 可行，需施加以为圆心的径向辐向电场 若仅施加电场，要让所有子离子都以为圆心、为半径做匀速圆周运动，电场力需完全提供向心力，且电场方向始终指向圆心。 设距离点处的电场强度大小为，对任意子离子有： 结合子离子的加速动能关系 代入得： 该结果与子离子的比荷无关，只要D区是辐向电场，在半径为的圆周上各处电场强度大小恒为、方向沿径向指向圆心，不同比荷的子离子就都能获得大小合适的向心力，完成半径为的匀速圆周运动，最终从S垂直射出，因此仅施加该种径向电场是可行的。 【学科材料分析】 装置图显示离子由A区电场加速后垂直进入磁感应强度为的匀强磁场做半径为的匀速圆周运动进入C区，C区将母离子打碎为子离子，子离子经电压加速后进入D区，最终由小孔垂直进入第二级质谱磁场。图中标注了点与各区域，为分析”加速—偏转—再加速—圆周运动”的完整过程提供结构信息，是设计D区场的关键依据。 【命题透视】 ▶核心考点：带电粒子在电场中的加速、在匀强磁场中的圆周运动、径向电场中的匀速圆周运动、动能定理。 ▶链接教材：人教版选择性必修第二册第一章”安培力与洛伦兹力”与必修第三册第十章”静电场中的能量”。 ▶命题分析： （1）情境创设：以”药物研发中的二级质谱分析”这一真实科研与产业情境为背景，将质谱分析技术抽象为带电粒子在电磁场中的运动问题，体现物理在生命科学领域的应用价值。 （2）问题设计：第(1)问为常规的”加速—偏转”组合计算；第(2)问为开放性设计题，先要求”推导说明仅施加匀强磁场是否可行”，再要求”推导说明仅施加电场是否可行”，把”是否可行”的判断落到严格的推导论证上，考查学生设计物理场的能力。 （3）考查目标：侧重考查科学思维中的模型建构、科学推理与科学论证能力，以及科学探究素养中的方案设计能力，是全卷创新性与综合性最强的解答题，属于高档考查。 【解析】 （1） 母离子在A区由静止经电场加速，由动能定理得： 母离子进入匀强磁场后，洛伦兹力提供匀速圆周运动的向心力： 联立可得 （2）a． 仅施加匀强磁场不可行 子离子经电压加速，由动能定理得 若仅加匀强磁场，洛伦兹力提供向心力，轨道半径满足： 可见轨道半径与子离子的比荷有关，不同比荷的子离子加速后速度不同，在同一匀强磁场中做圆周运动的半径各不相同，无法保证所有子离子都以固定半径做圆周运动，因此仅施加匀强磁场不可行。 b．仅施加电场 可行，需施加以为圆心的径向辐向电场 若仅施加电场，要让所有子离子都以为圆心、为半径做匀速圆周运动，电场力需完全提供向心力，且电场方向始终指向圆心。 设距离点处的电场强度大小为，对任意子离子有： 结合子离子的加速动能关系 代入得： 该结果与子离子的比荷无关，只要D区是辐向电场，在半径为的圆周上各处电场强度大小恒为、方向沿径向指向圆心，不同比荷的子离子就都能获得大小合适的向心力，完成半径为的匀速圆周运动，最终从S垂直射出，因此仅施加该种径向电场是可行的。 【答题模板】 质谱类与”场设计”问题”四步法”：①用动能定理写加速过程；②对圆周运动写向心力方程（磁场中，径向电场中）；③联立消元，看结果是否与比荷（或其他量）有关；④”是否可行”的判断以结果与比荷无关（即对任意子离子都成立）为判据，并给出场的方向、大小与几何结构。 【易错点】 一是”不可行”的论证不完整：必须推导出，说明与有关，才足以否定匀强磁场方案；二是辐向电场方向表述不清：电场必须沿径向指向圆心，且大小在半径为的圆周上处处为；三是把”仅施加电场”误写成匀强电场——匀强电场中离子不会做匀速圆周运动，必须用径向电场。 【知识总结】 ① 核心概念：带电粒子经电场加速；在匀强磁场中做匀速圆周运动、周期；在径向电场中做匀速圆周运动需，电场沿径向指向圆心。 ② 解题要点：设计”使不同比荷离子做同半径圆周运动”的场时，核心思想是让向心力来源与比荷解耦——匀强磁场提供的洛伦兹力与比荷有关，不可行；径向电场与比荷无关，可行。 ③ 拓展关联：本题与”质谱仪”“回旋加速器”“速度选择器”等电磁场应用装置联系紧密，径向电场的概念还可延伸至”点电荷电场中电子的匀速圆周运动”等模型，是带电粒子运动综合题的典型载体。 第20题 中子或暗物质粒子等中性粒子因为不带电，无法直接通过电磁效应探测。 (1)实验上，通常让中性粒子与原子核碰撞，通过原子核获得的动能来探测中性粒子的性质。质量为、速度为的中性粒子与质量为的静止原子核发生对心碰撞。若碰撞后中性粒子与原子核的速度相同，求原子核动能。 (2)理论上，通过米格达尔效应也可以探测中性粒子。米格达尔效应可近似为：中性粒子与原子核碰撞，系统损失的动能都传递给原子核外电子，成为可探测的电子信号。 a．质量为、速度为的中性粒子与质量为的静止原子核对心碰撞时发生了米格达尔效应，求电子可获得的最大能量； b．2026年1月，我国科学家团队首次在实验中直接观测到中子与原子核碰撞过程中的米格达尔效应，这一发现为轻暗物质探测突破阈值瓶颈提供了关键支撑。若暗物质粒子的质量（），原子核的质量，暗物质粒子与原子核的各类碰撞中，原子核可获得的最大动能为，探测器能分辨的最小能量值为，请结合数据分析说明：与通过原子核获得的动能来探测中性粒子相比，米格达尔效应有助于探测质量更小的暗物质粒子。 【答案】(1) (2)a ． b ．原子核可获得的最大动能为，远小于探测器最小分辨能量，无法通过原子核动能直接探测。暗物质粒子与原子核的各类碰撞中，弹性碰撞时，原子核获得的动能最大，根据动量守恒和能量守恒有：，可得①由a分析可知米格达尔效应中电子可获得的最大能量②联立①②可得该值大于的探测阈值，可以被探测器捕捉。 说明对于质量更小的暗物质粒子，直接碰撞转移给原子核的动能远低于探测阈值无法被识别，而米格达尔效应能将碰撞损失的动能集中转移给电子，使可探测的信号能量超过阈值，因此可以探测到质量更小的暗物质粒子。 【学科材料分析】 材料给出具体数据：暗物质粒子质量（）、原子核质量、碰撞中原子核可获得的最大动能、探测器最小分辨能量。数据对比（0.03 keV远小于1 keV）是本题论证米格达尔效应优势的核心依据，需结合碰撞动量守恒、能量守恒定量分析两种探测途径可获得的信号能量。 【命题透视】 ▶核心考点：弹性碰撞（动碰静）、完全非弹性碰撞、动量守恒、能量守恒、数据分析论证。 ▶链接教材：人教版选择性必修第一册第一章”动量守恒定律”。 ▶命题分析： （1）情境创设：以2026年1月我国科学家团队首次直接观测到”中子与原子核碰撞中的米格达尔效应”这一重大科研突破为背景，将碰撞物理与暗物质探测前沿紧密结合，体现物理学的重大社会意义与育人价值，是鲜明的热点情境。 （2）问题设计：第(1)问为完全非弹性碰撞（碰撞后同速）的动能计算；第(2)a问求米格达尔效应中电子可获得的最大能量（完全非弹性碰撞动能损失最大）；第(2)b问给出具体数据，要求”结合数据分析说明”两种探测途径的差异，从定量计算上升到科学论证层面。 （3）考查目标：侧重考查科学思维中的模型建构（碰撞模型）、科学推理与科学论证能力，以及科学态度与责任中”基于证据作出判断”的意识，是全卷能力制高点的综合题。 【解析】 （1）碰撞后两者速度相同，系统动量守恒： 解得共同速度 原子核动能： （2）a ． 中性粒子和原子核碰撞时，系统损失的动能全部转移给电子，因此电子获得的能量等于碰撞过程的动能损失。 对心碰撞中完全非弹性碰撞的动能损失最大，对应电子获得最大能量： 初始总动能为 完全非弹性碰撞后总动能为 因此： b ．原子核可获得的最大动能为，远小于探测器最小分辨能量，无法通过原子核动能直接探测。 暗物质粒子与原子核的各类碰撞中，弹性碰撞时，原子核获得的动能最大，根据动量守恒和能量守恒有：， 可得① 由a分析可知米格达尔效应中电子可获得的最大能量② 联立①②可得 该值大于的探测阈值，可以被探测器捕捉。 说明对于质量更小的暗物质粒子，直接碰撞转移给原子核的动能远低于探测阈值无法被识别，而米格达尔效应能将碰撞损失的动能集中转移给电子，使可探测的信号能量超过阈值，因此可以探测到质量更小的暗物质粒子。 【答题模板】 碰撞与数据分析综合题”四步法”：①明确碰撞类型——碰撞后同速为完全非弹性碰撞（动能损失最大），对心碰撞求最大转移动能用弹性碰撞结论；②用动量守恒（）与能量守恒联立求解；③由动能损失求米格达尔效应中电子获得的能量；④把算得的信号能量与探测器阈值比较，用数据支撑结论。 【易错点】 一是混淆”碰撞后速度相同”（完全非弹性碰撞，动能损失最大）与”弹性碰撞”（原子核获得动能最大）两种极限情形，第(1)问用完全非弹性、第(2)b问判断”各类碰撞中动能最大”需用弹性碰撞，两者不可混用；二是单位换算遗漏，的计算需正确利用与比荷关系推导；三是论证题只写结论不给数据支撑，必须把、的数据对比写清楚。 【知识总结】 ① 核心概念：碰撞遵循动量守恒；完全非弹性碰撞（碰后同速）动能损失最大，其动能损失；弹性碰撞（动碰静）中静止物体获得的最大动能。 ② 解题要点：“结合数据分析说明”类题要求：列出已知数据→建立物理模型（碰撞类型判断）→定量计算两种途径的信号能量→与探测阈值比较→得出结论。比较时抓住”原子核直接动能低于阈值、米格达尔效应转移给电子的能量高于阈值”这一关键矛盾。 ③ 拓展关联：本题与完全非弹性碰撞、弹性碰撞的动量能量分析、天体物理中暗物质的探测等前沿话题联系，碰撞模型可迁移到中子减速剂、粒子对撞等实际应用，数据分析论证能力则是新高考综合题的重点考查方向。 学科网（北京）股份有限公司 $