高考物理实验模拟题专项训练集

高考物理实验模拟题专项训练集引言实验题是高考物理的核心题型之一，约占总分的15%-20%。其考查重点包括实验原理理解、仪器使用技能、数据处理方法（如逐差法、图像法）、误差分析（系统误差与偶然误差）及实验设计能力。通过专项训练，考生可快速掌握高频考点，提升解题的规范性与准确性。一、打点计时器系列实验（力学实验基础）（一）考点梳理1.打点计时器的使用：电源：交流电源（频率50Hz，相邻两点时间间隔0.02s）；安装：纸带应穿过限位孔，复写纸压在纸带上方；操作：先通电再释放纸带，实验结束立即断电。2.纸带数据处理：瞬时速度：某点的瞬时速度等于相邻两点间的平均速度（如第n点速度\(v_n=\frac{x_{n+1}-x_{n-1}}{2T}\)，T为两点时间间隔）；加速度：逐差法（减小测量误差），公式为\(a=\frac{(x_4+x_5+x_6)-(x_1+x_2+x_3)}{9T^2}\)（适用于6段纸带）。3.常见实验及误差分析：研究匀变速直线运动：误差主要来自纸带摩擦（偶然误差），可通过多次测量减小；验证机械能守恒：误差来自空气阻力与纸带摩擦（系统误差），导致重力势能减少量大于动能增加量；验证牛顿第二定律：需平衡摩擦力（将木板一端垫高，使小车匀速下滑）。（二）模拟题及解析1.研究匀变速直线运动实验某同学用打点计时器打出一条纸带，相邻两点间距依次为\(x_1=2.00\,\text{cm}\),\(x_2=2.40\,\text{cm}\),\(x_3=2.80\,\text{cm}\),\(x_4=3.20\,\text{cm}\),\(x_5=3.60\,\text{cm}\),\(x_6=4.00\,\text{cm}\)（电源频率50Hz）。求：（1）第3点的瞬时速度；（2）小车的加速度。答案（1）0.26m/s；（2）0.40m/s²。解析（1）第3点为\(x_2\)与\(x_3\)的中间时刻，瞬时速度等于该段平均速度：\[v_3=\frac{x_2+x_3}{2T}=\frac{(2.40+2.80)\times10^{-2}}{2\times0.02}=0.26\,\text{m/s}\]（2）逐差法计算加速度（分两组，每组3段）：\[a=\frac{(x_4+x_5+x_6)-(x_1+x_2+x_3)}{9T^2}=\frac{(3.20+3.60+4.00)-(2.00+2.40+2.80)}{9\times(0.02)^2}\times10^{-2}=0.40\,\text{m/s}^2\]2.验证机械能守恒实验关于“验证机械能守恒定律”的实验，下列说法正确的是（）A.重锤质量必须测量B.实验时应先释放纸带再通电C.重力势能减少量等于动能增加量D.误差主要来自空气阻力与纸带摩擦答案D解析A.不需要测量质量，因为机械能守恒表达式\(mgh=\frac{1}{2}mv^2\)中质量抵消；B.应先通电再释放纸带，保证纸带开始运动时已打点；C.由于阻力存在，重力势能减少量大于动能增加量；D.正确，系统误差主要来自阻力。二、伏安法测电阻实验（电学实验核心）（一）考点梳理1.实验原理：欧姆定律\(R=\frac{U}{I}\)（测量电阻两端电压U与通过电阻的电流I）。2.电流表接法选择：内接法：电流表与电阻串联，电压表测电阻与电流表总电压（\(R_{\text{测}}=R_{\text{真}}+R_A\)），适用于\(R_{\text{真}}\ggR_A\)（减小系统误差）；外接法：电压表与电阻并联，电流表测电阻与电压表总电流（\(R_{\text{测}}=\frac{R_{\text{真}}R_V}{R_{\text{真}}+R_V}\)），适用于\(R_{\text{真}}\llR_V\)（减小系统误差）。3.滑动变阻器接法：分压接法：滑动变阻器与电阻并联，电压调节范围0到电源电压（适用于小电阻或要求电压从0开始）；限流接法：滑动变阻器与电阻串联，电压调节范围小（适用于大电阻，电路简单）。（二）模拟题及解析1.电流表接法选择某同学测量一个阻值约为10Ω的电阻，现有电流表（内阻1Ω）、电压表（内阻10kΩ），应选择（）A.内接法，因为\(R_{\text{真}}\ggR_A\)B.外接法，因为\(R_{\text{真}}\llR_V\)C.内接法，因为\(R_{\text{测}}>R_{\text{真}}\)D.外接法，因为\(R_{\text{测}}<R_{\text{真}}\)答案B解析计算相对误差：内接误差：\(\frac{\DeltaR}{R_{\text{真}}}=\frac{R_A}{R_{\text{真}}}=10\%\)；外接误差：\(\frac{\DeltaR}{R_{\text{真}}}=\frac{R_{\text{真}}}{R_V}=0.1\%\)；因此选择外接法，误差更小，B正确。2.滑动变阻器接法选择要求测量某电阻（约5Ω）的伏安特性曲线（电压从0到3V），现有滑动变阻器（10Ω，2A）、电源（4V），应选择（）A.限流接法，因为滑动变阻器阻值大于电阻B.分压接法，因为要求电压从0开始C.限流接法，因为电路简单D.分压接法，因为滑动变阻器阻值小于电阻答案B解析伏安特性曲线要求电压从0开始连续变化，必须用分压接法（限流接法无法实现0电压）；滑动变阻器阻值（10Ω）接近被测电阻（5Ω），分压效果好，B正确。三、测电源电动势和内阻实验（闭合电路欧姆定律应用）（一）考点梳理1.实验原理：闭合电路欧姆定律\(E=U+Ir\)（E为电源电动势，r为内阻，U为路端电压，I为总电流）。2.数据处理：图像法：以U为纵坐标、I为横坐标，绘制U-I图像，截距为E（I=0时，U=E），斜率绝对值为r（\(r=-\frac{\DeltaU}{\DeltaI}\)）。3.误差分析：系统误差：电压表分流（电流表测量的电流小于总电流），导致\(E_{\text{测}}<E_{\text{真}}\),\(r_{\text{测}}<r_{\text{真}}\)。（二）模拟题及解析1.U-I图像分析某同学用伏安法测电源电动势和内阻，得到U-I图像如图所示（纵坐标截距为1.5V，斜率为-0.5Ω），则电源电动势E=______V，内阻r=______Ω。答案1.5；0.5解析根据闭合电路欧姆定律\(U=E-Ir\)，U-I图像的纵坐标截距（I=0时）为电源电动势E，斜率绝对值为内阻r。因此E=1.5V，r=0.5Ω。2.误差分析用伏安法测电源电动势时，由于电压表分流，导致（）A.E测>E真，r测>r真B.E测>E真，r测<r真C.E测<E真，r测>r真D.E测<E真，r测<r真答案D解析电压表分流使电流表测量的电流I测<真实总电流I真，根据\(U=E-Ir\)，当U相同时，I测越小，计算出的E测和r测越小（可通过等效电源法分析：电压表与电源并联，等效电动势\(E_{\text{测}}=\frac{R_V}{R_V+r}E_{\text{真}}<E_{\text{真}}\)，等效内阻\(r_{\text{测}}=\frac{R_Vr}{R_V+r}<r_{\text{真}}\)）。四、多用电表的使用（实验技能综合）（一）考点梳理1.表盘读数：直流电压/电流档：先看量程，再确定分度值（如10V量程分度值0.2V，0.6A量程分度值0.02A）；电阻档：读数=指针指向数值×量程倍数（如×10档指向20，则电阻为200Ω）。2.电阻档操作：调零：将两表笔短接，调节调零旋钮使指针指向0Ω；量程选择：指针应指向表盘中间区域（如测量100Ω电阻，选×10档）；换挡后需重新调零；禁止测带电导体。（二）模拟题及解析1.直流电压读数多用电表测直流电压，量程选10V，指针指向表盘第25格（表盘共50格），则电压值为（）A.2.5VB.5.0VC.7.5VD.10V答案B解析10V量程的分度值为\(\frac{10V}{50格}=0.2V/格\)，指针指向25格，故电压为\(25\times0.2V=5.0V\)。2.电阻档读数用多用电表×100档测电阻，调零后测量，指针指向表盘“15”位置，则电阻值为（）A.15ΩB.150ΩC.1500ΩD.____Ω答案C解析电阻档读数为指针指向数值乘以量程倍数，即15×100=1500Ω。五、实验题解题技巧总结1.明确实验目的：从题目要求出发，回忆对应实验的原理与步骤（如“测电源电动势”对应闭合电路欧姆定律）；2.关注仪器细节：打点