2025年高三物理高考实验教学服务人类模拟试题

2025年高三物理高考实验教学服务人类模拟试题力学实验模块：基础操作与创新迁移实验一：探究匀变速直线运动的规律（数字化改进版）某实验小组为研究小车在斜面上的运动规律，采用电火花计时器（220V交流电）和智能手机传感器联合测量。实验装置如图所示，斜面倾角θ可通过底部垫片调节，小车前端固定遮光片（宽度d=1.00cm），斜面上安装两个光电门（间距L=50.00cm），手机固定于小车上记录加速度数据。数据记录与处理（1）某次实验中，光电门A、B的遮光时间分别为t₁=0.020s、t₂=0.010s，计算小车通过两光电门的瞬时速度vₐ=______m/s、vᵦ=m/s，小车加速度a=m/s²（结果保留三位有效数字）。（2）手机传感器显示的加速度为1.42m/s²，与计算值存在差异，主要原因是（填“斜面摩擦”或“空气阻力”），为减小该误差，可采取的措施是。创新拓展若将小车改为带正电的绝缘滑块，在斜面所在空间加竖直向下的匀强电场，重复实验发现加速度增大，说明滑块带______电荷（填“正”或“负”）。此时滑块所受电场力与重力的合力沿斜面的分力表达式为______（已知电场强度E、滑块质量m、电荷量q）。实验二：验证动量守恒定律（碰撞改进版）利用气垫导轨（误差可忽略）和数字计时器验证两滑块碰撞过程中的动量守恒。实验装置包括：带有遮光片的滑块A（质量m₁=0.20kg）、滑块B（质量m₂=0.30kg），光电门C、D，以及可粘贴的橡皮泥（用于完全非弹性碰撞）。实验步骤①调节气垫导轨水平，使滑块在导轨上匀速运动时，遮光片通过两光电门的时间相等；②让滑块A以初速度v₀撞击静止的滑块B（未粘贴橡皮泥），记录A通过C的时间t₁=0.050s，B通过D的时间t₂=0.040s；③在A、B碰撞面粘贴橡皮泥后，重复上述操作，记录A、B共同通过D的时间t₃=0.100s。数据处理（3）计算弹性碰撞中A、B的动量变化量Δp₁=______kg·m/s、Δp₂=kg·m/s，二者关系为；（4）完全非弹性碰撞中，系统损失的动能ΔEₖ=J，该能量转化为（填“内能”或“势能”）。误差分析若遮光片宽度测量值比真实值偏大，会导致碰撞前的动量计算结果______（填“偏大”或“偏小”）。电学实验模块：测量与设计综合应用实验三：测定电源的电动势和内阻（多方法对比）某同学采用三种方案测量干电池的电动势E和内阻r（约1Ω）：方案甲（伏安法）选用电压表（量程3V，内阻3kΩ）、电流表（量程0.6A，内阻0.1Ω）、滑动变阻器（最大阻值20Ω）。（5）请在虚线框内画出实验电路图，电流表应采用______接法（填“内”或“外”），理由是______。方案乙（伏阻法）仅提供电阻箱（0-9999Ω）和同一电压表，测量数据如下表：|电阻箱阻值R/Ω|5.0|10.0|15.0|20.0||----------------|-----|------|------|------||电压表示数U/V|1.20|1.35|1.42|1.46|（6）根据数据在坐标纸上描点并作出1/U-1/R图像，图像斜率k=，纵轴截距b=，由此可得E=______V，r=______Ω（结果保留两位小数）。方案丙（安阻法）若将电压表换为电流表（量程0.6A，内阻0.1Ω），电阻箱调节至R=5Ω时电流表示数I=0.20A；R=10Ω时I=0.12A，联立方程解得E=______V，r=______Ω。实验四：探究影响平行板电容器电容的因素（数字化实验）利用电压传感器、数据采集器和计算机研究平行板电容器的电容与哪些因素有关。实验装置包括：可移动极板的平行板电容器、直流电源（6V）、静电计、游标卡尺（测量极板间距d）、米尺（测量极板正对面积S）。实验操作①保持S=200cm²、d=1.0mm，将电容器充电至电压U₀=6V后断开电源，记录静电计指针偏角θ₁；②缓慢增大极板间距至d=2.0mm，记录偏角θ₂，发现θ₂>θ₁，说明电容随d增大而______（填“增大”或“减小”）；③保持d=1.0mm，将极板正对面积减小为S=100cm²，偏角θ₃______θ₁（填“>”“<”或“=”）。数据处理（7）根据C=ε₀S/d，推导电压U与d的关系表达式为______（已知充电后电荷量Q不变）。若某次实验中d=0.5mm时U=3V，则d=1.5mm时U=______V。误差讨论若实验中存在漏电现象（Q缓慢减小），则测得的电容值比真实值______（填“偏大”或“偏小”）。光学与近代物理实验模块：跨学科融合实验五：测定玻璃的折射率（拓展应用）采用“插针法”测量等腰直角三棱镜的折射率，实验步骤如下：①在白纸上画出三棱镜截面ABC（∠A=90°，∠B=45°），在AB边外侧插两枚大头针P₁、P₂确定入射光线；②在AC边外侧观察P₁、P₂的像，插P₃、P₄使四枚大头针在同一直线上；③测出入射角i=60°，折射角r=30°，计算折射率n=______。临界角探究若将入射光线沿AC方向射入，在AB边观察到______（填“全反射”或“折射”）现象，此时临界角C的正弦值sinC=______。实验六：用双缝干涉测量光的波长（创新情境）某同学利用LED光源（波长λ=550nm）、双缝（间距d=0.20mm）、光屏（距双缝L=1.0m）进行实验，测量相邻亮条纹间距Δx=2.75mm。数据计算（8）根据公式Δx=λL/d，计算得λ=nm，与已知值的差异是因（填“测量L”或“测量d”）时产生的毫米级误差。实际应用若用该装置测量未知单色光的波长，发现条纹间距增大，说明该单色光的波长比550nm______（填“长”或“短”）。医学上可利用光的干涉原理检测眼角膜的平整度，当角膜表面有凸起时，干涉条纹会______（填“向凸起处弯曲”或“向凹陷处弯曲”）。热学与传感器实验模块：生活情境应用实验七：用油膜法估测分子直径（环保改进版）为减小实验误差，采用注射器（最小刻度0.01mL）和坐标纸（1mm×1mm方格）进行实验。油酸酒精溶液浓度为0.1%，每滴溶液体积V₀=0.05mL，将1滴溶液滴入盛水培养皿中，待稳定后形成单分子油膜，描出的轮廓如图所示（共占125个方格，不满半格不计，超过半格算1格）。数据处理（9）油膜面积S=______m²，油酸分子直径d=______m（结果保留一位有效数字）。误差分析若油酸未完全散开，会导致直径测量值______（填“偏大”或“偏小”）。实验八：利用智能手机传感器探究简谐运动将手机固定在弹簧振子（劲度系数k=10N/m，振子质量m=0.1kg）上，开启加速度传感器，让振子在竖直方向做简谐运动，得到加速度-时间图像（a-t图像）如图所示，图像峰值aₘ=4.0m/s²。数据分析（10）振子的最大位移A=______m，振动周期T=s（已知g=10m/s²）；（11）若在振子底部粘贴质量为0.05kg的砝码，周期将（填“增大”或“减小”），此时回复力系数变为______N/m（弹簧劲度系数不变）。生活联系地震监测仪的工作原理与该实验类似，通过测量地面加速度的______（填“峰值”或“频率”）可判断地震等级。综合探究模块：力电融合与创新设计实验九：电磁阻尼与能量转化某实验小组利用如图所示装置探究电磁阻尼现象：铝管竖直放置（长度L=1.0m），直径D=2cm，质量m=0.02kg的强磁铁（可视为质点）从管口由静止释放，用光电门测量其落地速度v=4.0m/s（已知自由下落时落地速度应为4.43m/s）。原理分析（12）磁铁下落过程中，铝管内产生______（填“动生电动势”或“感生电动势”），其大小与磁铁的______成正比（填“速度”或“加速度”）；（13）计算该过程中产生的焦耳热Q=______J（重力加速度g=10m/s²）。方案设计若要测量铝管的电阻，可将铝管两端接入电路，用伏安法测量。已知铝管电阻率ρ=2.7×10⁻⁸Ω·m，长度L=1.0m，内径d=1.8cm，外径D=2.0cm，其电阻R=______Ω（结果保留两位有效数字）。实验十：探究带电粒子在复合场中的运动某同学设计实验验证带电粒子在电场和磁场中的偏转规律。装置如图所示：平行板电容器水平放置（板间电压U可调），板间存在垂直纸面向里的匀强磁场（磁感应强度B=0.1T），粒子源发射初速度为v₀的电子束（质量m=9.1×10⁻³¹kg，电荷量e=1.6×10⁻¹⁹C）。实验现象①当U=0时，电子束在磁场中做圆周运动，半径r=0.01m，计算电子初速度v₀=m/s；②调节电压至U=182V，板间距离d=0.02m，电子束恰好沿直线通过复合场，此时电场力与洛伦兹力的大小关系是。拓展应用若将磁场方向改为垂直纸面向外，电子束将向______（填“上极板”或“下极板”）偏转，要使电子束仍沿直线运动，需将电压U调为______V。实验数据处理与误差分析专项专项一：图像法处理实验数据在“探究加速度与力、质量的关系”实验中，得到如下数据：|实验次数|小车质量m/kg|拉力F/N|加速度a/m·s⁻²||----------|--------------|---------|---------------||1|0.50|0.20|0.38||2|0.50|0.40|0.79||3|0.50|0.60|1.20||4|0.25|0.40|1.58||5|0.40|0.40|0.99|（14）在坐标纸上建立a-F坐标系，描点后发现第2组数据偏差较大，可能原因是______；（15）保持拉力F=0.40N不变，绘制a-1/m图像，其斜率k=，物理意义是。专项二：仪器选择与误差评估某同学测量未知电阻Rₓ（约100Ω），可供选择的仪器有：A.电流表A₁（量程0.6A，内阻0.5Ω）B.电流表A₂（量程3A，内阻0.1Ω）C.电压表V₁（量程3V，内阻3kΩ）D.电压表V₂（量程15V，内阻15kΩ）E.滑动变阻器R₁（0-10Ω，2A）F.滑动变阻器R₂（0-1kΩ，1A）（16）为减小测量误差，电流表应选______，电压表应选______，滑动变阻器应选______；（17）若采用电流表内接法，测量值比真实值______（填“偏大”或“偏小”），相对误差为______%（计算结果保留一位小数）。实验创新与跨学科应用创新实验设计：利用太阳能电池板测量光强某研究性学习小组设计实验测量不同光照强度下太阳能电池板的输出功率。实验器材包括：太阳能电池板（内阻r=5Ω）、定值电阻R=10Ω、灵敏电流计、遮光罩（可改变透光面积S）。实验方案①保持光照强度不变，改变遮光罩透光面积S，记录电流表示数I；②计算输出功率P=I²(R+r)，绘制P-S图像；③更换光源强度，重复上述步骤。问题解决（18）当透光面积S=0时，电流表示数不为零，原因是______；（19）若光源强度增大为原来的2倍，同一S对应的电流I将______（填“增大为2倍”或“小于2倍”），理由是______。跨学科实验：物理与生物融合——测量植物蒸腾作用速率利用物理中的气体压强原理测量植物蒸腾作用速率。实验装置：带刻度的玻璃容器（容积V=500mL）、带导管的橡皮塞、盆栽植物（根部密封于水中）。实验原理植物蒸腾作用散失水分，导致容器内气压降低，外界空气通过导管进入，形成气泡。通过测量单位时间内气泡产生的体积，计算蒸腾速率。数据记录|时间t/min|0|10|20|30|40||