2025年高三物理高考实验教学永恒模拟试题

2025年高三物理高考实验教学永恒模拟试题一、力学实验题（共40分）（一）探究匀变速直线运动的规律（15分）实验器材：电火花计时器（220V交流电，频率50Hz）、一端带滑轮的长木板、小车、纸带（带复写纸）、钩码（50g×5）、毫米刻度尺、坐标纸。1.实验步骤补充与纠错某同学操作步骤如下，请指出两处错误并改正：①将长木板平放在桌面上，滑轮伸出桌面，把打点计时器固定在木板左端并连接6V低压交流电源；②把纸带穿过打点计时器限位孔，一端固定在小车尾部，小车停靠在打点计时器附近；③先释放小车，再接通电源，待小车到达滑轮处立即关闭电源；④取下纸带，在点迹清晰处选取计数点，每3个点取一个计数点（打点周期T=0.02s）。错误1：电火花计时器应使用220V交流电，而非6V低压电源；错误2：实验操作顺序错误，应先接通电源，待打点稳定后再释放小车。2.数据处理与误差分析图1为某次实验得到的纸带，0为起始点，相邻计数点间的距离依次为x₁=1.20cm、x₂=1.99cm、x₃=2.80cm、x₄=3.61cm、x₅=4.40cm，相邻计数点时间间隔T=0.1s（每5个点取一个计数点）。（1）用逐差法计算加速度a=________m/s²（保留3位有效数字）；解析：根据逐差法公式(a=\frac{(x_3+x_4+x_5)-(x_0+x_1+x_2)}{9T^2})，代入数据得：[a=\frac{(2.80+3.61+4.40)-(0+1.20+1.99)}{9\times(0.1)^2}\times10^{-2}=\frac{7.62\times10^{-2}}{0.09}\approx0.847,\text{m/s}^2]（2）若实验中未平衡摩擦力，加速度测量值________真实值（选填“大于”“小于”或“等于”）；答案：小于（未平衡的摩擦力会抵消部分拉力，导致加速度测量值偏小）。3.创新拓展若用频闪照相法替代打点计时器，已知频闪仪闪光频率为50Hz，某次拍摄的小车运动照片如图2所示（标尺单位cm），相邻像点间距依次为2.50cm、3.50cm、4.50cm、5.50cm。则小车在第3个像点时的瞬时速度v=________m/s；解析：中间时刻速度等于平均速度，第3个像点对应时间间隔为0.02s×2=0.04s，对应位移为(3.50+4.50)cm=8.00cm，故：[v=\frac{8.00\times10^{-2},\text{m}}{0.04,\text{s}}=2.00,\text{m/s}]（二）验证动量守恒定律（25分）实验装置：带滑轮的长木板、小车A（质量m₁=200g）、小车B（质量m₂=100g）、打点计时器、纸带、橡皮泥（贴于小车A前端）、毫米刻度尺。1.实验原理小车A以某速度匀速运动，与静止的小车B碰撞后粘在一起共同运动，通过纸带记录碰撞前后的速度，验证碰撞过程中系统动量守恒，即(m_1v_1=(m_1+m_2)v_2)。2.数据处理与计算实验得到的纸带如图3所示，纸带上的点迹分为三段：AB段（碰撞前）、BC段（碰撞过程）、CD段（碰撞后）。（1）若要计算两车碰撞后的速度大小，应选________段纸带（填“AB”“BC”或“CD”）；答案：CD（碰撞后两车共同匀速运动，点迹间距均匀）。（2）已知打点计时器打点周期T=0.02s，AB段相邻计数点间距x₁=2.40cm（每5个点取一个计数点），CD段相邻计数点间距x₂=1.60cm。则碰撞前小车A的速度v₁=________m/s，碰撞后共同速度v₂=________m/s；解析：碰撞前速度：(v_1=\frac{x_1}{T}=\frac{2.40\times10^{-2},\text{m}}{0.1,\text{s}}=0.24,\text{m/s})碰撞后速度：(v_2=\frac{x_2}{T}=\frac{1.60\times10^{-2},\text{m}}{0.1,\text{s}}=0.16,\text{m/s})（3）计算碰撞前后系统总动量：p₁=________kg·m/s，p₂=kg·m/s；相对误差(\delta=\left|\frac{p_1-p_2}{p_1}\right|\times100%=)%（保留两位小数）；解析：(p_1=m_1v_1=0.2,\text{kg}\times0.24,\text{m/s}=0.048,\text{kg·m/s})(p_2=(m_1+m_2)v_2=0.3,\text{kg}\times0.16,\text{m/s}=0.048,\text{kg·m/s})(\delta=\left|\frac{0.048-0.048}{0.048}\right|\times100%=0.00%)（4）若实验中小车A碰撞前纸带与限位孔存在摩擦，会导致动量守恒验证结果________（选填“偏大”“偏小”或“无影响”）；答案：无影响（摩擦阻力属于系统内力，不影响动量守恒验证）。二、电学实验题（共30分）（一）测定电源电动势和内阻（15分）实验器材：待测电源（电动势约3V，内阻约1Ω）、电流表（0~0.6A，内阻rₐ=0.5Ω）、电压表（0~3V，内阻Rᵥ=3kΩ）、滑动变阻器（0~20Ω）、开关、导线若干。1.实验电路设计（1）若采用伏安法测量，为减小系统误差，电流表应采用________接法（选填“内接”或“外接”）；答案：外接（电源内阻较小，电压表分流误差可忽略）。（2）请在图4虚线框内画出实验电路图，并标注仪器符号。2.数据处理与图像分析实验测得6组数据如下表：序号123456U/V2.802.602.402.202.001.80I/A0.100.200.300.400.500.60（1）根据数据在坐标纸上绘制U-I图像（图5），由图像可得电源电动势E=________V，内阻r=________Ω；解析：U-I图像纵轴截距为E=3.00V，斜率绝对值为内阻(r=\frac{\DeltaU}{\DeltaI}=\frac{3.00-1.80}{0.60}=2.00,\Omega)（需减去电流表内阻rₐ=0.5Ω，实际内阻r=2.00-0.5=1.50Ω）。（2）若考虑电压表分流，电动势测量值________真实值（选填“大于”“小于”或“等于”）；答案：小于（电压表分流导致电流测量值偏大，图像纵轴截距偏小）。（二）测量金属丝的电阻率（15分）实验步骤：用螺旋测微器测量金属丝直径d，如图6所示，读数为________mm；答案：0.620mm（固定刻度0.5mm，可动刻度12.0×0.01mm=0.120mm，总读数0.620mm）。用伏安法测量金属丝电阻R，实验电路图如图7所示，测得电压U=2.40V，电流I=0.30A，金属丝长度L=50.00cm，计算电阻率(\rho=\frac{\pid^2R}{4L}=)________Ω·m（保留两位有效数字）；解析：电阻(R=\frac{U}{I}=8.0,\Omega)，代入公式得：[\rho=\frac{\pi\times(0.620\times10^{-3})^2\times8.0}{4\times0.500}\approx4.7\times10^{-6},\Omega·m]三、热学与光学实验综合（20分）（一）用单分子油膜法估测分子直径（10分）实验器材：油酸酒精溶液（浓度η=1/500）、浅盘（边长30cm）、痱子粉、注射器（量程1mL，分度值0.01mL）、坐标纸。1.实验步骤（1）用注射器吸取油酸酒精溶液，缓慢推动活塞，滴出1滴溶液，记录滴出体积V=0.02mL；（2）在浅盘内倒入约2cm深的水，均匀撒上痱子粉，将1滴溶液滴入水中，待油膜稳定后画下油膜轮廓；（3）将坐标纸覆盖在油膜轮廓上，数得轮廓内正方形格子数N=120（每格边长1cm）。2.数据计算油膜面积S=________m²，分子直径d=________m（保留一位有效数字）；解析：油膜面积(S=120\times(1\times10^{-2},\text{m})^2=1.2\times10^{-2},\text{m}^2)纯油酸体积(V_{\text{纯}}=0.02,\text{mL}\times\frac{1}{500}=4\times10^{-5},\text{mL}=4\times10^{-11},\text{m}^3)分子直径(d=\frac{V_{\text{纯}}}{S}\approx\frac{4\times10^{-11}}{1.2\times10^{-2}}\approx3\times10^{-9},\text{m})（二）测定玻璃的折射率（10分）实验原理：用插针法确定光路，测量入射角i和折射角r，根据折射定律(n=\frac{\sini}{\sinr})计算折射率。1.误差分析若实验中玻璃砖界面aa'与bb'不平行，对折射率测量结果________（选填“有影响”或“无影响”）；答案：无影响（折射率由入射角和折射角决定，与界面是否平行无关）。2.数据处理某次实验测得入射角i=60°，折射角r=30°，计算玻璃折射率n=________；答案：(\sqrt{3}\approx1.73)四、实验设计与拓展（20分）（一）设计实验验证“加速度与力成正比”（10分）实验要求：仅提供下列器材：小车（质量M=500g）、打点计时器、纸带、钩码（50g×10）、长木板、毫米刻度尺，设计实验验证当质量一定时，加速度a与合外力F成正比。1.实验方案（1）平衡摩擦力：将长木板一端垫高，轻推小车，使纸带上点迹均匀；（2）改变钩码质量m（m远小于M），用不同钩码重力mg近似作为合外力F；（3）通过纸带计算加速度a，绘制a-F图像，若图像为过原点的直线，则验证结论成立。2.误差改进若钩码质量m不满足“远小于M”，为减小误差，合外力F应修正为________（用m、M、g表示）；答案：(F=\frac{Mmg}{M+m})（系统加速度(a=\frac{mg}{M+m})，故合外力(F=Ma=\frac{Mmg}{M+m})）。（二）利用智能手机测量重力加速度（10分）实验创新：用手机内置加速度传感器记录自由下落过程的加速度，数据如下表（单位m/s²）：时间t/s0.10.20.30.40.5加速度a9.79.89.69.99.8计算重力加速度g=________m/s²（取平均值，保留两位小数）；答案：(\frac{9.7+9.8+9.6+9.9+9.8}{5}=9.76,\text{m/s}^2)五、误差分析与实验评价（15分）1.系统误差与偶然误差辨析（1）在“探究匀变速直线运动”实验中，纸带与限位孔摩擦属于________误差（选填“系统”或“偶然”）；答案：系统误差（可通过平衡摩擦力修正）。（2）用毫米刻度尺测量长度时，估读产生的误差属于________误差