2025年高三物理高考实验能力模拟试题

2025年高三物理高考实验能力模拟试题一、力学实验（共40分）（一）探究匀变速直线运动的规律（15分）某实验小组用打点计时器研究小车在斜面上的匀变速直线运动，实验装置如图1所示。主要实验步骤如下：①将电火花计时器固定在斜面顶端，连接220V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，另一端穿过斜面底端的定滑轮后悬挂钩码；③调整斜面倾角，轻推小车后观察其是否能匀速下滑（平衡摩擦力）；④先接通电源，待计时器稳定工作后释放小车，小车到达斜面底端时关闭电源；⑤重复实验三次，选取点迹清晰的纸带进行数据处理。实验操作与仪器使用（5分）（1）步骤③中平衡摩擦力的目的是________；若未平衡摩擦力，小车加速度的测量值将________（选填“大于”“小于”或“等于”）真实值。（2）某次实验中，打点计时器打出的纸带如图2所示（相邻计数点间有4个点未画出，打点周期T=0.02s）。计数点A、B、C、D对应的刻度分别为1.20cm、3.60cm、7.20cm、12.00cm，则相邻计数点的时间间隔为________s，打下B点时小车的瞬时速度vB=________m/s（保留两位有效数字）。数据处理与误差分析（6分）（3）根据图2纸带数据，用逐差法计算小车加速度a=m/s²（公式提示：a=(xCD+xBC-xAB-xOA)/(4T²)，保留三位有效数字）。（4）若实验中使用的钩码质量为m，小车质量为M，重力加速度为g，斜面倾角为θ，忽略空气阻力，则小车加速度的理论值a理=（用m、M、g、θ表示）；若实际测量值a测与a理存在偏差，可能的系统误差来源是________（写出一条即可）。创新拓展（4分）（5）若用智能手机替代打点计时器（已知手机摄像头采样频率为100Hz），在斜面上固定刻度标尺，拍摄小车运动视频后截取的图像如图3所示（相邻像点对应时间间隔t=0.01s）。图中相邻像点间距依次为1.50cm、2.50cm、3.50cm、4.50cm，则小车在第3个像点时的瞬时速度v=________m/s，加速度a=________m/s²。（二）验证动量守恒定律（25分）某同学用如图4所示装置验证两小球碰撞过程中的动量守恒，实验步骤如下：①用天平测量入射球A和被碰球B的质量mA、mB；②将斜槽固定在水平桌面上，调整末端切线水平，在地面铺复写纸和白纸；③让球A从斜槽某高度由静止释放，重复10次，记录落点平均位置P；④在斜槽末端放置球B，让球A从同一高度释放，与球B碰撞后，分别记录两球落点平均位置M、N；⑤用刻度尺测量O点到M、P、N的距离，分别记为x1、x2、x3（O为斜槽末端在地面的投影点）。实验原理与操作（8分）（6）实验中需验证的动量守恒表达式为________（用mA、mB、x1、x2、x3表示，忽略空气阻力）。（7）步骤②中“调整斜槽末端切线水平”的目的是________；若斜槽末端未调水平，可能导致碰撞后小球落点的水平距离测量值________（选填“偏大”“偏小”或“无影响”）。数据处理与误差分析（10分）（8）某次实验数据如下：mA=50.0g，mB=25.0g，x1=20.0cm，x2=30.0cm，x3=60.0cm。通过计算验证动量是否守恒：（写出计算过程，保留两位有效数字）。（9）若两球碰撞为弹性碰撞，还需验证的表达式为（用mA、mB、x1、x2、x3表示）；若碰撞后球A的落点位置靠近O点，可能的原因是________（写出一条即可）。方案改进（7分）（10）若实验中无法测量小球质量，可通过调整两球材质使mA=mB，此时动量守恒表达式简化为________；若用频闪照相法记录碰撞过程（闪光频率为50Hz），某次拍摄的图像如图5所示（标尺单位cm），碰撞前球A的速度vA=________m/s，碰撞后球A、B的速度vA'=________m/s、vB'=________m/s（保留两位有效数字）。二、电学实验（共35分）（一）测定金属丝的电阻率（20分）某实验小组用伏安法测定一段粗细均匀的镍铬合金丝的电阻率，实验器材如下：镍铬合金丝（电阻约5Ω）电源（电动势3V，内阻忽略）电流表（量程0~0.6A，内阻RA=0.1Ω）电压表（量程0~3V，内阻RV=3kΩ）滑动变阻器（规格“10Ω2A”）螺旋测微器、毫米刻度尺、开关、导线若干实验设计与仪器选择（8分）（1）用螺旋测微器测量合金丝直径，某次读数如图6所示（固定刻度0mm，可动刻度49.8格），则直径d=mm（保留三位有效数字）。（2）实验电路图应采用电流表（内接法/外接法），滑动变阻器应采用________（分压式/限流式）接法，理由是________。数据处理与图像分析（8分）（3）某次实验中，测量多组电压U和电流I数据，得到U-I图像如图7所示。图线斜率k=________Ω，合金丝电阻R=________Ω（保留两位有效数字）。（4）若合金丝长度L=50.0cm，根据电阻定律R=ρL/S，计算电阻率ρ=________Ω·m（S=πd²/4，保留两位有效数字）。误差分析与改进（4分）（5）若电流表采用内接法，电阻测量值R测与真实值R真的关系为R测________R真（选填“>”“<”或“=”）；若实验中通电时间过长，会导致电阻率测量值________（选填“偏大”“偏小”或“无影响”）。（二）探究电源的电动势和内阻（15分）某同学用如图8所示电路探究干电池的电动势E和内阻r，实验器材包括：待测干电池（E约1.5V，r约1Ω）、电流表（0~0.6A，内阻不计）、电压表（0~3V，内阻很大）、滑动变阻器（0~20Ω）、开关、导线若干。实验原理与数据处理（7分）（6）根据闭合电路欧姆定律，电压表示数U与电流表示数I的关系为U=________；若将滑动变阻器滑片从一端移到另一端，得到的U-I图像如图9所示，则电源电动势E=________V，内阻r=________Ω（保留两位有效数字）。误差分析与方案优化（8分）（7）若考虑电压表内阻的影响，电动势测量值E测________真实值E真（选填“>”“<”或“=”），原因是________。（8）某同学提出用电阻箱替代滑动变阻器，测量多组电阻R和电流I数据，根据1/I=R/E+r/E，作出1/I-R图像。若图像斜率为k，纵轴截距为b，则E=，r=（用k、b表示）。三、光学与热学实验（共25分）（一）测定玻璃的折射率（15分）用插针法测定半圆形玻璃砖的折射率，实验装置如图10所示，步骤如下：①在白纸上画一直线MN作为界面，过MN中点O画法线PQ，在玻璃砖直径边与MN对齐，圆心与O点重合；②在PQ左侧插大头针P1、P2，使P1、P2与O在同一直线上；③从玻璃砖圆弧侧观察P1、P2的像，调整视线方向，插大头针P3、P4，使P3挡住P1、P2的像，P4挡住P3和P1、P2的像；④移去玻璃砖和大头针，过P3、P4画直线，与MN交于O'点，测量入射角i和折射角r。实验操作与数据处理（9分）（1）图11中，入射角i=°，折射角r=°（用量角器测量，保留整数），玻璃砖的折射率n=（用sini、sinr表示，保留两位有效数字）。（2）若实验中玻璃砖沿MN方向平移了少许（圆心仍在PQ上），则折射率测量值（选填“偏大”“偏小”或“无影响”）。创新拓展（6分）（3）若用激光笔替代大头针（激光波长λ=630nm），在玻璃砖另一侧放置光屏，观察到折射光线的光斑位置。若逐渐增大入射角i，当i=45°时光斑恰好消失，则玻璃砖的临界角C=°，折射率n=（保留两位有效数字）。（二）用油膜法估测分子直径（10分）某同学用油膜法估测油酸分子的大小，实验步骤如下：①配置油酸酒精溶液：将1mL油酸溶于99mL酒精中，得到100mL溶液；②用滴管滴取溶液，测得1滴溶液的体积为V0=0.05mL；③在浅盘内盛水，撒入痱子粉，滴入1滴溶液，待油膜稳定后，将玻璃板放在浅盘上，描出油膜轮廓；④将玻璃板放在坐标纸上，计算油膜面积S=400cm²。数据处理与误差分析（10分）（1）油酸分子的直径d=m（保留一位有效数字，计算提示：d=纯油酸体积/油膜面积）。（2）若实验中痱子粉撒得过厚，会导致油膜面积测量值，分子直径测量值________（均选填“偏大”“偏小”或“无影响”）。（3）已知油酸的摩尔质量M=282g/mol，阿伏伽德罗常数NA=6.0×10²³mol⁻¹，估算油酸的摩尔体积Vmol=________m³/mol（保留一位有效数字）。四、探究性实验设计（20分）某实验小组要设计一个“用智能手机测量当地重力加速度g”的实验方案，可供选择的器材有：智能手机（含加速度传感器APP）、米尺、秒表、轻质弹簧、已知质量的钩码、铁架台等。实验原理与方案设计（10分）（1）请写出两种不同的实验方案，说明实验原理（用公式表示）、主要步骤及需测量的物理量。方案一：________方案二：________数据处理与误差评估（10分）（2）若采用“单摆法”（摆长L，周期T），测量数据如下表：|摆长L/m|周期T/s|周期平方T²/s²||---------|---------|---------------||0.500|1.42|2.02||0.600|1.55|2.40||0.700|1.67|2.79|请在图12中作出T²-L图像，根据图像斜率k计算g=m/s²（公式提示：T²=4π²L/g，保留两位有效数字）。（3）若实验中摆线存在弹性形变，会