2025年高三物理高考实验题专项模拟试题

2025年高三物理高考实验题专项模拟试题一、力学实验（共2题，40分）（一）探究匀变速直线运动的规律（20分）某实验小组利用图1所示装置研究小车在倾斜轨道上的运动规律，实验器材包括：带滑轮的倾斜轨道（倾角可调）、电火花计时器（电源频率50Hz）、纸带、小车（含遮光片）、钩码、毫米刻度尺等。实验步骤：调整轨道倾角，使小车在不挂钩码时能匀速下滑；接通计时器电源，释放小车，得到一条点迹清晰的纸带（如图2所示），相邻计数点间有4个点未画出；测量并记录各计数点间的距离：$x_1=1.20\\text{cm}$，$x_2=1.60\\text{cm}$，$x_3=2.00\\text{cm}$，$x_4=2.40\\text{cm}$，$x_5=2.80\\text{cm}$，$x_6=3.20\\text{cm}$。回答下列问题：（1）电火花计时器的工作电压为______V，纸带中相邻计数点的时间间隔$T=$s。（4分）（2）若以计数点1为计时起点，计算打点3时小车的瞬时速度$v_3=$m/s（保留两位有效数字）。（4分）（3）用逐差法计算小车加速度$a=$$\text{m/s}^2$（保留两位有效数字）。（6分）（4）若实验中未平衡摩擦力，加速度测量值与真实值相比（选填“偏大”“偏小”或“不变”），原因是______。（6分）（二）验证动能定理（创新设计实验，20分）某同学利用图3所示装置验证“合外力做功等于物体动能变化”，实验器材包括：气垫导轨（带光电门）、滑块（质量$M=0.5\\text{kg}$）、遮光片（宽度$d=1\\text{cm}$）、砝码盘（质量$m_0=10\\text{g}$）、砝码若干、电子天平、刻度尺。实验原理：通过改变砝码质量$m$，测量滑块通过光电门1和2的速度$v_1$、$v_2$，计算动能变化量$\DeltaE_k=\frac{1}{2}(M+m_0+m)v_2^2-\frac{1}{2}(M+m_0+m)v_1^2$，并与合外力做功$W=(m_0+m)gh$（$h$为砝码盘下降高度）比较。回答下列问题：（1）实验前需调节气垫导轨水平，操作方法是：接通气源，轻推滑块，若______，则导轨水平。（3分）（2）某次实验中，遮光片通过光电门1和2的时间分别为$t_1=0.02\\text{s}$、$t_2=0.01\\text{s}$，则滑块通过两光电门的速度$v_1=$m/s，$v_2=$m/s。（4分）（3）若滑块质量远大于砝码和砝码盘总质量（$M\ggm_0+m$），可近似认为合外力$F=(m_0+m)g$。若未满足该条件，$F$的真实值应（选填“大于”“小于”或“等于”）$(m_0+m)g$。（3分）（4）为消除（3）中系统误差，某同学提出用“替代法”测量合外力：将砝码盘取下，用弹簧测力计沿导轨方向拉滑块，使滑块匀速运动，测力计示数即为合外力$F$。该方案是否合理？，理由是______。（5分）（5）若实验中未考虑遮光片宽度$d$对速度测量的影响（实际速度应为遮光片中心通过光电门的速度），则动能变化量$\DeltaE_k$的测量值与真实值相比______（选填“偏大”“偏小”或“不变”）。（5分）二、电学实验（共2题，40分）（一）测定电源电动势和内阻（含黑箱模型，20分）某同学研究一“黑箱电源”（图4），其内部可能由电动势$E$、内阻$r$及定值电阻$R_0$串联组成。实验器材包括：黑箱电源、电压表（量程3V，内阻$R_V=3\\text{k}\Omega$）、电流表（量程0.6A，内阻$R_A=0.1\\Omega$）、滑动变阻器（$0-20\\Omega$）、开关、导线若干。实验步骤：①按图5连接电路，将滑动变阻器滑片移至最右端；②闭合开关，调节滑片位置，记录多组电压表示数$U$和电流表示数$I$；③绘制$U-I$图像，如图6所示，图线与纵轴交点为$U_0=2.5\\text{V}$，与横轴交点为$I_0=0.5\\text{A}$。回答下列问题：（1）图5中电流表应采用______（选填“内接”或“外接”）法，理由是______。（4分）（2）根据图6，可求得黑箱电源的等效电动势$E_{\text{等效}}=$V，等效内阻$r{\text{等效}}=$$\Omega$。（4分）（3）若黑箱内无$R_0$，则电源真实电动势$E=$V，内阻$r=$$\Omega$；若黑箱内有$R_0=1\\Omega$，则$E=$V，$r=$$\Omega$。（8分）（4）若用该黑箱电源给“2V0.5W”的小灯泡供电，小灯泡能否正常发光？，通过计算说明理由：_。（4分）（二）测量金属丝电阻率（含数字化实验，20分）某实验小组利用图7所示装置测量金属丝电阻率$\rho$，实验器材包括：金属丝（长度$L=1\\text{m}$）、螺旋测微器、毫米刻度尺、直流电源（$E=3\\text{V}$）、定值电阻$R_0=5\\Omega$、滑动变阻器（$0-10\\Omega$）、电流传感器（内阻可忽略）、数据采集器、计算机。实验步骤：①用螺旋测微器测量金属丝直径$d$，读数如图8所示；②连接电路，将滑动变阻器滑片移至最左端，闭合开关；③调节滑片，记录多组电流$I$，通过$R=E/I-R_0$计算金属丝电阻$R$；④改变金属丝长度$L$（每次剪下10cm），重复步骤②③，得到$R-L$关系数据。回答下列问题：（1）图8中螺旋测微器读数$d=$mm（固定刻度0mm，可动刻度49.8格）。（3分）（2）金属丝电阻$R$随长度$L$的增加而（选填“增大”“减小”或“不变”），原因是______。（4分）（3）若某次测量中电流表示数$I=0.2\\text{A}$，则金属丝电阻$R=$$\Omega$。（3分）（4）根据$R=\rhoL/S$（$S=\pi(d/2)^2$），若以$R$为纵坐标、$L$为横坐标作图，图线斜率$k=$，则$\rho=$（用$k$、$d$表示）。（5分）（5）若金属丝通电后温度升高，电阻率$\rho$会（选填“增大”“减小”或“不变”），为减小该误差，可采取的措施是______。（5分）三、光学与热学实验（共2题，40分）（一）测定玻璃折射率（拓展实验，20分）某同学利用“插针法”测定半圆形玻璃砖的折射率$n$，实验装置如图9所示，$O$为圆心，$MN$为直径，$P_1$、$P_2$为入射光线的插针，$P_3$、$P_4$为折射光线的插针。实验数据：入射角$i=60^\circ$（光线从空气射入玻璃）；折射角$r=30^\circ$；玻璃砖半径$R=5\\text{cm}$，厚度$d=2\\text{cm}$。回答下列问题：（1）根据折射定律，玻璃砖的折射率$n=$（用$i$、$r$表示），代入数据得$n=$。（4分）（2）若将入射光线向法线方向旋转，折射角$r$将______（选填“增大”“减小”或“不变”）；当入射角$i$增大到某一角度时，折射光线将消失，该现象称为______。（4分）（3）若实验中玻璃砖沿$MN$方向平移了少许（未旋转），对测量结果$n$的影响是______（选填“偏大”“偏小”或“无影响”）。（3分）（4）若改用矩形玻璃砖重复实验，与半圆形玻璃砖相比，优点是______，缺点是______。（5分）（5）若用该玻璃砖制作光纤，光在光纤中的传播速度$v=$______m/s（已知真空中光速$c=3\times10^8\\text{m/s}$）。（4分）（二）油膜法估测分子直径（选考实验，20分）某同学用油膜法估测油酸分子直径，实验步骤如下：①配置油酸酒精溶液：将$V_0=1\\text{mL}$油酸溶于酒精，配成$V=500\\text{mL}$溶液；②用滴管滴入1滴溶液到水面，形成单分子油膜，油膜轮廓如图10所示（坐标纸每格边长$a=1\\text{cm}$）；③重复实验3次，记录油膜面积$S_1=120\\text{cm}^2$，$S_2=130\\text{cm}^2$，$S_3=110\\text{cm}^2$。回答下列问题：（1）1滴油酸酒精溶液中纯油酸的体积$V_{\text{油酸}}=$mL（已知1滴溶液体积$V{\text{滴}}=0.05\\text{mL}$）。（4分）（2）油膜面积$S$应取平均值，计算得$S=$$\text{cm}^2$。（3分）（3）油酸分子直径$d=V{\text{油酸}}/S=$m（保留一位有效数字）。（4分）（4）若实验中油酸未完全扩散成单分子层，直径测量值将（选填“偏大”“偏小”或“不变”）。（3分）（5）某同学提出用“注射器替代滴管”控制溶液体积，优点是______；若注射器分度值为0.1mL，某次注射10滴溶液总体积为0.5mL，则1滴溶液体积$V_{\text{滴}}=$______mL。（6分）四、创新探究实验（20分）利用智能手机测量重力加速度（课标外实验）某同学利用智能手机的“加速度传感器”测量当地重力加速度$g$，实验步骤如下：①将手机固定在轻杆一端，杆另一端用铰链固定在$O$点（图11），使手机可在竖直平面内摆动（视为单摆）；②打开手机APP，记录摆动过程中竖直方向加速度$a$随时间$t$的变化，得到图12所示$a-t$图像（取向上为正方向）；③图像中峰值$a_1=10\\text{m/s}^2$，$a_2=6\\text{m/s}^2$，周期$T=1.2\\text{s}$。回答下列问题：（1）单摆摆动到最低点时，加速度$a$的方向______（选填“向上”或“向下”），大小为______（用$g$和圆周运动向心加速度表示）。（4分）（2）根据图12，单摆摆动的最大摆角$\theta$（选填“大于”“小于”或“等于”）$5^\circ$，理由是。（4分）（3）若摆长$L=0.36\\text{m}$，根据单摆周期公式$T=2\pi\sqrt{L/g}$，计算得$g=$$\text{m/s}^2$（保留两位有效数字）。（4分）（4）图12中$a_1$、$a_2$分别对应摆球运动到______点和______