2026版高考物理二轮复习07-专题七 物理实验（教用）

/专题七物理实验第17讲力学实验1．（2025·湖北武汉二模）已知力传感器仅能测量沿其中轴线方向作用力的大小，对侧向作用力不显示。某同学用图甲所示的装置探究两个互成角度的力的合成规律。先将传感器安装在竖直圆盘上，使其中轴线沿圆盘径向固定，细绳OC竖直悬挂一只钩码，细绳OA、OB分别挂在力传感器1、2的挂钩上，O点为绳的结点，测量前将结点O调整至圆盘圆心处。图乙为某次计算机根据测得的细绳OA、OB上的拉力F1、F2作出的力的图示，α1、α2分别为传感器1、2的中轴线与竖直方向的夹角。以F1、F2为邻边作平行四边形得到对角线，记为F合，细绳OC对结点O的拉力记为F（说明：F（1）根据实验数据可计算出F=____N（结果保留3位有效数字）。若改变细绳OA、OB所成角度多次测量，在实验误差允许范围内，均有F合与（2）实验中，圆盘未竖直安装，对实验结果____（填“有”或“无”）影响；（3）若在实验过程中将细绳的结点调节至圆盘圆心的正下方，则F合____【答案】（1）1.98（2）有（3）小于【解析】（1）根据二力平衡可得F=（2）实验中，圆盘未竖直安装，由于力传感器仅能测量沿其中轴线方向作用力的大小，对侧向作用力不显示，则力传感器测量的是绳子拉力沿圆盘平面的分力，并不是绳子的实际拉力，所以对实验结果有影响。（3）根据受力平衡可知，F1、F2的合力大小等于钩码的重力，若在实验过程中将细绳的结点调节至圆盘圆心的正下方，则F1、F2的测量值偏小，根据平行四边形定则得到的合力理论值2．（2025·全国卷·22，10分）某探究小组利用橡皮筋完成下面实验。（1）将粘贴有坐标纸的木板竖直放置。橡皮筋的一端用图钉固定在木板上，另一端悬挂钩码。钩码质量分别为200g、250g、…、500g，平衡时橡皮筋底端在坐标纸上对应的位置如图甲中圆点所示（钩码的质量在图中用数字标出）。悬挂的钩码质量分别为200g和300g时，橡皮筋底端位置间的距离为___（2）根据图甲中各点的位置可知，在所测范围内橡皮筋长度的增加量与所挂钩码的____________（填“质量”或“质量的增加量”）成正比，由此可求出橡皮筋的劲度系数为____N/m（结果保留2位有效数字，重力加速度取9.8m/（3）悬挂的钩码质量为m时，在橡皮筋底端施以水平向右的力F，平衡时橡皮筋方向如图乙中虚线所示，图乙中测力计的示数给出了力F的大小，则F=____N，m=____【答案】（1）1.90（2）质量的增加量；52（3）1.00；300【解析】（1）根据图甲可知悬挂的钩码质量分别为200g和300g时，橡皮筋底端位置间的距离为（2）根据图甲可知，钩码每增加相同的质量，橡皮筋增加相同的长度，故在所测范围内橡皮筋长度的增加量与所挂钩码的质量的增加量成正比。设橡皮筋原长为L0，劲度系数为k，根据胡克定律有F=kx，其中F=mg，x为橡皮筋长度的增加量。设悬挂质量为m1、m2的钩码时，橡皮筋长度的增加量分别为x1、x2，则m1g=k（3）根据图乙可知F=1.00N；设橡皮筋与竖直方向夹角为θ，对橡皮筋下端点进行受力分析有tanθ=Fmg；从图乙中可知tan3．（2025·河南卷·12，9分）实验小组利用图甲所示装置验证机械能守恒定律。可选用的器材有：交流电源（频率50Hz甲（1）下列所给实验步骤中，有4个是完成实验必需且正确的，把它们选择出来并按实验顺序排列：____（填步骤前面的序号）。①先接通电源，打点计时器开始打点，然后再释放纸带②先释放纸带，然后再接通电源，打点计时器开始打点③用电子天平称量重锤的质量④将纸带下端固定在重锤上，穿过打点计时器的限位孔，用手捏住纸带上端⑤在纸带上选取一段，用刻度尺测量该段内各点到起点的距离，记录分析数据⑥关闭电源，取下纸带（2）图乙所示是纸带上连续打出的五个点A、B、C、D、E到起点的距离。则打出B点时重锤下落的速度大小为____m/s（结果保留3位有效数字）。乙（3）纸带上各点与起点间的距离即为重锤下落高度h，计算相应的重锤下落速度v，并绘制图丙所示的v2−h关系图像。理论上，若机械能守恒，图中直线应____（填“通过”或“不通过”）原点且斜率为______（用重力加速度大小g表示）。由图丙得直线的斜率k=___________________________________________________________________________________________________________丙（4）定义单次测量的相对误差η=|Ep−EkEp|×100%，其中Ep是重锤重力势能的减小量，Ek是其动能增加量，则实验相对误差为η=__________×100%（用字母k和g表示）；当地重力加速度大小取g=9.80m/s2，则η=_______________________________【答案】（1）④①⑥⑤（2）1.79（3）通过；2g；19.1m/s2(18.9m/s2、19.0（4）|1−k2g【解析】（1）需要先接通电源，再释放纸带，①正确，②错误；不需要测量重锤质量，③不是必需的；依据实验步骤先后，正确排序应为④①⑥⑤。（2）B点的瞬时速度等于AC段的平均速度，vB（3）若机械能守恒，由mgh=12mv2得v2=2gh，故v（4）η=|Ep−EkE4．（2025·安徽芜湖二模）同学们想利用单摆测定芜湖本地的重力加速度。（1）王华同学在实验室里将一根不可伸长的细线的上端固定在铁架台横杆上，下端系一个小钢球，做成了单摆，如图甲所示。①用游标卡尺测量小钢球直径，示数如图乙所示，读数为____mm。②通过实验测得重力加速度g=9.65m/s2，王华同学通过查找资料发现，当地的重力加速度为9.79m/s2，实验值偏小，其原因可能是_A.测量摆长时，将摆线长度误认为摆长B.摆球不在同一竖直平面内运动，而是做圆锥摆运动C.测出n次全振动时间为t，误作为(n（2）李蕾同学在家里找到了细线和铁锁，也制成了一个单摆悬挂于天花板上，如图丙所示。由于家里只有一把最大测量值为20cm的刻度尺，不足以测量细线的长度。于是她通过调节合适的线长，让铁锁自然悬垂时，铁锁下端到地面间的距离小于刻度尺最大测量值，并用刻度尺测量铁锁下端到地面的高度h，让铁锁做小幅度摆动，测得50次全振动所用时间t，改变线长，测量多组h与t的值。在坐标纸上描点连线作图，如图丁所示。根据图像，可得当地重力加速度g=____m/s2。（结果保留3位有效数字，【答案】①21.25②A（2）9.86【解析】①小钢球的直径为d=②根据单摆周期公式T=2πLg，解得g=4π2LT2，测量摆长时，将摆线长度误认为摆长，使得摆长变小，测得的重力加速度偏小，故A正确；设做圆锥摆运动时摆线与竖直方向夹角为θ，故此时圆锥摆的周期为T′=（2）单摆的周期为T=tn，设天花板到地面的高度为H，摆长为L=H方法一：（一次函数法，利用斜率和截距的物理意义求解）设t2−h图线斜率的绝对值为k方法二：（特殊值法，从图像中找两组数据代入求解）h=0时，t2=3×105．（2025·湖南长沙一模）利用图甲装置验证动量守恒定律，将钢球a用细线悬挂于O点，钢球b放在离地面高度为H=0.80m的支柱上，O点到a球球心的距离为L=0.20m。将a球拉至悬线与竖直方向夹角为α，由静止释放后摆到最低点时恰与b球正碰，碰撞后a球运动到与竖直方向夹角的β处，b球落到地面上，测出甲（1）改变α角的大小，多次实验，发现钢球a、b碰撞过程不仅动量守恒，机械能也守恒，得到s2−cosα的关系图线如图乙，则钢球a、b的质量之比为ma:mb=___乙（2）若在钢球b的被碰位置贴一小块棉布，依然将a球拉至悬线与竖直方向夹角为α时由静止释放，增大的物理量是____。A.碰后b球的水平位移s B.碰后a再次到达最高点的夹角βC.碰撞过程中系统的总动量 D.碰撞过程中系统动能的损失（3）某同学观察到，在台球桌面上，台球m以初速度v0和静止的球M发生斜碰时，碰后两球的速度方向将不在同一直线上，如图丙所示。已知两球大小相同、质量相等，若两球碰撞过程无能量损失，碰后两球速度方向与初速度方向的夹角分别为α和β，则α和β满足的关系为__________丙【答案】（1）3（2）BD（3）α【解析】（1）选取向左为正方向，碰撞过程中动量守恒和机械能守恒，则有mav0=mava+mbvb，12mav02=1（2）若在钢球b的被碰位置贴一小块棉布，依然将a球拉至悬线与竖直方向夹角为α时由静止释放，碰撞过程中，动量守恒，系统总动量不变，系统动能损失变大，b球获得的速度变小，则碰撞后b球水平位移减小，a球碰后速度较之前变大，则碰后夹角β变大，故A、C错误，B、D正确。（3）设两球的质量均为m，在v0方向与垂直v0方向上由动量守恒定律可得mv0=mv′cosα+6．（2025·湖北卷·12，9分）某同学利用如图甲所示的实验装置来测量重力加速度大小g，细绳跨过固定在铁架台上不可转动的小圆柱体，两端各悬挂一个重锤。实验步骤如下：甲①用游标卡尺测量遮光片的宽度d。②将遮光片固定在重锤1上，用天平测量重锤1和遮光片的总质量m、重锤2的质量M(③将光电门安装在铁架台上，将重锤1压在桌面上，保持系统静止，重锤2离地面足够高。用刻度尺测量出遮光片中心到光电门的竖直距离H。④启动光电门，释放重锤1，用数字毫秒计测出遮光片经过光电门所用时间t。⑤根据上述数据求出重力加速度大小g。⑥多次改变光电门高度，重复步骤③④⑤，求出g的平均值。回答下列问题：（1）测量d时，游标卡尺的示数如图乙所示，可知d=____cm乙（2）重锤1通过光电门时的速度大小为v=______（用d、t表示）。若不计摩擦，g与m、M、d、t、H的关系式为g=________________________（3）实验发现，当M和m之比接近于1时，g的测量值明显小于真实值。主要原因是圆柱体表面不光滑，导致跨过圆柱体的绳两端拉力不相等。理论分析表明，圆柱体与绳之间的动摩擦因数很小时，跨过圆柱体的绳两端拉力差ΔT=4γ保持M+m=2m0不变，其中M=(1+β)m0，m=(1−β)m0β0.040.060.080.10a/(m⋅0.0840.2810.4770.673【答案】（1）0.515（2）dt；（3）9.81【解析】（1）d=5mm+（2）由题意可知，重锤1通过光电门的速度大小v=dt，对重锤1和重锤2整体有Mg−mg=(M（3）由题意知a=(β−γ)g，即ag=β−γ,故有a1g第18讲电学实验1．（2025·四川卷·12，10分）某学生实验小组要测量一段合金丝的电阻率。所用实验器材有：待测合金丝样品（长度约1m螺旋测微器；学生电源E（电动势0.4V米尺（量程0～滑动变阻器（最大阻值20Ω电阻箱（阻值范围0～电流表（量程0～开关S1、S导线若干。（1）将待测合金丝样品绷直固定于米尺上，将金属夹分别夹在样品20.00cm和70.00cm位置，用螺旋测微器测量两金属夹之间样品三个不同位置的横截面直径，读数分别为0.499mm、0.498mm和0.503mm，则该样品横截面直径的平均值为___（2）该小组采用限流电路，则图甲中电流表的“+”接线柱应与滑动变阻器的接线柱____（填“a”或“b”）相连。闭合开关前，滑动变阻器滑片应置于____端（填“左”或“右”）。（3）断开S2、闭合S1，调节滑动变阻器使电流表指针恰好指到15.0mA刻度处。断开S1、闭合S2，保持滑动变阻器滑片位置不变，旋转电阻箱旋钮，使电流表指针仍指到15.0mA处，此时电阻箱面板如图乙所示，则该合金丝的电阻率为___________（4）为减小实验误差，可采用的做法有____（有多个正确选项）。A.换用内阻更小的电源B.换用内阻更小的电流表C.换用阻值范围为0～D.多次测量该合金丝不同区间等长度样品的电阻率，再求平均值【答案】（1）0.500（2）a；左（3）1.3（4）CD【解析】（1）直径的平均值D=（2）滑动变阻器限流接法必须一上一下接入电路，故电流表的“+”接线柱需要和滑动变阻器的接线柱a相连；在闭合开关前，滑动变阻器接入电路的阻值应最大，保证电路接通时电路电流最小，电路安全，故滑动变阻器滑片应置于左端。（3）由题意知合金丝接入电路的长度l=70.00cm−20.00cm=50.00cm，因合金丝与电阻箱等效替代，当电流相等时，二者电阻相等，由题图乙所示的电阻箱读数可知合金丝接入电路中的电阻为3.2（4）本实验通过等效替代法测电阻，电源内阻对本实验无直接影响，换用内阻更小的电源，不能减小误差，A错误；电流表内阻不影响电阻测量结果，B错误。换用0～99.99Ω的电阻箱，电阻箱测量阻值时更精确，能减小误差，C2．（2025·河南商丘期末）某实验小组要测量一电压表V的内阻RV 甲 乙（1）先利用多用电表粗测待测电压表的内阻。将多用电表的选择开关置于欧姆挡“×10”位置，将红、黑表笔短接，调节欧姆调零旋钮，使指针指向“0Ω”，再将多用电表的红、黑表笔分别与待测电压表的____（填“正、负”或“负、正”）接线柱相连，欧姆表的指针位置如图甲中虚线所示。为了减少测量误差，应将选择开关旋转到欧姆挡________（填“×1”或“×100”）位置，重新进行欧姆调零后，测量得到指针位置如图甲中实线所示，则该电压表内阻的测量值为___________（2）为了进一步精确地测量电压表的内阻，实验小组设计了如图乙所示的测量电路。定值电阻a、b的阻值分别为R1、R2，R为电阻箱，V为待测电压表，G为0刻度线位于表盘中央的灵敏电流计。闭合S后，通过灵敏电流计G的电流方向向下，应调节电阻箱的阻值，使其逐渐____（填“增大”或“减小”），直至灵敏电流计G的示数为0，这时电阻箱的阻值为R0，则所测电压表的内阻为RV=____________（用R【答案】（1）负、正；×100；（2）增大；R【解析】（1）测量电阻时电源在多用电表内，根据多用电表使用时电流“红进黑出”的规则可知，将多用电表的红、黑表笔分别与待测电压表的“负、正”接线柱相连。指针位于虚线位置时偏转角度较小，则倍率选择过小，为了减少测量误差，应将选择开关旋转到欧姆挡倍率较大处，故应选择欧姆挡“×100”的位置，则该电压表内阻的测量值为R（2）通过灵敏电流计G的电流方向向下，说明电压表两端电压大于a两端电压，所以应调节电阻箱的阻值，使其逐渐增大，电压表两端所分电压逐渐减小，当电压表两端电压等于a两端电压时，电流计G的示数为0，这时有RVR03．（2025·湖南娄底二模）某研究小组要测量一未知电阻（约为几百欧）Rx电源E(电压表(0滑动变阻器R(A：“0～10Ω”或电阻箱R1开关及导线若干。（1）要使cd两端电压U0在实验过程中基本不变，滑动变阻器选____。（填“A”或“B（2）正确连线，实验操作如下：①将滑动变阻器的滑片P移到最左端，电阻箱调至合适阻值，合上开关S1②开关S2切换到a，调节滑片P使电压表示数为U0=2.5V；再将开关S2切换到b，保持滑片P位置不变，当电阻箱调至R1=250.0Ω时，电压表示数为U1=（3）本实验由于测量方法的原因存在系统误差，请说明一种产生误差的原因：______。【答案】（1）A（2）230.8（3）见解析【解析】（1）要使cd两端电压U0在实验过程中基本不变，则滑动变阻器应该选择阻值较小的A（2）由电路可知Rx（3）开关S2从a切换到b，由于分压电路电阻变大，cd两端实际电压会大于U0，即4．（2025·湖北荆州三模）小李设计了如图甲所示的电路测量太阳能电池的电动势和内阻（电动势约为3V电流表A（量程为0～3mA电压表V（量程为0～3V滑动变阻器（最大电阻Rm定值电阻R0（阻值为0.1开关及导线若干。（1）他的同学小明认为该电路不可行，其理由是________________________________________。（2）请利用上述提供的实验器材在原图甲补全改进后的实验电路。（3）根据改进后的电路，电流表A、电压表V的示数分别为I、U，可分析推导出表达式：U=__________________（用R0、I、Rg和电源的电动势E（4）小李调节滑动变阻器测得多组数据，描绘出光照一定情况下电压U与电流I的关系，如图乙，由图乙知当0≤I≤1.5mA时，U与I成线性关系。则电池电动势E=____V，在满足U与I成线性关系的条件下，该电池的内阻r=__（5）当电流大于1.5mA时，随着电流增大，电池的内阻____（填“增大”“减小”或“不变”）；当电压表的示数为0.5V时，电池的输出功率为____【答案】（1）I=（2）见解析图（3）−（4）2.9；7.3（5）增大；0.14【解析】（1）由分析可知，电路中的电流最小值I=（2）在电流表A上并联一个定值电阻R0（3）根据闭合电路欧姆定律可得E=U+(（4）取坐标(0,2.9V)和坐标(1.5（5）当电流大于1.5mA时，随着电流增大，U−I图像斜率的绝对值变大，所以内阻增大，当电压表的示数为0.5V时，电流为5．（2025·广东深圳一模）某同学做“测量电源的电动势和内阻”实验，设计了如图甲所示实验电路图，R0（1）实验前，应该把电阻箱R1的阻值调至____（填“最大”或“最小”），把电阻箱R2的阻值调至____（2）该同学闭合开关S1之后，再把S2闭合于1处，多次调节电阻箱的选择旋钮，同时记录下每次电阻箱的阻值R1和电流表A的示数I，再把示数I换算为倒数1I，描绘得到如图乙所示的1I−R1的图像，可得电源电动势E=____V，内阻r=（3）该同学再把S2闭合于2处，多次调节电阻箱的选择旋钮，同时记录下每次电阻箱的阻值R2和电压表V的示数U，则应对实验数据作什么换算？为使图像更直观，应以什么物理量为坐标画图像，来计算电源电动势和内阻？______（4）步骤（2）中，内阻测量值____（填“偏大”或“偏小”），步骤（3）中，内阻测量值____（填“偏大”或“偏小”）。【答案】（1）最大；最小（2）5.0；1.0（3）见解析（4）偏大；偏小【解析】（1）实验前，应该把电阻箱R1的阻值调至最大，使电流表支路电阻最大；把电阻箱R（2）方法一（一次函数法，利用斜率和截距的物理意义求解）：根据闭合电路欧姆定律，E=I(R1+R0+r)方法二（特殊值法，从图像中找两组数据代入求解）：根据闭合电路欧姆定律，E=I(R1+R0+r)（3）把S2闭合于2处，多次调节电阻箱的选择旋钮，同时记录下每次电阻箱的阻值R2和电压表V的示数U，则实验数据应采用电压表示数和R2的阻值，根据闭合电路欧姆定律，E=U+U（4）步骤（2）中，忽略了电流表的分压作用，所以内阻测量值偏大。步骤（3）中，忽略了电压表的分流作用，内阻测量值偏小。第19讲热学与光学实验1．（2025·河南郑州三模）在做“用油膜法估测油酸分子的大小”实验时，小红将1mL的纯油酸配制成5000mL的油酸酒精溶液，用注射器测得（1）某次实验，小红把1滴该溶液滴入撒有痱子粉的盛水浅盘，待液面稳定后，呈现出如图甲所示的“锯齿”边沿图样，出现该图样的可能原因是____；甲A.浅盘中装的水量过多B.油酸酒精溶液滴得过少C.油酸酒精溶液放置时间过久D.痱子粉撒得太多，且厚度不均匀（2）小红调整后再次实验，把1滴该溶液滴入撒有痱子粉的盛水浅盘，待液面稳定后，将带有坐标方格的玻璃板放在浅盘上，用彩笔在玻璃板上描出油膜的轮廓，其形状如图乙所示，坐标方格中正方形的边长为1cm，则滴入浅盘中的纯油酸体积为____________cm3，由此可估测出油酸分子的直径是____________乙【答案】（1）D（2）2.5×10【解析】（1）浅盘中装的水量过多，一般不会直接导致出现“锯齿”边沿图样，故A错误。油酸酒精溶液滴得过少，只会使形成的油膜面积较小，不会产生“锯齿”边沿图样，故B错误。油酸酒精溶液放置时间过久，可能会使溶液浓度发生变化，但不会直接形成“锯齿”边沿图样，故C错误。痱子粉撒得太多，且厚度不均匀，会使油酸在水面上扩散时受到的阻力不均匀，从而导致呈现出“锯齿”边沿图样，故D正确。（2）滴入浅盘中的纯油酸体积为V0=15000×2．（2023·山东卷·13，6分）利用图甲所示实验装置可探究等温条件下气体压强与体积的关系。将带有刻度的注射器竖直固定在铁架台上，注射器内封闭一定质量的空气，下端通过塑料管与压强传感器相连。活塞上端固定一托盘，托盘中放入砝码，待气体状态稳定后，记录气体压强p和体积V（等于注射器示数V0与塑料管容积Δ 甲 乙回答以下问题：（1）在实验误差允许范围内，图乙中的拟合曲线为一条过原点的直线，说明在等温情况下，一定质量的气体____。A.p与V成正比 B.p与1V（2）若气体被压缩到V=10.0mL，由图乙可读出封闭气体压强为____________（3）某组同学进行实验时，一同学在记录数据时漏掉了ΔV，则在计算pV乘积时，他的计算结果与同组正确记录数据同学的计算结果之差的绝对值会随p的增大而____【答案】（1）B（2）2.04（3）增大【解析】（1）根据图乙可知，p与1V（2）当气体被压缩到10.0mL时，1V=（3）对于本实验，p(V0+ΔV)为定值，将该式改写成pV0+3．（2025·山东青岛三模）图甲为用光传感器做双缝干涉实验的装置，单色光源在铁架台的最上端，中间是刻有双缝的挡板，下面带有白色狭长矩形的小盒是光传感器，沿矩形长边分布着许多光敏单元，传感器各个光敏单元得到的光照信息经计算机处理后，在显示器上显示出来。某实验小组要用该装置在暗室里检测一块玻璃板的厚度是否均匀，若厚度不均匀，进一步精确测量其厚度差。（计算结果均保留2位有效数字） 甲 乙 丙 请回答下面问题：（1）该小组同学检测前先测量所用单色光的波长：调整双缝的高度和光传感器位置，显示器上显示的干涉条纹光强分布如图乙中的实线所示，则相邻两条亮纹（或暗纹）间距Δx=____mm；该小组又测得双缝到光传感器的距离L=53.33cm，已知双缝间距d0=0.25mm，则该单色光的波长λ=________（2）保持双缝和光传感器的位置不变，将玻璃板紧贴挡板放置，如图丙所示，此时显示器上显示的干涉条纹光强分布如图乙中的虚线所示，说明______（填“S1”或“S2”）处玻璃板较厚。已知玻璃板对该单色光的折射率为n=1.5，则S1与S2两处玻璃板的厚度差Δd=_________【答案】（1）1.6；7.5（2）S2；【解析】（1）由图乙可知，相邻亮条纹间距为Δx=1.6（2）当玻璃板紧贴挡板放置时，由于玻璃对光的折射率大于空气，光在玻璃中传播的速度较慢，因此通过玻璃板的光线的光程增大，由图乙可知，干涉条纹向右移动，说明光线通过S2处玻璃板后的光程比通过S1处玻璃板后的光程长，所以S2处玻璃较厚；由图乙可知，条纹移动了两个条纹间距，则x=2λ4．（2024·湖北卷·11，7分）某同学利用激光测量半圆柱体玻璃砖的折射率，具体步骤如下：①平铺白纸，用铅笔画两条互相垂直的直线AA′和BB′，交点为O。将半圆柱体玻璃砖的平直边紧贴AA′②将一细激光束沿CO方向以某一入射角射入玻璃砖，记录折射光线与半圆弧的交点M。③拿走玻璃砖，标记CO光线与半圆弧的交点P。④分别过M、P作BB′的垂线MM′、PP′，M′、P′是垂足，并用刻度尺分别测量MM′、⑤改变入射角，重复步骤②③④，得到多组x和y的数据。根据这些数据作出y−（1）关于该实验，下列说法正确的是____（单选，