2026年高考物理二轮复习讲练测（广东）重难10 原子结构与原子核 实验及创新（重难专练）（解析版）

重难10原子结构与原子核实验及创新

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稳扎稳打必拿分数：聚焦可稳拿分数题目，确保重难点基础分值

重难抢分练

突破瓶颈争夺高分：聚焦于中高难度题目，争夺关键分数

1.理解光电子、截止频率、逸出功、最大初动能、能级、衰变、半衰期等概念，会分析处

理光电效应、光的波粒二象性、光谱与原子结构、能级跃迁、原子核的衰变、核反应方程、

核能的计算等问题。

2.熟练掌握光电效应规律与玻尔理论的综合、原子核的衰变与磁场、动量知识的综合等问

题的处理方法。

3.会分析处理涉及纸带、弹簧、橡皮条类实验的原理、测量及实验数据处理、误差分析等

问题。

4.以力学模型为载体，依托运动学、动力学、能量、动量等知识，熟练掌握力学创新实验

的分析、设计、处理等有关问题的方法。

5.会分析处理导体电阻率及电阻的测量、电表的改装、多用电表的原理及使用、电源电动

势与内电阻的测量等实验问题。

6.熟练掌握电路设计、器材选取、实物连线、实验数据处理及误差分析等基本技能。

7.会分析处理用油膜法估测油酸分子的大小、探究气体等温变化的规律、测量玻璃的折射

1.原子能级跃迁问题的解题技巧

（1）原子跃迁时，所吸收或释放的光子能量只能等于两能级之间的能量差，即ΔE＝hν＝｜E初－E末｜。

（2）原子电离时，所吸收的能量可以大于或等于某一能级能量的绝对值。

（3）一个处于第n能级的氢原子跃迁发出可能的光谱线条数最多为n－1。

（4）一群氢原子跃迁发出可能的光谱线条数的两种求解方法

①用数学中的组合知识求解：N＝＝（－）。

2��1

C�2

②利用能级图求解：在氢原子能级图中将氢原子跃迁的各种可能情况一一画出，然后相加。

（5）计算氢原子能级跃迁放出或吸收光子的频率和波长时，要注意各能级的能量值均为负值，且单位为电

子伏特，计算时需换算单位，1eV＝1.6×10－19J。

2.衰变次数的确定方法

方法一先由质量数守恒确定α衰变的次数，然后再根据电荷数守恒确定β衰变的次数。

方法二设α衰变次数为x，β衰变次数为y，根据质量数守恒和电荷数守恒列方程组求解。

3.三类计算核能的方法

（1）根据ΔE＝Δmc2计算时，Δm的单位是“kg”，c的单位是“m/s”，ΔE的单位是“J”。

（2）根据ΔE＝Δm×931.5MeV计算时，Δm的单位是“u”，ΔE的单位是“MeV”。

（3）根据核子比结合能来计算核能：原子核的结合能＝核子比结合能×核子数。

（建议用时：20分钟）

1．（2025·广东·真题）有甲、乙两种金属，甲的逸出功小于乙的逸出功。使用某频率的光分别照射这两种

金属，只有甲发射光电子，其最大初动能为Ek，下列说法正确的是（）

A．使用频率更小的光，可能使乙也发射光电子

B．使用频率更小的光，若仍能使甲发射光电子，则其最大初动能小于Ek

C．频率不变，减弱光强，可能使乙也发射光电子

D．频率不变，减弱光强，若仍能使甲发射光电子，则其最大初动能小于Ek

【答案】B

【详解】A．某频率的光不能使乙金属发生光电效应，说明此光的频率小于乙金属的截止频率，则换用频率

更小的光不能发生光电效应，A错误；

B．由光电效应方程EkhW0可知频率越大最大初动能越大，换用频率更小的光最大初动能小于Ek，B

正确；

C．频率不变则小于乙金属的截止频率，不会发生光电效应，C错误；

D．由EkhW0可知频率不变最大初动能不变，D错误。

故选B。

2．（2024·广东·真题）我国正在建设的大科学装置——“强流重离子加速器”。其科学目标之一是探寻神秘

243A1

的“119号”元素，科学家尝试使用核反应Y95Am119X+20n产生该元素。关于原子核Y和质量数A，下

列选项正确的是（）

5858

A．Y为26Fe,A299B．Y为26Fe,A301

5454

C．Y为24Cr,A295D．Y为24Cr,A297

【答案】C

【详解】根据核反应方程

243A1

Y95Am119X+20n

根据质子数守恒设Y的质子数为y，则有

y951190

可得

y24

54

即Y为24Cr；根据质量数守恒，则有

54243A2

可得

A295

故选C。

1216

3．（2023·广东·真题）理论认为，大质量恒星塌缩成黑洞的过程，受核反应6CY8O的影响。下列说

法正确的是（）

A．Y是粒子，射线穿透能力比射线强

B．Y是粒子，射线电离能力比射线强

C．Y是粒子，射线穿透能力比射线强

D．Y是粒子，射线电离能力比射线强

【答案】D

4

【详解】根据受核反应满足质量数和电荷数守恒可知，Y是粒子（2He），三种射线的穿透能力，射线

最强，射线最弱；三种射线的电离能力，射线最强，射线最弱。

故选D。

4．（2025·广东·真题）科技小组制作的涡流制动演示装置由电磁铁和圆盘控制部分组成。

图（a）是电磁铁磁感应强度的测量电路。所用器材有：电源E（电动势15V，内阻不计）；电流表A（量

程有0.6A和3A，内阻不计）；滑动变阻器RP（最大阻值100Ω）；定值电阻R0（阻值10Ω）；开关S；磁

传感器和测试仪；电磁铁（线圈电阻16Ω）；导线若干。图（b）是实物图，图中电机和底座相固定，圆形

铝盘和电机转轴相固定。

请完成下列实验操作和计算。

(1)量程选择和电路连接。

①由器材参数可得电路中的最大电流为A（结果保留2位有效数字），为减小测量误差，电流表

的量程选择0.6A挡。

②图（b）中已正确连接了部分电路，请在虚线框中完成RP、R0和A间的实物图连线。

(2)磁感应强度B和电流I关系测量。

①将图（a）中的磁传感器置于电磁铁中心，滑动变阻器RP的滑片P置于b端。置于b端目的是使电路中

的电流，保护电路安全。

②将滑片P缓慢滑到某一位置，闭合S。此时A的示数如图所示，读数为A。分别记录测试仪示

数B和I，断开S。

③保持磁传感器位置不变，重复步骤②。

④下图是根据部分实验数据描绘的B−I图线，其斜率为mT/A（结果保留2位有效数字）。

（3）制动时间t测量。

利用图（b）所示装置测量了t，结果表明B越大，t越小。

【答案】(1)0.58

(2)最小0.4830

【详解】（1）①[1]由题知，电源内阻不计、电流表内阻不计，则当滑动变阻器的阻值为零时，电路中有最

E

大电流I0.58A

R0R线

②[2]由于电路中最大电流为0.58A，则电流表应选择0~0.6A量程，根据电路图实物图连线如下

（2）①[1]滑动变阻器RP的滑片P置于b端时滑动变阻器的电阻最大，电路中的电流最小，保护电路安全。

②[2]电流表读数为0.48A。

15.25.6

③[3]根据题图中数据可知B−I图线斜率为kmT/A30mT/A

0.50.18

5．（2025·广东·真题）请完成下列实验操作和计算。

(1)在“长度的测量及其测量工具的选用”实验中，用螺旋测微器测量小球的直径，示数如图所示，读数

mm。

(2)实验小组利用小车碰撞实验测量吸能材料的性能，装置如图所示，图中轨道由轨道甲和乙平滑拼接而成，

且轨道乙倾角较大。

①选取相同的两辆小车，分别安装宽度为1.00cm的遮光条。

②轨道调节。

调节螺母使轨道甲、乙连接处适当升高。将小车在轨道乙上释放，若测得小车通过光电门A和B

的。证明已平衡小车在轨道甲上所受摩擦力及其他阻力。

③碰撞测试

先将小车1静置于光电门A和B中间，再将小车2在M点由静止释放，测得小车2通过光电门A的时间

为t2，碰撞后小车1通过光电门B的时间为t1。若t2t1，可将两小车的碰撞视为弹性碰撞。

④吸能材料性能测试。

将吸能材料紧贴于小车2的前端。重复步骤③。测得小车2通过光电门A的时间为10.00ms，两车碰撞后，

依次测得小车1和2通过光电门B的时间分别为15.00ms、30.00ms，不计吸能材料的质量，计算可得碰撞

后两小车总动能与碰撞前小车2动能的比值为（结果保留2位有效数字）。

【答案】(1)8.260/8.261/8.259

(2)时间相等=0.56

【详解】（1）根据题意，由图可知，小球的直径为d8mm26.00.01mm8.260mm

（2）②[1]若已平衡小车在轨道甲上所受摩擦力及其他阻力，小车将在轨道甲上做匀速直线运动，通过两个

光电门的速度相等，即通过光电门A和B的时间相等。

③[2]若两个小车发生弹性碰撞，由于两个小车的质量相等，则碰撞后两个小车的速度互换，即碰撞后小车

1的速度等于碰撞前小车2的速度，则有t2=t1

d1102

④[3]根据题意可知，碰撞前小车2的速度为v03ms1ms

t11010

d2d1

碰撞后，小车1和小车2的速度分别为v1ms，v2ms

t23t33

11

mv2mv2

E125

则碰撞后两小车总动能与碰撞前小车2动能的比值为k220.56

E129

kmv

20

6．（2024·广东·真题）某科技小组模仿太阳能发电中的太阳光自动跟踪系统，制作光源跟踪演示装置，实

现太阳能电池板方向的调整，使电池板正对光源。图甲是光照方向检测电路。所用器材有：电源E（电动势

3V）、电压表（V1）和（V2）（量程均有3V和15V，内阻均可视为无穷大）：滑动变阻器R：两个相同的

光敏电阻RG1和RG2；开关S：手电筒：导线若干。图乙是实物图。图中电池板上垂直安装有半透明隔板，

隔板两侧装有光敏电阻，电池板固定在电动机转轴上。控制单元与检测电路的连接未画出。控制单元对光

照方向检测电路无影响。请完成下列实验操作和判断。

(1)电路连接。

图乙中已正确连接了部分电路，请完成虚线框中滑动变阻器R、电源E、开关S和电压表（V）间的实物图

连线。

(2)光敏电阻阻值与光照强度关系测试。

①将图甲中R的滑片置于端。用手电筒的光斜照射到RG1和RG2，使RG1表面的光照强度比RG2表面的

小。

②闭合S，将R的滑片缓慢滑到某一位置。（V）的示数如图丙所示，读数U1为V，U2的示数为1.17V。

由此可知，表面光照强度较小的光敏电阻的阻值（填“较大”或“较小”）。

③断开S。

(3)光源跟踪测试。

①将手电筒的光从电池板上方斜照射到RG1和RG2。②闭合S。并启动控制单元。控制单元检测并比较两光

敏电阻的电压，控制电动机转动。此时两电压表的示数U1U2，图乙中的电动机带动电池板（填“逆

时针”或“顺时针”）转动，直至时停止转动，电池板正对手电筒发出的光

【答案】(1)

(2)b1.60较大

(3)逆时针U1=U2

【详解】（1）电路连线如图

（2）①[1]为了保证电路的安全，实验开始前要使光敏电阻两端电压尽可能小，则R的滑片需置于b端。

②[2][3]电压表U1量程为3V，最小刻度为0.1V，则读数为1.60V；电压表U1比电压表U2的示数大，说明

RG1＞RG2，由此可知表面光照强度较小的光敏电阻的阻值较大。

（3）[1][2]电压表的示数U1＜U2，说明RG1表面的光照强度比RG2表面的大，因此电动机带动电池板逆时针

转动，直至U1=U2，时停止转动，电池板正对手电筒发出的光。

7．（2024·广东·真题）下列是《普通高中物理课程标准》中列出的三个必做实验的部分步骤，请完成实验

操作和计算。

(1)图甲是“探究加速度与物体受力、物体质量的关系”实验装置示意图。图中木板右端垫高的目的是。

图乙是实验得到纸带的一部分，每相邻两计数点间有四个点未画出。相邻计数点的间距已在图中给出。打

点计时器电源频率为50Hz，则小车的加速度大小为m/s2（结果保留3位有效数字）。

(2)在“长度的测量及其测量工具的选用”实验中，某同学用50分度的游标卡尺测量一例柱体的长度，示数如

图丙所示，图丁为局部放大图，读数为cm。

(3)在“用双缝干涉实验测量光的波长”实验调节过程中，在光具座上安装光源、遮光筒和光屏。遮光筒不可

调节。打开并调节。使光束沿遮光筒的轴线把光屏照亮。取下光屏，装上单缝、双缝和测量头。调节

测量头，并缓慢调节单缝的角度直到目镜中观察到。

【答案】(1)平衡摩擦力2.86

(2)4.108

(3)光源干涉条纹

【详解】（1）[1]木板右端抬高的目的是平衡摩擦力；

[2]小车的加速度大小

(16.2913.4310.597.724.882.01)102

am/s22.86m/s2

90.12

（2）游标卡尺读数为

41mm+4×0.02mm=41.08mm=4.108cm

（3）[1][2]在“用双缝干涉实验测量光的波长”实验调节过程中，在光具座上安装光源、遮光筒和光屏，遮光

筒不可调节，打开并调节光源，使光束沿遮光筒的轴线把光屏照亮，取下光屏，装上、双缝和测量头，调

节测量头，并缓慢调节单缝的角度直到目镜中观察到干涉条纹。

8．（2023·广东·真题）某兴趣小组设计了测量盐水电导率的实验。所用器材有：电源E（电动势恒定，内

阻可忽略）；毫安表mA（量程15mA，内阻可忽略）；电阻R1（阻值500Ω）、R2（阻值500Ω）、R3（阻

值600Ω）和R4（阻值200Ω）；开关S1和S2；装有耐腐蚀电极板和温度计的有机玻璃样品池；导线若干。

请完成下列实验操作和计算。

（1）电路连接

图（a）为实验原理图．在图（b）的实物图中，已正确连接了部分电路，只有R4一端的导线还未连接，该

导线应接到R3的（填“左”或“右”）端接线柱

（2）盐水电导率和温度的测量

①测量并记录样品池内壁的长宽高．在样品池中注满待测盐水

②闭合开关S1，开关S2，毫安表的示数为10.0mA，记录此时毫安表的示数；计算得到流过样品池

的电流I1为mA

③开关S2，毫安表的示数为15.0mA，记录此时毫安表的示数；计算得到流过样品池的电流I2为

mA

④断开开关S1，测量并记录盐水的温度

（3）根据上述数据，计算得到样品池两电极板间待测盐水的电阻为Ω，进而可求得该温度时待测

盐水的电导率。

【答案】右断开40.0闭合60.0100

【来源】2023年高考广东卷物理真题

【详解】（1）[1]根据图（a）为电路可知，R4一端的导线应接到R3的右端接线柱；

（2）②[2][3]闭合开关S1，断开开关S2，毫安表的示数为10.0mA，则通过电阻R4的电流为

I3R3

I4

R4

根据电路构造可知，流过样品池的电流为

I1I3I440.0mA

③[4][5]闭合开关S2，毫安表的示数为15.0mA，则流过R4的电流为

I3R3

I4

R4

流过样品池的电流I2为

I2I3I460.0mA

（3）[6]设待测盐水的电阻为R0，根据闭合电路欧姆定律，开关S2断开时

R3R4

EI1R0R2

R3R4

开关S2闭合时

R1R2R3R4

EI2R0

R1R2R3R4

代入数据解得

R0100

（建议用时：30分钟）

30

1．（2025·广东·联考）1934年，约里奥·居里夫妇用粒子轰击铝箔实验合成出人工放射性同位素15P，磷

030

元素的这种同位素在自然界并不存在，它会自发衰变，放出正电子（1e），变成14Si，正电子与电子的质

量相同，电荷量大小相等，只是它带正电。关于正电子，下列说法正确的是（）

30

A．15P原子核中释放出正电子，说明正电子是磷原子核的组成部分

B．原子核中没有正电子，所以它来自磷原子的核外电子

C．正电子是原子核内的一个质子转化成中子后释放出来的

D．正电子的质量数为0，所以它的质量是0

【答案】C

30

【详解】A．原子核是由质子和中子组成的，正电子不是磷原子核的组成部分。15P释放正电子是原子核内

部发生变化的结果，并非正电子原本就存在于磷原子核中，A错误；

B．正电子来自原子核内的转变，而非核外电子，B错误；

C．在原子核的衰变中，正电子是由原子核内的一个质子转化为中子时释放出来的，C正确；

D．正电子的质量数为0，但实际质量与电子相同（约为9.1×10⁻³¹kg），D错误。

故选C。

2．（2025·广东·联考）如图，密闭真空玻璃管中有两个平行正对的金属板组成的电容器，其电容为C，一

个是镁板，一个是铯板，它们发生光电效应的极限频率分别是ν1和ν2，现在同时用两束频率为ν的单色光分

别照射两块金属板，已知ν2<ν<ν1，普朗克常数为h，元电荷为e，则照射足够长时间后，电容器所带电荷量

为（）

ChCh

A．1B．2

ee

ChCh2

C．12D．12

ee

【答案】B

【详解】现用频率为ν且ν2<ν<ν1的单色光持续照射两板内表面，根据光电效应的条件，只有大于极限频率的

极板可以发生光电效应，根据光电效应方程有eUEkmhh2

平行板电容器两个极板的带电量是相等的，由Q=CU

Ch

解得Q2

e

故选B。

3．（2025·广东茂名·茂名一中·临门一脚）关于近代物理知识，下列说法中正确的是（）

A．结合能越大的原子核越牢固

B．光电效应能否发生，与光的照射时间长短无关

C．放射性元素发出的射线来自原子核外电子

D．处于基态的氢原子能吸收任意能量的光子而跃迁到激发态

【答案】B

【详解】A．比结合能越大，原子核中核子结合得越牢固，原子核越稳定，结合能越大的原子核不一定越牢

固，故A错误；

B．当入射光的频率大于金属的极限频率时，光照射在金属上会立即发生光电效应，光电效应能否发生与光

的照射时间长短无关，故B正确；

C．放射性元素发出的β射线实质是原子核内的一个中子转变为一个质子和一个电子，β射线是释放出来的电

子，故C错误；

D．只有当光子的能量等于氢原子两能级的能量差时，才能被处于基态的氢原子吸收，氢原子跃迁到激发态，

并不是任意能量的光子都能被氢原子吸收，故D错误。

故选B。

4．（2025·广东广州育才中学·三模）牛顿为了说明光的性质，提出了光的微粒说。如今，人们对光的性质

已有了进一步的认识。下列四幅图所展示的实验，能说明光具有粒子性的是（）

A．B．C．

D．

【答案】C

【详解】A．图中是α粒子散射实验，依据此实验卢瑟福提出了原子核式结构学说，与光的性质无关，故A

错误；

B．图中是光的双孔干涉实验，干涉是波的特有性质，所以该实验可以说明光具有波动性，故B错误；

C．图中是光电效应现象，说明光具有粒子性，故C正确；

D．图中是三种射线在电场偏转的实验，能判定射线的电性，与光的性质无关，故D错误。

故选C。

210

5．（24-25高三下·广东茂名·5月联考）研究表明，香烟中含有多种放射性物质，其中最主要的是84Po，

会发生衰变，半衰期为138天，吸入肺部后会明显增加罹患癌症的风险，下列说法正确的是（）

2102102064

A．84Po发生α衰变的方程为84Po82Pb2He

210

B．84Po发生α衰变时，会吸收能量

210

C．香烟燃烧时的高温会加快84Po发生α衰变的速度

210

D．84Po发生α衰变生成的铅核中含有120个中子

【答案】A

2102102064

【详解】A．根据反应过程满足质量数和电荷数守恒可知，84Po发生α衰变的方程为84Po82Pb2He，

故A正确；

210

B．84Po发生α衰变时，会释放能量，故B错误；

C．α衰变的速度由自身性质决定，与外界温度、压强等无关，故C错误；

210206

D．84Po发生α衰变生成的铅核82Pb中含有中子数为20682124，故D错误。

故选A。

6．（2025·广东惠州·模拟）钙基电池是未来电池技术的重要发展方向，如图（a）是某研究团队研究金属钙

光电效应的电路图，已知金属钙的逸出功为2.87eV。图（b）是氢原子能级图，若用大量氢原子从n4能

级向低能级跃迁辐射出的光照射阴极K，则下列说法中正确的是（）

A．可以辐射出4种不同频率的光B．光电子的最大初动能为9.88eV

C．只有1种光能使钙发生光电效应D．滑片P向右移动，电流表示数一定不变

【答案】B

2

【详解】AC．大量氢原子从n4能级向低能级跃迁可以辐射出C46种不同频率的光；

从n=4跃迁到n=1，从n=3跃迁到n=1，从n=2跃迁到n=1辐射的光子能量大于逸出功，可知能使金属钙

发生光电效应的光只有三种，故AC错误；

B．从n=4跃迁到n=1辐射的光子能量最大，有E0.85eV(13.6)eV12.75eV

根据光电效应方程知，光电子的最大初动能为EkmEW09.88eV

故B正确；

D．滑片P向右移动，电流表示数可能变大，故D错误；

故选B。

7．（2025·广东省大湾区·二模）据诺贝尔奖官方消息：“居里夫人的笔记仍具放射性，还将持续1500年。”

关于放射性元素的衰变和半衰期，下列说法正确的是（）

A．射线比射线穿透本领更强

B．笔记中放射性元素的半衰期为1500年

C．衰变时，粒子来自于核外电子

238206

D．92U衰变成82Pb经过8次衰变和6次衰变

【答案】D

【详解】A．射线比射线电离本领更强，射线比射线穿透本领更强，故A错误；

B．每经过一个半衰期，该元素的存品为原来的一半；居里夫人的笔记仍具放射性，还将持续1500年，则

1500年该元素经过多个半衰期，笔记中放射性元素的半衰期小于1500年，故B错误；

C．衰变时，粒子来自于核内中子，一个中子转化成一个质子和一个电子，故C错误；

23820640

D．由电荷数和质量数守恒可知衰变方程为92U82Pb82He61e

238206

所以92U衰变成82Pb经过8次衰变和6次衰变，故D正确。

故选D。

8．（2025·广州·二模）某同学利用如图（a）的电路研究光电效应．他分别使用蓝光和强弱不同的黄光照射

同一光电管，得到光电流和光电管两端电压之间的关系如图（b），则三次实验中（）

A．实验1用的是强黄光

B．实验2用的是弱黄光

C．实验1光电子最大初动能最大

D．实验3光电子最大初动能最大

【答案】A

ν

【详解】根据爱因斯坦光电效应方程EkhW0

又因为eUcEk

hW

整理可得U0

cee

A．由图（b）可知，实验1用的光的截止电压较小，所以为频率较小的黄光；又因为饱和光电流大，所以

为强黄光，故A正确；

B．实验2用的光的截止电压较大，所以为频率较大的蓝光，故B错误；

CD．根据eUcEk

可知，实验1与实验3的光的截止电压相同且较小，所以实验1与实验3光电子最大初动能相同且较小，

故CD错误。

故选A。

（建议用时：30分钟）

1．（2026·广东·一模）请完成以下实验

(1)甲同学利用打点计时器、重锤等器材测量重力加速度。实验获得的纸带如图甲所示，已知每相邻两计数

点间还有四个点未画出，电源频率为50Hz，则该地的重力加速度为m/s2（结果保留3位有效数字）。

(2)乙同学用如图1所示的实验装置可用来验证动量守恒定律，水平气垫导轨上放置两个滑块A和B，滑块

A的左侧、B的右侧分别放有光电门。两滑块用一根细线系在一起，且两者之间有一压缩的弹簧。已知A

和B连同各自挡光片的质量分别为mA和mB。

（a）两滑块A、B上面的挡光片宽度相等，用螺旋测微器测量滑块上挡光片的宽度，测量结果如图2所示，

则遮光片宽度d=mm。

（b）烧断细线，滑块A、B被弹簧弹开，滑块A向左运动经过光电门时挡光片的挡光时间为tA，滑块B向

mA

右运动经过光电门时挡光片的挡光时间为tB，如果关系式=（用tA、tB表示）成立，则表明

mB

动量守恒定律得到验证。

（c）本实验还可以测出被压缩弹簧储存的弹性势能Ep=（用mA、mB、d、tA、tB表示）。

(3)丙同学利用电压传感器和电流传感器研究电容器的充放电现象，实验电路如图（a）。K为开关，S为单

刀双掷开关。电流传感器反应灵敏，且阻值不计，可以捕捉到瞬间的电流及变化，将它与计算机相连，能

显示电流I随时间t变化的It图像。

在某次充电过程中，电流I随时间t变化的It图像如图（b）所示，数出曲线与坐标轴所围格子数为70格。

则充电结束时，电容器所带的电荷量QC（保留两位有效数字）；此时保持K闭合，S置于1，

将电容器两极板的间距稍微拉开一段距离，则电容器所带的电荷量Q将（选填“增大”“减小”“不

变”）。

【答案】(1)9.78

td2mm

AAB

(2)6.860/6.859/6.861(22)

tB2tAtB

(3)2.8103减小

1

【详解】（1）根据题意可知相邻计数点间的时间间隔为T50.1s

f

34.2344.0114.6724.45102

根据逐差法可得该地的重力加速度为gm/s2=9.78m/s2

40.12

（2）[1]螺旋测微器的读数为固定刻度读数与可动刻度读数之和，所以d6.5mm36.00.01mm=6.860mm

[2]若系统动量守恒，则有mAvAmBvB

dd

其中vA，vB

tAtB

mt

联立解得AA

mBtB

2

112dmAmB

[3]根据能量守恒定律可得，被压缩弹簧储存的弹性势能为EpmAvAmBvB22

222tAtB

（3）[1]图像每格代表的电荷量为q0.2103A0.2s4105C

根据It图像与时间轴围成的面积等于充电结束时电容器所带的电荷量可知，充电结束时，电容器所带的

电荷量为Q70q2.8103C

S

[2]电容器两极板的间距稍微拉开一段距离，则板间距d增大，根据Cr，可知电容器的电容值变小；

4kd

Q

又因为电容器的电压不变，则根据C，可知电容器的电荷量Q将减小。

U

2．（2026·广东惠州·惠州实验中学·一模）某实验小组用气垫导轨验证机械能守恒定律，装置如图甲所示。

重力加速度为g。

(1)用螺旋测微器测出挡光片的宽度，示数如图乙所示，则挡光片宽度d=mm。

(2)开动气源，让滑块在气垫导轨上A点（图中未标出）由静止释放，滑块通过光电门时，挡光片挡光时间

为t，用手机的测角度功能测出气垫导轨的倾角θ，用刻度尺测出滑块在A点时挡光片到光电门的距离L，

若滑块的质量为m，则滑块从A点滑到光电门，滑块动能的增加量为Ek，重力势能的减少量

Ep（用m、d、t、g、L和θ表示）。

(3)改变气垫导轨的倾角多次实验，每次滑块均从A点由静止释放，记录每次测得的气垫导轨的倾角θ，挡光

1

片挡光的时间t，根据测得的多组数据，作sin图像，如果图像是一条过原点的倾斜直线，且图像的斜

t2

率等于，则表明滑块滑动过程中机械能守恒。实验中为了减小实验误差，采用图像法处理数据，

这是为了减小（填“偶然”或“系统”）误差。

【答案】(1)5.665/5.664/5.666

2

1d

(2)mmgLsin

2t

2gL

(3)偶然

d2

【详解】（1）螺旋测微器读数为固定刻度读数加可动刻度读数，即d5.5mm16.50.01mm5.665mm

2

（）滑块动能的增加量1d

2[1][2]Ekm

2t

重力势能的减少量EpmgLsin

2

1d

（3）[1][2]如果机械能守恒，则mmgLsin

2t

12gL

得到sin

t2d2

2gL

当图像的斜率等于时，则表明滑块运动过程中机械能守恒。采用图像法处理数据，这是为了减小偶然

d2

误差。

3．（2025·广东顺德·一模）请完成下列实验操作和计算。

(1)在“长度的测量及其测量工具的选用”实验中，用螺旋测微器测量金属丝的直径，示数如图所示，其值为

mm。

(2)某兴趣小组利用如图装置来验证机械能守恒定律。两个半径分别为R、r的四分之一圆弧轨道竖直固定在

水平桌面上并平滑连接交于B点，半径为r的轨道末端C点放置厚度可忽略不计的压力传感器，C点的正

上方D点放置某位移传感器，D点与半径为R的轨道圆心O点处于同一高度，重力加速度为g。

将质量为m的小球从轨道A点静止释放，小球到达C点时对轨道的压力大小F由压力传感器测出，小球离

开轨道后到达的最高点与D点距离h可通过位移传感器测出。

①小球离开C点后无法到达D点的主要原因是；

②通过测量F大小，可得小球到达C点速度vC=（用题目中的已知量符号表示）；

③小球从离开C点到上升至最高点过程中，若满足：F=（用题目中的已知量符号表示），可验证机

械能守恒定律。

【答案】(1)1.840（1.839～1.841）

Fr2mg(Rrh)

(2)小球受轨道的摩擦力作用，部分机械能转化为内能

mr

【详解】（1）螺旋测微器的读数为固定刻度与可动刻度之和，所以图示读数为

1.5mm34.00.01mm1.840mm

（2）[1]小球离开C点后无法到达D点的主要原因是小球受轨道的摩擦力作用，部分机械能转化为内能；

v2

[2]根据牛顿第二定律可得FmC

r

Fr

所以v

Cm

1

[3]若小球离开轨道后到达的最高点过程中机械能守恒，则mg(Rrh)0mv2

2C

2mg(Rrh)

联立解得F

r

4．（2025·广东深圳·模拟）某实验小组探究加速度与合外力的关系，实验装置如图所示。小车置于一端垫

起的木板上，用轻绳跨过滑轮，一端连接小车，另一端连接质量为m的钩码。轻推小车，小车沿木板下滑

并相继经过两个光电门，光电门记录下遮光片经过的时间t1和t2。分别测量小车质量为M、遮光片的宽度d

及两个光电门间的距离s，已知当地重力加速度为g。

(1)调节木板的倾斜角度，直至t1t2（填“>”“<”或“=”），此时小车在做匀速直线运动。

(2)去掉钩码，小车重新从木板上滑下，记录小车通过光电门1和2的时间分别为t1和t2，可以得到小车的

加速度a（结果用d、t1、t2，s表示）。此时小车受到的合外力F（用题干中的符号表示）。

(3)改变钩码质量，重复步骤（1）和（2）测量多组数据，可以绘制出aF图像。实验中每次调整木板角度

时均需调节滑轮的角度，使连接小车的轻绳与木板保持。

(4)实验小组通过在小车上增加砝码，研究合外力恒定时加速度与小车质量的关系。为保证连接钩码的小车

能够沿着斜面匀速直线运动，下列操作正确的是______。

A．增加钩码的质量B．减小钩码的质量

C．向左移动垫片D．向右移动垫片

(5)请简述该实验方法与传统实验中用钩码拉动小车加速运动比较的优势。

【答案】(1)=

dd

（）2（）2

(2)t2t1mg

2s

(3)平行

(4)D

(5)避免因钩码加速引起小车受到合外力不等于钩码重力的现象

【详解】（1）调节木板的倾斜角度，直至t1=t2，说明小车经过两光电门的速度相等，此时小车在做匀速直

线运动。

dd

（2）[1]小车通过光电门1和2的速度分别为v1'，v2'

t1t2

22

根据v2v12as

dd

（）2（）2

可得加速度tt

a21

2s

[2]小车匀速下滑时Mgsinfmg

则去掉钩码后小车受到的合外力FMgsinfmg

（3）实验中每次调整木板角度时均需调节滑轮的角度，使连接小车的轻绳与木板保持平行，这样才能使得

小车受的合力等于轻绳的拉力。

（4）要使的小车匀速下滑，则满足Mgsinfmg，若增加小车的质量M，因要保证小车受的外力不变，

则要保持钩码的质量不变，只需要减小木板的倾角，即向右移动垫片，故选D。

（5）该实验方法与传统实验中用钩码拉动小车加速运动比较的优势：避免因钩码加速引起小车受到合外力

不等于钩码重力的现象。

5．（2026·广东省湛江市部分高中·一模）实验小组进行“单摆性质及其应用”的实验探究，装置如图所示。

【实验操作】

①选用（填字母）。目的是，接着测得摆线长度；如图，用螺旋测微器测量该小球直径d=；

A．钢球B．木球

②按要求安装好装置，使得单摆能；

③将单摆拉至与竖直面成5°处静止释放，通过感光器的感光次数N和完成相应的全振动过程用时t，并改变

摆线长度L，得到多组不同摆长下单摆周期T；

④已知当地重力加速度大小为g，请在答题卡上相应位置定量作出T2L的图像，进一步研究

实验数据。

【实践思考】

⑤实验过程中发现小球摆角从5°逐渐减小，测得的周期将（选填“偏大”、“偏小”或“不变”）；

⑥根据以上性质，实验小组将该单摆作为计时工具，为了尽可能提高该计时工具的精准度，可采取的措施

是（任写一条即可）。

【答案】A减小空气阻力干扰5.700mm始终在一个竖直面内运动

不变适当增大摆长

【详解】[1][2]为了减小空气阻力干扰，应选择密度更大的钢球，故选A；

[3]该小球直径d5.5mm20.00.01mm=5.700mm

[4]为保证单摆做简谐运动，必须使得单摆能始终在一个竖直面内运动；

d22

L24π2πd

[5]根据单摆的周期公式有2，得TL

T2gg

g

22dd

故T2L图像是一条倾斜直线，其纵截距为，横截距为，如图所示

g2

[6]单摆的周期与摆角无关，测得的周期将不变；

[7]为了尽可能提高该计时工具的精准度，可适当增大摆长或选用密度更大的摆球等。增大摆长，单摆的周

期会增大，相对误差会减小；选用密度更大的摆球，可进一步减小空气阻力的影响，从而提高计时工具的

精准度。

6．（2025·广东广州·市调研摸底）如图是研究向心力大小与半径、角速度、质量的关系的实验装置。将小

物块放置在水平圆盘的光滑轨道槽中，用轻绳连接小物块，另一端通过光滑小滑轮连接拉力传感器。

(1)本实验采用的实验方法为。

A．等效替代法B．控制变量法C．微小量放大法

(2)让圆盘绕竖直轴转动，保持物块质量m和其做圆周运动的半径r不变，增大圆盘转动的角速度，拉力传

感器的示数会（选填“增大”“减小”或“不变”）。

(3)保持圆盘转动的角速度不变，当物块第一次到达位置A开始计时，并记为第1次，记录物块第n次到达

A点的总时间为t，则物块做圆周运动的角速度ω=；若拉力传感器的示数为F，当满足F=

时（用r、m、n、t、π表示），则向心力公式得到验证。

【答案】(1)B

(2)增大

2(n1)42(n1)2

(3)mr

tt2

【详解】（1）研究向心力大小与半径、角速度、质量的关系，先探究向心力与其中一个物理量的关系，控

制另外两个物理量不变，采用的实验方法为控制变量法。

故选B。

（2）保持物块质量m和其做圆周运动的半径r不变，增大圆盘转动的角速度，根据Fm2r可知，拉力传

感器的示数会增大。

（3）[1]当物块第一次到达位置A开始计时，并记为第1次，记录物块第n次到达A点的总时间为t，则周

t

期为T

n1

22(n1)

物块做圆周运动的角速度为

Tt

42(n1)2

[2]若拉力传感器的示数为F，根据Fm2r，知当满足Fmr

t2

则向心力公式得到验证。

7．（2025·广东揭阳·揭阳一中·热身）某实验小组设计如图所示装置来测量物块与木板间的动摩擦因数。木

板固定在水平桌面上，O点为木板右端A处在地面的竖直投影点，倾斜轨道末端与木板平滑接触，当倾斜

轨道末端固定于木板右端A处时，使物块从倾斜轨道的某一高度P处由静止释放，物块（可当成质点）最

终落在水平地面的M处，测出OM间的水平距离x1；向左平移倾斜轨道到木板的B处固定，仍从倾斜轨道

的P处由静止释放，物块最终落在水平地面的N处，测出ON间的水平距离