北京市丰台区2020届-2022届高考物理三年模拟（二模）试题汇编-实验题

北京市丰台区2020届-2022届高考物理三年模拟（二模）试题汇编-实验题

1．（2020·北京丰台·二模）如图1所示，在“验证动量守恒定律”实验中，A、B两球半径相同。先让质量为m1的A球从斜槽上某一固定位置C由静止开始滚下，从轨道末端抛出，落到位于水平地面的复写纸上，在下面的白纸上留下痕迹。重复上述操作10次，得到10个落点痕迹。再把质量为m2的B球放在水平轨道末端，让A球仍从位置C由静止滚下，A球和B球碰撞后，分别在白纸上留下各自的落点痕迹，重复操作10次。M、P、N为三个落点的平均位置，未放B球时，A球的落点是P点，O点是轨道末端在记录纸上的竖直投影点，如图2所示。

（1）为了尽量减小实验误差，A球碰后要沿原方向运动，两个小球的质量应满足m1________m2（选填“>”或“<”）。

（2）实验中，不容易直接测定小球碰撞前后的速度。但是，可以通过仅测量______(填选项前的符号)，间接地解决这个问题。

A．小球开始释放高度h

B．小球抛出点距地面的高度H

C．小球做平抛运动的水平位移

（3）关于本实验的条件和操作要求，下列说法正确的是________。

A．斜槽轨道必须光滑

B．斜槽轨道末端必须水平

C．B球每次的落点一定是重合的

D．实验过程中，复写纸和白纸都可以移动

（4）已知A、B两个小球的质量m1、m2，三个落点位置与O点距离分别为OM、OP、ON。在实验误差允许范围内，若满足关系式________，则可以认为两球碰撞前后的总动量守恒。

2．（2020·北京丰台·二模）某小组的同学在做“测量一节干电池的电动势和内阻”的实验，被测电池的电动势约为1.5V，内阻约为1.0Ω。他们利用图1的电路进行测量，已知实验室除待测电池、开关、导线外，还有下列器材可供选用：

电流表A1：量程0~0.6A，内阻约0.125Ω

电流表A2：量程0~3A，内阻约0.025Ω

电压表V：量程0~3V，内阻约3kΩ

滑动变阻器R：0~20Ω，额定电流2A

（1）为了使测量结果尽量准确，电流表应选用___（填写仪器的字母代号）。

（2）正确连接电路并测量后，该组同学根据所获得的6组实验数据，在坐标纸上绘制的反映路端电压随电流变化的U﹣I图线，请据此图线判断被测干电池的电动势E=________V，内阻r=________Ω。（结果保留到小数点后两位）

（3）由于电表内阻的影响，电压表和电流表的测量值可能与“电池两端电压”和“流过电池的电流”存在一定的偏差。下列分析正确的是________。

A．电压表测量值偏大

B．电压表量值测偏小

C．电流表测量值偏大

D．电流表测量值偏小

（4）另一小组的同学认为：利用题中给器材，改用图3所示的电路也可以测量该电池的电动势和内阻，请你对他们的方案进行评价______。

3．（2021·北京丰台·统考二模）利用如图所示的装置可以探究变压器原、副线圈电压与匝数的关系：

（1）除图中所示器材外，还需要的器材有___________；

A．干电池          B．低压交流电源   C．直流电压表      D．多用电表

（2）下列说法正确的是___________；

A．变压器工作时通过铁芯导电把电能由原线圈输送到副线圈

B．变压器工作时在原线圈上将电能转化成磁场能，在副线圈上将磁场能转化成电能，铁芯起到“传递”能量的作用

C．理想变压器原、副线圈中的磁通量总是相同

D．变压器副线圈上不接负载时，原线圈两端电压为零

（3）由于变压器工作时有能量损失，实验测得的原、副线圈的电压比应当___________（选填“大于”、“等于”或者“小于”）原、副线圈的匝数比。

4．（2021·北京丰台·二模）在“验证动量守恒定律”的实验中，先让质量为m1的A球从斜槽轨道上某一固定位置S由静止开始滚下，从轨道末端水平抛出，落到位于水平地面的复写纸上，在复写纸下面的白纸上留下痕迹。重复上述操作10次，得到10个落点痕迹。再把质量为m2的B球放在斜槽轨道末端，让A球仍从位置S由静止滚下，与B球碰撞后，分别在白纸上留下各自的落点痕迹，重复操作10次。M、P、N为三个落点的平均位置，O点是轨道末端在白纸上的竖直投影点。

（1）实验中，通过测量___________间接地测定小球碰撞前后的速度；

A．小球开始释放的高度h

B．小球抛出点距地面的高度H

C．小球做平抛运动的水平距离

（2）以下提供的器材中，本实验必须使用的是___________；

A．刻度尺    B．天平    C．秒表    

（3）关于该实验的注意事项，下列说法正确的是___________；

A．斜槽轨道必须光滑

B．斜槽轨道末端的切线必须水平

C．上述实验过程中白纸可以移动

D．两小球A、B半径相同

（4）为了尽量减小实验误差，两个小球的质量应满足m1>m2，若满足关系式___________则可以认为两小球碰撞前后总动量守恒；

（5）某同学记录小球三个落点的平均位置时发现M和N偏离了OP方向，如图甲所示。该同学认为只要满足关系式___________，则说明两小球碰撞前后总机械能守恒；

（6）实验时，若斜槽轨道光滑、两小球发生弹性碰撞，且 m1<m2<3m1，小球落点用图乙中的C、D、E表示，满足关系___________，可以两小球认为碰撞前后总动量守恒。

5．（2022·北京丰台·统考二模）物理实验一般都涉及实验目的、实验原理、实验仪器、实验方法、实验操作、数据分析等。例如：

（1）实验仪器。用20分度的游标卡尺测量双缝间距如图所示，双缝间距___________mm。

（2）实验操作。在“用油膜法估测油酸分子的大小”实验中，有下列实验步骤：

①往边长约为40cm的浅盘里倒入约2cm深的水，待水面稳定后将适量的痱子粉均匀地撒在水面上；

②用注射器将事先配好的油酸酒精溶液滴一滴在水面上，待油膜形状稳定；

③将画有油膜形状的玻璃板平放在坐标纸上，计算出油膜的面积，根据油酸的体积和面积计算出油酸分子直径的大小；

④用注射器将事先配好的油酸酒精溶液一滴一滴地滴入量筒中，记下量筒内每增加一定体积时的滴数，由此计算出一滴油酸酒精溶液的体积；

⑤将玻璃板放在浅盘上，然后将油膜的形状用彩笔描绘在玻璃板上；

上述步骤中，正确的顺序是__________。（填写步骤前面的数字）

（3）实验数据分析。在“测量金属丝的电阻率”实验中，待测金属丝的电阻约为。

实验中提供的主要器材有电源（电动势为3V，内阻很小）、电压表V（量程，内阻约）、电流表A（量程，内阻约）以及滑动变阻器。

a．为使金属丝两端电压调节范围更大，测量结果更精确，应选用下图__________（选填“A”、“B”、“C”或“D”）所示的电路进行实验；

b．若某同学选择C电路进行实验后，向左移动滑片，路端电压U和干路电流I均发生变化，设变化量分别为和。不考虑温度对电阻的影响，请你分析判断此过程中的值如何变化_________。

6．（2022·北京丰台·二模）如图所示，某实验小组同学用“碰撞实验器”验证动量守恒定律，即研究两个小球在轨道水平部分碰撞前后的动量关系。

（1）实验中，直接测定小球碰撞前后的速度是不容易的，但小组同学通过测量其他物理量间接地解决了这个问题。

a．实验中仅测量________（填选项前的符号）就可以达到解决问题的目的；

A．小球开始释放高度h

B．小球抛出点距地面的高度H

C．小球做平抛运动的射程

D．小球做平抛运动的时间

b．请你写出小组同学解决问题的依据和思路：__________________。

（2）图中O点是小球抛出点在地面上的垂直投影。实验时，先让人射球多次从斜轨上S位置静止释放，找到其平均落地点的位置P，测量OP长度；然后，让被碰小球静置于轨道的水平部分，再将入射球从斜轨上S位置静止释放，与小球相碰，并多次重复，分别找到、相碰后平均落地点的位置M、N，分别测量OM、ON长度。最后用天平测量两个小球的质量分别为、。

a．若两球相碰前后的动量守恒，其表达式为_________（用测量的量表示）；若碰撞是弹性碰撞，那么还应满足的表达式为_________（用测量的量表示）。

b．若实验中记录完平均落地点P后，小组中某同学发现斜槽末端有些向上倾斜，此时他将其调整为水平（斜槽末端离地高度H不变），然后继续进行后面操作，依然按照原来的方法分析数据。如果该小组同学的其他操作都正确，且调节斜槽引起小球在空中运动时间的变化可以忽略不计，请你分析说明该实验可能会得到的结果_________。

参考答案：

1．     ＞     C     B    

【详解】(1)[1]碰撞过程中动量、能量均守恒，因此有

因此有

因此要使入射小球m1碰后不被反弹，应该满足

(2)[2]验证动量守恒定律实验中，即研究两个小球在轨道水平部分碰撞前后的动量关系，直接测定小球碰撞前后的速度是不容易的，根据平抛运动规律，若落地高度不变，则运动时间不变，因此可以用水平射程大小来体现水平速度大小，故需要测量水平射程，AB错误，C正确；

故选C；

(3)[3]实验中，斜槽轨道不一定需要光滑，但是斜槽轨道末端必须水平，保证小球做平抛运动，实验中，复写纸和白纸位置不可以移动，B球每次的落点不一定是重合的，ACD错误，B正确。

故选B；

(4)[4]根据平抛运动可知，落地高度相同，则运动时间相同，设落地时间为t,则

,,

而动量守恒的表达式是

若两球相碰前后的动量守恒，则需要验证表达式

即可。

2．     A1     1.48     0.83     D     方案不合理。由于一节干电池的内阻较小，电流表的内阻与其相比不可忽略，电流表的分压与电源内阻承担的电压比较接近，所以此实验方案不合理

【详解】(1)[1]电源电动势约为1.5V，流过电路的最大电流约为零点几安培，电流表应选择A1。

(2)[2]由图示电源U-I图象可知，电源电动势

E=1.48V

[3]电源内阻

(3)[4]电流表采用内接法，由于电压表的分流作用，电流的测量值小于真实值，实验误差来源与电压表的分流，电流表测量值偏小，选项D正确，ABC错误。

故选D。

(4)[5]该方案不合理。由于一节干电池的内阻较小，电流表的内阻与其相比不可忽略，电流表的分压与电源内阻承担的电压比较接近，所以此实验方案不合理。

3．     BD     BC     大于

【详解】（1）[1]实验中若用干电池变压器不能互感变压，必须要有低压交流电源提供交流电，B需要；需要用多用表测量电压，D需要；综上所述需要的实验器材为BD；

（2）[2]A．变压器是通过互感工作，而不是通过铁芯导电把电能由原线圈输送到副线圈，故A错误；

B．变压器工作时在原线圈上将电能转化成磁场能，在副线圈上将磁场能转化成电能，铁芯起到“传递”能量的作用，故B正确；

C．理想变压器的原副线圈通过铁芯共用同一个磁场，则两线圈的磁通量总是相同，磁通量的变化率也相同，故C正确；

D．变压器的原线圈两端电压由发电机提供，则副线圈上不接负载时，原线圈两端的电压不变，故D错误；

故选BC。

（3）[3]根据变压器原理可知原副线圈两端电压之比等于原副线圈两端电压之比，即变压器原、副线圈电压应与其匝数成正比，实验中由于变压器的铜损、磁损和铁损，导致变压器的铁芯损失一部分的磁通量，所以副线圈上的电压的实际值一般略小于理论值，所以原线圈与副线圈的电压之比一般大于原线圈与副线圈的匝数之比。

4．     C     AB     BD              

【详解】（1）[1]实验中，直接测定小球碰撞前后的速度是不容易的，通过平抛运动的规律，得出小球对的速度，由于平抛运动的高度相同，即可通过小球平抛运动的射程，间接表示速度的大小

故选C。

（2）[2]由于需要测量小球平抛运动的射程，则需要刻度尺，以及需要测量小球的质量，则需要天平

故选AB。

（3）[3]实验中，斜槽轨道不一定需要光滑，但是斜槽末端必须水平，保证小球做平抛运动，实验中，复写纸和白纸的位置不可以移动，为保证是正碰，两小球的半径必须相同

故选BD。

（4）[4]两球离开轨道后，做平抛运动，它们在空中运动的时间相等，如果

两边同时乘以时间得

则可认为满足动量守恒。

（5）[5]某同学记录小球三个落点的平均位置时发现M和N偏离了OP方向，只要满足碰撞前的动能与碰撞后的相等即总的机械能守恒，故有

（6）[6] 实验时，若斜槽轨道光滑、两小球发生弹性碰撞，且 m1<m2<3m1,机械能守恒有

动量守恒有

联立可得

则满足总的动量守恒。

5．     2.05     ④①②⑤③     A     不变

【详解】（1）[1]20分度的游标卡尺的精确值为，图中的读数为

（2）[2]在“用油膜法估测油酸分子的大小”实验中，正确的实验步骤是④①②⑤③；

（3）a[3]为使金属丝两端电压调节范围更大，滑动变阻器应采用分压接法，且由于

说明待测电阻属于小电阻，电流表应采用外接法，A正确，BCD错误；

故选A。

b[4]若某同学选择C电路进行实验后，向左移动滑片，路端电压U和干路电流I均发生变化，根据闭合电路欧姆定律可得

解得

可知等于电源的内阻，保持不变。

6．     C     见解析               见解析

【详解】（1）a[1]实验中仅测量小球做平抛运动的射程可以解决直接测定速度是不容易的问题，C正确，ABD错误；

故选C。

b[2]两球碰撞过程满足动量守恒，则有

小球离开轨道后做平抛运动，它们的下落高度相同，在空中的时间相等，则有

可得

可知只要测量小球做平抛运动的射程就可以解决小球碰撞前后的速度问题；

（2）a[3]两球碰撞过程满足动量守恒，则有

小球离开轨道后做平抛运动，它们的下落高度相同，在空中的时间相等，则有

可得

[4]若两球碰撞是弹性碰撞，碰撞过程满足机械能守恒，则有

可得需要满足的表达式为

b[5] 实验可能的结果是：碰撞前的总动量小于碰撞后的总动量；由于斜槽末端向上倾斜，小球抛出后做斜抛运动，水平速度变小。若斜槽引起小球在空中运动时间的变化忽略不计，则斜槽末端向上倾斜时，小球的水平位移变小，故可能会得到碰撞前的总动量小于碰撞后的总动量。