北京市西城区2020届-2022届高考物理三年模拟（二模）试题汇编-实验题

北京市西城区2020届-2022届高考物理三年模拟（二模）试题汇编-实验题

1．（2022·北京西城·二模）某同学用传感器做“观察电容器的充放电”实验，采用的实验电路如图1所示。

（1）将开关先与“1”端闭合，电容器进行_______（选填“充电”或“放电”），稍后再将开关与“2”端闭合。

在下列四个图像中，表示以上过程中，通过传感器的电流随时间变化的图像为________，电容器两极板间的电压随时间变化的图像为__________。（填选项对应的字母）

A．     B．     C．     D．

（2）该同学用同一电路分别给两个不同的电容器充电，电容器的电容，充电时通过传感器的电流随时间变化的图像如图2中①②所示，其中对应电容为的电容器充电过程图像的是________（选填①或②）。请说明你的判断依据___________。

2．（2022·北京西城·二模）某同学做“探究平抛运动的特点”实验。

（1）该同学先用图1所示的器材进行实验。他用小锤打击弹性金属片，A球就水平飞出，同时B球被松开，做自由落体运动，改变小球距地面的高度和打击小球的力度，多次重复实验，均可以观察到A、B两球同时落地。关于本实验，下列说法正确的是(      )

A．实验现象可以说明平抛运动在水平方向上是匀速直线运动

B．实验现象可以说明平抛运动在竖直方向上是自由落体运动

C．实验现象可以同时说明平抛运动在两个方向上的运动规律

（2）为了在（1）实验结论的基础上进一步研究平抛运动的规律，该同学用图2所示的器材继续进行实验，描绘出小球做平抛运动的轨迹。如图3所示，以小球的抛出点O为原点，水平方向为x轴，竖直方向为y轴建立坐标系。该同学在轨迹上测量出A、B、C三点的坐标分别为、和。如果坐标满足___________关系，说明小球抛出后在O、A、B、C相邻两点间运动经历了相等的时间间隔。同时，如果坐标还满足___________关系，那么证明小球的水平分运动是匀速直线运动。

（3）某同学设计了一个探究平抛运动的家庭实验装置。如图4所示，在一个较高的塑料筒侧壁靠近底部的位置钻一个小孔，在小孔处沿水平方向固定一小段吸管作为出水口。将塑料筒放在距地面一定高度的水平桌面上，在筒中装入一定高度的水，水由出水口射出，落向地面，测量出水口到地面的高度y和水柱的水平射程x。在实验测量的过程中，该同学发现测量水柱的水平射程x时，若测量读数太慢，x的数值会变化。

a.请分析水平射程x的数值变化的原因。(       )

b.为了减小实验误差，应选用直径较大的容器，还是直径较小的容器？请说明判断依据。(       )

3．（2021·北京·统考二模）用图1所示的装置做“用单摆测重力加速度”的实验。

（1）组装单摆时，应该选用___________。（用器材前的字母表示）

A．长度为1m左右的细线

B．长度为30cm左右的细线

C．直径约为1.8cm的塑料球

D．直径约为1.8cm的钢球

（2）如图2所示，用游标卡尺测量摆球直径。摆球直径d =___________cm。

（3）甲同学测量了6组数据，在坐标纸上描点作图得到了如图3所示的图像，其中T表示单摆的周期，L表示单摆的摆长。用g表示当地的重力加速度，图线的数学表达式可以写为T2 = ___________（用题目所给的字母表示）。由图像可计算出当地的重力加速度g = ___________m/s2（π取3.14，计算结果保留两位有效数字）。

（4）乙同学在实验中操作不当，使得摆球没有在一个竖直平面内摆动。他认为这种情况不会影响测量结果，所以他仍然利用所测得的运动周期根据单摆周期公式计算重力加速度。若将小球的实际运动看作是在水平面内的圆周运动，请通过推导，分析乙同学计算出的重力加速度与真实值相比是偏大还是偏小__________。

4．（2021·北京·统考二模）在“用传感器观察电容器的充放电过程”实验中，按图1所示连接电路。电源电动势为8.0V，内阻可以忽略。单刀双掷开关S先跟2相接，某时刻开关改接1，一段时间后，把开关再改接2实验中使用了电流传感器来采集电流随时间的变化情况。

（1）开关S改接2后，电容器进行的是___________（选填“充电”或“放电”）过程。此过程得到的I-t图像如图2所示，图中用阴影标记的狭长矩形的面积的物理意义是___________。如果不改变电路其他参数，只减小电阻R的阻值，则此过程的I-t曲线与坐标轴所围成的面积将___________（选填“减小”、“不变”或“增大”）。

（2）若实验中测得该电容器在整个放电过程中释放的电荷量Q=3.44×10-3 C，则该电容器的电容为___________ μF。

（3）关于电容器在整个充、放电过程中的q-t图像和UAB-t图像的大致形状，可能正确的有___________（q为电容器极板所带的电荷量，UAB为A、B两板的电势差）。

5．（2020·北京西城·二模）某同学练习使用多用电表。

(1)该同学使用多用电表测量某电阻时，选择开关和指针位置如图1所示，若他的操作是正确的，则该电阻的测量值为_____。

(2)该同学继续用相同挡位测量另一电阻，发现指针偏转角度过小。为了减小测量误差，他再次进行测量前应该进行的操作是__________（从下列选项中挑出合理的步骤并按操作顺序排列）。

A．将红表笔和黑表笔接触

B．把选择开关旋转到“×100”位置

C．把选择开关旋转到“×1”位置

D．调节欧姆调零旋钮使表针指向欧姆零点

(3)该同学注意到多用电表电阻的刻度线是不均匀的，而直流电流、电压的刻度线是均匀的。他在课本上查阅到多用电表欧姆表的电路示意图，如图2所示。请根据欧姆表的电路示意图，结合所学知识分析电阻的刻度线不均匀的原因_____________。

6．（2020·北京西城·统考二模）用图1所示的实验装置研究加速度与物体受力、物体质量之间的关系。

(1)研究加速度与物体质量之间的关系的主要实验步骤如下：

a.用天平测出小车的质量m0。

b.安装好实验器材，调整木板倾角平衡摩擦力和其他阻力。

c.在小桶内装砂，用细绳悬挂小桶并绕过滑轮系在小车上，调整细绳方向与木板平行。

d.接通电源，放开小车，打点计时器在纸带上打下一系列点；断开电源，取下纸带并在纸带上标上编号。

e.保持砂和桶的总质量不变，多次在小车上加放砝码以改变小车的总质量m，并做好记录，重复步骤d。

f.求出每条纸带对应的加速度并填入表中；在坐标纸上建立坐标系，描点作图，以研究加速度与质量的关系。

综合上述实验步骤，请你完成以下任务：

①实验中，需要平衡摩擦力和其它阻力，在此过程中，下列说法正确的是_____。

A．小车后面不能拖纸带

B．系在小车的细绳上不能悬挂小桶

C．打点计时器必须接通电源

②图2所示为实验中得到的一条纸带，纸带上相邻两计数点之间的时间间隔为T=0.10s，由图中数据可计算出小车的加速度a=_______m/s2。（结果保留2位有效数字）

③若实验中砂和桶的总质量为，则从理论分析可得砂和桶的总重力与细绳对小车的拉力F的大小关系为________F（选填“略大于”、“等于”或“略小于”）。

(2)某同学在研究加速度与物体受力之间的关系时改进了实验方案，他用无线力传感器来测量小车受到的拉力。如图3所示，他将无线力传感器和小车固定在一起，将系着砂桶的细绳系在传感器的挂钩上，调整细绳方向与木板平行。

请判断在改进后的实验中以下步骤是否还有必要（选填“有必要”或“没必要”）。

参考答案：

1．     充电     A     C     ①     见解析

【详解】（1）[1][2][3]将开关先与“1”端闭合，电容器与电源相连，进行充电。稍后再将开关与“2”端闭合。电容器放电，充电电流与放电电流方向相反，且电流均逐渐变小，故传感器的电流随时间变化的图像为A。充电过程，电压逐渐增大，且增大的越来越慢，放电过程电压逐渐变小，减小的越来越慢，故电压随时间变化的图像为C。

（2）[4][5]用同一电路分别给两个不同的电容器充电，电容器的电容，则充电完成后，两电容器两端电压相同，根据 可知，电容器1带电量小，而I-t图像面积代表带电量，所以对应电容为的电容器充电过程图像的是①。

2．     B               见解析     用直径较大的容器

【详解】（1）[1]观察到A、B两球同时落地，说明两球在竖直方向的运动完全相同，即可以说明平抛运动在竖直方向上是自由落体运动；故选B。

（2）[2][3]小球抛出后在O、A、B、C点若时间间隔相等，则需满足

即满足

即

如果小球的水平分运动是匀速直线运动，则还满足

即

（3）a. [4]若测量读数太慢，则随着水的不断流出，则水从管口流出的速度会不断减小，则在竖直高度不变的情况下，水流的射程会减小，即x减小。

b.[5]为了减小实验误差，应选用直径较大的容器；因用直径较大的容器时，当管中流出同样多的水时，容器中液面下落的高度较小，则对管口水流的速度影响较小。

3．     AD     1.85          9.9     偏大

【详解】(1)[1]根据

得

知需要测量摆长，在实验过程中摆球越重，空气阻力对实验的影响越小，摆长越长，周期越长测量误差越小。AD正确；

(2)[2]如图所示，游标卡尺主尺的示数为，游标尺示数，则摆球的直径为

(3)[3]由题意可知

得

[4]由图像可知图像得斜率

则根据图像的斜率则

[5] 对圆锥摆，根据牛顿第二定律有

其中

解得

根据

偏小，所以偏大。

4．     放电     0.2s内电容器放出的电荷量     不变     430     AD

【详解】（1）[1] 将开关S接通1，电容器与电源相连，所以电容器的充电；再将S接通2，电容器通过电阻R放电。

[2] 图中横坐标分成许多很小的时间间隔，在这些很小的时间间隔里，放电电流可以视为不变，则为这段时间内的电荷量，所以 图中用阴影标记的狭长矩形的面积的物理意义是电容器0.2s内电容器放出的电荷量。

[3]根据

电荷量与电阻值R无关，如果不改变电路其他参考数，只减小电阻R的阻值，则此过程的I-t曲线与坐标轴所围成的面积将不变。

（2）[4]根据

（3）[5]

AB．电容器在充电过程中，电流由最大逐渐减小，放电过程电流也是由最大逐渐减小，根据

图像的倾斜程度表示电流的大小，B错误A正确；

CD．电容器在充电过程中，电流由最大逐渐减小，放电过程电流也是由最大逐渐减小，根据

电容器的电容不变， C错误D正确。

故选AD。

5．          BAD     根据闭合电路欧姆定律可知通过表头的电流，可见通过表头的电流I与待测电阻Rx之间的关系为非线性关系，因此电阻的刻度线是不均匀的

【详解】(1)［1］由图可知选择的是“×10”挡位，所以被测电阻为

Rx=15×10Ω=150Ω

(2)［2］欧姆表指针偏转角度过小，说明所选挡位太小，应换大挡进行测量，应将旋转开关K置于“×1k”，然后进行欧姆调零，再测电阻，因此合理是实验步骤是：B、A、D。

(3)［3］根据闭合电路欧姆定律可知通过表头的电流

可见通过表头的电流I与待测电阻Rx之间的关系为非线性关系，电阻的刻度线是不均匀的，而是刻度值越大处刻度线越密。

6．     BC     1.1     略大于     有必要     没必要

【详解】(1)①[1]A．平衡摩擦力时研究对象是小车，是让小车所受的滑动摩擦力等于小车所受重力沿斜面的分量，故平衡摩擦力时，应将纸带连接在小车上并穿过打点计时器，以平衡由于纸带与打点计时器之间的摩擦而产生的摩擦阻力，故A错误；

B．平衡摩擦时，小车不受外力作用下做匀速直线运动，所以不挂上小桶，故B正确；

C．打点计时器必须接通电源，纸带上打的点均匀，说明小车做匀速运动，刚好平衡摩擦力，故C正确。

故选BC。

②[2]根据逐差法得小车的加速度

③[3]因为小桶向下做加速运动，处于失重状态，所以砂和桶的总重力略大于细绳对小车的拉力F。

(2)[4][5]用无线力传感器来测量小车受到的拉力时，力传感器可以读数绳的拉力，所以不需要满足所挂钩码质量远小于小车质量；但仍要平衡摩擦力。