上海市各地区2023年高考物理模拟（二模）题按题型分类汇编-03实验题

上海市各地区2023年高考物理模拟（二模）题按题型分类汇编-03实验题

一、实验题

1．（2023届上海市虹口区高三下学期期中学生学习能力诊断测试（二模）物理试题）图（a）为“研究共点力的合成”实验装置图，A为固定的图钉，O为橡皮筋与细绳的结点，OB和OC为细绳。根据记录的数据，在图（b）中画出了力的图示，则F与F′中，________________（选填“F”或“F′”）是依据等效性测得的合力。实验中，若将细绳OC换成橡皮筋，则实验结果_________________（选填“发生变化”或“不受影响”）。

2．（2023届上海市虹口区高三下学期期中学生学习能力诊断测试（二模）物理试题）图（a）装置可以研究物体质量一定时，其加速度与合外力的关系。实验时，气垫导轨水平放置，右侧适当位置的上方固定光电门，调整定滑轮的高度，使滑块与滑轮间的细绳水平。

（1）测量前，力传感器________________调零（选填“需要”、“不需要”）。

（2）在右侧吊篮中放入砝码，将滑块由静止释放，力传感器测得细绳中的拉力，光电门测得宽度为的挡光片的挡光时间。保持滑块质量不变，逐渐增加吊篮中砝码的个数，再将滑块由静止释放，测得多组拉力和对应的挡光时间。建立图（b）所示的坐标系，若希望从图像方便而又准确地得出加速度与合外力的关系，则每次滑块________________（选填“必须”、“不必”）从相同位置释放，挡光片宽度________________改变（选填“可以”、“不可以”）。

（3）某同学依据采集的数据绘出图（b）所示的图线，并得出图线的斜率，从轨道标尺上读出滑块释放位置与光电门之间的距离，则滑块与挡光片的总质量________________（用、、表示）。

（4）为了提高实验的准确度，可以采取的措施有__________________________。（不少于2条措施）

3．（上海市普陀区2022-2023学年高三上学期期末质量调研（一模）物理试题）“用DIS研究物体加速度与力的关系”的实验装置如图（a）所示。

（1）第一组、第二组同学分别将轨道水平、倾斜放置（A端垫高）进行实验，根据实验数据分别绘制了图线，如图（b）所示。图线①是轨道__________（选填“水平”或“倾斜”）放置实验时获得的图线，其横轴截距的物理含义是____________________；图线②没过原点的原因是_________________________。

（2）两组同学思考后，调整装置，重新实验，获得实验图线③和④，如图（c）所示，图线③和④不重合的原因是_______________________________________________。

（3）实验时小车所受拉力的实际值________（选填“大于”“等于”或“小于”）测量值。

4．（2023届上海市静安区高三下学期二模测试物理试题）某同学做“用DIS测定电源的电动势和内阻”实验，实验电路如图（a）所示。

（1）图（a）中乙是___________传感器，定值电阻R1的作用是___________。

（2）该同学记录了6组实验数据，其中有两组数据是在滑片分别位于滑动变阻器两端时记录的，实验测得的路端电压U与相应电流I的数据描点及拟合曲线如图（b）所示，由此得到电源电动势E=___________V，内阻r=___________Ω，定值电阻的阻值R1=___________Ω。

（3）若要使实验过程中，电路的路端电压U的变化范围尽量大一些，从而减小实验误差，下列操作最有效的是(      )

A．滑动变阻器换成阻值范围为0~10Ω    B．滑动变阻器换成阻值范围为0~100Ω

C．定值电阻换成阻值为1Ω            D．定值电阻换成阻值为10Ω

5．（2023届上海市长宁区高三下学期二模测试物理试题）某同学要测定一组干电池的电动势和内电阻，提供的器材有：待测的干电池、两个电流传感器、滑动变阻器R（0－20Ω，2A）、定值电阻R0（2000Ω）以及开关和导线若干。他根据这些器材设计了图甲所示的电路，并利用测出的实验数据绘出I1-I2图线（I1为电流传感器1的示数，I2为电流传感器2的示数，且I2的数值远远大于I1的数值），如图乙所示。则由图线计算被测电池的电动势E=___V，内阻r=___Ω。

6．（2023届上海市长宁区高三下学期二模测试物理试题）“用DIS研究加速度与力的关系”的实验装置如图所示。

（1）该实验使用的是___传感器；

（2）由于实验中没有注意始终满足小车质量M>>m（钩码质量）的条件，得到图像可能是图___；

A． B．

C． D．

（3）小王同学想用该装置来验证。他将钩码换成小桶，在小车中放入沙子，将小车中的沙子逐次放入小桶中，但保持小车、小桶及沙子的总质量不变。记录小桶和沙子的总质量为m，小车和沙子的总质量为M，则小车的加速度可表示为a=____（用“m、M、g”表示）。实验中测量不同的m对应的加速度a，此时___要求M>>m（选填“不必”或“仍然”），作出a-___图像（选填“m”、“M”、“M+m”、“”、“”或“”），如果图像是过原点的直线，说明成立。

7．（2023届上海市黄浦区高三下学期二模物理试题）如图A所示，在两个相同竖直方向放置的平行导电板之间连接一电源，电源输出电压及两板间电压无法直接测得。将一个带电小球悬挂在两板之间的绝缘细线上。实验中可以改变小球的电荷量q并用静电计测量，带电小球能在两平行板内达到平衡。为了测出两带等量异种电荷的平行板间匀强电场的电场强度。

（1）除了小球的电荷量q，还需要测量的物理量是___________________和__________________；

（2）以电荷量和重力加速度之比为横轴，_______为纵轴，将实验数据绘图后，能线性拟合出一条直线。再根据图像求出直线的斜率为k，则平行板间电场强度E的大小可表示为_______。

（3）如图B所示，第1组同学将球悬挂在一根较长的绝缘细线下，使球在靠近板中心的地方达到平衡；第2组同学用一根短绝缘细线将球悬挂起来，使球在靠近板边缘的地方达到平衡。第______组（选填“1”或“2”）的实验装置更合适，理由是___________________________。

参考答案：

1．     F     不受影响

【详解】[1]实验测的弹力方向沿绳子方向，即图中的AO方向，由于误差的存在，作图法得到的合力与实验值有一定的差别，即作图得出的合力方向与AO方向有一定的夹角，故F一定沿AO方向，F′是F1和F2的合力的理论值。

[2]在实验中，如果将细绳也换成橡皮筋，不会影响分力的大小与方向，那么实验结果不受影响。

2．     需要     必须     不可以          选择宽度较小的挡光片，适当增大滑块释放位置与光电门之间的距离x

【详解】（1）[1]测量前，力传感器需要调零。

（2）[2][3]设每次滑块释放位置与光电门的距离为，滑块的质量为，根据牛顿第二定律可得

滑块经过光电门的速度为

根据运动学公式可得

联立可得

为了使图像的斜率保持不变，则每次滑块必须从相同位置释放，挡光片宽度不可以改变。

（3）[4]根据

可知图像的斜率为

解得滑块与挡光片的总质量为

（4）[5]为了提高实验的准确度，可以采取的措施有：选择宽度较小的挡光片，适当增大滑块释放位置与光电门之间的距离。

3．     水平     水平轨道与小车之间的摩擦力大小     轨道倾角过大（A端垫得过高）     两组同学实验时所用小车（及配件）的总质量不同     小于

【详解】（1）[1][2]由图线①可知，当增大到一定值后，物体才有加速度，可知没有平衡摩擦力，则为轨道水平放置实验时获得的图线，根据牛顿第二定律

可得

当时

可知其横轴截距的物理含义是水平轨道与小车之间的摩擦力大小；

[3]由图线②可知，合外力为零时，小车的加速度不为零，可知为平衡摩擦力过度，即轨道倾角过大（A端垫得过高）；

（2）[4]根据牛顿第二定律

可得

图线③和④斜率不同，可知质量不同，故原因为两组同学实验时所用小车（及配件）的总质量不同；

（3）[5]实验中是以钩码的重力作为物体所受的合外力，设钩码质量为，物体质量为,以整体为研究对象，根据牛顿第二定律有

解得

以物体为研究对象，得绳子的拉力为

可知

即实验时小车所受拉力的实际值小于测量值。

4．     电压     保护电路     1.5     1/1.0     5/5.0     C

【详解】（1）[1]由实验电路可知，该实验用伏安法测电源电动势和内阻，故乙是电压传感器。

[2]定值电阻R1的作用是保护电源，防止短路。

（2）[3][4]由闭合电路欧姆定律

可得

所以图（b）中图线的纵截距即为电源电动势，图线的斜率即为电源内阻

[5]当滑动变阻器的阻值为零时，路端电压U最小，由图（b）可知，此时

，

所以定值电阻的阻值

（3）[6]由图（b）可知，本实验所测路端电压范围偏高，故要增大电压U的变化范围需减小路端电压U的最小值，故需减小定值电阻R1的阻值，故C正确。

故选C。

5．     3     1

【详解】[1][2]I2的数值远远大于I1的数值，故干路中的电流可认为等于，根据闭合电路欧姆定律有

变形可得

结合图像可得

，

解得

，

6．     位移     C          不必     m

【详解】（1）[1]该实验使用的是位移传感器；

（2）[2]当M>>m时，可以近似认为拉力等于钩码重力，此时有

解得

所以只有当M>>m时，图像才为过原点的一条直线，当不满足该条件时，绳子拉力明显小于钩码重力，小车此时实际的加速度会小于，故图线会向下弯曲。

故选C。

（3）[3]对小车、小桶和沙子整体为研究对象，根据牛顿第二定律有

解得

[4][5]因为不变，此时作出图像为过原点的直线，说明成立，本实验没有系统误差，不必满足。

7．     小球的质量m     细线与竖直方向的夹角     夹角的正切值          1     靠近极板中心处的电场可视为匀强电场（或极板间除边缘附近外的电场为匀强电场或极板边缘的电场分布不均匀等合理答案均可）

【详解】（1）[1][2]小球静止状态，受力分析得

除了小球的电荷量q，还需要测量的物理量是小球的质量m，细线与竖直方向的夹角；

（2）[3]根据平衡关系式得

将实验数据绘图后，能线性拟合出一条直线，故纵坐标应该为夹角的正切值；

[4]根据图像求出直线的斜率为k，则平行板间电场强度E的大小可表示为

（3）[5][6]第1组的实验装置更合适，理由是靠近极板中心处的电场可视为匀强电场，极板边缘的电场分布不均匀。