2025年高三物理高考探究性實(shí)驗(yàn)專題模擬試題一、力學(xué)探究實(shí)驗(yàn)（共45分）（一）探究勻變速直線運(yùn)動的規(guī)律（20分）實(shí)驗(yàn)器材：電火花計(jì)時(shí)器（220V交流電）、一端帶滑輪的長木板、小車、紙帶（帶墨粉紙盤）、鉤碼（50g×5個(gè)）、毫米刻度尺、坐標(biāo)紙、天平（量程200g，分度值0.1g）。1.實(shí)驗(yàn)原理與步驟（1）實(shí)驗(yàn)原理：利用電火花計(jì)時(shí)器在紙帶上打出的點(diǎn)跡記錄小車運(yùn)動時(shí)間，通過測量相鄰計(jì)數(shù)點(diǎn)間的位移，用逐差法計(jì)算加速度，驗(yàn)證小車是否做勻變速直線運(yùn)動。（2）實(shí)驗(yàn)步驟補(bǔ)充與糾錯(cuò)：某同學(xué)設(shè)計(jì)的步驟如下，請指出其中的錯(cuò)誤并改正：①將長木板平放在桌面上，滑輪伸出桌面，把打點(diǎn)計(jì)時(shí)器固定在木板左端并連接4~6V低壓交流電源；②把紙帶穿過打點(diǎn)計(jì)時(shí)器限位孔，一端固定在小車尾部，小車?？吭诖螯c(diǎn)計(jì)時(shí)器附近；③先釋放小車，再接通電源，待小車到達(dá)滑輪處立即關(guān)閉電源；④取下紙帶，在點(diǎn)跡清晰處選取計(jì)數(shù)點(diǎn)，每3個(gè)點(diǎn)取一個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)（打點(diǎn)周期T=0.02s）。錯(cuò)誤及改正：錯(cuò)誤1：打點(diǎn)計(jì)時(shí)器電源連接錯(cuò)誤，應(yīng)將“4~6V低壓交流電源”改為“220V交流電源”（電火花計(jì)時(shí)器使用220V電壓）；錯(cuò)誤2：操作順序錯(cuò)誤，應(yīng)將“先釋放小車，再接通電源”改為“先接通電源，待計(jì)時(shí)器穩(wěn)定后釋放小車”；錯(cuò)誤3：計(jì)數(shù)點(diǎn)選取錯(cuò)誤，每3個(gè)點(diǎn)取一個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)時(shí)，時(shí)間間隔應(yīng)為0.06s，若需使時(shí)間間隔為0.1s，應(yīng)改為“每4個(gè)點(diǎn)取一個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)”（或“相鄰計(jì)數(shù)點(diǎn)間有4個(gè)點(diǎn)未畫出”）。2.數(shù)據(jù)處理與誤差分析（1）某次實(shí)驗(yàn)得到的紙帶如圖1所示（起始點(diǎn)為O，相鄰計(jì)數(shù)點(diǎn)A、B、C、D、E間有4個(gè)點(diǎn)未畫出），用刻度尺測得各計(jì)數(shù)點(diǎn)到O點(diǎn)的距離分別為：OA=1.20cm，OB=3.60cm，OC=7.20cm，OD=12.00cm，OE=18.00cm。①相鄰計(jì)數(shù)點(diǎn)間的時(shí)間間隔t=s（答案：0.1s，解析：打點(diǎn)周期0.02s，每4個(gè)點(diǎn)取一個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)，t=5×0.02s=0.1s）；②利用逐差法計(jì)算小車加速度a=m/s2（結(jié)果保留兩位有效數(shù)字）。計(jì)算過程：根據(jù)逐差法公式：[a=\frac{(x{CE}-x{AC})}{(2t)^2}=\frac{(OE-OC)-(OC-OA)}{(2\times0.1)^2}]代入數(shù)據(jù)：[x{CE}=OE-OC=18.00-7.20=10.80,\text{cm}，x{AC}=OC-OA=7.20-1.20=6.00,\text{cm}][a=\frac{(10.80-6.00)\times10^{-2},\text{m}}{(0.2,\text{s})^2}=\frac{4.80\times10^{-2}}{0.04}=1.2,\text{m/s}^2]③若實(shí)驗(yàn)中紙帶與限位孔存在摩擦，會導(dǎo)致加速度測量值（選填“偏大”“偏小”或“不變”）。答案：偏小，解析：摩擦力阻礙小車運(yùn)動，實(shí)際加速度減小，測量值隨之偏小。④若將計(jì)數(shù)點(diǎn)間距測量值均偏大1mm，加速度計(jì)算結(jié)果將____（選填“偏大”“偏小”或“不變”）。答案：不變，解析：逐差法中加速度公式為[a=\frac{\Deltax}{t^2}]，測量值均偏大1mm時(shí)，Δx（差值）不變，故加速度不變。（2）若用頻閃照相法替代打點(diǎn)計(jì)時(shí)器，已知頻閃儀閃光頻率為50Hz，某次拍攝的小車運(yùn)動照片如圖2所示（標(biāo)尺單位cm），相鄰像點(diǎn)間距依次為2.50cm、3.50cm、4.50cm、5.50cm。則小車在第3個(gè)像點(diǎn)時(shí)的瞬時(shí)速度v=______m/s。計(jì)算過程：頻閃周期T=1/50Hz=0.02s，第3個(gè)像點(diǎn)對應(yīng)中間時(shí)刻，速度等于這段時(shí)間內(nèi)的平均速度：[v=\frac{x_3+x_4}{2T}=\frac{(4.50+5.50)\times10^{-2},\text{m}}{2\times0.02,\text{s}}=\frac{10.00\times10^{-2}}{0.04}=2.50,\text{m/s}]（二）驗(yàn)證動量守恒定律（25分）實(shí)驗(yàn)裝置：如圖3所示，斜槽軌道固定在水平桌面上，末端水平，下方放置復(fù)寫紙和白紙，小球A（質(zhì)量m?）從斜槽某高度靜止釋放，與靜止在軌道末端的小球B（質(zhì)量m?）發(fā)生正碰，兩球落點(diǎn)分別為M、N，未碰撞時(shí)小球A的落點(diǎn)為P。1.實(shí)驗(yàn)原理與操作（1）實(shí)驗(yàn)中需要測量的物理量有：______（填選項(xiàng)前字母）。A.小球A、B的質(zhì)量m?、m?B.斜槽軌道的傾角θC.小球落點(diǎn)到軌道末端的水平距離OP、OM、OND.小球釋放點(diǎn)到軌道末端的高度h答案：AC，解析：驗(yàn)證動量守恒需滿足m?·OP=m?·OM+m?·ON（平拋運(yùn)動時(shí)間相同，水平距離與速度成正比），故需測量質(zhì)量和水平距離。（2）下列操作中必要的是______。A.調(diào)整斜槽末端水平B.小球A、B的半徑必須相同C.每次釋放小球A的位置必須相同D.記錄落點(diǎn)位置時(shí)，應(yīng)將多次實(shí)驗(yàn)的落點(diǎn)用圓規(guī)畫圓取圓心答案：ACD，解析：斜槽末端水平可保證平拋運(yùn)動初速度水平；釋放位置相同保證小球A初速度不變；多次實(shí)驗(yàn)取平均可減小誤差；小球半徑對實(shí)驗(yàn)無影響，只要碰撞為正碰即可。2.數(shù)據(jù)處理與誤差分析（1）某次實(shí)驗(yàn)中，測得m?=50g，m?=30g，OP=40.0cm，OM=10.0cm，ON=50.0cm。①碰撞前系統(tǒng)總動量p=______kg·m/s（以向右為正方向，結(jié)果保留兩位有效數(shù)字）；②碰撞后系統(tǒng)總動量p'=kg·m/s；③通過計(jì)算判斷動量是否守恒：（選填“守恒”或“不守恒”）。計(jì)算過程：設(shè)平拋運(yùn)動時(shí)間為t，則初速度v=水平距離/t，動量p=mv∝m·水平距離。p=m?·OP=0.05kg×0.40m=0.020kg·m/s；p'=m?·OM+m?·ON=0.05kg×0.10m+0.03kg×0.50m=0.005+0.015=0.020kg·m/s；結(jié)論：p=p'，動量守恒。（2）若實(shí)驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)m?·OP>m?·OM+m?·ON，可能的原因是______（填選項(xiàng)）。A.斜槽末端未調(diào)水平，導(dǎo)致小球A碰撞前速度偏小B.小球B被碰后粘在小球A上，未分離C.軌道存在摩擦，小球A碰撞前速度減小D.測量ON時(shí)，將落點(diǎn)位置記錄在實(shí)際位置左側(cè)答案：D，解析：ON測量值偏小會導(dǎo)致m?·ON偏小，從而p'<p；A、C選項(xiàng)會導(dǎo)致OP偏小，B選項(xiàng)會使ON=OM，均不符合題意。二、電學(xué)探究實(shí)驗(yàn)（共40分）（一）測定金屬絲的電阻率（20分）實(shí)驗(yàn)器材：金屬絲（電阻約5Ω）、螺旋測微器、毫米刻度尺、電流表（0~0.6A，內(nèi)阻約0.1Ω）、電壓表（0~3V，內(nèi)阻約3kΩ）、滑動變阻器（0~10Ω）、電源（4V，內(nèi)阻不計(jì)）、開關(guān)、導(dǎo)線若干。1.電路設(shè)計(jì)與儀器選擇（1）用伏安法測量金屬絲電阻，電流表應(yīng)采用______（選填“內(nèi)接法”或“外接法”），滑動變阻器應(yīng)采用______（選填“限流法”或“分壓法”）。答案：外接法，限流法，解析：金屬絲電阻Rx≈5Ω，電壓表內(nèi)阻RV=3kΩ，滿足RV/Rx=600?Rx/RA=50，故采用外接法；滑動變阻器最大阻值10Ω，與Rx接近，限流法可滿足調(diào)節(jié)需求。（2）在圖4虛線框中畫出實(shí)驗(yàn)電路圖（需標(biāo)注儀器符號）。電路圖：（說明：電源、開關(guān)、滑動變阻器（限流）、金屬絲串聯(lián)，電壓表并聯(lián)在金屬絲兩端，電流表外接）2.數(shù)據(jù)測量與計(jì)算（1）用螺旋測微器測量金屬絲直徑，某次讀數(shù)如圖5所示，固定刻度為0mm，可動刻度第49.8格對齊，則直徑d=______mm。答案：0.498mm，解析：螺旋測微器讀數(shù)=固定刻度+可動刻度×0.01mm=0+49.8×0.01=0.498mm。（2）用刻度尺測得金屬絲長度L=50.00cm，某次實(shí)驗(yàn)中電壓表讀數(shù)U=2.40V，電流表讀數(shù)I=0.48A，計(jì)算金屬絲電阻率ρ=______Ω·m（結(jié)果保留兩位有效數(shù)字）。計(jì)算過程：電阻R=U/I=2.40V/0.48A=5.0Ω；橫截面積S=π(d/2)2=π(0.498×10?3m/2)2≈1.95×10??m2；電阻率ρ=RS/L=5.0Ω×1.95×10??m2/0.5000m≈2.0×10??Ω·m。3.誤差分析若實(shí)驗(yàn)中電流表采用內(nèi)接法，測得的電阻率將______（選填“偏大”“偏小”或“不變”），原因是______。答案：偏大，解析：內(nèi)接法中電流表分壓導(dǎo)致電壓測量值偏大，電阻測量值偏大，由ρ=RS/L可知，ρ隨R增大而偏大。（二）探究小燈泡的伏安特性曲線（20分）實(shí)驗(yàn)器材：小燈泡（額定電壓3.8V，額定電流0.3A）、電流表（0~0.6A，內(nèi)阻約0.1Ω）、電壓表（0~5V，內(nèi)阻約5kΩ）、滑動變阻器（0~20Ω）、電源（6V，內(nèi)阻不計(jì)）、開關(guān)、導(dǎo)線若干。1.實(shí)驗(yàn)原理與操作（1）實(shí)驗(yàn)中需測量多組數(shù)據(jù)，要求電壓從0逐漸增大到額定電壓，滑動變阻器應(yīng)采用______（選填“限流法”或“分壓法”）。答案：分壓法，解析：需電壓從0開始調(diào)節(jié)，分壓法可滿足此要求。（2）閉合開關(guān)前，滑動變阻器滑片應(yīng)置于______（選填“最左端”或“最右端”），目的是______。答案：最左端，使小燈泡兩端電壓為0，保護(hù)電路。2.數(shù)據(jù)處理與圖像分析（1）某次實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)如下表所示，請?jiān)谧鴺?biāo)紙中繪制U-I圖像（圖6），并分析小燈泡電阻隨溫度的變化規(guī)律。U/V0.51.01.52.02.53.03.53.8I/A0.100.150.190.220.250.270.290.30圖像特征：曲線向上彎曲（非線性），說明小燈泡電阻隨溫度升高而增大（電流增大時(shí)，燈絲溫度升高，電阻增大）。（2）根據(jù)圖像計(jì)算小燈泡額定功率P=______W（答案：1.14W，解析：額定電壓3.8V時(shí)，電流0.30A，P=UI=3.8×0.30=1.14W）。三、光學(xué)探究實(shí)驗(yàn)（共15分）探究凸透鏡成像規(guī)律（15分）實(shí)驗(yàn)器材：光具座、凸透鏡（焦距f約10cm）、蠟燭、光屏、刻度尺。1.實(shí)驗(yàn)步驟與數(shù)據(jù)記錄（1）將蠟燭、凸透鏡、光屏依次安裝在光具座上，調(diào)整三者中心在同一高度，目的是______。答案：使像成在光屏中央。（2）保持凸透鏡位置不動，移動蠟燭和光屏，記錄多組物距u、像距v，數(shù)據(jù)如下表：實(shí)驗(yàn)次數(shù)12345u/cm30.025.020.015.012.0v/cm15.016.720.030.060.0①根據(jù)數(shù)據(jù)計(jì)算凸透鏡焦距f=______cm（結(jié)果保留一位小數(shù)，提示：利用1/f=1/u+1/v，取多組平均值）。計(jì)算過程：第1組：1/f=1/30+1/15=1/10→f=10.0cm；第3組：1/f=1/20+1/20=1/10→f=10.0cm；平均f=10.0cm。②當(dāng)物距u=12.0cm時(shí)，光屏上成______（選填“倒立放大”“倒立縮小”或“正立放大”）的實(shí)像，生活中的______（選填“照相機(jī)”“投影儀”或“放大鏡”）利用這一原理。答案：倒立放大，投影儀，解析：u=12cm時(shí)，f<u<2f，成倒立放大實(shí)像，投影儀原理。四、熱學(xué)探究實(shí)驗(yàn)（選考，10分）用油膜法估測分子直徑（10分）實(shí)驗(yàn)步驟：①配置油酸酒精溶液：將1mL油酸溶于酒精中，制成200mL溶液；②用注射器吸取溶液，滴100滴溶液至量筒，體積為1mL；③在淺盤內(nèi)盛水，撒痱子粉，滴1滴溶液至水面，形成單分子油膜；④用坐標(biāo)紙測量油膜面積S=3.6×10?2m2。1.數(shù)據(jù)計(jì)算（1）1滴溶液中純油酸體積V=______m3；答案：5×10?11m3，解析：1滴溶液體積=1mL/100=10??L=10??m3，純油酸體積V=10??m3×(1/200)=5×10?11m3。（2）估算油酸分子直徑d