北京市朝阳区2020届-2022届高考物理三年模拟(一模)试题汇编-实验题

北京市朝阳区2020届-2022届高考物理三年模拟（一模）试
题汇编-实验题
1．（2021·北京朝阳·一模）某同学用如图甲所示的装置来探究弹簧弹力F 和长度L 的关系，把弹簧上端固定在铁架台的横杆上，记录弹簧自由下垂时下端所到达的刻度位置。

然后，在弹簧下端悬挂不同质量的钩码，记录每一次悬挂钩码的质量和弹簧下端的刻度位置，实验中弹簧始终未超过弹簧的弹性限度。

通过分析数据得出实验结论。

（1）实验时认为可以用钩码所受重力的大小来代替弹簧弹力的大小，这样做的依据是___________；
（2）以弹簧受到的弹力F 为纵轴、弹簧的长度L 为横轴建立直角坐标系，依据实验数据作出F L -图像，如图乙所示。

由图像可知，弹簧自由下垂时的长度
0L =___________cm ，弹簧的劲度系数=k ___________N/m ；（结果均保留三位有效数
字）
（3）实验中未考虑弹簧自身受到的重力，这对弹簧劲度系数的测量结果___________。

（填“有影响”或“无影响”）
2．（2021·北京朝阳·一模）（1）通过实验测量某金属丝的电阻率。

①用螺旋测微器测量金属丝的直径，测量示数如图1所示，可得金属丝直径的测量值d =_____________ mm 。

②将该金属丝绕在陶瓷管上，电阻值约为25Ω。

除了开关、若干导线之外还提供了如表1所示的器材：
表1
器材名称规格
量程0~3V（内阻约为3kΩ）
电压表
0~15V（内阻约为15kΩ）
量程0~0.6A（内阻约为0.1Ω）
电流表
0~3A（内阻约为0.02Ω）
滑动变阻器总电阻为10Ω
直流电源电动势6V和12V
为较准确测量该金属丝的阻值，某同学用所给器材组成实验电路，如图2所示。

图中某个器材的连接有不当之处，该器材是___________，理由是_________________________。

③若测得金属丝的长度为L，直径为d，电阻为R，则金属丝的电阻率ρ=_____________。

（2）家庭装修时需要根据用电功率的不同选择相应粗细的导线，表2是不同横截面积的铜导线常温下允许的负载电流范围。

小明家正在装修，配备电器如表3所示，请你帮助他在安全、经济的原则下选择粗细合适的总干路导线，其序号为_______________，
写出选择依据：__________。

表2
表3
3．（2020·北京朝阳·一模）在“测量电源的电动势和内阻”的实验中，已知待测电池的电动势约1.5V，内阻约1.0Ω。

某同学利用图甲所示的电路进行测量，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R1：0~20Ω，额定电流2A
滑动变阻器R2：0~100Ω，额定电流1A
(1)为了调节方便，测量结果尽量准确，实验中电流表应选用___________，滑动变阻器应选用___________（填写仪器的字母代号）。

(2)经过多次测量并记录对应的电流表示数I和电压表示数U，利用这些数据在图乙中画出了U－I图线。

由此得出电源的电动势E=___________V；内阻r =___________Ω。

(3)该同学实验中发现，在保证所有器材安全的情况下，调节滑动变阻器的滑片时电压表的示数取不到1.0V以下，出现这一现象的原因可能是________________________；改进的方法为___________。

4．（2020·北京朝阳·一模）在“油膜法估测分子直径”的实验中，我们通过宏观量的测量间接计算微观量。

(1)本实验利用了油酸分子易在水面上形成___________（选填“单层”或“多层”）分子油膜的特性。

若将含有纯油酸体积为V的一滴油酸酒精溶液滴到水面上，形成面积为S的油酸薄膜，则由此可估测油酸分子的直径为___________。

(2)某同学实验中先取一定量的无水酒精和油酸，制成一定浓度的油酸酒精溶液，测量并计算一滴油酸酒精溶液中纯油酸的体积后，接着又进行了下列操作：
A．将一滴油酸酒精溶液滴到水面上，在水面上自由地扩展为形状稳定的油酸薄膜B．将画有油酸薄膜轮廓的玻璃板放在坐标纸上计算油酸薄膜的面积
C．将玻璃板盖到浅水盘上，用彩笔将油酸薄膜的轮廓画在玻璃板上
D．向浅盘中倒入约2cm深的水，将痱子粉均匀地撒在水面上
以上操作的合理顺序是___________（填字母代号）。

(3)若实验时痱子粉撒的太厚，则所测的分子直径会___________（选填“偏大”或“偏小”）。

(4)本实验中油膜的形成是分子力的作用效果。

图甲为分子力F随分子间距r的变化图线，图乙为某同学参照图甲所做的分子势能E p随分子间距r的变化图线。

请你对图乙的合理性做出分析，填在下面表格相应的位置中。

指出合理或不合理之处并简述理由
合理之处___________________________
___________________________
不合理之处
5．（2022·北京朝阳·统考一模）为了验证机械能守恒定律，某学习小组用如图1所示的气垫导轨装置（包括导轨、气源、光电门、滑块、遮光条）进行实验。

在导轨上选择两个适当的位置A、B安装光电门Ⅰ、Ⅱ，并连接数字计时器；用刻度尺分别测量A、B 点到水平桌面的高度h1、h2。

（1）用游标卡尺测量遮光条的宽度d 时，游标卡尺的示数如图2所示，则
d =___________mm 。

（2）某次实验中，测得滑块通过光电门Ⅰ的时间1Δ0.026t =s ，则滑块通过光电门Ⅰ的瞬时速度1v =___________m/s （保留两位有效数字）。

（3）将滑块从光电门Ⅰ左侧某处由静止开始释放，测出滑块通过光电门Ⅰ、Ⅱ的时间分别为1t ∆和2t ∆。

在误差允许范围内，若12h h -=___________（用d 、1t ∆、2t ∆以及重力加速度g 表示），则可认为滑块下滑过程中机械能守恒。

（4）另一小组的同学想用如图3所示的装置做此实验。

在实验前通过垫块平衡了小车所受的阻力。

该小组同学认为，平衡阻力后小车和砂桶系统的机械能是守恒的，你是否同意？并说明理由___________。

6．（2022·北京朝阳·一模）某课外活动小组用铜片、铝片和自来水制作了由多个自来水电池构成的电池组。

为了测量电池组的电动势E 和内阻r ，他们选用数字电压表（内阻大于10MΩ）、电阻箱（0~9999Ω）以及开关与该电池组连接成电路进行实验。

（1）请在图1的方框中画出实验电路原理图___________。

（2）按照设计的电路图连接电路后，调节电阻箱接入电路的阻值R，并同时记录数字
电压表的读数U。

以1
U
为纵轴、
1
R
为横轴建立直角坐标系，描出数据点，得到图2所
示的图线。

已知图线在纵轴上的截距为b，斜率为k，由此可以求得电池组的电动势
E=___________，内阻r=___________。

（用b和k表示）
（3）该小组的同学想用上面数字电压表和电阻箱探究某光伏电池的特性。

他们通过查阅资料知道，光伏电池在特定光照条件下的伏安特性曲线如图3所示，则他们得到的U-R图像可能是图4中的___________。

参考答案：
1． 根据平衡条件，钩码静止时所受重力的大小等于弹簧弹力的大小 10.0 40.0 无影响
【详解】（1）[1]实验时认为可以用钩码所受重力的大小来代替弹簧弹力的大小，这样做的依据是根据平衡条件，钩码静止时所受重力的大小等于弹簧弹力的大小。

（2）[2][3]根据胡克定律有
0()F k x k L L =∆=-
所以图像的横截距表示L 0，斜率表示劲度系数，即
010.0cm L =
2
8.0
N/m 40.0N/m (30.010.0)10F k L -∆=
==∆-⨯ （3）[4]根据前面分析可知，弹簧自重体现在图像会出现横截距，但对图像的斜率无影响，所以对弹簧劲度系数的测量结果无影响。

2． 0.346~0.349 滑动变阻器 无法实现调节且易发生短路 2
π4Rd L
ρ= F 依据
P
I U
=
及家庭电路电压可得干路电流约为50A 【详解】(1)①[1]金属丝直径的测量值0.01mm×34.7=0.347mm
②[2][3]图中滑动变阻器应该采用分压电路，图中的接法无法实现调节且易发生短路； ③[4]若测得金属丝的长度为L ，直径为d ，电阻为R ，则根据
2
4L L
R S d ρ
ρπ== 金属丝的电阻率
2
π4Rd L
ρ= (2)[5][6]家电总功率为P =10kW 左右，则干路电流
10000A=45.4A 220
P I U =
= 接近50A ，则应该选用的导线是F ；
3． A
1 R 1 1.50(1.49 1.50) 0.83(0.810.85) 电源内阻太小 可在电源旁边串联一个较小阻值的定值电阻
【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A 1；
[2]由于电源内阻较小，为了调节方便，测量结果尽量准确，则滑动变阻器应选R 1； (2)[3]由图示电源U －I 图像可知，电源电动势
1.50V E =
由于误差1.49V~1.50V 均可。

[4]电源内阻
1.5 1.0
Ω0.83Ω0.6
U r I ∆-=
=≈∆ 由于误差0.81Ω0.85Ω均可。

(3)[5][6]根据串联电路中电压与电阻成正比，可知节滑动变阻器的滑片时电压表的示数取不到1.0V 以下，说明电源内阻太小，为了使电压表示数更小，可在电源旁边串联一个较小阻值的定值电阻。

4． 单层 V
d S
=
DACB 偏大 见解析 见解析 【详解】(1)[1]在“用油膜法估测分子的大小”实验中，我们的实验依据是：①油膜是呈单分子分布的；②把油酸分子看成球形；③分子之间没有空隙；由上可知，在水面上要形成单层分子油膜；
[2]一滴油酸的体积为V ，油酸分子的直径为
V d S
=
(2)[3]本实验首先要制备酒精油酸溶液，并明确一滴油酸酒精溶液中纯油酸的体积，同时通过量筒测出N 滴油酸酒精溶液的体积；同时向浅盘中倒入约2cm 深的水，将痱子粉均匀地撒在水面上；然后将此溶液1滴在有痱子粉的浅盘里的水面上，等待形状稳定后，将玻璃板放在浅盘上，用彩笔描绘出油酸膜的形状，将画有油酸薄膜轮廓的玻璃板放在坐标纸上，按不足半个舍去，多于半个的算一个，统计出油酸薄膜的面积。

则用此溶液的体积除以其的面积，恰好就是油酸分子的直径。

故正确的步骤为DACB 。

(3)[4]实验过程中，若油膜没有完全散开，则油酸溶液在水面上形成的油膜面积偏小，由V
d S
=
可知，实验测量的油酸分子的直径偏大。

(4)[5]合理之处：图乙的大致变化情况合理，因为分子间距由足够远减小到r 0的过程中分子力体现为引力做正功，分子势能减小，所以r 0处的分子势能最小，此后再靠近的过程中，分子力体现为斥力做负功，所以分子势能逐渐增大。

[6]①图乙r 1处分子势能为0的点不合理，由于分子力做功等于分子势能的变化，故分子间
距由足够远减小到r 1的过程中分子力做的总功应当为0，即甲图中r 1处以右F r -图线下的总面积应当为0，图中显然不符合。

②图乙在02r r r <<的范围内弯曲情况不合理，由于p E r -图线的斜率即为分子力，该区间的分子力是越来越大的，而图中的斜率显然越来越小。

5． 5.2 0.20 22221112()()d g t t ⎡⎤-⎢⎥∆∆⎣⎦ 不同意。

小车和砂桶组成的系统机械能不守恒。

挂上砂桶后，小车在沿长木板下滑的过程中，所受的阻力对系统做功，使得小车和砂桶系统不再满足机械能守恒的条件，即“只有系统内的重力和弹力做功”。

因此小车和砂桶组成的系统机械能不守恒。

（通过“小车下滑过程中，阻力做功使小车和砂桶系统的一部分机械能转化为内能，引起机械能减少”说明亦可。

）
【详解】[1] 游标卡尺的读数为
5mm 20.1mm 5.2mm d =+⨯=
[2] 滑块通过光电门Ⅰ的速度
3
11 5.210m/s 0.20m/s 0.026
d v t -⨯===∆ [3] 滑块沿光滑的斜面下滑过程机械能守恒，需要通过光电门测量通过滑块运动的速度
d v t
=∆ 滑块下滑过程中机械能守恒，减少的重力势能转化为动能
2222122121
1111()()()2222d d mg h h mv mv m m t t -=-=-∆∆ 整理化简得
221221
11()()()22d d g h h t t -=-∆∆ 2122221112()()d h h g t t ⎡⎤-=-⎢⎥∆∆⎣⎦
[4]不同意。

小车和砂桶组成的系统机械能不守恒。

挂上砂桶后，小车在沿长木板下滑的过程中，所受的阻力对系统做功，使得小车和砂桶系统不再满足机械能守恒的条件，即“只有系统内的重力和弹力做功”。

因此小车和砂桶组成的系统机械能不守恒。

（通过“小车下滑过程中，阻力做功使小车和砂桶系统的一部分机械能转化为内能，引起机械能减少”说明亦可。

）
6．1
b
k
b
B
【详解】（1）[1]电路如图所示
（2）[2][3]根据
U
E U r
R
=+
则
111
r
U E R E
=⨯+
则
1
b
E
=
r
k
E
=
解得
1
E
b
=
k
r
b
=
（3）[4]根据图3可知，开始随着电压的增大，但是电流是定值，根据
U IR
=
则开始一段是一条过原点的直线，然后随着电压的增大，电流减小，电阻值增大，最后电压达到一个定值
故选B。