专题18 实验综合-【一飞冲天·高考专项】2025年高考专题分类物理

一冲天 专题十八 实验综合 )基础题 1.(2022·南开中学第五次月考)在“探究加速度与力、质量的关系”的实验中，某同学利用如图甲所示 的装置。 小车、纸带打点计时器 槽码 (1)下列实验与该实验采用相同实验方法的是 打点 计时器 G G 纸带 甲 A.斜面理想实验 B.共点力合成实验 C.影响向心力大小因素实验D.验证机械能守恒定律 (2)由于供电电网不稳定，当时电网中交变电流的实际频率是f=52Hz,小张同学依然用f=50Hz 代入计算得到的加速度测量值比实际值 (选填“大”或“小”)。 (3)小刘同学根据实验数据做出的F图像如图乙所示， a/(m·s2) OA FNN 请分析该图线不通过坐标原点的原因： 请分析BC段图线明显偏离直线的原因： 2.(2020·南开中学第六次月考)某同学做“用单摆测重力加速度”实验。 (1)用游标卡尺测量摆球直径d,把摆球用细线悬挂在铁架台上，用米尺测量出悬线长度1。某次测 量摆球直径时游标卡尺示数部分如图甲所示，则摆球直径为d= cm。 (2)理论上测出多组单摆的摆长1和运动周期T,作出T-(图像，T2-1图像是一条过坐标原点的直 线，某同学根据实验数据作出的图像如图乙。造成图像不过坐标原，点的原因可能是 专题十八实验综合 由图像斜度求出的重力加速度g= m/s2(取π2=9.87)，测量值相比真实值 (选 填“偏大”“偏小”或“不变”)。 ↑Ts2 4.0 3 cm 游标尺 o -10 99/cm 甲 乙 3.(2024·南开区期未)在“探究弹簧弹力与形变量的关系”的实验中，实验装置如图甲所示，轻弹簧所 受的水平拉力F等于所挂钩码的重力。实验时先测出不挂钩码时弹簧的自然长度，再将5个钩码逐 个挂在轻绳的下端，测出每次弹簧相应的长度L。某同学通过实验测出了6组数据，并在图乙的坐标 系中描点。 AF/N 2.0 T 1.6 1.2 0.8 0.4 0510152025L/(×10-2m 乙 (1)在图乙中作出F-L图像。 (2)由图线可得出该弹簧的原长为 cm,弹簧的劲度系数为 N/m(结果保留两位有效 数字)。 (3)该同学的测量、记录和描点都规范正确，但图乙中的一个描点(19c,2.0N)位置明显有偏差，造 成这个现象的原因是 4.(2023·十二校二模)某同学在家做“用单摆测量重力加速度”的实验。 (1)下图中有关器材的选择和安装最合理的是 粗的金属杆 粗的金属杆 铁夹 0▣ 0T11r▣ 马铁夹 细丝线 弹性棉绳 细丝线 弹性棉绳 6一铁球 6塑料球 G铁球 6铁球 A B D (2)由于家中没有游标卡尺，无法测小球的直径d,该同学将摆线长度作为摆长1， 测得多组周期T和1的数据，作出1-T2图像，该同学实验得到的1T2图像应是 下图中的 (选填“α”“b”或“c”);该同学利用所作出的l-T2图像的斜率 采用正确的数据处理方法计算出了当地的重力加速度大小，从理论上讲用这种 方法得到的当地重力加速度 (选填“偏大”或“偏小”或“准确”)。 专题分类 物理 提升题 1.(2023·南开中学第三次月考)在“验证动量守恒定律”的实验中： (1)某同学先采用如图甲所示的装置进行实验。把两个小球用等长且不可伸长的细线悬挂于同一 点，让B球静止，拉起A球，由静止释放后使它们相碰，碰后粘在一起（小球的直径d相等且远小 于细线长度L)。实验中必须测量的物理量有 。（多选) A.细线的长度L B.A球质量mA和B球质量g C.释放时A球被拉起的角度O, D.碰后摆起的最大角度02 E.当地的重力加速度g (2)某同学又用如图乙所示的装置做验证动量守恒定律的实验，下列说法中不符合本实验要求的是 。(多选) A.斜槽轨道必须是光滑的 B.斜槽轨道末端的切线是水平的 C.入射小球每次都从斜槽上的同一位置由静止释放 D.入射小球与被碰小球满足m,<m2,r1=r2 m11 77 单位：cm M ←13.50-→ 43.50 45.00 丙 (3)若该同学在用如图乙所示的装置的实验中，正确操作，认真测量，得出的落点情况如图丙所示，则 入射小球质量和被碰小球质量之比为 2.(2023·河西区二模)用如图甲所示实验装置做“用单摆测重力加速度”的实验。 (1)在摆球自然悬垂的状态下，用米尺测出摆线长为1，用游标卡尺测得摆球的直径为d,则单摆摆长 为 (用字母l、d表示)。 (2)为了减小测量误差，下列说法正确的是 A.将钢球换成塑料球 B.当摆球经过平衡位置时开始计时 C.把摆球从平衡位置拉开一个很大的角度后释放 D.记录一次全振动的时间作为周期，根据公式计算重力加速度g 一冲天 +T21s2 B O LA LB 甲 乙 (3)若测得的重力加速度g值偏小，可能的原因是 。(多选) A.把悬点到摆球下端的长度记为摆长 B.把摆线的长度记为摆长 C.摆线上端未牢固地系于悬点，在振动过程中出现松动 飞冲天 L/m D.实验中误将摆球经过平衡位置49次记为50次 (4)某同学利用质量分布不均匀的球体作摆球测定当地重力加速度，摆球的重心不在球心，但是在球 心与悬点的连线上。他仍将从悬点到球心的距离当作摆长L,通过改变摆线的长度，测得6组 和对应的周期T,画出T-L图线，然后在图线上选取A、B两个点，坐标分别为(LA,TA)、(LB, T),如图乙所示。由图乙可计算出重力加速度g= 3.(2022·南开中学第四次月考)小明在家里做“用单摆测定重力加速度”的实验。他找到了一块外形 不规则的小石块代替摆球，设计的实验步骤是： A.将小石块用不可伸长的细线系好，结点为N,细线的上端固定于O点 B.用刻度尺测量ON间细线的长度1作为摆长 C.将石块拉开一个大约α=5的角度，然后由静止释放 D,从石块摆至某一位置处开始计时，测出30次全振动的总时间，由T-易得出周期 E.改变ON间细线的长度再做几次实验，记下相应的l和T 上根据公式g?,分别计算出每组1和T对应的重力加速度g,然后取平均值即可作为重力加速 度的测量结果 甲 一冲天 （)小明用ON的长/为摆长，利用公式g=禁1求出的重力加速度的测量值比真实值 选 填“偏大”或“偏小”)。 (2)小明利用测出的多组摆长1和周期T的数值，作出T-1图像如图乙所示，通过测量计算出图像 的斜率为k,由斜率k求重力加速度的表达式是g= 4.(2022·南开区期中)在做“用油膜法估测分子大小”的实验中，所用油酸酒精溶液的浓度为每10mL 溶液中有纯油酸6mL,用注射器测得1mL上述溶液有75滴，把1滴该溶液滴入盛水且表面撤有痱 子粉的浅盘里，待水面稳定后，将玻璃板放在浅盘上，用笔在玻璃板上描出油酸的轮廓，再把玻璃板 放在坐标纸上，其形状和尺寸如图所示，坐标中正方形方格的边长为2cm。 (1)下列有关该实验的说法正确的是 。(多选) A.本实验也可直接将纯油酸滴水面上测量 B.本实验将油膜看成单分子油膜 C本实验忽略了分子的间隙 D.测量油膜面积时，由于不足一格的正方形面积无法估读，全部舍去 (2)该实验中每滴油酸酒精溶液中含有纯油酸的体积为 m3;油酸膜的面积是 m; 按以上实验数据估测出油酸分子的直径为 m(结果保留两位有效数字)。 5.(2024·天津一中开学考试)在“油膜法估测油酸分子的大小”实验中，有下列实验步骤： A.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； B.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； C.往浅盘里倒入约2c深的水，待水面稳定后将适量的痱子粉均匀地撒在水面上； 专题十八实验综合 D.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； E.根据一滴溶液中纯油酸的体积和油膜的面积计算出油酸分子直径。 (1)以上各实验步骤中正确的顺序是 (填写步骤前面的字母)。 (2)实验中所用的油酸酒精溶液的体积百分比浓度为0.05%，每滴溶液的体积为0.02L,描出油酸 膜边缘轮廓，正确数出约有100个小方格。已知玻璃板上正方形小方格的边长为1cm,则油酸膜 的面积约为 m。由以上数据，可估算出油酸分子的直径为 m。 (3)某同学在该实验中最终得到的油酸分子的直径和其他大多数同学的比较，数据偏大。出现这种 结果的原因，可能是 A.计算油酸膜面积时，错将所有不完整的方格作为完整的方格处理 B.水面上爽身粉撒的较多，油酸膜没有充分展开 C.求每滴溶液体积时，1mL的溶液的滴数多记了10滴 6.(2024·天津一中开学考试)某实验小组的同学利用如图甲所示的装置探究气体等温变化的规律，注 射器中密封了一定质量的气体。 THET○F 2压力表 空气柱 一橡胶套 (1)测得多组空气柱的压强p和体积V的数据后，为直观反映压强与体积之间的关系，若以p为纵坐 标，则应以 人】为横坐标，在坐标系中描点作图，作出的图线如图乙所示。 (2)实验过程中，下列操作正确的是 A.改变气体体积时应快速推拉活塞 B.推拉活塞时，手不能握住注射器含有气体的部分 C,实验前应先利用天平测量出注射器、活塞及压力表的总质量 (3)为能更准确地测出气体的压强，某同学直接用软管连通注射器和另一压强传感器（测量压强更准 确)，如图丁所示。用(1)中方法作出的图线如图丙所示，而该图线不过原点，为减小这一实验误 差，请写出一条改进建议：专题十八实验综合 基础题色 1,(1)C(2)小(3)不通过坐标原点可能是因为补偿阳阻力时 长木板倾角过小图线BC段弯曲可能是悬挂物总质量未满 足始终远小于小车及其砝码的总质量 解析：(1)在“探究加速度与力、质量的关系”的实验中，所用的 方法是控制变量法，在研究影响向心力大小因素实验中也是 用控制变量法：(2)由于供电电网不稳定，当时电网中交变电 的实际频率是f=52Hz,周期变小，相邻两点距离变小，则小 张同学依然用f=50Hz代入计算得到的加速度测量值比实 际值小；(3)由图像可知，当F增加到一定值时小车才开始有 加速度，可知该图线不通过坐标原点的原因可能是因为补偿 阻力时长木板倾角过小：该实验中是用槽码的重力来代替小 车的牵引力，但是必须使得槽码的质量远小于小车的质量及 其砝码时两者才近似相等，当逐渐增加槽码的重力时，当槽码 的质量不再远小于小车的质量及其砝码时，图线就要产生弯 曲，即BC段图线明显偏离直线的原因可能是悬挂物总质量 未满足始终远小于小车及其砝码的总质量。 2.(1)2.26(2)测摆长时漏掉了摆球的半径9.87不变 解析：(1)由图甲可知，摆球直径d=22mm十0.1×6mm= 22.6mm=2.26cm:(2)图像不通过坐标原点，将图像向右平 移1cm就会通过坐标原点，故相同周期下，摆长偏小1cm, 故可能是漏加摆球半径：由题意知g=,得下-女， g 图像斜率表示红，结合图像可知 4.0 g 81+99)X10s·m1, 解得g=9.87m/s:由k=4红可知周期T对图像斜率无影 响，故测量值相比真实值不变。 3.(1)如图所示 AFIN 2.0 1.6 1.2 0.8 0.4曲 0510152025L×10-2m (2)519(18~20)(3)钩码的重力超出了弹簧的弹性限度 解析：(2)由题图乙可知，弹簧原长为0.05m,即5cm,根据胡 克定徘有6=&-08sNm≈19Nm.8)描点 1.6-0 (19cm,2.0N)位置明显有偏差，可能是弹簧所受的拉力（即 钩码的重力)超出了弹簧的弹性限度。 4.(1)C(2)a准确 解析：(1)为了减小空气阻力对小球的影响，小球应选择密度 更大的铁球；小球摆动过程中，应保证摆长保持不变，故悬点 处应固定不动，细线选择弹性小的细丝线。(2)设小球的半径为 ,根据单损周期公式可得T=2红√一，整理得一景T- 则该同学实验得到的l-T2图像应是题图乙中的a:根据(= 章了-，可知T图像斜率太=景，可知图像斜率与小球 半径无关，故利用所作出的1T2图像的斜率采用正确的数据 处理方法计算出了当地的重力加速度大小，从理论上讲用这 种方法得到的当地重力加速度准确。 提升题 1.(1)BCD(2)AD(3)3:2 解析：(1)设碰撞前瞬间A球的速度大小为v,碰撞后瞬间速 度大小为)'，碰撞前由动能定理得mAgL(1一cosA)= mv一0，碰撞后到摆起的最高点的过程由动能定理得 1 -(m,十m)kL(1-cos)=0-合（m十ms,解得= √2gL(1-cos01),w=√2gL(1一cos02),碰撞过程系统动 量守恒，以水平向右为正方向，由动量守恒定律得mAv= (mnA十mg)v,整理得mA1-cos0,=(ma+)√1-cos2 所以必须测量的物理量有mA、mg、01和02。(2)A.斜槽轨道 不必光滑：D.为防止两球碰撞后入射小球反弹，入射小球与 被碰小球必须满足m1>m2。(3)设碰撞前入射小球的速度大 小为，碰撞后入射小球的速度大小为心，碰撞后被碰小球 的速度大小为2，碰撞过程系统动量守恒，以水平向右为正 方向，由动量守恒定律得m1%=m,十m22,两球碰撞后做 平抛运动，因为竖直方向的位移h相同，所以时间t相同，所 以有m,t=m1yt+m2ht,即m1xow=m1xaw十m2xoN,代入 数据解得m1：m2=3：2。 2.a)+号 (2)B(3)BC(4)4rL-L Ti-TA 解析：(1)在摆球自然悬垂的状态下，用米尺测出摆线长为1， 用游标卡尺测得摆球的直径为d,而单摆摆长是从悬点到摆 球中心的长度，即L=+号。(2)Λ将铜球换成塑料球，会 增加阻力的影响从而增加误差；B.当摆球经过平衡位置时开 始计时，可减小测定周期产生的误差：C.单摆的摆角要小于 5,否则就不是简谐振动了，所以把摆球从平衡位置拉开一个 很大的角度后释放，会增加实验误差；D.应该至少测量30次 全振动的时间测量周期，用记录一次全振动的时间作为周期 误差会较大。(3)根据T=2x√臣可知-兴。A把悬 点到摆球下端的长度记为摆长，则摆长的测量值L偏大，则 测得的g偏大；B.把摆线的长度记为摆长，则摆长的测量值L 偏小，则测得的g偏小：C.摆线上端未牢固地系于悬点，在振 动过程中出现松动，则实际摆长变大，计算所用的摆长偏小， 则测得的g偏小；D.实验中误将摆球经过平衡位置49次记 为50次，则周期测量值T偏小，则测得的g偏大。(4)若摆 球重心在球心以上x处，则T=2x√g λ一，整理得下=4红 L-4纪，则下-L图线的斜率k=4红，由题图乙可知图线的 g 斜率汇平帛对8 4π2(LB-LA) T-T 3a)偏小(2号 解桥：1)由单摆的周期公式T=2x√厂得8=竿，用ON 的长（作为摆长，摆长偏短，则测得的重力加速度偏小。(2）设 石块质心到N点的距离为R,则实际摆长为L=十R,则可得 ,L=2Ng T=2x ,庄，T=红(+R),可知下-1图像 g 斜率红可得重力加速度发分 g 4.(1)BC(2)8×10-122.88×10-22.8×100 解析：(1)A.本实验不可直接将纯油酸滴水面上测量，如果不 稀释，则在水面上形成的油膜不是单分子油膜；BC.本实验将 稀释的油酸在水面上尽可能地展开，形成单分子油膜，分子的 间隙根据d=号来计算直径：D.测量油膜面积时，多于半格 的按一格计算，少于半格的舍去：(2)每滴油酸酒精溶液中含 有纯油酸的体积V=l兴×8品=8X10l=8× 75 1012m,按照“多于半格的按一格计算，少于半格的舍去”的 方法得出油膜所占格数为72格，则油酸膜的面积S一2cm× 2cm×72=288cm2=2.88×10-2m2,油酸分子的直径d= V_8×102m3 S2.88X10m≈2.8X10“m. 5.(1)CADBE(2)1.0×10-21.0×109(3)B 解析：(2)油酸膜的面积S=nL2=100×(1×102)m2=1× 102m2,油酸体积V=0.05%×0.02×103×10-3m2=Sd, 解得d=1×10m。(3)A.计算油酸膜面积时，错将所有不 完整的方格作为完整的方格处理，相当于增大了油酸膜的面 积，导致油酸分子的直径计算值偏小；B.水面上爽身粉撒的 较多，油酸膜没有充分展开，相当于减小了油酸膜的面积，导 致油酸分子的直径计算值偏大；C.求每滴溶液体积时，1mL 的溶液的滴数多记了10滴，导致一滴油酸体积偏小，导致油 酸分子的直径计算值偏小。 6.(1)文(2)B(3)选用容积较大的注射器可改善（或实验中 气体的体积不能压缩得过小或测出软管中气体的体积等) 解析：(1由题图乙可知，过原点的直线是正比例函数，所以要 作p图像，则应以为横坐标。(2)A.改变气体体积时， 若快速推拉活塞，可能造成漏气，或者不满足等温条件，应缓 慢推拉活塞；B.推拉活塞时，手不能握住注射器含有气体的 部分，否则会造成温度变化：C.本实验中压强由压力表测量， 不是由平衡条件计算，所以不需要测出注射器、活塞及压力表 的总质量。(3)由题图丙可知，图线不过原点，是软管里的气 体没计算，体积的测量值偏小造成的，所以选用容积较大的注 射器可改善（或实验中气体的体积不能压缩得过小或测出软 管中气体的体积等)。