2025屆高考物理二輪復(fù)習(xí)：力學(xué)、熱學(xué)和光學(xué)實驗習(xí)題

專題強化練（十九）力學(xué)、熱學(xué)和光學(xué)實驗

1.（2024?深圳市一模）某同學(xué)利用打點計時器分析自身步行時的速度特征，把接在50

Hz的交流電源上的打點計時器固定在與人腰部等高的桌面上，紙帶穿過打點計時器限位孔,

一端固定在人腰部，人沿直線步行時帶動紙帶運動，打點計時器記錄人步行時的運動信息。

u<,?A?B?C?D?E?F

8.80ll.OO'1'12.00'1'll.OO'1'9.70=Sr-

單位：cm

紙帶氏度/cm

（1）選取點跡清晰的紙帶，每5個點取一個計數(shù)點，其中連續(xù)6個計數(shù)點/、B、C、D、

E、戶如圖甲所示，紙帶中8c段的平均速度3=m/so（保留2位有效數(shù)字）

（2）沿著計數(shù)點位置把紙帶裁開并編號，按編號順序把剪出的紙帶下端對齊并排粘貼在

坐標紙上，剪出的紙帶長度代表打出這段紙帶時間內(nèi)的平均速度，把每段紙帶上邊中點連接

成線，如圖乙所示，若用圖中曲線描述人運動的速度一時間關(guān)系，如果用縱坐標表示速度大

小，橫坐標表示時間，則紙帶的橫寬d對應(yīng)橫坐標中的時間長度為s,請根據(jù)圖估

算該同學(xué)的步幅為m。（保留2位有效數(shù)字）

解析：（1）相鄰兩個計數(shù)點間的時間間隔7=0.1s,紙帶中式1段的平均速度VBC=4=

0.11/

01m/s=1.1m/So

（2）紙帶的橫寬，對應(yīng)橫坐標中的時間長度7=0.10s,可把圖像看成v—t圖像，同學(xué)

的步幅為圖像一個周期內(nèi)每段紙帶面積之和，該同學(xué)的步幅s=（8.8+ll+12+ll+9.7）cm

20.53mo

答案：（1）1.1（2）0.100.53

2.某實驗小組使用圖甲所示的裝置測量某紅色激光的波長。用光具座固定激光筆和刻

有雙縫的黑色紙板，雙縫間的寬度d=0.2nun。激光經(jīng)過雙縫后投射到光屏中的條紋如圖乙

所示，由刻度尺讀出46兩亮紋間的距離*=mm。通過激光測距儀測量出雙縫到

投影屏間的距離￡=2.0m,已知=二4（Ax為相鄰兩條亮紋間的距離），則該激光的波

長1=m?如果用紫色激光重新實驗，相鄰亮紋間距會（選填“變

大”“變小”或“不變”）。

X

<=>CDCpCDOO?0?OCBOaCDc=)

|iiii|iiii|iill|iiii|liii|ilil|liii|liii|iill|iiii|liii|iili|iiii|liii|iiil|iiii|ilii|iiH[liii|liii|iill

0123456789K)單位:cm

圖7.

解析：刻度尺的最小刻度值為1mm,由刻度尺讀出/、8兩亮紋間的距離為65.0mm。由題

XLXA_65.0,XAx一,口、xd

圖乙可知10=~L0~mm=6.50mm,由-J=7可得4=—

6.50X10TX0.2Xl()T

。如果用紫色激光重新實驗，由于紫色激光的波長較

F6m=6.50Xl(Tm

AKx.

小，由方可知，&/不變，則相鄰亮紋間距會變小。

a=-L7-

答案：65.06.50X10-7變小

3.(2024?廣東省普通高中一模)某實驗小組利用單擺周期公式7=2測量當?shù)?/p>

重力加速度的值。

(1)為了較精確地測量重力加速度的值，以下四種單擺組裝方式，應(yīng)選擇(填字

母)。

OO

U小鋼球U小鋼球

CD

(2)組裝好單擺，先用刻度尺測量擺線長度,再用游標卡尺測量小球的直徑，其示數(shù)如

圖甲，則小球直徑為

(3)周期公式中的/是單擺的擺長，其值等于擺線長與之和。

(4)某次實驗時，改變擺長并測出對應(yīng)的周期，得到如下表的實驗數(shù)據(jù)并描點在圖乙的

坐標中，請在圖乙中作出7—￡圖像。

次數(shù)12345

Z/m0.500.600.700.800.90

T/s1.421.551.671.851.90

f/s2.022.402.793.423.61

(5)根據(jù)f~L圖像算出重力加速度g=m/s“結(jié)果保留3位有效數(shù)字)。

解析：(1)為了較精確地測量重力加速度的值，減小空氣阻力的影響，應(yīng)選擇小鋼球,

小球在擺動的過程中，要固定擺長不發(fā)生變化。

(2)該游標卡尺的分度值為0.1mm,

則小球的直徑d=1.8cm+9X0.1mm=18.9mm。

(3)周期公式中的/是單擺的擺長，其值等于擺線長與小球半徑之和。

(4)描點連線如圖所示。

(5)根據(jù)單擺的周期公式根據(jù)7s—/圖像的斜率4

4it236—0

=?=而3s7nl=45,,解得當?shù)氐闹亓铀俣却笮∑?小9.86m/s)

答案：⑴D(2)18.9(3)小球半徑(4)見解析圖

(5)9.86(9.83—9.89均可)

4.圖甲所示的是向心力演示儀，可探究小球做圓周運動所需向心力的大小戶與質(zhì)量以

角速度。和半徑r之間的關(guān)系。長槽的48處和短槽的C處分別到各自轉(zhuǎn)軸中心距離之比

為2：1：1。變速塔輪自上而下有三種組合方式，左右每層半徑之比由上至下分別為1:1、

2：1和3：1,如圖乙所示。

圖乙

(1)本實驗的目的是探究向心力的大小與小球質(zhì)量以角速度。和半徑r之間的關(guān)系，

下列實驗中采用的實驗方法與本實驗相同的是(填字母)。

A.用油膜法估測油酸分子的大小

B.用單擺測量重力加速度的大小

C.探究加速度與物體受力、物體質(zhì)量的關(guān)系

(2)在某次實驗中，把兩個質(zhì)量相等的鋼球放在/、C位置，探究向心力的大小與半徑的

關(guān)系，則需要將傳動皮帶調(diào)至第(選填“一”“二”或“三”)層塔輪。

(3)在另一次實驗中，把兩個質(zhì)量相等的鋼球放在6、C位置，傳動皮帶位于第二層，轉(zhuǎn)

動手柄，則當塔輪勻速轉(zhuǎn)動時，左右兩標尺露出的格子數(shù)之比約為o

A.1：2B.1：4

C.2：1D.4：1

解析：(1)探究向心力的大小與小球質(zhì)量以角速度。和半徑r之間的關(guān)系，采用的實

驗方法是控制變量法。用油膜法估測油酸分子的大小，采用的實驗方法是通過測量宏觀量來

測量微觀量的方法，故A錯誤；用單擺測量重力加速度的大小，分別測量出擺長和周期，通

過單擺周期公式計算得到重力加速度大小，不是采用控制變量法，故B錯誤；探究加速度與

物體受力、物體質(zhì)量的關(guān)系，采用的實驗方法是控制變量法，故C正確。

(2)在某次實驗中，把兩個質(zhì)量相等的鋼球放在4，位置，探究向心力的大小與半徑的

關(guān)系，應(yīng)使兩球的角速度相同，則需要將傳動皮帶調(diào)至第一層塔輪。

(3)在另一次實驗中，把兩個質(zhì)量相等的鋼球放在反C位置，則兩球做圓周運動的半徑

相等；傳動皮帶位于第二層，則兩球做圓周運動的角速度之比。左：。右=8：2兄=1：2,

根據(jù)尸=勿。，可知當塔輪勻速轉(zhuǎn)動時，左右兩標尺露出的格子數(shù)之比約為尸左：尸石=:

。窘=1:4?

答案：(DC(2)—(3)B

5.用圖a所示的裝置研究平拋運動，請完成相關(guān)實驗內(nèi)容。

(1)將斜軌固定在桌面上，反復(fù)調(diào)節(jié)斜軌末端成水平。

(2)在末端出口處安裝光電門并調(diào)節(jié)其到適當位置。將貼有坐標紙的木板緊靠在斜軌出

口處豎直放置，并在坐標紙上將出口處標為。點，過。點作水平線為x軸、豎直線為y軸。

(3)用螺旋測微器測量小球的直徑4其示數(shù)如圖b所示，則占mm。

(4)從斜軌上釋放小球，用每隔s曝光一次的頻閃照相機正對著木板照相。

(5)從數(shù)字計時器讀得小球通過光電門的遮光時間為6.2X10Ts,則小球通過光電門時

的瞬時速度-=m/s(保留2位有效數(shù)字)o

(6)根據(jù)頻閃照片中記錄的信息，在圖a的坐標紙上標出小球離開斜軌后的5個連續(xù)位

置/、B、C、D、E,讀得/、￡兩位置的水平距離為12.00cm,由此可求得小球做平拋運動

的初速度匹=m/s(保留2位有效數(shù)字)。

(7)多次實驗發(fā)現(xiàn)總是有口吸，導(dǎo)致這個結(jié)果的可能原因有(填選項前的字

母)。

A.小球在軌道斜面上受摩擦阻力

B.小球平拋運動過程受空氣阻力

C.小球平拋運動軌跡平面與坐標紙不平行

D.小球經(jīng)過光電門時，球心與光線不在同一高度

解析：(3)小球的直徑d=6mm+20.0X0.01mm=6.200mm。

(5)小球通過光電門時的瞬時速度

d6.200X10-3,,

TZ.-------------------------------r-m/o1Hm/o

⑹由題可知，相鄰兩點間的距離和時間間隔分別為3.00cm、白s,所以小球做平拋

、一-」《.、、士fx3.00X1。-'m.

IS動的初速度V2=~=-----：-------=0.90m/so

30$

(7)軌道斜面的作用是使小球獲得一個水平初速度，小球在軌道斜面上受摩擦阻力并不

影響吸的大小，故A不符合題意；小球平拋運動過程受空氣阻力，使得小球水平方向做減

速運動，水平位移偏小，吸值偏小，故B符合題意；小球平拋運動軌跡平面與坐標紙不平行,

會造成小球運動過程中在坐標紙上的水平投影位移偏小，吸偏小，故C符合題意；小球經(jīng)過

光電門時，球心與光線不在同一高度，會造成遮光時間偏短，則造成西偏大，故D符合題

，昂O

答案：(3)6.200(5)1.0(6)0.90(7)BCD

6.(1)在用油膜法估測分子大小的實驗中，用移液管量取0.25mL油酸，倒入標注250mL

的容量瓶中，再加入酒精后得到250mL的溶液，然后用滴管吸取這種溶液，向小量筒中滴

入100滴溶液，溶液的液面達到量筒中1mL的刻度，再用滴管取配好的油酸溶液，向撒有

排子粉的盛水淺盤中滴下2滴溶液，在液面上形成油酸薄膜，待油膜穩(wěn)定后，放在帶有正方

形坐標格的玻璃板下觀察油膜，如圖所示，坐標格的每個小正方形大小為2cmX2cm,由

圖可以估算出油膜的面積是cm2,由此估算出油酸分子的直徑是m(保留1

位有效數(shù)字)。

(2)做“用油膜法估測分子的大小”實驗時，三個同學(xué)都有一個操作錯誤，其中導(dǎo)致最

后所測分子直徑偏大的是(填字母)。

A.甲同學(xué)在配制油酸酒精溶液時，不小心把酒精倒多了一點，導(dǎo)致油酸酒精溶液的實

際濃度比計算值小了

B.乙同學(xué)用注射器和量筒測得58滴油酸酒精溶液為1mL,不小心錯記錄為57滴

C.丙同學(xué)計算油膜面積時，把所有不足半格的油膜都算成了一格

rxQ[-Q

解析：⑴液面上純油酸體積曄而X—mL=2Xl(TmL=2X10Tm3,由題圖計

算油膜面積，多于半格算一格，少于半格舍去，則油膜面積約為S=256cm,,油酸分子的直

V2X10-11

m?8X10'10mo

徑1d=-5=-0.--0-2-5--6

(2)甲同學(xué)在配制油酸酒精溶液時，不小心把酒精倒多了一點，導(dǎo)致油酸酒精溶液的實

際濃度比計算值小了，則一滴油酸酒精溶液的實際濃度比計算值小，計算得一滴純油酸的體

積比實際值大，則算出的直徑偏大，A正確；乙同學(xué)用注射器和量筒測得58滴油酸酒精溶

液為1mL,不小心錯記錄為57滴，則一滴油酸酒精溶液體積的計算值變大，算出的一滴油

酸酒精溶液中純油酸體積變大，則算出的直徑偏大，B正確；丙同學(xué)計算油膜面積時，把所

有不足半格的油膜都算成了一格，則計算得油膜面積變大，直徑變小，C錯誤。

答案：(1)2568X1O'10(2)AB

7.(1)某同學(xué)通過圖甲所示的實驗裝置，利用玻意耳定律來測定一顆形狀不規(guī)則的冰糖

的體積。

①將冰糖裝進注射器，通過推、拉活塞改變封閉氣體的體積和壓強。若實驗過程中不慎

將活塞拔出針筒，則(選填“需要”或“不需要”)重做實驗。

②實驗中通過活塞所在刻度讀取了多組體積，及對應(yīng)壓強0,為了在x分坐標系中獲得

直線圖像，應(yīng)選擇(填字母)。

A.p-，圖像B.0—彳圖像

C.K--圖像D.-一)圖像

PPV

③選擇合適的坐標后，該同學(xué)通過描點作圖，得到直線的函數(shù)圖像如圖乙所示，忽略傳

感器和注射器連接處的軟管容積，則這顆冰糖的體積為o

(2)某同學(xué)制作了一個“加速度測量儀”，用來測量垂直電梯豎直上、下運行時的加速

度，其構(gòu)造如圖1所示：將一根輕彈簧的上端固定在豎直放置且?guī)Э潭鹊摹靶喂饣∧?/p>

板上端，當彈簧下端懸掛0.9N重物并靜止時，指針指向31.0cm位置；當彈簧下端懸掛

1.0N重物并靜止時，指針指向30.0cm位置。實際測量時，該同學(xué)在該彈簧下端固定L0N

重物，重力加速度g取10ni/s?,所有計算結(jié)果均保留2位有效數(shù)字。

cm

32.0

31.0

30.0

圖1圖2

①該彈簧的勁度系數(shù)k=N/mo

②實際測量時，當指針指到31.0cm位置時，垂直電梯運行的加速度大小為

m/s2o

③如圖2所示，將該加速度測量儀水平使用，若指針仍指到31.0cm位置，則水平加速

2

度大小為m/so

解析：（1）①若實驗過程中不慎將活塞拔出針筒，針筒內(nèi)封閉氣體與外界相連，氣體質(zhì)

量改變，無法繼續(xù)實驗，需要重做實驗。

②設(shè)冰糖的體積為的根據(jù)玻意耳定律可得-貝IC+K,貝IV~^圖

像為直線。

③根據(jù)廿什九結(jié)合題圖乙可知這顆冰糖的體積為從

AF1—09

⑵①根據(jù)胡克定律可得C二,=計N/cm=10N/m。

②實際測量時，彈簧對小球的拉力尸=0.9N,根據(jù)牛頓第二定律儂一〃=儂，解得a=

1.0m/s2,方向豎直向下。

③將該加速度測量儀水平使用，若指針仍指到31.0cm位置，拉力仍為b=0.9N,根

2

據(jù)牛頓第二定律F=ma',解得a'=9.0m/so

答案：（1）①需要②C③b

⑵①10②1.0③9.0

8.某實驗小組要測量彈簧的勁度系數(shù)，他們利用智能手機中自帶的定位傳感器設(shè)計了

如圖甲所示的實驗，手機軟件中的“定位”功能可以測量手機豎直方向的位移（以打開定位

傳感器時手機的位置為初位置）o

T窗T機

s定位傳感器

中中中鉤碼

圖甲圖乙

（1）實驗小組進行了如下主要的實驗步驟,正確的順序是.

A.按圖甲安裝實驗器材，彈簧上端固定在橫桿上，下端與手機連接，手機重心和彈簧

在同一豎直線上

B.在手機下方懸掛一個鉤碼，緩慢釋放，當手機和鉤碼靜止時記錄下手機下降的位移

C.在坐標紙圖中描點作出A—X圖像，如圖乙所示

D.手托著手機緩慢下移，手離開手機，手機靜止時，打開手機中的定位傳感器

E.改變鉤碼個數(shù)A,重復(fù)上述操作，記錄相應(yīng)的位移X,數(shù)據(jù)如表格所示

鉤碼個數(shù)n123456

手機位移x/cm0.982.023.013.985.015.99

(2)已知每個鉤碼的質(zhì)量為50g,重力加速度g=9.8m/s2,由圖像乙可以求得彈簧的

勁度系數(shù)為N/m?

(3)實驗中未考慮手機所受重力使彈簧伸長，這對彈簧勁度系數(shù)的測量結(jié)果(選

填“有”或“無”)影響，說明理由

解析：(1)根據(jù)題意，由實驗原理可知，本實驗通過改變鉤碼的數(shù)量來改變彈簧的彈力,

通過手機的定位傳感器確定彈簧的形變量，通過作圖的方法得到彈簧的勁度系數(shù)，則正確的

實驗步驟為ADBECo

(2)根據(jù)題意，由胡克定律/=履可得〃儂=履，整理得由題圖乙可知，圖線

的斜率為1，則有'=1cm-1,解得次=49N/mo

mg

(3)由上述分析可知，彈簧的勁度系數(shù)是通過圖線的斜率與每個鉤碼所受重力的乘積得

到的，則未考慮手機所受重力使彈簧伸長，這對彈簧勁度系數(shù)的測量結(jié)果無影響。

答案：(l)ADBEC(2)49(3)無勁度系數(shù)是通過圖線的斜率與每個鉤碼所受重力的乘

積得到的

9.某同學(xué)在做“探究兩個互成角度的力的合成規(guī)律”的實驗時，己有的實驗器材有：兩

個彈簧測力計、橡皮條(帶兩個較長的細繩套)、三角尺、木板、白紙和圖釘。

(1)本實驗采用的科學(xué)方法是(填字母)。

A.理想實驗法B.等效替代法

C.控制變量法D.理想模型法

(2)下列幾項操作有必要的是(填字母)。

A.兩個彈簧測力計的示數(shù)必須相等

B.兩個彈簧測力計之間的夾角必須取90°

C.橡皮條應(yīng)和兩繩套夾角的角平分線在一條直線上

D.同一次實驗中，結(jié)點。的位置不變

(3)對減小實驗誤差有益的做法是(填字母)。

A.彈簧測力計、細繩、橡皮條都應(yīng)與木板平行

B.用兩彈簧測力計同時拉細繩時兩彈簧測力計示數(shù)之差應(yīng)盡可能大

C.標記同一細繩方向的兩點要近一些

(4)圖中四個力中，不是由彈簧測力計直接測得的是o

解析：(1)合力與分力作用效果相同，實驗方法為等效替代法，故選B。

(2)兩個彈簧測力計的示數(shù)適當大些，但不必一定相等，故A錯誤；兩個彈簧測力計之

間的夾角適當大些，不一定取90°,故B錯誤；橡皮條對結(jié)點的拉力與兩細繩套的拉力的

合力平衡，而兩細繩套的拉力不一定相等，所以橡皮條與兩繩套夾角的角平分線不一定在一

條直線上，故C錯誤；同一次實驗中，為了保證兩分力的作用效果不變，結(jié)點。的位置不變,

故D正確。

(3)為了減小實驗誤差，彈簧測力計、細繩、橡皮條都應(yīng)與木板平行，故A正確；用兩

彈簧測力計同時拉細繩時兩彈簧測力計示數(shù)應(yīng)適當大些，示數(shù)之差不需要太大，故B錯誤；

為了更加準確記錄力的方向，標記同一細繩方向的兩點要遠一些，故C錯誤。

(4)用平行四邊形定則作出的合力在平行四邊形的對角線上，所以不是由彈簧測力計直

接測得的是幾

答案：⑴B(2)D(3)A⑷尸

10.用光電門測重力加速度的實驗裝置如圖。一直徑為d的鋼球從光電門正上方由靜止

開始自由下落，測得剛開始下落時，鋼球球心到光電門的距離為廣,用計時裝置測出鋼球通

過光電門的時間為九用鋼球通過光電門的平均速度表示鋼球球心通過光電門的瞬時速度，

不考慮空氣阻力。

。鋼球

H光電門^

I裝直

II

(1)鋼球球心通過光電門時的速度大小/=O

(2)當?shù)刂亓铀俣却笮=o

(3)由于實驗中用鋼球通過光電門的平均速度表示鋼球球心通過光電門的瞬時速度，導(dǎo)

致重力加速度的測量值________(選填“大于”“小于”)其真實值。

解析：(1)鋼球球心通過光電門時的速度大小v=；。

(2)鋼球做自由落體運動，有2加=亡所以€=五牙。

(3)鋼球通過光電門的平均速度等于中間時刻的瞬時速度，而球心通過光電門的中間位

置的速度大于中間時刻的速度，因此鋼球通過光電門的平均速度小于鋼球球心通過光電門的

瞬時速度，所以求得的加速度偏小。

答案：（1）,/、

⑵荻d（3）小于

11.一研究性學(xué)習(xí)小組利用圖甲所示的裝置測定滑塊加速運動時與平直長木板間的動摩

擦因數(shù)。

（1）實驗過程如下：

①將長木板固定在水平桌面上，其右端安裝定滑輪，左端固定位移傳感器；總質(zhì)量為〃

的滑塊（含拉力傳感器）在長木板上緊靠位移傳感器放置,拉力傳感器通過細繩跨過定滑輪與

質(zhì)量為m的重物連接，調(diào)節(jié)使細繩與長木板平行；

②靜止釋放滑塊，記錄拉力傳感器和位移傳感器的數(shù)據(jù)，用計算機擬合得到滑塊位移隨

時間變化的s—力圖像如圖乙所示，該圖線的函數(shù)表達式是s=l.19/（m）,則可得滑塊加

速度a=m/s"計算結(jié)果保留2位小數(shù)）；

③若滑塊的加速度為a時，拉力傳感器示數(shù)為凡則滑塊與長木板間的動摩擦因數(shù)〃=

（用題中物理量字母符號表示）。

（2）本實驗中（選填“需要”或“不需要”）滿足滑塊質(zhì)量遠大于重物質(zhì)量。

解析：（1）①為了減小誤差，需調(diào)節(jié)長木板右端定滑輪使細繩與長木板平行。

②根據(jù)片"|十可得v=2.38t（m/s）,再根據(jù)a=y-^

可得a=2.38m/s2o

③根據(jù)牛頓第二定律可得F~nMg=Ma,

（2）由于拉力可以通過拉力傳感器得知，所以不需要滿足滑塊質(zhì)量遠大于重物質(zhì)量。

答案：（1）①長木板右端定滑輪②2.38

Mg

（2）不需要

12.（2024?廣東省部分學(xué)校一模）某研究學(xué)習(xí)小組用圖甲所示的裝置探究加速度與合力

的關(guān)系?？邕^輕質(zhì)定滑輪的輕質(zhì)細線兩端連接兩個完全相同的空鋁箱，左側(cè)鋁箱下端連接紙

帶，向右側(cè)鋁箱中放入質(zhì)量為0的祛碼，由靜止釋放后，鋁箱運動的加速度大小a可由打點

計時器打出的紙帶測出，改變右側(cè)鋁箱中祛碼的質(zhì)量，重復(fù)實驗，得到多組a、0值。已知

當?shù)氐闹亓铀俣却笮取9.8m/s2,打點計時器所接電源的頻率為50Hzo

輕-

鐵滑

架鋁箱

臺知箱

r

=c紙

帶

圖甲

12.99

1.00

1

8.99

7.01

圖乙

點間還

兩計數(shù)

相鄰

a〃

、B、

。、/

圖中

帶，

想紙

條理

的一

所示

圖乙

打出

過程中

(i)實驗

數(shù))。

2位小

保留

結(jié)果

m/s?(

=

小a

度大

加速

動的

箱運

則鋁

出，

未畫

數(shù)點

個計

有九

)。

小數(shù)

留2位

果保

kg(結(jié)

4

質(zhì)量

箱的

空鋁

每個

知，

據(jù)可

的數(shù)

丙中

據(jù)圖

(2)根

圖丙

02