北京市海定区2020届-2022届高考物理三年模拟（一模）试题汇编-实验题

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北京市海定区2020届-2022届高考物理三年模拟（一模）试题汇编-实验题1．（2020·北京海淀·一模）在“用双缝干涉测光的波长”实验中，将双缝干涉实验仪按要求安装在光具座上（如图），单缝保持竖直方向，并选用缝间距为d的双缝屏。从仪器注明的规格可知，毛玻璃屏与双缝屏间的距离为L。接通电源使光源正常工作。(1)组装仪器时，单缝和双缝的空间关系应该为___________。A．a代表单缝，b代表双缝B．a代表双缝，b代表单缝C．二者相互垂直放置D．二者相互平行放置(2)将红色滤光片改为绿色滤光片，其他实验条件不变，在目镜中仍可看见清晰的条纹，则__________。A．条纹为竖条纹                      B．条纹为横条纹C．与红光相比条纹间距变窄            D．与红光相比条纹间距变宽(3)经计算可得两个相邻明纹（或暗纹）间的距离为Δx，则这种色光的波长表达式为λ=_____（用题中所给字母表示）。2．（2020·北京海淀·一模）用如图所示装置验证机械能守恒定律。(1)除带夹子的重物、纸带、铁架台（含夹子）、电磁打点计时器、导线及开关外，在下列器材中，还需要使用的一组器材是____________。A．直流电源、天平（含砝码）B．直流电源、刻度尺C．交流电源、天平（含砝码）D．交流电源、刻度尺(2)实验中，先接通电源，再释放重物，得到如图所示的一条纸带。在纸带上选取连续打出的5个点A、B、C、D、E，测得C、D、E三个点到起始点O的距离分别为hC、hD、hE。已知当地重力加速度为g，打点计时器打点的周期为T。设重物的质量为m，则从打下O点到打下D点的过程中，重物的重力势能减少量为___________，动能增加量为____________。（用上述测量量和已知量的符号表示）(3)对于上述实验，有的同学提出研究的运动过程的起点必须选择在O点，你同意这种看法吗？如果同意请你说明理由；如果不同意，请你给出当起点不在O点时，实验中验证机械能守恒的方法__________。(4)机械能包括动能、重力势能和弹性势能，为了在三种能量相互转化的情况下再次验证机械能守恒定律，实验小组设计了如图所示的实验装置。力传感器一端固定在铁架台的横梁上，另一端与轻弹簧相连，轻弹簧下端悬挂着下表面水平的重物，在重物正下方放置着上表面水平的运动传感器，两个传感器再通过数据采集器和电脑相连（图未画出）。实验过程中保持铁架台固定，弹簧始终在弹性限度内，重物只在竖直方向上下运动，没有转动。他们首先用天平测得重物的质量为m，然后：①用运动传感器实时记录重物的速度继而得到重物的动能Ek； ②选择运动传感器的上表面所在位置为重力势能零点，用运动传感器实时记录重物下表面与运动传感器上表面的距离，继而得到重物的重力势能Ep；③将弹簧原长时重物下表面到运动传感器上表面间的距离，与物体运动过程中这两个表面间的实时距离之差作为弹簧形变量，结合力传感器测得的弹力大小F，通过计算得到了弹簧在每个时刻的弹性势能E弹。分析上述三种能量之和E随时间的变化情况，如果在误差允许的范围内，E随时间保持不变，则可认为重物（包括地球）和弹簧组成的系统机械能守恒。已知实验得到的F-t图像如图所示，则如图所示的图像中可能正确的是_______。A． B．C． D．3．（2021·北京海淀·统考一模）（1）现用如图 所示双缝干涉实验装置来测量光的波长。①在组装仪器时单缝和双缝应该相互______放置。（选填“垂直”或“平行”）；②已知测量头主尺的最小刻度是毫米， 副尺上有 50 分度。某同学调整手轮使测量头的分划板中心刻线与某亮纹中心对齐，并将该亮纹定为第 1 条亮纹，此时测量头上游标卡尺的读数为 1.16 mm；接着再同方向转动手轮，使分划板中心刻线与第 6 条亮纹中心对齐，此时测量头上游标卡尺的示数如图所示，则读数为______mm。已知双缝间距 d=2.00×10-4 m，测得双缝到毛玻璃屏的距离 L= 0.800 m，所测光的波长 λ=______nm。（保留 3位有效数字）；③为减小误差，该实验并未直接测量相邻亮条纹间的距离∆x，而是先测量 n 个条纹的间距再求出∆x。下列实验采用了类似方法的有______。A．《探究两个互成角度的力的合成规律》的实验中合力的测量 B．《探究弹簧弹力与形变量的关系》的实验中弹簧的形变量的测量C．《用单摆测重力加速度》的实验中单摆的周期的测量D．《用油膜法估测油酸分子的大小》的实验中 1 滴油酸酒精溶液体积的测量 4．（2021·北京海淀·一模）如图所示，用“碰撞实验器”可以验证动量守恒定律，即研究两个半径相同的小球在轨道水平部分碰撞前后的动量关系。（1）为完成此实验，以下提供的测量工具中，本实验必须使用的是______；（选填选项前的字母）A．刻度尺             B．天平   C．打点计时器      D．秒表（2）关于本实验，下列说法中正确的是______；（选填选项前的字母）A．同一组实验中，入射小球必须从同一位置由静止释放B．入射小球的质量必须小于被碰小球的质量 C．轨道倾斜部分必须光滑D．轨道末端必须水平（3）图中O点是小球抛出点在地面上的垂直投影，实验时先让入射小球多次从斜轨上位置S由静止释放，通过白纸和复写纸找到其平均落地点的位置P，测出平抛射程OP。然后，把被碰小球静置于轨道的水平部分末端，仍将入射小球从斜轨上位置S由静止释放，与被碰小球相碰，并多次重复该操作，两小球平均落地点位置分别为M、N。实验中还需要测量的有______；（选填选项前的字母）A．入射小球和被碰小球的质量m1、m2B．入射小球开始的释放高度hC．小球抛出点距地面的高度HD．两球相碰后的平抛射程OM、ON（4）在某次实验中，记录的落点平均位置M、N几乎与OP在同一条直线上，在实验误差允许范围内，若满足关系式______，则可以认为两球碰撞前后在OP方向上的总动量守恒；［用（3）中测量的量表示］（5）某同学在上述实验中更换了两个小球的材质，且入射小球和被碰小球的质量关系为m1=2m2，其它条件不变。两小球在记录纸上留下三处落点痕迹如下图所示。他将米尺的零刻线与O点对齐，测量出O点到三处平均落地点的距离分别为OA、OB、OC。该同学通过测量和计算发现，两小球在碰撞前后动量是守恒的。①由此可以判断出图中B处是______；A．未放被碰小球，入射小球的落地点B．入射小球碰撞后的落地点C．被碰小球碰撞后的落地点②若进一步研究该碰撞是否为弹性碰撞，还需要判断关系式______是否成立。［用（5）中的物理量表示］5．（2022·北京海淀·一模）物理实验一般都涉及实验目的、实验原理、实验仪器、实验方法、实验操作、数据分析等。例如：（1）实验仪器。现有一个阻值约为的定值电阻，用多用电表测其电阻，应选用欧姆表_________挡（选填“”或“”）；图1为正在测量中的多用电表表盘，该电阻的阻值为________。（2）实验操作。某同学用如图2所示的装置探究弹簧弹力与形变量的关系。为完成实验，设计的实验步骤如下（实验中保证弹簧始终在弹性限度内）：A．将铁架台放在水平桌面上，把弹簧上端固定在铁架台的横杆上；B．将弹簧弹力大小F（其数值等于弹簧下端所挂钩码的重力大小）以及对应的弹簧伸长量的数据点，描在的坐标系中，画出弹力大小F随弹簧伸长量x变化的图线；C．观察弹簧自由下垂时下端所到达的刻度位置，并记录下端在刻度尺上的刻度；D．依次在弹簧下端挂上质量均为的1个、2个、3个、4个……钩码，待钩码静止后，分别记录弹簧下端所对应的刻度L，然后取下钩码；E.依据图像，写出弹簧弹力大小F与弹簧伸长量x的关系式，并解释该关系式中常数的物理意义；上述步骤按正确操作的先后顺序应为A、__________、E（填写步骤的序号）。（3）数据分析。在双缝干涉实验中，用红色激光照射双缝，在屏幕上形成双缝干涉图样。若已知双缝之间的距离为，测得双缝到屏幕的距离为，第1条到第6条亮条纹中心的距离为，则红光的波长为____________m（保留2位有效数字）。实验中并未直接测量相邻两个亮条纹间的距离，而是测量第1条到第6条亮条纹中心的距离，请分析说明这样做的理由____________。6．（2022·北京海淀·统考一模）如图1所示，用“碰撞实验器”可以验证动量守恒定律，即研究两个小球碰撞前后的动量关系。图1中的O点为小球抛出点在记录纸上的垂直投影。实验时，先使A球多次从斜轨上位置P静止释放，找到其平均落地点的位置E。然后，把半径相同的B球静置于水平轨道的末端，再将A球从斜轨上位置P静止释放，与B球相碰后两球均落在水平地面上，多次重复上述A球与B球相碰的过程，分别找到碰后A球和B球落点的平均位置D和F。用刻度尺测量出水平射程。测得A球的质量为，B球的质量为。（1）实验中，通过测量小球做平抛运动的水平射程来代替小球碰撞前后的速度。①实验必须满足的条件有__________。A．两球的质量必须相等            B．轨道末端必须水平C．A球每次必须从轨道的同一位置由静止释放②“通过测量小球做平抛运动的水平射程来代替小球碰撞前后的速度”可行的依据是___________。A．运动过程中，小球的机械能保持不变B．平抛运动的下落高度一定，运动时间相同，水平射程与速度大小成正比（2）当满足表达式______时，即说明两球碰撞中动量守恒；如果再满足表达式_______时，则说明两球的碰撞为弹性碰撞。（用所测物理量表示）（3）某同学在实验时采用另一方案：使用半径不变、质量分别为的B球。将A球三次从斜轨上位置P静止释放，分别与三个质量不同的B球相碰，用刻度尺分别测量出每次实验中落点痕迹距离O点的距离，记为。将三组数据标在图中。从理论上分析，图2中能反映两球相碰为弹性碰撞的是____________。
参考答案：1．     AD     AC     【详解】(1)[1]AB．双缝的光来自于同一个单缝，因此单缝a距离光源更近，A正确，B错误；CD．双缝与单缝应该平行放置，才能观察到双缝干涉实验，C错误，D正确。故选AD。(2)[2] AB．由于单缝保持竖直，条纹的方向与单缝平行，因此条纹竖直，A正确，B错误；CD．由于绿光的波长比红光的短，因此干涉条纹间距比红光的窄，C正确，D错误。故选AC。(3)[3]根据两个相邻的明纹间（或暗纹）间距为可得波长表达式2．     D     mghD          不同意，可以选择A点作为起点，研究从B到D的过程，测得各点到A点的距离分别为hAB、hAC、hAD和hAE，如果在误差允许范围内得出即可     AC【详解】(1)[1]由于电磁打点计时器需要交流电源，因此AB错误；计算机械能守恒时，重物的质量等式两边均有，可以相互抵消，不必测出；要用刻度尺测量点与点之间的距离，从而算出打某个点时速度及下降的高度，因此C错误，D正确。故选D。(2)[2]下降的高度为，因此减少的重力势能为；[3]打D点时的速度等于CE段的平均速度动能增加量(3)[4]不同意，可以选择A点作为起点，研究从B到D的过程，测得各点到A点的距离分别为hAB、hAC、hAD和hAE，如果在误差允许范围内得出即可证明机械能守恒。(4)[5]A．由于弹簧始终处于伸长状态，弹力最大时一定是最低点，重力能势最小，而弹力最小时一定是最高点，重力势能最大，A正确；B．弹簧弹力最大时，弹簧伸长量最大，弹性势能最大，而弹力最小时，一定是弹簧伸长量最小，弹性势能最小，B错误；C．弹簧的弹力最大和最小时，一定是物体速度为零，动能最小，而运动到平衡位置时，动能最大，C正确；D．无论弹簧的弹力如何变化，总的机械能保持不变，D错误。故选AC。3．     平行     15.00     692     CD【详解】（1）①[1]只有保证单缝和双缝互相平行，这样才能在屏上出现明暗相间的条纹;②[2]读数为15 mm +0.021 mm =15.02 mm由于第1条亮纹，此时测量头上游标卡尺的读数1.16mm,第6条亮纹中心对齐，测量头的读数15.00 mm ，所以根据得＝692 nm.③[3] 为减小误差，多次取平均值的方法,与此相同的是CD;4．     AB     AD     AD     m1·OP =m1·OM+m2·ON     C     m1·OC2=m1·OA2+m2·OB2【详解】(1)[1]本实验必须使用的有天平，用来测小球的质量，还有刻度尺，用来测小球平抛的水平位移，AB正确。故选AB。(2)[2]AC．同一组实验中，入射小球必须从同一位置由静止释放即可，轨道倾斜部分不必光滑，A正确，C错误；B．入射小球的质量必须大于被碰小球的质量，才能使两球碰后均向前运动，B错误；D．轨道末端必须水平，才能使小球做平抛运动，D正确。故选AD。(3)[3]实验中还需要测量的有入射小球和被碰小球的质量m1、m2，两球相碰后的平抛射程OM、ON，AD正确。(4)[4]若碰撞过程动量守恒，应满足小球做平抛运动竖直位移相同，故运动时间相同，由可知，平抛初速度与水平位移成正比，故应满足的表达式为m1·OP =m1·OM+m2·ON(5)[5]若入射小球和被碰小球的质量关系为m1=2m2，则表达式为2OP =2OM+ON由图可知OA=17.6cm、OB=25.0cm、OC=30.0cm，带入上式对比可得2OC=2OA+OB故C点是未放被碰小球时入射球的落地点，B处是被碰小球碰撞后的落地点，A是入射小球碰撞后的落地点，C正确。故选C。(6)[6]若是弹性碰撞，则满足机械能守恒m1=m1+m2整理可得m1·OC2=m1·OA2+m2·OB25．          1100     CDBE          若直接测量相邻两个亮条纹间的距离，测量误差较大，而测量第1条到第6条亮条纹中心的距离，然后再除以5，得到相邻亮条纹间距的平均值，测量误差较小【详解】（1）[1]应选用欧姆表挡位，这时指针停在刻度10附近，指针处在表盘中间区域，误差较小。[2]电阻值为读数乘以倍率，则该电阻的测量值为。（2）[3]按正确操作的先后顺序应为A、C、D、B、E。（3）[4]双缝干涉实验中，相邻两条两条纹的间距为整理得其中代入数据解得红光的波长为[5]若直接测量相邻两个亮条纹间的距离，测量误差较大，而测量第1条到第6条亮条纹中心的距离，然后再除以5，得到相邻亮条纹间距的平均值，测量误差较小。6．     BC##CB     B               A【详解】（1）[1]A．为防止碰后小球A反弹，应使A的质量大于B的质量，故A错误；B．为保证小球做平抛运动，轨道末端必须水平，故B正确；C．为保证小球A到轨道末端时的速度相等，A球每次必须从轨道的同一位置由静止释放，故C正确。故选BC。[2] 小球做平抛运动的过程，有整理得 ，发现，平抛运动的下落高度一定，运动时间相同，水平射程与速度大小成正比。故选B。（2）[3]因为可用小球做平抛运动的水平射程来代替小球抛出时的速度，根据动量守恒有[4]若碰撞过程为弹性碰撞，则机械能守恒，有即（3）[5]因为碰撞前，球A的速度不变，则球A单独落地时的一直不变。 根据整理得因为三组数据中球B的质量不同，故图像中，三个数据点与原点连线的斜率不同，且代入数据得斜率分别为 ， ，故选A。