备战2025年高考物理(山东专用)押山东卷实验题13力学和热学、光学实验题(学生版+解析)练习

这是一份备战2025年高考物理(山东专用)押山东卷实验题13力学和热学、光学实验题(学生版+解析)练习，文件包含备战2025年高考物理山东专用押山东卷实验题13力学和热学光学实验题教师版docx、备战2025年高考物理山东专用押山东卷实验题13力学和热学光学实验题学生版docx等2份试卷配套教学资源，其中试卷共51页， 欢迎下载使用。

题型一 力学实验
1.测量物体的瞬时速度和加速度
1．（2025·浙江·模拟预测）
(1)图（a）所示为“验证机械能守恒定律”实验所需要的部分实验器材，还必需的实验器材是（ ）。
A．天平B．秒表C．刻度尺D．弹簧秤
(2)电磁打点计时器接学生电源时，应该接图（b）中的 （选填“直流”或“50Hz交流”）输出端。
(3)某学生开始时的操作如图（c）所示，指出不妥的地方（至少两个）。
① ；
② 。
(4)该学生正确进行实验，得到如图（d）所示的纸带，图中“0、1、2、9、10、11”为打出的计时点，计时点10对应的读数为 cm，打下此点时纸带的速度为 （结果保留3位有效数字）。
(5)纸带上“0”与“1”、“1”与“2”、“9”与“10”、“10”与“11”间的距离分别为、、、，“1”与“10”间的距离为，打点计时器的打点周期为，重力加速度为，则从“1”到“10”的过程验证机械能守恒定律的表达式为 （用题给字母表示）。
2．（2025·天津·一模）某小组同学在研究小车做匀变速直线运动的实验中，利用重物牵引小车，用频率为50Hz的电火花计时器打点，得到一条清晰的纸带，取其中的O、A、 B、 C……七个点（每两个点中间还有9个点未画出）进行研究。
(1)电火花计时器使用220V的 （填“交流”或“直流”）电源，小车向 运动（相对图中方位填“左”或“右” ）。
(2)该小组同学根据图中的数据判断出小车做匀变速运动，由纸带可求得打下E点时小车的瞬时速度大小为 m/s， 小车运动的加速度大小为 m/s²。（（结果保留2位小数）
2.探究弹簧弹力与形变量的关系
3．（2025·山西忻州·一模）探究弹簧弹力与形变量的关系时，实验装置如图甲所示。轻弹簧的左端固定在水平桌面上，并与桌子边沿的毫米刻度尺的零刻度线对齐。从弹簧中心穿过的细线，一端固定在弹簧的右端，另一端通过滑轮可悬挂钩码。细绳与水平桌面平行，弹簧右端连有一竖直指针，其位置可在刻度尺上读出。主要实验步骤如下：
①不挂钩码，记录指针位置的刻度值；
②在绳下端挂上一个钩码（每个钩码质量），系统静止后，记录指针位置的刻度值；
③在弹性限度内逐次增加钩码个数，记录砝码的个数及指针位置的刻度值；
回答下列问题：

(1)图甲指针所处位置对应的钩码数为5个，其读数 ；
(2)将描在图乙中，连同已描出的点作出图像；

(3)取，可求得弹簧的劲度系数 （保留3位有效数字）。
4．（2025·陕西商洛·二模）某同学用如图甲所示的装置测量弹簧的劲度系数。该同学将弹簧竖直悬挂，先不挂钩码，记下弹簧下端指针指示的标尺刻度，然后在弹簧的下端悬挂钩码保持静止，并改变钩码个数，读出弹簧下端指针每次对应的标尺刻度，其中某次弹簧指针指示的标尺刻度如图乙所示。该同学根据测得的数据作出不同个数的钩码所受的总重力与对应弹簧伸长量之间的关系图像如图丙所示。
(1)图乙中的指针指示的刻度为 cm。
(2)该弹簧的劲度系数为 （结果保留三位有效数字）。
(3)本实验中，由于未考虑弹簧的自重，弹簧劲度系数的测量值 （填“大于”“小于”或“等于”）真实值。
3.验证力的平行四边形定则
5．（2025·福建龙岩·一模）某个实验小组做“探究两个互成角度的力的合成规律”实验，方案如图甲所示。步骤如下：
①用两个弹簧测力计互成角度的拉细绳套，使橡皮筋伸长，结点达到纸面上某一位置。记录结点位置、两个弹簧测力计的示数、和方向；
②只用一个弹簧测力计，仍将结点拉到位置，记录弹簧测力计的示数和方向；③根据力的平行四边形定则，作出和的合力；
④作出四个力的图示；
⑤比较和的一致程度。
(1)本次实验需要用到带细绳套的橡皮条，图乙中最合适的是 （填写序号）；
(2)步骤①中某个弹簧测力计指针位置如图丙所示，其读数为 ；
(3)如图丁所示，一定沿方向的力是 （选填“”或“”）。
6．（2025·吉林长春·二模）某同学用图（a）所示的实验装置探究两个互成角度的力的合成规律，量角器竖直固定，0刻度线水平。三根细绳结于点，其中一根细绳悬挂重物，另外两根细绳与弹簧测力计a、b挂钩相连，互成角度同时拉两测力计，使结点与量角器的中心点始终在同一位置。
(1)某次测量时测力计的示数如图（b）所示，读数为 （结果保留1位小数）。
(2)关于该实验，下列说法正确的是___________。
A．连接测力计的细绳之间夹角越大越好
B．实验前必须对测力计进行校准和调零
C．实验过程中应保持测力计与量角器所在平面平行
(3)初始时，与两测力计相连的细绳所成夹角如图（a）所示，保持夹角不变，顺时针缓慢转动两测力计直至测力计水平，在此过程中，测力计的示数___________。
A．一直变大B．一直变小
C．先变大后变小D．先变小后变大
4.探究加速度与力、质量的关系
7．（2025·青海海南·一模）某兴趣小组设计了“质量一定时，探究加速度与力的关系”实验方案，如图甲所示。小车的质量为M，砂和砂桶的总质量为m，不计滑轮和细线的质量，不计细线与滑轮间的摩擦。
(1)对本实验的操作，下列说法正确的是_______。
A．实验中需要用天平测量砂和砂桶的质量m
B．实验中需要调节滑轮的高度，使细线与长木板平行
C．实验中需要保证砂和砂桶的总质量m远小于小车的质量M
D．先悬挂砂桶，再调整长木板的倾角，当小车拖着纸带沿长木板匀速下滑即达到平衡摩擦力的效果
(2)实验过程中，打出的一条纸带如图乙所示。打点计时器使用频率为50Hz的交流电源，纸带上标注的0、1、2、3、4、5、6为计数点，相邻两计数点间还有四个计时点未画出。测出，，，，，若根据纸带上的数据，可得打“2”点时小车的速度大小，则测得“2”“3”两点间的距离 ，小车的加速度大小 （最后一空结果保留两位有效数字）。
8．（2025·浙江宁波·一模）两研究小组分别用图甲和图乙装置探究“物体质量一定时，加速度与力的关系”。装置甲中各器材如图所示，装置乙中含有：带有遮光条的小车容器（内有一压力传感器，可测小钢球对容器后侧壁的压力）、光电门、一端带有定滑轮的木板、重物、直径略小于容器宽度的小钢球（忽略小球和容器之间的摩擦力）、细线。
(1)若图甲中所挂重物的重力视为小车的合力，若图乙中压力传感器的示数视为小球所受合力。则在实验过程中，需要满足重物质量远小于小车质量的是 （填“甲”、“乙”或“甲和乙”），同时，甲装置中需要长木板 ，乙装置中需要长木板 。
A．保持水平 B．倾斜一特定角度 C．倾斜任意一小角度
(2)在正确操作的前提下，图乙装置改变重物质量，小车从同一位置开始运动，记录多组压力传感器示数和遮光时间，已知小球的质量为，遮光条的宽度为。根据测量的数据，实验小组作出图像，图像斜率为，则钢球开始运动的位置到光电门的距离为 （用字母m、d、k表示）。
5.探究平抛运动的特点
9．（2025·安徽·一模）小明同学预习“实验：探究平抛运动的特点”这一内容时，在家里就地取材设计了实验。如图（1）所示，在高度为的水平桌面上用长木板做成一个斜面，使小球从斜面上某一位置滚下，滚过桌边后小球做平抛运动。当地重力加速度为。
(1)关于本实验，下列说法正确的是 。
A．实验时应保持桌面水平
B．应使用体积小、质量大的小球
C．必须保证长木板与桌面的材料相同
(2)为了记录小球的落点痕迹，小明依次将白纸和复写纸固定在竖直墙上，再把桌子搬到墙壁附近。从斜面上某处无初速度释放小球，使其飞离桌面时的速度与墙壁垂直，小球与墙壁碰撞后在白纸上留下落点痕迹。改变桌子与墙壁的距离（每次沿垂直于墙壁方向移动），重复实验，白纸上将留下一系列落点痕迹，挑选有4个连续落点痕迹的白纸，如图（2）所示。根据测量的数据，可得小球离开桌面时的速度大小为 ，打到B点时的速度大小为 。（结果均保留1位小数）
10．（2024·浙江湖州·二模）某同学利用图磁吸式装置探究平抛运动的规律。
(1)在调节轨道时，发现水平仪的状态如图所示，此时应将轨道的右端调 （选填“高”或“低”）。
(2)进一步用手机的“慢动作”功能拍摄，并从视频中，每24帧选取一帧进行处理得到如图所示的抛体运动“频闪图片”，坐标板上最小一格实际长度为1cm。由图像可知该手机拍摄时的帧率最有可能是_______
A．240帧/秒B．480帧/秒C．960帧/秒
(3)结合②问的信息可求出小球的水平速度为 （计算结果保留两位有效数字）。
6.验证机械能守恒定律
11．（2025·云南贵州·二模）某同学用如图甲所示的装置验证机械能守恒定律，铁架台上端固定有电磁释放装置A（断开开关，可使小球从静止开始自由下落），下端安装有与数字计时器相连的光电门B。实验过程如下：
（1）用螺旋测微器测量小球的直径，示数如图乙所示，小球直径 mm。
（2）调节光电门位置，使小球从电磁释放装置处释放后能自由通过光电门。
（3）用刻度尺测量出小球释放位置到光电门的高度，释放小球，并记录小球通过光电门的遮光时间。已知小球的质量为，则小球从释放位置运动到光电门的过程中，增加的动能为 （用、、表示）。
（4）改变光电门的高度，多次实验得出相应的实验数据，根据数据作出图像，如果小球下落过程中机械能守恒，则该图像应是一条直线，且该直线的斜率应为 （用和重力加速度表示）。
12．（2025·河南·三模）某同学用如图甲所示的装置验证机械能守恒定律。他将两物块和用轻质细绳连接并跨过轻质定滑轮，下端连接纸带，纸带穿过固定的打点计时器，用天平测出两物块的质量从高处由静止开始下落，拖着的纸带打出一系列的点，对纸带上的点迹进行测量，即可验证机械能守恒定律，图乙给出的是实验中获取的一条纸带，0是打下的第一个点，每相邻两计数点间还有4个点（图中未标出），计数点间的距离如图乙所示，已知打点计时器计时周期为0.02s，则：
(1)在打点过程中系统重力势能的减小量 ，（重力加速度，结果均保留三位有效数字）
(2)实验结果显示，动能的增加量小于重力势能的减少量，主要原因可能是___________。
A．工作电压偏高
B．存在空气阻力和摩擦阻力的影响
C．先释放重物，后接通电源打出纸带
D．利用公式计算重物速度
(3)用表示物块的速度，表示物块下落的高度。若某同学作出的图像如图丙所示，则可求出当地的重力加速度 （结果保留三位有效数字）。
7.用单摆测量重力加速度
13．某同学利用如图甲所示的一半径较大的固定光滑圆弧面测定当地重力加速度。该同学将小铁球从最低点移开一小段距离由静止释放，则小铁球的运动可等效为单摆模型。
具体步骤如下：
①用游标卡尺测量小球铁的直径；
②用停表测量小铁球的运动周期；
③更换不同的小铁球进行实验，正确操作，根据实验记录的数据，绘制如图乙所示的图像，横纵轴截距分别为、。
(1)测量小铁球运动周期时，开始计时的位置为图甲中的 ；（选填“A”、“O”或“”）
(2)由图像可得当地的重力加速度 。（用字母、、表示）
(3)该同学查阅资料得知，单摆做简谐运动的周期是初始摆角很小时的近似值，实验过程中初始摆角对周期T有一定的影响，与初始摆角的关系如图丙所示。若实验时该同学释放小铁球的位置离点较远，初始摆角接近，若只考虑初始摆角的影响，重力加速度的测量值会 。（选填“偏大”、“偏小”或“不变”）
14．某同学利用如图甲所示的单摆装置测量摆球摆动一个周期损失的平均机械能。细线一端系住直径为质量为m的金属小球，另一端系在点，点的正下方适当距离处固定一光电门，以记录小球经过最低点时的遮光时间。安装好实验装置，测出小球的直径，再测出点与小球上端之间的距离；将小球拉离竖直位置，测量细线偏离竖直方向的夹角，由静止释放小球，小球摆至最低点时光电门光线恰好射向小球的球心。
(1)如图乙所示，用游标卡尺测得小球的直径 ；
(2)当约为时，测出摆球第1次与第次经过最低点的时间间隔为，则当地的重力加速度 ；
(3)当为时，测出摆球第1次和第次经过光电门的速度分别为和，则该角度下的 。
题型二 热学实验
8. 探究等温情况下气体压强与体积的关系
15．（2025·广西南宁·二模）如图甲所示，用一个带两根细管的橡胶塞塞紧烧瓶的瓶口，封闭一定质量的气体，烧瓶容积为V0。其中，一根带阀门的细管连通充满水的注射器，另一根细管与压强传感器相连，压强传感器连接数据采集器，数据采集器连接计算机。某同学利用此装置探究一定质量的气体在温度不变时压强与体积的关系。
步骤如下：
①打开阀门，缓慢推动注射器活塞向烧瓶内注入一定量的水，然后关闭阀门；
②根据注射器刻度记录注入烧瓶中水的体积V，并记录此时气体的压强p；
③多次实验，记录多组数据，分析得出结论。
(1)正确操作后，发现气体的压强随体积的减小而增大，若以p为纵坐标、以 为横坐标的图像为近乎过原点的倾斜直线（用题中字母表示），可认为在误差允许范围内气体的压强与体积成反比；
(2)若以 为纵坐标（选填“V”“”）、以为横坐标，可画出如图乙所示的图像，则注水前封闭气体的体积为 （用图中字母表示）。
16．如图1所示，用气体压强传感器探究气体等温变化的规律，操作步骤如下：
①在注射器内用活塞封闭一定质量的气体，将注射器、压强传感器、数据采集器和计算机逐一连接起来；
②缓慢推动活塞至某一位置，待示数稳定后记录此时注射器内封闭气体的体积和由计算机显示的气体压强值；
③重复上述步骤②，多次测量并记录数据；
④根据记录的数据，作出相应图像，分析得出结论。
(1)在本实验操作的过程中，需要保持不变的量是气体的 和 。
(2)根据记录的实验数据，作出了如图2所示的图线。对图线进行分析，如果在误差允许范围内，之间满足关系式 ，就说明一定质量的气体在温度不变时，其压强与体积成反比。
(3)在不同温度环境下，另一位同学重复了上述实验，实验操作和数据处理均正确。环境温度分别为，且。在如图3所示的四幅图中，可能正确反映相关物理量之间关系的是 （选填相应的字母代号）。
(4)在相同温度环境下，不同小组的同学均按正确的实验操作和数据处理的方法完成了实验，并在相同坐标标度的情况下画出了压强与体积的关系图线，如图4所示。对于两组的图线并不相同的结果，他们请教了老师，老师的解释是由于他们选取的气体质量不同。若4个小组所选择的研究对象的质量分别是和，则由图4可知它们的大小关系是 ， 。（均选填“大于”或“小于”）
9.用油膜法估测油酸分子的大小
17．如图是“用油膜法估测油酸分子的大小”实验的部分操作步骤：
(1)下列有关该实验的说法正确的是______。
A．实验步骤正确的操作顺序是丙→丁→乙→甲
B．图乙中撒痱子粉的目的是为了防止滴入溶液时液体飞溅出来
C．图丙配制溶液时浓度要大一些，1滴溶液才能在水面形成足够厚的油膜便于测量
D．油酸酒精溶液配制好后，不能搁置很久才做实验，以防酒精挥发影响溶液浓度
(2)若实验时油酸酒精溶液中纯油酸占总体积的0.1%，用注射器测得100滴这样的油酸溶液为1mL，取1滴这样的溶液滴入浅盘中，滴入浅盘中的纯油酸体积为 mL（结果保留两位有效数字）。
(3)不同实验小组向水面滴入一滴油酸酒精溶液后得到以下油膜形状，对油膜形状的分析正确的是______。
A．甲图油膜比较理想，油膜与痱子粉边界清晰，且边界线大致为直线，便于绘制边界
B．乙图油膜不理想，痱子粉撒的太少且不均匀，导致边界不清不便绘制边界
C．丙图油膜满足实验要求，油膜边界比较清晰，痱子粉撒的比较均匀
18．在“用油膜法估测油酸分子的大小”的实验过程中。
（1）单分子油膜：油酸分子式为，它的一个分子可以看成由两部分组成，一部分是，另一部分是，对水有很强的亲和力。当把一滴用酒精稀释过的油酸滴在水面上时，油酸就在水面上散开，其中酒精溶于水中，并很快挥发。油酸中一部分冒出水面，而部分留在水中，油酸分子就直立在水面上，形成一个单分子层油膜。
（2）配制溶液：将1mL纯油酸配制成2000mL的油酸酒精溶液。
（3）测量体积：用量筒测出1mL溶液共有80滴。
（4）平静水面：在边长为30~40cm浅盘里倒入2~3cm深清水，待水面稳定后将爽身粉均匀地撒在水面上。
（5）滴入溶液：用清洁滴管将配制好的1滴溶液轻轻滴入浅盘中。
（6）描线：待油膜散开稳定后，用描线笔描出油膜轮廓。
（7）数格，每格边长是0.5cm，油膜轮廓如图所示。
①油膜的面积为 （结果保留两位有效数字）；
②油酸分子的直径约为 m（结果保留两位有效数字）；
③在“用油膜法估测油酸分子的大小”实验中，实验小组测得油酸分子直径的结果明显偏小，原因可能是 。
A．油酸在水面未完全散开时即描线
B．计算油膜面积时把所有不足一格的方格计算在内
C．用量筒测出1mL溶液的滴数时，多数了滴数
题型三 光学实验
10.测量玻璃的折射率
19．（2025·河北张家口·一模）某同学用“插针法”测量一直角三角形玻璃砖的折射率。如图甲所示为该玻璃砖的截面图，三角形的顶角为且小于。
(1)主要实验步骤如下：
①水平放置的木板上铺一张白纸，在白纸上画一条直线，并画出其垂线，交于点；
②将较长的直角面沿放置，并确定玻璃砖的另外两个光学面，在白纸上描出玻璃砖的轮廓，俯视图如图乙所示；
③在面左侧的直线上竖直插上大头针，从侧透过玻璃砖观察、，插上大头针，要求能挡住 （选填“”“”或“和”）的虚像；
④确定出射光线的位置 （选填“必需”或“不必需”）插第四枚大头针；
⑤撤去玻璃砖和大头针，测得出射光线与直线的夹角为，则玻璃砖折射率 。
(2)描绘出玻璃砖轮廓后，玻璃砖的位置发生了微小的平移（移至图丙中的虚线处，底边仍重合），但是该同学并未发现，仍然按照操作步骤③插上大头针，在测量时他仍将作为实验中玻璃砖所处位置，则由此得到的该玻璃砖折射率的测量值 （选填“大于”“小于”或“等于”）真实值。
20．某同学将圆心为O、半径为R的半圆柱体玻璃砖固定在坐标纸上，利用包含红光和蓝光复色光的激光笔测量其折射率，激光笔射出的光线始终射向O，激光笔绕着以O为圆心的圆旋转一周，如图是其中三种情况截图。
(1)图甲中发现折射光只有一条红色光，反射光似乎显示蓝色，下列说法正确的是（ ）
A．反射光中只有蓝光
B．反射光中红蓝光都有
C．玻璃砖对红光的折射率大
D．玻璃砖对蓝光的折射率大
(2)图乙中红光的折射光恰好消失，则红光的临界角约为 （保留1位小数）。
(3)利用图丙求红光的折射率约为 （保留三位有效数字）。
(4)因没有量角器，某同学在玻璃砖下方也画了一个与玻璃砖相同的半圆，取入射光和折射光与圆周的交点在直径界面上的投影到圆心的距离a和b，则折射率等于 。
11.用双缝干涉实验测量光的波长
21． 1834年，爱尔兰物理学家洛埃，利用平面镜成功得到了杨氏干涉的结果。洛埃镜实验的基本装置如图甲所示，为单色光源，为平面镜，光源直接发出的光和经过平面镜反射的光形成一对相干光。光源到光屏的垂直距离和到平面镜的垂直距离可分别由图丙和图丁读出，光的波长为，在光屏上形成如图乙所示干涉条纹。黄光的波长范围为。


(1)图丙的测量工具名称是 ，游标卡尺的读数为 cm。
(2)已知光屏上第一条亮条纹到第七条亮条纹之间间距为6.6mm，则该单色光的波长 nm（结果保留三位有效数字），该单色光为 光（选填“红”，“黄”或“蓝”）。
(3)某同学做实验时，平面镜意外倾斜了某微小角度。若沿AO向左略微平移平面镜，干涉条纹间距将 ；若 ，沿OA向任意位置略微平移平面镜，干涉条纹间距不变。
(4)若光源在水平面上的投影离平面镜左端距离为，平面镜宽为，则光屏上出现干涉条纹区域的竖直长度为 （用、、和表示）
22．如图甲所示，利用双缝干涉测定光的波长的实验中，双缝的间距双缝到光屏的距离，实验时，接通电源使光源正常发光，调整光路，使得从目镜中可以观察到干涉条纹。
(1)某种单色光照射双缝得到的干涉条纹如图乙所示，则分划板在图乙中A位置时游标卡尺的读数（如图丙所示）， ，在B位置时游标卡尺的读数；该单色光的波长 ；
(2)实验时测量多条干涉条纹宽度的目的是减小 （选填“系统误差”或“偶然误差”）；
(3)在该实验中，如果分别用红色和绿色的激光照射同一双缝，装置各数据不变，在双缝后的屏幕上观察到的红光条纹个数比绿光条纹个数 （选填“多”或“少”）。
猜押题型
5年真题
考情分析
命题思路和备考建议
13大题
2020年重力加速度测量
2021年兵乒球与球台碰撞中的能量损失
2022年牛顿第二定律测质量
2023年探究等温条件下气体压强和体积的关系
2024年动量守恒实验
山东卷实验题注重“基础+创新”，备考需强化仪器操作、数据处理、误差分析三大核心能力。
1.题型定位
实验题通常为中等难度，分值为6-8分，注重基础实验能力与创新思维的结合，常分为两小问。
基础操作（如读数、仪器选择、步骤补充）
拓展应用（如误差分析、图像处理、实验方案设计）。
高频考点分布
力学实验、热学实验、光学实验
一、命题思路
1.情境创新：结合生活或科技背景。
2.数据处理：要求用图像法。
3.误差分析：强调系统误差与偶然误差的区分。
4.开放性设计：如“请补充实验步骤”“设计两种测量方案”。
二、备考建议
1. 基础巩固：掌握核心实验
必会实验清单+熟悉仪器原理+背诵实验公式
2.强化数据处理能力
图像法专项训练+误差分析模板+提升实验设计思维
3.细节把控与规范作答