文档文本内容
专题 15 实验
考点 五年考情（2021-2025） 命题趋势
力学实验注重对牛顿运动定律、机械
考点1 力学实
2022、2025 能守恒、动量守恒等核心知识的深度理解
验
与综合运用，结合纸带分析、力传感器数
据处理等实验手段，考查考生对运动学参
量、力与能量关系的运算及分析能力；电
学实验则强化对电路基本规律，如欧姆定
律、闭合电路欧姆定律、电功与电功率等
知识的考查，将电路设计、电表改装、电
阻测量等实验内容与实际电路问题相结
合，考查考生对电学实验原理的掌握及知
识迁移能力。
能力要求上，突出逻辑推理与数据处
理。考生需依据给定的实验情境，如力学
实验中物体的运动状态变化、电学实验中
考点2 电学实 的电流电压数据，运用相关物理规律进行
2021、2022
验 推理分析，判断实验条件、设计实验步
骤、计算相关物理量。面对复杂的实验问
题，能借助数学工具，如函数图像分析实
验数据的变化规律，通过误差分析优化实
验方案。实验探究能力的考查力度不断加
大，要求考生设计创新实验验证力学、电
学相关规律，如利用气垫导轨设计探究动
量守恒的新实验，或运用传感器设计测量
电阻的新方法，注重实验原理的迁移应
用，如将力学实验中的控制变量法拓展到
电学实验中多变量关系的研究。
考点01 力学实验
1．（2025·北京·高考）利用打点计时器研究匀变速直线运动的规律，实验装置如图1所示。(1)按照图1安装好器材，下列实验步骤正确的操作顺序为________（填各实验步骤前的字母）。
A．释放小车 B．接通打点计时器的电源 C．调整滑轮位置，使细线与木板平行
(2)实验中打出的一条纸带如图2所示，A、B、C为依次选取的三个计数点（相邻计数点间有4个点未画
出），可以判断纸带的 （填“左端”或“右端”）与小车相连。
(3)图2中相邻计数点间的时间间隔为T，则打B点时小车的速度v= 。
(4)某同学用打点计时器来研究圆周运动。如图3所示，将纸带的一端固定在圆盘边缘处的M点，另一端穿
过打点计时器。实验时圆盘从静止开始转动，选取部分纸带如图4所示。相邻计数点间的时间间隔为
0.10s，圆盘半径R=0.10m。则这部分纸带通过打点计时器的加速度大小为 m/s2；打点计时器打
B点时圆盘上M点的向心加速度大小为 m/s2。（结果均保留两位有效数字）
【答案】(1)CBA
(2)左端
x
(3) 2
2T
(4) 0.81 1.6
【详解】（1）实验步骤中，首先调整滑轮位置使细线与木板平行，确保力的方向正确；接着接通打点计
时器电源，让计时器先工作；最后释放小车。故顺序为CBA；
（2）小车做匀加速直线运动时，速度越来越大，纸带上点间距逐渐增大。图2中纸带左端间距小，右端
间距大，说明纸带左端与小车相连。
（3）根据匀变速直线运动中，中间时刻的瞬时速度等于该段时间内的平均速度。B点为A、C的中间时
x
刻，AC间位移为x，时间间隔为2T；则v= 2
2 2T
（4）[1]根据逐差法可知a=
x
CE
−x
AC =
0.1924−0.0800×2
=0.81m/s2
4T2 4×0.12x 0.0800
[2]B点是AC的中间时刻点，则有v = AC = m/s=0.4m/s
B 2T 2×0.1
v2 0.42
此时向心加速度a = B = m/s2=1.6m/s2
n R 0.1
2．（2022·北京·高考）某同学利用自由落体运动测量重力加速度，实验装置如图1所示，打点计时器接在
频率为50.0Hz的交流电源上。使重锤自由下落，打点计时器在随重锤下落的纸带上打下一系列点迹。挑
出点迹清晰的一条纸带，依次标出计数点1，2，…，8，相邻计数点之间还有1个计时点。分别测出相邻
计数点之间的距离x ，x ，⋯，x ，并求出打点2，3，…，7时对应的重锤的速度。在坐标纸上建立
1 2 7
v−t坐标系，根据重锤下落的速度作出v−t图线并求重力加速度。
（1）图2为纸带的一部分，打点3时，重锤下落的速度v = m/s（结果保留3位有效数
3
字）。
（2）除点3外，其余各点速度对应的坐标点已在图3坐标系中标出，请在图中标出速度v 对应的坐标点，
3
并作出v−t图线 。（3）根据图3，实验测得的重力加速度g= m/s2（结果保留3位有效数字）。
（4）某同学居家学习期间，注意到一水龙头距地面较高，而且发现通过调节水龙头阀门可实现水滴逐滴
下落，并能控制相邻水滴开始下落的时间间隔，还能听到水滴落地时发出的清脆声音。于是他计划利用手
机的秒表计时功能和刻度尺测量重力加速度。为准确测量，请写出需要测量的物理量及对应的测量方法。
【答案】 1.15 9.79 见解析
【详解】（1）[1]打点计时器接在频率为50.0Hz的交流电源上，相邻计数点之间还有1个计时点，则相邻
两计数点之间的时间为t=2×0.02s=0.04s 纸带做自由落体运动，打点3时的瞬时速度等于点2到点4
x (3.83+5.36)×10−2
之间的平均速度，由纸带数据可知v = 24 = m/s=1.15m/s
3 2t 2×0.04
（2）[2]做出图像如图所示v
（3）[3]根据v=gt，可知 g= 根据v−t图像可知其斜率为重力加速度，则有
t
g=
2.7−0.35
m/s2=9.79m/s2
0.24
（4）[4]需要测量的物理量：水滴下落的高度h和下落的时间t。 测量h的方法：用刻度尺测量水龙头出
水口到地面的高度，多次测量取平均值； 测量t的方法：调节水龙头阀门，使一滴水开始下落的同时，恰
t
好听到前一滴水落地时发出的清脆声音。用手机测量n滴水下落的总时间t ，则t= n
n n
考点02 电学实验
3．（2022·北京·高考）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。
（1）用电压表（内阻约为3kΩ）和电流表（内阻约为0.1Ω）测量一个电阻的阻值（约为5Ω）。要求尽
量减小实验误差，应该选择的测量电路是图1中的 （选填“甲”或“乙”）。
（2）一多用电表表盘上的电阻刻度线正中间标有“15”字样。用它测量约20kΩ电阻的阻值，下列实验步
骤正确的操作顺序为 （填各实验步骤前的字母）。
A．将选择开关置于“×1k”位置
B．将选择开关置于“OFF”位置
C．将两表笔分别接触待测电阻两端，读出其阻值后随即断开
D．将两表笔直接接触，调节欧姆调零旋钮，使指针指向“0”
（3）图2是“测量电源的电动势和内电阻”实验的电路图。某同学在实验中，闭合开关后，发现无论怎么移动滑动变阻器的滑片，电压表有示数且不变，电流表始终没有示数。为查找故障，在其他连接不变的
情况下，他将电压表连接a位置的导线端分别试触b、c、d三个位置，发现试触b、c时，电压表有示数；
试触d 时，电压表没有示数。若电路中仅有一处故障，则 （选填选项前的字母）。
A．导线ab断路
B．滑动变阻器断路
C．导线cd断路
D．滑动变阻器短路
【答案】 甲 ADCB C
【来源】2022年新高考北京物理高考真题
【详解】（1）[1]因为待测电阻约为5Ω，而R <❑√R ⋅R =10❑√3Ω 故为了减小误差应该采用电流表的外
x V A
接法，即选用甲图；
（2）[2]测量过程中应该先选择合适挡位，根据题意选择“×1k”挡位，然后进行欧姆调零，再进行测量，
测量完成后要将开关置于“OFF”挡，故顺序为ADCB。
（3）[3]闭合电键后，却发现无论怎么移动滑动变阻器的滑片，电流表示数始终为零，可能是电路中出现
断路，电压表的示数不变化，说明电压表串联在电路中；当试触b、c时依然是这个情况说明b、c段是正
常的，试触d时，电压表没有示数说明在cd之间某处发生了断路，故选C。
4．（2021·北京·高考）类比是研究问题的常用方法。
（1）情境1：物体从静止开始下落，除受到重力作用外，还受到一个与运动方向相反的空气阻力f=kv（k
Δv
为常量）的作用。其速率v随时间t的变化规律可用方程G−kv=m （①式）描述，其中m为物体质量，
Δt
G为其重力。求物体下落的最大速率v 。
m
（2）情境2：如图1所示，电源电动势为E，线圈自感系数为L，电路中的总电阻为R。闭合开关S，发现
电路中电流I随时间t的变化规律与情境1中物体速率v随时间t的变化规律类似。类比①式，写出电流I
随时间t变化的方程；并在图2中定性画出I - t图线。（3）类比情境1和情境2中的能量转化情况，完成下表。
情境1 情境2
物体重力势能的减少量
物体动能的增加量
电阻R上消耗的电能
G ΔI
v = E−RI=L
m k Δt
【答案】（1） ；（2）a. ，b. ；（3）见解析
G
【详解】（1）当物体下落速度达到最大速度v 时，加速度为零，有G=kv 得v =
m m m k
ΔI
（2）a.由闭合电路的欧姆定理有E−RI=L b.由自感规律可知，线圈产生的自感电动势阻碍电流，使它
Δt
逐渐变大，电路稳定后自感现象消失，I - t图线如答图2
（3）各种能量转化的规律如图所示
情境1 情境2
电源提供的电能线圈磁场能的增加量
克服阻力做功消耗的机械能
1．（2025·北京房山·一模）(1)使用多用电表欧姆挡测量某电阻阻值时，下列说法正确的是__________。
A．测量时，不需要把该电阻与电路断开进行测量
B．测量时，发现指针非常靠近欧姆挡的零刻线，应将选择开关拨至倍率较大的挡位
C．更换挡位测量电阻阻值时，必须将红、黑表笔短接，重新进行欧姆调零
(2)若某次测量使用欧姆挡为“×10”挡，则图甲中电阻的测量值R= Ω。
(3)某同学利用图乙所示电路图研究电容器的充、放电过程。开关S接1，电容器充电，充电完毕后将开关
S由1拨至2，电容器放电。
①图丙是电容器放电过程中电流Ⅰ随时间t变化的图像，试估算在0.2s时间内电容器放电的电荷量为
。②图丁是电容器放电过程中电压U随时间t变化的图像。电容器放电瞬间开始计时，此时电压传感器记录
数据为U ，U-t图像与坐标轴围成的面积为S。根据该实验数据曲线可以粗测实验中电容器的电容C=
m 0
。（用题中已知物理量U 、R和S 表示）
m 0
【答案】(1)C
(2)100
S
(3) 4.0×10-4C 0
U R
m
【详解】（1）A．测量电路中某个电阻时，应该把该电阻与电路断开，否则测量的是该电阻与其它电路的
并联电阻，测量时必须把把该电阻与电路断开，故A错误；
B．测电阻时，发现指针非常靠近欧姆挡的零刻线，则所测电阻阻值较较小，所选挡位太大，应换较小倍
率后，重新调零，再进行测量，故B错误；
C．更换挡位测量电阻阻值时，必须将红、黑表笔短接，重新进行欧姆调零，故C正确；
故选C。
（2）指针指向“10”刻度线，则图甲中电阻的测量值R=10×10Ω=100Ω
（3）①[1] 根据Q=It 可知电荷量等于I-t图像与时间轴所围成的面积，则有Q=10×0.2×10−3×0.2
C=4.0×10-4C
U S
②[2] 根据q=It=
R
t 可得而U-t图像与坐标轴所围面积为S
0
，则q=
R
0 故有S
0
=qR=CU
m
R 则电容为
S
C= 0
U R
m
2．（24-25高三下·北京一七一中学·模拟）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。
(1)用图甲所示的装置探究气体的等温变化规律。
下列哪些操作是必需的___________。
A．调节空气柱长度时柱塞应缓慢地向下压或向上拉
B．测量空气柱的直径
C．读取压力表示数
D．读取空气柱的长度
(2)“探究影响感应电流方向的因素”的实验示意图如图乙所示：灵敏电流计和线圈组成闭合回路，通过
“插入”“拔出”条形磁铁，使线圈中产生感应电流。记录实验过程中的相关信息，分析得出楞次定律。
下列说法正确的是（ ）
A．实验时必须保持磁铁运动的速率不变
B．该实验需要知道线圈的绕向
C．该实验需要记录磁铁的运动方向
D．该实验需要判断电流计指针偏转方向与通入电流方向的关系
(3)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1所示。双缝间
距为d，毛玻璃光屏与双缝间的距离为L。从目镜中看到的干涉图样如图2所示，若A、B两条亮纹中央间
距为x，则所测光的波长为 。（用所给物理量的字母表示）。使分划板的中心刻线对齐A亮条纹的中心，此时游标尺上的示数情况如图3所示，其读数为 mm。
【答案】(1)ACD
(2)BCD
xd
(3) λ= 9.20
7L
【详解】（1）A．探究气体的等温变化规律时，缓慢移动柱塞是为了避免气体温度因快速压缩或膨胀而发
生变化，确保实验满足等温条件，故A正确；
B．封闭气体的体积等于空气柱长度与空气柱横截面积的乘积，根据p L S=p L S，可知在验证等式两边
1 1 2 2
可以约掉S，所以不需要测量空气柱的直径，故B错误；
C．实验中需记录封闭气体的压强值（通过压力表或传感器读取），用于分析压强与体积的关系，故C正
确；
D．空气柱长度与注射器横截面积的乘积即为气体体积，需通过刻度测量长度来计算体积。故D正确。
故选ACD。
（2）“探究影响感应电流方向的因素”的实验中，实验的核心是通过磁场方向、磁通量变化趋势和电流
方向的关系验证楞次定律，因此需明确线圈绕向、磁铁运动方向及电流计偏转特性。
A．实验只需观察磁通量变化的趋势（增加或减少），而无需控制磁铁运动的速率。感应电流方向仅与磁
通量变化的趋势有关，速率仅影响电流大小，故A错误；
B．线圈的绕向直接影响感应电流方向与磁场方向的关系。实验中需明确绕向，才能结合电流计指针偏转
方向判断感应电流的磁场方向，故B正确；
C．必须记录磁铁是“插入”还是“拔出”线圈，以区分磁通量是增加还是减少。这是分析感应电流方向
与磁通量变化关系的关键步骤，故C正确；
D．实验前需用一节干电池确定电流方向与电流计指针偏转方向的对应关系（如左进左偏或右进右偏），
这是后续分析感应电流方向的基础，故D正确。
故选BCD。
L
（3）[1]从目镜中看到的干涉图样如图2所示，若A、B两条亮纹中央间距为x，根据Δx= λ，则所测
d
Δxd xd
光的波长为λ= =
L 7L[2]此时游标尺上的示数情况如图3所示，其读数为d=9mm+4×0.05mm=9.20mm
3．（2025·北京丰台·一模）(1)某同学利用多用电表的欧姆挡测量未知电阻。当选用“×10”挡测量时。指针
的 偏转情况如图所示，为减小测量误差，请你选择正确的实验操作并排序 。
A．将红黑表笔短接
B．调节欧姆调零旋钮，使指针指在最左侧刻线
C．调节欧姆调零旋钮，使指针指在最右侧刻线
D．将选择开关调至"×1"挡
E.将选择开关调至"×100"挡
(2)某同学探究“变压器原、副线圈电压与匝数的关系”时，得到的实验数据如表格所示。
n
原、副线圈匝数比( 1 ) 0.5 2 2 4 8 16
n
2
U
1
原、副线圈电压比 0.57 2.27 2.30 4.50 9.28 18.50
U
2
n U
1 1
分析表格内数据，发现 没有严格等于 ，则可能的原因有 。
n U
2 2
A．线圈通过电流时会发热
B．铁芯在交变磁场的作用下会发热
C．交变电流产生的磁场没有完全局限在铁芯内
D．此变压器为理想变压器
(3)在测量某定值电阻的电阻率实验中，部分电路按照图1连接。由试触a点改为试触b 点时，发现电压表
的示数变化较大，电流表的示数变化不明显，为了减小测量误差，电压表右端接在 点 （ 填
“a”或“b”）。某同学用图2所示的实物电路测录定值电 R 的电阻率。闭合开关，电压表示数接近电源
x
电压，电流表无示数。经检查电流表及各接线处均完好，则电路的故障可能是 。【答案】(1)DAC
(2)ABC
(3) b 待测电阻断路
【详解】（1）用“×10” 挡测电阻时，指针偏角过大，说明所测电阻较小，所选挡位太大，为准确测量电
阻阻值，应选“×1”挡，然后对欧姆表重新进行欧姆调零，然后再测电阻阻值，欧姆表使用完毕后，要把
选择开关置于OFF挡或交流电源最高挡上，因此合理的实验步骤是：DAC；
（2）变压器并非理想变压器，能量损失主要来源于三个方面，分别是ABC项中的绕制线圈的铜导线发热
损耗（俗称铜损）、铁芯中的涡流发热损耗（俗称铁损）、铁芯对磁场的约束不严密损耗（俗称磁损）。
故选ABC。
（3）[1] 电压表示数变化较大，电流表的示数变化不明显，说明电流表的分压效果比较显著，电流表中的
电压不可忽略，所以应该选用外接法，故应接b；
[2] 电压表示数接近电源电压，电流表无示数，说明待测电阻断路。
4．（2025·北京北师大二附·二统）请根据下列实验的实验原理或实验方法回答问题。
(1)“测金属丝的电阻率”实验中，某同学用螺旋测微器测某金属丝的直径如图所示，则该直径的测量值为
mm。
(2)“验证力的平行四边形定则”的实验如图所示，同学们在操作过程中有如下议论，其中对减少实验误差
有益的说法是________。
A．两根细绳必须等长
B．橡皮筋应与两绳夹角的平分线在同一直线上
C．在使用弹簧秤时要注意使弹簧秤与木板平面平行
D．拉橡皮筋的细绳要长些，标记同一细绳方向的两点要远些
(3)为完成“探究变压器线圈两端的电压与匝数的关系”的实验，必须要选用的是 。
A．有闭合铁芯的原副线圈B．无铁芯的原副线圈
C．交流电源
D．直流电源
E．多用电表（交流电压挡）
F．多用电表（交流电流挡）
用匝数n =60匝和n =120匝的变压器，实验测量数据如下表，根据测量数据可判断连接电源的线圈是
a b
（填n 或n ）
a b
U/V 1.80 2.80 3.80 4.90
a
U/V 4.00 6.01 8.02 9.98
b
(4)“探究影响感应电流方向的因素”的实验示意图如图所示：灵敏电流计和线圈组成闭合回路，通过“插
入”、“拔出”条形磁铁，使线圈中产生感应电流。记录实验过程中的相关信息，分析得出楞次定律。下
列说法正确的是__________。
A．实验时必须使磁铁加速“插入”或“拔出”
B．该实验必须记录磁铁的磁极方向
C．该实验不需要知道线圈的绕向
D．该实验需要判断电流计指针偏转方向与通入电流方向的关系
【答案】(1)0.537
(2)CD
(3) ACE n
b
(4)BD
【详解】（1）螺旋测微器的读数为0.5mm+3.7×0.01mm=0.537mm
（2）A．通过两细绳用两个弹簧秤互成角度地拉橡皮条时，并非要求两细绳等长，故A错误；
B．橡皮筋不需要与两绳角平分线在同一直线上，故B错误；
C．为了使实验中在白纸上画出的力是同一平面内的力，操作中要求弹簧秤、细绳、橡皮条都应与木板平
行，故C正确；
D．为了更加准确的记录力的方向，拉橡皮条的细绳要长些，标记同一细绳方向的两点要远些，故D正
确。
故选CD。
（3）[1]为了完成变压器的实验探究，需要使用交流电源变压，测量交流电压的多用电表，为了让变压效果明显需要含有闭合铁芯的原副线圈。
故选ACE。
[2]由于有漏磁，所以副线圈测量电压应该小于理论变压值，即n 为输入端，n 为输出端。故答案为n 。
b a b
（4）A．该实验无需使磁铁加速“插入”或“拔出”，故A错误；
B．该实验必须记录磁铁的磁极方向，才能得到磁场的变化与感应电流的方向关系，故B正确；
C．该实验需要知道产生的感应磁场的方向，即需要知道线圈的绕向，故C错误；
D．该实验要想知道产生感应电流的具体方向，需要判断电流计指针偏转方向与通入电流方向的关系，故
D正确。
故选BD。
