-2020届高三《新题速递·物理》12月第01期（考点18-21）

一、实验题

1. 难度：中等

在原高中物理教科书中，有一张用频闪相机拍摄小球做自由落体运动的图片。已知频闪相机每间隔0.1s拍摄一次。如图所示是图片的一部分。从图片中可以得到AB的距离为33.15cm，BC间的距离为42.94cm。则小球从A下落到B（或从B下落到C）的时间为_____________s.。在拍摄小球运动到B点时，小球的速度为_____________m/s.。不计空气阻力，当地的重力加速度g=_____________m/s² 。(计算结果保留三位有效数字)

2. 难度：中等

在“探究加速度与力、质量的关系”实验中：

（1）某小组同学用如图所示装置，采用控制变量法来研究在小车质量不变的情况下，小车加速度与小车受力的关系．下列措施中正确的是______．

A．平衡摩擦力的方法就是将木板一端垫高，在塑料小桶中添加砂，使小车在绳的拉力作用下能匀速运动

B．实验中应先放小车，然后打开打点计时器的电源

C．在每次实验中，应使小车和砝码的质量远大于砂和小桶的总质量

（2）如图所示是某一次打点计时器打出的一条记录小车运动的纸带．取计数点A、B、C、D、E、F、G，纸带上两相邻计数点的时间间隔为T = 0.10 s，用刻度尺测量出各相邻计数点间的距离如图乙所示，则小车运动的加速度大小a =_________m/s²，打纸带上C点时小车的瞬时速度大小v_C =__________m/s．（结果保留二位有效数字）

3. 难度：中等

某实验小组利用下图所示的装置探究物体的加速度与力、质量的关系.

（1）实验中下列做法正确的是__________

A. 平衡摩擦力后，实验就不需要满足小车及车中砝码总质量远大于砝码盘及盘中砝码总质量的条件

B. 每次改变小车中砝码的质量后，都需要重新平衡摩擦力

C. 选取点迹清晰的纸带，必须以打的第一个点为计数起始点进行测量

D. 实验中应先接通打点计时器的电源，然后再释放小车

（2）实验中由于实际绳对小车的拉力__________（选填“大于”、“等于”、“小于”）重物所受的重力，会给实验带来系统误差。为减小此误差，实验中要对小车质量M和重物质量m进行选取，以下四组数据中最合理的一组是__________. （填写相应序号）

①M=200g，m=40g、60g、80g、100g、120g

②M=200g，m=30g、35g、40g、45g、50g

③M=400g，m=20g、40g、60g、80g、100g

④M=400g，m=10g、15g、20g、25g、30g

（3）如图所示是某一次打点计时器打出的一条记录小车运动的纸带。取计数点1、2、3、4、5。已知打点计时器的打点周期为0. 02s，用刻度尺测量出各相邻计数点间的距离分别为3. 05cm、3. 92cm、4. 77cm、5. 62cm，则小车运动的加速度大小a=__________m/s². （结果保留两位有效数字）

（4）如图所示为此同学在探究加速度a与力F的关系时，根据测量数据作出的a-F图象，说明实验存在的问题是____________________.

4. 难度：中等

为验证“拉力做功与物体动能改变的关系”，某同学到实验室找到下列器材:长木板（一端带定滑轮）、打点计时器、质量为200g的小车、质量分别为10g、30g和50g的钩码、细线、学生电源。该同学进行下列操作:

A.组装实验装置，如图甲所示

B.将质量为200g的小车拉到打点计时器附近，并按住小车

C.选用50g的钩码挂在拉线的挂钩P上

D.释放小车，接通打点计时器的电源，打出一条纸带

E.在多次重复实验得到的纸带中选出一条点迹清晰的纸带，如图乙所示

F.进行数据采集与处理

请你完成下列问题。

（1）该同学将纸带上打的第一个点标为“0”，且认为打“0”时小车的速度为零，其后依次标出计数点1、2、3、 4、5、6（相邻两个计数点间还有四个点未画），各计数点间的时间间隔为0.1s， 如图乙所示。该同学测量出计数点0到计数点3、4、5的距离，并标在图乙上。如果将钩码的重力在数值上当成小车所受的拉力，则在打计数点0到4的过程中，拉力对小车做的功为_______J，小车的动能增量为_______J。（重力加速度g取9.8m/s²，结果均保留两位有效数字）

（2）由（1）中数据发现，该同学并没有能够得到“拉力对物体做的功等于物体动能增量”的结论， 且对其他的点（如2、3、5点）进行计算的结果与“4”计数点相似。你认为产生这种实验结果的主要原因可能是_________。

5. 难度：中等

在“描绘小灯泡的伏安特性曲线”的实验中。

（1）设计如图所示电路图，要求小灯泡两端的电压从零开始变化，且能尽量减小系统误差，开关接___（填“M”或“N”）闭合开关S前滑片P置于_______（填“A端”或“B端”）

（2）根据所选电路图，请在图中用笔画线代替导线，把实验仪器连接成完整的实验电路_____。

（3）若实验中电流表出现故障，不能使用。该同学需将一个满偏电流为1mA、内阻为30Ω的表头改装成量程为0-0.6A的电流表，则应将表头与电阻箱_________（填“串联”或“并联”），并将该电阻箱阻值调为__________Ω.（保留一位有效数字）

（4）实验得到小灯泡的伏安特性曲线如图所示. 随着电压增大，温度升高，小灯泡的电阻____________. （填“增大”，“减小”或“不变”）

（5）若把这种规格的三个小灯泡、、按如图所示电路连接. 当开关S闭合后，电路中的总电流为0.25A，则此时、的实际功率之比为__________

6. 难度：中等

某学校实验室购买了一卷表面有很薄绝缘层的镍铬合金丝，该校的兴趣小组同学想通过实验来测算合金丝的长度。已知该镍铬合金丝的电阻率Ω·m，测量选用的器材有多用电表、电流表、电压表、开关、滑动变阻器、螺旋测微器、导线和学生电源等。

（1）实验前先使用多用电表粗测合金丝的电阻

①机械调零后，选择旋钮指向电阻挡“×10”位置，将红、黑表笔分别插入多用电表的对应插孔，将两表笔短接，调节__________（填“S”或“T”）进行欧姆调零，使指针指到“电阻挡”零刻度。

②把红、黑表笔分别与镍铭合金丝的两端（已刮去绝缘漆）相接，发现指针偏转角度过小，应选择倍率为__________（填“×100”或“×1”）的挡位，再将两表笔短接重新进行欧姆调零。

③把红、黑表笔分别与镍铭合金丝的两端相接，多用电表的示数如图甲所示，则该合金丝的电阻约为__________Ω。

（2）使用螺旋测微器测量镍铬合金丝的直径d，示数如图乙所示，则镍铬合金丝的直径d=________mm。

（3）为了更准确地测量镍铬合金丝电阻，减少实验误差，并获得较大的电压调节范围，选择如图丙所示的电路进行测量，测量电压表示数为U，电流表的示数为I。不计合金丝绝缘漆的厚度，镍铬合金丝的长度的表达式L=__________（用U、I、ρ、d表示）。

（4）利用记录的多组电压U和电流值I的数据，绘制出如图丁所示的U－I图像。可测出镍铬合金丝的长度L=_________m。（保留三位有效数字）。

7. 难度：中等

小明用如图甲所示的电路测量电阻R_x的阻值（约几百欧）。R是滑动变阻器，R₀是电阻箱，S₂是单刀双掷开关，部分器材规格图乙中已标出。

（1）根据图甲实验电路，在图乙中用笔画线代替导线将实物图连接完整。

（________）

（2）正确连接电路后，断开S₁，S₂接1，调节好多用电表，将两表笔接触R_x两端的接线柱，粗测其阻值，此过程中存在的问题是___________，正确操作后，粗测出R_x的阻值为R₁。

（3）小明通过下列步骤，较准确测出R_x的阻值。

①将滑动变阻器的滑片P调至图甲中的A端。闭合S₁，将S₂拨至1，调节变阻器的滑片P至某一位置，使电压表的示数满偏;

②调节电阻箱R₀，使其阻值_________（选填“大于R₁”或“小于R₁”）;

③将S₂拨至“2”，保持变阻器滑片P的位置不变，调节电阻箱的阻值，使电压表再次满偏，此时电阻箱示数为R₂，则R_x =__________。

8. 难度：中等

一细而均匀的导电材料，截面为同心圆环，如图1所示，此材料长约3cm，电阻约为100，已知这种材料的电阻率为.欲测量该样品的内径，但内径太小，无法直接测量。现提供以下实验器材：

A.20分度的游标卡尺；

B.螺旋测微器；

C.电流表A₁(量程50mA，内阻r₁=100Ω)；

D.电流表A₂(量程100mA，内阻r₂约为40Ω)；

E.滑动变阻器R₁(0∼10Ω，额定电流2A)；

F.直流电源E(电动势为12V，内阻很小)；

G.上述导电材料R₂(长约为3cm，电阻约为100Ω)；

H.开关一只，导线若干。

请用上述器材设计一个尽可能精确地测量该样品内径d的实验方案，回答下列问题：

(1)用游标卡尺测得该样品的长度如图2所示，其示数L=______cm，用螺旋测微器测得该样品的外径如图3所示，其示数D=__________mm.

(2)图4是实验测量电路一部分，为了多测几组数据，请在图上补全测量电路(所需仪器在题中给的器材中选取，用常用的电路符号代替)____________.

(3)为了得到样品的内径d，实验中还需要得到的一组测量值是______________(用字母表示且要说明相应字母的含义).

(4)用已知的物理量字母和所测得的物理量的字母表示样品的内径d=_____________.

二、解答题

9. 难度：中等

如图足够长的固定斜面倾角θ=37°。一个物体以v₀=4m/s的初速度从斜面A点处沿斜面向上运动。物体与斜面间的动摩擦因数为μ=0.25。（取g=10m/s²，sin37°=0. 6，cos37°=0. 8）。求：

（1）物体沿斜面上滑时的加速度；

（2）物体沿斜面上滑的最大距离；

（3）物体从最高点返回到A点时的速度大小。

10. 难度：中等

如图所示，一玩滚轴溜冰的小孩(可视作质点)质量为m=30kg，他在左侧平台上滑行一段距离后平抛，恰能无碰撞地从A进入光滑竖直圆弧轨道并沿轨道下滑，A、B为圆弧两端点，其连线水平.已知圆弧半径为R=1.0m，对应圆心角为θ=106°，平台与AB连线的高度差为h=0.8m(计算中取g=10m/s²，sin53°=0.8，cos53°=0.6)求:

（1）小孩平抛的初速度；

（2）小孩从离开平台到A点所用的时间；

（3）若小孩运动到轨道最低点O时的速度为m/s，则小孩对轨道的压力为多少?

11. 难度：中等

如图所示，半径R＝1.6 m的光滑半圆形轨道固定于竖直平面内，下端与传送带相切于B点，水平传送带上A、B两端点间距L＝16 m，传送带以v₀＝10 m/s的速度顺时针运动，将质量m＝1 kg的小滑块(可视为质点) 放到传送带上，滑块与传送带间的动摩擦因数μ＝0.4，取g＝10 m/s².

(1)将滑块在传送带A端由静止释放，求滑块由释放到第一次经过B端的过程中：

①所需时间；

②因放上滑块，电机对传送带多做的功；

(2)若滑块仍由静止释放，要想滑块能通过圆轨道的最高点C，求滑块在传送带上释放的位置范围。

12. 难度：中等

如图所示，半圆形竖直光滑轨道bc固定在水平地面上，轨道半径R＝0.6m，与水平粗糙地面ab相切，质量m₂＝0.2kg的物块B静止在水平地面上b点，另一质量m₁＝0.6kg物块A在a点以v₀＝10m/s的初速度沿地面滑向物块B，与物块B发生碰撞（碰撞时间极短），碰后两物块粘在一起，之后冲上半圆轨道，到最高点c时，两物块对轨道的压力恰好等于两物块的重力．已知ab两点间距L＝3.6m，A与B均可视为质点，空气阻力不计，g取10m/s²．求：

（1）物块A与B刚碰后一起运动的速度v；

（2）物块A和地面间的动摩擦因数μ．

13. 难度：中等

如图所示，半径为R的光滑绝缘半圆形轨道BPD位于竖直平面内，P为与圆心登高的点，D为最高点，其下端与水平绝缘轨道在B点平滑连接，水平轨道的BC段粗糙且BC=R，AC段光滑，竖直线BD的左侧轨道处在水平向右的匀强电场中，电场强度，现有一质量为m、带+q的小滑块（质点）. 第一次从A点由静止释放，在小滑块到达C点时即撤去电场，小滑块恰好能滑到P点；第二次从A点静止释放小滑块，在小滑块到达C点时保持电场强度大小不变方向变为竖直向上（半圆形轨道BPD也在该电场中），小滑块恰好能滑到D点，求：

（1）小滑块与BC段的动摩擦因数；

（2）AC段的长度L；

（3）小滑块从D点落在水平轨道上到B点的距离。

14. 难度：中等

如图所示，在竖直平面内，AB为水平放置的绝缘粗糙轨道，CD为竖直放置的足够长绝缘粗糙轨道，AB与CD通过四分之一绝缘光滑圆弧形轨道平滑连接，圆弧的圆心为O，半径R=0.50m，轨道所在空间存在水平向右的匀强电场，电场强度的大小E=1.0×10⁴N/C，现有质量m=0.20kg，电荷量q=8.0×10^-4C的带电体（可视为质点），从A点由静止开始运动，已知S_AB=1.0m，带电体与轨道AB、CD间的动摩擦因数均为0.5，假定带电体与轨道之间的最大静摩擦力和滑动摩擦力相等．求：（取g=10m/s²）

（1）带电体运动到圆弧轨道C点时的速度大小．

（2）带电体最终停在何处．

15. 难度：中等

如图所示，在直角坐标系的第一、二象限内有垂直于纸面的匀强磁场，第三象限有沿y轴负方向的匀强电场，第四象限内无电场和磁场。质量为m、带电量为q的粒子从M点以速度v₀沿x轴负方向进入电场，不计粒子的重力，粒子经x轴上的N点和P点，最后又回到M点。设OM=L，ON=2L。求：

(1) 运动粒子带正电还是带负电；

(2) 电场强度E的大小；

(3) 匀强磁场磁感应强度B的大小和方向.

16. 难度：中等

磁感应强度为B的匀强磁场中，水平面内有一根弯成的金属线POQ，其所在平面与磁场垂直，如图所示，光滑长直导线MN与金属线紧密接触，起始时，且MN⊥OQ，所有导线单位长度电阻均为r，当MN以速度v，平行于OQ向右匀速滑动时，求：

（1）闭合电路aOb中感应电流的大小和方向；

（2）驱使MN作匀速运动的外力随时间变化的规律；

（3）整个回路上产生的热功率随时间变化的规律。

17. 难度：中等

如图所示，竖直向上的匀强磁场在初始时刻的磁感应强度B₀=0.5T，并且以=1T/s在增加，水平导轨的电阻和摩擦阻力均不计，导轨宽为0.5m，左端所接电阻R=0.4Ω。在导轨上l=1.0m处的右端搁一金属棒ab，其电阻R₀=0.1Ω，并用水平细绳通过定滑轮吊着质量为M=2kg的重物，欲将重物吊起，其中重力加速度g=10m/s²,求：

（1）感应电流的方向（请将电流方向标在本题图上）以及感应电流的大小；

（2）欲将重物吊起，至少金属棒ab所受安培力的大小和方向。