2020届高三《新题速递·物理》12月第03期（考点18-21）

一、实验题

1. 难度：简单

某同学用如图甲所示装置测量小物块做匀减速运动时的加速度，将曲面固定在水平桌面上，把光电门固定在桌面上的O点，当光电门有物体通过时，与之连接的数字计时器(图中未画出)能够显示挡光时间。

(1)用20分度的游标卡尺测量遮光条的宽度如图乙所示，其读数为_____________mm。

(2)将带有遮光条的小物块由曲面的顶端无初速度释放，经过一段时间小物块停在桌面上的P点。为了完成本实验，除了测量遮光条的宽度d，还需要测量光电门到P点的距离s、遮光条通过光电门的时间t，可得小物块从O到P做匀减速运动的加速度大小的表达式a=_________________________。(用 测量的物理量d、t、s表示)

2. 难度：中等

某同学用图甲所示的实验装置测定当地的重力加速度，正确操作后获得图乙所示的一条纸带．他用天平测得小车的质量为M，钩码质量为m，毫米刻度尺测得纸带上自O点到连续点1、2、3、4、5、6的距离分别为：d₁=1.07cm、d₂=2.24cm、d₃=3.48cm、d₄=4.79cm、d₅=6.20cm、d₆=7.68cm．已知实验所用交流电频率为f=50Hz．

①打点2时小车的速度大小为_____m/s（结果保留两位有效数字）；

②小车运动过程中的平均加速度大小为_____m/s²（结果保留两位有效数字）；

③以各点速度v的二次方为纵坐标，以各点到0点的距离d为横坐标，作v₂-d图象，所得图线为一条斜率为k的倾斜直线，不考虑小车与桌面间的摩擦，则当地的重力加速度g=_____（用m、M、k表示）

3. 难度：中等

实验小组用图甲所示的装置既可以探究加速度与合力的关系，又可以测量当地的重力加速度。装置中的物块下端连接纸带，砂桶中可放置砂子以便改变物块所受到力的大小，物块向上运动的加速度a可由打点计时器和纸带测出，现保持物块质量不变，逐渐增大砂桶和砂的总质量进行多次实验，得到多组a、F值(F为力传感器的示数大小等于悬挂滑轮绳子的拉力)，不计滑轮的重力。

(1)某同学根据实验数据画出了a-F关系图线如图乙所示，则由该图像可求得物块的质量m=___________kg，当地重力加速度g=___________m/s²(结果均保留两位有效数字)，

(2)改变砂桶和砂的总质量M使物块获得不同大小的加速度a，则实验得到的加速度a的值可能是___________(选填选项前的字母)。

A．12.0m/s²B10.0m/s²C．6.5m/s²D．8.2m/s²

4. 难度：困难

某课外小组利用如图所示的装置研究合外力一定时，加速度与质量的关系．主要实验步骤如下：

①用天平测量并记录小桶的质量m，滑块（包括加装在滑块两侧的钢片和固定在滑块上的加速度传感器）的质量M；

②接通气泵，将滑块（不挂小桶）置于气垫导轨上，调节气垫导轨，轻推滑块，观察滑块的运动．当加速度传感器的示数___________时，说明气垫导轨已经水平；

③挂上小桶，调整定滑轮的高度，使气垫导轨上方的细绳水平；

④在气垫导轨上合适位置释放滑块，记录加速度传感器的示数a；

⑤利用在滑块上增加钢片的方法改变滑块的质量M，重复步骤④……

数据记录及处理如下：

实验次数	1	2	3	4	5	6
小桶质量m（单位：kg）	0.105
小桶重力mg（单位：N）	1.028
滑块质量M（单位：kg）	0.397	0.496	0.596	0.696	0.796	0.896
1/M（单位：kg^-1）	2.519	2.016	1.678	1.437	1.256	1.116
1/（M+m）（单位：kg^-1）	1.992	1.664	1.427	1.248	1.110	0.999
滑块加速度的测量值a（单位：m/s^2）	2.014	1.702	1.460	1.268	1.110	1.004
滑块加速度的理论值a0（单位：m/s^2）	2.048	1.711	1.467	1.283	1.141

请回答下列问题：

(1)实验步骤②中的横线上应填写________；

(2)上表中，滑块加速度的理论值是在忽略阻力的情况下根据牛顿第二定律计算得出的，其表达式是________（用表中物理量的符号表示），最后一行的空格内的数值是_______；

(3)观察上表中最后两行，滑块加速度的理论值均大于其测量值，原因可能是_________________（写一个原因即可）；

(4)根据上表正确描点，绘制了下列四个图像，根据图像_________（从A、B、C、D中选填一个）可得出结论：在实验误差范围内，当小桶的重力mg一定时，_______________________．

5. 难度：简单

在测定金属丝电阻率的实验中：

(1)如题图1所示，用50分度游标卡尺测量待测金属丝的直径，其示数是__________mm．

(2)按题图2所示的电路图在题图3中用笔画线代替导线，补充连接实物电路示意图____________．

6. 难度：中等

如图1所示为一个多量程电压表的电路，其表头为动圈式直流电流计，量程Ig=10mA、内阻Rg=200Ω，R₁、R₂为可调电阻．

（1）可调电阻应调为R₁= ______Ω；

（2）现发现表头电流计已烧坏，我们要修复该电压表，手边只有一个“量程为2mA、内阻为40Ω”的电流计G₂和一个电阻为10Ω的定值电阻R₃．要使修复后电压表的满偏电流仍为10mA，请在图2虚框内画出该电压表的修复电路___．

（3）修复后的电路中，可调电阻R₂应调为 R₂=______Ω；

（4）接着用图3的电路对修复电压表的3V量程表进行校对,V₀为标准电压表、V₁为修复电压表．发现修复电压表V₁的读数始终比标准电压表V₀略大．应用以下哪种方法进行微调______．

A．把R₁略微调小          B．把R₁略微调大

7. 难度：中等

用以下器材尽可能准确地测量待测电阻R_x的阻值。

A.待测电阻R_x，阻值约为200Ω；

B.电源E，电动势约为3.0V，内阻可忽略不计；

C.电流表A₁，量程为0~10mA，内电阻r₁=20Ω；

D.电流表A₂，量程为0~20mA，内电阻约为r₂≈8Ω；

E.定值电阻R₀，阻值R₀=80Ω；

F.滑动变阻器R₁，最大阻值为10Ω；

G.滑动变阻器R₂，最大阻值为200Ω；

H.单刀单掷开关S，导线若干；

(1)为了尽可能准确地测量电阻R_x的阻值，请你设计并在虚线框内完成实验电路图______。

(2)滑动变阻器应该选_______(填器材前面的字母代号)；在闭合开关前，滑动变阻器的滑片P应置于______端；(填“d或“b”)

(3)若某次测量中电流表A₁的示数为I₁，电流表A₂的示数为I₂，则R_x的表达式为： R_x=____。

8. 难度：中等

某实验室中有一捆铜电线，实验小组的同学想应用所学的电学知识来测量这捆电线的长度．他们设计了如图甲所示的电路来测量这捆电线的电阻R_x，图中a、b之间连接这捆电线；V₁和V₂可视为理想电压表：R为阻值范围为0～999.0的电阻箱；E为电源；R₀为定值电阻；S为开关．采用如下步骤完成实验：

(1)先用螺旋测微器测量该铜电线的直径d，如图乙所示，则d=___________mm；

(2)按照图甲所示的实验原理线路图，将实物电路连接好；

(3)将电阻箱R调节到适当的阻值，闭合开关S，记下此时电阻箱的阻值R、电压表V₁的示数U₁、电压表V₂的示数U₂，则这捆电线的阻值表达式为R_x=___________(用R、U₁、U₂表示)；

(4)改变电阻箱的阻值R，记下多组R、U₁、U₂的示数，计算出每一组的值，作出－图像如图丙所示，利用图像可求得这捆电线的电阻R_x=___________Ω；

(5)已知这捆电线铜材料的电阻率为ρ=2.00×10^－8Ω·m，则这捆铜电线的长度为L=___________m(结果保留三位有效数字)．

9. 难度：中等

LED绿色照明技术已经走进我们的生活。某实验小组要精确测定额定电压为3V的LED灯正常工作时的电阻，已知该灯正常工作时电阻大约500Ω，电学符号与小灯泡电学符号相同。

实验室提供的器材有:

A.电流表A_l(量程为0~5 mA，内阻R_A1约为3Ω)

B.电流表A₂(量程为0~4 mA，内阻R_A2= 10Ω)

C.电压表V(量程为0~ 10V，内阻Rv= 1000Ω)

D.定值电阻R₁=590Ω

E.定值电阻R₂=990Ω

F.滑动变阻器R (最大阻值为20Ω)

G.蓄电池E (电动势为4 V，内阻很小)

H.开关S一只，导线若干

(1)如图1所示，请选择合适的器材，电表1为__________，电表2为__________，定值电阻为____ ( 填写器材前的字母序号)

(2)请将图2中的实物连线补充完整______________

(3)请写出测量LED灯正常工作时的电阻表达式: Rx=__________________(电表1的读数用a表示，电表2的读数用b表示，其余电学量用题中所对应的电学符号表示)

二、解答题

10. 难度：中等

如图所示，光滑水平面上放着质量为0.3kg长木板B，质量为0.2 kg的小木块A以速度v₀=5 m/s滑上静止的长木板B的上表面，已知A、B之间的动摩擦因数为0.5，重力加速度g=10m/s²。若木块不从长木板B上滑出，则长木板B至少多长。

11. 难度：中等

如图所示，在光滑水平面上静止有一木板A，在木板的左端静止有一物块B，物块的质量为m，木板的质量为2m，现给木板A和物块B同时施加向左和向右的恒力F₁、F₂，当F₁=0.5mg、F₂=mg时，物块和木板刚好不发生相对滑动，且物块和木板一起向右做匀加速运动，物块的大小忽略不计．

(1)求物块和木板间的动摩擦因数；

(2)若将F₂增大为2mg，F₁不变，已知木板的长度为L，求物块从木板的左端运动到右端的时间．

12. 难度：困难

如图所示，半径R＝1.0m的光滑圆弧轨道固定在竖直平面内，轨道的一个端点B和圆心O的连线与水平方向间的夹角θ＝37°，另一端点C为轨道的最低点。C点右侧的光滑水平面上紧挨C点静止放置一木板，木板质量M＝1.0kg，上表面与C点等高。质量为m＝1.0kg的物块（可视为质点）从空中A点以某一速度水平抛出，恰好从轨道的B端沿切线方向以2m/s进入轨道。已知物块与木板间的动摩擦因数μ＝0.2，取g＝10m/s²。求：

(1)物块在A点时的平抛速度v₀

(2)物块经过C点时对轨道的压力F_N；

(3)若木板足够长，物块在木板上相对滑动过程中产生的热量Q.

13. 难度：中等

如图所示，一质量为1kg的物体静止放在粗糙程度相同的水平面上在t=0时刻，对物体加一斜向上、与水平方向成θ=37°角的力F的作用，物体做匀加速直线运一段时间后，撤去F的作用，最终停在水平面上，物体运动过程中从t=0时刻开始，每隔0.1s通过速度传感器测量出物体的瞬时速度，部分测量数据如下表所示，已知sin37°=0．6，g=10m/s²，求

(1)力F的大小；

(2)物体运动过程中获得的最大动能；

(3)整个运动过程中物体克服摩擦力所做的功。

14. 难度：困难

五一期间，小马到外公家的面粉加工厂劳动，他的主要任务就是将装好的一袋袋面粉用一长为6 m的倾斜传送装置从加工车间运送到车厢上，已知传送带与水平方向夹角为37．现在他要用此装置来运送一袋50 kg的面粉，已知这袋面粉与传送带之间的动摩擦力因素，初始时，将这袋面粉轻放在静止传送带上的A点，然后让传送带以恒定的加速度开始运动，当其速度达到后，便以此速度做匀速运动．已知重力加速度为g = 10 m/s²，sin37° = 0.6，cos37° = 0.8．此袋面粉在运动过程中可视为质点，求：

(1)将这袋面粉由A端运送到B端摩擦力对这袋面粉做的功？

(2)若由于小马将面粉从地上提起时不小心挂到了衣服上的纽扣，从而使得面粉出现渗漏，在运送这袋面粉的过程中会在深色传送带上留下白色的面粉的痕迹，求这袋面粉在传送带上留下的痕迹有多长？

15. 难度：困难

如图所示，在竖直平面内的矩形区域的坐标原点处有一个带电微粒源，微粒发射方向均在平面内。微粒质量均为，带正电荷量均为，重力加速度大小为，（解题过程中可能用到、）.

(1)若整个矩形区域内存在与轴方向平行的匀强电场，从点处射入一初速度沿轴正方向的微粒，发现其从坐标（，）处垂直于轴方向射出矩形区域，求此微粒的初速度大小以及电场强度的大小E；

(2)将电场方向改为竖直向上，再在整个矩形区域内加上垂直于平面向里的有界匀强磁场。微粒源从点处发射的微粒速度大小不等于)均相等，速度大小介于～之间，入射方向在轴和轴所夹的90°角范围内连续均匀分布。现测得在矩形区域内运动时间最长的微粒在进出该区域时速度方向改变了90°.请你分析说明微粒的运动特点并求入射微粒的速度大小.

16. 难度：困难

如图所示，匀强电场分布在边长为L的正方形区域ABCD内，M、N分别为AB和AD的中点，一个初速度为v₀，质量为m的带负电粒子q沿纸面射入电场．带电粒子的重力不计．

（1）如果带电粒子从M点垂直电场方向进入电场后，恰好从D点离开电场，求匀强电场的电场强度E和带电粒子从D点离开电场时的动能E_k1.

（2）若带电粒子从N点垂直BC方向射入电场，它在电场中的运动时间t是多少？离开电场时的动能E_k2为多大？

17. 难度：中等

矩形区域I、II中分别存在垂直于纸面的匀强磁场，磁场方向如图所示．区域I宽度2d，区域II宽度d，一个质量为m，电荷量为q的带正电的粒子以速度v，从P点沿纸面垂直磁场边界射入磁场，穿过区域I后从MN上的S点射入区域II，粒子在S点的速度方向与MN的夹角为，最终从区域II左边界从Q点图中未画出回到区域I，不计粒子重力．求：

区域I中磁感应强度的大小；

粒子没有从区域II的右边界射出磁场，则区域II磁感应强度的大小应满足什么条件．

18. 难度：中等

在水平地面上，固定着光滑平行金属导轨MN、PQ，导轨宽度d=0.5m， 在MP端连接着阻值为R=1.5Ω的电阻，空间存在着竖直向下的匀强磁场，磁感强度B=1T，在导轨上放置着垂直于导轨，阻值r=0.5Ω的导体棒ab，导体棒与导轨保持良好接触，导体棒的长度与导轨宽度相等，其余电阻忽略不计，导体棒在恒力F=1N的水平拉力作用下，从静止开始向右运动。求:

(1)当导体棒的速度为4m/s时，ab两端的电压和流经R的电流方向

(2)导体棒所能达到的最大速度

19. 难度：困难

如图所示，将某正粒子放射源置于原点O，其向各方向射出的粒子速度大小均为v₀、质量均为m、电荷量均为q。在0≤y≤d的一、二象限范围内分布着一个匀强电场，方向与y轴正向相同。在d<y≤2d的一、二象限范围内分布着一个匀强磁场，磁场方向垂直xoy平面向里。粒子离开电场上边缘y= d时，能够到达的最右侧的位置为(1.5d，d)， 最终恰好没有粒子从y=2d的边缘离开磁场。已知: sin30°=0.5， cos30°= ，sin37°=0.6， cos37°=0.8， sin 45°=，cos45°=，不计粒子重力以及粒子间的相互作用。求:

(1)电场强度E.

(2)磁感应强度B

(3)粒子在磁场中运动的最长时间.

20. 难度：困难

如图所示，在xoy平面内，有一以坐标原点O为圆心、R为半径的圆形区圆周与坐标轴分别交于a、b、c、d点．x轴下方圆弧bd与b′d′是两个半圆形同心圆弧，bd和b′d′之间的区域内分布着辐射状的电场，电场方向指向原点O，其间的电势差为U；x轴上方圆周外区域，存在着上边界为y=2R的垂直纸面向里的足够大匀强磁场，圆周内无磁场．圆弧b′d′上均匀分布着质量为m、电荷量为q的带正电粒子，它们被辐射状的电场由静止加速后通过坐标原点O，并进入磁场．不计粒子的重力以及粒子之间的相互作用，不考虑粒子从磁场返回圆形区域边界后的运动．

(1)粒子经电场加速后，在半径为R的圆形区域内运动的时间为多大?

(2)若从a点进入磁场的粒子不能从磁场上边界射出磁场，则磁感应强度应满足什么条件?

(3要使粒子能够垂直于磁场上边界射出磁场，求磁场的磁感应强度的最大值B₀；并求出此时从磁场上边界垂直射出的粒子在磁场中运动的时间；

(4)当磁场中的磁感应强度大小为第(3)问中B₀的倍时，求能从磁场上边界射出粒子的边界宽度．

21. 难度：困难

如图所示，平面直角坐标系的第二象限内存在与水平方向成45、大小为E₁的匀强电场，一质量为m、带电荷量为＋q的小球从点静止释放，穿过y轴后，在y轴和竖直线PQ之间的第一象限内有垂直纸面向外的匀强磁场B₁，整个第一象限内都有竖直向上的匀强电场E₂，且，小球在里面恰好能做匀速圆周运动在y轴与PQ之间的第四象限内有一竖直向上，大小为的匀强电场；而在一、四象限PQ的右侧是一大小为，方向垂直纸面向内的匀强磁场．已知PQ与x轴的交点坐标为．求：

(1)小球第一次进入第一象限时的速度大小；

(2)小球第二次通过PQ的坐标；

(3)从开始释放到第二次通过PQ一共经历的时间．