2020届高三《新题速递·物理》12月第02期（考点18-21）

一、实验题

1. 难度：中等

某同学利用如图所示装置进行“验证牛顿第二定律”的实验，图中A为带有砝码的小车（车上装有挡光窄片），B为光电门，C为一端带有滑轮的长木板（长木板上附有刻度尺），D为装有沙的沙桶，沙桶通过细线绕过滑轮连接在小车上，重力加速度为g，试解答下列问题：

（1）为了能完成该实验，还需要的实验器材是_____________________．

（2）小车在细线拉力的作用下，从长木板左端某位置由静止开始做 匀加速直线运动，通过长木板上的刻度尺可以读出小车上挡光窄 片到光电门的距离s，通过光电门读出窄片经过光电门的挡光时间为△t，已知窄片的宽度为d，则小车经过光电门时速度为_______；小车在此过程中的加速度为_______（用题中给出的字母表示）．

（3）该同学在实验过程中测出小车A及车上砝码与窄片的总质量为M，沙及沙桶的总质量为m，他用沙及沙桶的重力mg作为细线的拉力F，即F=mg，在上述实验过程中测出小车运动的加速度为a，在实验过程中，他还注意平衡小车在运动过程中所受的摩擦阻力，所有操作均正确，他通过多次实验、测量、计算和分析后发现小车运动的加速度a总是略小于细线拉力F与小车总质量的比值，即a＜，你认为这种误差属于______________（填“偶然误差”或“系统误差”）．

2. 难度：简单

如图，用“碰撞实验器”可以验证动量守恒定律，即研究两个小球在轨道水平部分碰撞前后的动量关系。

（1）实验中，直接测定小球碰撞前后的速度是不容易的。但是，可以通过仅测量___（填选项前的符号），间接地解决这个问题。

A．小球开始释放高度h

B．小球抛出点距地面的高度H

C．小球做平抛运动的射程

（2）图中O点是小球抛出点在地面上的垂直投影。实验时，先让入射球m₁多次从斜轨上S位置静止释放，找到其平均落地点的位置P，测量平抛射程OP。然后，把被碰小球m₂静置于轨道的水平部分，再将入射球m₁从斜轨上S位置静止释放，与小球m₂相碰，并多次重复。接下来要完成的必要步骤是___。（填选项前的符号）

A．用天平测量两个小球的质量m₁、m₂

B．测量小球m₁开始释放高度h

C．测量抛出点距地面的高度H

D．测量平抛射程OM，ON

E．分别找到m₁、m₂相碰后平均落地点的位置M、N

（3）若两球相碰前后的动量守恒，其表达式可表示为___（用(2)中测量的量表示）；若碰撞是弹性碰撞，那么还应满足的表达式为___（用(2)中测量的量表示）

（4）有同学认为，在上述实验中仅更换两个小球的材质，其它条件不变，可以使被碰小球做平抛运动的射程增大。经测定，m₁＝45.0g，m₂＝7.5g，小球落地点的平均位置距O点的距离如图所示。请你用已知的数据，分析和计算出被碰小球m₂平抛运动射程ON的最大值为___cm。

3. 难度：中等

用如图1所示装置探究钩码和小车（含砝码）组成的系统的“功能关系”实验中，小车碰到制动挡板时，钩码尚未到达地面。

（1）平衡摩擦力时，______（填“要”或“不要”）挂上钩码。

（2）如图2是某次实验中打出纸带的一部分。O、A、B、C为4个相邻的计数点，相邻的两个计数点之间还有4个打出的点没有画出，所用交流电源的频率为50Hz．通过测量，可知打点计时器打B点时小车的速度大小为______m/s。

（3）某同学经过认真、规范的操作，得到一条点迹淸晰的纸带。他把小车开始运动时打下的点记为O，再依次在纸带上取等时间间隔的1、2、3、4、5、6等多个计数点，可获得各计数点到O的距离s及打下各计数点时小车的瞬时速度v。如图3是根据这些实验数据绘出的v²-s图象。已知此次实验中钩码的总质量为0.015kg，小车中砝码的总质量为0.100kg，取重力加速度g=9.8m/s²，根据功能关系由图象可知小车的质量为______kg．（结果保留两位有效数字）

（4）研究实验数据发现，钩码重力做的功总略大于系统总动能的增量，其原因可能是______。

A.钩码的重力大于细线的拉力

B.在接通电源的同时释放了小车

C.未完全平衡摩擦力

D.交流电源的实际频率大于50Hz

4. 难度：中等

如图所示的实验装置可以验证动能定理表达式。水平气垫导轨上A处固定安装一个光电门，滑块上固定一遮光条，滑块前端固定拉力传感器并通过细线绕过气垫导轨左端定滑轮与钩码相连，滑块从静止释放，释放时遮光条位于气垫导轨上位置的上方.

(1)某同学用游标卡尺测量遮光条宽度,如图所示，则 =_____ .

(2)实验时接通气源稳定后，滑块静止释放，由数字计时器读出遮光条通过光电门的时间差为，测得滑块(包括遮光条)与拉力传感器的总质量为,为了测量拉力对滑块做的功，需要测量和记录的物理量是__________ (写出物理量及对应的符号)，若滑块运动过程中表达式_________在误差允许的范围内成立，即可验证动能定理。

(3)下列不必要的实验要求是____(请填写选 项前对应的字母).

A.调整气垫导轨到水平状态

B.应使滑块(包括遮光条)的质量远大于钩码的质量

C.已知当地重力加速度

D.应使牵引滑块的细线与气垫导轨平行

5. 难度：中等

如图（a）为某同学组装完成的简易多用电表电路图。图中E为电池（电动势E=1.5V，内阻不计）；R₁和R₂为定值电阻，R₃为可变电阻；表头G满偏电流I_g=2mA，内阻R_g=150Ω，A、B分別为两表笔插孔；虚线圆内有选择开关K和三个挡位；直流电压挡量程30V，直流电流挡量程100mA，欧姆挡倍率为“×1”。试解答下列问题：

（1）在多用电表使用前，应先将两表笔分别插人两插孔中，其中红色表笔应插入_______插孔（填“A”或“B”）；再观察多用电表的指计是否静止在多用电表_______（填“左”或“右”）侧的零刻度处，如果不是静止在此零刻度处，则需要进行多用电表的机械调零。

（2）根据题中所给条件计算出R₁=_______Ω，R₂=_______Ω（均保留三位有效数字）。

（3）为了便于操作并实现欧姆表冇效调零与测量，电阻R₃应选择_______。

A. 10Ω

B. 20Ω

C. 1000Ω

D.10kΩ

（4）在某次测量时，该多用电表指针如图（b）所示。若选择开关K接“1”，多用电表示数为_______；若选择开关K接“2”，多用电表示数为_______；若选择开关K 接“3”，多用电表示数为_______。

6. 难度：中等

某待测电阻R_x的阻值约为20Ω，现要测量其阻值，实验室提供器材如下：

A．电流表A₁（量程150mA，内阻约为10Ω）

B．电流表A₂（量程20mA，内阻r₂=30Ω）

C．电压表V(量程15V，内阻15kΩ)

D．定值电阻R₀=100Ω

E．滑动变阻器R，最大阻值约为10Ω

F．滑动变阻器R，最大阻值约为1000Ω

G．电源E，电动势E=4V（内阻不计）

电键S及导线若干

（1）测量时要求电表读数不得小于其量程的，应选择的电表分别是________、________滑动变阻器是________。（填电表前面的字母符号）

（2）请你在线框内画出测量R_x的实验原理图（图中元件使用题干中相应英文字母符号标注）。（________）

（3）若实验时电流表A₁的读数为₁，电流表A₂的读数为，电压表V的读数为U，请根据画出的实验原理图，用已知的和测得的物理量表示R_x=__________。（用字母表示）

7. 难度：中等

某同学设计了如图所示的电路来测量一个量程为3V的电压表的内电阻（几千欧），实验室提供直流电源的电动势为6V，内阻忽略不计；

(1)在该实验中，认为当变阻器的滑片P不动时，无论电阻箱的阻值如何增减，aP两点间的电压保持不变；请从下列滑动变阻器中选择最恰当的是：_______              

A变阻器（0-2000Ω，0.1A）    B变阻器（0-20Ω，1A）         C变阻器（0-5Ω，1A）

(2)连接好线路后，先将变阻器滑片P调到最_______端，并将电阻箱阻值_______调到（填“0”或“最大”），然后闭合电键S，调节P，使电压表满偏，此后滑片P保持不动；

(3)调节变阻箱的阻值，记录电压表的读数:最后将电压表读数的倒数U^-1与电阻箱读数R描点，并画出图己所示的图线，由图象得待测电压表的内阻值为_______Ω。（保留两位有效数字）

8. 难度：简单

要测绘额定电压为2 V的小灯泡的伏安特性曲线，所供选择的器材除了导线和开关外，还有以下一些器材可供选择：

A．电源E（电动势3.0 V，内阻不计） 

B．电压表V₁（量程0~3.0 V，内阻约2 kΩ）

C．电压表V₂（量程0~15.0 V，内阻约6 kΩ）  

D．电流表A₁（量程0~0.6 A，内阻约1 Ω）

E．电流表A₂（量程0~100 mA，内阻约2 Ω）  

F．滑动变阻器R₁（最大阻值10 Ω）

G．滑动变阻器R₂（最大阻值2 kΩ）

（1）为了减小实验误差，实验中电压表应选择________，电流表应选择_______，滑动变阻器应选择_________________。（填写各器材的序号）

（2）为提高实验精度，请你设计实验电路图，并画在下面的虚线框中。

（_______）

（3）实验中测得一组数据如下表所示，根据表格中的数据在图中坐标系中作出小灯泡的伏安特性曲线。

I/A	0	0.12	0.21	0.29	0.34	0.38	0.42	0.45	0.47	0.49	0.50
U/V	0	0.20	0.40	0.6	0.80	1.00	1.20	1.40	1.60	1.80	2.00

（_______）

（4）该小灯泡的额定功率是_________ W。（保留两位小数）

（5）由图象可知，小灯泡电阻的变化特点是_________________。

二、解答题

9. 难度：中等

某飞机场利用如图所示的传送带将地面上的货物运送到飞机上，传送带与地面的夹角θ=30°，传送带两端A、B的距离L=10m，传送带以v=5 m/s的恒定速度匀速向上运动。在传送带底端A轻放上一质量m=5kg的货物，货物与传送带间的动摩擦因数μ=，g取10 m/s²。则货物从A端运送到B端的过程中：

（1）所需的时间；

（2）摩擦力对货物做的功；

（3）货物和传送带组成的系统产生的内能。

10. 难度：中等

如图所示，A、B分別为两个完全相同的圆弧槽，并排放在光滑的水平面上，两槽最低点相接触且均与水平面相切。A的左侧紧靠固定物块P，A、B圆弧半径均为R=0.2 m，质量均为M =3kg。质量为m=2kg可视为质点的小球C从距A槽上端点a高为h=0.6m处由静止下落到A槽，经A槽后滑到B槽，最终滑离B槽。g取10 m/s²，不计—切摩擦，水平面足够长。求：

（1）小球C第一次滑到A槽最低点时速度的大小；

（2）小球C第一次从B槽上端b点飞离槽后所能上升的最大髙度（距水平面）；

（3）在整个运动过程中B糟最终获得的最大动能；

（4）若B槽与小球C质量M和m未知，其他条件不变，要使小球C只有一次从最低点滑上B槽，则质量M与m的关系应满足的条件。

11. 难度：中等

水平地面上固定一光滑圆弧轨道，轨道下端的水平面与小车 C 的上表面平滑连接（如图所示），圆弧轨道上有一个小滑块A，质量为m_A＝4kg，在距圆弧轨道的水平面高h＝1.8 m 处由静止下滑，在小车C的最左端有一个质量m_B＝2kg的滑块B，滑块A与B均可看做质点，滑块A与B碰撞后粘在一起，已知滑块 A、B 与车C的动摩擦因数均为μ＝0.5，车 C与水平地面的摩擦忽略不计．取 g＝10 m/s².求：

（1）滑块A与B碰撞后瞬间的共同速度的大小；

（2）若小车长0.64米，且滑块 A、B 恰好没有从小车上滑下，求小车的质量。

12. 难度：中等

如图所示，浅色传送带与地面倾角θ=37°，从A到B长度为L=7.25m，传送带以v₀=5m/s的速率逆时针转动．在传送带上端A无初速地放一个黑色煤块，它与传送带之间的动摩擦因数为μ=0.5．煤块在传送带上经过会留下黑色划痕,已知sin37°=0.6，g=10m/s²，求：

（1）煤块从A到B的时间．

（2）煤块从A到B的过程中传送带上形成划痕的长度．

（3）若煤块的质量是1kg从A到B的过程中系统因摩擦产生的热量

（4）在解决功、能问题时，先确定研究对象，该题如果研究煤块的动能增加量，选择什么做研究对象（填单个物体或者系统）；研究摩擦生热时选择什么做研究对象，（填单个物体或者系统）。摩擦生热问题应确定对地位移还是相对位移？

13. 难度：中等

如图所示，在光滑的水平面上放置一长为的长木板且上表面水平，右端并排放置一带有光滑圆弧轨道的滑块（圆效轨道的半径足够大），长木板的上表面与圆弧轨道的最低点相切，可视为质点的木块放在长木板的正中央．已知长木板的质量为m₁=lkg，圆弧轨道的质量为m₂=2kg，木块的质量为m₃=0.98kg，质量为m₄=20g，的子弹以水平向右的速度打中木块并留在其中，且子弹与木块相互作用的时间可不计，重力加速度为．求：

（1）若木块能滑上圆弧轨道，则木块与长木板间的动摩擦因数应满足的条件:

（2）如果，则木块运动到B点所用的时间：

（3）如，木块上升的最大高度.

14. 难度：困难

如图，在平面直角坐标系xOy中，第一象限内有一条通过坐标原点的虚线，虚线与y轴正方向夹 角为30°，在虚线与x轴正方向之间存在着平行于虚线向下的匀强电场。在第四象限内存在一个长方形 的匀强磁场区域（图中未画出），磁感应强度为B，方向垂直坐标平面向外。一质量为m，电荷量为q的带正电粒子从虚线上某点以一定的初速度垂直电场方向射入电场，经过电场偏转后，该粒子恰从x轴上的P点以速度v射入匀强磁场区域，速度c的方向与x轴正方向夹角为60°，带电粒子在磁场中做匀速圆周 运动，经磁场偏转后，粒子射出磁场时速度方向沿x轴负方向，随后粒子做匀速直线运动并垂直经过一y 轴上的Q点。已知OP=L，不计带电粒子重力。求：

（1）匀强电场的电场强度E的大小；

（2）带电粒子在电场和磁场中运动时间之和；

（3）矩形磁场区域的最小面积和Q点的位置坐标。

15. 难度：困难

ab、cd为间距d=1m的光滑倾斜金属导轨，与水平面的夹角为θ=30°，导轨电阻不计，ac、bd间都连接有一个R=4.8Ω的电阻，如图所示。空间存在磁感应强度B₀=2T的匀强磁场，方向垂直于导轨平面向上．将一根金属棒放置在导轨上距ac为x₀=0.5m处，金属棒的质量m=0.5kg，电阻r=0.8Ω．现闭合开关K将金属棒由静止释放，金属棒沿导轨向下运动过程中始终与ac平行且与导轨接触良好．已知当金属棒从初始位置向下滑行x=1.6m到达MN处时已经达到稳定速度，金属导轨足够长，g取10m/s²．则：

（1）开关处于闭合状态时金属棒的稳定速度是多少？

（2）开关处于闭合状态时金属棒从释放到运动至MN处的过程中，忽略电流变化引起的电磁辐射损失，连接在ac间的电阻R上产生的焦耳热是多少？

（3）开关K断开后，若将由静止释放金属棒的时刻记作t=0，从此时刻开始，为使金属棒中不产生感应电流，可让磁感应强度按一定规律变化．试写出磁感强度B随时间t变化的表达式．

16. 难度：困难

如图，水平桌面上固定有光滑金属导轨MN、PQ，它们的夹角为45°，导轨的右端点N、Q通过细导线与导体棒cd连接，在水平导轨MN、PQ上有一根质量M=0.8kg的足够长的金属棒ab垂直于导轨PQ，初始位置与两根导轨的交点为E、F，且E、F之间的距离为L1=4m，水平导轨之间存在竖直向上的匀强磁场，磁感应强度B₁=0.5T，导体棒cd水平放置，处于匀强磁场B₂中，匀强磁场B₂水平且垂直导体棒cd向内，B₂=0.3T，导体棒cd的质量m=0.1kg，长L0=0.5m，电阻R=1.5Ω，其他电阻均不计，不计细导线对c、d点的作用力，金属棒ab在外力的作用下从EF处以一定的初速度向右做直线运动，运动过程中ab始终垂直于导轨PQ，导体棒cd始终保持静止，取g=10m/s²，求：

（1）金属棒ab运动的速度v与运动位移X的关系；

（2）金属棒ab从EF处向右运动距离d=2m的过程中合外力对导体棒ab的冲量

（3）金属棒ab从EF处向右运动距离d=2m的过程中通过ab电荷量．