2020届高三《新题速递·物理》2月第01期（考点18-21）（二）

一、实验题

1. 难度：中等

某同学用如图甲所示的实验装置探究恒力做功与小车动能变化的关系。实验中用砂和砂桶的总重力表示小车所受合力。

（1）下列关于该实验的操作，正确的有_____。

A．砂和砂桶的总质量应远小于小车的质量

B．实验所用电磁打点计时器的工作电源应选用电压约为6V的蓄电池

C．实验时，应先让打点计时器正常工作，后释放小车

D．平衡摩擦力时，应挂上空砂桶，逐渐抬高木板，直到小车能匀速下滑

（2）图乙为实验得到的一条点迹清晰的纸带，A、B、C、D、E、F、G是纸带上7个连续的点。已知电源频率为50Hz，则打点计时器在打D点时纸带的速度v＝_____m/s（保留三位有效数字）。

（3）该同学平衡了摩擦力后进行实验，他根据实验数据画出了小车动能变化△E_k与绳子拉力对小车所做功W的关系图象，他得到的图象应该是_____。

A.    B.    C.    D.

2. 难度：简单

某同学用如图甲所示的实验装置来“探究a与F、m之间的定量关系”。

（1）实验时，必须先平衡小车与木板之间的摩擦力。该同学是这样操作的：如图乙，将小车静止地放在水平长木板上，并连着已穿过打点计时器的纸带，调整木板右端的高度，接通电源，用手轻拨小车，让打点计时器在纸带上打出一系列___的点，说明小车在做___运动。

（2）如果该同学先如（1）中的操作，平衡了摩擦力。以砂和砂桶的重力为F，在小车质量M保持不变情况下，不断往桶里加砂，砂的质量最终达到M，测小车加速度a，作a－F的图象。如图丙图线正确的是___。

（3）设纸带上计数点的间距为s₁和s₂。下图为用米尺测量某一纸带上的s₁、s₂的情况，从图中可读出s₁＝3.10cm，s₂＝__cm，已知打点计时器的频率为50Hz，由此求得加速度的大小a＝___m/s²。

3. 难度：简单

为了测量木块与木板间动摩擦因数，某实验小组使用位移传感器设计了如图所示的实验装置，让木块从倾斜木板上A点由静止释放，位移传感器可以测出木块到传感器的距离。位移传感器连接计算机，描绘出滑块与传感器的距离s随时间t变化规律，取g=10m/s²，，如图所示：

     

（1）根据上述图线，计算可得木块在0.4s时的速度大小为v=_________m/s

（2）根据上述图线，计算可得木块的加速度大小a=________m/s²；

（2）现测得斜面倾角为，则= ________。

4. 难度：中等

有一节干电池，电动势已知为1.5V。某小组要用以下器材测量其内阻：

A.待测电池（E=1.5V,内阻约几欧）

B.电流表（量程为100A,内阻约几百欧）

C.电阻箱R（099.9Ω,1A）

D.滑动变阻器R₀（015kΩ,0.1A）

E.开关S₁、S₂和导线若干

实验电路图如图所示。实验步骤如下：

①闭合S₁,断开S₂,调节R₀使电流表满偏（指针指在I=100A刻度处）；

②调整电阻箱R,使其为较大的阻值R₁,再闭合S₂,读出电流表的示数I₁;

③逐渐减小电阻箱R的阻值，使其分别等于R₂、R₃、…，读出对应的电流表的示数I₂、I₃、…；

④以为纵轴，以为横轴作出-图像（I、R均为国际单位），求得图线斜率k=1.6×10⁴Ω•A^-1。

回答以下问题。

（1）步骤①中，电流表满偏时，滑动变阻器与电流表内阻的总阻值为_____kΩ；

（2）步骤③中改变电阻箱阻值时，开关S₂应处于_____ （填“闭合”或“断 开”）状态；

（3）求内阻有两种方法：①利用多组数据作出图像求解，②利用其中任意两组数据求解。两种方法相比，减小偶然误差最有效的方法是 _____ （填“①”或“②”）；

（4）电池内阻r= _____Ω。

5. 难度：中等

在做“描绘小灯泡的伏安特性曲线”实验时，所用器材有：电动势为6V的电源，额定电压为2.5V的小灯泡，以及符合实验要求的滑动变阻器、电表、开关和导线。要求能测出尽可能多组数据，如图是没有连接完的实物电路。（已连接好的导线有a、b、c、d、e、f六根）

（1）请你用笔画线代替导线，将实物电路连接完整______________________；

（2）连好电路，闭合开关，移动变阻器滑片P，发现小灯泡始终不亮，但电压表有示数，电流表几乎不偏转，则故障的原因可能是_________________________________________；

（3）排除故障后比和开关，移动滑片P到某处，电压表的示数为2.2V，在要测量小灯泡的额定功率，应将滑片P向__________端滑动（选填“左”“右”）；

（4）通过移动滑片P，分别记下了多组对应的电压表和电流表的读数，并绘制成了如图所示的U—I图线。根据U—I图线提供的信息，可计算出小灯泡的额定功率是_________W。

（5）图线是曲线而不是过原点的直线，原因是________________________________________。

6. 难度：困难

某课外兴趣小组用铜片和锌片插入苹果中，组成了一个苹果电池，并用“测定电动势和内电阻”的实验方法测定该苹果电池的电动势和内电阻。实验前该小组同学通过上网查阅有关水果电池的资料获知：常见的水果电池的电动势一般在1 V左右，内阻一千欧姆左右。除了苹果电池以外，实验室还提供了如下器材：

①多用电表

②毫安表（量程0.6 mA，内阻几十欧）

③电压表（量程1.5 V，内阻约2 kΩ)

④滑动变阻器R₁（阻值0～20 Ω）

⑤电阻箱R₂（阻值0～9999.9 Ω）

⑥开关一个，导线若干

（1）实验前，晓明同学利用调好的多用电表欧姆“×100”挡来粗测该苹果电池的内阻，测量结果如图甲所示。他这样做是否正确？若正确，请读出其内阻值；若不正确，请说明理由。答：________

（2）根据提供的器材，该小组设计了四种可能的测量电路，如下图所示，最合理的是（______）

A. B. C. D.

（3）根据最合理的测量电路，用铅笔划线代替导线将图乙中实物连接完整。

（______）

（4）该小组由实验数据作出的U－I图像如图所示，由图像可求得电源电动势为________V，内电阻为_________kΩ．（结果保留两位小数）。

二、解答题

7. 难度：中等

一个弹性球从高度h处自由下落，与地面发生弹性碰撞，反弹后上升的高度也为h，如果一个质量为m₂=m的弹性球2和质量m₁=3m弹性球1上下叠放在一起仍从高度为h处自由下落，与地面发生弹性碰撞后，弹性球2可以上升到更大的高度。已知所有碰撞均为弹性碰撞，重力加速度为g。求：

（1）弹性球与地面碰撞前瞬间的速度；

（2）弹性球2上升的高度是原下落高度h的多少倍；

（3）改变两弹性球质量比，弹性球2能弹起的最大高度。

8. 难度：困难

光滑水平面上有一质量m_车＝1.0kg的平板小车，车上静置A、B两物块。物块由轻质弹簧无栓接相连（物块可看作质点），质量分别为m_A＝1.0kg，m_B＝1.0kg。A距车右端x₁（x₁＞1.5m），B距车左端x₂＝1.5m，两物块与小车上表面的动摩擦因数均为μ＝0.1．车离地面的高度h＝0.8m，如图所示。某时刻，将储有弹性势能E_p＝4.0J的轻弹簧释放，使A、B瞬间分离，A、B两物块在平板车上水平运动。重力加速度g取10m/s²，求：

（1）弹簧释放瞬间后A、B速度的大小；

（2）B物块从弹簧释放后至落到地面上所需时间；

（3）若物块A最终并未落地，则平板车的长度至少多长？滑块在平板车上运动的整个过程中系统产生的热量多少？

9. 难度：中等

在高速公路长下坡路端的外侧，常设有避险车道（可简化为倾角为的斜面，如图所示），供刹车失灵的车辆自救，当失控车辆冲上该车道时，减速至停车。若一辆货车关闭发动机后以初速度v₀经A点冲上避险车道，前进一段距离时到B点速度减为0，该货车与避险车道的动摩擦因数为，忽略空气阻力，重力加速度为g．求：

（1）货车在避险车道上减速运动的加速度；

（2）货车在避险车道上减速通过的距离．

10. 难度：困难

如图所示，在水平分界线KL上方有磁感应强度大小为B,方向垂直于纸面向外的匀强磁场，下方有垂直于纸面向里的匀强磁场。边界NS和MT间距为2.5h，P、Q分别位于边界NS、MT上距KL为h。质量为m,电荷量为+q的粒子由静止开始经电场加速后（电场未画出），从P点垂直于NS边界射入上方磁场，然后垂直于KL射入下方磁场，最后经Q点射出。

(1)求在磁场中运动的粒子速度大小；

(2)求粒子在磁场中运动的时间；

(3)其它条件不变，减小加速电压，要使粒子不从NS边界射出，求加速电压的最小值。

11. 难度：中等

如图所示PQ、MN为足够长的两平行金属导轨，它们之间连接一个阻值R=10Ω的电阻；导轨间距为L=lm，导轨电阻不计，长约lm，质量m=0.lkg的均匀金属杆水平放置在导轨上（金属杆电阻不计），它与导轨的滑动摩擦因数，导轨平面的倾角为°在垂直导轨平面方向有匀强磁场，磁感应强度为B=0.5T，今让金属杆AB由静止开始下滑，从杆静止开始到杆AB恰好匀速运动的过程中经过杆的电量q=lc，求：

（1）当AB下滑速度为4m/s时加速度的大小；

（2）AB下滑的最大速度；

（3）AB由静止开始下滑到恰好匀速运动通过的距离；

（4）从静止开始到AB匀速运动过程R上产生的热量。

12. 难度：困难

磁悬浮列车的运动原理如图所示，在水平面上有两根水平长直平行导轨，导轨间有与导轨面垂直且方向相反的匀强磁场B₁和B₂，B₁和B₂相互间隔，导轨上有金属框abcd。当磁场B₁和B₂同时以恒定速度沿导轨向右匀速运动时，金属框也会由静止开始沿导轨向右运动。已知两导轨间距L₁=0. 4 m，两种磁场的宽度均为L₂，L₂=ab，B₁＝B₂=1.0T。金属框的质量m=0.1kg，电阻R=2.0Ω。金属框受到的阻力与其速度成正比，即f=kv，k=0.08 kg/s，只考虑动生电动势。求：

（1）开始时金属框处于图示位置，判断此时金属框中感应电流的方向;

（2）若磁场的运动速度始终为v₀=10m/s，在线框加速的过程中，某时刻线框速度v₁=7m/s，求此时线框的加速度a₁的大小;

（3）若磁场的运动速度始终为v₀=10m/s，求金属框的最大速度v₂为多大？此时装置消耗的总功率为多大？