2020届高三《新题速递·物理》2月第03期（考点18-21）

一、实验题

1. 难度：中等

某同学用如图甲所示装置做“探究加速度与力、质量关系”实验.

（1）关于实验的要点，下列说法正确的是_____________.

A.重物的质量应远小于小车的质量

B.平衡摩擦力时重物应挂在小车上

C.接通打点计时器的电源同时释放小车

D.调节定滑轮的高度使滑轮与小车间细线与长木板平行

（2）调节好装置，做探究加速度与合外力关系实验时，打点计时器打出的一条纸带如图乙所示，已知打点计时器每隔0.02s打一次点，根据纸带可求出小车的加速度，大小为___________m/s²（结果保留两位有效数字）.改变悬挂重物的质量，重复多次实验，测得多组加速度a及对应力传感器的示数，做出a—F图像如图丙所示，发现图像不过原点，重新实验，为了使作出的图像过远点，应适当___________（填“增大”或“减小”）木板的倾角.

（3）做探究加速度与质量关系实验时，正确平衡摩擦力，保持悬挂的重物不变，改变小车上砝码的质量m多次实验，测出多组加速度a及小车上砝码的质量m，作出图像—m如图丁所示.若图中直线的斜率为k，在纵轴上的截距为b，若牛顿第二定律成立，且实验过程中小车受到的拉力保持不变，则小车受到的拉力为___________，小车的质量为___________.

2. 难度：中等

某实验小组要测量一段金属丝的电阻率.

（1）用螺旋测温器测金属丝直径，示数如图甲所示，则金属丝直径为d=__________mm.

（2）实验小组成员根据实验室提供的器材，连接成了如图乙所示的电路，闭合电键前将图乙中的滑动变阻器滑片移到最__________（填“左”或“右”）端，闭合电键，将滑动变阻器的滑片移到合适的位置，在移动金属夹P的位置，从而改变金属丝接入电路的长度.测得多组电压表示数U、电流表示数I及金属丝接入电路的长度L，作出—L图像，如图丙所示，图像不过原点的原因是____________________.如果图像的斜率k=2Ω/m，则该金属丝电阻率ρ= __________Ω·m.（结果保留两位有效数字）.

（3）若本实验中的操作、读数及计算均正确无误，由于电流表内阻的存在，则电阻率的测量值与真实值相比__________（填“偏大”“偏小”或“相等”）.

3. 难度：中等

(1)测量电源的电动势E及内阻r的实验中，按图甲所示的电路图连好实验电路，合上开关，电流表和电压表的读数正常，当将滑动变阻器的滑动触头由A端向B端逐渐滑动时，发现电流表的示数逐渐增大，而电压表的示数几乎不变，直到当滑动触头滑至临近B端时电压表的示数急剧变化，这种情况很难读出电压数值分布均匀的几组不同的电流、电压值，出现上述情况的原因可能是_______

A．电源内阻太小

B．滑动变阻器阻值太大

C．电压表内阻不够大

D．电流表内阻不够小

为了更好地测出电源的电动势E及内阻r，增加了一个固定电阻R₀，改变了电路，顺利完成实验。

(2)用笔画线代替导线，在图乙中完成增加R₀后的实物连线_____。

(3)调节滑动变阻器，电压表和电流表的示数记录如下(已知R₀=1.0Ω):

表中的数据已描绘在图所示的方格纸上;可求得电动势E=_________V，内阻r=_______Ω；

4. 难度：中等

某同学要测某新型手机电池的电动势和内阻，设计了如图甲所示的电路，电路中R₀为定值电阻，阻值大小为3.5Ω．

（1）请按电路图完成图乙中实物图的连接_________．

（2）闭合开关S前，应先将实物图中的滑动变阻器的滑片移到最_______（填“左”或“右”端），电路中定值电阻R₀的作用是_______________________________________．

（3）闭合S，调节滑动变阻器的滑片，测出多组电流表和电压表的值，作出U—I图像如图丙所示，则电池的电动势E=_____V，电池的内阻r=______Ω．

（4）本实验由于存在系统误差，使得电动势的测量值比真实值_______（填“大”或“小”），电池内阻的测量值比真实值__________（填“大”或“小”）．

二、解答题

5. 难度：困难

如图，质量为m的A球下面固定一轻质弹簧，用长度为l的轻绳穿过弹簧连接在B球上，弹簧原长远小于轻绳长度(绳未连接在弹簧上)，B球离地面的高度也为1；手拿A球，A球与B球处于静止状态，将A球由静止释放，B球与地面每次碰撞时反弹速度前速度的一半，B球第一次触地反弹后在空中与A球发生碰撞，碰撞后瞬间弹簧被用缩到最短，此时弹簧锁定。然后A球与B球一起下落，B球第二次触地反弹后的瞬间，弹簧解除锁定，同时轻绳断裂，A球被弹起。整个过程A、B球都保持竖直方向，且A球一直在上，B球在下，所有碰时间均不计。(重力加速度为g，最后结果可以用根号表示)

（1）B球第一次触地后到B球与A球碰撞的时间；

（2）要求B球与A球碰撞后瞬间弹簧被压缩到最短时弹簧的势能达到最大，求B球的质量M满足的条件和弹簧势能的最大值E_p；

（3）在B球的质量M满足(2)问的条件下，求B球第二次触地反弹后A球被弹起的最大高度。

6. 难度：中等

如图，光滑轨道固定在竖直平面内，倾斜、水平、为半径的半圆弧轨道，三部分平滑连接，为圆弧轨道的最低点，可视为质点的小球和中间压缩一轻质弹簧静止在水平轨道上（弹簧与两小球不拴接且被锁定）。现解除对弹簧的锁定，小球脱离弹簧后恰能沿轨道运动到处，小球沿圆弧轨道运动。已知，的竖直高度差，在点时小球对轨道压力的大小为，弹簧恢复原长时小球仍处于水平轨道（不计空气阻力，），已知。求：

（1）小球的质量；

（2）弹簧锁定时的弹性势能。

7. 难度：简单

一个物块从倾角为的斜面底端以大小为的初速度上滑，上滑到最高点速度为零后，又沿原路返回，已知物块上滑过程中重力的冲量与下滑过程中重力的冲量之比为1：2，物块与斜面间的动摩擦因数恒定，重力加速度为，，。求：

（1）物块与斜面间的动摩擦因数；

（2）物块返回到斜面底端时速度的大小。

8. 难度：困难

如图甲所示，质量为M=2kg的足够长的平板车放在光滑的水平面上，质量为m=1kg的物块放在平板车的右端，物块与平板车均处于静止，现给平板车一个水平向右的推力，推力F随时间t变化的规律如图乙所示，推力F作用t=0.6s后撤去，最终物块与平板车一起向前做匀速直线运动.已知物块与平板车之间的动摩擦因素为μ=0.4，重力加速度g=10m/s，求：

（1）推力F作用的瞬间，平板车的加速度大小；

（2）推力F做的功；

（3）物块与平板车因摩擦产生的热量（结果保留三位有效数字）.

9. 难度：中等

如图所示,两块等大且平行正对的金属板水平放置,金属板间有竖直向下的匀强电场,电场强度大小为。以下板金属板的中轴线为x轴,金属板右侧第一象限内存在一足够大的匀强磁场。现有一重力不计的绝缘带电粒子, 质量为m,带电荷量为-q，从下金属板上表面的电场中坐标位置(-L,0)处以初速度v₀沿x轴正方向开始运动。

求：(1)带电粒子进入磁场时的位置坐标(用L表示)以及带电粒子进人磁场时的速度大小;

(2)若要使带电粒子能垂直打到x轴上,计算匀强磁场的磁感应强度B的大小。

10. 难度：中等

如图，在平面直角坐标系xOy内，第I象限存在沿y轴负方向的匀强电场，第IV象限以ON为直径的半圆形区域内，存在垂直于坐标平面向外的匀强磁场，磁感应强度大小为一质量为m、电荷量为q的带正电的粒子，自y轴正半轴上处的M点，以速度垂直于y轴射入电场。经x轴上处的P点进入磁场，最后垂直于y轴的方向射出磁场。不计粒子重力。求：

 电场强度大小E；

 粒子在磁场中运动的轨道半径r；

 粒子在磁场运动的时间t。

11. 难度：中等

如图，光滑固定斜面倾角为37°，一质量m＝0.1kg、电荷量q＝+1×10^-6C的小物块置于斜面上的A点，A距斜面底端R的长度为1.5m，当加上水平向右的匀强电场时，该物体恰能静止在斜面上，重力加速度g取10m/s²，sin37°＝0.6，cos37°＝0.8．求：

（1）该电场的电场强度的大小；

（2）若电场强度变为原来的一半，小物块运动到B点所需的时间和在B点的速度各是多少？

12. 难度：中等

发电机和电动机具有装置上的类似性，源于它们机理上的类似性。直流发电机和直流电动机的工作原理可以简化为如图1、图2所示的情景。在竖直向下的磁感应强度为B的匀强磁场中，两根光滑平行金属轨道MN、PQ固定在水平面内，相距为L，电阻不计。电阻为R的金属导体棒ab垂直于MN、PQ放在轨道上，与轨道接触良好，以速度v（v平行于MN）向右做匀速运动。图1轨道端点MP间接有阻值为r的电阻，导体棒ab受到水平向右的外力作用。图2轨道端点MP间接有直流电源，导体棒ab通过滑轮匀速提升重物，电路中的电流为I。求：

（1）图1、2中棒ab受到的安培力F₁、F₂；

（2）在t时间内，图1“发电机”产生的电能和图2“电动机”输出的机械能；

（3）请简述图1中，做功与能量变化的情况。

13. 难度：困难

如图所示，边长为L的正方形abcd区域内，均分成相同的三个矩形区域，区域I内有大小为B₁=B、方向垂直纸面向外的匀强磁场，区域II内有方向竖直向上的匀强电场，区域三III内方向垂直纸面向里的匀强磁场.在纸面内有ab边的中点e沿于ab夹角为37°的方向，向磁场I内射入质量为m、电荷量为q的带负电的离子，经磁场偏转后，粒子以MN边夹角从37°的方向进入电场，然后垂直PQ又进入磁场III，粒子经磁场偏转后，恰好从PQ的中点射出磁场III而进入电场区域II.已知sin37°=0.6，cos37°=0.8，不计粒子的重力.求：

（1）粒子从e点射入的速度大小；

（2）匀强电场电场强度的大小E及区域III中匀强磁场磁感应强度B₂的大小；

（3）当粒子再次进入区域II时，电场强度大小不变，方向反向，则粒子在abcd边界上出射点的位置离e点的距离及粒子在电场、磁场中运动的总时间.

14. 难度：中等

如图所示，在直角坐标系中，虚线平分第一、三象限，虚线右侧有垂直于坐标平面的匀强磁场，磁场的磁感应强度大小为，轴上方、虚线左侧有沿轴正向的匀强电场，电场强度为，点处有一质量为、电量为的带正电的粒子在坐标平面内、以大小为的速度沿平行的方向射入电场，经电场偏转后，恰好经过坐标原点且速度沿轴负方向，不计粒子的重力。求：

（1）点的位置坐标；

（2）从点射出到第五次经过所用的时间。