高考物理二轮总复习第4部分题型专练实验题、计算题专项练(1).docx

实验题、计算题专项练(一)(考试时间：30分钟　试卷满分：47分)22．(5分)图甲为测量物块与水平桌面之间动摩擦因数的实验装置示意图．实验步骤如下：①用天平称量物块和遮光片的总质量M、重物的质量m，用游标卡尺测量遮光片的宽度d；用米尺测量两光电门之间的距离s；②调整轻滑轮，使细线水平；③让物块从光电门A的左侧由静止释放，用数字毫秒计分别测出遮光片经过光电门A和光电门B所用的时间ΔtA和ΔtB，求出加速度a；④多次重复步骤③，求a的平均值；⑤根据上述实验数据求出动摩擦因数μ．回答下列小题：(1)下列说法正确的是__B__．A．此实验需要平衡摩擦力B．此实验需要遮光片的宽度d尽量小些C．此实验需要满足条件：M远大于mD．此实验需要两光电门之间的距离s尽量小些(2)测量d时，某次游标卡尺(主尺的最小分度为1 mm)的读数如图乙所示，其读数为__1.020__cm；(3)请用M、m、d、s、ΔtA、ΔtB和重力加速度g表示动摩擦因数μ＝__－__．【解析】　(1)该实验的目的是为了测量物块与水平桌面之间的动摩擦因数，所以在实验过程中不需要平衡摩擦力，所以A错误；利用光电门来测量瞬时速度，遮光片的宽度d越小，测的瞬时速度的误差越小，所以B正确；实验原理中，可以利用整体法来求解加速度，所以不需要满足条件：M远大于m，则C错误；在数据处理时，加速度为a＝，两光电门之间的距离s越大，实验误差越小，所以此实验需要两光电门之间的距离s尽量大些好，则D错误；故选B．(2)游标卡尺读数为：主尺读数＋游标尺读数＝1 cm＋4×0.05 mm＝1.020 cm．(3)利用平均速度表示瞬时速度，有物块经过A点速度为vA＝物块经过B点速度为vB＝由运动学规律可得a＝由牛顿第二定律可得mg－μMg＝(m＋M)a联立解得μ＝－．23．(10分)太空探测器在探索宇宙过程中，由太阳能电池板给它提供能源．光明中学物理实验室有一块太阳能电池板，当有光照射它时(作为电源)，其路端电压与总电流的关系图象如图甲中的曲线①所示；若没有光照射它时，相当于一个只有电阻的电学器件，无电动势．物理实验探究小组用“描绘小灯泡伏安特性曲线”的实验方法，探究该太阳能电池板在没有光照射时的伏安特性曲线，利用电压表(内阻约3 kΩ)、电流表(内阻约100 Ω)测得的多组数据作出的图象如图甲中曲线②所示．(1)分析曲线②可知，该电池板作为电阻器件时的阻值随通过电流的增大而__减小__(填“增大”或“减小”)，若所设计的电路如图乙所示，实验时应将图乙中电压表另一端a接在__b__点(填“b”或“c”)；(2)图乙电路中a端接好后还少接了一根导线，请在图乙中画出；(3)分析曲线①可知，该电池板作为电源时的电动势约为__2.75__V，若把它与阻值为1 kΩ的定值电阻连接构成一个闭合电路，在有光照射的情况下，该太阳能电池板的效率约为__65__%(计算结果保留两位有效数字)．【答案】　(2)见解析图【解析】　(1)U-I图象中图象的斜率表示电阻，由图象可知，电阻随着电流的增大而减小，由图线②可知，无光照时太阳能电池板的阻值远大于电流表内阻，所以采用电流表内接法，即a端接b点．(2)描绘伏安特性曲线要求电压从零开始调节，即滑动变阻器要采用分压式接法，故应该将滑动变阻器右端与电源正极用导线相连，如图1所示．(3)太阳能电池板的电动势由图线①与纵轴的交点直接读出，即2.75 V；在题图甲中作1 kΩ电阻的伏安特性曲线③如图2所示，图线③与图线①的交点即电路的工作点，其坐标为(1.80,1.80)，电池板的效率η＝×100%＝×100%＝×100%＝×100%≈65%．24．(12分)2020年中国打造的迄今为止世界最高最大的打桩船——“三航桩20号”横空出世．打桩船是海上风电场、跨海大桥、港口码头等海洋工程建设的重要装备，其工作原理等效简化图如图所示．质量为M＝200t的桩竖直放置，质量为m＝50t的打桩锤从离桩上端h＝1.25 m处由静止释放，下落后垂直打在桩上，打桩锤与桩作用时间极短，然后二者以相同速度一起向下运动直到停止．桩向下运动过程中的阻力与进入深度成正比，比例系数为k(k未知)，已知重力加速度g取10 m/s2．(1)求打桩锤击中桩后二者一起向下运动的速度；(2)若第一次打桩后，桩向下运动的距离为x1＝0.4 m，求比例系数k为多少？(结果保留两位有效数字)【答案】　(1)1 m/s　(2)1.4×107 N/m【解析】　(1)对打桩锤下落h＝1.25 m过程，根据动能定理得mgh＝mv2解得v＝5 m/s打桩锤与桩作用时间极短，外力远小于内力，外力可以忽略，相互作用过程动量守恒，则有mv＝(m＋M)v1解得v1＝1 m/s．(2)设桩向下运动过程中的阻力与进入深度关系为Ff＝kx则第一次击打后，根据动能定理有(M＋m)gx1－(0＋kx1)x1＝0－(M＋m)v解得k＝1.4×107 N/m．25．(20分)某种回旋加速器的设计方案如图甲所示，图中粗黑线段为两个正对的带电极板，两个极板的板面中部各有一狭缝(沿OP方向的狭长区域)，带电粒子可通过狭缝穿越极板(如图乙所示)，板间电势差恒定为U(下极板电势高于上极板电势，且极板间只有电场)．两细虚线间(除开两极板之间的区域)既无电场也无磁场；其他部分存在匀强磁场，磁感应强度方向垂直于纸面．在贴近下极板缝隙的离子源S中产生的质量为m、电荷量为q(q＞0)的离子，由静止开始被电场加速，经狭缝中的O点进入磁场区域，O点到极板右端的距离为D，到出射孔P的距离为4D，已知磁感应强度大小可以在零到某一最大值之间调节，离子从离子源上方的O点射入磁场区域，最终只能从出射孔P射出．假设离子打到器壁或离子源外壁则立即被吸收．忽略相对论效应，不计离子重力．求：(1)磁感应强度的最小值．(2)调节磁感应强度大小为B1＝时，离子能从P点射出，计算此时离子从P点射出时的动能．(3)若将磁感应强度在范围内调节，写出离子能从P点射出时该范围内磁感应强度B所有的可能值．【答案】　(1)　(2)49qU　(3)B＝(其中35＜k＜99，且k取整数)【解析】　(1)设离子在电场中加速一次从O点射入磁场时的速率为v，则qU＝mv2设离子在磁场中做匀速圆周运动的轨迹半径为r，则qvB＝若离子从O点射出后只运动半个圆周即从孔P射出，有r＝2D此时磁感应强度取得最小值，且最小值为Bmin＝．(2)离子在电场中经过一次加速后，由动能定理可得qU＝mv解得v1＝加速一次后离子在磁场中做匀速圆周运动的轨迹半径为r1，有qv1B＝解得r1＝＝故离子从磁场中偏转后再次进入电场减速，至下极板速度为零，然后反向加速，如图为离子运动的轨迹示意图在距离O点的水平距离为4r1＝处加速的离子离开电场经磁场偏转后会再次回到该点加速，直至最后从P点离开磁场，则由几何关系可知，最后一次在磁场中运动的半径R＝＝由qv2B1＝联立解得离子从孔P射出时的动能为Ek＝mv＝49qU．(3)当＜B＜时，根据qvB＝可得＜r2＜设离子绕过两极板右端后加速次数为k，则此时离子运动半径为r2，离子从孔P射出时满足4r2＋2r2＝4D又因为＜r2＜可知35＜k＜99联立以上方程可得B＝其中35＜k＜99，且k取整数．。