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：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；调整轻滑轮，使细线水平；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tA和tB，求出加速度a；多次重复步骤，求a的平均值；根据上述实验数据求出动摩擦因数回答下列小题：(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、tA、tB和重力加速度g表示动摩擦因数_【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 cm4×0.05 mm1.020 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mgMg(mM)a联立解得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 k)、电流表(内阻约100 )测得的多组数据作出的图象如图甲中曲线所示(1)分析曲线可知，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 k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与纵轴的交点直接读出，即2.75 V；在题图甲中作1 k电阻的伏安特性曲线如图2所示，图线与图线的交点即电路的工作点，其坐标为(1.80,1.80)，电池板的效率×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M200t的桩竖直放置，质量为m50t的打桩锤从离桩上端h1.25 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x10.4 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h1.25 m过程，根据动能定理得mghmv2解得v5 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(mM)v1解得v11 m/s(2)设桩向下运动过程中的阻力与进入深度关系为Ffkx则第一次击打后，根据动能定理有(Mm)gx1(0kx1)x10(Mm)v解得k1.4×107 N/m25(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(q0)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35k99，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qUmv2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r2D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qUmv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Ekmv49qU(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4r22r24D又因为r2可知35k99联立以上方程可得B其中35k99，且k取整数