新教材適用2024版高考物理二輪總復(fù)習(xí)第4部分題型專練實(shí)驗(yàn) 中檔計(jì)算題增分練四

第四部分實(shí)驗(yàn)＋中檔計(jì)算題增分練(四)1.某興趣小組要測(cè)量一個(gè)重物的重力。實(shí)驗(yàn)器材：一根輕彈簧、手機(jī)、1個(gè)200g鉤碼、不計(jì)質(zhì)量的細(xì)線、重物、刻度尺。由于重物的重力超過了彈簧的彈性限度，故該小組設(shè)計(jì)如下實(shí)驗(yàn)方案，已知本地重力加速度g＝9.8m/s2。實(shí)驗(yàn)步驟：(1)如圖甲所示，用輕彈簧豎直掛起1個(gè)200g鉤碼時(shí)，測(cè)出彈簧伸長(zhǎng)量為1.00cm；(2)用彈簧與細(xì)線互成角度吊起重物，穩(wěn)定時(shí)測(cè)出彈簧伸長(zhǎng)量為4.00cm，則此時(shí)彈簧的彈力大小為_7.84__N；(3)用手機(jī)軟件測(cè)出兩側(cè)細(xì)線與豎直方向夾角分別為α、β，如圖乙所示。畫出OA、OB的拉力的方向如圖丙兩側(cè)虛線所示，請(qǐng)用圖示法在圖丙中畫出二者的合力(已知單位長(zhǎng)度表示的力為1.96N)；(4)由作圖結(jié)果可得重物的重力為_11.76(11.17～12.35)__N(保留兩位小數(shù))。【答案】(3)見解析圖【解析】(2)由胡克定律可得彈簧的勁度系數(shù)為k＝eq\f(F,Δx)＝eq\f(mg,Δx)＝eq\f(0.2×9.8,0.01)N/m＝196N/m彈簧的伸長(zhǎng)量為4.00cm時(shí)，彈簧彈力的大小為F1＝kx1＝196×0.04N＝7.84N。(3)圖示法畫出二者的合力如圖所示。(4)由作圖結(jié)果可得重物的重力為G＝F合＝6×1.96N＝11.76N因?yàn)樽鲌D有誤差，所以重力的范圍為11.17N～12.35N。2.采用伏安法測(cè)量電源電動(dòng)勢(shì)E和內(nèi)阻r時(shí)，某研究性學(xué)習(xí)小組對(duì)此實(shí)驗(yàn)進(jìn)行了如下探究：(1)研究性學(xué)習(xí)小組首先按圖甲所示的實(shí)驗(yàn)電路進(jìn)行了測(cè)量。實(shí)驗(yàn)后，同學(xué)們對(duì)該實(shí)驗(yàn)方案進(jìn)行了認(rèn)真研究分析，發(fā)現(xiàn)實(shí)驗(yàn)的系統(tǒng)誤差是由于電表的因素造成的，該實(shí)驗(yàn)的系統(tǒng)誤差主要來源于_電流表的分壓作用__。(2)研究性學(xué)習(xí)小組對(duì)實(shí)驗(yàn)方案進(jìn)行了優(yōu)化，改進(jìn)后的實(shí)驗(yàn)電路如圖乙所示，a為待測(cè)電源，b為輔助電源，A、B兩點(diǎn)間接有一靈敏電流計(jì)G。①閉合開關(guān)S1、S2，調(diào)節(jié)R和R′使靈敏電流計(jì)G的示數(shù)為零，讀出電流表和電壓表的示數(shù)I1和U1；②改變滑動(dòng)變阻器R和R′的阻值，再次使靈敏電流計(jì)G示數(shù)為零，讀出電流表和電壓表的示數(shù)I2和U2；③由上述步驟中測(cè)出的物理量，可以得出電動(dòng)勢(shì)E表達(dá)式為E＝eq\f(I1U2－I2U1,I1－I2)，內(nèi)電阻r的表達(dá)式r＝eq\f(U2－U1,I1－I2)。④該實(shí)驗(yàn)中E測(cè)_＝__E真(選填“>”“<”或“＝”)，r測(cè)_＝__r真(選填“>”“<”或“＝”)。【解析】(1)該電路圖相當(dāng)于電流表的內(nèi)接，誤差來源于電流表的分壓作用。(2)根據(jù)閉合電路的歐姆定律有E＝U1＋I(xiàn)1r，E＝U2＋I(xiàn)2r聯(lián)立解得E＝eq\f(I1U2－I2U1,I1－I2)r＝eq\f(U2－U1,I1－I2)在實(shí)驗(yàn)過程中，靈敏電流計(jì)G的示數(shù)為零，相當(dāng)于A、B之間的等效電阻為零，利用消元法消除了電表內(nèi)阻造成的系統(tǒng)誤差，故有E測(cè)＝E真，r測(cè)＝r真。3.如圖所示，由絕熱材料制成的長(zhǎng)方形汽缸被固定的絕熱隔板分為體積均為V0的左右兩室，左、右兩室內(nèi)有相同質(zhì)量的同種理想氣體；穩(wěn)定后左室氣體的壓強(qiáng)為p1、溫度為T1，右室氣體的壓強(qiáng)為p2、溫度為T2，T1>T2?，F(xiàn)將隔板撤去，兩種氣體混合，最終達(dá)到平衡態(tài)。已知?dú)怏w的內(nèi)能與熱力學(xué)溫度的關(guān)系為U＝CT(其中C為比例系數(shù)，T為氣體的熱力學(xué)溫度)。求最終達(dá)到平衡態(tài)時(shí)氣體的溫度T3和壓強(qiáng)p3?！敬鸢浮縏3＝eq\f(T1＋T2,2)p3＝eq\f(p1T2＋p2T1,4T1T2)(T1＋T2)【解析】題中左、右兩室內(nèi)有相同質(zhì)量的同種理想氣體，所以左右兩室氣體的比例系數(shù)C相同。左室氣體內(nèi)能減少量ΔU1＝C(T1－T3)右室氣體內(nèi)能增加量ΔU2＝C(T3－T2)由熱力學(xué)第一定律ΔU＝W＋Q由于汽缸內(nèi)氣體與外界沒有熱交換Q＝0，也沒有對(duì)外做功，外界也沒有對(duì)氣缸內(nèi)氣體做功W＝0，所以氣缸內(nèi)氣體內(nèi)能變化量ΔU＝0，即ΔU1＝ΔU2由以上得T3＝eq\f(T1＋T2,2)以所有氣體為研究對(duì)象，由理想氣體狀態(tài)方程得eq\f(p1V0,T1)＋eq\f(p2V0,T2)＝eq\f(p32V0,T3)p3＝eq\f(p1T2＋p2T1,4T1T2)(T1＋T2)。4.如圖所示，半徑為R＝eq\f(8,3)m、內(nèi)壁光滑的圓弧形管道固定在傾角為30°斜面上，其最低點(diǎn)B與斜面底邊相切，與左側(cè)豎直面內(nèi)傾角為37°的光滑傾斜直軌道平滑連接，C點(diǎn)為圓管的末端且恰好在斜面的上邊緣，圓心角∠BOC＝120°?，F(xiàn)將一小球從傾斜直軌道的A點(diǎn)由靜止釋放，小球直徑略小于圓形管道內(nèi)徑，可視為質(zhì)點(diǎn)，小球到達(dá)圓軌道的C點(diǎn)時(shí)速度大小v＝4eq\r(3)m/s，重力加速度為g＝10m/s2，sin37°＝0.6，cos37°＝0.8。(1)求AB兩點(diǎn)間的距離x1；(2)小球離開管口后落在水平面上的D點(diǎn)(圖中未畫出)，求C點(diǎn)和D點(diǎn)的距離x2(答案中可以帶根號(hào))。【答案】(1)x1＝eq\f(22,3)m(2)x2＝eq\r(43)m【解析】(1)小球由點(diǎn)A到點(diǎn)C，根據(jù)動(dòng)能定理得mgx1sin37°－mg(R＋Rcos60°)sin30°＝eq\f(1,2)mv2－0解得x1＝eq\f(22,3)m。(2)設(shè)小球由C點(diǎn)到D點(diǎn)經(jīng)歷的時(shí)間為t，將小球在C點(diǎn)速度分解為平行斜面底邊分速度v1和沿斜面向上分速度v2，則有v1＝vcos60°＝2eq\r(3)m/s，v2＝vsin60°＝6m/s將速度v2分解為水平分速度和豎直分速度，如圖所示則有v2x＝v2cos30°＝3eq\r(3)m/s，v2y＝v2sin30°＝3m/s豎直方向有－(R＋Rcos60°)sin