2025版衡水中學(xué)學(xué)案高考物理二輪專(zhuān)題與專(zhuān)項(xiàng)第4部分實(shí)驗(yàn)＋中檔計(jì)算題增分練(一)含答案及解析

實(shí)驗(yàn)＋中檔計(jì)算題增分練(一)1.(2024·遼寧遼陽(yáng)二模)某學(xué)習(xí)小組用如圖甲所示的裝置測(cè)量砝碼盤(pán)的質(zhì)量。左、右兩個(gè)相同的砝碼盤(pán)中各裝有5個(gè)質(zhì)量相同的砝碼，每個(gè)砝碼的質(zhì)量均為m0，裝置中左端砝碼盤(pán)的下端連接紙帶?，F(xiàn)將左端砝碼盤(pán)中的砝碼逐一放到右端砝碼盤(pán)中，并將兩砝碼盤(pán)由靜止釋放，運(yùn)動(dòng)過(guò)程中兩盤(pán)一直保持水平，通過(guò)紙帶計(jì)算出與轉(zhuǎn)移的砝碼個(gè)數(shù)n相對(duì)應(yīng)的加速度a，已知交流電的頻率f＝50Hz。(結(jié)果均保留兩位小數(shù))(1)某次實(shí)驗(yàn)，該組同學(xué)得到了如圖乙所示的一條紙帶，相鄰兩計(jì)數(shù)點(diǎn)間還有四個(gè)點(diǎn)未畫(huà)出，則相鄰兩計(jì)數(shù)點(diǎn)的時(shí)間間隔為_(kāi)_______s，打下D點(diǎn)時(shí)紙帶的速度大小為_(kāi)_______m/s，紙帶的加速度大小為_(kāi)_______m/s2。(2)若該組同學(xué)得到的n－a圖像為過(guò)原點(diǎn)、斜率為k的直線(xiàn)，則每個(gè)砝碼盤(pán)的質(zhì)量為_(kāi)_______。(用k、m0和重力加速度大小g表示)【答案】(1)0.101.191.72(2)(kg－5)m0【解析】(1)交流電的頻率是50Hz，打點(diǎn)計(jì)時(shí)器每隔0.02s打一個(gè)點(diǎn)，相鄰兩計(jì)數(shù)點(diǎn)間有四個(gè)點(diǎn)未畫(huà)出，所以相鄰兩計(jì)數(shù)點(diǎn)的時(shí)間間隔為0.10s。打下D點(diǎn)時(shí)紙帶的速度大小為vD＝eq\f(xCD＋xDE,2T)＝eq\f(11.04＋12.76×10－2m,0.2s)＝1.19m/s加速度大小為a＝eq\f(xCD－xAB＋xDE－xBC,2T2)＝1.72m/s2。(2)設(shè)砝碼盤(pán)的質(zhì)量為m，將左端砝碼盤(pán)中的n個(gè)砝碼放到右端砝碼盤(pán)中時(shí)，有[(5＋n)m0＋m]g－[(5－n)m0＋m]g＝(10m0＋2m)a整理得n＝eq\f(5m0＋m,m0g)a，n－a圖像的斜率為k＝eq\f(5m0＋m,m0g)解得m＝(kg－5)m0。2.(2024·云南昆明模擬)如圖(a)所示，某同學(xué)根據(jù)所學(xué)知識(shí)制作了一個(gè)簡(jiǎn)易的歐姆表，表盤(pán)刻度如圖(b)所示，中間刻度為15，表頭G的滿(mǎn)偏電流Ig＝300μA，內(nèi)阻Rg＝100Ω，電源電動(dòng)勢(shì)E＝4.5V。(1)圖(a)中B端應(yīng)接________表筆。(填“紅”或“黑”)(2)將旋鈕旋到×1k擋，進(jìn)行歐姆調(diào)零后，該歐姆表的內(nèi)阻為_(kāi)_______kΩ。(3)將旋鈕旋到×100擋，歐姆調(diào)零后接入一待測(cè)電阻，指針如圖(b)所示，則讀數(shù)為_(kāi)_______，若繼續(xù)接入另一電阻測(cè)量時(shí)發(fā)現(xiàn)指針偏角過(guò)大，則應(yīng)換用更________倍率(填“大”或“小”)(4)圖(a)中R1＝________Ω。(計(jì)算結(jié)果保留3位有效數(shù)字)(5)若電池老化，內(nèi)阻變大，電動(dòng)勢(shì)變小，但仍可進(jìn)行歐姆調(diào)零，則測(cè)量結(jié)果將________。(填“偏大”“偏小”或“不變”)【答案】(1)紅(2)15(3)1400Ω小(4)11.1(5)偏大【解析】(1)流過(guò)表頭G的電流方向?yàn)閺挠蚁蜃螅珺端應(yīng)接紅表筆。(2)將旋鈕旋到×1k擋時(shí)，有R內(nèi)＝R中＝15kΩ。(3)旋鈕旋到×100擋，讀數(shù)為1400Ω，若繼續(xù)接入另一電阻測(cè)量時(shí)發(fā)現(xiàn)指針偏角過(guò)大，則應(yīng)換用更小的擋位。(4)旋鈕旋到×100擋時(shí)R內(nèi)＝R中＝1500Ω則I＝eq\f(E,R內(nèi))所以I1＝I－Ig根據(jù)歐姆定律有R1＝eq\f(IgRg,I1)＝11.1Ω。(5)若該歐姆表使用一段時(shí)間后，電池電動(dòng)勢(shì)E變小、內(nèi)阻變大，根據(jù)Ig＝eq\f(E,R內(nèi))由于E變小，內(nèi)阻R內(nèi)偏小，用歐姆表測(cè)電阻時(shí)，電流I＝eq\f(E,R內(nèi)＋Rx)＝eq\f(IgR內(nèi),R內(nèi)＋Rx)＝eq\f(Ig,1＋\f(Rx,R內(nèi)))由于R內(nèi)偏小，I偏小，指針偏左，測(cè)量結(jié)果與原結(jié)果相比將偏大。3.(2024·河南鄭州模擬)探究小組用礦泉水瓶(大瓶)和開(kāi)口小玻璃瓶(小瓶)制作了圖甲所示的“浮沉子”。裝有適量水的小瓶開(kāi)口朝下漂浮在大瓶?jī)?nèi)的水面上，擰緊大瓶的瓶蓋使其密封，兩瓶?jī)?nèi)均有少量理想氣體。將小瓶視為圓柱形容器，底面積為S，忽略其壁厚。當(dāng)小瓶漂浮時(shí)，簡(jiǎn)化的模型如圖乙所示，大瓶中水面上方氣體壓強(qiáng)為p0，小瓶?jī)?nèi)氣體長(zhǎng)度為l1，內(nèi)外水面高度差為h1。手握大瓶施加適當(dāng)?shù)膲毫?，使小瓶下沉并恰好懸浮在圖丙所示的位置，此時(shí)小瓶?jī)?nèi)外水面高度差為h2。已知水的密度為ρ，重力加速度為g，可認(rèn)為氣體溫度保持不變。(1)小瓶懸浮在圖丙所示位置時(shí)，求小瓶?jī)?nèi)氣體的長(zhǎng)度l2和大瓶?jī)?nèi)水面上方氣體的壓強(qiáng)p；(2)緩慢松手，小瓶緩慢上浮，請(qǐng)判斷小瓶?jī)?nèi)氣體吸熱還是放熱，并說(shuō)明理由?！敬鸢浮?1)h1eq\f(p0＋ρgh1l1,h1)－ρgh2(2)氣體吸熱，見(jiàn)解析【解析】(1)小瓶漂浮、懸浮時(shí)，受力平衡，因?yàn)樾∑恐亓Σ蛔儯运芨×ο嗟?，有ρgh1S＝ρgl2S懸浮時(shí)小瓶?jī)?nèi)氣體的長(zhǎng)度l2＝h1小瓶漂浮時(shí)，小瓶?jī)?nèi)氣體壓強(qiáng)為p1，則p1＝p0＋ρgh1小瓶懸浮時(shí)，大瓶?jī)?nèi)水面上方氣體的壓強(qiáng)為p，小瓶?jī)?nèi)氣體壓強(qiáng)為p2，則p2＝p＋ρgh2對(duì)小瓶?jī)?nèi)氣體，由玻意耳定律有p1l1S＝p2l2S聯(lián)立可得p＝eq\f(p0＋ρgh1l1,h1)－ρgh2。(2)小瓶緩慢上浮過(guò)程中，小瓶?jī)?nèi)氣體壓強(qiáng)變小，由玻意耳定律可知，氣體體積增大，對(duì)外做功，由于氣體溫度不變，氣體內(nèi)能不變，由熱力學(xué)第一定律ΔU＝W＋Q可知，小瓶?jī)?nèi)氣體吸熱。4.(2024·四川雅安模擬)如圖所示，在平面直角坐標(biāo)系x軸的上方、半徑為R的圓形區(qū)域內(nèi)有勻強(qiáng)磁場(chǎng)，磁場(chǎng)方向垂直紙面向里，x軸的下方、邊長(zhǎng)為2R的正方形區(qū)域內(nèi)有勻強(qiáng)磁場(chǎng)，磁場(chǎng)方向垂直紙面向外，兩勻強(qiáng)磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小相等，圓形區(qū)域與正方形區(qū)域相切于坐標(biāo)原點(diǎn)O。一電荷量為q、質(zhì)量為m的帶負(fù)電粒子從A點(diǎn)(在過(guò)水平直徑的圓周上)沿與水平方向成30°角方向進(jìn)入圓形區(qū)域，進(jìn)入時(shí)粒子的速率為v0，一段時(shí)間后，粒子垂直x軸離開(kāi)圓形區(qū)域，不計(jì)帶電粒子受到的重力。(1)求帶電粒子離開(kāi)圓形區(qū)域時(shí)的坐標(biāo)；(2)求帶電粒子在整個(gè)磁場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)時(shí)間；(3)其他條件不變，僅在圓形區(qū)域和正方形區(qū)域之間(圓形區(qū)域下方、正方形區(qū)域上方)加一豎直向上的勻強(qiáng)電場(chǎng)(圖中未畫(huà)出)，使粒子離開(kāi)正方形區(qū)域時(shí)的速度方向與正方形右邊界垂直，求所加勻強(qiáng)電場(chǎng)的電場(chǎng)強(qiáng)度大小?！敬鸢浮?1)eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(－\f(R,2)，R－\f(\r(3),2)R))(2)eq\f(πR,v0)(3)eq\f(52＋\r(3)mv\o\al(2,0),4qR)【解析】(1)如圖所示，由幾何關(guān)系可知，粒子在圓形磁場(chǎng)內(nèi)運(yùn)動(dòng)的半徑R1＝R對(duì)應(yīng)圓心角為60°，則入射點(diǎn)與出射點(diǎn)的連線(xiàn)即圓周軌跡的弦和圓心圍成正三角形，則水平坐標(biāo)為x＝－eq\f(R,2)豎直坐標(biāo)為y＝R－eq\f(\r(3),2)R即粒子射出圓形區(qū)域時(shí)的坐標(biāo)為eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(－\f(R,2)，R－\f(\r(3),2)R))。(2)設(shè)粒子的電荷量為q、質(zhì)量為m，由洛倫茲力提供向心力，有qBv0＝meq\f(v\o\al(2,0),R)解得粒子在正方形區(qū)域內(nèi)運(yùn)動(dòng)的半徑R2＝R粒子在兩個(gè)磁場(chǎng)中轉(zhuǎn)動(dòng)一周的時(shí)間均為T(mén)＝eq\f(2πR,v0)由幾何關(guān)系可知，粒子在正方形區(qū)域內(nèi)偏轉(zhuǎn)的角度為120°帶電粒子在整個(gè)磁場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)時(shí)間t＝eq\f(60°＋120°,360°)T解得t＝eq\f(πR,v0)。(3)粒子離開(kāi)正方形區(qū)域時(shí)的速度方向與正方形右邊界垂直，由幾何關(guān)系可知R3＝eq\f(3,2)R設(shè)粒子進(jìn)入正方形磁場(chǎng)