高考物理二轮复习实验题、计算题专项练1含解析

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实验题、计算题专项练(一)(考试时间：30分钟　试卷满分：47分)22．(6分)某同学用图甲所示装置探究系统动能的变化与其合外力做功关系的实验．小车放在木板上，细绳的一端与小车相连，另一端跨过定滑轮挂上钩码．打点计时器固定在木板右端，所用交流电频率为50 Hz，纸带穿过打点计时器连接在小车上．启动打点计时器，释放小车，小车在钩码的作用下拖着纸带运动，打点计时器打出的纸带如图乙所示(图中相邻两点间有4个点未画)．(1)实验中需要平衡摩擦力，此项操作  不要  (填“要”或“不要”)挂上钩码．(2)根据图乙计算纸带上B点对应的小车速度大小为  0.56_m/s  .(3)假设由图乙纸带算出B点对应的小车速度为vB，D点对应的小车速度为vD，测出BD间距离为x，小车质量为M，钩码质量为m，重力加速度为g，请用上述字母写出该同学在本实验中要探究的表达式　mgx＝(m＋M)v－(m＋M)v　.【解析】　(1)平衡的是小车受到的阻力，所以不能挂上钩码，轻推小车后使之在倾斜的木板上做匀速直线运动；(2)由题意知，相邻两点的时间间隔T＝5× s＝0.1 s，由一段时间的平均速度等于中间时刻的瞬时速度求打下B点的瞬时速度vB＝vAC＝＝ m/s＝0.56 m/s；(3)若系统符合动能的变化等于合外力做的功，则有：mgx＝(m＋M)v－(m＋M)v.23．(9分)某同学要测量一较长金属丝的电阻率，他的实验步骤如下：(1)用螺旋测微器在金属丝不同部位测量截面直径D，以平均值作为金属丝直径的测量值，其中一次测量螺旋测微器示数如图甲所示，由图可知这次测量的直径为  0.397  mm.(2)把金属丝拉直，测出其长度为L.(3)刮去金属丝两端绝缘漆并焊上导线，按图乙连接电路，闭合开关S1、S2，调节电阻箱至检流计示数为零，记下电阻箱示数R1(电源内阻均不计)．(4)将Rx与R在电路中位置互换，闭合开关S1、S2，重新调节电阻箱至检流计示数为零，记下电阻箱示数R2，则金属丝的电阻Rx＝　　.(5)用、L、R1、R2表示该金属丝的电阻率ρ＝　　.【解析】　(1)由图甲所示螺旋测微器可知，金属丝直径为：0 mm＋39.7×0.01 mm＝0.397 mm.(4)根据图示电路图与实验步骤，由欧姆定律得：＝，＝，解得：Rx＝(5)由电阻定律得：Rx＝ρ＝ρ解得：ρ＝24．(12分)在粗糙水平面上固定一半径R＝2.0 m的光滑四分之一圆弧槽．距圆弧槽最低点右侧x0＝2.0 m处有一个质量M＝1.0 kg、长度L＝10.0 m的薄木板，薄木板与圆弧槽最低点平齐．圆弧槽最低点放置一可视为质点的质量m＝3.0 kg的小物块Q，现让一质量也为m的小物块P(可视为质点)以v0＝14 m/s的水平初速度从右端滑上薄木板．当小物块运动至薄木板左端时，薄木板左端恰好与圆弧槽相撞，同时小物块P与Q碰撞并粘连在一起．已知小物块P与薄木板间的动摩擦因数μ1＝0.40，重力加速度g＝10 m/s2，求：(1)从P开始运动到与Q发生碰撞所经历的时间t；(2)薄木板与水平面间的动摩擦因数μ2；(3)P、Q碰撞后运动的最大高度H.【答案】　(1)1 s　(2)0.2　(3)1.25 m【解析】　(1)小物块P在木板上做匀减速直线运动时，根据牛顿第二定律得：μ1mg＝ma1P从开始运动到与Q的过程，有：L＋x0＝v0t－a1t2代入数据解得：t＝1 s；(2)薄木板向左做匀加速直线运动的过程，根据牛顿第二定律得：μ1mg－μ2(M＋m)g＝Ma2薄木板的位移：x0＝a2t2代入数据解得：μ2＝0.2(3)小物块P运动至刚与Q发生碰撞时的速度：v＝v0－a1tP、Q碰撞过程系统内力远大于外力，系统动量守恒，以向左为正方向，由动量守恒定律得：mv＝(m＋m)v1P、Q碰撞后至到达最高点的过程，根据动能定理得：－2mgH＝0－·2mv联立解得H＝1.25 m25．(20分)如图所示，PQMN和P′Q′M′N′为在同一平面内足够长的光滑金属导轨，处在磁感应强度B＝2.0 T的匀强磁场中，磁场方向竖直向下，MN和M′N′段平行，间距d＝1.0 m，导轨的PQ段与P′Q′段相互平行，间距为2 d；两根质量均为m＝2 kg、电阻均为R＝1.0 Ω的金属杆a、b垂直于导轨放置，杆的长度略大于导轨间距，且保持良好接触．a、b用一根不可伸长的绝缘轻绳栓接，轻绳处于拉直状态，a的中点通过另一根绝缘轻绳通过光滑定滑轮与c连接，c的质量m＝2 kg，已知a、b始终在原来轨道上运动，c不会着地，不计导轨电阻及电磁辐射，重力加速度g＝10 m/s2.(1)求c由静止释放瞬间a、b之间轻绳的拉力F；(2)c由静止释放，求c的最大速度vm及此时b的热功率P；(3)c由静止释放，c达到最大速度后，某时刻同时烧断连接a与b、a与c间的轻绳，求稳定后b的速度vb.【解析】　(1)若无磁场，a、b、c三者一起做匀加速运动，根据牛顿第二定律：a＝＝，绳子拉力提供b的加速度，根据牛顿第二定律：F＝m·＝2× N＝ N；(2)当c达到最大速度时，a、b、c一起做匀速运动，设速度为vm，根据法拉第电磁感应定律，a产生的电动势Ea＝Bdvm，根据法拉第电磁感应定律，b产生的电动势Eb＝B·2dvm，根据右手定则可判断电动势方向相反，所以回路电动势E＝B·2dvm－Bdvm＝Bdvm，回路电流为顺时针，根据闭合电路欧姆定律，回路电流I＝，对b受力分析：BI·2d＝F′1，对a受力分析：F′1＝mg＋BId，解得：vm＝10 m/s，I＝10 A，故b的热功率：P＝I2R＝102×1 W＝100 W；(3)当把线绳同时烧断，此时b产生电动势大于a产生电动势，b受安培力向左，a受安培力向右，一段时间内流过两导体棒的电荷量相同，设电荷量为q，则这段时间内安培力的冲量I冲＝BIdΔt＝Bdq，对b根据动量定理：B·2dq＝mvm－mvb，对a根据动量定理：Bdq＝mva－mvm，稳定时，a、b导体棒产生的合电动势为零即B·2dvb＝Bdva，可得：va＝2vb，综上：vb＝vm＝×10 m/s＝6 m/s.