高考物理冲破高分瓶颈考前必破：破（6）把握高考变化，洞悉命题方向，突破高考新题型 (含解析)

破（6）把握高考变化、洞悉命题方向、突破高考新题型

一、【真题引领】

(2019·全国卷Ⅲ)甲、乙两位同学设计了利用数码相机的连拍功能测重力加速度的实验。实验中，甲同学负责释放金属小球，乙同学负责在小球自由下落的时候拍照。已知相机每间隔0.1 s拍1幅照片。

(1)若要从拍得的照片中获取必要的信息，在此实验中还必须使用的器材是_______。(填正确答案标号) 

A.米尺  B.秒表

C.光电门  D.天平

(2)简述你选择的器材在本实验中的使用方法。

答： _________________________________________________________

　__________________________________________________________。 

(3)实验中两同学由连续3幅照片上小球的位置a、b和c得到ab=24.5 cm、ac=58.7 cm，则该地的重力加速度大小为g=_______ m/s2。(保留2位有效数字) 

【答案】(1)A　(2)将米尺竖直放置，使小球下落时尽量靠近米尺　(3)9.7

解读题眼

解析：(1)此实验用数码相机替代打点计时器，故实验原理是相同的，仍然需要米尺来测量点与点之间的距离，故选A。

(2)米尺在本实验中的使用方法为：将米尺竖直放置，使小球下落时尽量靠近米尺，这样便于测量连续几张照片上小球位置之间的距离。

(3)利用逐差法Δx=aT2求加速度a。则g=a===9.7 m/s2。

失分警示：

警示1：不能将题干信息转化成常见物理模型。题目用数码相机连拍的照片我们可以转化为常见的纸带。

警示2：对未知内容的抵触和害怕。看到“简述选择器材的使用方法”就感觉这种形式从来没见过，想放弃。要学会将没有见过的内容转化成通俗常见的物理模型。

警示3：没有关注有效数字的要求。特别有数字要求的题目，填写完成后一定要核查一遍，确保结果符合要求，如本题要求保留2位有效数字，答案只能填9.7，不能填9.70。

二、【高考猜押】

（1）实验创新

1.某同学利用打点计时器和气垫导轨做“探究碰撞中的动量变化规律”的实验，气垫导轨装置如图甲所示，所用的气垫导轨装置由导轨、滑块、弹射架等组成。在空腔导轨的两个工作面上均匀分布着一定数量的小孔，向导轨空腔内不断通入压缩空气，压缩空气会从小孔中喷出，使滑块稳定地漂浮在导轨上，如图乙所示，这样就大大减小了因滑块和导轨之间的摩擦而引起的误差。

(1)下面是实验的主要步骤：

①安装好气垫导轨，调节气垫导轨的调节旋钮，使导轨水平；

②向气垫导轨通入压缩空气；

③把打点计时器固定在紧靠气垫导轨左端弹射架的外侧，将纸带穿过打点计时器和弹射架并固定在滑块1的左端，调节打点计时器的高度，直至滑块拖着纸带移动时，纸带始终在水平方向；

④使滑块1挤压导轨左端弹射架上的橡皮绳；

⑤把滑块2(所用滑块1、2如图丙所示)放在气垫导轨的中间；

⑥先接通打点计时器的电源，然后_______，让滑块带动纸带一起运动； 

⑦取下纸带，重复步骤④⑤⑥，选出较理想的纸带如图丁所示；

⑧测得滑块1(包括撞针)的质量为310 g，滑块2(包括橡皮泥)的质量为205 g；试着完善实验步骤⑥的内容。

(2)已知打点计时器每隔0.02 s打一个点，计算可知，两滑块相互作用前总动量为_______kg·m/s；两滑块相互作用后总动量为_______kg·m/s。(保留三位有效数字) 

(3)试说明(2)问中两结果不完全相等的主要原因是 ____________　。 

【答案】(1)⑥释放纸带　(2)0.620　0.618    (3)纸带与打点计时器限位孔有摩擦力的作用

解析：(1)⑥使用打点计时器时，先接通电源后释放纸带。

(2)放开滑块1后，滑块1做匀速运动，跟滑块2发生碰撞后跟2一起做匀速运动，根据纸带的数据得：碰撞前滑块1的动量为：

p1=m1v1=0.310× kg·m/s=0.620 kg·m/s

滑块2的动量为零，所以碰撞前的总动量为0.620 kg·m/s。碰撞后滑块1、2速度相等，所以碰撞后总动量为：v2=× kg·m/s=0.618 kg·m/s

(3)结果不完全相等是因为纸带与打点计时器限位孔有摩擦力的作用。

2.在“验证牛顿第二定律”的实验中，打出的纸带如图所示，相邻计数点间的时间间隔是T。

(1)测出纸带各相邻计数点之间的距离分别为x1、x2、x3、x4，如图(a)所示，为使由实验数据计算的结果更精确一些，计算加速度平均值的公式应为a=__________。 

(2)在该实验中，为验证小车质量M不变时，a与F成正比，小车质量M、沙及沙桶的质量m分别选取下列四组值。

A.M=500 g，m分别为50 g、70 g、100 g、125 g

B.M=500 g，m分别为20 g、30 g、40 g、50 g

C.M=200 g，m分别为50 g、70 g、100 g、125 g

D.M=200 g，m分别为30 g、40 g、50 g、60 g

若其他操作都正确，那么在选用_______组值测量时所画出的a-F图象较准确。 

(3)有位同学通过测量，作出a-F图象，如图(b)所示。试分析：

①图象不通过原点的原因是 ____________________________　。 

②图象上部弯曲的原因是 ____________________　。 

【答案】(1)　(2)B

(3)①没有平衡摩擦力或摩擦力平衡不够　②未满足沙和沙桶的质量m远小于小车的质量M

解析：(1)逐差法处理实验数据，根据公式a=求解加速度。

(2)满足沙和沙桶的质量m远小于小车的质量M的条件，绳对小车的拉力才近似等于沙和桶的重力，故选B。

(3)分析实验误差出现的原因：①没有平衡摩擦力或摩擦力平衡不够；②未满足沙和沙桶的质量m远小于小车的质量M。

3.某同学设计了一个如图甲所示的实验电路，用以测定电源电动势和内阻，使用的实验器材为：待测干电池组(电动势约3 V)、电流表(量程0.6 A，内阻小于1 Ω)、电阻箱(0～99.99 Ω)、滑动变阻器(0～10 Ω)、单刀双掷开关、单刀单掷开关各一个及导线若干。考虑到干电池的内阻较小，电流表的内阻不能忽略。

(1)该同学按图甲连线，通过控制开关状态，测得电流表内阻约为0.20 Ω。试分析该测量产生误差的原因是 ____________________　。 

(2)简要写出利用如图甲所示电路测量电源电动势和内阻的实验步骤：

①____________________________________________________　； 

②　_________________________________________________　。 

(3)如图乙是由实验数据绘出的-R图象，由此求出待测干电池组的电动势E=_____V，内阻r=_______Ω。(计算结果保留三位有效数字) 

【答案】(1)并联电阻箱后线路总阻值减小，从而造成总电流增大。使测得的电流偏小，电流表内阻偏大

(2)①断开K，将R旋至最大值，S掷向D

②调小R直到电流表指针有足够偏转，改变R值测出几组I随R变化的数据

(3)2.86(2.76～2.96)　2.37(2.37～2.47)

解析：(1)用图示电路测电流表电阻时用半偏法，其测量方法是：先闭合电键K，调节滑动变阻器，使电流表满偏；然后，把开关S连到C上，保持滑动变阻器电阻不变，调节电阻箱，使电流表半偏，则电阻箱的电阻即为电流表电阻，其产生误差的原因是并联电阻箱后线路总阻值减小，从而造成总电流增大。使测得的电流偏小，电流表内阻偏大；

(2)测电动势和内电阻，只需得出电流值及外电阻的阻值即可；故断开电键K，将开关S与D连接，调节电阻箱R，得到多组R、I值，由闭合电路欧姆定律画出-R图象，由图象的斜率及截距的意义即可求得电动

势和内电阻。故步骤应为：

①调节电阻箱R，断开开关K，将开关S接D，记录电阻箱的阻值和电流表示数；

②断开开关K，再次调节电阻箱R，将开关S接D，记录电阻箱的阻值和电流表示数。

(3)由闭合电路欧姆定律可得：E=I(R+RA+r)，即：=+

由上式可知：图线的斜率是电动势的倒数，得：

E==2.86 V

图线在纵轴上的截距=0.9

解得：r=2.37 Ω

（2）选考创新

4.如图所示，一定质量的理想气体，按图示方向经历了ABCDA的循环，其p-V图线如图。状态B时，气体分子的平均动能比状态A时气体分子的平均动能_______(选填“大”或“小”)；由B到C的过程中，气体将_______(选填“吸收”或“放出”)热量：经历ABCDA一个循环，气体吸收的总热量_______(选填“大于”或“小于”)释放的总热量。 

【答案】大　放出　大于

解析：由理想气体状态方程得：=

解得：==

可见TA<TB，所以状态B时，气体分子的平均动能比状态A时气体分子的平均动能大；B到C的过程中，体积没变，外界不对气体做功，气体也不对外界做功，W=0；体积没变，压强减小，温度降低，内能变小，根据热力学第一定律可知气体将放出热量；经历ABCDA一个循环，内能变化为0，气体对外做了功，根据热力学第一定律可知气体吸收的总热量大于释放的总热量。

5.如图所示，粗细均匀的细U形管竖直放置，左右两侧管中各有一段水银柱，长度如图所示，水平管中封闭10 cm长的空气，设大气压强为76 cmHg，环境温度为27 ℃，此时管中气体的压强等于_______cmHg，温度升到__________℃，左侧水银柱刚好全部进入竖直管。 

【答案】80　294

解析：加热前封闭气体压强为：p1=p0+4 cmHg=80 cmHg。

初态：体积为：V1=10S，温度为：T1=(27+273) K=300 K，p1=80 cmHg；末态：p2=p0+8 cmHg=84 cmHg、

体积为：V2=(10+4+4)S=18S；由理想气体状态方程得：=代入数据解得：T2=567 K，即：t2=T2-273=294 ℃。

6.A、B是质量相同的同种气体，它们可视为理想气体，两部分气体的V-t图象如图所示。

(1)A、B两部分气体都做_______(选填“等压变化”“等容变化”或“等温变化”)； 

(2)当tA=tB时，VA∶VB=_______；当VA=VB=0.3 m3时，TA∶TB=_______； 

(3)当t=273 ℃时，气体的体积A比B大_______m3。 

【答案】(1)等压变化　(2)3∶1　1∶3(3)0.4

解析：(1)根据理想气体的状态方程=C，所以当p一定时，V与T成正比，所以A、B两条直线表示对应的压强是一定的，即A、B两部分气体都做等压变化；

(2)根据V-t图象可知，VA=kAT=TA，VB=kBT=TB；当tA=tB时，==；根据V-t图象可知，VA=kAT=TA，VB=kBT=TB；当VA=VB=0.3 m3时，则==；

(3)根据V-t图象可知，VA=kAT=TA，VB=kBT=TB；当t=273 ℃时，VA=×m3=0.6 m3，VB=×m3=0.2 m3，所以A气体的体积比B气体的体积大(0.6-0.2) m3=0.4 m3。

7.如图，一列简谐横波沿x轴负方向传播。实线为t=0时的波形图，此时x=

3.5 m处质点的速度方向沿_______(选填“y轴正方向”或“y轴负方向”)；虚线为t′=0.2 s时的波形图，该简谐振动的最大周期为_______s；该波的传播最小速度为_______m/s。 

【答案】y轴正方向　0.8　5

解析：因为波向x轴负向传播，根据平移法，x=3.5 m处质点速度方向为y轴正方向；根据图象可知，波长为4 m，且0.2 s=T+nT，解得周期T=，波速v==20n+5，当n=0时，波速最小为5 m/s。

8.如图所示是利用双缝干涉测定单色光波长的实验装置，某同学在做该实验时，第一次分划板中心刻度对齐A条纹中心时如图(1)，游标卡尺的示数如图(3)所示，第二次分划板中心刻度对齐B条纹中心时如图(2)，游标卡尺的示数如图(4)所示，已知双缝间距为0.5 mm，从双缝到屏的距离为1 m，则图(3)中游标卡尺的示数为_______mm，可得相邻两明条纹的间距Δx=_______mm，所测单色光的波长为_______m。 

【答案】11.5　1.3　6.5×10-7

解析：游标卡尺读数等于固定刻度读数加上游标尺读数，10分度精确度为0.1 mm，图(3)中游标尺第5刻线与主尺刻线对齐，故读数为11 mm+0.1 mm×5=11.5 mm

图(4)中游标尺第7刻线与主尺刻线对齐，故读数为16 mm+0.1 mm×7=16.7 mm

可得相邻两明条纹的间距Δx= mm=1.3 mm实验时测量多条干涉条纹的目的是为了减少测量的误差，根据双缝干涉条纹间距公式Δx=λ，可得单色光的波长λ=Δx=×1.3×10-3 m=6.5×10-7 m