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山东省烟台市三年（2020-2022）高二物理下学期期末测试题题型分类汇编3-实验、解答题
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这是一份山东省烟台市三年（2020-2022）高二物理下学期期末测试题题型分类汇编3-实验、解答题，共46页。试卷主要包含了实验题，解答题等内容，欢迎下载使用。
山东省烟台市三年（2020-2022）高二物理下学期期末测试题题型分类汇编3-实验、解答题
一、实验题
1．（2018春·山东烟台·高二期末）为了测量某一轻质弹簧的劲度系数，将该弹簧竖直悬挂起来，在其下端挂上不同质量的钩码．实验测出悬挂钩码的质量m与弹簧长度l的相应数据，并做出如图所示的m–l图象，已知g＝9.8 m/s2．
（1）此弹簧的劲度系数为____N/m；
（2）此弹簧的原长为______cm．
2．（2018春·山东烟台·高二期末）(1)在“验证力的平行四边形定则”实验中，需要将橡皮条的一端固定在水平木板上A点，另一端系两个细绳套．实验中用两个弹簧测力计分别拉住两个细绳套，互成角度地施加拉力，使橡皮条伸长，结点到达纸面上某一位置O，如图甲所示．下面是接下来的实验步骤，请将横线上的内容补充完整：
用铅笔描下结点位置，记为O；
记录两个弹簧测力计的示数和和每条细绳套的方向；
只用一个弹簧测力计，通过细绳套把橡皮条的结点仍拉到位置O，记录测力计的示数F和细绳套的方向；
按照力的图示要求，作出拉力、、F；
根据力的平行四边形定则作出和的合力；
通过比较F和______的大小和方向，即可得出结论．
(2)为什么两次拉橡皮条都要将结点拉到同一位置O？______．
(3)在图乙所示的正方形方格纸上按作图法的要求作出和的合力，若选定相邻两个小方格边长的长度表示大小为1N的力，则合力为_____N．
3．（2018春·山东烟台·高二期末）某物理实验小组在做“研究匀变速直线运动”的实验装置如图甲所示，滑块放在水平长木板上在重物的拉动下开始运动，重物落地后，滑块再运动一段距离停在水平长木板上（滑块尚未到达滑轮处）。纸带上计数点的间距如图乙所示，其中每相邻两计数点之间还有4个点未画出，打点计时器的工作频率为50Hz。
(1)实验小组的部分实验步骤如下：
a.拉住纸带，将滑块移至靠近打点计时器处
b.将打点计时器固定在水平长木板上，并接好电路
c.将纸带固定在滑块尾部，并穿过打点计时器的限位孔，把一条细线拴在滑块上，细线跨过定滑轮，下面吊着适当重物
d.关闭电源，取出纸带
e.接通电源，待打点计时器工作稳定后放开滑块
上述实验步骤的正确顺序是：______用字母标号填写
(2)通过分析纸带数据，可以判断在相邻计数点____和____之间某时刻开始减速；
(3)计数点D对应的速度大小为_____；
(4)滑块做减速运动过程中的加速度大小为_____。
4．（2020春·山东烟台·高二期末）某实验小组同学在验证力的平行四边形定则时，先将橡皮条的一端固定在铺有白纸的水平木板上，另一端系上带有绳套的两根细绳。实验时，需要两次拉伸橡皮条，一次是通过两根细绳用两只弹簧秤互成角度地拉橡皮条，将橡皮条和细绳的结点拉到位置O，另一次是用一只弹簧秤通过细绳拉橡皮条，将橡皮条和细绳的结点拉到同一位置O。
(1)实验过程中，下列做法能够减小实验误差的是_______(选填字母代号)
A．两细绳必须等长
B．弹簧秤、细绳、橡皮条都应与木板平行
C．用两弹簧秤同时拉细绳时，两弹簧秤示数之差应尽可能大
D．拉橡皮条的细绳要长些，标记同一细绳方向的两点相距要远些
(2)在两次拉伸橡皮条的过程中，小组同学沿绳方向用笔作点迹用以记录并描绘拉力的方向，该实验小组同学在完成实验操作后将记录的数据标记在图上，如图所示，请按照图中给出的标度，做出F1、F2、的力的图示_______________，然后根据力的平行四边形定则做出F1和F2的合力F。通过比较和F的大小和方向，该小组同学得到的实验结论是_________。
5．（2020春·山东烟台·高二期末）某同学在实验室做“用油膜法估测分子直径的大小”的实验，该同学配备的油酸酒精溶液浓度为每500mL溶液中有纯油酸1mL，用注射器抽取溶液然后缓慢滴出，测得滴出1mL溶液的滴数为100滴，将1滴该溶液滴入撒有痱子粉的水面上，在玻璃板上绘出油膜的轮廓，然后将玻璃板铺在坐标纸上。
(1)让油酸尽可能地在水面上散开，则形成的油膜可视为________油膜，这层油膜的厚度可认为等于油酸分子的_______。
(2)若油膜的面积约为38500mm2，根据上述数据，估算出油酸分子的直径为________m。（结果保留一位有效数字）
6．（2020春·山东烟台·高二期末）同学们利用图示装置测量某种单色光的波长。实验时，接通电源使白炽灯正常发光，调整仪器从目镜中可以观察到干涉条纹。
⑴若想增加从目镜中观察到的条纹个数，下列操作可行的是__________
A．将单缝向双缝靠近
B．使用间距更小的双缝
C．将毛玻璃屏向远离双缝的方向移动
D．将毛玻璃屏向靠近双缝的方向移动
⑵若双缝的间距为d，屏与双缝间的距离为l，测得第1条亮纹中央到第n条亮纹中央间的距离为x，则单色光的波长λ=_________________
⑶若只将滤光片去掉，下列说法正确的是________________
A．屏上出现彩色衍射条纹，中央是紫色亮纹
B．屏上出现彩色衍射条纹，中央是白色亮纹
C．屏上出现彩色干涉条纹，中央是白色亮纹
D．屏上出现彩色干涉条纹，中央是红色亮纹
7．（2020春·山东烟台·高二期末）某同学在做“测定玻璃折射率”实验时，在水平桌面上铺放一张白纸，将一横截面是直角三角形的玻璃砖平放在白纸上，并用铅笔将其边缘画在白纸上，得到如图所示的直角三角形ABC，在白纸上作一条垂直于BC边的直线，在该直线上竖直插上P1、P2两颗大头针，然后从玻璃砖的另一个面透过玻璃砖观察P1、P2的像，在白纸上竖直插上P3、P4两颗大头针，使P3挡住P1、P2的像，P4挡住P3及P1、P2的像，大头针的位置如图所示。
⑴作出该实验完整的光路图______；
⑵测得出射光线与AB边的夹角为θ（θ为锐角），测出直角三角形顶角A的角度为α，则该玻璃砖的折射率为____________。
8．（2021春·山东烟台·高二期末）某实验小组做“验证力的平行四边形定则”实验。
（1）进行实验的主要步骤如下：
A．只用一个弹簧测力计把细绳与橡皮条的结点拉到位置O，并记下弹簧测力计示数和细的方向，按照同一标度，作出力F的图示
B．记下两个弹簧测力计的示数；
C．用平行四边形定则作出与的合力，比较与F的大小和方向；
D．描出两根细绳的方向，按照所选的标度，在纸上作出这两个力，的图示；
E．把白纸固定在木板上，橡皮条的一端固定在木板上的A点，用两根细绳系在橡皮条另一端；
F.将两个弹簧测力计通过细绳互成角度地拉橡皮条，使细绳与橡皮条的结点达到某一位置，在白纸上标为O点；
请将以上实验步骤按正确顺序排列出来___________（用步骤前的字母序号表示）
（2）某次实验中，一弹簧秤的指针位置如图所示，则其读数为___________N；
（3）该小组的同学用同一套器材做了四次实验，白纸上留下的标注信息有结点位置O、力的标度、分力和合力的大小及表示力的作用线的点，四次实验记录的信息如下图所示，其中对于减小实验误差最有利的选项是___________。
9．（2021春·山东烟台·高二期末）某班级各实验小组利用如图甲所示装置进行“探究等温情况下一定质量气体压强与体积的关系”实验，实验步骤如下：
①把注射器活塞移至注射器中间某位置，将注射器与导气管、压强传感器逐一连接；
②移动活塞，记录注射器的刻度值同时记录对应的由压强传感器显示的气体压强值p；
③用图像处理实验数据。
（1）为了保持封闭气体的质量不变，实验中采取的主要措施是___________；为了保持封闭气体的温度不变，实验中采取的主要措施是___________和___________；
（2）如果实验操作规范，某小组描绘图线如乙图所示，则图中的代表_____；
（3）另一小组所做的实验中，画出的图像如图丙所示，则图线发生弯曲的原因可能是___________；
A．各组的V、取值范围太小
B．实验过程中气体温度降低
C．实验过程中有漏气现象
D．实验过程中气体温度升高
10．（2022春·山东烟台·高二期末）某实验小组利用图甲所示装置“探究加速度与物体受力的关系”。已知小车的质量为，砝码和砝码盘的总质量为，打点计时器所接的交流电频率为（滑轮、弹簧测力计质量不计且忽略滑轮摩擦），实验步骤如下：
①按图甲安装实验装置，其中跨过动滑轮的两侧细线及弹簧测力计沿竖直方向；
②调节长木板的倾角，轻推小车，使小车（未连细线）拉动纸带运动，且纸带上获得的点迹均匀；
③挂上砝码盘，接通电源小车拉动纸带运动，由纸带求出小车的加速度；
④改变砝码盘中砝码的质量，重复步骤③，求得小车在不同外力作用下的加速度。
根据以上实验过程，回答下列问题：
（1）对于上述实验，下列说法中正确的是______。
A．先从靠近打点计时器处释放小车，后接通电源
B．弹簧测力计的示数等于小车所受合外力的大小
C．在实验过程中小车的加速度小于砝码和砝码盘的加速度
D．砝码和砝码盘的总质量应远小于小车的质量
（2）某次实验打下一条纸带如图乙，每隔四个点取一个计数点，其中测得、、、、、。根据纸带数据，求出1计数点的瞬时速度______，小车的加速度______。（两空的结果均保留两位有效数字）
11．（2022春·山东烟台·高二期末）许多智能化手机都有速度、加速度传感器，安装应用程序后，就可以测量相应的速度和加速度。某同学利用手机设计了一个实验，测量气球空气阻力大小与速率的关系。如图所示，将手机用细线悬吊在气球的下方，气球在空中先加速下落，随着速度的逐渐增大，气球所受的空气阻力也逐渐增大。（气球所受浮力以及手机上的空气阻力可忽略不计）
（1）测量出手机和气球的总质量，记录下落过程中多个位置的加速度和速度数据。如果下落高度足够大，可判断气球和手机的下落是______的运动。（选填“一直加速”、“先加速后匀速”或“先加速后减速”）
位置
1
2
3
4
5
6
7
8
速度/
0.5
1.0
1.5
2.0
2.5
3.0
3.5
4.0
加速度/
8.90
7.99
7.09
6.19
3.29
4.38
3.48
2.58
（2）根据测量的数据，在坐标纸上描出了各个点，如图所示。通过在坐标纸上连线，做出图像可知图像斜率______（数据计算保留两位小数）。
（3）设气球受到的空气阻力大小为，从图像可以读出当地的重力加速度和斜率。请用题中给出的物理量符号表示阻力与下落速度的关系______。
12．（2022春·山东烟台·高二期末）如图甲所示为教学用的可拆变压器，它有两个外观基本相同的线圈A和B，线圈外部还可以绕线。
（1）某同学用多用电表的欧姆挡分别测量了A、B线圈的电阻值，发现A线圈电阻约为B线圈电阻的2倍，则可推断___________线圈的匝数多（选填“A”或“B”）；
（2）为探究变压器线圈两端电压与匝数的关系，如图乙所示，该同学把线圈A与学生电源连接，另一个线圈B与小灯泡连接。其中线圈A应连到学生电源的___________（选填“直流”或“交流”）输出端上，同时为保证人身安全，所用电压不要超过___________V（选填“6”、“12”或“36”）；
（3）将与灯泡相连的线圈B拆掉部分匝数，其余装置不变继续实验，灯泡亮度将___________（选填“变亮”或“变暗”），这说明灯泡两端的电压___________（选填“变大”或“变小”）；
（4）某次实验时，变压器原、副线圈的匝数分别为220匝和110匝，学生电源输出端的电压为，则小灯泡两端的电压值可能是___________。
A． B． C． D．
13．（2022春·山东烟台·高二期末）在“探究两个互成角度的力的合成规律”实验中，某实验小组进行实验的主要步骤是：将橡皮筋的一端固定在木板上的A点，另一端拴上两根绳套，每根绳套分别连着一个弹簧测力计。沿着两个方向拉弹簧测力计，将橡皮筋的活动端拉到某一位置，将此位置标记为O点，读取此时弹簧测力计的示数，分别记录两个拉力的大小，再用笔在两绳的拉力方向上分别标记B、C两点，并分别将其与O点连接，表示的方向；再用一个弹簧测力计将橡皮筋的活动端仍拉至O点，记录此时拉力F的大小，同样用笔在绳的拉力方向上标记D点，也将其与O点连接，表示F的方向。
（1）下列具体的实验过程或步骤正确的是___________
A．同一次实验过程中，O点位置不允许变动
B．实验中，弹簧测力计应与木板平行，读数时视线要正对弹簧测力计刻度
C．两分力的夹角应取，便于之后运算中采用勾股定理以验证平行四边形定则
D．实验中，先将其中一个弹簧测力计沿某一方向拉到最大量程，然后只需调节另一弹簧测力计拉力的大小和方向，把橡皮筋的活动端拉到O点
（2）已知两弹簧测力计的示数分别为和，请在方框甲中利用平行四边形定则作出合力的图示（所选标度已给定）________，并由所作图示可以得到合力的大小为___________N（结果保留两位有效数字）；
（3）比较F与可知，方向一定沿AO方向的是___________。
二、解答题
14．（2018春·山东烟台·高二期末）一放射性元素的原子核A静止在真空中，某瞬间发生α衰变后变成质量为m1的新原子核B，释放出来的α粒子的质量为m2．已知此核反应中的质量亏损为Dm，且释放的能量全部变为原子核B和α粒子的动能，光在真空中的传播速度为c．
(1)原子核A的质量大小；
(2)新原子核B的动能．
15．（2018春·山东烟台·高二统考期末）如图所示为边长为L的单匝正方形线圈abcd，放在磁感强度为B的匀强磁场中，从图示位置开始以bc边为轴匀速转动．线圈从图示位置转过一周的过程中产生的热量已知线圈的bc边与磁场方向垂直，线圈电阻为求：
(1)线圈转动的角速度大小；
(2)线圈从图示位置转过时，线圈产生的感应电动势的瞬时值；
(3)线圈从图示位置转过的过程中，线圈产生的感应电动势的平均值．
16．（2018春·山东烟台·高二期末）汽车智能减速系统是在汽车高速行驶时，能够侦测到前方静止的障碍物并自动减速的安全系统．如图所示，装有智能减速系统的汽车车头安装有超声波发射和接收装置，在某次测试中，汽车正对一静止的障碍物匀速行驶，当汽车车头与障碍物之间的距离为360m时，汽车智能减速系统开始使汽车做匀减速运动，同时汽车向障碍物发射一个超声波脉冲信号．当汽车接收到反射回来的超声波脉冲信号时，汽车速度大小恰好为，此时汽车车头与障碍物之间的距离为320m．超声波的传播速度为．求：
(1)汽车从发射到接收到反射回来的超声波脉冲信号之间的时间间隔；
(2)汽车做匀减速运动的加速度大小；
(3)超声波脉冲信号到达障碍物时，汽车的速度大小．
17．（2018春·山东烟台·高二期末）如图所示，一端封闭、粗细均匀的U形管开口向上竖直放置，管内用水银将一段气体封闭在管中．当被封闭气体的空气柱长为10cm时，开口端水银面比封闭端水银面低15cm，已知U形管武器端足够长，大气压强为求：
(1)此时被封闭气体的压强大小；
(2)若在开口端缓慢加入水银，当U形管两端水银柱液面等高时，加入水银柱的长度．
18．（2018春·山东烟台·高二期末）在真空中有-长方体玻璃砖，其截面如图所示．从点光源S发出的光线SP以60°入射角从AB面射入玻璃砖，玻璃的折射率为n．
（1）若折射率n=，求入射光线在AB面的折射角；
（2）若使光线不能从侧面AD射出，求玻璃的折射率应满足的条件．
19．（2020春·山东烟台·高二期末）如图所示，两个质量相等的小球A、B均可视为质点，两小球通过两根原长相等的轻质弹簧a、b连接，弹簧a的上端固定在天花板上的O点。现用一水平外力作用于小球B上，该系统处于静止状态，此时弹簧b的中心轴线与竖直方向的夹角为，两弹簧的实际长度相等。求
(1)弹簧a与竖直方向夹角θ的正切值；
(2)弹簧a、b的劲度系数之比。
20．（2020春·山东烟台·高二期末）如图所示，高度为L、横截面积为S的圆柱形绝热气缸开口端向上竖直放置，其开口端有一个小卡环。气缸内有一质量为m且厚度不计的绝热活塞封闭了n=2mol的氦气，氦气可视为理想气体，其内能的表达式为U=，式中R为已知常量，T为某状态下的热力学温度，不计活塞与气缸内壁之间的摩擦。开始时活塞距气缸底部的距离为，氦气的热力学温度为T0，已知外界大气压强为p0，重力加速度为g。现对氦气缓慢加热，求
⑴活塞刚好到达小卡环位置时，氦气的温度；
⑵从开始到活塞刚好到达小卡环位置的过程中，氦气吸收的热量；
⑶当把氦气加热到热力学温度为5T0时，氦气的压强。
21．（2020春·山东烟台·高二期末）我国的光伏产业很发达，街道上的很多电子显示屏，其核心部件是发光二极管。有一种发光二极管，它由半径为R=4mm的半球体介质和发光管芯组成，发光管芯区域是一个圆面，其圆心与半球体介质的球心O重合，圆弧ABC是半球体介质过球心O的纵截面， B为圆弧ABC的中点，D为圆弧BDC的中点，PQ为发光管芯圆面的直径，如图所示。由PQ上的某点发出的一条光线与半径OC的夹角为θ=75°，这条光线经D点后的出射光线平行于半径OB。为使从发光圆面射向半球面上的所有光线都能直接射出，求发光管芯区域圆面的最大面积。（结果保留两位有效数字）
22．（2020春·山东烟台·高二期末）研究最大尺度的宇宙学理论与研究微观世界的粒子物理、量子理论有密切联系，它们相互沟通、相互支撑。
（1）根据量子理论，光子既有能量也有动量，光子的动量，其中h为普朗克常量，λ为光的波长。太阳光照射到地球表面时，如同大量气体分子频繁碰撞器壁一样，会产生持续均匀的“光压力”。现将问题简化，假设太阳光垂直照射到地球上且全部被地球吸收，到达地球的每一个光子的平均能量为E=4×10-19J，每秒钟照射到地球的光子数为N=4.5×1035，已知真空中光速c=3×108m/s。求太阳光对地球的“光压力”；（结果保留一位有效数字）
（2）目前地球上消耗的能量，追根溯源，绝大部分还是来自太阳内部核聚变时释放的核能，在长期演化过程中，太阳内部的核反应过程非常复杂，我们将其简化为氢转变为氦。已知太阳的质量为M0=2×1030kg，其中氢约占70%，太阳辐射的总功率为P0=4×1026W，氢转变为氦的过程中质量亏损约为1%，1年=3.15×107s。求现有氢中的10%发生聚变需要多少年？（结果保留一位有效数字）
23．（2021春·山东烟台·高二期末）如图所示为某研究小组设计的一款电吹风电路原理图，a、b、c、d为四个固定接触点。可动的扇形金属接触片P可同时接触两个触点，触片P处于不同位置时，电吹风可处于停机、吹热风和吹冷风三种工作状态。理想变压器原副线圈的匝数比，M、N两端接入的交流电源的电压为，当触片P处于合适位置时，小风扇恰好能够正常工作，已知小风扇的电阻为，电吹风吹冷风时电源的输入功率为，吹热风时电源的输入功率为。求
（1）小风扇在正常工作时输出的功率；
（2）电热丝的电阻值。
24．（2021春·山东烟台·高二期末）如图所示，质量为M上表面光滑的半圆柱体P放置于水平面上，一根轻质细线跨过大小可忽略的光滑定滑轮，一端和置于P上的小球A（可视为质点）连结，另一端系在天花板上的点，光滑的质量不计的小动滑轮置于、之间的细线上，下面通过轻质细绳挂着质量为m的小球B。已知半圆柱体P及两小球A、B均处于静止状态，定滑轮在半圆柱体圆心O的正上方，与竖直方向成30°。长度与半圆柱体半径相等，细线与天花板之间的夹角为37°，重力加速度为g，，求
（1）小球A的质量；
（2）圆柱体P对水平面的摩擦力和压力大小。
25．（2021春·山东烟台·高二期末）如图所示，竖直放置的导热气缸A和B底面积相同，高度都为L，气缸侧壁分别安装阀门和。两气缸通过长度也为L的绝热管道连接，厚度不计的绝热轻活塞a、b可以上下无摩擦地移动，活塞a的横截面积为b的两倍。气缸外面大气压强为、温度恒为，开始时A、B内都封闭有压强为、温度为的空气，活塞a在气缸A最上端活塞在管道最上端。若先用一细软管（软管图中未画出）将阀门和连在一起后再分别打开，用力向下缓慢推动活塞a，使活塞a先向下移动，而后关闭阀门和，继续向下缓慢推动活塞a，当活塞b移动到管道中时（活塞a仍在阀门的上端），停止推动活塞a并将其固定，接着缓慢加热气缸B中的气体，直到活塞回到最初始的位置。求
（1）从气缸A移动到气缸B中气体质量占气缸A、B内气体总质量的比值；
（2）活塞a向下移动的总位移；
（3）活塞b回到初始位置时，气缸B中气体的温度。
26．（2021春·山东烟台·高二统考期末）如图甲所示，两条足够长的光滑平行金属导轨和固定在水平面上，阻值为R的定值电阻与导轨的M、P端相连，和导轨垂直，平行导轨的间距为L，导轨电阻不计穿过导轨平面的磁场方向垂直导轨平面向上，磁感应强度的大小B随着时间t变化的图像如图乙所示，质量为m、长度为L电阻值为的金属杆垂直于导轨放置并且和导轨接触良好，杆和之间距离为d。现在杆的中点处系一根不可伸长的轻绳，绳子跨过定滑轮与一质量为m的物块相连接，滑轮左侧轻绳与导轨平面保持平行，已知在时间内，金属杆在水平外力下作用下保持静止状态。时刻撤去外力，金属杆从静止开始运动，当物块下落的高度为h时，物块达到最大速度，重力加速度为g。求
（1）写出水平外力F随时间t的变化关系式
（2）从时刻开始到物块达到最大速度时间内，通过电阻R的电荷量
（3）从时刻开始到物块达到最大速度时间内，电阻R所产生的热量
（4）物块下落h高度的过程中所经历的时间。
27．（2022春·山东烟台·高二期末）氘核的质量为，质子的质量是，中子的质量是。相当于，普朗克常量，最后结果保留三位有效数字。
（1）写出一个质子和一个中子结合为氘核时的核反应方程。
（2）氘核的结合能和比结合能各是多少？
（3）如果该反应释放的核能是以射出一个光子的形式释放，则光子的频率是多少？
28．（2022春·山东烟台·高二期末）一辆质量的燃油汽车以的速度匀速行驶在平直公路上，燃油汽车的正前方有一辆新能源出租车以的速度同向行驶。当燃油汽车司机发现两车相距时，经的反应时间，采取紧急制动，开始做加速度为匀减速直线运动。
（1）试通过计算判断两车是否会相撞；
（2）若燃油汽车司机在刹车的同时给出租车发信号，又经，出租车司机以的加速度加速前进，求这种情况下两车间的最小距离。
29．（2022春·山东烟台·高二期末）2022年第24届冬季奥林匹克运动会在北京和张家口举行，跳台滑雪是其中最具观赏性的项目之一，滑雪大跳台的赛道主要由助滑道、起跳区、着陆坡、停止区组成，其场地可以简化为如图甲所示的模型。图乙为简化后的跳台滑雪雪道示意图，段为助滑道和起跳区，段为倾角的着陆坡。运动员从助滑道的起点由静止开始下滑，到达起跳点时，借助设备和技巧，以与水平方向成角（起跳角）的方向起跳，最后落在着陆坡面上的点。已知运动员在点以的速率起跳，轨迹如图，不计一切阻力，重力加速度为。求：
（1）运动员在空中速度最小时的位置与起跳点的距离；
（2）运动员离开着陆坡面的最大距离；
（3）运动员到达点的速度大小。
30．（2022春·山东烟台·高二统考期末）如图甲所示，足够长的木板静置于水平地面上，在长木板右端放置一小物块。在时刻对长木板施加一水平向右的恒定拉力，运动一段时间后撤去，整个过程物块一直在木板上、已知物块和木板的质量均为，物块与木板间的动摩擦因数为，木板与地面间的动摩擦因数为，重力加速度。求：
（1）撤去时，木板的速度大小；
（2）撤去后，木板经多长时间停止运动；
（3）长木板的长度至少为多长。
31．（2022春·山东烟台·高二期末）如图所示，竖直面内固定一半径为R的光滑大圆环轨道，O为圆心，A、B、C、D为圆环上的4个点，其中AB、CD分别为竖直和水平直径。在A点固定一个光滑的小滑轮，一轻绳绕过小滑轮，其两端分别连接质量为的小球，两小球套在大圆环轨道上。已知当两小球静止时，轻绳和竖直方向的夹角分别为。求：
（1）两个小球的质量之比；
（2）小球对轨道的压力之比。
32．（2022春·山东烟台·高二期末）为了减少火电站中煤的燃烧对大气的污染，要大力发展水电站。现有一水力发电站的发电机组设计为：水以的速度流入水轮机后以的速度流出，已知流出水位比流入水位低，水流量，水轮机效率为，发电机效率为。然后利用如图所示的高压输电线路将发电机输出的电能输送给用户，变压器均为理想变压器，在输电线路上接入一个电流互感器，其原副线圈的匝数比为，电流表的示数，输电线的总电阻，用户两端的电压为。已知水的密度为，重力加速度为。求：
（1）该发电机组的输出电功率；
（2）升压变压器的输出电压：
（3）用户得到的功率及降压变压器的原副线圈匝数比。
33．（2022春·山东烟台·高二统考期末）潜水钟是一种水下救生避险设备，它是一个底部开口、上部封闭的容器，外形与钟相似，如图甲所示。潜水钟在水下时其内部上方空间内存有空气，可供潜水员呼吸，延长潜水员在水下作业逗留的时间。潜水钟可简化为高度为、开口向下的薄壁圆柱形筒，如图乙所示。工作时，由水面上的船将筒由水面上方开口向下吊放至水下，筒的上表面距水面的深度为。已知水的密度为，重力加速度大小为，大气压强为，忽略筒内气体温度的变化和水密度随深度的变化。
（1）求筒在水下位置时内部气体的高度d；
（2）现保持H不变，由船上的气泵将空气压入筒内，使筒内的水全部排出，求压入空气的质量与筒内原来气体质量的比值k。
34．（2022春·山东烟台·高二期末）如图甲所示，两条光滑平行长直导轨MN、PQ处于同一斜面内，该斜面与水平面间的夹角，两导轨间距，底端M、P之间连接阻值的电阻，导轨所在的空间存在方向垂直于斜面向下、磁感应强度大小的匀强磁场。一根质量为的导体棒ab垂直跨放在导轨上，从时刻开始，通过一小型电动机对棒施加一个平行于斜面向上的牵引力，使棒从静止开始沿导轨向上运动，此过程中棒始终保持与导轨垂直且接触良好。除R以外其余部分的电阻均不计，重力加速度为。
（1）若电动机的输出功率保持恒定，棒运动的图像如图乙所示，图中内的图线是曲线，的图线是直线，已知内电阻R上产生的热量，求：
①导体棒达到最大速度后受到的牵引力大小；
②导体棒从静止开始到达到最大速度的过程中运动的位移大小；
（2）若将甲图中的电阻R换为的电容器（耐压值足够大），并通过电动机对ab棒施加大小为、方向沿斜面向上的恒定牵引力，使棒从静止开始沿导轨向上运动，如图丙所示，求时牵引力的功率。
参考答案：
1． （1）12.25； （2）4
【详解】(1)根据胡克定律可知，F=kx
则有mg=kx=k(l-l0)
故图象的斜率等于
所以解得：；
(2)将图中一点代入mg=kx=k(l-l0)得：
解得：．
2． 两次拉橡皮筋到同一点O，从而是橡皮筋产生的形变大小和方向都相同，即合力和分力的作用效果是相同的． 2.5
【详解】(1)通过比较有平行四边形合成的合力与用一个弹簧测力计把橡皮条的结点仍拉到位置O时弹簧测力计的示数F作比较；
(2)本实验应用等效替代的方法，即两次拉橡皮筋到同一点O，从而是橡皮筋产生的形变大小和方向都相同，即合力和分力的作用效果是相同的；
(3) 根据平行四边形画出合力来，然后根据题目给的“每格的边长代表1N”来算出合力的大小则．
3． bcaed E F 0.35 0.50
【详解】(1)本实验首先将打点计时器固定在水平长木板上，并接好电路，将纸带固定在滑块尾部，并穿过打点计时器的限位孔，把一条细线拴在滑块上，细线跨过定滑轮，下面吊着适当重物，拉住纸带，将滑块移至靠近打点计时器处，接通电源，待打点计时器工作稳定后放开滑块，关闭电源，取出纸带，故为bcaed；
(2) 从纸带上的数据分析得知：在点计数点E之前，两点之间的位移逐渐增大，是加速运动，位移的增量为约为1cm，在E到F位移增量为0.7cm，说明在E和F间物体即开始减速；
(3) 计数点D对应的速度大小为；
(4)利用逐差法得：。
4． BD 在误差允许范围内与相等，即力的合成满足平行四边形定则
【详解】(1)[1]A．通过两细绳用两个弹簧秤互成角度地拉橡皮条时，并非要求两细绳等长，故A错误；
B．测量力的实验要求尽量准确，为了减小实验中因摩擦造成的误差，操作中要求弹簧秤、细绳、橡皮条都应与木板平行，故B正确；
C．用两弹簧秤同时拉细绳时弹簧读数没有要求，只要使得两次橡皮条拉伸到一点就行，故C错误；
D．为了更加准确的记录力的方向，拉橡皮条的细绳要长些，标记同一细绳方向的两点要远些，故D正确。
故选BD
(2)[2]做出F1、F2、的力的图示如图
[3]在误差允许范围内与相等，即力的合成满足平行四边形定则
5． 单分子 直径 5×10-10m
【详解】(1)[1][2]让油酸尽可能地在水面上散开，则形成的油膜可视为单分子油膜，这层油膜的厚度可认为等于油酸分子的直径；
(2)[3]一滴油酸酒精溶液中含油酸的体积
若油膜的面积约为38500mm2，根据上述数据，估算出油酸分子的直径为
6． D C
【详解】(1)[1]若想增加从目镜中观察到的条纹个数，则必须要减小条纹间距，根据 可知
A．将单缝向双缝靠近，对条纹间距无影响，选项A错误；
B．使用间距更小的双缝，则条纹间距变大，选项B错误；
C．将毛玻璃屏向远离双缝的方向移动，则条纹间距变大，选项C错误；
D．将毛玻璃屏向靠近双缝的方向移动，则条纹间距变小，选项D正确。
(2)[2]条纹间距
根据
可知
(3)[3]若只将滤光片去掉，则将单色光的双缝干涉变成白光的双缝干涉现象，由于白光是复合光，有各种不同频率的光，依据干涉条纹间距公式，那么屏上会出现彩色干涉条纹，中央是白色亮纹，故ABD错误，C正确；
故选C。
7．
【详解】(1)[1]光路图如图所示；
(2)[2]由光路图的几何关系得：
折射角为
入射角为
玻璃的折射率为
8． EFBDAC 2.4 C
【详解】(1)[1]实验步骤正确的排列顺序应该是EFBDAC。
(2)[2]最小分度为0.2N，故不用往下估读一位，示数为2.4N。
(3)[3]A．确定力方向的两个点间距过小，力方向的确定误差较大，A错误；
B．两分力间的夹角过大，造成平行四边形很扁，作图误差较大，B错误；
C．标度选择合力，两分力夹角适当，对减小误差有利，C正确；
D．标度选择过大，在作力的图示时误差较大，D错误。
故选C。
9． 在注射器活塞上涂一些润滑油 注意手不能握住注射器的封闭气体部分 缓慢推动活塞 注射器与压强传感器连接处的气体体积 BC
【详解】（1）[1][2][3]为了保持封闭气体的质量不变，实验中采取的主要措施是在注射器活塞上涂一些润滑油，这样可以保持气密性；为了保持封闭气体的温度不变，实验中要注意手不能握住注射器的封闭气体部分，缓慢推动活塞，这样能保证装置与外界温度一样；
（2）[4]根据理想气体状态方程
可知如果实验操作规范正确，根据实验数据画出的图线是过坐标原点的直线。但如图所示的图线不过原点，该图线的方程为
说明注射器中气体的体积小于实际的封闭气体的体积，结合实验的器材可知，截距V0代表：注射器与压强传感器连接处的气体体积。
（3）[5]A．各组的V、取值范围太小，不会使图像发生弯曲，A错误；
B．实验过程中气体温度降低，则pV值减小，则图像向下弯曲，选项B正确；
C．实验过程中有漏气现象，则pV值减小，则图像向下弯曲，选项C正确；
D．实验过程中气体温度升高，则pV值变大，则图像向上弯曲，选项D错误。
故选BC。
10． B
【详解】（1）[1] A．实验中，先接通电源，后从靠近打点计时器处释放小车，故A错误；
B．根据题意，由图可知，弹簧测力计的示数等于小车所受合外力的大小，故B正确；
C．根据动滑轮自由端与滑轮的位移关系可知小车的加速度大小是砝码盘加速度大小的2倍，故C错误；
D．本实验中小车所受合外力大小可以通过弹簧测力计的读数直接获得，不需要用砝码和砝码盘的总重力去近似替代，因此砝码和砝码盘的总质量不需要远小于小车的质量，故D错误。
故选B。
（2）[2]由中间时刻的瞬时速度等于这段时间内平均速度，由图乙可得，1计数点的瞬时速度为
代入数据解得
[3]根据逐差法，由图乙可得
代入数据解得
11． 先加速后匀速
【详解】（1）[1]依题意，开始空气阻力比较小，气球和手机先加速下降，随着速度的增加，空气阻力越来越大，加速度越来越小，最终匀速运动，因此气球和手机先加速后匀速运动。
（2）[2] 根据测量的数据，在坐标纸上描出了各个点，图像如图所示
可知图像的斜率为
（3）[3]从图像可得
根据牛顿第二定律有
即
经整理有
12． A 交流 12 变暗 变小 C
【详解】（1）[1]两线圈外观基本相同，根据电阻定律
发现A线圈电阻约为B线圈电阻的2倍，则A线圈长度约为B线圈长度的2倍，故A线圈匝数多。
（2）[2][3]变压器只能改变交变电压，应连接交流电源。可拆变压器线圈裸露在外面，易触电，安全电压应不高于12V。
（3）[4][5]根据
拆掉B线圈的部分匝数，则n2减小，可得副线圈电压U2减小，灯泡变暗，灯泡两端电压减小。
（4）[6]有题中数据，可得副线圈电压为3V。由于两线圈具有电阻，则灯泡两端电压小于3V。
故选C。
13． AB##BA 6.1 F
【详解】（1）[1]A．本实验的物理方法是等效替代法，即两次拉力的作用效果相同，故同一次实验过程中，O点位置不允许变动，A正确；
B．实验中，弹簧测力计应与木板平行，拉力方向在木板的平面上，读数时视线要正对弹簧测力计刻度，B正确；
C．两个分力的夹角应适当，过大、过小都不利于实验操作，也不必取，C错误；
D．如果先将其中一个弹簧秤沿某一方向拉到最大量程，然后只需调节另一弹簧秤拉力的大小和方向，把橡皮条结点拉到O点,弹簧秤可能会超过量程，D错误。
故选AB；
（2）[2]两弹簧测力计的示数分别为和，做出力的图示
[3]根据力的图示做出合力，得到合力大小为6.1N；
（3）[4]F实际实验操作中记录的一个力拉橡皮条，故该力的方向一定沿AO方向。
14．(1) (2)
【详解】(1) 核反应中的质量亏损：
解得：
(2)由爱因斯坦质能方程可知，此核反应中释放的能量
由动量守恒：
因为核反应中释放的能量全部变为原子核和粒子的动能
则
解得：．
15．（1）(2)(3)
【详解】(1)线圈转动过程中，产生的感应电动势有效值大小
线圈从图示位置转过一周的过程中所用的时间：
所以热量
Q=
解得：
；
(2)线圈从图示位置开始匀速转动，产生的感应电动势的瞬时值：
解得：
；
(3)线圈从图示位置转过的过程中,线圈内磁通量的变化量
所用的时间为
线圈产生的感应电动势的平均值
．
16．(1) 2s (2) (3)
【详解】(1) 车在A点向障碍物发射一个超声波脉冲信号，在B点接收到反射回来的超声波脉冲信号，此过程经历的时间：
；
(2) 汽车从A运动到B的过程中，满足：
解得：
；
(3) 超声波脉冲信号从发射到到达障碍物经历的时间：
超声波脉冲信号到达障碍物时，汽车的速度大小：
．
17．(1)P1=60cmHg (2)H=19cm
【详解】(1) ；
(2)
气体等温变化：
解得：h2=8cm；
加入的水银柱长度：．
18．(1) (2)
【详解】(1) 如图甲所示，光线在AB面上折射，由折射定律知：
解得：；
(2) 如图乙所示，光线在AB界面折射：
光线在AD界面全反射：
解得：
19．(1)；(2)
【详解】(1)设两小球的质量均为m，对B小球
F=mgtanα
对两小球A、B与弹簧b组成的整体
F=2mgtanθ
解得
tanθ=tan=
(2)对B小球，在竖直方向
Fbcos=mg
解得
Fb=2mg
对两小球A、B与弹簧b组成的整体
Fa==mg
由题意可知，两弹簧的伸长量相等，由胡克定律F=kΔx，可得
=
20．（1）4T0；（2）9RT0＋(p0S＋mg)；（3）
【详解】(1)从开始到活塞刚好到达小卡环位置的过程中，氦气做等压变化
由盖·吕萨克定律
有
解得
T2=4T0
(2)由热力学第一定律有
ΔU=W＋Q
对活塞受力分析有
p1S =p0S＋mg
W=-p1S(L-)=-(p0S＋mg)
ΔU==9RT0
解得
Q=9RT0＋(p0S＋mg)
(3)当加热到5T0时，氦气的压强为p3，由理想气体状态方程有
解得
p3=
21．2.5×10-5m2
【详解】由几何关系得到光线射到D点的入射角 i=30°
根据折射定
解得
从P或Q点垂直于PQ发出的光线射到球面上的入射角最大，设为α，发光圆面PQ的半径为r
则
设光发生全反射的临界角为C，
则
所有光能直接射出，应满足sinα≤sinC
解得r≤=
管芯发光区域面积最大值为
解得 S=2.5×10-5m2
22．（1）6×108N；（2）年
【详解】（1）每个光子能量
每个光子动量
对于t时间内照射到地球表面被吸收的光子
由动量定理有
-Ft=0－NtP
-Ft=0－Nt
代入数据可得，太阳光照射到地球表面产生的光压力
F=6×108N
（2）由ΔE=Δmc2可知，每1s太阳因核聚变亏损的质量
现有氢中的10%发生聚变反应而亏损的质量为
M= M0×70%×1%×10%
需要的时间
年
23．(1)72W；(2)121Ω
【详解】(1)设小风扇两端电压为U2，由题意可知变压器输入电压为
U1=220V
由
解得
U2=60V
吹冷风时电源输入功率等于小风扇的电功率
P1=90W
P1=I2U2
小风扇正常工作时输出的功率为
联立解得小风扇在正常工作时输出的功率为
(2)设吹热风时电热丝的电阻值为R2，热功率为P2，小风扇的电功率仍为P1，由题意得
P1+P2=490W
电热丝的热功率可表示为
联立解得
R2=121Ω
24．（1）；（2），Mg+
【详解】（1）同一根细线上的拉力大小相等，设细线拉力大小为T，对小动滑轮O3和小球B整体进行受力分析，如图甲所示，根据平衡条件得
2Tsin37°= mg
解得
对小球 A，受力分析如图乙所示，根据平衡条件得
FNA=T
（FNA+T）cos30°=mAg
解得
mA=
（2）对小球 A和半圆柱体P整体受力分析，如图丙所示，设P受到摩擦力为f，支持力为FN，根据平衡条件得
f = Tsin30°
FN+T cos30°=(M+ mA)g
解得
f=
FN=Mg+
由牛顿第三定律可得，P对水平面的摩擦力和压力大小分别为
f′=，F′N= Mg+
25．（1）3:20；（2）；（3）3T0
【详解】（1）活塞a在气缸A最上端时，A中气体质量和总质量的比值为
活塞a向下移动0.5L后，A中剩余气体质量和总质量的比值为
（2）设活塞a又向下移动x时，活塞b到达管道中央
对活塞b上部分气体，由玻意耳定律可得：
p1×0.5LS=p2（0.75L-x）S
对活塞b下部分气体，由玻意耳定律可得：
p1×1.5LS=p2×1.25LS
解得
x=
活塞a向下移动的总位移为
△x==
（3）设活塞a向下移动0.5L后，气缸A、B中气体的压强为p1
p0 （2LS+0.5LS）= p1 （1.5LS+0.5LS）
p1=
p2=
设活塞b回到初始位置时，气缸A、B中气体压强为p3
对活塞b上部分气体，由玻意耳定律可得：
p1×0.5LS=p3（L-）S
p3=
对B中气体，由理想气体状态方程可得：
T=3T0
26．（1）；（2）；（3）；（4）
【详解】（1）由平衡条件得
联立可得
（2）0～t0时间内，通过电阻R的电荷量为
联立解得
则
q2=
联立解得
（3）在0～t0时间内，电阻R产生的焦耳热量为Q1，物块开始运动到达到最大速度时间内
回路中产生的焦耳热量为Q2，电阻R产生的焦耳热量为QR2
联立
由平衡条件得
解得
由能量守恒定律可得
（4）由动量定理得
解得
27．（1）；（2）2.23MeV，1.12MeV；（3）5.38×1020Hz
【详解】（1）一个质子和一个中子结合为氘核时的核反应方程
（2）一个质子和一个中子结合为氘核时质量亏损
∆m=1.007277u+1.008665u−2.013553u=0.002389u
由爱因斯坦的质能方程∆E=∆mc2，可知放出的能量为
∆E=0.002389×931.5MeV=2.23 MeV
可知氘核的结合能为2.23 MeV，氘核的比结合能为
（3）以光子的形式释放，则光子的频率是
28．（1）会相撞；（2）2.5m
【详解】（1）当速度相同时，有
解得
汽车的位移为
出租车位移为
由于
则两车会相撞。
（2）当速度相同时，有
解得
汽车的位移为
出租车位移为
最小距离为
29．（1）；（2）；（3）
【详解】（1）从O点抛出时的水平速度
竖直速度
运动员在空中速度最小时，则竖直速度减为零，则用时间
水平位移
竖直位移
运动员在空中速度最小时的位置与起跳点的距离
（2）沿垂直斜面方向的初速度
离斜面最远时，垂直斜面方向的速度为零，则离斜面的最远距离
（3）设OC=L，则从抛出到到达C点，则
解得
则落在坡面上时的竖直速度
水平速度
运动员到达点的速度大小
30．（1）5m/s；（2）4s；（3）7.5m
【详解】（1）物块所受的最大静摩擦力产生的最大加速度为
若木块相对木板静止，则需加的最大力F满足
解得
F0=2.5N
则当时物块相对木板产生相对滑动，则木板的加速度
解得
a1=1m/s2
撤去时，木板的速度大小
（2）撤去时，物块的速度
撤去F后木板减速运动的加速度
解得
a2=2m/s2
当两者达到共速时
解得
t2=1s
v=3m/s
共速后木板减速运动的加速度
解得
a3=1m/s2
物块做减速运动的加速度仍为，则木板先停止运动，需要时间
则撤去后，木板停止运动的时间为
t停=t2+t3=4s
（3）力F作用阶段，物块相对长木板先后滑动的距离
撤去F后，到两者达到共速阶段，物块相对长木板先后滑动的距离
共速后到物块停止物块相对长木板向前滑动的距离
则长木板的长度至少为
L=s1+s2=7.5m
31．（1）；（2）
【详解】（1）设从滑轮到小球m1的距离为L1，从滑轮到小球m2的距离为L2，由几何知识可求得
，①
两小球受力分析如图所示，由两个小球的受力矢量三角形与对应的几何三角形相似可得：
对小球m1
②
对小球m2
③
由①②③得
④
（2）如图，轨道对小球m1、m2的作用力分别为F1、F2
对小球m1
⑤
对小球m2
⑥
由⑤⑥可得
⑦
由牛顿第三定律得小球m1、m2对轨道的压力之比为⑧
32．（1）129kW；（2）3000V；（3）W，
【详解】（1）经时间t，参与发电的水损失的机械能
①
该发电机组的输出电功率：
kW②
（2）输电线中的电流为I对电流互感器
解得
I=43A③
升压变压器的输出电压为U
V④
（3）输电线的损耗功率
W⑤
用户端功率
W⑥
降压变压器的输入电压为
V⑦
根据理想变压器的电压与线圈匝数关系有
⑧
33．（1）d=0.5m；（2）k=5.3025
【详解】（1）设筒的横截面积为S，放入水下后筒内气体的压强为p1，由玻意耳定律和题给条件有
p1dS=p0hS①
p1=p0+ρg（H+d）②
解得
d=0.5m③
（2）设水全部排出后筒内气体的压强为p2，此时筒内气体的体积为V0，这些气体在其压强为p0时的体积为V3，由玻意耳定律有
p2V0=p0V3④
其中
p2=p0+ρg（H+h）⑤
设需压入压强为p0的气体体积为∆V，则有
∆V=V3-V0⑥
⑦
解得
k=5.3025⑧
34．（1）①0.75 N；②60m；（2）7.32W
【详解】（1）①当导体棒达到最大速度后，所受合外力为零，平行于导轨方向有
感应电动势
感应电流
安培力
此时牵引力
②电动机的功率
电动机消耗的电能等于导体棒增加的机械能与克服安培力做功产生的焦耳热之和，有
解得位移
（2）当导体棒的速度大小为v时，感应电动势
由可知，此时电容器极板上的电荷量
设在一小段时间Δt内速度增加量为Δv，电容器极板上增加的电荷量为
根据电流的定义式
对导体棒受力分析，根据牛顿第二定律有
将代入上式可得
可知导体棒的加速度与时间无关，为一个定值，即导体棒做匀加速运动。在时
此时牵引力的功率
山东省烟台市三年（2020-2022）高二物理下学期期末测试题题型分类汇编3-实验、解答题
一、实验题
1．（2018春·山东烟台·高二期末）为了测量某一轻质弹簧的劲度系数，将该弹簧竖直悬挂起来，在其下端挂上不同质量的钩码．实验测出悬挂钩码的质量m与弹簧长度l的相应数据，并做出如图所示的m–l图象，已知g＝9.8 m/s2．
（1）此弹簧的劲度系数为____N/m；
（2）此弹簧的原长为______cm．
2．（2018春·山东烟台·高二期末）(1)在“验证力的平行四边形定则”实验中，需要将橡皮条的一端固定在水平木板上A点，另一端系两个细绳套．实验中用两个弹簧测力计分别拉住两个细绳套，互成角度地施加拉力，使橡皮条伸长，结点到达纸面上某一位置O，如图甲所示．下面是接下来的实验步骤，请将横线上的内容补充完整：
用铅笔描下结点位置，记为O；
记录两个弹簧测力计的示数和和每条细绳套的方向；
只用一个弹簧测力计，通过细绳套把橡皮条的结点仍拉到位置O，记录测力计的示数F和细绳套的方向；
按照力的图示要求，作出拉力、、F；
根据力的平行四边形定则作出和的合力；
通过比较F和______的大小和方向，即可得出结论．
(2)为什么两次拉橡皮条都要将结点拉到同一位置O？______．
(3)在图乙所示的正方形方格纸上按作图法的要求作出和的合力，若选定相邻两个小方格边长的长度表示大小为1N的力，则合力为_____N．
3．（2018春·山东烟台·高二期末）某物理实验小组在做“研究匀变速直线运动”的实验装置如图甲所示，滑块放在水平长木板上在重物的拉动下开始运动，重物落地后，滑块再运动一段距离停在水平长木板上（滑块尚未到达滑轮处）。纸带上计数点的间距如图乙所示，其中每相邻两计数点之间还有4个点未画出，打点计时器的工作频率为50Hz。
(1)实验小组的部分实验步骤如下：
a.拉住纸带，将滑块移至靠近打点计时器处
b.将打点计时器固定在水平长木板上，并接好电路
c.将纸带固定在滑块尾部，并穿过打点计时器的限位孔，把一条细线拴在滑块上，细线跨过定滑轮，下面吊着适当重物
d.关闭电源，取出纸带
e.接通电源，待打点计时器工作稳定后放开滑块
上述实验步骤的正确顺序是：______用字母标号填写
(2)通过分析纸带数据，可以判断在相邻计数点____和____之间某时刻开始减速；
(3)计数点D对应的速度大小为_____；
(4)滑块做减速运动过程中的加速度大小为_____。
4．（2020春·山东烟台·高二期末）某实验小组同学在验证力的平行四边形定则时，先将橡皮条的一端固定在铺有白纸的水平木板上，另一端系上带有绳套的两根细绳。实验时，需要两次拉伸橡皮条，一次是通过两根细绳用两只弹簧秤互成角度地拉橡皮条，将橡皮条和细绳的结点拉到位置O，另一次是用一只弹簧秤通过细绳拉橡皮条，将橡皮条和细绳的结点拉到同一位置O。
(1)实验过程中，下列做法能够减小实验误差的是_______(选填字母代号)
A．两细绳必须等长
B．弹簧秤、细绳、橡皮条都应与木板平行
C．用两弹簧秤同时拉细绳时，两弹簧秤示数之差应尽可能大
D．拉橡皮条的细绳要长些，标记同一细绳方向的两点相距要远些
(2)在两次拉伸橡皮条的过程中，小组同学沿绳方向用笔作点迹用以记录并描绘拉力的方向，该实验小组同学在完成实验操作后将记录的数据标记在图上，如图所示，请按照图中给出的标度，做出F1、F2、的力的图示_______________，然后根据力的平行四边形定则做出F1和F2的合力F。通过比较和F的大小和方向，该小组同学得到的实验结论是_________。
5．（2020春·山东烟台·高二期末）某同学在实验室做“用油膜法估测分子直径的大小”的实验，该同学配备的油酸酒精溶液浓度为每500mL溶液中有纯油酸1mL，用注射器抽取溶液然后缓慢滴出，测得滴出1mL溶液的滴数为100滴，将1滴该溶液滴入撒有痱子粉的水面上，在玻璃板上绘出油膜的轮廓，然后将玻璃板铺在坐标纸上。
(1)让油酸尽可能地在水面上散开，则形成的油膜可视为________油膜，这层油膜的厚度可认为等于油酸分子的_______。
(2)若油膜的面积约为38500mm2，根据上述数据，估算出油酸分子的直径为________m。（结果保留一位有效数字）
6．（2020春·山东烟台·高二期末）同学们利用图示装置测量某种单色光的波长。实验时，接通电源使白炽灯正常发光，调整仪器从目镜中可以观察到干涉条纹。
⑴若想增加从目镜中观察到的条纹个数，下列操作可行的是__________
A．将单缝向双缝靠近
B．使用间距更小的双缝
C．将毛玻璃屏向远离双缝的方向移动
D．将毛玻璃屏向靠近双缝的方向移动
⑵若双缝的间距为d，屏与双缝间的距离为l，测得第1条亮纹中央到第n条亮纹中央间的距离为x，则单色光的波长λ=_________________
⑶若只将滤光片去掉，下列说法正确的是________________
A．屏上出现彩色衍射条纹，中央是紫色亮纹
B．屏上出现彩色衍射条纹，中央是白色亮纹
C．屏上出现彩色干涉条纹，中央是白色亮纹
D．屏上出现彩色干涉条纹，中央是红色亮纹
7．（2020春·山东烟台·高二期末）某同学在做“测定玻璃折射率”实验时，在水平桌面上铺放一张白纸，将一横截面是直角三角形的玻璃砖平放在白纸上，并用铅笔将其边缘画在白纸上，得到如图所示的直角三角形ABC，在白纸上作一条垂直于BC边的直线，在该直线上竖直插上P1、P2两颗大头针，然后从玻璃砖的另一个面透过玻璃砖观察P1、P2的像，在白纸上竖直插上P3、P4两颗大头针，使P3挡住P1、P2的像，P4挡住P3及P1、P2的像，大头针的位置如图所示。
⑴作出该实验完整的光路图______；
⑵测得出射光线与AB边的夹角为θ（θ为锐角），测出直角三角形顶角A的角度为α，则该玻璃砖的折射率为____________。
8．（2021春·山东烟台·高二期末）某实验小组做“验证力的平行四边形定则”实验。
（1）进行实验的主要步骤如下：
A．只用一个弹簧测力计把细绳与橡皮条的结点拉到位置O，并记下弹簧测力计示数和细的方向，按照同一标度，作出力F的图示
B．记下两个弹簧测力计的示数；
C．用平行四边形定则作出与的合力，比较与F的大小和方向；
D．描出两根细绳的方向，按照所选的标度，在纸上作出这两个力，的图示；
E．把白纸固定在木板上，橡皮条的一端固定在木板上的A点，用两根细绳系在橡皮条另一端；
F.将两个弹簧测力计通过细绳互成角度地拉橡皮条，使细绳与橡皮条的结点达到某一位置，在白纸上标为O点；
请将以上实验步骤按正确顺序排列出来___________（用步骤前的字母序号表示）
（2）某次实验中，一弹簧秤的指针位置如图所示，则其读数为___________N；
（3）该小组的同学用同一套器材做了四次实验，白纸上留下的标注信息有结点位置O、力的标度、分力和合力的大小及表示力的作用线的点，四次实验记录的信息如下图所示，其中对于减小实验误差最有利的选项是___________。
9．（2021春·山东烟台·高二期末）某班级各实验小组利用如图甲所示装置进行“探究等温情况下一定质量气体压强与体积的关系”实验，实验步骤如下：
①把注射器活塞移至注射器中间某位置，将注射器与导气管、压强传感器逐一连接；
②移动活塞，记录注射器的刻度值同时记录对应的由压强传感器显示的气体压强值p；
③用图像处理实验数据。
（1）为了保持封闭气体的质量不变，实验中采取的主要措施是___________；为了保持封闭气体的温度不变，实验中采取的主要措施是___________和___________；
（2）如果实验操作规范，某小组描绘图线如乙图所示，则图中的代表_____；
（3）另一小组所做的实验中，画出的图像如图丙所示，则图线发生弯曲的原因可能是___________；
A．各组的V、取值范围太小
B．实验过程中气体温度降低
C．实验过程中有漏气现象
D．实验过程中气体温度升高
10．（2022春·山东烟台·高二期末）某实验小组利用图甲所示装置“探究加速度与物体受力的关系”。已知小车的质量为，砝码和砝码盘的总质量为，打点计时器所接的交流电频率为（滑轮、弹簧测力计质量不计且忽略滑轮摩擦），实验步骤如下：
①按图甲安装实验装置，其中跨过动滑轮的两侧细线及弹簧测力计沿竖直方向；
②调节长木板的倾角，轻推小车，使小车（未连细线）拉动纸带运动，且纸带上获得的点迹均匀；
③挂上砝码盘，接通电源小车拉动纸带运动，由纸带求出小车的加速度；
④改变砝码盘中砝码的质量，重复步骤③，求得小车在不同外力作用下的加速度。
根据以上实验过程，回答下列问题：
（1）对于上述实验，下列说法中正确的是______。
A．先从靠近打点计时器处释放小车，后接通电源
B．弹簧测力计的示数等于小车所受合外力的大小
C．在实验过程中小车的加速度小于砝码和砝码盘的加速度
D．砝码和砝码盘的总质量应远小于小车的质量
（2）某次实验打下一条纸带如图乙，每隔四个点取一个计数点，其中测得、、、、、。根据纸带数据，求出1计数点的瞬时速度______，小车的加速度______。（两空的结果均保留两位有效数字）
11．（2022春·山东烟台·高二期末）许多智能化手机都有速度、加速度传感器，安装应用程序后，就可以测量相应的速度和加速度。某同学利用手机设计了一个实验，测量气球空气阻力大小与速率的关系。如图所示，将手机用细线悬吊在气球的下方，气球在空中先加速下落，随着速度的逐渐增大，气球所受的空气阻力也逐渐增大。（气球所受浮力以及手机上的空气阻力可忽略不计）
（1）测量出手机和气球的总质量，记录下落过程中多个位置的加速度和速度数据。如果下落高度足够大，可判断气球和手机的下落是______的运动。（选填“一直加速”、“先加速后匀速”或“先加速后减速”）
位置
1
2
3
4
5
6
7
8
速度/
0.5
1.0
1.5
2.0
2.5
3.0
3.5
4.0
加速度/
8.90
7.99
7.09
6.19
3.29
4.38
3.48
2.58
（2）根据测量的数据，在坐标纸上描出了各个点，如图所示。通过在坐标纸上连线，做出图像可知图像斜率______（数据计算保留两位小数）。
（3）设气球受到的空气阻力大小为，从图像可以读出当地的重力加速度和斜率。请用题中给出的物理量符号表示阻力与下落速度的关系______。
12．（2022春·山东烟台·高二期末）如图甲所示为教学用的可拆变压器，它有两个外观基本相同的线圈A和B，线圈外部还可以绕线。
（1）某同学用多用电表的欧姆挡分别测量了A、B线圈的电阻值，发现A线圈电阻约为B线圈电阻的2倍，则可推断___________线圈的匝数多（选填“A”或“B”）；
（2）为探究变压器线圈两端电压与匝数的关系，如图乙所示，该同学把线圈A与学生电源连接，另一个线圈B与小灯泡连接。其中线圈A应连到学生电源的___________（选填“直流”或“交流”）输出端上，同时为保证人身安全，所用电压不要超过___________V（选填“6”、“12”或“36”）；
（3）将与灯泡相连的线圈B拆掉部分匝数，其余装置不变继续实验，灯泡亮度将___________（选填“变亮”或“变暗”），这说明灯泡两端的电压___________（选填“变大”或“变小”）；
（4）某次实验时，变压器原、副线圈的匝数分别为220匝和110匝，学生电源输出端的电压为，则小灯泡两端的电压值可能是___________。
A． B． C． D．
13．（2022春·山东烟台·高二期末）在“探究两个互成角度的力的合成规律”实验中，某实验小组进行实验的主要步骤是：将橡皮筋的一端固定在木板上的A点，另一端拴上两根绳套，每根绳套分别连着一个弹簧测力计。沿着两个方向拉弹簧测力计，将橡皮筋的活动端拉到某一位置，将此位置标记为O点，读取此时弹簧测力计的示数，分别记录两个拉力的大小，再用笔在两绳的拉力方向上分别标记B、C两点，并分别将其与O点连接，表示的方向；再用一个弹簧测力计将橡皮筋的活动端仍拉至O点，记录此时拉力F的大小，同样用笔在绳的拉力方向上标记D点，也将其与O点连接，表示F的方向。
（1）下列具体的实验过程或步骤正确的是___________
A．同一次实验过程中，O点位置不允许变动
B．实验中，弹簧测力计应与木板平行，读数时视线要正对弹簧测力计刻度
C．两分力的夹角应取，便于之后运算中采用勾股定理以验证平行四边形定则
D．实验中，先将其中一个弹簧测力计沿某一方向拉到最大量程，然后只需调节另一弹簧测力计拉力的大小和方向，把橡皮筋的活动端拉到O点
（2）已知两弹簧测力计的示数分别为和，请在方框甲中利用平行四边形定则作出合力的图示（所选标度已给定）________，并由所作图示可以得到合力的大小为___________N（结果保留两位有效数字）；
（3）比较F与可知，方向一定沿AO方向的是___________。
二、解答题
14．（2018春·山东烟台·高二期末）一放射性元素的原子核A静止在真空中，某瞬间发生α衰变后变成质量为m1的新原子核B，释放出来的α粒子的质量为m2．已知此核反应中的质量亏损为Dm，且释放的能量全部变为原子核B和α粒子的动能，光在真空中的传播速度为c．
(1)原子核A的质量大小；
(2)新原子核B的动能．
15．（2018春·山东烟台·高二统考期末）如图所示为边长为L的单匝正方形线圈abcd，放在磁感强度为B的匀强磁场中，从图示位置开始以bc边为轴匀速转动．线圈从图示位置转过一周的过程中产生的热量已知线圈的bc边与磁场方向垂直，线圈电阻为求：
(1)线圈转动的角速度大小；
(2)线圈从图示位置转过时，线圈产生的感应电动势的瞬时值；
(3)线圈从图示位置转过的过程中，线圈产生的感应电动势的平均值．
16．（2018春·山东烟台·高二期末）汽车智能减速系统是在汽车高速行驶时，能够侦测到前方静止的障碍物并自动减速的安全系统．如图所示，装有智能减速系统的汽车车头安装有超声波发射和接收装置，在某次测试中，汽车正对一静止的障碍物匀速行驶，当汽车车头与障碍物之间的距离为360m时，汽车智能减速系统开始使汽车做匀减速运动，同时汽车向障碍物发射一个超声波脉冲信号．当汽车接收到反射回来的超声波脉冲信号时，汽车速度大小恰好为，此时汽车车头与障碍物之间的距离为320m．超声波的传播速度为．求：
(1)汽车从发射到接收到反射回来的超声波脉冲信号之间的时间间隔；
(2)汽车做匀减速运动的加速度大小；
(3)超声波脉冲信号到达障碍物时，汽车的速度大小．
17．（2018春·山东烟台·高二期末）如图所示，一端封闭、粗细均匀的U形管开口向上竖直放置，管内用水银将一段气体封闭在管中．当被封闭气体的空气柱长为10cm时，开口端水银面比封闭端水银面低15cm，已知U形管武器端足够长，大气压强为求：
(1)此时被封闭气体的压强大小；
(2)若在开口端缓慢加入水银，当U形管两端水银柱液面等高时，加入水银柱的长度．
18．（2018春·山东烟台·高二期末）在真空中有-长方体玻璃砖，其截面如图所示．从点光源S发出的光线SP以60°入射角从AB面射入玻璃砖，玻璃的折射率为n．
（1）若折射率n=，求入射光线在AB面的折射角；
（2）若使光线不能从侧面AD射出，求玻璃的折射率应满足的条件．
19．（2020春·山东烟台·高二期末）如图所示，两个质量相等的小球A、B均可视为质点，两小球通过两根原长相等的轻质弹簧a、b连接，弹簧a的上端固定在天花板上的O点。现用一水平外力作用于小球B上，该系统处于静止状态，此时弹簧b的中心轴线与竖直方向的夹角为，两弹簧的实际长度相等。求
(1)弹簧a与竖直方向夹角θ的正切值；
(2)弹簧a、b的劲度系数之比。
20．（2020春·山东烟台·高二期末）如图所示，高度为L、横截面积为S的圆柱形绝热气缸开口端向上竖直放置，其开口端有一个小卡环。气缸内有一质量为m且厚度不计的绝热活塞封闭了n=2mol的氦气，氦气可视为理想气体，其内能的表达式为U=，式中R为已知常量，T为某状态下的热力学温度，不计活塞与气缸内壁之间的摩擦。开始时活塞距气缸底部的距离为，氦气的热力学温度为T0，已知外界大气压强为p0，重力加速度为g。现对氦气缓慢加热，求
⑴活塞刚好到达小卡环位置时，氦气的温度；
⑵从开始到活塞刚好到达小卡环位置的过程中，氦气吸收的热量；
⑶当把氦气加热到热力学温度为5T0时，氦气的压强。
21．（2020春·山东烟台·高二期末）我国的光伏产业很发达，街道上的很多电子显示屏，其核心部件是发光二极管。有一种发光二极管，它由半径为R=4mm的半球体介质和发光管芯组成，发光管芯区域是一个圆面，其圆心与半球体介质的球心O重合，圆弧ABC是半球体介质过球心O的纵截面， B为圆弧ABC的中点，D为圆弧BDC的中点，PQ为发光管芯圆面的直径，如图所示。由PQ上的某点发出的一条光线与半径OC的夹角为θ=75°，这条光线经D点后的出射光线平行于半径OB。为使从发光圆面射向半球面上的所有光线都能直接射出，求发光管芯区域圆面的最大面积。（结果保留两位有效数字）
22．（2020春·山东烟台·高二期末）研究最大尺度的宇宙学理论与研究微观世界的粒子物理、量子理论有密切联系，它们相互沟通、相互支撑。
（1）根据量子理论，光子既有能量也有动量，光子的动量，其中h为普朗克常量，λ为光的波长。太阳光照射到地球表面时，如同大量气体分子频繁碰撞器壁一样，会产生持续均匀的“光压力”。现将问题简化，假设太阳光垂直照射到地球上且全部被地球吸收，到达地球的每一个光子的平均能量为E=4×10-19J，每秒钟照射到地球的光子数为N=4.5×1035，已知真空中光速c=3×108m/s。求太阳光对地球的“光压力”；（结果保留一位有效数字）
（2）目前地球上消耗的能量，追根溯源，绝大部分还是来自太阳内部核聚变时释放的核能，在长期演化过程中，太阳内部的核反应过程非常复杂，我们将其简化为氢转变为氦。已知太阳的质量为M0=2×1030kg，其中氢约占70%，太阳辐射的总功率为P0=4×1026W，氢转变为氦的过程中质量亏损约为1%，1年=3.15×107s。求现有氢中的10%发生聚变需要多少年？（结果保留一位有效数字）
23．（2021春·山东烟台·高二期末）如图所示为某研究小组设计的一款电吹风电路原理图，a、b、c、d为四个固定接触点。可动的扇形金属接触片P可同时接触两个触点，触片P处于不同位置时，电吹风可处于停机、吹热风和吹冷风三种工作状态。理想变压器原副线圈的匝数比，M、N两端接入的交流电源的电压为，当触片P处于合适位置时，小风扇恰好能够正常工作，已知小风扇的电阻为，电吹风吹冷风时电源的输入功率为，吹热风时电源的输入功率为。求
（1）小风扇在正常工作时输出的功率；
（2）电热丝的电阻值。
24．（2021春·山东烟台·高二期末）如图所示，质量为M上表面光滑的半圆柱体P放置于水平面上，一根轻质细线跨过大小可忽略的光滑定滑轮，一端和置于P上的小球A（可视为质点）连结，另一端系在天花板上的点，光滑的质量不计的小动滑轮置于、之间的细线上，下面通过轻质细绳挂着质量为m的小球B。已知半圆柱体P及两小球A、B均处于静止状态，定滑轮在半圆柱体圆心O的正上方，与竖直方向成30°。长度与半圆柱体半径相等，细线与天花板之间的夹角为37°，重力加速度为g，，求
（1）小球A的质量；
（2）圆柱体P对水平面的摩擦力和压力大小。
25．（2021春·山东烟台·高二期末）如图所示，竖直放置的导热气缸A和B底面积相同，高度都为L，气缸侧壁分别安装阀门和。两气缸通过长度也为L的绝热管道连接，厚度不计的绝热轻活塞a、b可以上下无摩擦地移动，活塞a的横截面积为b的两倍。气缸外面大气压强为、温度恒为，开始时A、B内都封闭有压强为、温度为的空气，活塞a在气缸A最上端活塞在管道最上端。若先用一细软管（软管图中未画出）将阀门和连在一起后再分别打开，用力向下缓慢推动活塞a，使活塞a先向下移动，而后关闭阀门和，继续向下缓慢推动活塞a，当活塞b移动到管道中时（活塞a仍在阀门的上端），停止推动活塞a并将其固定，接着缓慢加热气缸B中的气体，直到活塞回到最初始的位置。求
（1）从气缸A移动到气缸B中气体质量占气缸A、B内气体总质量的比值；
（2）活塞a向下移动的总位移；
（3）活塞b回到初始位置时，气缸B中气体的温度。
26．（2021春·山东烟台·高二统考期末）如图甲所示，两条足够长的光滑平行金属导轨和固定在水平面上，阻值为R的定值电阻与导轨的M、P端相连，和导轨垂直，平行导轨的间距为L，导轨电阻不计穿过导轨平面的磁场方向垂直导轨平面向上，磁感应强度的大小B随着时间t变化的图像如图乙所示，质量为m、长度为L电阻值为的金属杆垂直于导轨放置并且和导轨接触良好，杆和之间距离为d。现在杆的中点处系一根不可伸长的轻绳，绳子跨过定滑轮与一质量为m的物块相连接，滑轮左侧轻绳与导轨平面保持平行，已知在时间内，金属杆在水平外力下作用下保持静止状态。时刻撤去外力，金属杆从静止开始运动，当物块下落的高度为h时，物块达到最大速度，重力加速度为g。求
（1）写出水平外力F随时间t的变化关系式
（2）从时刻开始到物块达到最大速度时间内，通过电阻R的电荷量
（3）从时刻开始到物块达到最大速度时间内，电阻R所产生的热量
（4）物块下落h高度的过程中所经历的时间。
27．（2022春·山东烟台·高二期末）氘核的质量为，质子的质量是，中子的质量是。相当于，普朗克常量，最后结果保留三位有效数字。
（1）写出一个质子和一个中子结合为氘核时的核反应方程。
（2）氘核的结合能和比结合能各是多少？
（3）如果该反应释放的核能是以射出一个光子的形式释放，则光子的频率是多少？
28．（2022春·山东烟台·高二期末）一辆质量的燃油汽车以的速度匀速行驶在平直公路上，燃油汽车的正前方有一辆新能源出租车以的速度同向行驶。当燃油汽车司机发现两车相距时，经的反应时间，采取紧急制动，开始做加速度为匀减速直线运动。
（1）试通过计算判断两车是否会相撞；
（2）若燃油汽车司机在刹车的同时给出租车发信号，又经，出租车司机以的加速度加速前进，求这种情况下两车间的最小距离。
29．（2022春·山东烟台·高二期末）2022年第24届冬季奥林匹克运动会在北京和张家口举行，跳台滑雪是其中最具观赏性的项目之一，滑雪大跳台的赛道主要由助滑道、起跳区、着陆坡、停止区组成，其场地可以简化为如图甲所示的模型。图乙为简化后的跳台滑雪雪道示意图，段为助滑道和起跳区，段为倾角的着陆坡。运动员从助滑道的起点由静止开始下滑，到达起跳点时，借助设备和技巧，以与水平方向成角（起跳角）的方向起跳，最后落在着陆坡面上的点。已知运动员在点以的速率起跳，轨迹如图，不计一切阻力，重力加速度为。求：
（1）运动员在空中速度最小时的位置与起跳点的距离；
（2）运动员离开着陆坡面的最大距离；
（3）运动员到达点的速度大小。
30．（2022春·山东烟台·高二统考期末）如图甲所示，足够长的木板静置于水平地面上，在长木板右端放置一小物块。在时刻对长木板施加一水平向右的恒定拉力，运动一段时间后撤去，整个过程物块一直在木板上、已知物块和木板的质量均为，物块与木板间的动摩擦因数为，木板与地面间的动摩擦因数为，重力加速度。求：
（1）撤去时，木板的速度大小；
（2）撤去后，木板经多长时间停止运动；
（3）长木板的长度至少为多长。
31．（2022春·山东烟台·高二期末）如图所示，竖直面内固定一半径为R的光滑大圆环轨道，O为圆心，A、B、C、D为圆环上的4个点，其中AB、CD分别为竖直和水平直径。在A点固定一个光滑的小滑轮，一轻绳绕过小滑轮，其两端分别连接质量为的小球，两小球套在大圆环轨道上。已知当两小球静止时，轻绳和竖直方向的夹角分别为。求：
（1）两个小球的质量之比；
（2）小球对轨道的压力之比。
32．（2022春·山东烟台·高二期末）为了减少火电站中煤的燃烧对大气的污染，要大力发展水电站。现有一水力发电站的发电机组设计为：水以的速度流入水轮机后以的速度流出，已知流出水位比流入水位低，水流量，水轮机效率为，发电机效率为。然后利用如图所示的高压输电线路将发电机输出的电能输送给用户，变压器均为理想变压器，在输电线路上接入一个电流互感器，其原副线圈的匝数比为，电流表的示数，输电线的总电阻，用户两端的电压为。已知水的密度为，重力加速度为。求：
（1）该发电机组的输出电功率；
（2）升压变压器的输出电压：
（3）用户得到的功率及降压变压器的原副线圈匝数比。
33．（2022春·山东烟台·高二统考期末）潜水钟是一种水下救生避险设备，它是一个底部开口、上部封闭的容器，外形与钟相似，如图甲所示。潜水钟在水下时其内部上方空间内存有空气，可供潜水员呼吸，延长潜水员在水下作业逗留的时间。潜水钟可简化为高度为、开口向下的薄壁圆柱形筒，如图乙所示。工作时，由水面上的船将筒由水面上方开口向下吊放至水下，筒的上表面距水面的深度为。已知水的密度为，重力加速度大小为，大气压强为，忽略筒内气体温度的变化和水密度随深度的变化。
（1）求筒在水下位置时内部气体的高度d；
（2）现保持H不变，由船上的气泵将空气压入筒内，使筒内的水全部排出，求压入空气的质量与筒内原来气体质量的比值k。
34．（2022春·山东烟台·高二期末）如图甲所示，两条光滑平行长直导轨MN、PQ处于同一斜面内，该斜面与水平面间的夹角，两导轨间距，底端M、P之间连接阻值的电阻，导轨所在的空间存在方向垂直于斜面向下、磁感应强度大小的匀强磁场。一根质量为的导体棒ab垂直跨放在导轨上，从时刻开始，通过一小型电动机对棒施加一个平行于斜面向上的牵引力，使棒从静止开始沿导轨向上运动，此过程中棒始终保持与导轨垂直且接触良好。除R以外其余部分的电阻均不计，重力加速度为。
（1）若电动机的输出功率保持恒定，棒运动的图像如图乙所示，图中内的图线是曲线，的图线是直线，已知内电阻R上产生的热量，求：
①导体棒达到最大速度后受到的牵引力大小；
②导体棒从静止开始到达到最大速度的过程中运动的位移大小；
（2）若将甲图中的电阻R换为的电容器（耐压值足够大），并通过电动机对ab棒施加大小为、方向沿斜面向上的恒定牵引力，使棒从静止开始沿导轨向上运动，如图丙所示，求时牵引力的功率。
参考答案：
1． （1）12.25； （2）4
【详解】(1)根据胡克定律可知，F=kx
则有mg=kx=k(l-l0)
故图象的斜率等于
所以解得：；
(2)将图中一点代入mg=kx=k(l-l0)得：
解得：．
2． 两次拉橡皮筋到同一点O，从而是橡皮筋产生的形变大小和方向都相同，即合力和分力的作用效果是相同的． 2.5
【详解】(1)通过比较有平行四边形合成的合力与用一个弹簧测力计把橡皮条的结点仍拉到位置O时弹簧测力计的示数F作比较；
(2)本实验应用等效替代的方法，即两次拉橡皮筋到同一点O，从而是橡皮筋产生的形变大小和方向都相同，即合力和分力的作用效果是相同的；
(3) 根据平行四边形画出合力来，然后根据题目给的“每格的边长代表1N”来算出合力的大小则．
3． bcaed E F 0.35 0.50
【详解】(1)本实验首先将打点计时器固定在水平长木板上，并接好电路，将纸带固定在滑块尾部，并穿过打点计时器的限位孔，把一条细线拴在滑块上，细线跨过定滑轮，下面吊着适当重物，拉住纸带，将滑块移至靠近打点计时器处，接通电源，待打点计时器工作稳定后放开滑块，关闭电源，取出纸带，故为bcaed；
(2) 从纸带上的数据分析得知：在点计数点E之前，两点之间的位移逐渐增大，是加速运动，位移的增量为约为1cm，在E到F位移增量为0.7cm，说明在E和F间物体即开始减速；
(3) 计数点D对应的速度大小为；
(4)利用逐差法得：。
4． BD 在误差允许范围内与相等，即力的合成满足平行四边形定则
【详解】(1)[1]A．通过两细绳用两个弹簧秤互成角度地拉橡皮条时，并非要求两细绳等长，故A错误；
B．测量力的实验要求尽量准确，为了减小实验中因摩擦造成的误差，操作中要求弹簧秤、细绳、橡皮条都应与木板平行，故B正确；
C．用两弹簧秤同时拉细绳时弹簧读数没有要求，只要使得两次橡皮条拉伸到一点就行，故C错误；
D．为了更加准确的记录力的方向，拉橡皮条的细绳要长些，标记同一细绳方向的两点要远些，故D正确。
故选BD
(2)[2]做出F1、F2、的力的图示如图
[3]在误差允许范围内与相等，即力的合成满足平行四边形定则
5． 单分子 直径 5×10-10m
【详解】(1)[1][2]让油酸尽可能地在水面上散开，则形成的油膜可视为单分子油膜，这层油膜的厚度可认为等于油酸分子的直径；
(2)[3]一滴油酸酒精溶液中含油酸的体积
若油膜的面积约为38500mm2，根据上述数据，估算出油酸分子的直径为
6． D C
【详解】(1)[1]若想增加从目镜中观察到的条纹个数，则必须要减小条纹间距，根据 可知
A．将单缝向双缝靠近，对条纹间距无影响，选项A错误；
B．使用间距更小的双缝，则条纹间距变大，选项B错误；
C．将毛玻璃屏向远离双缝的方向移动，则条纹间距变大，选项C错误；
D．将毛玻璃屏向靠近双缝的方向移动，则条纹间距变小，选项D正确。
(2)[2]条纹间距
根据
可知
(3)[3]若只将滤光片去掉，则将单色光的双缝干涉变成白光的双缝干涉现象，由于白光是复合光，有各种不同频率的光，依据干涉条纹间距公式，那么屏上会出现彩色干涉条纹，中央是白色亮纹，故ABD错误，C正确；
故选C。
7．
【详解】(1)[1]光路图如图所示；
(2)[2]由光路图的几何关系得：
折射角为
入射角为
玻璃的折射率为
8． EFBDAC 2.4 C
【详解】(1)[1]实验步骤正确的排列顺序应该是EFBDAC。
(2)[2]最小分度为0.2N，故不用往下估读一位，示数为2.4N。
(3)[3]A．确定力方向的两个点间距过小，力方向的确定误差较大，A错误；
B．两分力间的夹角过大，造成平行四边形很扁，作图误差较大，B错误；
C．标度选择合力，两分力夹角适当，对减小误差有利，C正确；
D．标度选择过大，在作力的图示时误差较大，D错误。
故选C。
9． 在注射器活塞上涂一些润滑油 注意手不能握住注射器的封闭气体部分 缓慢推动活塞 注射器与压强传感器连接处的气体体积 BC
【详解】（1）[1][2][3]为了保持封闭气体的质量不变，实验中采取的主要措施是在注射器活塞上涂一些润滑油，这样可以保持气密性；为了保持封闭气体的温度不变，实验中要注意手不能握住注射器的封闭气体部分，缓慢推动活塞，这样能保证装置与外界温度一样；
（2）[4]根据理想气体状态方程
可知如果实验操作规范正确，根据实验数据画出的图线是过坐标原点的直线。但如图所示的图线不过原点，该图线的方程为
说明注射器中气体的体积小于实际的封闭气体的体积，结合实验的器材可知，截距V0代表：注射器与压强传感器连接处的气体体积。
（3）[5]A．各组的V、取值范围太小，不会使图像发生弯曲，A错误；
B．实验过程中气体温度降低，则pV值减小，则图像向下弯曲，选项B正确；
C．实验过程中有漏气现象，则pV值减小，则图像向下弯曲，选项C正确；
D．实验过程中气体温度升高，则pV值变大，则图像向上弯曲，选项D错误。
故选BC。
10． B
【详解】（1）[1] A．实验中，先接通电源，后从靠近打点计时器处释放小车，故A错误；
B．根据题意，由图可知，弹簧测力计的示数等于小车所受合外力的大小，故B正确；
C．根据动滑轮自由端与滑轮的位移关系可知小车的加速度大小是砝码盘加速度大小的2倍，故C错误；
D．本实验中小车所受合外力大小可以通过弹簧测力计的读数直接获得，不需要用砝码和砝码盘的总重力去近似替代，因此砝码和砝码盘的总质量不需要远小于小车的质量，故D错误。
故选B。
（2）[2]由中间时刻的瞬时速度等于这段时间内平均速度，由图乙可得，1计数点的瞬时速度为
代入数据解得
[3]根据逐差法，由图乙可得
代入数据解得
11． 先加速后匀速
【详解】（1）[1]依题意，开始空气阻力比较小，气球和手机先加速下降，随着速度的增加，空气阻力越来越大，加速度越来越小，最终匀速运动，因此气球和手机先加速后匀速运动。
（2）[2] 根据测量的数据，在坐标纸上描出了各个点，图像如图所示
可知图像的斜率为
（3）[3]从图像可得
根据牛顿第二定律有
即
经整理有
12． A 交流 12 变暗 变小 C
【详解】（1）[1]两线圈外观基本相同，根据电阻定律
发现A线圈电阻约为B线圈电阻的2倍，则A线圈长度约为B线圈长度的2倍，故A线圈匝数多。
（2）[2][3]变压器只能改变交变电压，应连接交流电源。可拆变压器线圈裸露在外面，易触电，安全电压应不高于12V。
（3）[4][5]根据
拆掉B线圈的部分匝数，则n2减小，可得副线圈电压U2减小，灯泡变暗，灯泡两端电压减小。
（4）[6]有题中数据，可得副线圈电压为3V。由于两线圈具有电阻，则灯泡两端电压小于3V。
故选C。
13． AB##BA 6.1 F
【详解】（1）[1]A．本实验的物理方法是等效替代法，即两次拉力的作用效果相同，故同一次实验过程中，O点位置不允许变动，A正确；
B．实验中，弹簧测力计应与木板平行，拉力方向在木板的平面上，读数时视线要正对弹簧测力计刻度，B正确；
C．两个分力的夹角应适当，过大、过小都不利于实验操作，也不必取，C错误；
D．如果先将其中一个弹簧秤沿某一方向拉到最大量程，然后只需调节另一弹簧秤拉力的大小和方向，把橡皮条结点拉到O点,弹簧秤可能会超过量程，D错误。
故选AB；
（2）[2]两弹簧测力计的示数分别为和，做出力的图示
[3]根据力的图示做出合力，得到合力大小为6.1N；
（3）[4]F实际实验操作中记录的一个力拉橡皮条，故该力的方向一定沿AO方向。
14．(1) (2)
【详解】(1) 核反应中的质量亏损：
解得：
(2)由爱因斯坦质能方程可知，此核反应中释放的能量
由动量守恒：
因为核反应中释放的能量全部变为原子核和粒子的动能
则
解得：．
15．（1）(2)(3)
【详解】(1)线圈转动过程中，产生的感应电动势有效值大小
线圈从图示位置转过一周的过程中所用的时间：
所以热量
Q=
解得：
；
(2)线圈从图示位置开始匀速转动，产生的感应电动势的瞬时值：
解得：
；
(3)线圈从图示位置转过的过程中,线圈内磁通量的变化量
所用的时间为
线圈产生的感应电动势的平均值
．
16．(1) 2s (2) (3)
【详解】(1) 车在A点向障碍物发射一个超声波脉冲信号，在B点接收到反射回来的超声波脉冲信号，此过程经历的时间：
；
(2) 汽车从A运动到B的过程中，满足：
解得：
；
(3) 超声波脉冲信号从发射到到达障碍物经历的时间：
超声波脉冲信号到达障碍物时，汽车的速度大小：
．
17．(1)P1=60cmHg (2)H=19cm
【详解】(1) ；
(2)
气体等温变化：
解得：h2=8cm；
加入的水银柱长度：．
18．(1) (2)
【详解】(1) 如图甲所示，光线在AB面上折射，由折射定律知：
解得：；
(2) 如图乙所示，光线在AB界面折射：
光线在AD界面全反射：
解得：
19．(1)；(2)
【详解】(1)设两小球的质量均为m，对B小球
F=mgtanα
对两小球A、B与弹簧b组成的整体
F=2mgtanθ
解得
tanθ=tan=
(2)对B小球，在竖直方向
Fbcos=mg
解得
Fb=2mg
对两小球A、B与弹簧b组成的整体
Fa==mg
由题意可知，两弹簧的伸长量相等，由胡克定律F=kΔx，可得
=
20．（1）4T0；（2）9RT0＋(p0S＋mg)；（3）
【详解】(1)从开始到活塞刚好到达小卡环位置的过程中，氦气做等压变化
由盖·吕萨克定律
有
解得
T2=4T0
(2)由热力学第一定律有
ΔU=W＋Q
对活塞受力分析有
p1S =p0S＋mg
W=-p1S(L-)=-(p0S＋mg)
ΔU==9RT0
解得
Q=9RT0＋(p0S＋mg)
(3)当加热到5T0时，氦气的压强为p3，由理想气体状态方程有
解得
p3=
21．2.5×10-5m2
【详解】由几何关系得到光线射到D点的入射角 i=30°
根据折射定
解得
从P或Q点垂直于PQ发出的光线射到球面上的入射角最大，设为α，发光圆面PQ的半径为r
则
设光发生全反射的临界角为C，
则
所有光能直接射出，应满足sinα≤sinC
解得r≤=
管芯发光区域面积最大值为
解得 S=2.5×10-5m2
22．（1）6×108N；（2）年
【详解】（1）每个光子能量
每个光子动量
对于t时间内照射到地球表面被吸收的光子
由动量定理有
-Ft=0－NtP
-Ft=0－Nt
代入数据可得，太阳光照射到地球表面产生的光压力
F=6×108N
（2）由ΔE=Δmc2可知，每1s太阳因核聚变亏损的质量
现有氢中的10%发生聚变反应而亏损的质量为
M= M0×70%×1%×10%
需要的时间
年
23．(1)72W；(2)121Ω
【详解】(1)设小风扇两端电压为U2，由题意可知变压器输入电压为
U1=220V
由
解得
U2=60V
吹冷风时电源输入功率等于小风扇的电功率
P1=90W
P1=I2U2
小风扇正常工作时输出的功率为
联立解得小风扇在正常工作时输出的功率为
(2)设吹热风时电热丝的电阻值为R2，热功率为P2，小风扇的电功率仍为P1，由题意得
P1+P2=490W
电热丝的热功率可表示为
联立解得
R2=121Ω
24．（1）；（2），Mg+
【详解】（1）同一根细线上的拉力大小相等，设细线拉力大小为T，对小动滑轮O3和小球B整体进行受力分析，如图甲所示，根据平衡条件得
2Tsin37°= mg
解得
对小球 A，受力分析如图乙所示，根据平衡条件得
FNA=T
（FNA+T）cos30°=mAg
解得
mA=
（2）对小球 A和半圆柱体P整体受力分析，如图丙所示，设P受到摩擦力为f，支持力为FN，根据平衡条件得
f = Tsin30°
FN+T cos30°=(M+ mA)g
解得
f=
FN=Mg+
由牛顿第三定律可得，P对水平面的摩擦力和压力大小分别为
f′=，F′N= Mg+
25．（1）3:20；（2）；（3）3T0
【详解】（1）活塞a在气缸A最上端时，A中气体质量和总质量的比值为
活塞a向下移动0.5L后，A中剩余气体质量和总质量的比值为
（2）设活塞a又向下移动x时，活塞b到达管道中央
对活塞b上部分气体，由玻意耳定律可得：
p1×0.5LS=p2（0.75L-x）S
对活塞b下部分气体，由玻意耳定律可得：
p1×1.5LS=p2×1.25LS
解得
x=
活塞a向下移动的总位移为
△x==
（3）设活塞a向下移动0.5L后，气缸A、B中气体的压强为p1
p0 （2LS+0.5LS）= p1 （1.5LS+0.5LS）
p1=
p2=
设活塞b回到初始位置时，气缸A、B中气体压强为p3
对活塞b上部分气体，由玻意耳定律可得：
p1×0.5LS=p3（L-）S
p3=
对B中气体，由理想气体状态方程可得：
T=3T0
26．（1）；（2）；（3）；（4）
【详解】（1）由平衡条件得
联立可得
（2）0～t0时间内，通过电阻R的电荷量为
联立解得
则
q2=
联立解得
（3）在0～t0时间内，电阻R产生的焦耳热量为Q1，物块开始运动到达到最大速度时间内
回路中产生的焦耳热量为Q2，电阻R产生的焦耳热量为QR2
联立
由平衡条件得
解得
由能量守恒定律可得
（4）由动量定理得
解得
27．（1）；（2）2.23MeV，1.12MeV；（3）5.38×1020Hz
【详解】（1）一个质子和一个中子结合为氘核时的核反应方程
（2）一个质子和一个中子结合为氘核时质量亏损
∆m=1.007277u+1.008665u−2.013553u=0.002389u
由爱因斯坦的质能方程∆E=∆mc2，可知放出的能量为
∆E=0.002389×931.5MeV=2.23 MeV
可知氘核的结合能为2.23 MeV，氘核的比结合能为
（3）以光子的形式释放，则光子的频率是
28．（1）会相撞；（2）2.5m
【详解】（1）当速度相同时，有
解得
汽车的位移为
出租车位移为
由于
则两车会相撞。
（2）当速度相同时，有
解得
汽车的位移为
出租车位移为
最小距离为
29．（1）；（2）；（3）
【详解】（1）从O点抛出时的水平速度
竖直速度
运动员在空中速度最小时，则竖直速度减为零，则用时间
水平位移
竖直位移
运动员在空中速度最小时的位置与起跳点的距离
（2）沿垂直斜面方向的初速度
离斜面最远时，垂直斜面方向的速度为零，则离斜面的最远距离
（3）设OC=L，则从抛出到到达C点，则
解得
则落在坡面上时的竖直速度
水平速度
运动员到达点的速度大小
30．（1）5m/s；（2）4s；（3）7.5m
【详解】（1）物块所受的最大静摩擦力产生的最大加速度为
若木块相对木板静止，则需加的最大力F满足
解得
F0=2.5N
则当时物块相对木板产生相对滑动，则木板的加速度
解得
a1=1m/s2
撤去时，木板的速度大小
（2）撤去时，物块的速度
撤去F后木板减速运动的加速度
解得
a2=2m/s2
当两者达到共速时
解得
t2=1s
v=3m/s
共速后木板减速运动的加速度
解得
a3=1m/s2
物块做减速运动的加速度仍为，则木板先停止运动，需要时间
则撤去后，木板停止运动的时间为
t停=t2+t3=4s
（3）力F作用阶段，物块相对长木板先后滑动的距离
撤去F后，到两者达到共速阶段，物块相对长木板先后滑动的距离
共速后到物块停止物块相对长木板向前滑动的距离
则长木板的长度至少为
L=s1+s2=7.5m
31．（1）；（2）
【详解】（1）设从滑轮到小球m1的距离为L1，从滑轮到小球m2的距离为L2，由几何知识可求得
，①
两小球受力分析如图所示，由两个小球的受力矢量三角形与对应的几何三角形相似可得：
对小球m1
②
对小球m2
③
由①②③得
④
（2）如图，轨道对小球m1、m2的作用力分别为F1、F2
对小球m1
⑤
对小球m2
⑥
由⑤⑥可得
⑦
由牛顿第三定律得小球m1、m2对轨道的压力之比为⑧
32．（1）129kW；（2）3000V；（3）W，
【详解】（1）经时间t，参与发电的水损失的机械能
①
该发电机组的输出电功率：
kW②
（2）输电线中的电流为I对电流互感器
解得
I=43A③
升压变压器的输出电压为U
V④
（3）输电线的损耗功率
W⑤
用户端功率
W⑥
降压变压器的输入电压为
V⑦
根据理想变压器的电压与线圈匝数关系有
⑧
33．（1）d=0.5m；（2）k=5.3025
【详解】（1）设筒的横截面积为S，放入水下后筒内气体的压强为p1，由玻意耳定律和题给条件有
p1dS=p0hS①
p1=p0+ρg（H+d）②
解得
d=0.5m③
（2）设水全部排出后筒内气体的压强为p2，此时筒内气体的体积为V0，这些气体在其压强为p0时的体积为V3，由玻意耳定律有
p2V0=p0V3④
其中
p2=p0+ρg（H+h）⑤
设需压入压强为p0的气体体积为∆V，则有
∆V=V3-V0⑥
⑦
解得
k=5.3025⑧
34．（1）①0.75 N；②60m；（2）7.32W
【详解】（1）①当导体棒达到最大速度后，所受合外力为零，平行于导轨方向有
感应电动势
感应电流
安培力
此时牵引力
②电动机的功率
电动机消耗的电能等于导体棒增加的机械能与克服安培力做功产生的焦耳热之和，有
解得位移
（2）当导体棒的速度大小为v时，感应电动势
由可知，此时电容器极板上的电荷量
设在一小段时间Δt内速度增加量为Δv，电容器极板上增加的电荷量为
根据电流的定义式
对导体棒受力分析，根据牛顿第二定律有
将代入上式可得
可知导体棒的加速度与时间无关，为一个定值，即导体棒做匀加速运动。在时
此时牵引力的功率
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