（新高考适用）2023版高考物理二轮总复习 第4部分 题型专练 实验+中档计算题增分练（四）

实验＋中档计算题增分练(四)

(考试时间：30～40分钟　试卷满分：30分)

13.(6分)某同学为了测量当地的重力加速度，设计了一套如图甲所示的实验装置．拉力传感器竖直固定，一根不可伸长的细线上端固定在传感器的固定挂钩上，下端系一小钢球，钢球底部固定有遮光片，在拉力传感器的正下方安装有光电门，钢球通过最低点时遮光片恰能通过光电门．小明同学进行了下列实验步骤：

(1)用游标卡尺测量遮光片的宽度d，如图乙所示，则d＝_12.35__mm.

(2)用游标卡尺测量小钢球的直径为D，用刻度尺测量小钢球到悬点的摆线长为I.

(3)拉起小钢球，使细线与竖直方向成不同角度，小钢球由静止释放后均在竖直平面内运动，记录遮光片每次通过光电门的遮光时间Δt和对应的拉力传感器示数F.

(4)根据记录的数据描绘出如图所示的F­图像，已知图像与纵轴交点为a，图像斜率为k，则通过以上信息可求出当地的重力加速度表达式为g＝ 　(用题目中所给物理量的符号表示)．

(5)如果在实验过程中所系的细线出现松动，则根据实验数据求出的当地重力加速度g的值比实际值_偏大__(选填“偏大”“偏小”或“不变”)．

【解析】　(1)遮光片的宽度为d＝12 mm＋7×0.05 mm＝12.35 mm.

(4)在最低点，根据牛顿第二定律得F－mg＝m＝m

解得F＝2＋mg

则有＝k，a＝mg

所以有g＝＝.

(5)如果在实验过程中所系的细线出现松动，则半径真实值变大，则根据实验数据求出的当地重力加速度g的值比实际值偏大．

14.(8分)感冒发热是冬春季节常见的疾病，用电子体温计测量体温既方便又安全．电子体温计的工作原理是利用热敏电阻的阻值随温度的变化将温度转化为电学量．某实验小组想利用热敏电阻制作一个热敏电阻测温计．

(1)实验小组用多用电表欧姆挡粗测常温下该热敏电阻阻值，以下说法正确的是_BC__.

A．使用多用电表每次调换挡位后都要进行机械调零

B．用“×100”挡发现指针偏转角度很大，为了准确地进行测量，应换到“×10”挡

C．换挡后需要重新进行欧姆调零再进行测量

D．使用多用电表测电阻阻值时，应该把被测电阻接入闭合电路中进行测量

(2)该实验小组用伏安法测热敏电阻在不同温度下的电阻时，得到图甲所示的电阻阻值RT与温度t的关系图像．

(3)若把该热敏电阻RT与电源(电动势E约为1.5 V，内阻不计)、理想电压表(量程为1.5 V)、保护电阻R0、电压反馈电阻R1连成如图乙所示的电路，用该热敏电阻作测温探头，把电压表的电压刻度改为相应的温度刻度，就得到了一个简单的“热敏电阻测温计”．

①根据电路可知，温度越高，则电压表示数_越大__(选填“越大”“越小”或“不变”)，根据已知原理刻盘时盘上温度是_不均匀__(选填“均匀”或“不均匀”)的．

②若保护电阻的阻值R0＝76 Ω，要使温度从35 ℃变化到42 ℃时，电压表的示数从0.36 V变化到0.42 V，则电压反馈电阻R1＝_74__Ω.

③如果电源用久后电动势不变而内阻需要考虑时，此时测量的温度比真实值_偏小__(选填“偏大”“偏小”或“不变”)

【解析】　(1)使用多用电表每次调换挡位后，都需要进行欧姆调零，而机械调零仅在第一次使用过程中调节一次，A错误，C正确；欧姆表所测电阻的阻值由表盘读数与挡位倍率的乘积决定，用“×100”挡发现指针偏转角度很大，即表盘示数较小，需要换用小倍率“×10”的挡位，B正确；使用多用电表测电阻阻值时，应该把被测电阻与原来电路断开进行测量，D错误．故选BC.

(3)①由图像可知，温度越高，热敏电阻阻值越小，R1上的电压越大U＝E

伏特表上的电压U与RT不是正比关系，刻度盘刻度不均匀．

②温度从35 ℃变化到42 ℃时，由题图可知，热敏电阻阻值从200 Ω变为150 Ω，根据闭合电路的欧姆定律可知0.36＝①

0．42＝②

①②联立解得R1＝74 Ω.

③如果电源用久后电动势不变而内阻需要考虑时，电路中电阻变大，对应的温度较低，测量的温度比真实值偏小．

15.(7分)高压水柱清理污垢是世界公认的科学、经济、环保的清洁方式之一，某种汽车清洗水枪就是利用高压水柱清理污垢的，一位同学设计了一个测量汽车清洗水枪喷水压强的装置，其原理示意图如图所示．图中A、B为两个横截面积相同的圆筒形透明导热汽缸，缸内各有一个活塞a、b，两个汽缸底部用带有阀门K1的细管相连通，A的容积为V0，上部装有阀门K2.打开K2，在A中压入压强为60p0(p0为大气压强)的压缩空气后关闭K2，打开K1，使之与大气相通，将活塞b提到B中封闭部分气体体积为V0时关闭K1.用水枪喷出的水柱喷射活塞b的上表面，不计活塞厚度和质量，不计活塞与汽缸的摩擦以及环境温度的变化，设水枪喷出的水柱散开后的面积与b的面积相等且忽略活塞上方的积水，将空气视为理想气体．

(1)若活塞b在水柱喷射下处于静止状态，且B中气体体积为0.05V0，求水枪喷出的水柱在b上表面产生的压强；

(2)求该设备能测量的水柱在b上表面产生的压强的最大值．

【答案】　(1)19p0　(2)60p0

【解析】　(1)设此时a未动，对B中气体由玻意耳定律，可得p0V0＝p1×0.05V0

解得p1＝20p0<60p0

假设成立，设活塞面积为S，对b由平衡条件，可得p0S＋pS＝p1S

解得水柱压强为p＝19p0.

(2)当b刚到达B最底端时无法测量压强，设此时A中活塞a下方气体体积为V，压强为p2，对B中气体由玻意耳定律可得p0V0＝p2V

对A中气体由玻意耳定律可得60p0V0＝p3(V0－V)

p2＝p3

设此时b上表面最大压强为pm，对活塞b由平衡条件可得pm＝p2－p0

联立方程，解得pm＝60p0.

16.(9分)如图所示是一个货物运输装置示意图，BC是平台，AB是长L＝15 m的传送带，BA两端的高度差h＝3.0 m．传送带在电动机M的带动下顺时针匀速转动，安全运行的最大速度为vm＝6 m/s.假设断电后，电动机和传送带都立即停止运动．已知货物质量m＝20 kg，货物与传送带之间的动摩擦因数为μ＝0.4.由于传送带较为平坦，货物对传送带的压力的大小可近似为货物的重力．电动机所接电源输出电压恒为U＝100 V，电动机中线圈的电阻r＝8 Ω，由于轮轴等方面的摩擦，电动机转化为机械功的效率为80%，取g＝10 m/s2.

(1)若货物从A端随传送带一起以最大速度vm匀速地被运输到平台BC上，求在此过程中电动机所消耗的电能；

(2)若将货物轻轻放到传送带上的A点，然后被传送带运输到平台BC上，要使该货物能到达BC平台，电动机需工作的最短时间．

【答案】　(1)750 J　(2)4.5 s

【解析】　(1)货物从A端随传送带一起以最大速度vm匀速地被运输到平台BC上过程中，电动机产生的机械能转化为货物的重力势能E机＝Ep＝mgh

电动机转化为机械功的效率为80%，即＝80%

联立并带入数据得W电＝750 J.

(2)要使电机工作时间最短，假设货物先加速到vm，然后匀速，最后减速运动到B点停止，设匀加速上行的加速度为a1，则有μmgcos θ－mgsin θ＝ma1

把sin θ＝＝0.2，货物对传送带的压力的大小可近似为货物的重力，即cos θ≈1带入上式得a1＝2 m/s2

由于受最大速度vm＝6 m/s的限制，加速过程位移l1＝＝9 m

最后一段电机不工作，根据牛顿第二定律，有μmgcos θ＋mgsin θ＝ma3

解得a3＝6 m/s2

减速阶段位移l3＝＝3 m

则中间匀速运动位移为l2＝L－l1－l3＝15 m－9 m－3 m＝3 m

假设的运动情况成立，则加速、匀速、减速阶段运动时间分别为

t1＝＝3 s

t2＝＝ s＝0.5 s

t3＝＝ s＝1 s

全程最短时间tmin＝t1＋t2＋t3＝4.5 s.