湖北省恩施高中2024年高考物理考前预测原创题库（21~25）题参考答案、详细解析和易错提醒

高中物理原创题库之一（21~25题）

湖北省恩施高中 

21、在做“探究功和物体速度变化的关系”的实验时，某同学认为课本上提供的方案——增加橡皮筋的根数——实际上是通过增加力的倍数，从而增加功的倍数。该同学设想，由功的计算式W=FLcosα可知，保持力不变，增加力作用的距离也可以增加功的倍数。据此，他设计了如下实验方案（实验装置如右图所示）：

①取一平整的长木板倾斜固定在水平桌面上，将一光电门（与电脑连接）固定于长木板下端的a点；

②在长木板上标出到光电门间距分别为x=L、2L、3L、4L、5L、....的位置点b、c、d、e、f、....；

    ③将带有很窄挡光片的小车分别从b、c、d、e、f、...点由静止释放，利用光电门测定小车通过a点的速度v=v1、v2、v3、v4、v5、...；

    ④然后按课本方案通过作x和v的关系图象，寻找x和v的关系，进而得出功和物体速度变化的关系．

  （1）本方案中是否需要平衡摩擦力？          （填“需要”或“不需要”）

  （2）该同学根据上述方案做了实验，实验记录的数据如下表所示：

请你自行确定坐标轴所代表的物理量和标度，在右图所示坐标纸中画出x和v的关系图象：

  （3）由上图可以得出本实验的最终结论是：                                          。

【答案】（1）不需要；（2）如右图；（3）合力的功正比于物体速度平方的变化量，即：或者。

【解析】（1）实验目的是探究功和速度变化的倍数关系，因此只需要算出功的倍数即可，即只要合力恒定，就可由本实验方案确定功的倍数，本题中合力就是mgsinθ和摩擦力的合力，因此不需要平衡摩擦；

（2）我们都熟悉动能定理，因此本实验探究是在已预知结果的情况下的“假探究”，我们只需要在表格上再添加一行并算出对应值，然后描点连线即可；

（3）由图可知，速度的平方与位移成正比，即速度平方的的变化量与合力的功成正比。

【命题意图】考察功的计算、动能定理、倍增法和实验数据处理能力。

【易错提醒】注意，计算、描点要仔细，标度要均匀、要使图线布满几乎整个坐标纸，连线应是过原点的直线；第（3）小题注意不要写成。

【参考文献】陈恩谱老师《物理原来可以这样学》“功的概念的辨析”一文。

22、水平浅色长传送带正以v0=0.2m/s的速度匀速运动，现将一煤块（可视为质点）轻轻的放上传送带，经过Δt=0.1s后，传送带即以a=2m/s2的加速度开始加速，当传送带速度达到v=1.2m/s后，便以此速度做匀速运动．经过一段时间，煤块在传送带上留下一段黑色痕迹后，煤块相对传送带不再滑动．已知煤块与传送带之间的动摩擦因数为μ=0.1，重力加速度g取10m/s2．求：

 （1）煤块放上传送带后经过Δt时，煤块获得的速度；

 （2）黑色痕迹的长度．

【答案】（1）0.1m/s；（2）0.37m

【解析】（1）设煤块的加速度为a1，则由牛顿第二定律，有

，

则经过Δt=0.1s后，煤块获得的速度为

v1=a1Δt=0.1m/s＜v0=0.2m/s。

（2）a1=1m/s2＜a=2m/s2，故可知传送带加速阶段，煤块不会加速到与传送带相对静止，因此，煤块一直加速到v=1.2m/s才与传送带相对静止，设煤块加速全过程位移为x1，则有

，

全过程，煤块运动时间为t，有  v=a1t，

则传送带全过程为位移为 ，

其中，传送带加速运动时间为  ，

且，

则划痕长度为，

联立解得。

【命题意图】考察匀变速直线运动规律、图象法处理多个物体相对滑动问题

【易错提醒】受传送带复杂运动所误导，对煤块的运动过程分析不清；划痕概念不清，参考系乱选。本题图象法分析更简单明了。

【参考文献】陈恩谱老师《物理原来可以这样学》“叠加题问题的分析技巧”一文。

23、如图所示，水平放置的气缸A和容积为VB=3.6L的容器B，由一容积可忽略不计的长细管经阀门C相联．气缸A内有一活塞D，它可以无摩擦地在气缸内滑动，A放在温度恒为T1=300K、压强为p0=1.0×105Pa的大气中，B浸在T2=400K的恒温槽内，B的器壁导热性能良好．开始时C是关闭的，A内装有温度为T1=300K、体积为VA=2.4L的气体，B内没有气体．打开阀门C，使气体由A流入B，等到活塞D停止移动一段时间后，求以下两种情况下气体的体积和压强：

i)气缸A、活塞D和细管都是绝热的；

ii)A的器壁导热性能良好，且恒温槽温度调高为500K．

 【答案】i)3.6L，8.89×104Pa；

ii)3.84L，1.0×105Pa

【解析】解析：i)设活塞D最终停止移动时没有靠在气缸A左壁上，此时气体温度为T2=400K，压强设为p，体积为V1，则对活塞，由平衡条件，有

        …………①

解得       

由理想气体状态方程可知

            …………②

①②联立，解得V1=3.2L＜VB=3.6L，由此可知活塞D最终停止移动时靠在了气缸A左壁上，则此时气体体积为VB=3.6L。                                                                                                 

设此时气体压强为p1，由理想气体状态方程可知

              …………③

解得p1=8.89×104Pa         

ii)设活塞D最终停止移动时靠在气缸A左壁上，此时气体温度为，压强设为p2，体积为VB，由理想气体状态方程可知

     …………④

解得p2=1.11×105Pa＞p0=1.0×105Pa，由此可知活塞D最终停止移动时没有靠在气缸A左壁上，则此时气体压强为p=1.0×105Pa。                                                                     

设此时气体体积为V2，由理想气体状态方程可知

   …………⑤

解得V2=3.84L         

【命题意图】考察理想气体状态方程、混合气体状态方程，以及多种可能的分析判断能力

【易错提醒】一方面是混合气体的状态方程不熟悉，另一方面是不知道存在多种可能，或者随便假定某种状态进行计算，算出来不合理就无所适从。

【参考文献】陈恩谱老师《物理原来可以这样学》“混合气体的状态方程和典型题型”一文。

24、如图1所示，长度为4L、内壁光滑且两端封口的细玻璃管水平静止放置，一段长度为L的水银柱将管内密封的理想气体分隔成长度为2L和L的两部分a和b．

①若使环境温度缓慢升高，试分析判断水银柱是否左右移动，若移动，是向左还是向右移动；

②若将玻璃管缓慢顺时针旋转至竖直位置（如图2所示），然后再使环境温度缓慢升高，试分析判断升温过程中，水银柱是向上移动，还是向下移动，以及水银柱是否能够恢复到原来在玻璃管中的位置（如虚线所示）？

【答案】①不左右移动；②向上移动，但不能恢复到原来的位置。

【解析】①玻璃管水平放置时，有平衡条件易知，a、b两部分气体的压强总是相等的；设原来气体的压强为p1，后来气体的压强为p2，后来a气柱长度为l1，b气柱的长度为l2，则有：

两方程联立可知，，故知水银柱不左右移动；  

②当玻璃管竖直放置时，有：，即有：  

设升温前后a、b两部分气柱的长度保持不变（水银柱位置不变），升温前后两部分气体的压强，则有

则即b部分气体压强增加要多一些，故水银柱向上移动。

设水银柱能上升至原来的位置，则有：

解得：，与相矛盾，故水银柱不可能上升至原来的位置。 

【命题意图】考察平衡条件 气体实验定律，用水银柱将两部分气体分隔开来，要求学生分别对两部分气体列状态方程，对水银柱列平衡方程，联立求解，并要求学生灵活假设的基础上再进行分析，考查学生综合分析能力和推理能力。

【易错提醒】无法进行合理的假设，因此可能进行最一般的分析，导致计算量大，无法在有限时间内有效的得出结果。

【参考文献】陈恩谱老师《物理原来可以这样学》“高中热学中多研究对象问题的处理技巧”及“高中物理中的微元法”一文。

25、在弹性绳左右两端垂直绳轻摇一下，产生两个振动方向、振幅和波长都相同的正弦形“孤波”，t=0时刻两孤波传播至如图所示位置，已知左侧孤波向右传播速度大小为v1=1m/s，则下列说法中正确的是：

A、t=0时刻坐标在x=－2m处的质点，t=2s时刻运动到了O点

B、右侧孤波向左传播的速度大小v2，与v1大小一定相等

C、t=2．5s时刻，O点处质点的速度方向向上

D、t=3s时刻，O点处质点的速度方向向下

E、t=2．5~3．5s内，x=±0．5m处的质点一直保持静止

【答案】BDE

【解析】波在介质中传播时，介质中质点只在各自的平衡位置附近振动，并不随波的传播而迁移，故A错；在同一介质中，同一种波的传播速度相同，故B正确；t=2.5s时刻，两个孤波的“波峰”这种振动状态传至O点，因此，O点位移向上达到最大，速度为0，故C错；t=0时刻坐标在x=-3m和x=+3m处的质点都处于平衡位置且向下运动，其振动形式在t=3s时刻传至O点，此时O点处质点的速度方向向下，故D选项正确；t=2.5~3.5s内，两个孤波在x=±0.5m处引起的振动位移、速度都正好大小相等、方向相反，故这段时间内，这两处的质点保持静止，即E正确。

【命题意图】考察对波的形成与传播、波速、波的独立传播与叠加原理的理解，并借助这个模型，了解驻波的形成机制。

【易错提醒】对波的形成和传播缺乏正确理解，导致无法作答；不进行认真的作图分析，凭感觉答题。

【参考文献】赵凯华《新概念高中物理读本 第三册》

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