2020届高三《新颖题·新高考新理念新物理》思维版考点18-21.doc

2020届高三新颖题新高考.新理念.新物理考点18 力学实验1（海南省澄迈县澄迈中学20192020学年高一上学期期中）在原高中物理教科书中，有一张用频闪相机拍摄小球做自由落体运动的图片。已知频闪相机每间隔0.1 s拍摄一次。如图所示是图片的一部分。从图片中可以得到AB的距离为33.15 cm，BC间的距离为42.94 cm。则小球从A下落到B（或从B下落到C）的时间为_s。在拍摄小球运动到B点时，小球的速度为_m/s.。不计空气阻力，当地的重力加速度g=_m/s2。（计算结果保留三位有效数字）【答案】0.1 3.80 9.79【解析】小球从A下落到B（或从B下落到C）的时间即为频闪相机的拍照周期为0.1s；在拍摄小球运动到B点时，小球的速度为，由公式，所以当地的重力加速度。2（江苏省南通市20192020学年高二上学期期中质量调研）在“探究加速度与力、质量的关系”实验中：（1）某小组同学用如图所示装置，采用控制变量法来研究在小车质量不变的情况下，小车加速度与小车受力的关系。下列措施中正确的是_。A平衡摩擦力的方法就是将木板一端垫高，在塑料小桶中添加砂，使小车在绳的拉力作用下能匀速运动B实验中应先放小车，然后打开打点计时器的电源C在每次实验中，应使小车和砝码的质量远大于砂和小桶的总质量（2）如图所示是某一次打点计时器打出的一条记录小车运动的纸带取计数点A、B、C、D、E、F、G，纸带上两相邻计数点的时间间隔为T=0.10 s，用刻度尺测量出各相邻计数点间的距离如图乙所示，则小车运动的加速度大小a=_m/s2，打纸带上C点时小车的瞬时速度大小vC=_m/s。（结果保留二位有效数字）【答案】（1）C （2）2.4 0.51【解析】（1）平衡摩擦力时，取下小桶，推动小车，观察打点计时器正常工作时纸带上打出的点迹间距相等即可，故A错误；实验时，先接通打点计时器电源，等打点稳定后再才放开小车，故B错误；该实验的研究对象是小车，采用控制变量法研究。当质量一定时，研究小车的加速度和小车所受合力的关系。为消除摩擦力对实验的影响，可以把木板D的左端适当垫高，以使小车的重力沿斜面分力和摩擦力抵消，那么小车的合力，当小车和砝码的质量远大于砂和小桶的总质量时，绳子的拉力近似等于砝码和盘的总重力，故C正确；（2）根据匀变速直线运动的推论公式x=aT2可得：设A到B之间的距离为x1，以后各段分别为x2、x3、x4、x5、x6，根据匀变速直线运动的推论公式x=aT2可以求出加速度的大小，得：x4x1=3a1T2，x5x2=3a2T2，x6x3=3a3T2，为了更加准确的求解加速度，我们对三个加速度取平均值，有：，代入实验数据解得：，根据匀变速直线运动中时间中点的速度等于该过程中的平均速度，可以求出打纸带上C点时小车的瞬时速度大小为：。3（广东省佛山市第一中学20192020学年高二上学期期中）某实验小组利用下图所示的装置探究物体的加速度与力、质量的关系。（1）实验中下列做法正确的是_A平衡摩擦力后，实验就不需要满足小车及车中砝码总质量远大于砝码盘及盘中砝码总质量的条件B每次改变小车中砝码的质量后，都需要重新平衡摩擦力C选取点迹清晰的纸带，必须以打的第一个点为计数起始点进行测量D实验中应先接通打点计时器的电源，然后再释放小车（2）实验中由于实际绳对小车的拉力_（选填“大于”、“等于”、“小于”）重物所受的重力，会给实验带来系统误差。为减小此误差，实验中要对小车质量M和重物质量m进行选取，以下四组数据中最合理的一组是_。（填写相应序号）M=200g，m=40g、60g、80g、100g、120gM=200g，m=30g、35g、40g、45g、50gM=400g，m=20g、40g、60g、80g、100gM=400g，m=10g、15g、20g、25g、30g（3）如图所示是某一次打点计时器打出的一条记录小车运动的纸带。取计数点1、2、3、4、5。已知打点计时器的打点周期为0.02 s，用刻度尺测量出各相邻计数点间的距离分别为3.05 cm、3.92 cm、4.77 cm、5.62 cm，则小车运动的加速度大小a=_m/s2。（结果保留两位有效数字）（4）如图所示为此同学在探究加速度a与力F的关系时，根据测量数据作出的aF图象，说明实验存在的问题是_。【答案】（1）D （2）小于 （3）0.86 （4）平衡摩擦力不足或未平衡摩擦力【解析】（1）平衡摩擦力后，只有当满足小车及车中砝码总质量远大于砝码盘及盘中砝码总质量的条件下，可以认为小车受到的拉力等于砝码盘及盘中砝码的重力，故A错误；每次改变小车中砝码的质量后，不需要重新平衡摩擦力，故B错误；研究实验中打下的纸带，从而测定小车运动的加速度，不一定以打的第一个点为计数起始点进行测量，故C错误；实验中必须先接通打点计时器的电源，然后再释放小车，故D正确。（2）由于砝码桶加速下降，处于失重状态，故实验中实际绳对小车的拉力小于重物所受的重力，为减小此误差，需，故最合理的一组数据是；（3）据逐差法，小车运动的加速度大小；（4）aF图像的斜率不过坐标原点，说明已经有拉力，但是还没有加速度，所以平衡摩擦力不足或未平衡摩擦力。4（四川省仁和思源实验中学20192020学年高三上学期月考）为验证“拉力做功与物体动能改变的关系”，某同学到实验室找到下列器材:长木板（一端带定滑轮）、打点计时器、质量为200 g的小车、质量分别为10 g、30 g和50 g的钩码、细线、学生电源。该同学进行下列操作:A组装实验装置，如图甲所示B将质量为200g的小车拉到打点计时器附近，并按住小车C选用50g的钩码挂在拉线的挂钩P上D释放小车，接通打点计时器的电源，打出一条纸带E在多次重复实验得到的纸带中选出一条点迹清晰的纸带，如图乙所示F进行数据采集与处理请你完成下列问题。（1）该同学将纸带上打的第一个点标为“0”，且认为打“0”时小车的速度为零，其后依次标出计数点1、2、3、 4、5、6（相邻两个计数点间还有四个点未画），各计数点间的时间间隔为0.1 s，如图乙所示。该同学测量出计数点0到计数点3、4、5的距离，并标在图乙上。如果将钩码的重力在数值上当成小车所受的拉力，则在打计数点0到4的过程中，拉力对小车做的功为_J，小车的动能增量为_J。（重力加速度g取9.8m/s2，结果均保留两位有效数字）（2）由（1）中数据发现，该同学并没有能够得到“拉力对物体做的功等于物体动能增量”的结论， 且对其他的点（如2、3、5点）进行计算的结果与“4”计数点相似。你认为产生这种实验结果的主要原因可能是_。【答案】（1）0.059 0.034 （2）小车质量不满足远大于钩码质量，没有平衡摩擦力【解析】（1）在打计数点0到4的过程中，拉力对小车做的功为，根据中点时刻的速度等于平均速度所以小车的动能增量为；（2）该实验产生误差的主要原因是钩码的重力大小并不等于绳子拉力的大小，设绳子上拉力为F，对小车根据牛顿第二定律有：，对砂桶和砂有：，则，由此可知当Mm时，砂和砂桶的重力等于绳子的拉力，显然该实验中没有满足这个条件，另外该实验要进行平衡摩擦力操作，否则也会造成较大误差。考点19 电学实验5（安徽省宿州市十三所省重点中学20192020学年高二上学期期中联考）在“描绘小灯泡的伏安特性曲线”的实验中。（1）设计如图所示电路图，要求小灯泡两端的电压从零开始变化，且能尽量减小系统误差，开关接_（填“M”或“N”）闭合开关S前滑片P置于_（填“A端”或“B端”）（2）根据所选电路图，请在图中用笔画线代替导线，把实验仪器连接成完整的实验电路_。（3）若实验中电流表出现故障，不能使用。该同学需将一个满偏电流为1mA、内阻为30 的表头改装成量程为00.6 A的电流表，则应将表头与电阻箱_（填“串联”或“并联”），并将该电阻箱阻值调为_.（保留一位有效数字）（4）实验得到小灯泡的伏安特性曲线如图所示.随着电压增大，温度升高，小灯泡的电阻_。（填“增大”，“减小”或“不变”）（5）若把这种规格的三个小灯泡、按如图所示电路连接. 当开关S闭合后，电路中的总电流为0.25 A，则此时、的实际功率之比为_。【答案】（1）N A端 （2） （3）并联 0.05 （4）增大 （5）20:1【解析】（1）要求小灯泡两端的电压从零开始变化，且能尽量减小系统误差，滑动变阻器采用分压接法；由于小灯泡电阻较小，电流表采用外接法，故开关S1接N点，闭合开关前，为保护电表，闭合开关S前滑片P置于A端；（2）根据实验原理图连接实物图如图所示：（3）把表头改装成大量程电流表应并联小电阻，根据并联电路特点和欧姆定律得，解得：；（4）根据IU图象中各点与坐标原点连线的斜率表示电阻倒数可知，随着电压增大，温度升高，小灯泡的电阻增大；（5）据电路图可知据乙图可知电流为0.25 A，L1灯泡的电压为3 V；灯泡L2、L3并联，每个灯泡通过的电流为0.125 A，从图乙知电压为：，故。6（福建省三明第一中学20192020学年高二上学期期中）某学校实验室购买了一卷表面有很薄绝缘层的镍铬合金丝，该校的兴趣小组同学想通过实验来测算合金丝的长度。已知该镍铬合金丝的电阻率m，测量选用的器材有多用电表、电流表、电压表、开关、滑动变阻器、螺旋测微器、导线和学生电源等。（1）实验前先使用多用电表粗测合金丝的电阻机械调零后，选择旋钮指向电阻挡“10”位置，将红、黑表笔分别插入多用电表的对应插孔，将两表笔短接，调节_（填“S”或“T”）进行欧姆调零，使指针指到“电阻挡”零刻度。把红、黑表笔分别与镍铭合金丝的两端（已刮去绝缘漆）相接，发现指针偏转角度过小，应选择倍率为_（填“100”或“1”）的挡位，再将两表笔短接重新进行欧姆调零。把红、黑表笔分别与镍铭合金丝的两端相接，多用电表的示数如图甲所示，则该合金丝的电阻约为_。（2）使用螺旋测微器测量镍铬合金丝的直径d，示数如图乙所示，则镍铬合金丝的直径d=_mm。（3）为了更准确地测量镍铬合金丝电阻，减少实验误差，并获得较大的电压调节范围，选择如图丙所示的电路进行测量，测量电压表示数为U，电流表的示数为I。不计合金丝绝缘漆的厚度，镍铬合金丝的长度的表达式L=_（用U、I、d表示）。（4）利用记录的多组电压U和电流值I的数据，绘制出如图丁所示的UI图像。可测出镍铬合金丝的长度L=_m。（保留三位有效数字）。【答案】（1）T “100” 1 400 （2）0.305 （3） （4）110【解析】（1）欧姆调零时将插入“”、“”插孔的表笔短接，旋动部件T，即欧姆调零旋钮，使指针指电阻的0刻线；将两表笔分别与待测电阻相接，发现指针偏转角度过小。说明被测阻值较大，为使指针只在中央刻度附近应换较大档，即100档；欧姆表选择100挡，由图甲所示可知，该合金丝的电阻约为：14100=1400；（2）由图示螺旋测微器可知，螺旋测微器的读数为：0mm+30.50.01mm=0.305mm；（3）由电阻定律可知：，根据欧姆定律得：，联立解得：。（4）由UI图象的斜率表示电阻得：R=1500，结合（3）问的结论，带入表达式，解得：L=110m。7（四川省仁和思源实验中学20192020学年高三上学期月考）小明用如图甲所示的电路测量电阻Rx的阻值（约几百欧）。R是滑动变阻器，R0是电阻箱，S2是单刀双掷开关，部分器材规格图乙中已标出。（1）根据图甲实验电路，在图乙中用笔画线代替导线将实物图连接完整。（2）正确连接电路后，断开S1，S2接1，调节好多用电表，将两表笔接触Rx两端的接线柱，粗测其阻值，此过程中存在的问题是_，正确操作后，粗测出Rx的阻值为R1。（3）小明通过下列步骤，较准确测出Rx的阻值。将滑动变阻器的滑片P调至图甲中的A端。闭合S1，将S2拨至1，调节变阻器的滑片P至某一位置，使电压表的示数满偏;调节电阻箱R0，使其阻值_（选填“大于R1”或“小于R1”）;将S2拨至“2”，保持变阻器滑片P的位置不变，调节电阻箱的阻值，使电压表再次满偏，此时电阻箱示数为R2，则Rx=_。【答案】（1） （2）待测电阻未与其他元件断开 （3）小于R1 R2【解析】（1）根据电路图连接实物图，如图所示（2）测量电阻时，要把电阻与其它元件断开；（3）闭合开关前，将滑动变阻器的滑片P调至图甲中的A端，是电压表示数都为零，调节电阻箱，使其阻值小于R1；将S2拨至“2”，保持变阻器滑片P的位置不变，调节电阻箱的阻值，使电压表再次满偏，此时并联部分的电阻相等，Rx的阻值等于电阻箱的阻值，即。8（四川省成都石室中学20192020学年高二上学期期中）一细而均匀的导电材料，截面为同心圆环，如图1所示，此材料长约3 cm，电阻约为100，已知这种材料的电阻率为。欲测量该样品的内径，但内径太小，无法直接测量。现提供以下实验器材：A20分度的游标卡尺；B螺旋测微器；C电流表A1（量程50mA，内阻r1=100）；D电流表A2（量程100mA，内阻r2约为40）；E滑动变阻器R1（010，额定电流2A）；F直流电源E（电动势为12V，内阻很小）；G上述导电材料R2（长约为3cm，电阻约为100）；H开关一只，导线若干。请用上述器材设计一个尽可能精确地测量该样品内径d的实验方案，回答下列问题：（1）用游标卡尺测得该样品的长度如图2所示，其示数L=_cm，用螺旋测微器测得该样品的外径如图3所示，其示数D=_mm。（2）图4是实验测量电路一部分，为了多测几组数据，请在图上补全测量电路（所需仪器在题中给的器材中选取，用常用的电路符号代替）。（3）为了得到样品的内径d，实验中还需要得到的一组测量值是_（用字母表示且要说明相应字母的含义）。（4）用已知的物理量字母和所测得的物理量的字母表示样品的内径d=_。【答案】（1）3.015 3.204mm3.206mm （2） （3）A1电流表示数为I1，A2电流表示数为I2 （4）【解析】（1）游标卡尺读数为L=30 mm+30.05 mm=30.15 mm=3.015cm，螺旋测微器测得该样品的外径d=3.0 mm+20.50.01 mm=3.205 mm；（3.204mm3.206mm）；（2）因两个电流表中，A2电流表的满偏电流大于A1电流表的满偏电流，又A1电流表内阻为定值，根据欧姆定律与串并联知识，应将A1电流表与待测材料并联后再与A2电流表串联，又因滑动变阻器阻值太小应用分压式接法，可设计电路图如图所示（3）实验中还需要得到的一组测量值是：A1电流表示数为I1，A2电流表示数为I2，（4）由欧姆定律可得待测电阻阻值，又由电阻定律及，解得样品的直径。考点20 力学计算题9（福建省三明第一中学20192020学年高二上学期期中）如图足够长的固定斜面倾角=37。一个物体以v0=4 m/s的初速度从斜面A点处沿斜面向上运动。物体与斜面间的动摩擦因数为=0.25。（取g=10 m/s2，sin37=0.6，cos37=0.8）。求：（1）物体沿斜面上滑时的加速度；（2）物体沿斜面上滑的最大距离；（3）物体从最高点返回到A点时的速度大小。【答案】（1），方向沿斜面向下 （2） （3）【解析】（1）沿斜面向上运动时，由牛顿第二定律得解得：方向沿斜面向下（2）物体沿斜面匀减速上滑到速度为零，由速度位移关系得：解得：（3）物体沿斜面返回下滑时，根据牛顿第二定律：解得：由速度位移关系得：解得：10（宁夏银川市宁夏大学附中20192020学年高三上学期第二次月考）如图所示，一玩滚轴溜冰的小孩（可视作质点）质量为m=30 kg，他在左侧平台上滑行一段距离后平抛，恰能无碰撞地从A进入光滑竖直圆弧轨道并沿轨道下滑，A、B为圆弧两端点，其连线水平.已知圆弧半径为R=1.0 m，对应圆心角为=106，平台与AB连线的高度差为h=0.8 m（计算中取g=10 m/s2，sin53=0.8，cos53=0.6）求:（1）小孩平抛的初速度；（2）小孩从离开平台到A点所用的时间；（3）若小孩运动到轨道最低点O时的速度为m/s，则小孩对轨道的压力为多少?【答案】（1）3 m/s （2）0.4 s （3）1 290 N【解析】（1，2）由于小孩无碰撞进入圆弧轨道，即小孩落到A点时速度方向沿A点切线方向（如图）则：又由：得：而：vy=gt=4 m/s联立以上各式得：v0=3m/s（3）在最低点，据牛顿第二定律，有：代入数据解得FN=1 290 N由牛顿第三定律可知，小孩对轨道的压力为1 290 N11（福建省师范大学附属中学20192020学年高三上学期期中）如图所示，半径R=1.6 m的光滑半圆形轨道固定于竖直平面内，下端与传送带相切于B点，水平传送带上A、B两端点间距L=16 m，传送带以v0=10 m/s的速度顺时针运动，将质量m=1 kg的小滑块（可视为质点） 放到传送带上，滑块与传送带间的动摩擦因数=0.4，取g=10 m/s2。（1）将滑块在传送带A端由静止释放，求滑块由释放到第一次经过B端的过程中：所需时间；因放上滑块，电机对传送带多做的功；（2）若滑块仍由静止释放，要想滑块能通过圆轨道的最高点C，求滑块在传送带上释放的位置范围。【答案】（1）2.85 s 100 J （2）在A端与距A端6 m的范围内任何一个位置【解析】（1）设滑块加速运动的时间为，加速度大小为，对滑块受力分析，有：解得：，设滑块速度达到时经过的位移为：设滑块匀速运动的位移为：则滑块匀速运动的时间为：所需时间为：设滑块加速运动过程中传送带的位移为：电机对传送带多做的功：（2）滑块能通过点的临界条件是在点轨道对滑块压力为0，则在点由牛顿第二定律得：点到点由动能定理得：滑块通过点的速度至少为：由运动学得：解得：滑块在A端与距A端6 m的范围内任何一个位置释放均可到达半圆轨道的最高点C处12（天津市和平区耀华中学20192020学年高三上学期月考）如图所示，半圆形竖直光滑轨道bc固定在水平地面上，轨道半径R=0.6m，与水平粗糙地面ab相切，质量m2=0.2 kg的物块B静止在水平地面上b点，另一质量m1=0.6 kg物块A在a点以v0=10 m/s的初速度沿地面滑向物块B，与物块B发生碰撞（碰撞时间极短），碰后两物块粘在一起，之后冲上半圆轨道，到最高点c时，两物块对轨道的压力恰好等于两物块的重力。已知ab两点间距L=3.6 m，A与B均可视为质点，空气阻力不计，g取10m/s2求：（1）物块A与B刚碰后一起运动的速度v；（2）物块A和地面间的动摩擦因数。【答案】（1）6 m/s （2）0.5【解析】（1）在轨道的最高点，根据牛顿定律：从最低点到最高点的过程中，根据机械能守恒：联立各式代入数据解得（2）两物块碰撞的过程中，根据动量守恒定律：物块A从a运动到b的过程中，根据动能定理：联立各式并代入数据得：考点21 电学计算题13（安徽省宿州市十三所省重点中学20192020学年高二上学期期中联考）如图所示，半径为R的光滑绝缘半圆形轨道BPD位于竖直平面内，P为与圆心登高的点，D为最高点，其下端与水平绝缘轨道在B点平滑连接，水平轨道的BC段粗糙且BC=R，AC段光滑，竖直线BD的左侧轨道处在水平向右的匀强电场中，电场强度，现有一质量为m、带+q的小滑块（质点）. 第一次从A点由静止释放，在小滑块到达C点时即撤去电场，小滑块恰好能滑到P点；第二次从A点静止释放小滑块，在小滑块到达C点时保持电场强度大小不变方向变为竖直向上（半圆形轨道BPD也在该电场中），小滑块恰好能滑到D点，求：（1）小滑块与BC段的动摩擦因数；（2）AC段的长度L；（3）小滑块从D点落在水平轨道上到B点的距离。【答案】（1）=0.5 （2）L=3R （3）x=2R【解析】（1）第一次小滑块恰好滑到P，从A到P由动能定理知第二次从A到D由动能定理知 在D点有 联立以上并代入得=0.5（2）由式代入E、得L=3R（3）由上得小滑块从D点落在水平轨道上到B点的过程做类平抛运动，加速度为竖直方向有水平方向有联立解得即小滑块从D点落在水平轨道上到B点的距离为2R14（湖南省张家界市民族中学20192020学年高二上学期期中）如图所示，在竖直平面内，AB为水平放置的绝缘粗糙轨道，CD为竖直放置的足够长绝缘粗糙轨道，AB与CD通过四分之一绝缘光滑圆弧形轨道平滑连接，圆弧的圆心为O，半径R=0.50m，轨道所在空间存在水平向右的匀强电场，电场强度的大小E=1.0104N/C，现有质量m=0.20 kg，电荷量q=8.0104 C的带电体（可视为质点），从A点由静止开始运动，已知SAB=1.0 m，带电体与轨道AB、CD间的动摩擦因数均为0.5，假定带电体与轨道之间的最大静摩擦力和滑动摩擦力相等求：（取g=10 m/s2）（1）带电体运动到圆弧轨道C点时的速度大小；（2）带电体最终停在何处。【答案】（1）10 m/s （2）C点的竖直距离为处【解析】（1）设带电体到达C点时的速度为v，从A到C由动能定理得：解得（2）设带电体沿竖直轨道CD上升的最大高度为h，从C到D由动能定理得：解得在最高点，带电体受到的最大静摩擦力重力因为所以带电体最终静止在与C点的竖直距离为处15（湖南省张家界市民族中学20192020学年高二上学期期中）如图所示，在直角坐标系的第一、二象限内有垂直于纸面的匀强磁场，第三象限有沿y轴负方向的匀强电场，第四象限内无电场和磁场。质量为m、带电荷量为q的粒子从M点以速度v0沿x轴负方向进入电场，不计粒子的重力，粒子经x轴上的N点和P点，最后又回到M点。设OM=L，ON=2L。求：（1）运动粒子带正电还是带负电；（2）电场强度E的大小；（3）匀强磁场磁感应强度B的大小和方向。【答案】（1）粒子带负电 （2） （3），方向垂直于纸面向里【解析】（1）粒子从M至N运动过程粒子逆着电场线的方向发生偏转，说明受力的方向与电场线的方向相反，所