2025版衡水中学学案高考物理二轮专题与专项第4部分实验＋中档计算题增分练(二)含答案及解析

实验＋中档计算题增分练(二)1.(2024·浙江卷)在“验证机械能守恒定律”的实验中(1)下列操作正确的是________。(2)实验获得一条纸带，截取点迹清晰的一段并测得数据如图所示。已知打点的频率为50Hz，则打点“13”时，重锤下落的速度大小为________m/s(保留三位有效数字)。(3)某同学用纸带的数据求出重力加速度g＝9.77m/s2，并用此g值计算得出打点“1”到“13”过程重锤的重力势能减小值为5.09m，另计算得动能增加值为5.08m(m为重锤质量)则该结果________(选填“能”或“不能”)验证机械能守恒，理由是________。A．在误差允许范围内B．没有用当地的重力加速度g【答案】(1)B(2)3.34(3)能A【解析】(1)应手提纸带上端使纸带竖直，同时使重物靠近打点计时器，由静止释放。故选B。(2)根据匀变速直线运动中间时刻的瞬时速度等于该过程平均速度可得打点“13”时，重锤下落的速度大小v13＝eq\f(0.6069－0.4733m,2T)＝eq\f(0.6069－0.4733m,2)f＝3.34m/s。(3)可以验证机械能守恒；理由是“在误差允许范围内，重锤的重力势能减小值等于动能增加值”故选A。2.(2024·浙江温州二模)磁敏电阻是一种对磁敏感、具有磁阻效应的电阻元件。物质在磁场中电阻发生变化的现象称为磁阻效应。某实验小组利用伏安法测量一磁敏电阻RM的阻值(约几千欧)随磁感应强度的变化关系。所用器材：电源E(6V)、滑动变阻器R(最大阻值为20Ω)，电压表(量程为0～3V，内阻为2kΩ)和毫安表(量程为0～3mA，内阻不计)。定值电阻R0＝1kΩ、开关、导线若干。(1)为了使磁敏电阻两端电压调节范围尽可能大，实验小组设计了电路图甲，请用笔代替导线在乙图中将实物连线补充完整。(2)某次测量时电压表的示数如图丙所示，电压表的读数为________V，电流表读数为0.5mA，则此时磁敏电阻的阻值为________。(3)实验中得到该磁敏电阻阻值R随磁感应强度B变化的曲线如图丁所示，某同学利用该磁敏电阻制作了一种报警器，其电路的一部分如图戊所示。图中E为直流电源(电动势为6.0V，内阻可忽略)，当图中的输出电压达到或超过2.0V时，便触发报警器(图中未画出)报警。若要求开始报警时磁感应强度为0.2T，则图中________(填“R1”或“R2”)应使用磁敏电阻，另一固定电阻的阻值应为________kΩ(保留2位有效数字)。【答案】(1)见解析图(2)1.303900Ω/3.9×103Ω(3)R22.8【解析】(1)根据电路图甲，在乙图中补充实物连线图如下(2)电压表的最小刻度值为0.1V，如图丙所示，电压表的读数为1.30V，根据串联电路各部分两端电压与电阻成正比的关系，磁敏电阻两端的电压为eq\f(1.30V,2kΩ)×(2kΩ＋1kΩ)＝1.95V电流表读数为0.5mA，故此时磁敏电阻的阻值为R＝eq\f(1.95,0.5×10－3)Ω＝3900Ω。(3)根据闭合电路可得输出电压为U＝eq\f(ER2,R1＋R2)要求输出电压达到或超过2.0V时报警，即要求磁感应强度增大时，电阻的阻值增大，从而需要输出电压增大，故需要R2的阻值增大才能实现此功能，故R2为磁敏电阻；开始报警时磁感应强度为0.2T，此时R2＝1.4kΩ电压U＝2.0V根据电路关系eq\f(U,R2)＝eq\f(E,R1＋R2)解得另一固定电阻的阻值应为R1＝2.8kΩ。3.(2024·陕西西安模拟)如图，厚度为d＝2.0cm的玻璃砖竖直固定在水平桌面上，其右表面镀有反光膜，刻度尺在玻璃砖的左侧与玻璃砖竖直平行放置，距玻璃砖左侧表面距离为l＝6.0cm。激光笔发出一束激光从刻度尺上的O点射向玻璃砖上表面，在刻度尺上观察到P、Q两个光点(光路未画出)，读出OP间的距离为16.0cm、PQ间的距离为3.0cm。已知光在真空中的速度c＝3.0×108m/s，求：(1)玻璃砖的折射率n；(2)激光从O点传到P、Q两点的时间差Δt(以上结果均保留两位有效数字)。【答案】(1)1.3(2)2.2×10－10s【解析】(1)如图所示由几何关系可知sini＝eq\f(OM,OA)＝eq\f(4,5)sinr＝eq\f(AD,AC)＝eq\f(3,5)根据折射定律n＝eq\f(sini,sinr)代入数据可得n≈1.3。(2)光在玻璃中的传播速度v＝eq\f(c,n)时间差Δt＝eq\f(Δs,v)由几何关系可知Δs＝AC＋CB代入数据可得Δt＝2.2×10－10s。4.(2024·湖北武汉模拟)在我国，地铁已经成为一种重要的城市交通工具。为了减轻振动，让乘客更加舒适，地铁车厢使用了空气弹簧作为支撑。空气弹簧可简化为一个充有气体的圆柱形密闭气缸，活塞上固定有连杆，用于支撑车厢。当车厢有振动时，气缸内的气体可以起到缓冲作用。下图是一节地铁车厢的简化示意图。该车厢质量为M＝28.4吨，一共用4个空气弹簧支撑，每个空气弹簧的活塞面积为S＝1m2。车厢空载时，活塞到气缸底部距离为20cm。大气压强为p0＝10×105Pa，重力加速度g取10m/s2。空气弹簧内的气体可以视为理想气体，且其温度始终不变。(1)若该节车厢某次搭载60名乘客，每名乘客的平均质量m0按60kg估计，相比于空载，此次载客车厢下降的距离为多少？(2)为了保障乘客上下车安全，车厢设备会按照载客量调整空气弹簧内的气体质量，以保证车厢高度不变。为此，此次载客应该充入空气弹簧内的气体质量与空载时空气弹簧内原有气体质量之比为多少？【答案】(1)1cm(2)1∶19【解析】(1)空载时对车厢与活塞整体受力分析有4p1S＝4p0S＋Mg满载时对车厢与活塞整体受力分析有4p2S＝4p0S＋(M＋60m0)g对气体根据玻意耳定律p1h1S＝p2h2S得h2＝1