2026届高三物理二轮复习讲义：题型专练　实验＋中档计算题增分练(二)

实验＋中档计算题增分练(二)1.(2025·陕西安康模拟)某实验小组在探究“弹簧振子的振动周期T与哪些因素有关”的实验过程中，已经发现：①T2∝m(m为振子的质量)；②T与振子的振幅无关。现继续探究振动周期T与弹簧劲度系数k的关系。实验装置如图所示，该小组准备有5根劲度系数为k0的相同弹簧(弹簧上均配有相同的连接装置)。已知n根相同的该弹簧串联后，其劲度系数变为eq\f(k0,n)。部分实验步骤如下：①只挂一根弹簧，上端固定，下端悬挂质量为m的钩码，稍用力将钩码向下拉一段距离后放手，钩码上、下振动，待其稳定后，测得其完成30次全振动的时间；②把两根弹簧串联后，将串联后的弹簧上端固定，下端仍悬挂质量为m的钩码，使钩码上下振动，待其稳定后，测得其完成30次全振动的时间；③依次连接三根、四根、五根弹簧，分别测得对应完成30次全振动的时间，得到表中的数据：研究周期与劲度系数关系串联弹簧的个数1234530次全振动的时间(s)7.3510.4712.9815.1217.07T/s0.2450.349______0.5040.569T2/s20.0600.1220.1870.2540.324回答下列问题：(1)在探究弹簧振子的振动周期T与各种因素关系的过程中，使用的主要实验方法是________(选填“控制变量法”或“理想实验法”)；表格中，当弹簧的个数为3时，表中横线上应填入的数值为________。(结果保留3位有效数字)(2)通过表格中的数据，可以分析出振动周期T与劲度系数k的关系为________。(填选项前的字母)A．T∝k B．T2∝kC．T∝eq\f(1,k) D．T2∝eq\f(1,k)(3)同学们从(2)中得到结论后，发现表格中记录的数据存在误差，导致该误差主要是由于弹簧不能视为轻弹簧，则该误差属于________误差。【答案】(1)控制变量法0.433(2)D(3)系统【解析】(1)本实验中，保持弹簧振子的质量不变且已知振子的周期T与振幅无关，只研究周期T与弹簧劲度系数k的关系，用到的方法是控制变量法；当弹簧的个数为3时，弹簧振子的周期为T3＝eq\f(12.98,30)s＝0.433s。(2)根据题意，n根相同的该弹簧串联后，其劲度系数变为eq\f(k0,n)，根据表格中的数据可知，在误差允许的范围内，满足T2∝n，则振动周期T与劲度系数k满足的关系为T2∝eq\f(1,k)，D正确。(3)由于实际中的弹簧质量不可忽略，则在增加串联弹簧个数的同时，等效于增加了弹簧振子的质量m，并没有真正意义上保持弹簧振子的质量m不变，因此产生的误差属于系统误差。2．(2025·广东模拟)某实验小组想利用热敏电阻制作一个简易的温控报警器，当温度达到或超过60℃(1)测量热敏电阻在60℃A．电源E(电动势为15V，内阻不计)B．电流表A(量程为0.6A，内阻约5Ω)C．电压表V(量程为15V，内阻约4000Ω)D．滑动变阻器R1(最大电阻为10Ω，额定电流3.0A)E．滑动变阻器R2(最大电阻为500Ω，额定电流为1.0A)F．热敏电阻RL(60℃时阻值在20～30Ω之间G．电阻箱(0～999.9Ω)①为了更准确测定阻值，滑动变阻器应选择________(填仪器符号)，电路图应选择________(选填“甲”或“乙”)。②利用加热装置对热敏电阻加热至60℃，保持温度不变，滑动滑动变阻器的滑片，得到电压表和电流表的多组数据，并画出了I－U图像，由图像可得RL＝________Ω。(保留三位有效数字(2)调试报警器。①按照图丁连接器材，已知报警器报警最低电流为0.02A，功率极小，电源为可调电源，内阻不计，调试时输出电压为3V。②在常温下，闭合开关S1，开关S2接通b，再将电阻箱的阻值调为________Ω，然后滑动变阻器从c向d滑动，直至报警器发出警报，再将开关S2接通a，报警器调试完成。此步骤有三种滑动变阻器可供选择，应选择________(选填“R3”“R4”或“R5”，R3的最大阻值为50Ω，R4的最大阻值为100Ω，R5的最大阻值为200Ω，三者的额定电流都为1.0A)(3)实验中发现达到60℃时，报警器仍没发出警报，在排除仪器故障的前提下，为了保证准确发出警报，在调试中可采取哪些措施(请列举一条)。_____________________________________________________________________________________________________________________________________【答案】(1)R1乙25.0(2)25.0R5(3)调小滑动变阻器阻值或增大电源输出电压【解析】(1)为了方便调节，滑动变阻器选阻值范围小的R160℃时阻值在20～30Ω之间，所以R<eq\r(RARV)＝eq\r(5×4000)Ω＝100eq\r(2)Ω所以电流表采用外接法，测量较准确，故选乙图通过画出的I－U图像可得RL＝eq\f(ΔU,ΔI)＝eq\f(10,0.4)Ω＝25.0Ω。(2)观察图乙，调试时，电阻箱的作用是用来等效60℃时的热敏电阻，故电阻箱的阻值要调成电路中最大电阻R＝eq\f(E,Imin)＝eq\f(3,0.02)Ω＝150Ω滑动变阻器的最大电阻R′＝R－RL＝125Ω所以滑动变阻器应选择R5。(3)实际调试中，电源有一定的内阻，故可采取调小滑动变阻器阻值或增大电源输出电压。3．(2025·山东模拟)如图甲所示，潜水员潜水时，需要通过呼吸调节器将高压气瓶中气体的压强降至所在位置的环境压强，即潜水员的吸入气体压强，图乙为调节器的剖面示意图。固定隔板和轻质活塞将调节器隔成高压室与中压室两部分，活塞通过两根轻弹簧与隔板相连，高压室接气瓶，中压室接呼吸器，细管固定在活塞上，活塞带动细管向下移动可连通高压室与中压室。在水中，中压室压强会随水深的变化而变化，但与潜水员所在位置的环境压强差始终维持在10p0。活塞面积为S，所有过程气体温度保持不变，摩擦不计。某次潜水员所在位置的环境压强为2p0。(1)细管上管口关闭时，细管与高压室上壁的弹力大小为FN，求每根弹簧的弹力大小；(2)已知高压气瓶的容积为12L，某时刻压强计示数为180p0,30分钟后示数变为120p0，呼吸调节器内的气体相比于气瓶内的气体体积可忽略不计，求潜水员在水下每分钟吸入气体的体积。【答案】(1)5p0S－eq\f(FN,2)(2)12L【解析】(1)对活塞进行受力分析，活塞受到高压室气体压力12p0S、中压室气体压力2p0S、两根弹簧弹力2F以及细管与高压室上壁的弹力FN，活塞处于平衡状态，根据平衡条件可得FN＋2p0S＋2F＝12p解得F＝5p0S－eq\f(FN,2)。(2)设高压气瓶的容积为V1＝12L，开始压强p3＝180p0；30分钟后压强p4＝120p0，潜水员所在位置环境压强p＝2p0；根据玻意耳定律p3V1＝p4V1＋pV(V为30分钟内消耗气体在环境压强下的体积)可得180p0×12＝120p0×12＋2p0V解得V＝360L则潜水员每分钟吸入气体的体积V2＝eq\f(V,30)＝12L。4．(2025·天津南开二模)分拣机器人在快递行业的推广大大提高了工作效率。如图甲所示，派件员在分拣处将包裹放在静止机器人的水平托盘上，机器人可将包裹送至指定投递口，停止运动后缓慢翻转托盘，当托盘倾角增大到θ＝37°时，包裹恰好开始下滑，如图乙所示。现机器人要把包裹从分拣处运至相距L＝45m的投递口处，为了运输安全，包裹需与水平托盘保持相对静止。已知最大静摩擦力近似等于滑动摩擦力，重力加速度g＝10m/s2，sin37°＝0.6，cos37°＝0.8，求：(1)包裹与托盘间的动摩擦因数μ；(2)机器人在运输包裹的过程中允许的最大加速度a的大小；(3)若机器人运行的最大速度vm＝3m/s，则机器人从分拣处运行至投递口(恰好静止)所需的最短时间t。【答案】(1)0.75(2)7.5m/s2(3)15.4s【解析】(1)当托盘倾角增大到θ＝37°时，包裹恰好开始下滑，根据平衡条件有mgsinθ＝μmgcosθ解得μ＝0.75。(2)当包裹与水平托盘间的摩擦力达到最大静摩擦力时，加速度最大，根据牛顿第二定律有μmg＝ma解得a＝7.5m/s2。(3)当机器人先以最大加速度做匀加速直线运动，加速至最大速度，然后做匀速直线运动，最后以最大加速度做匀减速直线运动