河南省安阳市洹北中学2023年高考物理一轮复习第二十二单元力学实验和电学实验（2）真题与模拟单元重组卷新人教版

第二十二单元力学实验和电学实验〔2〕测试时间：15分钟总分值：30分第1组(15分)1．[2023·昆明七校调研](4分)某同学采用如图甲所示的装置探究物体的加速度与所受合力的关系。用砂桶和砂的重力充当小车所受合力F，通过分析打点计时器打出的纸带，测量加速度a。分别以合力F和加速度a作为横轴和纵轴，建立坐标系。根据实验中得到的数据描出如图乙所示的点迹，结果跟教材中的结论不完全一致。该同学对这种结果的原因分析如下：(1)当F＝0时，小车的加速度不为0的可能原因是________。A．小车的质量远大于砂桶和砂的质量B．在平衡摩擦力时将木板右端垫得过高C．没有平衡摩擦力或者在平衡摩擦力时将木板右端垫得过低(2)当F较大时，图象发生弯曲，a­F图线不再是线性关系的可能原因是________。A．砂桶和砂的质量过大，不满足砂桶和砂的质量远小于小车质量的实验条件B．小车与轨道之间存在摩擦C．测量小车的质量或者加速度时的偶然误差过大答案(1)B(2分)(2)A(2分)解析(1)当F＝0时，小车的加速度不为0，即小车没有拉力时就加速运动，其原因是在平衡摩擦力时将木板右端垫得过高，小车重力沿斜面的分力大于摩擦力，选项B正确。(2)为了使砂桶和砂的重力近似等于小车所受拉力，必须使砂桶和砂的质量远小于小车的质量。实验中逐渐增大砂桶和砂的质量，拉力逐渐增大。当砂桶和砂的质量过大，不满足砂桶和砂的质量远小于小车质量的实验条件时，a­F曲线发生弯曲，选项A正确。2．[2023·四川高考](11分)用如下图电路测量电源的电动势和内阻。实验器材：待测电源(电动势约3V，内阻约2Ω)，保护电阻R1(阻值10Ω)和R2(阻值5Ω)，滑动变阻器R，电流表A，电压表V，开关S，导线假设干。实验主要步骤：①将滑动变阻器接入电路的阻值调到最大，闭合开关；②逐渐减小滑动变阻器接入电路的阻值，记下电压表的示数U和相应电流表的示数I；③以U为纵坐标，I为横坐标，作U­I图线(U、I都用国际单位)；④求出U­I图线斜率的绝对值k和在横轴上的截距a。答复以下问题：(1)电压表最好选用________；电流表最好选用________。A．电压表(0～3V，内阻约15kΩ)B．电压表(0～3V，内阻约3kΩ)C．电流表(0～200mA，内阻约2Ω)D．电流表(0～30mA，内阻约2Ω)(2)滑动变阻器的滑片从左向右滑动，发现电压表示数增大。两导线与滑动变阻器接线柱连接情况是________。A．两导线接在滑动变阻器电阻丝两端的接线柱B．两导线接在滑动变阻器金属杆两端的接线柱C．一条导线接在滑动变阻器金属杆左端接线柱，另一条导线接在电阻丝左端接线柱D．一条导线接在滑动变阻器金属杆右端接线柱，另一条导线接在电阻丝右端接线柱(3)选用k、a、R1和R2表示待测电源的电动势E和内阻r的表达式E＝________，r＝________，代入数值可得E和r的测量值。答案(1)A(2分)C(2分)(2)C(2分)(3)ak(2分)k－R2(3分)解析(1)测电源的电动势和内阻的原理为闭合电路的欧姆定律，即U＝E－Ir，I是电路中的总电流，实际测量时电压表的分流作用会引起系统误差，为了减小系统误差，应选用内阻较大的电压表，即选A；由于电路中的最大电流约为I＝eq\f(E,r＋R1＋R2)＝eq\f(3,2＋10＋5)A≈0.176A＝176mA，应选C。(2)滑动变阻器的滑片从左向右滑动，发现电压表示数增大，说明滑动过程中滑动变阻器接入电路的阻值增大，因此说明一根导线接在滑动变阻器金属杆左端接线柱，另一条导线接在电阻丝左端接线柱，C项正确。(3)图象斜率绝对值k＝r＋R2，图象与横轴的截距为电压表短路时的电流，即a＝eq\f(E,r＋R2)，因此电源的内阻r＝k－R2，电源的电动势E＝ka。第2组(15分)1．[2023·江西六校模拟](6分)某实验小组的同学制作了一个弹簧弹射装置，轻弹簧两端各放一个金属小球(小球与弹簧不连接)，压缩弹簧并锁定，然后将锁定的弹簧和两个小球组成的系统放在内壁光滑的金属管中(管径略大于两球直径)，金属管水平固定在离地面一定高度处，如下图。解除弹簧锁定，那么这两个金属小球可以同时沿同一直线向相反方向弹射。现要测定弹射装置在弹射时所具有的弹性势能，并探究弹射过程所遵循的规律，实验小组配有足够的根本测量工具，并按下述步骤进行实验：①用天平测出两球质量分别为m1、m2；②用刻度尺测出两管口离地面的高度均为h；③解除弹簧锁定弹出两球，记录下两球在水平地面上的落点M、N。根据该小组同学的实验，答复以下问题：(1)要测定弹射装置在弹射时所具有的弹性势能，还需要测量的物理量有________。A．弹簧的压缩量ΔxB．两球落地点M、N到对应管口P、Q的水平距离x1、x2C．小球直径D．两球从弹出到落地的时间t1、t2(2)根据测量结果，可得弹性势能的表达式为____________。(3)用测得的物理量来表示，如果满足关系式______________，那么说明弹射过程中系统动量守恒。答案(1)B(2分)(2)Ep＝eq\f(m1gx\o\al(2,1),4h)＋eq\f(m2gx\o\al(2,2),4h)(2分)(3)m1x1＝m2x2(2分)解析(1)弹簧弹出两球过程中，系统机械能守恒，要测定压缩弹簧的弹性势能，可转换为测定两球被弹出时的动能，实验中显然可以利用平抛运动测定平抛初速度以计算初动能，因此在测出平抛运动下落高度的情况下，只需测定两球落地点M、N到对应管口P、Q的水平距离x1、x2，所以选B。(2)平抛运动的时间t＝eq\r(\f(2h,g))，初速度v0＝eq\f(x,t)，因此初动能Ek＝eq\f(1,2)mveq\o\al(2,0)＝eq\f(mgx2,4h)，由机械能守恒定律可知，压缩弹簧的弹性势能等于两球平抛运动的初动能之和，即Ep＝eq\f(m1gx\o\al(2,1),4h)＋eq\f(m2gx\o\al(2,2),4h)。(3)假设弹射过程中系统动量守恒，那么m1v01＝m2v02，代入初速度得m1x1＝m2x2。2．[2023·山西四校二模](9分)某小组同学通过实验测量金属丝的电阻率，现有的器材规格如下：A．待测金属丝电阻Rx(大约10Ω，长度为L)B．直流电流表A1(量程0～100mA，内阻约10Ω)C．直流电流表A2(量程0～0.6A，内阻约4Ω)D．直流电压表V(量程0～3V，内阻为3kΩ)E．定值电阻R0＝3kΩF．直流电源(输出电压6V，内阻不计)G．滑动变阻器R(阻值范围0～5Ω，允许最大电流2A)H．开关一个、导线假设干(1)用螺旋测微器测量金属丝的直径d，示数如下图，读数为________mm。(2)根据器材的规格和实验要求，为了减小测量误差，直流电流表应选________(填选项前的字母)。(3)在虚线框内画出实验电路图(要求电压和电流的变化范围尽可能大一些)。(4)某次测量中，电流表的读数为I，电压表的读数为U，那么该金属丝的电阻率表达式为ρ＝________(用题中所给物理量的字母表示并忽略电表内阻的影响)。答案(1)2.200(2.198～2.202均可，2分)(2)C(2分)(3)如下图(3分)(4)eq\f(πUd2,2IL)(2分)解析(1)螺旋测微器固定刻度局部读数为2mm，可动刻度局部读数为20.0×0.01mm＝0.200mm，所以金属丝直径为2.200mm。(2)实验器材中唯一的电源电动势为6V，待测电阻阻值约为10Ω，故通过金属丝的最大电流约为0.6A，所以电流表选C。(3)假设使电压和电流变化范围尽可能大，那么滑