老高考适用2023版高考物理二轮总复习第4部分题型专练实验题计算题专项练3

实验题、计算题专项练(三)(考试时间：30分钟试卷满分：47分)22．(5分)某小组利用打点计时器对物块沿固定的水平长木板的加速运动进行研究．物块在水平恒力作用下，推动纸带运动，打出的纸带一部分如图所示．已知打点计时器所用交流电的频率为50Hz，A、B、C、D、E为在纸带上打出的相邻五个计数点，且每两个相邻计数点之间还有四个打出的点未画出．计算结果均保留两位有效数字．(1)在打出B点时物块的速度大小为__0.16__m/s；物块运动的加速度大小为__0.76__m/s2；(2)若测得物块的质量为0.2kg，水平恒力大小为0.65N．取重力加速度大小g＝10m/s2，则物块与长木板间的动摩擦因数为__0.25__．【解析】(1)物块做匀加速直线运动，A、C两点间的距离为3.15cm，故打点计时器打出B点时物块的速度大小vC＝eq\f(AC,2T)＝eq\f(3.15×10－2,0.2)m/s＝0.16m/s，根据逐差法有x3－x1＝2a1T2，x4－x2＝2a2T2，可得物块运动的加速度大小a＝eq\f(a1＋a2,2)＝eq\f(x3＋x4－x1＋x2,4T2)＝eq\f(CE－AC,4T2)＝0.76m/s2．(2)由牛顿第二定律有F－μmg＝ma，解得μ＝0.25．23．(10分)某同学设计了如下的电路测量电压表内阻，R为能够满足实验条件的滑动变阻器，R′为电阻箱，电压表量程合适．实验的粗略步骤如下：①闭合开关S1、S2，调节滑动变阻器R，使电压表指针指向满刻度的eq\f(2,3)处；②断开开关S2，调节某些仪器，使电压表指针指向满刻度的eq\f(1,3)处；③读出电阻箱的阻值，该阻值即为电压表内阻的测量值；④断开开关S1、S2拆下实验仪器，整理器材．(1)上述实验步骤②中，调节某些仪器时，正确的操作是__B__；A．保持电阻箱阻值R′不变，调节滑动变阻器的滑片，使电压表指针指向满刻度的eq\f(1,3)处B．保持滑动变阻器的滑片位置不变，调节电阻箱阻值R′，使电压表指针指向满刻度的eq\f(1,3)处C．同时调节滑动变阻器和电阻箱的阻值，使电压表指针指向满刻度的eq\f(1,3)处(2)此实验电压表内阻的测量值与真实值相比__偏大__(选填“偏大”“偏小”或“相等”)；(3)如实验测得该电压表内阻为8500Ω，要将其量程扩大为原来的eq\f(6,5)倍，需串联__1_700__Ω的电阻．【解析】(1)实验使用半偏法测量电表内阻，实验步骤②中，调节某些仪器时，正确的操作是保持滑动变阻器的滑片位置不变，调节电阻箱阻值R′，使电压表指针指向满刻度的eq\f(1,3)处，故B正确，AC错误．(2)增加了电阻箱的阻值后，使滑动变阻器左端部分分压变大，所以电压表和电阻箱的电压大于电压表量程的eq\f(2,3)，则电阻箱两端的电压大于电压表量程的eq\f(1,3)，根据电压比等于电阻比可得电阻箱的阻值大于电压表的阻值，所以测量值与真实值相比偏大．(3)根据欧姆定律得eq\f(U,8500)(8500＋R)＝eq\f(6,5)U，解得R＝1700Ω．24．(12分)如图所示，轻绳长L为1m，能承受最大拉力为10N．静止在水平面上的A、B两个物体通过该轻绳相连，A的质量m1＝2kg，B的质量m2＝8kg．A、B与水平面间的动摩擦因数都为μ，μ＝0.2．现用一逐渐增大的水平力F作用在B上，使A、B向右运动，当F增大到某一值时，轻绳刚好被拉断(取g将10m/s2)．(1)求绳刚被拉断时F的大小；(2)若绳刚被拉断时，A、B的速度为2m/s，保持此时F大小不变，当A的速度恰好减为0时，A、B间距离为多少？【答案】(1)50N(2)4.125m【解析】(1)取A为研究对象，由牛顿第二定律可得FT－m1gμ＝m1a1代入数值可得a1＝3m/s2取整体为研究对象，由牛顿第二定律可得F－(m1＋m2)gμ＝(m1＋m2)a1代入数值可得F＝50N．(2)绳被拉断后A做匀减速直线运动，由牛顿第二定律可得m1gμ＝m1a2代入数值可得a2＝1m/s2A的速度恰好减为0时的时间为t＝eq\f(v,a)＝eq\f(2,2)s＝1s该段时间内对地位移x1＝eq\f(0＋v,2)t＝eq\f(0＋2,2)×1m＝1mB继续做匀加速运动，由牛顿第二定律可得F－m2gμ＝m2a2代入数值可得a2＝4.25m/s2该段时间内对地位移x2＝vt＋eq\f(1,2)at2＝2×1m＋eq\f(1,2)×4.25×12m＝4.125mA、B间距离为Δx＝L＋x2－x1＝1m＋4.125m－1m＝4.125m．25．(20分)如图所示，纸面内直角三角形ABC区域存在方向垂直纸面向外的匀强磁场，P为AB的中点，∠BAC＝60°，AC＝L；AB上方足够大的区域内存在电场强度大小为E、方向垂直AB向下的匀强电场，OA⊥AB且OA＝eq\f(\r(3),2)L，电场区域的边界AM∥BN．一带正电粒子(不计粒子所受重力)以速率v0从O点平行AB方向进入电场，第一次通过P点后恰好不会从AC边射出磁场，当粒子第二次通过AB后，其他条件不变，立即改变电场强度的大小，使粒子垂直BN从D点(图中未画出)离开电场区域．求：(1)粒子的比荷eq\f(q,m)；(2)磁场的磁感应强度大小B；(3)D、B两点距离x．【答案】(1)eq\f(q,m)＝eq\f(\r(3)v\o\al(2,0),EL)(2)eq\f(8E,3v0)(3)eq\f(7\r(3),8)L【解析】(1)粒子的运动轨迹如图所示，由几何关系可知AP＝L设粒子从O点射入电场后做类平抛运动的加速度大小为a1，时间为t1，有L＝v0t1eq\f(\r(3),2)L＝eq\f(1,2)a1teq\o\al(2,1)qE＝ma1解得eq\f(q,m)＝eq\f(\r(3)v\o\al(2,0),EL)．(2)设粒子第一次通过P点时的速度大小为v、方向与AB线的夹角为θ，有tanθ＝eq\f(a1t1,v0)v＝eq\f(v0,cosθ)解得θ＝60°v＝2v0粒子第一次通过P点时的速度方向与AC平行，设粒子第一次通过P点后在磁场中做圆周运动的轨道半径为r，有2r＝Lsinθ洛伦兹力提供粒子做圆周运动所需的向心力，有qvB＝meq\f(v2,r)解得B＝eq\f(8E,3v0)．(3)由几何关系可知，粒子第二次从Q点通过AB时