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4

实验题、计算题专项练(四)(考试时间：30分钟试卷满分：47分)22．(5分)某同学做研究匀变速直线运动规律的实验装置如图甲所示，得到一条清晰的纸带如图乙所示，并在纸带上选取A、B、C、D、E共5个计数点(每相邻两个计数点间还有4个点未画出)，已知打点计时器的打点频率为50Hz．(1)关于本实验，下列说法正确的是__B__．(填选项前字母)A．释放纸带的同时，接通电源B．先接通电源打点，后释放纸带运动C．先释放纸带运动，后接通电源打点D．纸带上的点迹越密集，说明纸带运动的速度越大(2)打B点时小车的速度大小为vB＝__0.26__m/s．(结果保留两位有效数字)(3)小车的加速度大小为a＝__0.40__m/s2．(结果保留两位有效数字)【解析】(1)由于小车速度较快，且运动距离有限，打出的纸带长度也有限，为了能在长度有限的纸带上尽可能多地获取间距适当的数据点，实验时应先接通电源，后释放纸带，A、C错误，B正确；纸带上的点迹越密集，说明相同时间内的位移越小，故纸带运动的速度越小，D错误．(2)打B点时小车的速度大小为vB＝eq\f(xAC,2T)＝eq\f(52.0×10－3,2×0.1)m/s＝0.26m/s．(3)利用逐差法，可得小车的加速度大小为a＝eq\f(s3＋s4－s1＋s2,2T2)＝0.40m/s2．23．(10分)图(a)是测量电源电动势E和内阻r的原理图．R0＝2.5Ω为定值保护电阻，电流表内阻不计，长度为60cm的电阻丝ab上标有长度刻度．(1)在电阻丝接入电路前，使用多用电表测量它的电阻，选择倍率“×10”测量时指针偏角过大，则应选择欧姆挡__×1__(选填“×1”或“×100”)倍率重新进行测量．正确操作后，多用表的示数如图(b)所示，结果为__6(或6.0)__Ω，电阻丝单位长度电阻μ0＝__10__Ω/m；(2)请根据电路图(a)把实验图(c)电路连接完整；(3)闭合开关S，记录ac的长度L和电流表A的示数I．多次滑动c点改变ac的长度，测得多组L和I的值，并计算出对应的eq\f(1,I)值，则eq\f(1,I)＝__eq\f(μ0,E)L＋eq\f(r＋R0,E)__；(用E、r、R0、L和μ0表示)(4)图(d)是根据多组实验数据得到的eq\f(1,I)-L图象，由图象得电动势E＝__2.08__V，内阻r＝__1.67__Ω．(计算结果保留到小数点后两位)【答案】(2)见解析图【解析】(1)在电阻丝接入电路前，使用多用电表测量它的电阻，选择倍率“×10”测量时指针偏角过大，应选择欧姆挡×1倍率重新进行测量；正确操作后，多用电表的示数如图(b)所示，结果为6Ω；长度为60cm的电阻丝ab上标有长度刻度μ0＝eq\f(R,L)＝eq\f(6,60×10－2)＝10Ω/m．(2)(3)因为是串联电路，则E＝I(R0＋μ0L＋r)即eq\f(1,I)＝eq\f(μ0,E)L＋eq\f(r＋R0,E)．(4)由图可知eq\f(r＋R0,E)＝2eq\f(μ0,E)＝eq\f(4.4－2.0,0.50)解得E＝2.08V，r＝1.67Ω．24．(12分)如图所示为某滑雪赛道简化模型，运动员从雪道上的A点由静止滑下后沿切线从B点进入半径R＝15m的竖直冰面圆弧轨道BDC，从轨道上的C点飞出，A、B之间的竖直高度h＝27m，AB与水平地面间夹角为37°，OB与OC互相垂直，∠BOD＝37°．运动员和装备的总质量为m＝60kg，且可视为质点，摩擦力和空气阻力可忽略不计．已知重力加速度g取10m/s2，sin37°＝0.6，cos37°＝0.8．求：(1)在轨道最低点D时，运动员对轨道的压力大小；(2)运动员滑离C点后在空中飞行过程中距D点的最大高度．【答案】(1)3000N(2)21.36m【解析】(1)设运动员在轨道最低点D时的速度大小为vD，对运动员从雪道上的A点由静止滑到D点过程，由动能定理得mg(h＋R－Rcos37°)＝eq\f(1,2)mveq\o\al(2,D)－0解得vD＝10eq\r(6)m/s设运动员在轨道最低点D时所受轨道支持力大小为FN，根据牛顿第二定律得FN－mg＝eq\f(mv\o\al(2,D),R)解得FN＝3000N由牛顿第三定律可知，在轨道最低点D时，运动员对轨道的压力大小为3000N．(2)设运动员经过C点时的速度大小为vC，对运动员从D点滑到C点过程，由动能定理得－mgR(1－sin37°)＝eq\f(1,2)mveq\o\al(2,C)－eq\f(1,2)mveq\o\al(2,D)解得vC＝4eq\r(30)m/s运动员滑离C点后在空中做斜抛运动，设运动员在空中的最高点与C点间的高度差为h′，根据运动学规律有(vCcos37°)2＝2gh′解得h′＝15.36m运动员滑离C点后在空中飞行过程中距D点的最大高度为H＝h′＋R(1－sin37°)＝21.36m．25．(20分)如图所示，平面直角坐标系xOy的第一象限存在垂直于xOy平面向里的匀强磁场，第二象限存在沿x轴正方向的匀强电场，电场强度大小为E．一质量为m，电荷量为q的带正电粒子在x轴上的A(－d,0)点沿y轴正方向射入电场区域，粒子第一次经过y轴时的速度方向与y轴正方向的夹角为60°，之后每相邻两次经过y轴时的位置间距相等．不计粒子重力．求：(1)粒子的初速度v0的大小；(2)匀强磁场磁感应强度B的大小；(3)粒子从A点运动到第n次经过y轴的时间．【答案】(1)v0＝eq\r(\f(2Eqd,3m))(2)B＝eq\r(\f(3Em,2qd))(3)见解析【解析】(1)粒子进入电场后做类平抛运动，沿x轴方向的加速度大小a＝eq\f(Eq,m)从A点运动到第一次经过y轴的过程，x轴方向有veq\o\al(2,x)＝2ad第一次经过y轴时有tan60°＝eq\f(vx,v0)联立解得v0＝eq\r(\f(2Eqd,3m))．(2)粒子第一次经过y轴时的速度大小v＝eq\f(vx,sin60°)粒子在磁场中运动洛伦兹力提供向心力qvB＝meq\f(v2,r)由几何关系可知，粒子每次进入磁场到离开磁场的过程中沿y轴方向运动的距离L＝2rsin60°粒子每次从y轴进入电场到离开电场，运动的时间t0＝eq\f(2vx,a)t0时间内，粒子沿y轴方向运动的距离为y＝v0t0由题意可知y＝L联立解得B＝eq\r(\f(3Em,2qd))．(3)设粒子从A点到第一次经过y轴的时间为t1，则由eq\f(1,2)ateq\o\al(2,1)＝d解得t1＝eq\r(\f(2dm,Eq))粒子第一次经过y轴到第二次经过y轴，在磁场中做匀速圆周运动，由几何关系可知粒子在磁场中运动的时间为t2＝eq\f(T,3)粒子在磁场中做匀速圆周运动的周期T＝eq\f(2πm,qB)解得t2＝eq\f(2π,9)eq\r(\f(6dm,Eq))粒子第二次经过y轴到第三次经过y轴，在电场中运动的时间t3＝eq\f(2vx,a)＝2eq\r(\f(2dm,Eq))＝2t1所以粒子从A点运动到第n次经过y轴时的时间t＝nt1＋eq\f(n－1,2)t2＝eq\b\lc\[\rc\](\a\