2025版衡水中學(xué)學(xué)案高考物理二輪專題與專項(xiàng)第4部分實(shí)驗(yàn)＋中檔計(jì)算題增分練(三)含答案及解析

實(shí)驗(yàn)＋中檔計(jì)算題增分練(三)1.(2024·四川內(nèi)江期末)某實(shí)驗(yàn)小組“用單擺測重力加速度”。(1)下列懸掛單擺的裝置中，最合理的是________。ABCD(2)用秒表記錄單擺完成30次全振動(dòng)所用時(shí)間，如圖所示，其讀數(shù)為__________s。(3)以下是實(shí)驗(yàn)過程中的一些做法，其中正確的是________。A．測量擺長：用刻度尺量出從懸點(diǎn)到擺球上端點(diǎn)間的距離B．測量周期：從擺球通過平衡位置開始計(jì)時(shí)，當(dāng)擺球再次通過平衡位置時(shí)結(jié)束計(jì)時(shí)，秒表所示讀數(shù)表示單擺的周期C．為了減小測量周期的誤差，擺球應(yīng)在經(jīng)過最低點(diǎn)(速度最大)的位置開始計(jì)時(shí)D．拉開擺球，使擺線離平衡位置不大于5°，釋放擺球，當(dāng)擺球振動(dòng)穩(wěn)定后，從平衡位置開始計(jì)時(shí)，記下擺球50次經(jīng)過平衡位置所用的時(shí)間Δt，則單擺周期T＝eq\f(t,50)(4)另一組同學(xué)測出了擺線長度L和擺動(dòng)周期T，如圖(a)所示。通過改變懸線長度L，測出對(duì)應(yīng)的擺動(dòng)周期T，獲得多組T與L，再以T2為縱軸、L為橫軸畫出函數(shù)關(guān)系圖像如圖(b)所示。由圖像可知，當(dāng)?shù)刂亓铀俣萭＝________m/s2(結(jié)果用含π的表達(dá)式)。【答案】(1)D(2)52.0(3)C(4)π2【解析】(1)為了使擺長不變，用不可伸長的細(xì)絲線，不能用彈性棉線，且用夾子夾住細(xì)絲線，A、C錯(cuò)誤；為了減小空氣阻力產(chǎn)生的誤差，不能用塑料球，應(yīng)該用鐵球，B錯(cuò)誤，D正確。(2)秒表的讀數(shù)為52.0s。(3)測量擺長：用刻度尺量出從懸點(diǎn)到擺球球心的距離，A錯(cuò)誤；測量周期：從擺球通過平衡位置開始計(jì)時(shí)，擺球振動(dòng)多次后，當(dāng)某次相同方向通過平衡位置時(shí)結(jié)束計(jì)時(shí)，秒表所示讀數(shù)與全振動(dòng)次數(shù)的比值表示單擺的周期，B錯(cuò)誤；為了減小測量周期的誤差，擺球應(yīng)在經(jīng)過最低點(diǎn)(速度最大)的位置開始計(jì)時(shí)，C正確；拉開擺球，使擺線離平衡位置不大于5°，釋放擺球，當(dāng)擺球振動(dòng)穩(wěn)定后，從平衡位置開始計(jì)時(shí)數(shù)零，記下擺球50次從相同方向經(jīng)過平衡位置所用的時(shí)間Δt，則單擺周期T＝eq\f(t,50)，D錯(cuò)誤。故選C。(4)根據(jù)單擺的周期公式得T＝2πeq\r(\f(L＋\f(D,2),g))，解得T2＝eq\f(4π2,g)L＋eq\f(2π2D,g)，根據(jù)圖像斜率k＝eq\f(4π2,g)＝eq\f(0.04,0.01)s2/m，得g＝π2m/s2。2.(2024·甘肅酒泉三模)因電動(dòng)汽車充電比燃燒汽油更便宜，故電動(dòng)汽車更受到市場的歡迎。某興趣小組為了測量某電動(dòng)汽車上安裝的電池的電動(dòng)勢E(300V～400V)和內(nèi)阻r(0～10Ω)，利用實(shí)驗(yàn)室現(xiàn)有器材進(jìn)行了如下實(shí)驗(yàn)。(1)實(shí)驗(yàn)室只有一個(gè)量程為100V、內(nèi)阻為RV＝5kΩ的電壓表，現(xiàn)把此電壓表改裝成量程為400V的電壓表，需________(填“串聯(lián)”或“并聯(lián)”)一個(gè)阻值為R0＝________kΩ的電阻，然后再測量電池的電動(dòng)勢和內(nèi)阻。(2)該興趣小組將電阻箱R和改裝后的電壓表(電壓表的表盤沒有改變，示數(shù)記為U)連接成如圖甲所示的電路，來測量該電池的電動(dòng)勢和內(nèi)阻，根據(jù)電阻箱接入電路的阻值R和電壓表的示數(shù)U作出eq\f(1,R)－eq\f(1,U)圖像，如圖乙所示，則該電池的電動(dòng)勢E＝________V、內(nèi)阻r＝________Ω。(3)由實(shí)驗(yàn)可知，電池電動(dòng)勢的測量值________(填“大于”“等于”或“小于”)真實(shí)值；內(nèi)阻的測量值________(填“大于”“等于”或“小于”)真實(shí)值。【答案】(1)串聯(lián)15(2)3609(3)小于小于【解析】(1)根據(jù)電表改裝原理可知，將小量程電壓表改裝成大量程電壓表需要串聯(lián)較大電阻，該串聯(lián)電阻阻值為R0＝eq\f(U－UV,IV)＝eq\f(U－UV,\f(UV,RV))＝15kΩ。(2)根據(jù)閉合電路的歐姆定律可得4U＝E－eq\f(4U,R)·r整理可得eq\f(1,R)＝eq\f(E,4r)·eq\f(1,U)－eq\f(1,r)結(jié)合圖像可得eq\f(E,4r)＝eq\f(\f(1,90),\f(1,9))eq\f(1,r)＝eq\f(1,9)聯(lián)立解得E＝360V，r＝9Ω。(3)根據(jù)等效電源法，將電壓表和R0看成是新電源的一部分，該部分與電源并聯(lián)，所以新電源的電動(dòng)勢和內(nèi)阻均減小，所以電動(dòng)勢和內(nèi)阻的測量值均小于真實(shí)值。3.(2024·湖北學(xué)業(yè)考試)1965年香港中文大學(xué)校長高錕在一篇論文中提出以石英基玻璃纖維作長程信息傳遞；引發(fā)了光導(dǎo)纖維的研發(fā)熱潮，1970年康寧公司最先發(fā)明并制造出世界第一根可用于光通信的光纖，使光纖通信得以廣泛應(yīng)用。此舉被視為光纖通信的里程碑之一，高錕也因此被國際公認(rèn)為“光纖之父”。如圖模擬光纖通信，將直徑為d的圓柱形玻璃棒彎成eq\f(3,4)圓環(huán)，已知玻璃的折射率為eq\r(2)，光在真空中的速度為c。光纖在轉(zhuǎn)彎的地方不能彎曲太大，要使從A端垂直入射的光線能全部從B端射出。求：(1)圓環(huán)內(nèi)徑R的最小值；(2)在(1)問的情況下，從A端最下方入射的光線，到達(dá)B端所用的時(shí)間。【答案】(1)(eq\r(2)＋1)d(2)eq\f(62＋\r(2)d,c)【解析】(1)從A端最下方入射的光線發(fā)生全反射時(shí)其他光線能發(fā)生全反射，根據(jù)幾何關(guān)系得sinθ＝eq\f(R,R＋d)設(shè)全反射臨界角為C，則要使A端垂直入射的光線全部從B端射出，必須有θ≥C根據(jù)臨界角公式有sinC＝eq\f(1,n)因此有sinθ≥sinC即eq\f(R,R＋d)≥eq\f(1,n)解得R≥eq\f(d,n－1)＝eq\f(d,\r(2)－1)＝(eq\r(2)＋1)d所以R的最小值為(eq\r(2)＋1)d。(2)在(1)問的情況下θ＝45°代入可得R＝(eq\r(2)＋1)d如圖所示光在光纖內(nèi)傳播的總路程為s＝6R＝6(eq\r(2)＋1)d光在光纖內(nèi)傳播速度為v＝eq\f(c,n)＝eq\f(\r(2),2)c所以所求時(shí)間為t＝eq\f(s,v)＝eq\f(6\r(2)R,c)＝eq\f(62＋\r(2)d,c)。4.(2024·廣東惠州期末)如圖所示，水平傳送帶順時(shí)針勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，左右兩端距離L＝3m，將一質(zhì)量為m＝0.1kg的小鐵塊(可看作質(zhì)點(diǎn))輕輕放在傳送帶左端，鐵塊與傳送帶間的動(dòng)摩擦因數(shù)μ＝0.4。鐵塊從A點(diǎn)飛出后，恰好從豎直圓弧軌道BCD的B端沿切線進(jìn)入圓弧軌道，鐵塊恰好能通過圓弧軌道的最高點(diǎn)D。已知θ＝37°，A、B、C、D四點(diǎn)在同一豎直平面內(nèi)，水平傳送帶離B端的豎直高度H＝0.45m，圓弧軌道半徑R＝0.4m，C點(diǎn)為圓弧軌道的最低點(diǎn)，不計(jì)空氣阻力，已知sin37°＝0.6，取重力加速度g＝10m/s2，求：(1)鐵塊運(yùn)動(dòng)到圓弧軌道最高點(diǎn)D點(diǎn)時(shí)的速度大小vD；(2)鐵塊在豎直圓弧軌道上運(yùn)動(dòng)的過程中克服摩擦力所做的功；(3)水平傳送帶的速率v。【答案】(1)2m/s(2)0.33J(3)4m/s【解析】(1)小鐵塊通過D點(diǎn)時(shí)，由牛頓第二定律得mg＝eq\f(mv\o\al(2,D),R)解得vD＝2m/s。(2)小鐵塊從A點(diǎn)到B點(diǎn)，由平拋運(yùn)動(dòng)規(guī)律veq\o\al(2,y)＝2gH根據(jù)三角函數(shù)得sinθ＝eq\f(vy,vB)解得vB＝5m/s根據(jù)動(dòng)能定理得－mgR(1＋cosθ)－Wf＝eq\f(1,2)mveq\o\al(2,D)－eq\f(1,2)mveq\o\al(2,B)解得Wf＝0.33J。(3)小鐵塊從A點(diǎn)到B點(diǎn)的過程中