统考版高考物理二轮专项分层特训卷15分钟实验题专练8含答案

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15分钟实验题专练(8)1．[2021·山东卷，13]某乒乓球爱好者，利用手机研究乒乓球与球台碰撞过程中能量损失的情况．实验步骤如下：①固定好手机，打开录音功能；②从一定高度由静止释放乒乓球；③手机记录下乒乓球与台面碰撞的声音，其随时间(单位：s)的变化图象如图所示．根据声音图象记录的碰撞次序及相应碰撞时刻，如下表所示．根据实验数据，回答下列问题：(1)利用碰撞时间间隔，计算出第3次碰撞后乒乓球的弹起高度为________ m(保留2位有效数字，当地重力加速度g＝9.80 m/s2).(2)设碰撞后弹起瞬间与该次碰撞前瞬间速度大小的比值为k，则每次碰撞损失的动能为碰撞前动能的________倍(用k表示)，第3次碰撞过程中k＝________(保留2位有效数字).(3)由于存在空气阻力，第(1)问中计算的弹起高度________(填“高于”或“低于”)实际弹起高度．2．[2021·全国乙卷，23]一实验小组利用图(a)所示的电路测量一电池的电动势E(约1.5 V)和内阻r(小于2 Ω).图中电压表量程为1 V，内阻RV＝380.0 Ω；定值电阻R0＝20.0 Ω；电阻箱R，最大阻值为999.9 Ω；S为开关．按电路图连接电路．完成下列填空：(1)为保护电压表，闭合开关前，电阻箱接入电路的电阻值可以选________ Ω(填“5.0”或“15.0”)；(2)闭合开关，多次调节电阻箱，记录下阻值R和电压表的相应读数U；(3)根据图(a)所示电路，用R、R0、RV、E和r表示 eq \f(1,U) ，得 eq \f(1,U) ＝________；(4)利用测量数据，做 eq \f(1,U)  ­ R图线，如图(b)所示；(5)通过图(b)可得E＝________ V(保留2位小数)，r＝________ Ω(保留1位小数)；(6)若将图(a)中的电压表当成理想电表，得到的电源电动势为E′，由此产生的误差为 eq \b\lc\|\rc\|(\a\vs4\al\co1(\f(E′－E,E))) ×100%＝________%.15分钟实验题专练（8）1．答案：（1）0.20　（2）1－k2　0.95　（3）高于解析：（1）第3次碰撞到第4次碰撞用时t0＝2.40 s－2.00 s＝0.40 s，根据竖直上抛运动的对称性可知第3次碰撞后乒乓球弹起的高度为h0＝ eq \f(1,2) g eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(t0,2)))  eq \s\up12(2) ＝ eq \f(1,2) ×9.8×0.22 m≈0.20 m．（2）设碰撞后弹起瞬间的速度为v2，碰撞前瞬间的速度为v1，由题意知 eq \f(v2,v1) ＝k，则每次碰撞损失的动能与碰撞前动能的比值为 eq \f(\f(1,2)mv eq \o\al(\s\up1(2),\s\do1(1)) －\f(1,2)mv eq \o\al(\s\up1(2),\s\do1(2)) ,\f(1,2)mv eq \o\al(\s\up1(2),\s\do1(1)) ) ＝1－ eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(v2,v1)))  eq \s\up12(2) ＝1－k2，第3次碰撞前瞬间的速度为第2次碰后从最高点落地瞬间的速度，即v＝gt＝ eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(2.00－1.58,2))) ×9.8 m/s＝2.058 m/s，第3次碰撞后瞬间的速度为v′＝ gt′＝ eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(2.40－2.00,2))) ×9.8 m/s＝1.96 m/s，则第3次碰撞过程中k＝ eq \f(v′,v) ≈0.95.（3）由于存在空气阻力，乒乓球在上升过程中受到向下的阻力和重力，根据能量的转化与守恒可知，弹起后的动能一部分转化为因空气阻力做功产生的热量，另一部分转化为乒乓球的重力势能，故乒乓球到达最高位置时，重力势能的理论值大于实际值，所以第（1）问中计算的弹起高度高于实际弹起的高度．2．答案：（1）15.0　（3） eq \f(R0＋RV,ER0RV) R＋ eq \f(rR0＋rRV＋R0RV,ER0RV) 　（5）1.53（1.50～1.56均可）　0.6（0.4～0.8均可）　（6）5解析：（1）为了保护电压表，在闭合开关前，需满足 eq \f(Um,R0) > eq \f(E,R0＋R＋r) ，可得R>8 Ω，所以选15.0 Ω.（3）根据闭合电路的欧姆定律得 eq \f(E,R＋r＋\f(R0RV,R0＋RV)) ＝ eq \f(U,\f(R0RV,R0＋RV)) ，整理得 eq \f(1,U) ＝ eq \f(R0＋RV,ER0RV) R＋ eq \f(rR0＋rRV＋R0RV,ER0RV) .（5）从图中可知图线过点（9.5 Ω，1.00 V－1）和（24 Ω，1.50 V－1），即 eq \f(R0＋RV,ER0RV) ＝ eq \f(400,7 600E) V－1/Ω＝ eq \f(1.50－1.00,24－9.5)  V－1/Ω，解得E＝1.53 V，r＝0.6 Ω.（6）若电压表是理想电表，则 eq \f(1,U) ＝ eq \f(1,ER0) R＋ eq \f(r＋R0,ER0) ，同理可得 eq \f(1,20.0E′)  V－1/Ω＝0.034 V－1/Ω，解得E′＝1.47 V，误差为| eq \f(E′－E,E) |×100%≈5%.碰撞次序1234567碰撞时刻(s)1.121.582.002.402.783.143.47