统考版2024届高考物理二轮专项分层特训卷第一部分新情境热点练情境8学习探索类情境问题

这是一份统考版2024届高考物理二轮专项分层特训卷第一部分新情境热点练情境8学习探索类情境问题，共4页。试卷主要包含了解析等内容，欢迎下载使用。

A．图(c)是用玻璃管获得的图像
B．在铝管中下落，小磁体做匀变速运动
C．在玻璃管中下落，小磁体受到的电磁阻力始终保持不变
D．用铝管时测得的电流第一个峰到最后一个峰的时间间隔比用玻璃管时的短
2．[2023·河北名校联考]某同学利用电流传感器研究电容器的放电过程，他按如图甲所示电路图连接电路．先使开关S接1，电容器很快充电完毕．然后将开关掷向2，电容器通过滑动变阻器R放电，传感器将电流信息传入计算机，屏幕上显示出电流随时间变化的I­t曲线如图乙所示．紧接着他进一步研究滑动变阻器的阻值对放电过程的影响，下列判断正确的是( )

A．将滑片P向右移动一段距离，重复以上操作，所得曲线与坐标轴所围面积将增大
B．将滑片P向左移动一段距离，重复以上操作，所得曲线与坐标轴所围面积将减小
C．将滑片P向右移动一段距离，重复以上操作，所得曲线与横轴交点的位置将向右移动
D．将滑片P向左移动一段距离，重复以上操作，所得曲线与纵轴交点的位置将向下移动
3．[2023·北京朝阳区二模]利用如图甲所示的实验粗略测量人吹气产生的压强．两端开口的细玻璃管水平放置，内部截面积为S.管内塞有潮湿的小棉球，其质量为m，与B端的距离为x.实验者从玻璃管的A端均匀吹气，棉球从B端飞出，落地点为C.测得C点与B端的水平距离为l，棉球下落高度为h.多次改变x，测出对应的l，画出l2­x的图象如图乙所示，图线的斜率为k.不计棉球与管壁的摩擦，不计空气阻力．重力加速度为g.下列选项正确的是( )
A．实验中小棉球在玻璃管中做匀速运动
B．获取图乙中各组数据时可以改变人每次吹气产生的压强
C．由题中数据可求得小棉球到达B端的速度为leq \r(\f(2h,g))
D．由于人吹气使小棉球两侧产生的压强差为eq \f(kmg,4hS)
4．我国天问一号火星探测器成功发射，标志着我国对火星的研究进入实际阶段．若一宇航员到达半径为r、密度均匀的火星表面，做如下实验：用不可伸长的轻绳拴一质量为m的小球，上端固定在O点，如图甲所示，在最低点给小球一初速度，使其绕O点在竖直面内做圆周运动，测得绳的拉力F大小随时间t的变化规律如图乙所示．已知F1＝7F2，引力常量为G，忽略各种阻力．以下说法正确的是( )
A．火星表面的重力加速度为eq \f(F1,7m)B．火星的第一宇宙速度为eq \r(\f(Gm,r))
C．火星的密度为eq \f(3F1,28πGr)D．小球绕O点在竖直面内做圆周运动的周期为2t0
5．[2023·吉林长春二模]坐标原点O处有一粒子源，沿xOy平面向第一象限的各个方向以相同速率发射带正电的同种粒子．有人设计了一个磁场区域，区域内存在着方向垂直于xOy平面向里的匀强磁场，使上述所有粒子从该区域的边界射出时均能沿y轴负方向运动．不计粒子的重力和粒子间相互作用，则该匀强磁场区域面积最小时对应的形状为( )
6.2021年5月15日，我国天问一号火星探测器所携带的祝融号火星车及其着陆组合体，成功降落在火星乌托邦平原南部预选着陆区，我国首次火星探测任务着陆火星取得圆满成功．若我国航天员随探测器降落到火星上，已知引力常量G和火星的半径R，现有一把刻度尺和一个电子表．不考虑火星自转的影响．请回答下列问题．
(1)他怎样才能测出火星的密度，写出火星密度的表达式．
(2)他还需要选用哪些实验器材，测量哪些物理量？
情境8 学习探索类情境问题
1．解析：强磁体在铝管中运动，铝管会形成涡流，玻璃是绝缘体故强磁体在玻璃管中运动，玻璃管不会形成涡流．强磁体在铝管中加速后很快达到平衡状态，做匀速直线运动，而玻璃管中的磁体则一直做加速运动，故由图像可知图（c）的脉冲电流峰值不断增大，说明强磁体的速度在增大，与玻璃管中磁体的运动情况相符，A正确；在铝管中下落，脉冲电流的峰值一样，磁通量的变化率相同，故小磁体做匀速运动，B错误；在玻璃管中下落，玻璃管为绝缘体，线圈的脉冲电流峰值增大，电流不断在变化，故小磁体受到的电磁阻力在不断变化，C错误；强磁体分别从管的上端由静止释放，在铝管中，磁体在线圈间做匀速运动，玻璃管中磁体在线圈间做加速运动，故用铝管时测得的电流第一个峰到最后一个峰的时间间隔比用玻璃管时的长，D错误．故选A.
答案：A
2．解析：I­t图线与坐标轴所围成的面积表示电容器放电的电荷量，而电容器的带电荷量Q＝CU，移动滑片P，因为C和U都不变，故Q没有变化，所以曲线与坐标轴所围面积不变，选项A、B错误；将滑片P向右移动时，滑动变阻器接入电路的电阻增大，由闭合电路欧姆定律知，将开关掷向2时电容器开始放电的电流减小，则曲线与纵轴交点的位置将向下移动，由于曲线与坐标轴所围面积不变，所以曲线与横轴交点的位置将向右移动，选项C正确；将滑片P向左移动时，滑动变阻器接入电路的电阻减小，由闭合电路欧姆定律知，将开关掷向2时电容器开始放电的电流增加，则曲线与纵轴交点的位置将向上移动，选项D错误．
答案：C
3．解析：棉球受到吹入气体给的水平向右的力，而在水平方向只受到这一个力，所以棉球不能平衡，故棉球不是做匀速运动，选项A错误；图乙是l2­x的图象关系，所以其他因素应保持不变，故不能改变人每次吹气产生的压强，选项B错误；棉球从B端飞出后做平抛运动，根据平抛运动的公式有l＝vBt，h＝eq \f(1,2)gt2，可求出vB＝leq \r(\f(g,2h))，选项C错误；若大气压强为p0，人吹气产生的压强始终为p，对棉球从静止到B点的运动过程列动能定理有（p－p0）Sx＝eq \f(1,2)mv eq \\al(\s\up1(2),\s\d1(B)) －0，联立解得l2＝eq \f(4（p－p0）Sh,mg)x＝kx，则eq \f(4（p－p0）Sh,mg)＝k，所以人吹气使小棉球两侧产生的压强差为Δp＝p－p0＝eq \f(kmg,4Sh)，选项D正确．
答案：D
4．解析：结合题意分析题图乙，可知绳的拉力F1对应小球运动到最低点时小球受到的拉力，F2对应小球运动到最高点时小球受到的拉力，故小球绕O点在竖直面内做圆周运动的周期为t0，选项D错误．设小球在最低点的速度为v1，在最高点的速度为v2，做圆周运动的半径为l，则在最低点有F1－mg＝eq \f(mv eq \\al(\s\up1(2),\s\d1(1)) ,l)，在最高点有F2＋mg＝eq \f(mv eq \\al(\s\up1(2),\s\d1(2)) ,l)，又eq \f(1,2)mv eq \\al(\s\up1(2),\s\d1(1)) ＝eq \f(1,2)mv eq \\al(\s\up1(2),\s\d1(2)) ＋2mgl，F1＝7F2，联立解得火星表面的重力加速度g＝eq \f(F1,7m)，选项A正确．卫星绕火星表面运行时有eq \f(GMm′,r2)＝m′eq \f(v2,r)，可得卫星绕火星表面运行的速度v＝eq \r(\f(GM,r))，即火星的第一宇宙速度，其中M表示火星的质量，选项B错误．结合A选项分析有eq \f(F1,7)＝mg＝eq \f(GMm,r2)，又M＝eq \f(4πr3,3)ρ，联立可得火星的密度ρ＝eq \f(3F1,28πGmr)，选项C错误．
答案：A
5．解析：
解法一（定量计算）：设粒子做匀速圆周运动的半径为R，根据洛伦兹力提供向心力，有qvB＝meq \f(v2,R)，解得粒子在磁场中运动轨迹的半径为R＝eq \f(mv,qB)，粒子运动轨迹如图所示，因为粒子从原点射入磁场的速度方向只在第一象限内，结合图象及轨迹的半径公式可知，粒子与x轴相交的横坐标范围为－eq \f(2mv,qB)≤x≤－eq \f(mv,qB)，结合图象及半径公式可知，粒子与y轴相交的纵坐标范围为0≤y≤eq \f(2mv,qB)，由题可知，匀强磁场的最小范围如D图中的阴影区域所示，故选项D正确，A、B、C错误．
解法二（定性分析）：由于粒子带正电，并且磁场方向垂直于xOy平面向里，可以判断粒子做逆时针方向的圆周运动．分析沿x轴正方向射出的粒子，出磁场时速度方向沿y轴负方向，则粒子转过的圆心角为270°，即出射点和O点的连线与y轴正方向夹角为45°，由几何关系可得粒子在（－R，R）处离开磁场，综上所述D图象符合，A、B、C图象不符合．
答案：D
6．解析：（1）设火星表面的重力加速度大小为g，由重力等于万有引力有Geq \f(Mm,R2)＝mg
由密度的定义式得ρ＝eq \f(M,V)，由球的体积公式得V＝eq \f(4,3)πR3
解得火星密度的表达式为ρ＝eq \f(3g,4πRG)
上述表达式需要测量出g的值
测量方法：①将细线的一端拴紧一个小球，另一端悬挂在探测器上，做成单摆；
②在最大摆角小于5°的情况下，测出细线长为L时振动30个周期的总时间t1，细线长增加ΔL，再测出振动30个周期的总时间t2，则有
eq \f(t1,30)＝2πeq \r(\f(L＋r,g))，eq \f(t2,30)＝2πeq \r(\f(L＋r＋ΔL,g))，r＝eq \f(d,2)，解得g＝eq \f(3600π2ΔL,t eq \\al(\s\up1(2),\s\d1(2)) －t eq \\al(\s\up1(2),\s\d1(1)) ).
（2）由（1）中分析可知，还需要的实验器材有一条细线和一个小球；需要测量的物理量有用电子表测量出t1和t2，用刻度尺测量出ΔL.