新教材适用2024版高考物理二轮总复习第4部分题型专练实验+中档计算题增分练二

这是一份新教材适用2024版高考物理二轮总复习第4部分题型专练实验+中档计算题增分练二，共5页。试卷主要包含了25__mm，05 mm＝4，0 kΩ等内容，欢迎下载使用。

1.某同学用气垫导轨做验证机械能守恒定律的实验。装置如图甲，滑块和遮光条的总质量为M，砝码和砝码盘的总质量为m。
(1)用游标卡尺测量遮光条的宽度d，如图乙所示，则d＝_4.25__mm。
(2)实验前先调整气垫导轨水平：不挂砝码和砝码盘，接通气源，轻推滑块使其从轨道右端向左端运动，如果发现遮光条通过光电门2的时间大于通过光电门1的时间，则可调节旋钮Q使轨道右端_升高__(选填“升高”或“降低”)一些，直到再次轻推滑块使其从轨道右端向左端运动，遮光条通过光电门2的时间等于通过光电门1的时间。
(3)挂上砝码和砝码盘，调节定滑轮的高度，使_牵引滑块的细线水平__，在图示位置由静止释放滑块，记录滑块通过光电门1、2时遮光条挡光时间t1、t2，要验证机械能守恒定律，还需要测量的物理量为_两光电门之间的距离__，若该物理量用x表示，则当表达式mgx＝eq \f(1,2)(m＋M)eq \b\lc\[\rc\](\a\vs4\al\c1(\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(\f(d,t2)))2－\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(\f(d,t1)))2)) (用x和题目中给出的物理量的符号表示)成立时，机械能守恒定律得到验证。
【解析】 (1)由题图乙可知，游标为20分度，且第5个小格与主尺对齐，则游标卡尺的读数为d＝4 mm＋5×0.05 mm＝4.25 mm。
(2)如果发现遮光条通过光电门2的时间大于通过光电门1的时间，说明滑块做减速运动，右端偏低，应升高。
(3)调节定滑轮的高度，使牵引滑块的细线水平，还需要测量的物理量为两光电门间的距离；
根据题意，如果机械能守恒，则有mgx＝eq \f(1,2)(m＋M)eq \b\lc\[\rc\](\a\vs4\al\c1(\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(\f(d,t2)))2－\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(\f(d,t1)))2))成立，机械能守恒定律得到验证。
2. (2023·陕西汉中模拟)两只电压表V1、V2，量程分别为0.25 V和1.5 V，为了准确测量它们的内阻(约为几千欧)，备有以下器材：电阻箱R(0～9 999 Ω)，滑动变阻器R′(0～20 Ω)，直流电源E(2 V，内阻不计)，开关S，导线若干。请完成下列填空：
(1)有两位同学分别设计出如图甲、乙所示的实验电路图，其中更合理的是电路图_乙__(选填“甲”或“乙”)。
(2)按合理的电路，在图丙中用笔画线将实物器材连接完整。
(3)根据电路图，闭合前，应将滑动变阻器的滑片调到最_右__端(选填“左”或“右”)。
(4)调节电阻箱的阻值R和变阻器R′的滑片位置，使电压表V的示数U1＝0.250 V，记录此时电压表V2的示数U2和阻值R；多次改变阻值R和滑片位置，但保持U1＝0.250 V不变，得到多组U2、R值。
(5)处理数据，得到图丁所示的eq \f(U2,U1)－eq \f(1,R)关系图线。根据图线算出电压表V1的内阻为_5.0__kΩ，电压表V2的内阻为_3.0__kΩ(均取两位有效数字)。
【答案】 (2)见解析图
【解析】 (1)由于待测电压表的内阻远大于滑动变阻器R′的最大阻值，所以滑动变阻器采用分压式接法，更合理的是电路图乙。
(2)实物器材连接如图所示。
(3)闭合开关S前应先将滑动变阻器的滑片调到右端，使通过待测电压表两端的电压为零，保护电路。
(5)根据电路结构特点和闭合电路欧姆定律可得eq \f(U2,RV2)＝eq \f(U1,RV1)＋eq \f(U1,R)
整理可得eq \f(U2,U1)＝eq \f(RV2,RV1)＋RV2·eq \f(1,R)
eq \f(U2,U1)－eq \f(1,R)图线的斜率为k＝eq \f(5.0－0.6,1.46－0)＝RV2
则有RV2≈3.0 kΩ
eq \f(U2,U1)－eq \f(1,R)图线的纵截距为b＝0.6＝eq \f(RV2,RV1)
则有RV1≈5.0 kΩ。
3.如图，ABEC为柱状玻璃砖的横截面，BEC是以O为圆心的一段圆弧，E为圆弧的中点，圆弧BEC刚好与AB边和AC边相切，圆弧的半径为R，∠A＝60°。一束单色光照射在AB边的中点D，入射角为60°，进入玻璃砖后，折射光线从圆弧上射出后刚好过圆弧的圆心O，光在真空中传播速度为c，不考虑光在圆弧上的反射，求：
(1)玻璃砖对光的折射率；
(2)光在玻璃砖中传播的时间。
【答案】 (1)eq \f(\r(7),2) (2)eq \f(7－2\r(7)R,4c)
【解析】 (1)光路如图，O为圆弧的圆心，由几何关系可知过D点的法线与BO平行，由题意知∠BAO＝30°，
由几何关系可知DB＝eq \f(1,2)AB＝eq \f(\r(3),2)R
sin r＝eq \f(DB,DO)＝eq \f(DB,\r(DB2＋BO2))＝eq \f(\r(3),\r(7))
由题意可知，光在D点的入射角i＝60°，则折射率
n＝eq \f(sin i,sin r)＝eq \f(\r(7),2)。
(2)光在玻璃砖中传播的距离s＝eq \f(\r(7),2)R－R
光在玻璃砖中传播的速度v＝eq \f(c,n)
光在玻璃砖中传播的时间
t＝eq \f(s,v)＝eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(\f(7,4)－\f(\r(7),2)))eq \f(R,c)＝eq \f(7－2\r(7)R,4c)。
4.如图甲所示，我国自主研制的大型系留气球平台系统“极目一号”Ⅲ型浮空艇创造了多项科考纪录。图乙为某学习小组设计的浮空艇简化模型图：主、副气囊通过无漏气、无摩擦的左活塞分隔，主气囊(左活塞左边部分)内封闭有一定质量的氦气，副气囊(两活塞之间部分)的右活塞右侧与大气相通。当浮空艇在地面达到平衡时，左活塞与左挡板刚好接触(无挤压)，主气囊体积为2V0，副气囊体积为V0。当浮空艇缓慢上升至目标高度时，右活塞与右挡板刚好接触(无挤压)，此时周围环境温度为280 K，主、副气囊总体积增加了0.5V0。已知浮空艇导热性能良好，地面大气压强为p0＝1.0×105 Pa，温度为T0＝300 K，活塞厚度忽略不计。求：
(1)目标高度处的大气压强p；
(2)右挡板处设有传感器，当右活塞接触传感器时，会自动打开气控阀门对副气囊缓慢放气，直到右活塞回到初始位置。此时副气囊剩余气体质量与初始气体质量之比是多少？
【答案】 (1)0.8×105 Pa (2)eq \f(4,7)
【解析】 (1)设浮空艇上升至目标高度时，环境温度为T1＝280 K
主气囊体积为V1，副气囊体积为V1′，
由理想气体状态方程可得eq \f(p02V0,T0)＝eq \f(pV1,T1)①
eq \f(p0V0,T0)＝eq \f(pV1′,T1)②
浮空艇上升至目标高度时主、副气囊总体积增加了0.5V0，则V1＋V1′＝3.5V0③
联立求解p＝0.8×105 Pa。④
(2)由第(1)问可得V1＝eq \f(7,3)V0⑤
V1′＝eq \f(7,6)V0⑥
若要使右活塞回到初始位置，副气囊剩余气体体积为V3，则V3＝(2V0＋V0)－V1＝eq \f(2,3)V0⑦
副气囊剩余气体质量与初始气体质量之比为eq \f(m′,m)＝eq \f(V3,V1′)＝eq \f(4,7)。⑧