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+中档计算题增分练四

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+中档计算题增分练四，共4页。试卷主要包含了某兴趣小组要测量一个重物的重力，2×9等内容，欢迎下载使用。

1.某兴趣小组要测量一个重物的重力。实验器材：一根轻弹簧、手机、1个200 g钩码、不计质量的细线、重物、刻度尺。由于重物的重力超过了弹簧的弹性限度，故该小组设计如下实验方案，已知本地重力加速度g＝9.8 m/s2。实验步骤：
(1)如图甲所示，用轻弹簧竖直挂起1个200 g钩码时，测出弹簧伸长量为1.00 cm；
(2)用弹簧与细线互成角度吊起重物，稳定时测出弹簧伸长量为4.00 cm，则此时弹簧的弹力大小为_7.84__N；
(3)用手机软件测出两侧细线与竖直方向夹角分别为α、β，如图乙所示。画出OA、OB的拉力的方向如图丙两侧虚线所示，请用图示法在图丙中画出二者的合力(已知单位长度表示的力为1.96 N)；
(4)由作图结果可得重物的重力为_11.76(11.17～12.35)__N(保留两位小数)。
【答案】 (3)见解析图
【解析】 (2)由胡克定律可得弹簧的劲度系数为k＝eq \f(F,Δx)＝eq \f(mg,Δx)＝eq \f(0.2×9.8,0.01) N/m＝196 N/m
弹簧的伸长量为4.00 cm时，弹簧弹力的大小为F1＝kx1＝196×0.04 N＝7.84 N。
(3)图示法画出二者的合力如图所示。
(4)由作图结果可得重物的重力为G＝F合＝6×1.96 N＝11.76 N
因为作图有误差，所以重力的范围为11.17 N～12.35 N。
2.采用伏安法测量电源电动势E和内阻r时，某研究性学习小组对此实验进行了如下探究：
(1)研究性学习小组首先按图甲所示的实验电路进行了测量。实验后，同学们对该实验方案进行了认真研究分析，发现实验的系统误差是由于电表的因素造成的，该实验的系统误差主要来源于_电流表的分压作用__。
(2)研究性学习小组对实验方案进行了优化，改进后的实验电路如图乙所示，a为待测电源，b为辅助电源，A、B两点间接有一灵敏电流计G。
①闭合开关S1、S2，调节R和R′使灵敏电流计G的示数为零，读出电流表和电压表的示数I1和U1；
②改变滑动变阻器R和R′的阻值，再次使灵敏电流计G示数为零，读出电流表和电压表的示数I2和U2；
③由上述步骤中测出的物理量，可以得出电动势E表达式为E＝eq \f(I1U2－I2U1,I1－I2) ，内电阻r的表达式r＝eq \f(U2－U1,I1－I2) 。
④该实验中E测_＝__E真(选填“>”“<”或“＝”)，r测_＝__r真(选填“>”“<”或“＝”)。
【解析】 (1)该电路图相当于电流表的内接，误差来源于电流表的分压作用。
(2)根据闭合电路的欧姆定律有E＝U1＋I1r，E＝U2＋I2r
联立解得E＝eq \f(I1U2－I2U1,I1－I2)
r＝eq \f(U2－U1,I1－I2)
在实验过程中，灵敏电流计G的示数为零，相当于A、B之间的等效电阻为零，利用消元法消除了电表内阻造成的系统误差，故有E测＝E真，r测＝r真。
3.如图所示，由绝热材料制成的长方形汽缸被固定的绝热隔板分为体积均为V0的左右两室，左、右两室内有相同质量的同种理想气体；稳定后左室气体的压强为p1、温度为T1，右室气体的压强为p2、温度为T2，T1>T2。现将隔板撤去，两种气体混合，最终达到平衡态。已知气体的内能与热力学温度的关系为U＝CT(其中C为比例系数，T为气体的热力学温度)。求最终达到平衡态时气体的温度T3和压强p3。
【答案】 T3＝eq \f(T1＋T2,2) p3＝eq \f(p1T2＋p2T1,4T1T2)(T1＋T2)
【解析】 题中左、右两室内有相同质量的同种理想气体，所以左右两室气体的比例系数C相同。
左室气体内能减少量ΔU1＝C(T1－T3)
右室气体内能增加量ΔU2＝C(T3－T2)
由热力学第一定律ΔU＝W＋Q
由于汽缸内气体与外界没有热交换Q＝0，也没有对外做功，外界也没有对气缸内气体做功W＝0，所以气缸内气体内能变化量ΔU＝0，即ΔU1＝ΔU2
由以上得T3＝eq \f(T1＋T2,2)
以所有气体为研究对象，由理想气体状态方程得eq \f(p1V0,T1)＋eq \f(p2V0,T2)＝eq \f(p32V0,T3)
p3＝eq \f(p1T2＋p2T1,4T1T2)(T1＋T2)。
4.如图所示，半径为R＝eq \f(8,3) m、内壁光滑的圆弧形管道固定在倾角为30°斜面上，其最低点B与斜面底边相切，与左侧竖直面内倾角为37°的光滑倾斜直轨道平滑连接，C点为圆管的末端且恰好在斜面的上边缘，圆心角∠BOC＝120°。现将一小球从倾斜直轨道的A点由静止释放，小球直径略小于圆形管道内径，可视为质点，小球到达圆轨道的C点时速度大小v＝4eq \r(3) m/s，重力加速度为g＝10 m/s2，sin 37°＝0.6，cs 37°＝0.8。
(1)求AB两点间的距离x1；
(2)小球离开管口后落在水平面上的D点(图中未画出)，求C点和D点的距离x2(答案中可以带根号)。
【答案】(1)x1＝eq \f(22,3) m (2)x2＝eq \r(43) m
【解析】 (1)小球由点A到点C，根据动能定理得
mgx1sin 37°－mg(R＋Rcs 60°)sin 30°＝eq \f(1,2)mv2－0
解得x1＝eq \f(22,3) m。
(2)设小球由C点到D点经历的时间为t，将小球在C点速度分解为平行斜面底边分速度v1和沿斜面向上分速度v2，
则有v1＝vcs 60°＝2eq \r(3) m/s，v2＝vsin 60°＝6 m/s
将速度v2分解为水平分速度和竖直分速度，如图所示
则有v2x＝v2cs 30°＝3eq \r(3) m/s，
v2y＝v2sin 30°＝3 m/s
竖直方向有－(R＋Rcs 60°)sin 30°＝v2yt－eq \f(1,2)gt2
联立解得t＝1 s
根据几何关系可得
x2＝eq \r(v2xt2＋v1t2＋\b\lc\[\rc\](\a\vs4\al\c1(R＋Rcs 60°sin 30°))2)
解得x2＝eq \r(43) m。