2024版高考物理二轮题型专练实验中档计算题增分练一含答案

这是一份2024版高考物理二轮题型专练实验中档计算题增分练一含答案，共6页。试卷主要包含了6 A时内阻约为0，4 s等内容，欢迎下载使用。

1.某物理活动小组想利用一根压缩的弹簧弹开带有遮光片的滑块来探究弹簧的弹性势能与形变量之间的关系，装置如图(a)所示，将带有刻度尺的长木板水平固定在桌面上，弹簧的左端固定在挡板上，弹簧左端对应刻度尺位置坐标为零，右端与滑块刚好接触(但不连接，弹簧为原长)，记录弹簧原长位置，现让滑块压缩弹簧至P点并锁定，P点位置坐标记为x0，然后在木板上弹簧原长位置处固定光电门，位置坐标记为x1。实验步骤如下：
(1)用游标卡尺测量遮光片的宽度d，其示数如图(b)所示，d＝_1.30__cm；
(2)将光电门连接计时器，解除弹簧锁定，滑块被弹开并沿木板向右滑动，计时器记录遮光片通过光电门的时间Δt，再测量滑块停止时的位置坐标记为x2，若已知遮光片与滑块总质量为m，则弹簧的弹性势能Ep＝eq \f(md2x2－x0,2Δt2x2－x1) (用物理量符号表示)；
(3)改变P点的位置，记录弹簧形变量x1－x0的数值，多次重复步骤(2)，通过计算得到多组Ep值，选择合适标度在坐标纸上描点作图，即可得到弹簧弹性势能与形变量的关系；
(4)若在实验过程中，某同学用图像法处理数据，以eq \f(1,Δt2)为纵坐标，以x为横坐标得图像如图(c)所示，设重力加速度为g，则该同学选择的横坐标x为_x2－x1__，由图线可得滑块与木板间的动摩擦因数μ＝eq \f(ad2,2bg) (用物理量的符号表示)。
【解析】 (1)游标卡尺主尺读数为1.3 cm，游标尺读数为0×0.1 mm，则d＝1.30 cm。
(2)x1位置的速度为v＝eq \f(d,Δt)
根据功能关系有Ep＝μmg(x2－x0)
根据动能定理有－μmg(x2－x1)＝0－eq \f(1,2)mv2
解得Ep＝eq \f(md2x2－x0,2Δt2x2－x1)。
(4)x1－x2的过程中，根据动能定理有－μmg(x2－x1)＝0－eq \f(1,2)mv2
可得eq \f(1,Δt2)＝eq \f(2μgx2－x1,d2)
则横坐标应为x2－x1，根据图像斜率可知k＝eq \f(a,b)＝eq \f(2μg,d2)
解得μ＝eq \f(ad2,2bg)。
2.某实验小组用图甲所示的电路探究某灯泡的电阻和功率随电压变化的规律，该灯泡在25 ℃时的电阻约为2.5 Ω，所加电压为2 V时的电阻约为4.0 Ω。图甲中其他部分器材的参数如下：
电源(电动势为4 V，内阻不计)；
电压表(量程为3 V时内阻约为3 kΩ，量程为15 V时内阻约为15 kΩ)；
电流表(量程为0.6 A时内阻约为0.1 kΩ，量程为3 A时内阻约为0.02 kΩ)。
(1)将图甲所示的实验电路补充完整，要求灯泡两端的电压自零开始调节；
(2)电压表示数用U表示，电流表示数用I表示，调整滑动变阻器滑片位置，得到多组U、I数据，根据得到的U、I数据画出的U－I图像如图乙所示，由图像可得灯泡在U＝1.0 V时的电阻为_2.0__Ω(保留两位有效数字)，由于实验存在系统误差，该测量值比真实值_偏小__(选填“偏大”“偏小”或“相等”)；
(3)将两个这样的小灯泡串联后接在电动势为3 V，内阻为2 Ω的电源上，则每个小灯泡消耗的功率约为_0.50__W，电源的效率约为_67%__(保留两位有效数字)。
【答案】 (1)见解析图
【解析】 (1)要求灯泡两端的电压自零开始调节，滑动变阻器应采用分压接法；电动势为4 V，则电压表量程选择3 V，由于灯泡的电阻远小于电压表内阻，则电流表应采用外接法，则实物连线如图所示。
(2)根据U－I图像可知，U＝1.0 V时，电流为I＝0.5 A，此时灯泡电阻为R＝eq \f(U,I)＝eq \f(1.0,0.5)＝2.0 Ω，
由于电流表采用外接法，误差来源于电压表的分流，使得电流表的示数大于通过灯泡的实际电流，则灯泡电阻的测量值比真实值偏小。
(3)将两个这样的小灯泡串联后接在电动势为3 V，内阻为2 Ω的电源上，设每个灯泡的电压为U，电流为I，根据闭合电路欧姆定律可得E＝2U＋Ir，
可得3＝2U＋2I，
在灯泡的U－I图像画出对应关系图像，如图所示
由图像交点可知，每个小灯泡消耗的功率约为P＝UI＝1×0.5 W＝0.50 W，
电源的效率约为η＝eq \f(P出,P总)＝eq \f(2UI,EI)＝eq \f(2×1,3)≈67%。
3.单级水火箭可以简化为如图(a)所示的下方开口的容器。容器中气体体积V＝3 L，压强p0＝1×105 Pa，下方水的深度h＝50 cm。单向气阀(不计质量)是一个只能朝一个方向通入气体的装置，它外部为橡胶材质，将其紧紧塞在容器口位置可将水堵住还能向容器内进行充气。单向气阀与容器口摩擦力的最大值f＝91.5 N。现用打气筒通过单向气阀向容器内一次次的充入压强p0＝1×105 Pa，V1＝300 mL的气体。当容器内的气体压强到达一定值时单向气阀和容器中的水被一起喷出，水火箭可以获得一定的速度发射。已知重力加速度g＝10 m/s2，容器口的横截面积S＝3×10－4 m2，水的密度ρ＝1×103 kg/m3。假设容器中的气体为理想气体，充气和喷水时忽略温度的变化。
(1)求水火箭刚好喷水时容器内气体压强p；
(2)求水火箭刚好喷水时的充气次数；
(3)水火箭喷水过程中，容器内气体的p－V图像如图(b)所示，试估算容器内气体从状态a到状态b从外部吸收的热量。
【答案】 (1)p＝4×105 Pa (2)N＝30
(3)Q＝832 J
【解析】 (1)对单向气阀受力分析
p0S＋f＝mg＋pS
解得p＝p0＋eq \f(f,S)－ρgh
带入数据得p＝4×105 Pa。
(2)气体做等温变化，有p0V＋Np0V1＝pV
解得充气次数N＝30。
(3)由p－V图像可知，外界对气体做功
W＝－208×4＝－832 J
(小格数在205—210个均算正确)
由热力学第一定律ΔU＝W＋Q＝0
所以气体吸收热量Q＝832 J
(参考范围：820 J～840 J)。
4.如图所示，与水平面夹角θ＝30°的传送带正以v＝2 m/s的速度沿顺时针方向匀速运行，A、B两端相距l＝10 m。现每隔1 s把质量m＝1 kg的工件(视为质点)轻放在传送带A端，在传送带的带动下，工件向上运动，工件与传送带间的动摩擦因数μ＝eq \f(\r(3),2)，g取10 m/s2，求：
(1)两个工件间的最小距离；
(2)传送带满载时与空载时相比，电机对传送带增加的牵引力。
【答案】 (1)x＝1.2 m (2)32.5 N
【解析】 (1)对工件受力分析，根据牛顿第二定律
μmgcs θ－mgsin θ＝ma
工件放上传送带后的加速度大小
a＝eq \f(μmgcs θ－mgsin θ,m)＝2.5 m/s2
经过t1时间与传送带速度相等，则加速时间、运动距离分别为t1＝eq \f(v,a)＝0.8 s
x1＝eq \f(v,2)t1＝0.8 m
再过t2＝0.2 s，放下一个工件，此时该工件距前一个工件的距离最小，有x＝x1＋vt2
代入数据解之得x＝1.2 m。
(2)工件与传送带共速后相对静止，在静摩擦力作用下做匀速直线运动直到B端，匀速距离为l－x1＝vt3
解得每个工件在传送带上的运动时间
t＝t1＋t3＝5.4 s
当第1个工件刚到达B端时，第6个工件已经在传送带上运动了0.4 s，而第7个工件还未放上；传送带上满载时，有1个工件在传送带上滑动，有5个工件相对传送带静止，传送带受到的摩擦力
f＝μmgcs θ＋5mgsin θ＝32.5 N，
电机对传送带增加的牵引力F＝f＝32.5 N。