（新课标）2022年高考物理 考前指导专项训练十

新课标2022年高考物理考前指导专项训练十1.某实验小组利用力传感器和光电门传感器探究“动能定理”。将力传感器固定在小车上，用不可伸长的细线通过一个定滑轮与重物G相连，力传感器记录小车受到拉力的大小。在水平轨道上A、B两点各固定一个光电门传感器，用于测量小车的速度v1和v2，如图所示。在小车上放置砝码来改变小车质量，用不同的重物G来改变拉力的大小，摩擦力不计。（1）实验主要步骤如下：①测量小车和拉力传感器的总质量M1，把细线的一端固定在力传感器上，另一端通过定滑轮与重物G相连，正确连接所需电路；次数M/kg|v22－v12|/m2s-2DE/JF/NW/J10.5000.7600.1900.4000.20020.5001.650.4130.8400.42030.5002.40DE31.22W341.002.401.202.421.2151.002.841.422.861.43②将小车停在点C，由静止开始释放小车，小车在细线拉动下运动，除了光电门传感器测量速度和力传感器测量拉力的数据以外，还应该记录的物理量为_________；③改变小车的质量或重物的质量，重复②的操作。（2）右侧表格中M是M1与小车中砝码质量之和，DE为动能变化量，F是拉力传感器的拉力，W是F在A、B间所做的功。表中的DE3＝__________，W3＝__________（结果保留三位有效数字）。2.如图为“用DIS（位移传感器、数据采集器、计算机）研究加速度和力的关系”的实验装置。CAB（1）在该实验中必须采用控制变量法，应保持___________不变，用钩码所受的重力作为小车所受外力，用DIS测小车的加速度.（2）改变所挂钩码的数量，多次重复测量。在某次实验中根据测得的多组数据可画出a-F关系图线（如图所示）.①分析此图线的OA段可得出的实验结论是_________________________________。②此图线的AB段明显偏离直线，造成此误差的主要原因是（）A．小车与轨道之间存在摩擦B．导轨保持了水平状态C．所挂钩码的总质量太大D．所用小车的质量太大3.某研究性学习小组用如图（a）所示装置验证机械能守恒定律。让一个摆球由静止开始从A位置摆到B位置，若不考虑空气阻力，小球的机械能应该守恒，即，但直接测量摆球到达B点的速度v比较困难，现利用平抛的特性来间接地测出v。-13-\n如图（a）中，悬点正下方一竖直立柱上放置一个与摆球完全相同的小球（OB等于摆线长），当悬线摆至B处，摆球与小球发生完全弹性碰撞（速度互换），被碰小球由于惯性向前飞出作平抛运动。在地面上放上白纸，上面覆盖着复写纸，当小球落在复写纸上时，会在下面白纸上留下痕迹。用重锤线确定出A、B点的投影点N、M。重复实验10次（小球每一次都从同一点由静止释放），球的落点痕迹如图（b）所示，图中米尺水平放置，零刻度线与M点对齐。用米尺量出AN的高度h1、BM的高度h2，算出A、B两点的竖直距离，再量出M、C之间的距离x，即可验证机械能守恒定律。（已知重力加速度为g，两球的质量均为m。）（1）根据图（b）可以确定小球平抛时的水平射程为m。（2）用题中所给字母表示出小球平抛时的初速度v0=。（3）此实验中，小球从A到B过程重力势能的减少量ΔEP=，动能的增加量EK=，若要验证此过程中摆球的机械能守恒，实验数据应满足一个怎样的关系。（用题中的符号表示）4.如图所示为某一个平抛运动实验装置，让小球从斜槽导轨的水平槽口抛出，利用安置在槽口的光电门传感器测量小球平抛运动的初速度v0，利用安置在底板上的碰撞传感器测量小球的飞行时间t0并显示在计算机屏幕上，落地点的水平距离d由底座上的标尺读出。（1）（多选题）控制斜槽导轨的水平槽口高度h，让小球从斜槽的不同高度处滚下，以不同的速度冲出水平槽口在空中做平抛运动．以下说法正确的是（A）落地点的水平距离d与初速度v0成正比（B）落地点的水平距离d与初速度v0成反比（C）飞行时间t0与初速度v0成正比（D）飞行时间t0与初速度v0大小无关（2）小球从高为h的水平槽口抛出时初速度v0，落地点的水平距离为d。如果小球的初速度变为1.25v0，落地点的水平距离不变，那么水平槽口的高度应该变为________h。5．某物理兴趣小组的同学想用如图甲所示的电路探究一种热敏电阻的温度特性。（1）请按电路原理图将图乙中所缺的导线补接完整。为了保证实验的安全，滑动变阻器的滑动触头P在实验开始前应置于端（选填“a”或“b”）-13-\n（2）正确连接电路后，在保温容器中注入适量冷水。接通电源，调节R记下电压表和电流表的示数，计算出该温度下的电阻值，将它与此时的水温一起记入表中。改变水的温度，测量出不同温度下的电阻值。该组同学的测量数据如下表所示，请你在图丙的坐标纸中画出该热敏电阻的R－t关系图。对比实验结果与理论曲线（图中已画出）可以看出二者有一定的差异。除了读数等偶然误差外，还可能是什么原因造成？。温度/℃30405060708090100阻值/7.85.33.42.21.51.10.90.7（3）已知电阻的散热功率可表示为P散＝，其中k是比例系数，t是电阻的温度，是周围环境温度。现将本实验所用的热敏电阻接到一个恒流电源中，使流过它的电流恒为40mA,=20℃，k=0.16W/℃。由理论曲线可知：①该电阻的温度大约稳定在℃；②此时电阻的发热功率为W。6.某同学用如图甲所示的电路测定未知电阻Rx的值及电源电动势，R为电阻箱．（1）若图甲中电流表表盘有均匀刻度，但未标刻度值，而电源内阻与电流表的内阻均可忽略不计，能否测得Rx的值？　▲（填“能”或“不能”）．（2）若该同学后来得知电流表量程后，调节电阻箱R=R1时，电流表的示数为I1；R=R2时，电流表的示数为I2，则可求得电源的电动势为E=　▲．（3）该同学调节电阻箱的不同阻值，测得多组电流值，他把这些数据描在-R图象上，得到一直线，如图乙所示，由图线可得E=　▲V，Rx=　▲Ω．（结果保留三位有效数字）-13-\nR/Ω/A-12　　4　　681012乙7.实验小组为了测量一栋26层的写字楼每层的平均高度（层高）及电梯运行情况，让一位质量为m=60kg的同学站在放于电梯中体重计上，体重计内安装有压力传感器，电梯从一楼直达26楼，已知t=0至t=1s内，电梯静止不动，与传感器连接的计算机自动画出了体重计示数随时间变化的图线如图9所示。求：图9123212223t/sF/NO480600720（1）电梯启动和制动时的加速度大小（2）该大楼每层的平均层高8.质量为m1的登月舱连接在质量为m2的轨道舱上一起绕月球作圆周运动，其轨道半径是月球半径Rm的3倍。某一时刻，登月舱与轨道舱分离，轨道舱仍在原轨轨道上运动，登月舱作一瞬间减速后，沿图示椭圆轨道登上月球表面，在月球表面逗留一段时间后，快速启动发动机，使登月舱具有一合适的初速度，使之沿原椭圆轨道回到脱离点与轨道舱实现对接。由开普勒第三定律可知，以太阳为焦点作椭圆轨道运行的所有行星，其椭圆轨道半长轴的立方与周期的平方之比是一个常量。另，设椭圆的半长轴为a，行星质量为m，太阳质量为M0，则行星的总能量为-13-\n。行星在椭圆轨道上运行时，行星的机械能守恒，当它距太阳的距离为r时，它的引力势能为。G为引力恒量。设月球质量为M，不计地球及其它天体对登月舱和轨道舱的作用力。求：（1）登月舱减速时，发动机做了多少功？（2）登月舱在月球表面可逗留多长时间？9.从地面上以初速度v0=10m/s竖直向上抛出一质量为m=0．2kg的球，若运动过程中受到的空气阻力与其速率成正比关系，球运动的速率随时间变化规律如图所示，t1时刻到达最高点，再落回地面，落地时速率为v1=2m/s，且落地前球已经做匀速运动．（g=10m/s2）求：（1）球从抛出到落地过程中克服空气阻力所做的功；（2）球抛出瞬间的加速度大小；10．如图所示（俯视），MN和PQ是两根固定在同一水平面上的足够长且电阻不计的平行金属导轨.两导轨间距为L=0.2m，其间有一个方向垂直水平面竖直向下的匀强磁场B1=5.0T.导轨上NQ之间接一电阻R1=0.40Ω，阻值为R2=0.10Ω的金属杆垂直导轨放置并与导轨始终保持良好接触.两导轨右端通过金属导线分别与电容器C的两极相连.电容器C紧靠准直装置b，b紧挨着带小孔a（只能容一个粒子通过）的固定绝缘弹性圆筒.圆筒壁光滑，筒内有垂直水平面竖直向下的匀强磁场B2，O是圆筒的圆心，圆筒的内半径r=0.40m.DPQMNrR1bCaB2OR2FB1-13-\n（1）用一个方向平行于MN水平向左且功率恒定为P=80W的外力F拉金属杆，使杆从静止开始向左运动.已知杆受到的摩擦阻力大小恒为Ff=6N，求：当金属杆最终匀速运动时杆的速度大小及电阻R1消耗的电功率？（2）当金属杆处于（1）问中的匀速运动状态时，电容器C内紧靠极板的D处的一个带正电的粒子经C加速、b准直后从a孔垂直磁场B2并正对着圆心O进入筒中，该带电粒子与圆筒壁碰撞四次后恰好又从小孔a射出圆筒.已知该带电粒子每次与筒壁发生碰撞时电量和能量都不损失，不计粒子的初速度、重力和空气阻力，粒子的荷质比q/m=5×107(C/kg)，则磁感应强度B2多大（结果允许含有三角函数式）？11.如图所示，在直角坐标系xOy的原点O处有一放射源S，放射源S在xOy平面内均匀发射速度大小相等的正电粒子，位于y轴的右侧垂直于x轴有一长度为L的很薄的荧光屏MN，荧光屏正反两侧均涂有荧光粉，MN与x轴交于O'点。已知三角形MNO为正三角形，放射源S射出的粒子质量为m，带电荷量为q，速度大小为v，不计粒子的重力。（1）若只在y轴右侧加一平行于x轴的匀强电场，要使y轴右侧射出的所有粒子都能打到荧光屏MN上，试求电场强度的最小值Emin及此条件下打到荧光屏M点的粒子的动能；（2）若在力xOy平面内只加一方向垂直纸面向里的匀强磁场，要使粒子能打到荧光屏MN的反面O'点，试求磁场的磁感应强度的最大值Bmax；（3）若在xOy平面内只加一方向垂直纸面向里的匀强磁场，磁感应强度与（2）题中所求Bmax相同，试求粒子打在荧光屏MN的正面O'点所需的时间t1和打在荧光屏MN的反面O'点所需的时间t2之比。12.如图所示，在xoy坐标系中分布着三个有界场区：第一象限中有一半径为r=0.1m的圆形磁场区域，磁感应强度B1=1T，方向垂直纸面向里，该区域同时与x轴、y轴相切，切点分别为A、C；第四象限中，由y轴、抛物线FG（y=-10x2+x-0.025，单位：m）和直线DH（y=x-0.425，单位：m）构成的区域中，存在着方向竖直向下、强度E=2.5N/C的匀强电场；以及直线DH右下方存在垂直纸面向里的匀强磁场B2=0.5T。现有大量质量为1×10-6kg（重力不计），电量大小为2×10-4C，速率均为20m/s的带负电的粒子从处垂直磁场进入第一象限，速度方向与y轴夹角在0至180度之间。（1）求这些粒子在圆形磁场区域中运动的半径；（2）试证明这些粒子经过x轴时速度方向均与x轴垂直；（3）通过计算说明这些粒子会经过y轴上的同一点，并求出该点坐标。-13-\n13.如图所示，xOy坐标系内有匀强磁场，磁感应强度为B，方向垂直纸面向里，x<0区域内有匀强电场（图中未画出），y轴为电场右边界．磁场中放置一半径为R的圆柱形圆筒，圆心O1的坐标为（2R，0），圆筒轴线与磁场平行，现有范围足够大的平行电子束以速度v0从很远处垂直于y轴沿x轴正方向做匀速直线运动射入磁场区，已知电子质量为m，电荷量为e，不考虑打到圆筒表面的电子对射入磁场的电子的影响．求：（1）x<0区域内的匀强电场的场强大小和方向；（2）若圆筒外表面各处都没有电子打到，则电子初速度应满足什么条件？（3）若电子初速度满足v0＝，则y轴上哪些范围射入磁场的电子能打到圆筒上？圆筒表面有电子打到的区域和圆筒表面没有电子打到的区域的面积之比是多少？14．如图所示，在坐标原点有一放射源放出质量为m、带电量为+q的粒子，假设粒子的速率都为v，方向均沿纸面．现在x<a的区域加一垂直于纸面向里的匀强磁场，磁感应强度为，不计粒子的重力．求：axyO（1）粒子在磁场中运动的最短时间是多少？（2）为了使粒子不离开磁场，在x=处放一块与y轴平行的挡板，该挡板能吸收所有打到它上面的粒子，则板的长度至少为多少？1.【参考答案】（1）两光电门间的距离（2）0.600，0.6102.【参考答案】（1）小车的总质量，（2）①在质量不变的条件下，加速度与外力成正比，②C；3.【参考答案】-13-\n(1)0.646～0.653(2)(3)mg(h1－h2)mg(h1－h2)=x24.【参考答案】（1）AD（2）0.645．【参考答案】（1）如图所示；a（2）如图所示；①电流表的分压造成电阻的测量值总比真实值大；②随着温度的升高，热敏电阻的阻值变小，电流表的分压作用更明显，相对误差更大（3）①50（48～52均可）②4.8（4.5～5.1均可）.6．【参考答案】（1）能（2）E=（3）E=1.90V±0.02V；r=8.93Ω±0.05Ω7.【参考答案】解：（1）对于启动状态有：F1-mg=ma1解得a1=2m/s2对于制动状态有：mg-F3=ma3解得a3=2m/s2（2）电梯匀速运动的速度v=a1t1=4m/s从图中读得，电梯匀速上升的时间t2=18s电梯运动的总时间t=22s所以总位移s=v（t2+t）=×4×（18+22）=80m层高：h===3.2m8.【参考答案】解：-13-\n9.【参考答案】解：（1）由动能定理得(3分)（4分）克服空气阻力做功（2分）代入数据得：W=9.6J(1分)（2）空气阻力f=kv（2分）落地前匀速，则mg-kv1=0（2分）刚抛出时加速度大小为a0，则（2分）解得（1分）代入数据得：=60m/s2(1分)10．【参考答案】（1）5m/s；40W（2）见解析【解析】（1）金属杆先做加速度变小的加速运动，最终以最大速度匀速运动.设杆匀速运动时速度为v，回路中的感应电流为I，杆受到的安培力大小为FA，电阻R1消耗的电功率为P1，则（1）（2）（3）-13-\n联立（2）、（3）得：（4）将已知数据代入(4)式解得：以及：（2）设杆匀速运动时C两极板间的电压为U，带电粒子进入圆筒的速率为V、在磁场中作匀速圆周运动的半径为R，由于C与电阻R1并联，据欧姆定律得，；据动能定理有（5）带电粒子在磁场中作匀速圆周运动，（6）；联立（5）（6）得：（7）由于带电粒子与圆筒壁碰撞时无电量和能量损失，那么每次碰撞前后粒子速度大小不变、速度方向总是沿着圆筒半径方向，4个碰撞点与小孔a恰好将圆筒壁五等分，粒子在圆筒内的轨迹具有对称性，由5段相同的圆弧组成，设每段轨迹圆弧对应的圆心角为，则由几何关系可得：（8）有两种情形符合题意（如图所示）：（ⅰ）情形1：每段轨迹圆弧对应的圆心角为联立（7）（8）并代入值得：（9），将数据代入(9)式得：（10）aO1ROr（ⅱ）情形2：每段轨迹圆弧对应的圆心角为联立（7）（8）并代入-13-\n值得：代入数据，可得：11．【参考答案】（1）；=（2）（3）∶=1∶2。【解析】（1）所加电场电场强度的最小值Emin对应沿着y轴正方向射出的带电粒子正好打在荧光屏的端点M这一临界状态。对该临界态的粒子有，，其中为该粒子运动的时间解得；对此时从S射出能打到荧光屏上的任一粒子（包括打到荧光屏M点的粒子），设它到达屏时的动能为Ek，由动能定理有－，解得=。（2）由题意，所加磁场的最大磁感应强度Bmax对应来自S的粒子恰好经过荧光屏下端点N后打到这一临界状态，如图所示(圆心在)。从图中的几何关系得，粒子在磁场中做圆周运动的半径R满足粒子在磁场中做匀速圆周运动，洛伦兹力提供向心力，有，联立解得-13-\n。（3）打在荧光屏正面O点的粒子的圆弧轨迹见图(圆心在)，根据匀速圆周运动规律有，，由图中的几何关系得，联立解得∶=1∶2。12．【参考答案】（1）0.1m（2）见解析部分（3）见解析部分【解析】（1）（2）考察从A点以任意方向进入磁场的的粒子，设其从K点离开磁场，O1和O2分别是磁场区域和圆周运动的圆心，因为圆周运动半径和磁场区域半径相同，因此O1AO2K为菱形，离开磁场时速度垂直于O2K，即垂直于x轴，得证。（3）设粒子在第四象限进入电场时的坐标为（x，y1）,离开电场时的坐标为（x，y2）,离开电场时速度为v2，在B2磁场区域做圆周运动的半径为R2，有因v2的方向与DH成45º，且半径刚好为x坐标值，则粒子做圆周运动的圆心必在y轴上，在此磁场中恰好经过四分之一圆周，并且刚好到达H处，H点坐标为（0，-0.425）。13．【参考答案】（1）E＝v0B，方向沿y轴负方向（2）v0<（3）见解析部分【解析】（1）由题意可得在x<0区域内，平行电子束做匀速直线运动，所以有Ee＝ev0B，解得E＝v0B，方向沿y轴负方向。（2）如图所示，设电子进入磁场回旋轨道半径为r，则ev0B＝m，若没有电子打到圆筒表面，则r<R，可解得v0<。（3）根据ev0B＝m，v0＝，解得r＝3R，-13-\n大量电子从y轴上不同点进入磁场，轨迹如图，从O上方P点射入的电子刚好擦过圆筒，OO2＝＝2R，OP＝OO2＋r＝（3＋2）R，同理可得到O距下方Q点的距离OQ＝（2－3）R，y轴上坐标为[－（2－3）R，（3＋2）R]区域内射入的电子能打到圆筒上，由图可知，圆弧ABC对应的表面有电子打到的区域对应的角为240°，所以圆筒表面有电子打到的区域和圆筒表面没有电子打到的区域的面积之比为2∶1．14．【参考答案】（1）（2）【解析】（1）粒子在磁场中运动，洛伦兹力提供向心力，得，如图所示，当粒子从x=a这一点离开磁场时时间最短。axyO21Oyxa（2）要使粒子不离开磁场，两种临界情况如图所示，即挡板的最高点为；最低点为；所以挡板长度为d=y1-y2=。-13-