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1、
非選擇題標(biāo)準(zhǔn)練(五)
三、非選擇題(本題共7小題,共55分)
17.(5分)(2018·高考天津卷)某研究小組做“驗(yàn)證力的平行四邊形定則”實(shí)驗(yàn),所用器材有:方木板一塊,白紙,量程為5 N的彈簧測力計(jì)兩個(gè),橡皮條(帶兩個(gè)較長的細(xì)繩套),刻度尺,圖釘(若干個(gè)).
(1)具體操作前,同學(xué)們提出了如下關(guān)于實(shí)驗(yàn)操作的建議,其中正確的有________.
A.橡皮條應(yīng)和兩繩套夾角的角平分線在一條直線上
B.重復(fù)實(shí)驗(yàn)再次進(jìn)行驗(yàn)證時(shí),結(jié)點(diǎn)O的位置可以與前一次不同
C.使用測力計(jì)時(shí),施力方向應(yīng)沿測力計(jì)軸線;讀數(shù)時(shí)視線應(yīng)正對測力計(jì)刻度
D.用兩個(gè)測力計(jì)互成角度拉橡皮條時(shí)的拉力必須都小于只用一
2、個(gè)測力計(jì)時(shí)的拉力
(2)該小組的同學(xué)用同一套器材做了四次實(shí)驗(yàn),白紙上留下的標(biāo)注信息有結(jié)點(diǎn)位置O、力的標(biāo)度、分力和合力的大小及表示力的作用線的點(diǎn),如下圖所示.其中對于提高實(shí)驗(yàn)精度最有利的是________.
解析:(1)由力的平行四邊形定則知,橡皮條和兩繩套夾角的角平分線不一定在一條直線上,兩分力的大小也不一定小于合力,A、D項(xiàng)錯(cuò)誤;驗(yàn)證力的平行四邊形定則時(shí),每次實(shí)驗(yàn)需保證合力與分力作用效果相同,結(jié)點(diǎn)O必須在同一位置,但重復(fù)實(shí)驗(yàn)時(shí),可以改變合力的大小,故結(jié)點(diǎn)O的位置可以與前一次不同,B項(xiàng)正確;使用測力計(jì)測力時(shí),施力方向應(yīng)沿測力計(jì)軸線方向,讀數(shù)時(shí)視線應(yīng)正對測力計(jì)刻度,C項(xiàng)正確.
(2)為
3、了減小畫圖時(shí)表示力的方向的誤差,記錄各個(gè)力的方向時(shí),需要確定相對較遠(yuǎn)的兩個(gè)點(diǎn),然后連線確定力的方向,A項(xiàng)錯(cuò)誤;根據(jù)紙張大小,選擇合適的標(biāo)度,使圖盡量大,所以B項(xiàng)正確,C、D項(xiàng)錯(cuò)誤.
答案:(1)BC (2)B
18.(5分)某同學(xué)對電阻絲的電阻與哪些因素有關(guān)進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)探究,現(xiàn)有如下器材:
電源E(電動(dòng)勢為4 V,內(nèi)阻約為1 Ω);
電流表A1(量程為5 mA,內(nèi)阻約為10 Ω);
電流表A2(量程為0.6 A,內(nèi)阻約為1 Ω);
電壓表V1(量程為3 V,內(nèi)阻約為1 kΩ);
電壓表V2(量程為15 V,內(nèi)阻約為3 kΩ);
滑動(dòng)變阻器R1(0~2 Ω);
滑動(dòng)變阻器R2(0
4、~20 Ω);
開關(guān)及導(dǎo)線若干.
他對電阻絲做了有關(guān)測量,數(shù)據(jù)如下表所示:
編號
金屬絲直
徑D/mm
金屬絲直徑的
二次方/mm2
金屬絲長
度L/cm
電阻R/Ω
1
0.280
0.078 4
100.00
16.30
2
0.280
0.078 4
50.00
8.16
3
0.560
0.313 6
100.00
4.07
(1)如圖是他測量編號為2的電阻絲電阻時(shí)備選的原理圖,則該同學(xué)應(yīng)選擇電路________(選填“A”或“B”)進(jìn)行測量,其中電流表應(yīng)選________,電壓表應(yīng)選__________,滑動(dòng)變阻器應(yīng)選_______
5、_.
(2)請你認(rèn)真分析表中數(shù)據(jù),寫出電阻R與L、D間的關(guān)系式:R=________(比例系數(shù)用k表示),并求出比例系數(shù)k=________Ω·m(結(jié)果保留兩位有效數(shù)字).
答案:(1)A A2 V1 R2 (2)k 1.0×10-6
19.(9分)為了研發(fā)超高速的新型交通工具Hyperloop One,某公司完成了圖示的軌道測試,現(xiàn)簡化為下述過程.軌道全長1 000 m,在軌道之后鋪設(shè)了450 m減速沙堆,車輛全程保持懸浮,車輛質(zhì)量為260 kg.忽略軌道和空氣產(chǎn)生的阻力.車輛從軌道的一端由靜止啟動(dòng),在電磁作用下加速,加速度大小為2g,直到達(dá)到最大速度540 km/h后關(guān)閉動(dòng)力,最
6、后在沙堆的阻力作用下減速,恰好停在減速沙堆的中點(diǎn).視車輛為質(zhì)點(diǎn),取g=10 m/s2.在這次測試中:
(1)求該車的“百公里加速時(shí)間”(從靜止加速到100 km/h的時(shí)間);
(2)求該車從啟動(dòng)到停下的總時(shí)間;
(3)求該車在沙堆上所受到的平均阻力.
解析:(1)由t== s≈1.39 s.
(2)s1==562.5 m(其中vm=150 m/s)
t1== s=7.5 s
而關(guān)閉動(dòng)力后勻速運(yùn)動(dòng)s2=437.5 m,t2=≈2.92 s
減速階段t3===3 s
t=t1+t2+t3=13.42 s.
(3)a′=50 m/s2,則f=ma′=13 000 N.
答案:見
7、解析
20.(12分)(2019·麗水一模)如圖所示,在傾角為30°的光滑斜面上,一輕質(zhì)彈簧兩端連接兩個(gè)質(zhì)量均為m=1 kg的物塊B和C.物塊C緊靠著擋板P,物塊B通過一跨過光滑定滑輪的輕質(zhì)細(xì)繩與質(zhì)量m0=8 kg,可視為質(zhì)點(diǎn)的小球A相連,與物塊B相連的細(xì)繩平行于斜面,小球A在外力作用下靜止在對應(yīng)圓心角為60°,半徑R=2 m的光滑圓弧軌道的最高點(diǎn)a處,此時(shí)細(xì)繩恰好伸直且無拉力,圓弧軌道的最低點(diǎn)b與光滑水平軌道bc相切.現(xiàn)由靜止釋放小球A,當(dāng)小球A滑至b點(diǎn)時(shí),物塊B未到達(dá)a點(diǎn),物塊C恰好離開擋板P,此時(shí)細(xì)繩斷裂.已知重力加速度g取10 m/s2,彈簧始終處于彈性限度內(nèi),細(xì)繩不可伸長,定滑輪的
8、大小不計(jì).求:
(1)彈簧的勁度系數(shù);
(2)在細(xì)繩斷裂后的瞬間,小球A對圓弧軌道的壓力大?。?
解析:(1)小球A位于a處時(shí),繩無張力且物塊B靜止,故彈簧處于壓縮狀態(tài)
對B由平衡條件有kx=mgsin 30°
當(dāng)C恰好離開擋板P時(shí),C的加速度為0,故彈簧處于拉伸狀態(tài)
對C由平衡條件有kx′=mgsin 30°
由幾何關(guān)系知R=x+x′
代入數(shù)據(jù)解得k==5 N/m.
(2)物塊A在a處與在b處時(shí),彈簧的形變量相同,彈性勢能相同,A、B系統(tǒng)的機(jī)械能相等,有
m0gR(1-cos 60°)=mgRsin 30°+m0v+mv
將A在b處的速度分解,由速度分解關(guān)系有vAco
9、s 30°=vB
代入數(shù)據(jù)解得vA==4 m/s
在b處,對A由牛頓定律有N-m0g=m0
代入數(shù)據(jù)解得N=m0g+m0=144 N
由牛頓第三定律,小球A對圓軌道的壓力大小為N′=144 N.
答案:(1)5 N/m (2)144 N
21.(4分)(2019·湖州模擬)如圖甲所示,在“用雙縫干涉測光的波長”實(shí)驗(yàn)中,將實(shí)驗(yàn)儀器按要求安裝在光具座上,并選用縫間距d=0.20 mm的雙縫屏.然后,接通電源使光源正常工作.已知像屏與雙縫屏間的距離L=700 mm.
(1)已知測量頭上主尺的最小刻度是毫米,副尺(游標(biāo)尺)上有20分度.某同學(xué)調(diào)整手輪后,從測量頭的目鏡看去,使分劃
10、板中心刻度線與某條紋A中心對齊,如圖乙所示,此時(shí)測量頭上主尺和游標(biāo)尺的示數(shù)如圖丙所示,則此示數(shù)為________ mm;接著再轉(zhuǎn)動(dòng)手輪,使分劃板中心刻度線與某條紋B中心對齊,測得A條紋到B條紋間的距離為8.40 mm.利用上述測量結(jié)果,經(jīng)計(jì)算可得經(jīng)濾光片射向雙縫的色光的波長λ=________ m(保留2位有效數(shù)字).
(2)另一同學(xué)按實(shí)驗(yàn)裝置安裝好儀器后,觀察到光的干涉現(xiàn)象很明顯.若他對實(shí)驗(yàn)裝置進(jìn)行改動(dòng)后,在像屏上仍能觀察到清晰的條紋,且條紋數(shù)目有所增加.以下改動(dòng)可能會實(shí)現(xiàn)這個(gè)效果的是________.
A.僅將濾光片移至單縫和雙縫之間
B.僅將單縫與雙縫間距增大少許
C.僅將單縫與
11、雙縫的位置互換
D.僅將紅色濾光片換成綠色濾光片
解析:(1)測量頭上示數(shù)為5×0.05 mm=0.25 mm;A條紋與B條紋間的中心距離為8.40 mm,共5個(gè)條紋間隔,則相鄰條紋間隔Δx=1.68 mm,由Δx=λ,解得經(jīng)濾光片射向雙縫的色光的波長λ=4.8×10-7 m.
(2)根據(jù)條紋間隔公式Δx=λ知,若要使觀察到清晰的條紋數(shù)目增加,即減小條紋間距,則可以減小濾光片射向雙縫的色光的波長λ,即可以將紅色濾光片換成綠色濾光片,選項(xiàng)D正確.
答案:(1)0.25 4.8×10-7 (2)D
22.(10分)如圖所示,在空間XOY的第一象限內(nèi)存在一沿-X軸方向,大小為E的勻強(qiáng)電場.
12、現(xiàn)有一質(zhì)量為m,電荷量為+q的帶電微粒(重力不計(jì)),在A(L,L)點(diǎn)無初速度釋放,通過Y軸上的P點(diǎn)進(jìn)入第二象限,在第二象限內(nèi)存在沿-Y軸方向的勻強(qiáng)電場,帶電微粒最終從C(-2L,0) 點(diǎn)離開第二象限.
(1)求第二象限內(nèi)電場強(qiáng)度大?。繋щ娢⒘腃點(diǎn)離開的速度是多少?
(2)若第二象限內(nèi)僅存在垂直紙面的勻強(qiáng)磁場,要使帶電微粒仍從C(-2L,0)點(diǎn)離開,求磁感應(yīng)強(qiáng)度大小?
(3)若改變帶電微粒釋放點(diǎn)的位置,使微粒仍從P點(diǎn)進(jìn)入第二象限,在第二象限僅有垂直紙面的圓形勻強(qiáng)磁場,要使得微粒從C點(diǎn)離開的速度與只存在電場時(shí)完全相同,則第二象限內(nèi)圓形勻強(qiáng)磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度最小是多少?此時(shí)圓形勻強(qiáng)磁場的面
13、積是多少?
解析:畫出粒子運(yùn)動(dòng)軌跡,結(jié)合動(dòng)能定理和平拋公式即可解題;做圓周運(yùn)動(dòng)到達(dá)C點(diǎn),根據(jù)洛倫茲力提供向心力結(jié)合幾何關(guān)系即可求出磁感應(yīng)強(qiáng)度大??;因在磁場中速度大小不變,故改變帶電微粒釋放點(diǎn)的位置到P點(diǎn)時(shí)速度已經(jīng)達(dá)到vC,畫出粒子運(yùn)動(dòng)軌跡,根據(jù)洛倫茲力提供向心力結(jié)合幾何知識即可求出磁感應(yīng)強(qiáng)度和圓形勻強(qiáng)磁場的面積.
(1)粒子運(yùn)動(dòng)軌跡如圖所示:
在第一象限內(nèi):根據(jù)動(dòng)能定理得:qEL=mv
進(jìn)入第二象限,在水平方向:2L=vPt
在豎直方向:L=at2
加速度為:a=
聯(lián)立可得:E′=E,vP=
在C點(diǎn)的豎直速度為:vCY=at
水平速度為:vCX=vP
聯(lián)立可得:vC=
14、
方向與-X軸夾角45°.
(2)做圓周運(yùn)動(dòng)到達(dá)C點(diǎn),如圖所示:
半徑滿足:R2=4L2+(R-L)2,解得:R=2.5L
根據(jù)洛倫茲力提供向心力:qBvP=m,可得
B=.
(3)因在磁場中速度大小不變,故改變帶電微粒釋放點(diǎn)的位置后,微粒到P點(diǎn)時(shí)速度已經(jīng)達(dá)到
vP=vC=
要使磁感應(yīng)強(qiáng)度B最小,則半徑最大,如圖所示:
粒子進(jìn)入第二象限時(shí)就進(jìn)入磁場,從D點(diǎn)離開,過C點(diǎn)速度的反向沿長線過水平位移的中點(diǎn),由幾何關(guān)系有,===L,==L
所以軌跡半徑:R=(+1)L
根據(jù)洛倫茲力提供向心力:qBvP=m
所以可得:B=
圓形磁場的半徑為r=L
所以面積為:S=πL2
15、.
答案:(1)E ,方向與-X軸夾角45°
(2) (3) πL2
23.(10分)如圖所示,平行金屬導(dǎo)軌PQ、MN相距d=2 m,導(dǎo)軌平面與水平面夾角α=30°,導(dǎo)軌上端接一個(gè)R=6 Ω的電阻,導(dǎo)軌電阻不計(jì),磁感應(yīng)強(qiáng)度B=0.5 T 的勻強(qiáng)磁場垂直導(dǎo)軌平面向上,一根質(zhì)量為m=0.2 kg、電阻r=4 Ω的金屬棒ef垂直導(dǎo)軌PQ、MN靜止放置,距離導(dǎo)軌底端x1=3.2 m,另一根絕緣塑料棒gh與金屬棒ef平行放置,絕緣塑料棒gh從導(dǎo)軌底端以初速度v0=10 m/s沿導(dǎo)軌上滑并與金屬棒正碰(碰撞時(shí)間極短),此后絕緣塑料棒gh沿導(dǎo)軌下滑,金屬棒ef沿導(dǎo)軌上滑x2=0.5 m后停下,在此過程
16、中電阻R上產(chǎn)生的熱量為Q=0.36 J,已知兩棒與導(dǎo)軌間的動(dòng)摩擦因數(shù)均為μ=,g取10 m/s2,求:
(1)絕緣塑料棒gh與金屬棒ef碰撞前瞬間,絕緣塑料棒的速率;
(2)碰撞后金屬棒ef向上運(yùn)動(dòng)過程中的最大加速度;
(3)金屬棒ef向上運(yùn)動(dòng)過程中通過電阻R的電荷量.
解析:(1)絕緣塑料棒與金屬棒相碰前,做勻減速直線運(yùn)動(dòng).根據(jù)牛頓第二定律可得Mgsin 30°+μMgcos 30°=Ma1
根據(jù)運(yùn)動(dòng)學(xué)公式可得v-v=2a1x1
解得v1=6 m/s.
(2)設(shè)金屬棒剛開始運(yùn)動(dòng)時(shí)速度為v,由能量守恒定律可得Q+mgx2sin 30°+μmgx2cos 30°=mv2
解得v=4 m/s
金屬棒剛開始運(yùn)動(dòng)時(shí)加速度最大,此時(shí)感應(yīng)電動(dòng)勢
E=Bdv=4 V
感應(yīng)電流I==0.4 A
安培力F=BdI=0.4 N
由牛頓第二定律可得
mgsin 30°+μmgcos 30°+F=mam
解得am=12 m/s2.
(3)通過電阻R的電荷量為q===0.05 C.
答案:(1)6 m/s (2)12 m/s2 (3)0.05 C