（新课标地区专用）2020高考物理提分定时练辑非选择题定时训练：14（含解析）.pdf

第 1 页 共 8 页 1 非选择题定时训练 14非选择题定时训练 14 (限时：60 分钟) 三、实验题 13(2019·福建泉州市 5 月第二次质检)某同学做验证向心力与线速度关系的实验装置如 图 1 所示，一轻质细线上端固定在力传感器上，下端悬挂一小钢球钢球静止时刚好位于光 电门中央主要实验步骤如下： 图 1 用游标卡尺测出钢球直径d； 将钢球悬挂静止不动，此时力传感器示数为F1，用米尺量出线长L; 将钢球拉到适当的高度处静止释放，光电门计时器测出钢球的遮光时间为t，力传感器示 数的最大值为F2； 已知当地的重力加速度大小为g，请用上述测得的物理量表示： (1)钢球经过光电门时的线速度表达式v_，向心力表达式F向m_； v2 R (2)钢球经过光电门时所受合力的表达式F合_； (3)若在实验误差允许的范围内F向F合，则验证了向心力与线速度的关系该实验可能的 误差有：_. (写出一条即可) 第 2 页 共 8 页 2 答案 (1) (2)F2F1 (3)摆线的长度测量有误差 d t F1d2 gt2Ld 2 解析 (1)钢球的直径为d，遮光时间为t，所以钢球通过光电门的速度 ：v ，根据题意知， d t 钢球圆周运动的半径为：RL ，钢球质量：m，向心力表达式：F向m. d 2 F1 g v2 R F1d2 gt2Ld 2 (2)钢球经过光电门时只受重力和细线的拉力，由分析可知，钢球通过光电门时，细线的拉力 最大，大小为F2，故所受合力为F合F2F1. (3)根据向心力表达式知，可能在测量摆线长度时存在误差 14 (2019·河南顶级名校第四次联测)某同学将一只量程为 100A 的灵敏电流计改装成电流 表和两个量程的电压表 改装后的电路图如图 2 甲所示 图中 G 表示灵敏电流计，Ra、Rb和Rc 是三个定值电阻，K 是选择开关，可以分别置于a、b、c位置，从而实现多功能测量 图 2 (1)首先根据如图乙所示电路，用半偏法测定灵敏电流计 G 的内阻先将R的阻值调至最大， 闭合 S1，调节R的阻值，使 G 的指针偏转到满刻度，然后闭合 S2，调节R的阻值，使 G 的 指针_，此时，就认为电阻箱R的读数等于 G 的内阻由于半偏法实验原理不完善 导致 G 的内阻测量值比真实值偏_(填“大”或“小”) (2)若用半偏法测得 G 的内阻为 900. 选择开关置于a时，构成量程为 01mA 的电流表，则电阻Ra阻值应为_； 选择开关置于b时，构成量程为 01V 的电压表，则电阻Rb阻值应为_； 选择开关置于c时，构成量程为 03V 的电压表，则电阻Rc阻值应为_. 第 3 页 共 8 页 3 (3)半偏法测量 G 内阻的误差又会导致改装成的电流表、 电压表测量结果_ (填 “偏大” 或“偏小”) 答案 (1)半偏 小 (2)100 910 2910 (3)偏小 解析 (1)半偏法测电阻实验步骤：第一步，按原理图连好电路；第二步，先将R的阻值调至 最大，闭合 S1，调节R的阻值，使 G 的指针偏转到满刻度 ； 第三步，闭合 S2，调节R的阻值， 使 G 的指针半偏，记下电阻箱读数，此时电阻箱R的读数等于 G 的内阻； 实际上电阻箱并入后的电路的总电阻减小了，干路电流增大了，灵敏电流计半偏时，流过电 阻箱的电流大于流过灵敏电流计的电流，电阻箱接入的电阻小于灵敏电流计的电阻，所以， 该测量值略小于实际值； (2)选择开关置于a时，构成量程为 01mA 的电流表，则电阻Ra阻值应为Ra IgRg IIg 100； 1 × 104× 900 1 × 1031 × 104 选择开关置于b时，构成量程为 01V 的电压表，则电阻Rb阻值应为Rb UIgRg I 910； 11 × 104× 900 1 × 103 选择开关置于c时，构成量程为 03V 的电压表，则电阻Rc阻值应为Rc UIgRg I 2910； 31 × 104× 900 1 × 103 (3)半偏法测量 G 的内阻时，测量值略小于实际值，改装成电流表时的并联电阻偏小，实际量 程大于所要改装的电流表的量程；改装成电压表时的串联电阻偏大，其实际量程也大于所要 改装的电压表的量程，用它们测量结果偏小 四、计算题 15.(2019·甘肃省最后一次联考)课间， 小白同学在足够大的水平桌面上竖直放置了一块直角 三角板，如图 3，然后将一长L15cm 的直尺靠在三角板上刻度h19cm 处的A点，下端放 在水平桌面上的B点，让另一同学将一物块从直尺顶端由静止释放，最终物块停在水平桌面 上的C点(图中未画出)，测得B、C间的距离x113cm.改变直尺一端在三角板上放着点的位 置，物块仍从直尺顶端由静止释放，物块在水平桌面上停止的位置离三脚板底端O的距离x 会发生变化已知物块与水平桌面间的动摩擦因数10.6，物块运动过程中三角板和直尺 第 4 页 共 8 页 4 均静止不动，不计物块通过B点时的机械能损失 图 3 (1)求物块与直尺间的动摩擦因数2； (2)改变直尺一端在三角板上放置点的位置， 求物块从直尺顶端由静止释放后在水平桌面上停 止的位置离三角板底端O的最大距离xm. 答案 (1)0.1 (2)cm 25 5 2 解析 (1)设ABO，对物块，由能量守恒定律可知mgh12mgcos·L1mgx1 由几何关系可知 cos L2h12 L 4 5 解得物块与直尺之间的动摩擦因数20.1. (2)设直尺与水平方向的夹角为，由能量守恒定律可知，mgh2mgcos·L1mgx2 hLsin 物块在水平桌面上停止的位置离三角板底端O的距离xLcosx2 代入数据可得x25(sin cos) cm 1 2 可得最大距离xm×25cmcm 1 1 2 2 25 5 2 16.(2019·湖北宜昌市四月调研)如图 4 所示，在倾角为的斜面上，固定有间距为l的平 行金属导轨，现在导轨上，垂直导轨放置一质量为m的金属棒ab，整个装置处于垂直导轨平 面斜向上的匀强磁场中，磁感应强度大小为B，导轨与电动势为E、内阻为r的电源连接，金 属棒ab与导轨间的动摩擦因数为，且tan，最大静摩擦力等于滑动摩擦力，重力加 速度为g，金属棒和导轨电阻不计，现闭合开关，发现滑动变阻器接入电路阻值为 0 时，金 属棒不能静止 第 5 页 共 8 页 5 图 4 (1)判断金属棒所受的安培力方向； (2)求使金属棒在导轨上保持静止时滑动变阻器接入电路的最小阻值R1和最大阻值R2. 答案 (1)平行于斜面向上 (2)r r BEl mgsinmgcos BEl mgsinmgcos 解析 (1)由左手定则可判断金属棒所受安培力的方向平行于斜面向上 (2)当使金属棒保持静止的滑动变阻器R阻值最小为R1时，金属棒所受安培力为最大值F1， 所受的摩擦力为最大静摩擦力，方向平行斜面向下，则由平衡条件得 FN1mgcos F1mgsinFfmax FfmaxFN1 由闭合电路欧姆定律有：I1， E R1r 安培力F1BI1l 联立以上各式解得滑动变阻器R的最小值为R1r BEl mgsinmgcos 当使金属棒保持静止的滑动变阻器R阻值最大为R2时，金属棒所受安培力为最小值F2，所受 的摩擦力为最大静摩擦力，方向平行斜面向上，同理可得F2mgsinmgcos 由闭合电路欧姆定律有，I2，安培力F2BI2l E R2r 联立以上各式解得滑动变阻器R的最大值为R2r. BEl mgsinmgcos 第 6 页 共 8 页 6 17.如图 5 所示， 水平桌面上质量为m的薄木板右端叠放着质量也为m的小物块， 木板长为L， 整体处于静止状态 已知物块与木板间的动摩擦因数为， 木板与桌面间的动摩擦因数为， 4 最大静摩擦力等于滑动摩擦力，重力加速度为g. 图 5 (1)若使木板与物块一起以初速度v0沿水平桌面向右运动，求木板向右运动的最大距离s0； (2)若对木板施加水平向右的拉力F，为使木板沿水平桌面向右滑动且与物块间没有相对滑 动，求拉力F应满足的条件； (3)若给木板施加大小为F3mg、方向沿水平桌面向右的拉力，经过时间t0，撤去拉力F， 此后运动过程中小物块始终未脱离木板，求木板运动全过程中克服桌面摩擦力所做的功W. 答案 (1) (2)，所以物块与木板之间发生相对滑动 5mg 2 物块的加速度：a1g 撤去拉力F时物块的速度：v1a1t0gt0 对木板：Fmgma2 2mg 4 得：a2g 3 2 撤去拉力F时木板的速度：v2a2t0gt0 3 2 撤去拉力F后木板的加速度：a3g 3 2 设撤去拉力F后，再经过时间t1，物块与木板达到共同速度v，之后再经过时间t2，木板停 止滑行 则：va1(t0t1)a2t0a3t1 得：t1t0；vgt0 1 5 6 5 达到共同速度后：2mg·2ma4 4 加速度：a4g 1 4 t2t0 06 5gt 0 g 4 24 5 木板运动的总位移：st1t23.9gt v2t0 2 v2v 2 v 2 02 木板运动全过程中克服桌面摩擦力所做的功： 第 8 页 共 8 页 8 W2mg××3.9gt1.95m(gt0)2. 4 02