題型必刷練2“3實(shí)驗(yàn)+4計(jì)算”

1.某實(shí)驗(yàn)小組的甲、乙、丙三位同學(xué)利用如圖所示的（a）、（b）、（c）三個(gè)實(shí)驗(yàn)裝置，分別進(jìn)行“探

究平拋運(yùn)動(dòng)的特點(diǎn)”實(shí)驗(yàn)。

（1）甲同學(xué)采用如圖（a）所示裝置。用小錘擊打彈性金屬片，金屬片把A球沿水平方向彈出,

同時(shí)B球被松開自由下落，甲同學(xué)只聽到一次球落地發(fā)出的撞擊聲，改變小錘打擊的力度，即改

變A球被彈出時(shí)的速度，仍然只聽到一次球落地聲音，這說明A球；

（2）乙同學(xué)利用手機(jī)的頻閃拍照功能，得到如圖（b）所示的小球做平拋運(yùn)動(dòng)頻閃照片，小球在

平拋運(yùn)動(dòng)中的幾個(gè)位置如圖中的a、b、c、d所示，圖中每個(gè)小方格的邊長L=2.5cm,重力加速

度g=10m/s2,則手機(jī)拍照曝光時(shí)間間隔為s,小球經(jīng)過c點(diǎn)時(shí)的速度大

小vc=m/s（V41=6.40,結(jié)果保留三位有效數(shù)字）；

（3）丙同學(xué)采用如圖（c）所示實(shí)驗(yàn)裝置進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。下列器材問題或操作方式會(huì)對實(shí)驗(yàn)結(jié)果帶來

影響的是。（選填選項(xiàng)代號）

A.槽與小球間有摩擦

B.槽末端切線不水平

C.小球每次自由滾下的初始位置不同

D.實(shí)驗(yàn)時(shí)小球在釋放瞬間有初速度

【解答】解：（1）在A球水平初速度不同的情況下，聽到的都是一個(gè)聲音，說明A和B是同時(shí)

落地的，豎直方向的運(yùn)動(dòng)是相同的，說明平拋運(yùn)動(dòng)豎直方向是自由落體運(yùn)動(dòng)；

（2）豎直方向是自由落體運(yùn)動(dòng)，有可得L=gT2

代入數(shù)據(jù)可得T=0.05s

小球水平方向的速度為以=半=2x2：：：°—m/s=lm/s

根據(jù)勻變速運(yùn)動(dòng)中間時(shí)刻的瞬時(shí)速度等于這段時(shí)間內(nèi)的平均速度，小球經(jīng)過C點(diǎn)時(shí)豎直方向的速

由%2L+3L

度為%=2T

代入數(shù)據(jù)解得vy=1.25m/s

小球經(jīng)過C點(diǎn)時(shí)速度為％=J琢+琢

代入數(shù)據(jù)解得vc=1.60m/s

（3）A.只要每次小球都從同一高度位置釋放，即使有摩擦，小球每次做平拋運(yùn)動(dòng)的速度都是相

同的，對實(shí)驗(yàn)沒有影響，故A錯(cuò)誤；

B.槽末端不水平，小球就不能做平拋運(yùn)動(dòng)，對實(shí)驗(yàn)有影響，故B正確；

C.每次釋放的位置不同，小球做平拋運(yùn)動(dòng)的初速度不同，對實(shí)驗(yàn)有影響，故C正確；

D.釋放時(shí)有初速度也會(huì)影響小球平拋運(yùn)動(dòng)的初速度，對實(shí)驗(yàn)有影響，故D正確。

故選：BCDo

故答案為：（1）豎直方向是自由落體運(yùn)動(dòng)；（2）5.00X10-2；1.60；（3）BCD。

2.由半導(dǎo)體材料制成的熱敏電阻阻值是溫度的函數(shù)?；跓崦綦娮鑼囟让舾性碇谱饕粋€(gè)火災(zāi)

報(bào)警系統(tǒng)，要求熱敏電阻溫度升高至50℃時(shí)，系統(tǒng)開始自動(dòng)報(bào)警。所用器材有：

直流電源E（36V,內(nèi)阻不計(jì)）；

電流表（量程250mA,內(nèi)阻約0.1Q）；

電壓表（量程50V,內(nèi)阻約1MQ）；

熱敏電阻RT；

報(bào)警器（內(nèi)阻很小，流過的電流超過10mA時(shí)就會(huì)報(bào)警，超過30mA時(shí)就會(huì)損傷）；

滑動(dòng)變阻器Ri（最大阻值4000Q）；

電阻箱R2（最大阻值9999.9Q）；

單刀單擲開關(guān)Si；

單刀雙擲開關(guān)S2;

導(dǎo)線若干。

（1）用圖（a）所示電路測量熱敏電阻RT的阻值。當(dāng)溫度為27℃時(shí)，電壓表讀數(shù)為30.0V,電流

表讀數(shù)為15.0mA；當(dāng)溫度為50℃時(shí)，調(diào)節(jié)Ri,使電壓表讀數(shù)仍為30.0V,電流表指針位置如圖

（b）所示。溫度為50℃時(shí)，熱敏電阻的阻值為從實(shí)驗(yàn)原理上看，該方法測得的阻

值比真實(shí)值略微（填“偏大”或“偏小嘰

（2）某同學(xué)搭建一套基于該熱敏電阻的火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)，實(shí)物圖連線如圖（c）所示，其中有一個(gè)

器件的導(dǎo)線連接有誤，該器件為（填器件名稱）。正確連接后，先使用電阻箱

R2進(jìn)行調(diào)試，其阻值設(shè)置為。，滑動(dòng)變阻器R1阻值從最大逐漸減小，直至報(bào)警器開始

報(bào)警，此時(shí)滑動(dòng)變阻器R1連入電路的阻值為調(diào)試完畢后，再利用單刀雙擲開關(guān)

S2的選擇性開關(guān)功能，把熱敏電阻RT接入電路，可方便實(shí)現(xiàn)調(diào)試系統(tǒng)和工作系統(tǒng)的切換。

【解答】解：（1）由圖（b）可知，電流表的示數(shù)為50mA,則此時(shí)熱敏電阻的阻值為&=肛=

該方法所測電流值為真實(shí)電流值，所測電壓值為熱敏電阻和電流表兩端的總電壓，故根據(jù)R=§

可知所測電阻值偏大；

（2）滑動(dòng)變阻器Ri的導(dǎo)線連接有誤，兩根導(dǎo)線都連接在上端，無法起到改變接入電阻阻值的作

用，應(yīng)一上一下連接；

先使用電阻箱R2進(jìn)行測試，其阻值設(shè)置為RT的自動(dòng)報(bào)警電阻，即600。才可對其進(jìn)行調(diào)試；

此時(shí)要求剛好在50℃時(shí)自動(dòng)報(bào)警，則通過電路的電流為10mA,報(bào)警器和電流表的電阻很小，可

忽略不計(jì)，可得此時(shí)滑動(dòng)變阻器的阻值為：%=?—RT=30000

答：⑴600、偏大、

（2）滑動(dòng)變阻器Ri、600、3000

3.如圖所示是“探究影響感應(yīng)電流方向的因素”的實(shí)驗(yàn)裝置。

（1）判斷感應(yīng)電流的方向時(shí)（選填“需要”或“不需要）確定線圈的繞法，為了弄清

楚靈敏電流計(jì)指針偏轉(zhuǎn)方向與電流流向的關(guān)系，可以用多用電表的（選填“電壓擋”、

“電流擋”或“歐姆擋”）進(jìn)行檢測。

（2）強(qiáng)磁鐵快速插入線圈后保持靜止，此過程中靈敏電流計(jì)指針的偏轉(zhuǎn)情況可能是0

A.一直在“0”刻度位置

B.從“0”刻度開始向右偏轉(zhuǎn)到最大并維持此角度不變

C.從“0”刻度開始向右偏轉(zhuǎn)再向左偏轉(zhuǎn)并越過“0”最后右偏回到“0”位置

/強(qiáng)磁鐵

【解答】解：（1）判斷感應(yīng)電流的方向時(shí)，用楞次定律需要知道線圈流過電流時(shí)原磁場的方向，

則需要先確定線圈的繞法；多用電表內(nèi)部某一擋含有直流電源，依據(jù)歐姆表內(nèi)部有電源，因此用

電表的歐姆擋對電流表進(jìn)行測試；

（2）強(qiáng)磁鐵快速插入線圈，磁通量變化，靈敏電流計(jì)有偏轉(zhuǎn)，后保持靜止，此時(shí)靈敏電流計(jì)回到

“0”位置，故AB錯(cuò)誤，C正確；

故選：Co

故答案為：（1）需要；歐姆擋；（2）C

4.如圖所示，一端開口的絕熱試管豎直放置，開口朝上，試管總長1=75.0cm,橫截面積S=10.0c

m2試管內(nèi)用水銀封閉一段理想氣體，氣柱高度與水銀柱高度均為h=25.0cm,試管下側(cè)內(nèi)部有

一電阻絲，電阻絲的體積可忽略。該理想氣體初始溫度Ti=300K,處于狀態(tài)A?，F(xiàn)通過電阻絲

對封閉的氣體緩慢加熱，使水銀上液面恰好到達(dá)玻璃管開口處，氣體處于狀態(tài)B。繼續(xù)對封閉氣

體緩慢加熱，直至水銀恰好即將全部流出，氣體達(dá)到狀態(tài)C。已知大氣壓強(qiáng)po=75.OcmHg約為

105Pa,重力加速度大小g=10m/s2,求：

（1）氣體處于狀態(tài)B時(shí)的溫度T2;

（2）氣體從狀態(tài)B到狀態(tài)C,其分子平均動(dòng)能（選填“增大”、“減小”或“不變”）,

試管內(nèi)壁單位面積受到的壓力（選填“增大”、“減小”或“不變”）；

（3）已知?dú)怏w從狀態(tài)A到狀態(tài)C,內(nèi)能增加AU=78J,求整個(gè)過程電阻絲放出的熱量Q。

【解答】（1）氣體從A到B經(jīng)歷等壓膨脹，根據(jù)蓋一呂薩克定律有

hS2hS

Ti—T2

可得T2=600K

（2）氣體從狀態(tài)B到狀態(tài)C,溫度升高，則分子平均動(dòng)能增大，水銀流出過程中，氣體壓強(qiáng)減

小，則試管內(nèi)壁單位面積受到的壓力減??；

（3）將封閉氣體與水銀看作整體，吸收的熱量變?yōu)闅怏w的內(nèi)能增量AU、水銀的重力勢能增量A

EP和系統(tǒng)對外界大氣做功W,則有

.p,3/ipSh

AEp=pgSch,=—02-

W=2poSh

根據(jù)能量守恒定律有Q=AU+AEp+W

解得Q=140.5J

故答案為：（1）氣體處于狀態(tài)B時(shí)的溫度為600K；（2）增大，減??；（3）整個(gè)過程電阻絲放出

的熱量為140.5Jo

5.如圖所示，光滑水平地面上停放著一輛質(zhì)量為M的小車，小車的左側(cè)靠在豎直墻壁上，半徑為

R的四分之一光滑圓弧軌道AB的最低點(diǎn)B與水平軌道BD平滑相接，車的右端固定有一個(gè)輕質(zhì)

彈簧，水平軌道BC段粗糙，CD段光滑?，F(xiàn)有一可視為質(zhì)點(diǎn)的質(zhì)量為m物塊從A點(diǎn)正上方11=

R處無初速度下落，恰好落入小車沿圓軌道滑動(dòng)，然后沿水平軌道滑行，與彈簧相接觸并壓縮彈

簧，最后又返回到B相對于車靜止。已知M=3m,物塊與水平軌道BC間的動(dòng)摩擦因數(shù)為山

不考慮空氣阻力和物塊落入圓弧軌道時(shí)的能量損失。求

(1)物塊下落后由A滑至B處時(shí)，對軌道的壓力大小；

(2)水平軌道BC段的長度；

(3)壓縮彈簧過程中，彈簧所具有的最大彈性勢能。

【解答】解：(1)物塊從靜止釋放至B的過程中小車不動(dòng)，對物體由機(jī)械能守恒定律有：

mg(h+R)=56詣…①

解得：VB=2后晨?②

在B處時(shí)，由牛頓第二定律有：N-mg=m，…③

R

解得：N=5mg…④

根據(jù)牛頓第三定律知，物塊下落后由A滑至B處時(shí)，對軌道的壓力大小為5mg。

(2)物塊滑上水平軌道至B與小車相對靜止的過程中，對系統(tǒng)由動(dòng)量守恒和能量守恒有:

mvB=(m+M)丫共???⑤

1212

~mvB=5(M+共+2|imgL…⑥

解得：L=居…⑦

(3)物塊滑上水平軌道至將彈簧壓縮至最短的過程中，對系統(tǒng)由動(dòng)量守恒和能量守恒有:

mvB=(m+M)v'共…⑧

1212

-mvg=-(M+mW共+|imgL+Epmax…⑨

解得：EPmax=4mgR…⑩

答：

(1)物塊下落后由A滑至B處時(shí)，對軌道的壓力大小是5mg；

(2)水平軌道BC段的長度是一；

4〃

3

(3)壓縮彈簧過程中，彈簧所具有的最大彈性勢能是:mgR。

6.如圖甲所示，兩根完全相同的金屬導(dǎo)軌平行放置，寬L=3m,其中傾斜部分abed光滑且與水平

方向夾角為9=30°,勻強(qiáng)磁場垂直斜面向下，磁感應(yīng)強(qiáng)B=0.5T,軌道頂端ac接有電阻R=l.

50。導(dǎo)軌水平部分粗糙，動(dòng)摩擦因數(shù)為日=0.05且只有邊界zk、ke、ep、pn、nf、fz之間有豎直

向下的勻強(qiáng)磁場，磁感應(yīng)強(qiáng)度大小也為B=0.5T,其中磁場左邊界zk長為1m,邊界ke、zf與水

平導(dǎo)軌間夾角均為a=45°且長度相等，磁場右邊界pn與兩個(gè)導(dǎo)軌垂直。一金屬棒與導(dǎo)軌接觸

良好，在斜面上由靜止釋放，釋放點(diǎn)距離底端bd高度為h=3.7m,到達(dá)底端bd時(shí)已經(jīng)勻速，速

度大小為vo=8m/s。當(dāng)金屬棒進(jìn)入導(dǎo)軌的水平部分時(shí)(不計(jì)拐角處的能量損失)，給金屬棒施加

外力，其在軌道水平部分zkef之間運(yùn)動(dòng)時(shí)速度的倒數(shù)vi與位移x圖像如圖乙所示，棒運(yùn)動(dòng)到ef

處時(shí)撤去外力，此時(shí)棒速度大小為T最終金屬棒恰能運(yùn)動(dòng)到磁場的右邊界pn處。已知運(yùn)動(dòng)中金

屬棒始終與導(dǎo)軌垂直，金屬棒連入電路中的電阻為r=0.5C,金屬棒在水平導(dǎo)軌上從bd邊界運(yùn)

動(dòng)到pn邊界共用時(shí)t=||s,g=10m/s2o求：

J（s/m）

0.375

0.125

x/m

04f

甲乙

(1)金屬棒的質(zhì)量m的大??；

(2)由靜止釋放到到達(dá)底端bd過程中導(dǎo)體棒產(chǎn)生的焦耳熱；

(3)水平磁場邊界ep的長度d為多少。

【解答】解：(1)由題意知，金屬棒在斜面上運(yùn)動(dòng)，勻速時(shí)，受力平衡

其中動(dòng)生電動(dòng)勢

E=BLvo

根據(jù)閉合電路歐姆定律有

R+r

代入數(shù)據(jù)得到

m=1.8kg

(2)由靜止釋放到運(yùn)動(dòng)到底端，整個(gè)過程能量守恒

1

mgh=7+Q

解得

Q=9J

導(dǎo)體棒上的焦耳熱

c/廠八0.5cr9r

Q=R+rQ=0.5+1.5X切=耳/

(3)bd邊界與邊界ef的距離為1m,圖像與橫軸所圍面積代表金屬棒從bd到ef的時(shí)間

.(0.125+尸75)x\=025s

則金屬棒從ef運(yùn)動(dòng)到pn所用時(shí)間為

317

J=t—力1=—0.25s=

從撤去外力到運(yùn)動(dòng)至pn處，由動(dòng)量定理

—[imgt2—￡BL氏+“1=0—m-^

即

*.BLd__v

D=0-m-^-0

代入數(shù)據(jù)，聯(lián)立求得

d=2.4m

答：(1)金屬棒的質(zhì)量m的大小1.8kg；

9

(2)由靜止釋放到到達(dá)底端bd過程中導(dǎo)體棒產(chǎn)生的焦耳熱-/；

4

(3)水平磁場邊界ep的長度d為2.4m。

7.如圖甲所示是研究光電效應(yīng)的實(shí)驗(yàn)電路圖，ab、cd為兩正對的、半徑為R的平行的、圓形金屬

板，板間距為d,且滿足R?d。當(dāng)一細(xì)束頻率為v的光照極板ab圓心時(shí)，產(chǎn)生沿不同方向運(yùn)動(dòng)

的光電子。調(diào)節(jié)滑片改變兩板間電壓發(fā)現(xiàn)當(dāng)電壓表示數(shù)為Uc時(shí)，電流表示數(shù)恰好為零。假設(shè)光

電子只從極板圓心處發(fā)出，普朗克常量為h,電子電量為e,電子質(zhì)量為m