2024届新高三开学摸底物理考试卷02(全国通用 新教材)(解析版)5447.pdf

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题:本题共2小题,共14分。,让小钢球多次从斜槽上的挡板处由静止释放,从轨道末端抛出,落在水平地面上。某学****小组为了测量小球在轨道上损失的机械能,他们准备了一块木板,设计了如图所示的实验方案。已知木板的下端放在水平地面上且可以在地面上平移,木板与水平地面的夹角为45°。(1)请完善下列实验步骤:①调整轨道末端沿___________方向;②轨道末端重垂线的延长线与水平地面的交点记为O点;③让小球多次从轨道上滚下,平移木板使小球与木板刚好不相碰,此时木板与地面接触点记为C点;(2)用刻度尺测量小球在轨道上初位置A时到地面的高度H、小球在轨道末端B时到地面的高度h、C点到O点距离s,用天平测出小球质量m,已知当地重力加速度为g。若小球可视为质点,则小球离开B点时的速度为___________,小球在轨道上损失的机械能为___________;(用题中所给的物理量表示)(3)实际操作中,木板与水平地面的夹角大于45?,实验者未察觉,那么根据(2)中的实验结论得到的机械能损失量___________真实值(选填“大于”“小于”或“等于”)。【答案】①.水平②.2g(s?h)③.mg(H?s)④.大于【解析】【详解】(1)①[1]调整轨道末端沿水平方向;(2)[2][3]设从B点抛出的小球,经过时间t与板相切,可知此时小球的水平速度和竖直速度均为v,由几何关系0:..v2h?0?vt?s2g0v?gt0解得v?2g(s?h)0小球在轨道上损失的机械能为1?E?mg(H?h)?mv2?mg(H?s)20(3)[4]实际操作中,木板与水平地面的夹角为θ,且??45?,则表达式变为(vtan?)2h?02g?vt?stan?0vtan??gt0可得1shh?stan??E?mg(H?h)?mv2?mg(H?h??)?mg(H?h?)20tan?tan2?tan2?当tanθ变大时?E减小,即根据(2)中的实验结论得到的机械能损失量大于真实值。,并拆下“热得快”中的一段粗细均匀的电热丝,小李和同学们想测量电热丝的电阻率:(1)图(a)中,E是无人机的电池,MN是他们从“热得快”中拆下的一段粗细均匀的电热丝,选择适当的电表量程后,他们发现大范围移动滑片P,电压表的示数变化却不明显。R??的定值电阻接入电路中,那么,选择图(b)为解决这一问题,他们在讨论后将0中的电路___________(选填“甲”“乙”或“丙”)可解决这一问题。(2)他们用改进后的电路进行了实验,同时记录电压表的示数U、电流表的示数I及对应的PN的长度x,部分实验数据如下:实验次数12345U/:..I//?.?x(3)根据表格中的实验数据,在图(c)中补全数据点绘出MN的图像_____。I310?8m2??___________(结果保(4)已知MN横截面积为?,可求得MN材料的电阻率留1位有效数字)。(5)测量MN的电阻率时,电流表内阻对电阻率的测量___________(选填“有“或“没有”)影响。(6)根据表格中的实验数据,是否可以求出无人机电池的电动势和内阻?若“可以求”请简述数据处理方法(不需要计算具体结果),若“不能求”请简述理由_____。【答案】①.乙②.见解析③.2?10?6??m④.没有⑤.见解析【解析】【详解】(1)[1]根据闭合电路欧姆定律有U?E?Ir即?U?r?I可知电压表的示数变化不明显是由于电源的内阻较小引起的,所以需要将定值电阻接在干路上,将定值电阻与电源看成一个等效电阻,从而增大等效内阻的测量值,使电压表示数变化明显,故选图乙。:..U(3)[2]根据表格中的实验数据,在图(c)中补全数据点,作出?x图像如图所示I(4)[3]根据欧姆定律和电阻定律可得Ux?R?R???RIxASAU可知?x图线的斜率为I??32?3?k???/mS44?10?2解得MN材料的电阻率为?32?3????3?10?8?2?10?6??m44?10?2(5)[4]根据U???x?RISAUUR为?xR对?x可知图像的纵截距,图线的斜率无影响,故电流表内阻对电阻率AIAI的测量没有影响。(6)[5]根据闭合电路欧姆定律E?U?I(r?R)0U、I,U,I,代入方程可得取表格其中两组数据,分别为1122E?U?I(r?R)110E?U?I(r?R)220联立可得无人机电池的电动势和内阻分别为:..UI?UIE?1221I?I21U?Ur?12?RI?I021三、计算题:本题共3小题,。解答应写出必要的文字说明、方程式和重要演算步骤。只写出最后答案的不能得分。有数值计算的题,答案中必须明确写出数值和单位。153如图所示,某透明材料的横截面是半径为R的半圆,AB为直径,O为圆心。P为圆周36上的一点,P到AB的距离为R;透明材料的折射率为,底面AB用吸光材料涂黑。22入射光平行于AB射向圆面上的P点,经两次折射后射出。已知真空中的光速为c,求:(1)出射光线与开始的入射光线间的夹角?;(2)光通过透明材料的时间。3R【答案】(1)30°;(2)c【解析】【详解】(1)设光在射入圆面时入射角为i,折射角为α,如图所示由几何关系可得3R23sini??R2解得i?60?由折射定律:..sini6n??sin?2射出圆面时,入射角为β,折射角为r,有sinrn?sin?由几何关系可得????45?解得r?60?由几何关系可得??r??90??i??30?(2)设光在透明材料中通过的距离为l,由几何关系可得l?2R光在透明材料中的速度为cv?n光通过透明材料的时间l3Rt??,横截面abcd是边长为L的正方形,将装置分成左右两L部分。左侧是宽度为的匀强电场区域,电场方向竖直向下;右侧是长为x(x未知)的长2方体匀强磁场区域,磁场方向水平向右,长方体右侧面efgh内有一个光屏。粒子源射出一?qv从pq中点水平射入匀强电场区域,恰好从图个电荷量为、质量为m的粒子,以速度0中abcd面的中心O点进入长方体区域,粒子在右侧磁场内运动过程中,到达光屏之前恰好未离开长方体区域,粒子重力不计。(1)求粒子到达O点时的速度大小v和左侧区域中的电场强度大小E;(2)若粒子打在光屏上Q点时的速度恰好和经过O点时的速度相同,求磁感应强度大小B和OQ两点间距离x;17?L(3)若将光屏移至和点距离x??,求粒子打到光屏上的位置到O点的距离l。16:..4mv28mvn?Lv?5v,E?0B?0x?【答案】(1);(2),(n?1、2、3…);(3)0qLqL4?17?L?2L2????16?8【解析】【详解】(1)由题意可知粒子在匀强电场区域做类平抛运动,分解O点速度如图所示vtan??yv0L1?at222L?vt20qEa?m联立得v?5v04mv2E?0qLv的速度做匀速运动,(2)粒子在磁场中做等螺距螺旋线运动,粒子在水平方向以大小为0vsin??2v的速率做匀速圆周运动,粒子做圆周运动在竖直平面内以0:..m(vsin?)2qvsin??B?R又由题意恰好不出立方体得LR?4可得8mvB?0qL粒子做圆周运动的周期2?mT?qB联立得?LT?4v0由题目条件可知x?nTvcos?(n?1、2、3…)得n?Lx?(n?1、2、3…)4(3)粒子沿水平方向做匀速直线运动,由17?Lx??16得在右侧区域运动时间t????l?x??2(2R)2???????16?,O、O为半径分别为r、r的圆形轨道,它们在最低点1212分别与两侧平直轨道顺滑连接,不计轨道各部分摩擦及空气阻力,小车的长度l远小于圆形轨道半径r,各游戏车分别编号为1、2、3…n,质量均为m,圆形轨道ABCD最高点C处有一压力传感器。让小车1从右侧轨道不同高度处从静止滑下,压力传感器的示数随高度h变化,作出F?h关系如图乙所示。mOr;(1)根据图乙信息,分析小车1质量及圆形轨道半径11:..(2)在水平轨道AE区间(不包含A和E两处),自由停放有编号为2、3…n的小车,让1号车从h?5m高处由静止滑下达到水平轨道后依次与各小车发生碰撞,各车两端均装有挂钩,碰后便连接不再脱钩,求在作用过程中,第n辆车受到合力的冲量及合力对它做的功。Or?,每辆车长度为L,且nL?2?r,要使它们都能安全通过(3)轨道半径为222轨道O,则1车至少从多大高度滑下?220100m?2kgr?2m;(2)I?N?sW?J【答案】(1),,;(3)1nn2r2?r2h?2n2?2n(n?2且n?N)2L【解析】【详解】(1)从静止释放到C点的过程,对小车1,由动能定理有1mg(h?2r)?mv212C在C点,对小车1,由牛顿第二定律有v2F?mg?mCr1解得2mgF?h?5mgr1对照F-h图像可得m?2kgr?2m1(2)由题意,在C点对小车1由牛顿第二定律有v2mg?mC1r1C点到A点过程,对小车1,由动能定理有112mgr?mv2?mv212A2C1:..碰撞过程中由动量守恒有mv?nmvAn对第n辆小车,由动量定理有I?mvn由动能定理有1W?mv22n联立解得20I?N?sn100W?Jn2(3)小车1下滑到A点,由机械能守恒有1mgh?mv221v?vA1在圆O最高点,取微元?m作为研究对象,由牛顿第二定律有2v2?mg??mr2对第n辆车由机械能守恒有112?rnmv2?nmv2?2mgr2n2L2联立解得r2?r2h?2n2?2n(n?2且n?N)2L