高考物理试题分类汇编及解析14个专题.pdf

1 2017 年高考物理试题分类汇编及解析 专题 01.直线运动 力和运动 专题 02.曲线运动 万有引力与航天 专题 03.机械能和动量 专题 04.电场 专题 05.磁场 专题 06.电磁感应 专题 07.电流和电路 专题 08.选修 3-3 专题 09.选修 3-4 专题 10.波粒二象性、原子结构和原子核 专题 11.力学实验 专题 12.电学实验 专题 13.力与运动计算题 专题 14.电与磁计算题 2 专题 01.直线运动 力和运动 1【2017新课标卷】一根轻质弹性绳的两端分别固定在水平天花板上相距 80cm 的两点上，弹性绳的原长也为 80 cm。将一钩码挂在弹性绳的中点，平衡时弹性绳的总长度为 100 cm；再将弹性绳的两端缓慢移至天花板上的同一点，则弹性绳的总长度变为（弹性绳的伸长始终处于弹性限度内）A86 cm B 92 cm C 98 cm D 104 cm【答案】B 2【2017天津卷】如图所示，轻质不可伸长的晾衣绳两端分别固定在竖直杆M、N 上的a、b 两点，悬挂衣服的衣架钩是光滑的，挂于绳上处于静止状态。如果只人为改变一个条件，当衣架静止时，下列说法正确的是 A绳的右端上移到b，绳子拉力不变 B将杆 N 向右移一些，绳子拉力变大 C绳的两端高度差越小，绳子拉力越小 D若换挂质量更大的衣服，则衣架悬挂点右移【答案】AB【解析】设两杆间距离为 d，绳长为 l，Oa、Ob 段长度分别为 la和 lb，则balll，两部分绳子与竖直方向夹角分别为 和 ，受力分析如图所示。3 绳 子 中 各 部 分 张 力 相 等，FFFba，则。满 足mgFcos2，sinsinsinllldba，即ldsin，cos2mgF，d 和 l均不变，则 sin 为定值，为定值，cos 为定值，绳子的拉力保持不变，衣服的位置不变，故 A 正确，CD 错误；将杆 N 向右移一些，d 增大，则 sin 增大，cos 减小，绳子的拉力增大，故 B 正确。3【2017新课标卷】如图，柔软轻绳 ON 的一端 O 固定，其中间某点 M 拴一重物，用手拉住绳的另一端 N。初始时，OM竖直且 MN被拉直，OM与 MN之间的夹角为（2）。现将重物向右上方缓慢拉起，并保持夹角不变。在 OM由竖直被拉到水平的过程中 AMN 上的张力逐渐增大 BMN 上的张力先增大后减小 COM 上的张力逐渐增大 DOM 上的张力先增大后减小【答案】AD【解析】以重物为研究对象，受重力 mg，OM绳上拉力 F2，MN上拉力 F1，由题意知，三个力合力始终为零，矢量三角形如图所示，在 F2转至水平的过程中，MN上的张力 F1逐渐增大，OM 上的张力 F2先增大后减小，所以 AD 正确，BC 错误。4 4【2017新课标卷】如图，一物块在水平拉力 F 的作用下沿水平桌面做匀速直线运动。若保持 F 的大小不变，而方向与水平面成 60 角，物块也恰好做匀速直线运动。物块与桌面间的动摩擦因数为 A23 B36 C33 D32【答案】C 专题 02.曲线运动 万有引力与航天 1【2017 新课标卷】发球机从同一高度向正前方依次水平射出两个速度不同的乒乓球（忽略空气的影响）。速度较大的球越过球网，速度较小的球没有越过球网；其原因是 A速度较小的球下降相同距离所用的时间较多 B速度较小的球在下降相同距离时在竖直方向上的速度较大 C速度较大的球通过同一水平距离所用的时间较少 D速度较大的球在相同时间间隔内下降的距离较大【答案】C 2【2017江苏卷】如图所示，A、B 两小球从相同高度同时水平抛出，经过时间 t在空中5 相遇，若两球的抛出速度都变为原来的 2 倍，则两球从抛出到相遇经过的时间为 （A）（B）22t（C）2t（D）4t【答案】C【解析】设第一次抛出时 A 球的速度为 v1，B 球的速度为 v2，则 A、B 间的水平距离 x=(v1+v2)t，第二次两球的速度为第一次的 2 倍，但两球间的水平距离不变，则 x=2(v1+v2)T，联立得 T=t2，所以 C 正确；ABD 错误 3【2017江苏卷】如图所示，一小物块被夹子夹紧，夹子通过轻绳悬挂在小环上，小环套在水平光滑细杆上，物块质量为 M，到小环的距离为 L，其两侧面与夹子间的最大静摩擦力均为 F小环和物块以速度 v向右匀速运动，小环碰到杆上的钉子 P 后立刻停止，物块向上摆动 整个过程中，物块在夹子中没有滑动 小环和夹子的质量均不计，重力加速度为 g 下列说法正确的是 （A）物块向右匀速运动时，绳中的张力等于 2F（B）小环碰到钉子 P 时，绳中的张力大于 2F（C）物块上升的最大高度为22vg（D）速度 v不能超过(2)FMgLM【答案】D 6 4【2017北京卷】利用引力常量 G 和下列某一组数据，不能计算出地球质量的是 A地球的半径及重力加速度（不考虑地球自转）B人造卫星在地面附近绕地球做圆周运动的速度及周期 C月球绕地球做圆周运动的周期及月球与地球间的距离 D地球绕太阳做圆周运动的周期及地球与太阳间的距离【答案】D【解析】在地球表面附近，在不考虑地球自转的情况下，物体所受重力等于地球对物体的万有引力，有2GMmmgR，可得2gRMG，A 能求出地球质量。根据万有引力提供卫星、月球、地球做圆周运动的向心力，由22GMmmvRR，2vTR，解得32v TMG；由222()GMmmrrT月月月，解得2324rMGT月；由222()GMMMrrT日日日日，会消去两边的 M；故BC 能求出地球质量，D 不能求出。5【2017新课标卷】2017 年 4 月，我国成功发射的天舟一号货运飞船与天宫二号空间实验室完成了首次交会对接，对接形成的组合体仍沿天宫二号原来的轨道（可视为圆轨道）运行。与天宫二号单独运行时相比，组合体运行的 A周期变大 B速率变大 C动能变大 D向心加速度变大【答案】C 7 6【2017江苏卷】“天舟一号”货运飞船于 2017 年 4 月 20 日在文昌航天发射中心成功发射升空，与“天宫二号”空间实验室对接前，“天舟一号”在距离地面约 380 km 的圆轨道上飞行，则其（A）角速度小于地球自转角速度（B）线速度小于第一宇宙速度（C）周期小于地球自转周期（D）向心加速度小于地面的重力加速度【答案】BCD 7【2017新课标卷】如图，海王星绕太阳沿椭圆轨道运动，P 为近日点，Q 为远日点，M、N 为轨道短轴的两个端点，运行的周期为0T。若只考虑海王星和太阳之间的相互作用，则海王星在从 P 经过 M、Q 到 N 的运动过程中 A从 P 到 M 所用的时间等于0/4T B从 Q 到 N 阶段，机械能逐渐变大 C从 P 到 Q 阶段，速率逐渐变小 D从 M 到 N 阶段，万有引力对它先做负功后做正功 8 【答案】CD【解析】从 P 到 Q 的时间为12T0，根据开普勒行星运动第二定律可知，从 P 到 M 运动的速率大于从 M 到 Q 运动的速率，可知 P 到 M 所用的时间小于14T0，选项 A 错误；海王星在运动过程中只受太阳的引力作用，故机械能守恒，选项 B 错误；根据开普勒行星运动第二定律可知，从 P 到 Q 阶段，速率逐渐变小，选项 C 正确；从 M 到 N 阶段，万有引力对它先做负功后做正功，选项 D 正确；故选 CD。【考点定位】开普勒行星运动定律；机械能守恒的条件【名师点睛】此题主要考查学生对开普勒行星运动定律的理解；关键是知道离太阳越近的位置行星运动的速率越大；远离太阳运动时，引力做负功，动能减小，引力势能增加，机械能不变。8【2017天津卷】我国自主研制的首艘货运飞船“天舟一号”发射升空后，与已经在轨运行的“天宫二号”成功对接形成组合体。假设组合体在距地面高度为 h 的圆形轨道上绕地球做匀速圆周运动，已知地球的半径为 R，地球表面处重力加速度为 g，且不考虑地球自转的影响。则组合体运动的线速度大小为_，向心加速度大小为_。【答案】gRRh 22()gRRh 【考点定位】万有引力定律的应用【名师点睛】本题难度不大，应知道在地球表面附近物体所受重力和万有引力近似相等，即“黄金代换”。9 专题 03.机械能和动量 1【2017新课标卷】将质量为 1.00 kg 的模型火箭点火升空，50 g燃烧的燃气以大小为600 m/s的速度从火箭喷口在很短时间内喷出。在燃气喷出后的瞬间，火箭的动量大小为（喷出过程中重力和空气阻力可忽略）A30kg m/s B5.7102kg m/s C6.0102kg m/s D6.3102kg m/s【答案】A【解析】设火箭的质量（不含燃气）为 m1，燃气的质量为 m2，根据动量守恒，m1v1=m2v2，解得火箭的动量为：p=m1v1=m2v2=30 kg m/s，所以 A 正确，BCD 错误。【考点定位】动量、动量守恒【名师点睛】本题主要考查动量即反冲类动量守恒问题，只要注意动量的矢量性即可，比较简单。2【2017新课标卷】如图，一光滑大圆环固定在桌面上，环面位于竖直平面内，在大圆环上套着一个小环。小环由大圆环的最高点从静止开始下滑，在小环下滑的过程中，大圆环对它的作用力 A一直不做功 B一直做正功 C始终指向大圆环圆心 D始终背离大圆环圆心【答案】A 【考点定位】圆周运动；功【名师点睛】此题关键是知道小圆环在大圆环上的运动过程中，小圆环受到的弹力方向始终沿大圆环的半径方向，先是沿半径向外，后沿半径向里。3【2017江苏卷】一小物块沿斜面向上滑动，然后滑回到原处物块初动能为k0E，与斜面间的动摩擦因数不变，则该过程中，物块的动能kE与位移的关系图线是 10 【答案】C【解析】向上滑动的过程中，根据动能定理：k00()fEmgFx，同理，下滑过程中，由动能定理可得：k00()fEFmg x，故 C 正确；ABD 错误【考点定位】动能定理【名师点睛】本题考查动能定理及学生的识图能力，根据动能定理写出 Ek x 图象的函数关系，从而得出图象斜率描述的物理意义 4【2017新课标卷】如图，一质量为 m，长度为 l的均匀柔软细绳 PQ 竖直悬挂。用外力将绳的下端 Q 缓慢地竖直向上拉起至 M 点，M 点与绳的上端 P 相距13l。重力加速度大小为 g。在此过程中，外力做的功为 A19mgl B16mgl C13mgl D12mgl【答案】A【解析】将绳的下端 Q 缓慢地竖直向上拉起至 M 点，PM 段绳的机械能不变，MQ 段绳的机械能的增加量为21211()()36339Emglmglmgl，由功能关系可知，在此过程中，外力做的功19Wmgl，故选 A。【考点定位】重力势能、功能关系【名师点睛】重点理解机械能变化与外力做功的关系，本题的难点是过程中重心高度的变化情况。5【2017新课标卷】一质量为 2 kg的物块在合外力 F的作用下从静止开始沿直线运动。F随时间 t变化的图线如图所示，则 11 At=1 s时物块的速率为 1 m/s Bt=2 s时物块的动量大小为 4 kgm/s Ct=3 s时物块的动量大小为 5 kgm/s Dt=4 s时物块的速度为零【答案】AB 【考点定位】动量定理【名师点睛】求变力的冲量是动量定理应用的重点，也是难点。F t图线与时间轴所围面积表示冲量。6【2017天津卷】“天津之眼”是一座跨河建设、桥轮合一的摩天轮，是天津市的地标之一。摩天轮悬挂透明座舱，乘客随座舱在竖直面内做匀速圆周运动。下列叙述正确的是 A摩天轮转动过程中，乘客的机械能保持不变 B在最高点，乘客重力大于座椅对他的支持力 C摩天轮转动一周的过程中，乘客重力的冲量为零 D摩天轮转动过程中，乘客重力的瞬时功率保持不变【答案】B【解析】机械能等于动能和重力势能之和，乘客随座舱在竖直面内做匀速圆周运动，动能不变，重力势能时刻发生变化，则机械能在变化，故 A 错误；在最高点对乘客受力分析，根12 据牛顿第二定律有：rvmNmg2，座椅对他的支持力mgrvmmgN2，故 B 正确；乘客随座舱转动一周的过程中，动量不变，是所受合力的冲量为零，重力的冲量0tmgI，故 C 错误；乘客重力的瞬时功率cosmgvP，其中 为线速度和竖直方向的夹角，摩天轮转动过程中，乘客的重力和线速度的大小不变，但 在变化，所以乘客重力的瞬时功率在不断变化，故 D 错误。【考点定位】机械能，向心力，冲量和动量定理，瞬时功率【名师点睛】本题的难点在于对动量定理的理解，是“物体所受合力的冲量等于动量的变化”，而学生经常记为“力的冲量等于物体动量的变化”。7【2017新课标卷】如图，半圆形光滑轨道固定在水平地面上，半圆的直径与地面垂直。一小物块以速度从轨道下端滑入轨道，并从轨道上端水平飞出，小物块落地点到轨道下端的距离与轨道半径有关，此距离最大时。对应的轨道半径为（重力加速度大小为 g）A216vg B28vg C24vg D22vg【答案】B【解析】物块由最低点到最高点有：22111222mvmgrmv；物块做平抛运动：x=v1t；4rtg；联立解得：22416vxrrg，由数学知识可知，当2242 168vvgrg时，x 最大，故选 B。【考点定位】机械能守恒定律；平抛运动【名师点睛】此题主要是对平抛运动的考查；解题时设法找到物块的水平射程与圆轨道半径的函数关系，即可通过数学知识讨论；此题同时考查学生运用数学知识解决物理问题的能力。8【2017江苏卷】如图所示，三个小球 A、B、C 的质量均为 m，A 与 B、C 间通过铰链用轻杆连接，杆长为 L，B、C 置于水平地面上，用一轻质弹簧连接，弹簧处于原长现 A由静止释放下降到最低点，两轻杆间夹角 由 60 变为 120，A、B、C 在同一竖直平面内运13 动，弹簧在弹性限度内，忽略一切摩擦，重力加速度为 g则此下降过程中 （A）A 的动能达到最大前，B 受到地面的支持力小于32mg（B）A 的动能最大时，B 受到地面的支持力等于32mg （C）弹簧的弹性势能最大时，A 的加速度方向竖直向下（D）弹簧的弹性势能最大值为32mgL 【答案】AB 【考点定位】物体的平衡 能量守恒 牛顿第二定律【名师点睛】本题的重点是当 A 球的动能最大时，受合外力为零，在竖直方向整体加速度为零，选择整体为研究对象，分析 AB 两个选项；弹性势能最大对应 A 球下降至最低点，根据能量守恒定律，可求最大的弹性势能 9【2017江苏卷】甲、乙两运动员在做花样滑冰表演，沿同一直线相向运动，速度大小都是 1 m/s，甲、乙相遇时用力推对方，此后都沿各自原方向的反方向运动，速度大小分别为 1 m/s和 2 m/s 求甲、乙两运动员的质量之比【答案】3:2【解析】由动量守恒定律得1 12 22 21 1m vm vm vm v，解得122211mvvmvv 代入数据得1232mm【考点定位】动量守恒定律 14 【名师点睛】考查动量守恒，注意动量的矢量性，比较简单 10【2017天津卷】（16 分）如图所示，物块 A 和 B 通过一根轻质不可伸长的细绳连接，跨放在质量不计的光滑定滑轮两侧，质量分别为 mA=2 kg、mB=1 kg。初始时 A 静止于水平地面上，B 悬于空中。先将 B 竖直向上再举高 h=1.8 m（未触及滑轮）然后由静止释放。一段时间后细绳绷直，A、B 以大小相等的速度一起运动，之后 B 恰好可以和地面接触。取 g=10 m/s2。空气阻力不计。求：（1）B 从释放到细绳刚绷直时的运动时间 t；（2）A 的最大速度 v的大小；（3）初始时 B 离地面的高度 H。【答案】（1）0.6st （2）2 m/sv （3）0.6mH 【解析】（1）B 从释放到细绳刚绷直前做自由落体运动，有：221gth 解得：0.6st（2）设细绳绷直前瞬间 B 速度大小为 vB，有06 m/svgt 细绳绷直瞬间，细绳张力远大于 A、B 的重力，A、B 相互作用，总动量守恒：vmmvmBAB)(0 绳子绷直瞬间，A、B 系统获得的速度：2 m/sv 之后 A 做匀减速运动，所以细绳绷直瞬间的速度 v即为最大速度，A 的最大速度为 2 m/s（3）细绳绷直后，A、B 一起运动，B 恰好可以和地面接触，说明此时 A、B 的速度为零，这一过程中 A、B 组成的系统机械能守恒，有：gHmgHmvmmABBA2)(21 解得，初始时 B 离地面的高度0.6mH 【考点定位】自由落体运动，动量守恒定律，机械能守恒定律【名师点睛】本题的难点是绳子绷紧瞬间的物理规律是两物体的动量守恒，而不是机械能守恒。专题 04.电场 1【2017江苏卷】如图所示，三块平行放置的带电金属薄板A、B、C中央各有一小孔，小孔分别位于O、M、P点由O点静止释放的电子恰好能运动到P点现将C板向右15 平移到P点，则由O点静止释放的电子 （A）运动到P点返回（B）运动到P和P点之间返回（C）运动到P点返回（D）穿过P点【答案】A 【考点定位】带电粒子在电场中的运动 动能定理 电容器【名师点睛】本题是带电粒子在电场中的运动，主要考察匀变速直线运动的规律及动能定理，重点是电容器的动态分析，在电荷量 Q 不变的时候，板间的电场强度与板间距无关 2【2017天津卷】如图所示，在点电荷 Q 产生的电场中，实线 MN 是一条方向未标出的电场线，虚线 AB 是一个电子只在静电力作用下的运动轨迹。设电子在 A、B 两点的加速度大小分别为 aA、aB，电势能分别为 EpA、EpB。下列说法正确的是 A电子一定从 A 向 B 运动 B若 aAaB，则 Q 靠近 M 端且为正电荷 C无论 Q 为正电荷还是负电荷一定有 EpAaB，说明电子在 M 点受到的电场力较大，M 点的电场强度较大，根据点电荷的电场分布可知，靠近 M 端为场源电荷的位置，应带正电，故 B 正确；无论 Q 为正电荷还是负电荷，一定有电势BA，电子电势能pEe，电势能是标量，所以一定有 EpAb，则一定有 Uab，则一定有 EkaEkb C若 UaUb，则一定有 Ekab，则一定有 ha Ekahb Ekb【答案】BC【解析】由爱因斯坦光电效应方程mkEhW，又由动能定理有mkEeU，当ab时，kkabEE，abUU，A 错误，B 正确；若abUU，则有kkabEE，C 正确；同种金属的逸出功不变，则kmWhE不变，D 错误。【考点定位】光电效应【名师点睛】本题主要考查光电效应。发生光电效应的条件是入射光的频率大于金属的极限频率，光的强弱只影响单位时间内发出光电子的数目；光电子的最大初动能和遏止电压由照射光的频率和金属的逸出功决定；逸出功由金属本身决定，与光的频率无关。5【2017北京卷】2017 年年初，我国研制的“大连光源”极紫外自由电子激光装置，发出了波长在 100 nm（1 nm=10 9 m）附近连续可调的世界上最强的极紫外激光脉冲。大连光源因其光子的能量大、密度高，可在能源利用、光刻技术、雾霾治理等领域的研究中发挥重要作用。一个处于极紫外波段的光子所具有的能量可以电离一个分子，但又不会把分子打碎。据此判断，能够电离一个分子的能量约为（取普朗克常量 h=6.610 34 Js，真空光速 c=3108 m/s）A10 21 J B10 18 J C10 15 J D10 12 J【答案】B 【考点定位】光子的能量、电离【名师点睛】根据题意可知光子的能量足以电离一个分子，因此该光子的能量应比该分子的电离能大，同时又不能把分子打碎，因此两者能量具有相同的数量级，不能大太多。6【2017新课标卷】一静止的铀核放出一个粒子衰变成钍核，衰变方程为54 238234492902UThHe。下列说法正确的是 A衰变后钍核的动能等于粒子的动能 B衰变后钍核的动量大小等于粒子的动量大小 C铀核的半衰期等于其放出一个粒子所经历的时间 D衰变后粒子与钍核的质量之和等于衰变前铀核的质量【答案】B【解析】根据动量守恒定律可知，生成的钍核的动量与粒子的动量等大反向，选项 B 正确；根据2k2pEm可知，衰变后钍核的动能小于粒子的动能，选项 A 错误；铀核的半衰期等于一半数量的铀核衰变需要的时间，而放出一个粒子所经历的时间是一个原子核衰变的时间，故两者不等，选项 C 错误；由于该反应放出能量，由质能方程可知，衰变后粒子与钍核的质量之和小于衰变前铀核的质量，选项 D 错误；故选 B。【考点定位】半衰期；动量守恒定律；质能方程【名师点睛】此题考查了原子核的反冲问题以及对半衰期的理解；对于有能量放出的核反应，质量数守恒，但是质量不守恒；知道动量和动能的关系2k2pEm。7【2017 江苏卷】质子（11H）和 粒子（42H）被加速到相同动能时，质子的动量 （选填“大于”、“小于”或“等于”）粒子的动量，质子和 粒子的德布罗意波波长之比为 【答案】小于 2:1 【考点定位】物质波【名师点睛】考查公式，动量与动能的关系以及物质的波的波长和公式，较容易 8【2017北京卷】（18 分）在磁感应强度为 B 的匀强磁场中，一个静止的放射性原子核发生了一次 衰变。放射出的 粒子（42He）在与磁场垂直的平面内做圆周运动，其轨道半径为 R。以 m、q 分别表示 粒子的质量和电荷量。（1）放射性原子核用XAZ表示，新核的元素符号用 Y 表示，写出该 衰变的核反应方程。55 （2）粒子的圆周运动可以等效成一个环形电流，求圆周运动的周期和环形电流大小。（3）设该衰变过程释放的核能都转为为 粒子和新核的动能，新核的质量为 M，求衰变过程的质量亏损 m。【答案】（1）4422XYHeAAZZ （2）2 mqB 22q Bm （3）22()()2MmqBRmMc【解析】（1）根据核反应中质量数与电荷数守恒可知，该 衰变的核反应方程为4422XYHeAAZZ（2）设 粒子在磁场中做圆周运动的速度大小为 v，由洛伦兹力提供向心力有2vqvBmR 根据圆周运动的参量关系有2 RTv 得 粒子在磁场中运动的周期2 mTqB 根据电流强度定义式，可得环形电流大小为22qq BITm （3）由2vqvBmR，得qBRvm 设衰变后新核 Y 的速度大小为 v，核反应前后系统动量守恒，有 Mv mv=0 可得mvqBRvMM 根据爱因斯坦质能方程和能量守恒定律有2221122mcMvmv 解得22()()2MmqBRmmMc 说明：若利用44AMm解答，亦可。【考点定位】核反应方程、带电粒子在匀强磁场中的运动、动量守恒定律、爱因斯坦质能方程、能量守恒定律【名师点睛】（1）无论哪种核反应方程，都必须遵循质量数、电荷数守恒。（2）衰变的生成物是两种带电荷量不同的“带电粒子”，反应前后系统动量守恒，因此反应后的两产物向相反方向运动，在匀强磁场中，受洛伦兹力作用将各自做匀速圆周运动，且56 两轨迹圆相外切，应用洛伦兹力计算公式和向心力公式即可求解运动周期，根据电流强度的定义式可求解电流大小。（3）核反应中释放的核能应利用爱因斯坦质能方程求解，在结合动量守恒定律与能量守恒定律即可解得质量亏损。专题 11 力学实验 1【2017新课标卷】（5 分）某探究小组为了研究小车在桌面上的直线运动，用自制“滴水计时器”计量时间。实验前，将该计时器固定在小车旁，如图（a）所示。实验时，保持桌面水平，用手轻推一下小车。在小车运动过程中，滴水计时器等时间间隔地滴下小水滴，图（b）记录了桌面上连续的 6 个水滴的位置。（已知滴水计时器每 30 s内共滴下 46 个小水滴）（1）由图（b）可知，小车在桌面上是_（填“从右向左”或“从左向右”）运动的。（2）该小组同学根据图（b）的数据判断出小车做匀变速运动。小车运动到图（b）中 A 点位置时的速度大小为_m/s，加速度大小为_m/s2。（结果均保留 2 位有效数字）【答案】（1）从右向左 （2）0.19 0.037【解析】（1）小车在阻力的作用下，做减速运动，由图（b）知，从右向左相邻水滴间的距离逐渐减小，所以小车在桌面上是从右向左运动；（2）已知滴水计时器每 30 s内共滴下 46个小水滴，所以相邻两水滴间的时间间隔为：302ss453t，所以 A 点位置的速度为：0.117 0.133m/s0.19m/s2Avt，根据逐差法可求加速度：24512()()6()xxxxat，解得 a=0.037 m/s2。【考点定位】匀变速直线运动的研究【名师点睛】注意相邻水滴间的时间间隔的计算，46 滴水有 45 个间隔；速度加速度的计算，注意单位、有效数字的要求。57 2【2017新课标卷】（6 分）某探究小组做“验证力的平行四边形定则”实验，将画有坐标轴（横轴为 x轴，纵轴为 y轴，最小刻度表示 1 mm）的纸贴在水平桌面上，如图（a）所示。将橡皮筋的一端 Q 固定在 y 轴上的 B 点（位于图示部分之外），另一端 P 位于 y 轴上的 A 点时，橡皮筋处于原长。（1）用一只测力计将橡皮筋的 P 端沿 y 轴从 A 点拉至坐标原点 O，此时拉力 F 的大小可由测力计读出。测力计的示数如图（b）所示，F 的大小为_N。（2）撤去（1）中的拉力，橡皮筋 P 端回到 A 点；现使用两个测力计同时拉橡皮筋，再次将 P 端拉至 O 点。此时观察到两个拉力分别沿图（a）中两条虚线所示的方向，由测力计的示数读出两个拉力的大小分别为 F1=4.2 N和 F2=5.6 N。（i）用 5 mm 长度的线段表示 1 N的力，以 O 为作用点，在图（a）中画出力 F1、F2的图示，然后按平形四边形定则画出它们的合力 F合；（ii）F合的大小为_N，F合与拉力 F 的夹角的正切值为_。若 F合与拉力 F 的大小及方向的偏差均在实验所允许的误差范围之内，则该实验验证了力的平行四边形定则。【答案】（1）4.0 （2）（i）如图 （ii）4.0 0.05 58 【考点定位】验证力的平行四边形定则【名师点睛】验证力的平行四边形定则中的作图法要注意标明：力的标度、刻度、方向箭头、大小和物理量名称。3【2017新课标卷】（6 分）某同学研究在固定斜面上运动物体的平均速度、瞬时速度和加速度之间的关系。使用的器材有：斜面、滑块、长度不同的矩形挡光片、光电计时器。实验步骤如下：如图（a），将光电门固定在斜面下端附近；将一挡光片安装在滑块上，记下挡光片前端相对于斜面的位置，令滑块从斜面上方由静止开始下滑；当滑块上的挡光片经过光电门时，用光电计时器测得光线被挡光片遮住的时间 t；用 s表示挡光片沿运动方向的长度，如图（b）所示，v表示滑块在挡光片遮住光线的 t时间内的平均速度大小，求出v；将另一挡光片换到滑块上，使滑块上的挡光片前端与中的位置相同，令滑块由静止开始下滑，重复步骤、；多次重复步骤；利用实验中得到的数据作出vt图，如图（c）所示。完成下列填空：59 （1）用 a 表示滑块下滑的加速度大小，用 vA表示挡光片前端到达光电门时滑块的瞬时速度大小，则v与 vA、a 和 t的关系式为v=。（2）由图（c）可求得，vA=cm/s，a=cm/s2。（结果保留 3 位有效数字）【答案】（1）12Avva t （2）52.1 16.3（15.816.8）【考点定位】匀变速直线运动的规律【名师点睛】此题主要考查学生对匀变速直线运动的基本规律的运用能力；解题时要搞清实验的原理，能通过运动公式找到图象的函数关系，结合图象的截距和斜率求解未知量。4【2017天津卷】如图所示，打点计时器固定在铁架台上，使重物带动纸带从静止开始自由下落，利用此装置验证机械能守恒定律。对于该实验，下列操作中对减小实验误差有利的是_。A重物选用质量和密度较大的金属锤 B两限位孔在同一竖直面内上下对正 C精确测量出重物的质量 D用手托稳重物，接通电源后，撒手释放重物 某实验小组利用上述装置将打点计时器接到 50 Hz的交流电源上，按正确操作得到了一条完整的纸带，由于纸带较长，图中有部分未画出，如图所示。纸带上各点是打点计时器打出的计时点，其中 O 点为纸带上打出的第一个点。重物下落高度应从纸带上计时点间的距离直接测出，利用下列测量值能完成验证机械能守恒定律的选项有_。60 AOA、AD 和 EG 的长度 BOC、BC 和 CD 的长度 CBD、CF 和 EG 的长度 DAC、BD 和 EG 的长度 【答案】AB BC 【考点定位】实验验证机械能守恒定律【名师点睛】本题的难点是对实验原理的理解。5【2017北京卷】（18 分）如图 1 所示，用质量为 m 的重物通过滑轮牵引小车，使它在长木板上运动，打点计时器在纸带上记录小车的运动情况。利用该装置可以完成“探究动能定理”的实验。（1）打点计时器使用的电源是_（选填选项前的字母）。A直流电源 B交流电源（2）实验中，需要平衡摩擦力和其他阻力，正确操作方法是_（选填选项前的字母）。A把长木板右端垫高 B改变小车的质量 61 在不挂重物且_（选填选项前的字母）的情况下，轻推一下小车，若小车拖着纸带做匀速运动，表明已经消除了摩擦力和其他阻力的影响。A计时器不打点 B计时器打点（3）接通电源，释放小车，打点计时器在纸带上打下一系列点，将打下的第一个点标为 O。在纸带上依次取 A、B、C 若干个计数点，已知相邻计数点间的时间间隔为 T。测得 A、B、C 各点到 O 点的距离为 x1、x2、x3，如图 2 所示。实验中，重物质量远小于小车质量，可认为小车所受的拉力大小为 mg。从打 O 点到打 B 点的过程中，拉力对小车做的功 W=_，打 B 点时小车的速度 v=_。（4）以 v2为纵坐标，W 为横坐标，利用实验数据作出如图 3 所示的 v2 W 图象。由此图象可得 v2随 W 变化的表达式为_。根据功与能的关系，动能的表达式中可能包含 v2这个因子；分析实验结果的单位关系，与图线斜率有关的物理量应是_。（5）假设已经完全消除了摩擦力和其他阻力的影响，若重物质量不满足远小于小车质量的条件，则从理论上分析，图 4 中正确反映 v2 W 关系的是_。【答案】（1）B （2）A B （3）mgx2 312xxT （4）v2=kW，k=（4.55.0）kg 1 质量 （5）A【解析】（1）打点计时器均使用交流电源，选 B。62 （2）平衡摩擦和其他阻力，是通过垫高木板右端，构成斜面，使重力沿斜面向下的分力跟它们平衡，选 A；平衡摩擦力时需要让打点计时器工作，纸带跟打点计时器限位孔间会有摩擦力，且可以通过纸带上打出的点迹判断小车的运动是否为匀速直线运动，选 B。（3）小车拖动纸带移动的距离等于重物下落的距离，又小车所受拉力约等于重物重力，因此 W=mgx2；小车做匀变速直线运动，因此打 B 点时小车的速度为打 AC 段的平均速度，则312xxvT。（4）由图 3 可知，图线斜率 k4.7 kg 1，即 v2=4.7 kg 1 W；设小车质量为 M，根据动能定理有22MvW，变形得22vWM，即 k=M2，因此与图线斜率有关的物理量为质量。（5）若 m 不满足远小于 M，则由动能定理有2()02Mm vW，可得22vWMm，v2与 W 仍然成正比关系，选 A。【考点定位】探究动能定理实验【名师点睛】实验总存在一定的误差，数据处理过程中，图象读数一样存在误差，因此所写函数表达式的比例系数在一定范围内即可；第（5）问有一定的迷惑性，应明确写出函数关系，再进行判断。6【2017江苏卷】（8 分）利用如题 10 1 图所示的实验装置探究恒力做功与物体动能变化的关系小车的质量为 M=200.0 g，钩码的质量为 m=10.0 g，打点计时器的电源为 50 Hz的交流电 （1）挂钩码前，为了消除摩擦力的影响，应调节木板右侧的高度，直至向左轻推小车观察到_（2）挂上钩码，按实验要求打出的一条纸带如题 10 2 图所示选择某一点为 O，依次每隔4 个计时点取一个计数点用刻度尺量出相邻计数点间的距离x，记录在纸带上计算打出各计数点时小车的速度 v，其中打出计数点“1”时小车的速度 v1=_m/s 63 （3）将钩码的重力视为小车受到的拉力，取 g=9.80 m/s，利用 W=mgx算出拉力对小车做的功 W 利用2k12EMv算出小车动能，并求出动能的变化量kE计算结果见下表 3/10JW 2.45 2.92 3.35 3.81 4.26 3k/10JE 2.31 2.73 3.12 3.61 4.00 请根据表中的数据，在答题卡的方格纸上作出kEW图象 （4）实验结果表明，kE总是略小于 W 某同学猜想是由于小车所受拉力小于钩码重力造成的用题中小车和钩码质量的数据可算出小车受到的实际拉力 F=_N【答案】（1）小车做匀速运动 （2）0.228 （3）如图所示 （4）0.093 【解析】（1）小车能够做匀速运动，纸带上打出间距均匀的点，则表明已平衡摩擦；（2）相临计数点间时间间隔为 T=0.1 s，0210.228m/s2xvT；（3）描点画图，如图所示。64 ；（4）对整体，根据牛顿第二定律有：mg=（m+M）a，钩码：mg FT=ma，联立解得绳上的拉力：0.093NTMmFgMm【考点定位】探究恒力做功与物体动能变化的关系【名师点睛】本题中的计算，要当心数据的单位、有效数字的要求用整体法、隔离法，根据牛顿第二定律求绳上的拉力，题目比较常规，难度不大 专题 12 电学实验 1【2017天津卷】某探究性学习小组利用如图所示的电路测量电池的电动势和内阻。其中电流表 A1的内阻 r1=1.0 k，电阻 R1=9.0 k，为了方便读数和作图，给电池串联一个 R0=3.0 的电阻。按图示电路进行连接后，发现aa、bb和cc三条导线中，混进了一条内部断开的导线。为了确定哪一条导线内部是断开的，将电建 S 闭合，用多用电表的电压挡先测量 a、b间电压，读数不为零，再测量、a间电压，若读数不为零，则一定是_导线断开；若读数为零，则一定是_导线断开。排除故障后，该小组顺利完成实验。通过多次改变滑动变阻器触头位置，得到电流表 A1和 A2的多组 I1、I2数据，作出图象如右图。由 I1 I2图象得到电池的电动势 E=_V，内阻 r=_。【答案】aa bb 1.41（1.361.44均可）0.5（0.40.6 均可）65 【考点定位】实验用伏安法测干电池的电动势和内阻【名师点睛】由图象法处理实验数据的关键是要理解图线的物理意义纵轴截距和斜率表示什么，闭合电路的欧姆定律是核心。2【2017新课标卷】（10 分）某同学研究小灯泡的伏安特性，所使用的器材有：小灯泡 L（额定电压 3.8 V，额定电流 0.32 A）；电压表VV（量程 3 V，内阻 3 k）；电流表A（量程 0.5 A，内阻 0.5）；固定电阻R0（阻值 1 000）；滑动变阻器 R（阻值 09.0）；电源 E（电动势 5 V，内阻不计）；开关 S；导线若干。（1）实验要求能够实现在 03.8 V 的范围内对小灯泡的电压进行测量，画出实验电路原理图。（2）实验测得该小灯泡伏安特性曲线如图（a）所示。由实验曲线可知，随着电流的增加小灯泡的电阻_（填“增大”“不变”或“减小”），灯丝的电阻率_（填“增大”“不变”或“减小”）。（3）用另一电源 E0（电动势 4 V，内阻 1.00）和题给器材连接成图（b）所示的电路，调66 节滑动变阻器 R 的阻值，可以改变小灯泡的实际功率。闭合开关 S，在 R 的变化范围内，小灯泡的最小功率为_W，最大功率为_W。（结果均保留 2 位小数）【答案】（1）如图所示 （2）增大 增大 （3）0.39 1.17 【解析】（1）要求能够实现在 03.8 V的范围内对小灯泡的电压进行测量，故滑动变阻器用分压式接法，小灯泡为小电阻，电流表用外接法，如答案图所示；（2）由 I U 图象知，切线的斜率在减小，故灯泡的电阻随电流的增大而增大，再由电阻定律lRS知，电阻率增大；（3）当滑动变阻器的阻值为 9 时，电路电流最小，灯泡实际功率最小，此时 E=U+I（r+R）得 U=10I+4，在图中作出该直线如左图所示，交点坐标约为 U=1.75 V，I=225 mA，P1=UI=0.39 W；整理得：1EIURrRr，当直线的斜率最大时，与灯泡的 I U 曲线的交点坐标最大，即灯泡消耗的功率最大。当滑动变阻器电阻值 R=0 时，灯泡消耗的功率最大，此时交点坐标为 U=3.67 V，I=0.32 A，如右图所示，