題型必刷練3“3實驗+4計算”物理社團的同學(xué)利用實驗室提供的傳感器設(shè)計了如圖甲所示的實驗裝置，用以探究加速度與力的關(guān)系，以及驗證機械能守恒定律。他們將附有刻度尺的氣墊導(dǎo)軌調(diào)整水平，在導(dǎo)軌左側(cè)P2處固定一光電門，將輕繩一端固定在P1點，另一端與滑塊相連，滑塊上安裝遮光條和加速度傳感器，并且可以增加砝碼以改變其質(zhì)量，在輕繩上通過不計質(zhì)量的動滑輪懸掛一個重物。打開氣泵，將滑塊從導(dǎo)軌右側(cè)P3處由靜止釋放，記錄加速度傳感器的數(shù)值、遮光條通過光電門的時間以及P2和P3之間的距離。已知重物的質(zhì)量為m，遮光條的寬度為d，重力加速度為g，滑塊、遮光條、加速度傳感器以及砝碼的總質(zhì)量用M表示，遮光條通過光電門的時間用t表示，加速度傳感器的示數(shù)用a表示，P2和P3之間的距離用L表示。（1）若某次實驗中遮光條擋光時間為t1，則此時滑塊的速度為，重物的速度為；（2）該社團同學(xué)首先保持L不變改變M進行了若干次實驗，根據(jù)實驗數(shù)據(jù)畫出了如圖乙所示的一條過坐標(biāo)原點的直線，其縱軸為加速度a，經(jīng)測量其斜率恰為重力加速度g，則該圖線的橫軸為（用所給的字母表示）；（3）接下來他們欲驗證該過程中系統(tǒng)機械能守恒，使滑塊總質(zhì)量保持為M0不變，改變L進行若干次實驗，根據(jù)實驗數(shù)據(jù)畫出的L?1t2圖線也是一條過原點的直線，若圖線斜率為k，則需滿足k＝【解答】解：（1）滑塊通過光電門的速度為v由于重物掛在動滑輪上，重物的速度為v（2）設(shè)滑塊的加速度為a，細(xì)繩的拉力為T根據(jù)牛頓第二定律，對加速度傳感器以及砝碼有T＝Ma對重物mg整理得a=圖乙所示的一條過坐標(biāo)原點的直線，其縱軸為加速度a，經(jīng)測量其斜率恰為重力加速度g，則該圖線的橫軸為2nm+4M（3）滑塊通過光電門的速度v1=根據(jù)機械能守恒定律可得mg×代入數(shù)據(jù)聯(lián)立解得AB間的距離L=根據(jù)實驗數(shù)據(jù)畫出的L?結(jié)合L?1t故答案為：（1）dt1；d2t1（1）小明用多用電表歐姆擋測某燈泡電阻，擋位旋鈕指“×10”倍率擋，調(diào)零后測試，發(fā)現(xiàn)指針偏轉(zhuǎn)角太大，為使測量結(jié)果更加準(zhǔn)確，應(yīng)改用倍率擋（選填“×1”或“×100”）；（2）小明換擋調(diào)零后，再次測試該燈泡，指針如圖1所示，燈泡電阻阻值為Ω；（3）小明用該燈泡連接電路如圖2所示，開關(guān)閉合后發(fā)現(xiàn)燈泡不亮，保持電路完整情況下，欲用多用電表檢查該電路（開關(guān)處于閉合狀態(tài)）何處故障，應(yīng)使用多用電表的進行檢測。A．歐姆擋B．電流擋C．交流電壓擋D．直流電壓擋【解答】解：（1）（2）歐姆表測電阻時，指針偏轉(zhuǎn)角太大，說明指針?biāo)甘緮?shù)小，根據(jù)電阻測量值＝指針?biāo)甘緮?shù)×倍率可知，要使歐姆擋指針?biāo)甘緮?shù)變大，必須要換成小倍率擋，即將倍率換成“×1”擋位；待測電阻R＝18.0Ω×1＝18.0Ω。（3）AB.用多用表電流擋、歐姆擋判斷故障都要將電路斷開，不能使電路保持完整，故AB錯誤；CD.圖2為直流電路，不能用交流電壓擋，只能用直流電壓擋，故C錯誤，D正確。故選：D。故答案為：（1）×1；（2）18.0；（3）D。（多選）關(guān)于高中物理的學(xué)生實驗，下列說法正確的是（）A．驗證動量守恒定律時，兩碰撞小球的直徑必須相等 B．探究氣體等溫變化的規(guī)律實驗中，不慎將活塞拔出，無需廢除之前獲得的數(shù)據(jù)，將活塞塞入重新實驗即可 C．探究影響感應(yīng)電流方向的因素時，甲同學(xué)在斷開開關(guān)時發(fā)現(xiàn)靈敏電流計指針向右偏轉(zhuǎn)，則開關(guān)閉合后將滑動變阻器的滑片向右滑動（如圖），電流計指針向右偏轉(zhuǎn)。 D．在用單擺測量重力加速度的實驗中，為了使擺的周期大一些，以方便測量，拉開擺球時，使擺角大些【解答】解：A.驗證動量守恒定律時，為了使小球發(fā)生對心碰撞，兩碰撞小球的直徑必須相等，故A正確；B.探究氣體等溫變化的規(guī)律實驗中，不慎將活塞拔出，氣體質(zhì)量發(fā)生變化，需廢除之前獲得的數(shù)據(jù)，將活塞塞入重新實驗，故B錯誤；C.甲同學(xué)在斷開開關(guān)時，磁通量減少，靈敏電流計指針向右偏轉(zhuǎn)，開關(guān)閉合后將滑動變阻器的滑片向右滑動（如圖）時，B中變阻器接入電路的電阻變大，通過B的電流減小，穿過A的磁通量減少，電流計指針向右偏轉(zhuǎn)，故C正確；D.根據(jù)T=2πL故選：AC。一橫截面積為S的圓柱形汽缸水平固定，開口向右，底部導(dǎo)熱，其他部分絕熱。汽缸內(nèi)的兩絕熱隔板a、b將汽缸分成Ⅰ、Ⅱ兩室，隔板可在汽缸內(nèi)無摩擦地移動。b的右側(cè)與水平彈簧相連，初始時彈簧處于原長，兩室內(nèi)均封閉有體積為V0、溫度為T0的理想氣體。現(xiàn)用電熱絲對Ⅱ室緩慢加熱一段時間達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)時，a、b隔板移動的距離均為V02S。已知大氣壓強為p0，環(huán)境的熱力學(xué)溫度恒為T（1）加熱后Ⅱ室氣體的壓強p、熱力學(xué)溫度T；（2）彈簧的勁度系數(shù)k。【解答】解：（1）加熱后Ⅱ室與Ⅰ室氣體的壓強相等。以Ⅰ內(nèi)的氣體為研究對象，根據(jù)玻意耳定律可得p0V0＝p（V0?V解得：p＝2p0對Ⅱ內(nèi)的氣體，根據(jù)理想氣體狀態(tài)方程可得：p0解得：T＝4T0（2）對b活塞，根據(jù)平衡條件得：pS＝p0S+k?V解得：k=答：（1）加熱后Ⅱ室氣體的壓強p為2p0、熱力學(xué)溫度T為4T0；（2）彈簧的勁度系數(shù)k為2p如圖所示，一條連有圓軌道的長軌道水平固定，圓軌道豎直，底端分別與兩側(cè)的直軌道相切，半徑R＝0.5m。質(zhì)量mA＝2kg的物塊A以v0＝6m/s的速度滑入圓軌道，滑過最高點Q，再沿圓軌道滑出后，與直軌上P處靜止的質(zhì)量m＝1kg的物塊B碰撞，碰后粘合在一起運動。P點左側(cè)軌道光滑，右側(cè)軌道呈粗糙段、光滑段交替排列，每段長度都為L＝0.6m。兩物塊與各粗糙段間的動摩擦因數(shù)都為μ＝0.25，A、B均視為質(zhì)點，碰撞時間極短。（1）試求A滑過Q點時的速度大小和對圓軌道的壓力；（2）若碰后A、B粘合體最終停止在第k個粗糙段上，試求k的數(shù)值；（3）試求在第n個（1≤n＜k）粗糙段時，合力對A、B粘合體的沖量大小與n的關(guān)系式。【解答】解：（1）設(shè)A滑到Q點時的速度大小為v，由機械能守恒定律得：12解得：v＝4m/s在O點，對A根據(jù)牛頓第二定律得：F+解得：F＝44N根據(jù)牛頓第三定律可知對圓軌道的壓力大小為44N，方向豎直向上。（2）設(shè)A、B碰撞前瞬間A的速度為vA，由機械能守恒定律得：12解得：vA＝v0＝6m/sA、B碰撞后以共同速度vp前進，以向右為正方向，由動量守恒定律得：mAv0＝（mA+m）vp解得：vP＝4m/s此時A、B的總動能為：Ek=1A、B粘合體每經(jīng)過一段粗糙段損失的動能為：ΔE＝μ（mA+m）gL＝0.25×（2+1）×10×0.6J＝4.5J因：Ek（3）設(shè)A、B粘合體恰好滑到第n個（1≤n＜k）粗糙段的左端時的動能為Ek1，則有：Ek1＝Ek﹣（n﹣1）ΔE＝24J﹣（n﹣1）×4.5J＝（28.5﹣4.5n）J設(shè)A、B粘合體恰好滑到第n個（1≤n＜k）粗糙段的右端時的動能為Ek2，則有：Ek2＝Ek﹣nΔE＝24J﹣n×4.5J＝（24﹣4.5n）J動量的大小與動能的關(guān)系為：p=根據(jù)動量定理可得第n個（1≤n＜k）粗糙段對A、B粘合體的沖量大小與n的關(guān)系式為：I＝p1﹣p2=解得：I=3(19?3n答：（1）A滑過Q點時的速度大小為4m/s，對圓軌道的壓力大小為44N，方向豎直向上；（2）k的數(shù)值為6；（3）第n個（1≤n＜k）粗糙段對A、B粘合體的沖量大小與n的關(guān)系式為I=3(19?3n如圖所示，PMN和P'M'N'是兩條足夠長、相距為L的平行金屬導(dǎo)軌，MM'左側(cè)圓弧軌道表面光滑，右側(cè)水平軌道表面粗糙，并且MM'右側(cè)空間存在一豎直向上、磁感應(yīng)強度大小為B的勻強磁場。在左側(cè)圓弧軌道上高為h處垂直導(dǎo)軌放置一導(dǎo)體棒AB，在右側(cè)水平軌道上距AB棒足夠遠(yuǎn)的地方，垂直導(dǎo)軌放置另一導(dǎo)體棒CD。已知AB棒和CD棒的質(zhì)量分別為m和2m，接入回路部分的電阻分別為R和2R，AB棒與水平軌道間的動摩擦因數(shù)為μ，圓弧軌道與水平軌道平滑連接且電阻不計。現(xiàn)將AB棒由靜止釋放，讓其沿軌道下滑并進入磁場區(qū)域，最終運動到距MM'為d處停下，此過程中CD棒因摩擦一直處于靜止?fàn)顟B(tài)。重力加速度為g，求：（1）AB棒剛進入磁場時所受安培力F安的大小；（2）整個過程中AB棒上產(chǎn)生的焦耳熱Q；（3）若水平軌道光滑，則從AB棒開始運動到最終處于穩(wěn)定狀態(tài)的過程中，通過AB棒的電荷量q為多少？【解答】解：（1）對導(dǎo)體棒AB下滑到MM'處的過程，根據(jù)機械能守恒得：mg進入磁場時感應(yīng)電動勢為：E＝BLv由閉合電路歐姆定律可得感應(yīng)電流為：I=由安培力公式可得：F安＝BIL聯(lián)立解得：F安（2）設(shè)導(dǎo)體棒AB進入磁場后的運動過程安培力做功為W安，根據(jù)動能定理得：W安由功能關(guān)系可得回路中產(chǎn)生的焦耳熱：Q總＝﹣W安因通過兩導(dǎo)體棒電流始終相同，則AB棒上產(chǎn)生的焦耳熱：Q=R聯(lián)立解得：Q=1（3）若水平導(dǎo)軌光滑，AB棒進入磁場后，CD在安培力的作用下向右運動，所受的安培力等大反向，兩棒組成的系統(tǒng)合力為零，系統(tǒng)動量守恒，最終兩棒相對靜止一起做勻速直線運動，以向右為正方向，根據(jù)動量守恒定律得：mv＝（m+2m）v共對AB棒，由動量定理可得：?而q=聯(lián)立解得：q=2m答：（1）AB棒剛進入磁場時所受安培力F安的大小為B2（2）整個過程中AB棒上產(chǎn)生的焦耳熱Q為13（3）若水平軌道光滑，則從AB棒開始運動到最終處于穩(wěn)定狀態(tài)的過程中，通過AB棒的電荷量q為2m2g?如圖所示，位于豎直平面內(nèi)的平面直角坐標(biāo)系xOy的第一象限虛線上方（包含虛線）存在豎直向下的勻強電場，電場強度大小為E；第三象限某個區(qū)域（未畫出）存在垂直于紙面向里的勻強磁場，磁感應(yīng)強度大小為B。現(xiàn)有大量質(zhì)量為m、電荷量為+q的粒子以相同的初速度v0水平射入電場，均經(jīng)過O點進入磁場，最后離開磁場進入第四象限，粒子在第三象限運動均在磁場中，忽略粒子的重力及相互間的作用。（1）勻強電場的邊界方程（粒子入射點的坐標(biāo)y和x間的關(guān)系）；（2）粒子進入電場的位置記為P（x，y）其中0＜y≤y0，0＜x≤x0，若y0（3）在（2）問的基礎(chǔ)上，若在x＞0、y＜0的空間內(nèi)加一沿x軸方向的大小未知的勻強磁場B1，則從P（x0，y0）進入電場的粒子，在B1磁場中運動軌跡最高點的y坐標(biāo)恰好為0，求軌跡最高點對應(yīng)的x坐標(biāo)的可能取值。【解答】解：（1）對從P（x，y）點射入電場的粒子，在電場中做類平拋運動x＝v0ty=Eq解得y=Eq（2）設(shè)粒子從O點射入磁場時，速度v與x軸負(fù)方向的夾角為θ，位移與x軸負(fù)方向的夾角為α，可得粒子在磁場中的速度大小