安徽2020届高三物理下学期测试卷（五）（PDF版含答案）

1 2020 届高三年级物理自测试卷（五） 命题人： 时间：120 分钟 满分：100 分 一、力学实验题（共 12 小题，每空 1 分，共 36 分） 1．小华同学在做“研究小车匀变速直线运动”的实验过程中，所使用的交流电源频率为 50Hz， 取下做匀加速直线运动的小车带动的一段纸带进行研究，如图所示．O 点为记数点的起点， 相邻两记数点间还有四个计时点（图中未画出），请回答下面的问题： （1）他因粗心而忘记测量第 1 个记数点与起始 O 点间的距离，请跟据纸带的数据特点推理出 S1 的长度，S1= cm． （2）当打第 3 个记数点时小车的瞬时速度 v3= m/s，小车运动的加速度 a= m/s2（计算 结果保留两位有效数字）． 2．某同学想测出济南当地的重力加速度 g，并验证机械能守恒定律．为了减小误差，他设计了 一个实验如下：将一根长直铝棒用细线悬挂在空中（如图甲所示），在靠近铝棒下端的一侧 固定电动机 M，使电动机转轴处于竖直方向，在转轴上水平固定一支特制笔 N，借助转动时 的现象，将墨汁甩出形成一条细线．调整笔的位置，使墨汁在棒上能清晰地留下墨线．启动 电动机待转速稳定后，用火烧断悬线，让铝棒自由下落，笔在铝棒上相应位置留下墨线．图 乙是实验时在铝棒上所留下的墨线，将某条合适的墨线 A 作为起始线，此后每隔 4 条墨线取 一条计数墨线，分别记作 B、C、D、E．将最小刻度为毫米的刻度尺的零刻度线对准 A，此 时 B、C、D、E 对应的刻度依次为 14.68 cm、39.15 cm、73.41 cm、117.46 cm．已知电动机 的转速为 3 000 r/min．求： （1）相邻的两条计数墨线对应的时间间隔为____________s． （2）由实验测得济南当地的重力加速度为__________m/s2．（结果保留三位有效数字） （3）该同学计算出画各条墨线时的速度 v，以 21 2 v 为纵轴，以各条墨线到墨线 A 的距离 h 为横 轴，描点连线，得出了如图丙所示的图象，在误差允许的范围内据此图象能验证机械能守 恒定律，但图线不过原点的原因是_________________________________． 3．如图甲为研究“转动动能与角速度关系”的实验装置示意图，现有的器材为：固定在竖直平面2 内的转盘(转轴水平)、带铁夹的铁架台、电磁打点计时器(接交流电的频率为 50 Hz)、纸带、 重锤、游标卡尺、天平。回答下列问题 ： （1）如图乙所示，用 20 分度的游标卡尺测得圆盘的直径 d 为________ cm； （2）将悬挂铁锤的纸带穿过打点计时器后，绕在转盘边缘上，纸带一端固定在转盘上，使得转 盘与纸带不打滑，设纸带厚度不计，接通电源，释放重锤，打点计时器打出的纸带如图丙 所示，O、A、B、C…各点为连续打出的点迹，则由图丙中数据可得，打下点迹 D 时，圆 盘转动的角速度为ωD＝____________ rad/s(保留三位有效数字)； （3）下表为各点对应的转动动能 Ek 和角速度ω值，请你猜想转动动能 Ek 和角速度ω满足的关系 式为 Ek＝____________(须填写定量表达式)。 计数点 A B C … E 转动动能 Ek(J) 0.001 0 0.003 9 0.008 9 … 0.024 角速度ω(rad/s) 4.0 7.9 11.9 … 19.7 4．在“测定匀变速直线运动加速度”的实验中： （1）除打点计时器（含纸带、复写纸）、小车、一端附有滑轮的长木板、细绳、钩码、导线及 开关外，在下面的仪器和器材中，必须使用的有 。（填选项代号） A．电压合适的交流电源 B．电压合适的直流电源 C．刻度尺 D．秒表 E．天平 （2）实验过程中，下列做法正确的是 。 A．先接通电源，再使纸带运动 B．先使纸带运动，再接通电源 C．将接好纸带的小车停在靠近滑轮处 D．将接好纸带的小车停在靠近打点计时器处 （3）在某次实验中，交流电源频率为 50Hz，下图是某次实验的纸带，舍去前面比较密集的点， 从 0 点开始计数，每隔 4 个连续点取 1 个计数点，标以 1、2、3、…那么相邻两个计数点 之间的时间为______s，各计数点与 0 计数点之间的距离依次为 x1=3．00cm、x2=7．50cm、 x3=13．50cm，则物体通过计数点 1 的速度 v1=_____m/s，小车运动的加速度为___m/s2．（结 果均保留两位有效数字）3 5．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 4.0 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， 然后按平行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 平等四边行定则 6．某同学利用如图甲装置探究弹簧的弹性势能 EP 与弹簧伸长量Δx 之间的关系．实验步骤如下： （1）用游标卡尺测量遮光条宽度 d．如图乙所示测量值 d=__________mm． （2）按图甲竖直悬挂好轻质弹簧，将轻质遮光条水平固定在弹簧下端；在立柱上固定一指针， 标示出弹簧不挂重锤时遮光条下边缘的位置，并测出此时弹簧长度 x0． （3）测量出重锤质量 m，用轻质细线在弹簧下方挂上重锤，测量出平衡时弹簧的长度 x1，并按 甲图所示将光电门的中心线调至与遮光条下边缘同一高度，已知当地重力加速度为 g，则 此弹簧的劲度系数 k=__________（用题目所给字母符号表示）． （4）用手缓慢地将重锤向上托起，直至遮光条下边缘回到弹簧原长标记指针处（保持细线竖直）， 迅速释放重锤使其无初速下落，光电门记下遮光条经过的时间△t，则此时弹簧的弹性势 能 Ep=__________（用题目所给字母符号表示）．4 （5）换上不同质量的重锤，重复步骤 3、4，计算出相关结果，并验证弹性势能 Ep 与弹簧伸长 量△x 之间的关系． 7．为了探究加速度与力、质量的关系，甲、乙、丙三位同学分别设计了如图所示的实验装置， 小车总质量用 M 表示(乙图中 M 包括小车与传感器，丙图中 M 包括小车和与小车固连的滑 轮)，钩码总质量用 m 表示。（装置：砝码、定滑轮、小车、纸带、接电源、打点计时器） （1）为便于测量合外力的大小，并得到小车总质量一定时，小车的加速度与所受合外力成正比 的结论，下列说法正确的是______ A．三组实验都需要平衡摩擦力 B．三组实验中只有甲需要平衡摩擦力 C．三组实验中只有甲需要满足所挂钩码的总质量 m 远小于小车的总质量 M 的条件 D．三组实验都需要满足所挂钩码的总质量 m 远小于小车的总质量 M 的条件 （2）若乙、丙两位同学发现某次测量中力传感器和测力计读数相同，通过计算得到小车加速度 均为 a，a= 5 2 g，g 为当地重力加速度，则乙、丙两人实验时所用小车总质量之比为 __________，乙、丙两人实验用的钩码总质量之比为__________。 8．如图甲是利用激光测转速的原理示意图，图中圆盘可绕固定轴转动，盘边缘侧面上有一小段 涂有很薄的反光材料．当盘转到某一位置时，接收器可以接收到反光涂层所反射的激光束， 并将所收到的光信号转变成电信号，在示波器显示屏上显示出来(如图乙所示)．5 （1）若图乙中示波器显示屏上横向的每大格(5 小格)对应的时间为 2.50×10－3s，则圆盘的转速为 ________r/s.(保留 3 位有效数字) （2）若测得圆盘直径为 10.20 cm，则可求得圆盘侧面反光涂层的长度为________cm.(保留 3 位 有效数字) 9．某同学在做平抛运动实验时得出如图所示的小球运动轨 迹,a、b、c 三点的位置在运动轨迹上已标出.则:（g 取 10m/s2 （1）小球开始做平抛运动的位置坐标为 x=________cm. y＝________cm. （2）小球运动到 b 点的速度为________m/s. 10．气垫导轨是一种常用的实验仪器，它利用气泵使带孔的导轨与滑块之间形成气垫，使滑块 悬浮在导轨上，此时滑块在导轨上的运动可视为没有摩擦．现利用气垫导轨来研究功能关 系．如图甲所示，在气垫导轨的左端固定一轻质弹簧，轨道上有滑块 A 紧靠弹簧但不连接， 滑块的质量为 m，重力加速度为 g． （1）用游标卡尺测出滑块 A 上的挡光片的宽度，读数如图乙所示，则宽度 d=______cm； （2）利用该装置研究弹簧对滑块做功的大小；某同学打开气源，调节装置，使滑块可以静止悬 浮在导轨上，然后用力将滑块 A 压紧到 P 点，释放后，滑块 A 上的挡光片通过光电门的 时间为△t，则弹簧对滑块所做的功为____________．（用题中所给字母表示） （3）利用该装置测量滑块与导轨间的动摩擦因数；关闭气源，仍将滑块 A 由 P 点释放，当光 电门到 P 点的距离为 x 时，测出滑块 A 上的挡光片通过光电门的时间为 t，移动光电门， 测出多组数据（滑块都能通过光电门），并绘出 2 1x t  图象．如图丙所示，已知该图线斜 率的绝对值为 k，则滑块与导轨间的滑动摩擦因数为____________． 11．某实验小组利用图示装置进行“探究动能定理”的实验，部分实验步骤如下： A．挂上钩码，调节长木板的倾角，轻推小车后，使小车能沿长木板向下做匀速运动； B．打开速度传感器，取下轻绳和钩码，保持 A 中调节好的长木板倾角不变，让小车从长 木板顶端静止下滑，分别记录小车通过速度传感器 1 和速度传感器 2 时的速度大小 v1 和 v2；6 据此回答下列问题： （1）若要验证动能定理的表达式，下列各物理量中需测量的有_________； A．悬挂钩码的总质量 m B．长木板的倾角θ C．两传感器间的距离 L D．小车的质量 M E.小车与木板的摩擦力 （2）根据实验所测的物理量，验证动能定理的表达式为：________。（用题中所给的符号表示， 重力加速度用 g 表示） 12．某物理兴趣小组利用如图甲所示的装置进行实验。在足够大的水平平台上的 A 点放置一个 光电门，水平平台上 A 点右侧摩擦很小可忽略不计，左侧为粗糙水平面，当地重力加速度 大小为 g，采用的实验步骤如下： ①在小滑块 a 上固定一个宽度为 d 的窄挡光片； ②用天平分别测出小滑块 a（含挡光片）和小球 b 的质量 ma、mb； ③a 和 b 间用细线连接，中间夹一被压缩了的轻弹簧，静止放置在平台上； ④细线烧断后，a、b 瞬间被弹开，向相反方向运动； ⑤记录滑块 a 通过光电门时挡光片的遮光时间 t； ⑥滑块 a 最终停在 C 点（图中未画出），用刻度尺测出 AC 之间的距离 Sa； ⑦小球 b 从平台边缘飞出后，落在水平地面的 B 点，用刻度尺测出平台距水平地面的高度 h 及平台边缘铅垂线与 B 点之间的水平距离 Sb； ⑧改变弹簧压缩量，进行多次测量。 （1）a 球经过光电门的速度为：______________（用上述实验数据字母表示） （2）该实验要验证“动量守恒定律”，则只需验证等式_____________成立即可。（用上述实验数 据字母表示） （3）改变弹簧压缩量，多次测量后，该实验小组得到 2 1 t 与 Sa 的关系图象如图乙所示，图线的 斜率为 k，则平台上 A 点左侧与滑块 a 之间的动摩擦因数大小为______。（用上述实验数 据字母表示） 二、电学实验题（共 10 小题，第 14、15 题每空 2 分，其余每空 1 分，共 64 分） 13．某同学利用 DIS（传感器），定值电阻 R0、电阻箱 R1 等实验器材测量电池 a 的电动势和内 阻，实验装置如图 1 所示，实验时多次改变电阻箱的阻值，记录外电路的总电阻阻值 R， 用电压传感器测得端电压 U，并在计算机上显示出如图 2 所示的关系图线 a，重复上述实验 方法测量电池 b 的电动势和内阻，得到图 2 中的图线 b.7 （1）由图线 a 可知电池 a 的电动势 E=______V，内阻 r=____Ω． （2）若用同一个电阻 R 先后与电池 a 及电池 b 链接，则两电池的输出功率_______（填“大于”、 “等于”或“小于”），两电池的效率_____（填“大于”、“等于”或“小于”）． 14．某同学设计了如下左图所示的电路来测量一个量程为 3V 的电压表的内电阻（几千欧），实 验室提供直流电源的电动势为 6V，内阻忽略不计； （1）在该实验中，认为当变阻器的滑片 P 不动时，无论电阻箱的阻值如何增减，aP 两点间的 电压保持不变；请从下列滑动变阻器中选择最恰当的是：_______ A 变阻器（0-2000Ω，0.1A） B 变阻器（0-20Ω，1A） C 变阻器（0-5Ω，1A） （2）连接好线路后，先将变阻器滑片 P 调到最_______端，并将电阻箱阻值_______调到（填“0” 或“最大”），然后闭合电键 S，调节 P，使电压表满偏，此后滑片 P 保持不动； （3）调节变阻箱的阻值，记录电压表的读数:最后将电压表读数的倒数 U-1 与电阻箱读数 R 描点， 并画出上右图所示的图线，由图象得待测电压表的内阻值为_____Ω。（保留两位有效数字） 15．某同学欲将内阻为 98.5Ω、量程为 100uA 的电流表改装成欧姆表并进行刻度和校准，要求 改装后欧姆表的 15kΩ刻度正好对应电流表表盘的 50uA 刻度。可选用的器材还有：定值电 阻 R0（阻值 14kΩ），滑动变阻器 R1（最大阻值 1500Ω），滑动变阻器 R2（最大阻值 500Ω）， 电阻箱（0~99999.9Ω），干电池（E=1.5V，r=1.5Ω），红、黑表笔和导线若干。8 （1）欧姆表设计 将图（a）中的实物连线组成欧姆表。（__________）欧姆表改装好后，滑动变阻器 R 接入 电路的电阻应为_______Ω：滑动变阻器选_______（填“R1”或“R2”）。 （2）刻度欧姆表表盘 通过计算，对整个表盘进行电阻刻度，如图（b）所 示。表盘上 a、b 处的电流刻度分别为 25 和 75，则 a、 b 处的电阻刻度分别为__________、__________。 （3）校准 红、黑表笔短接，调节滑动变阻器，使欧姆表指针指 向_______kΩ处；将红、黑表笔与电阻箱连接，记录 多组电阻箱接入电路的电阻值及欧姆表上对应的测 量值，完成校准数据测量。若校准某刻度时，电阻箱 旋钮位置如图（c）所示，则电阻箱接入的阻值为 _______Ω。 16．某同学想要描绘标有“3.8V，0.3A”字样的小灯泡 L 的伏安特性曲线，要求实验尽量准确。 可供选择的器材除小灯泡、开关、导线外，还有： 电压表 V，量程 0~5V，内阻约 5kΩ 电流表 A1，量程 0~500mA，内阻约 0.5Ω 电流表 A2，量程 0~-100mA，内阻约 4Ω 滑动变阻器 R1，最大阻值 10Ω，额定电流 2.0A 滑动变阻器 R2，最大阻值 100Ω，额定电流 1.0A 直流电源 E，电动势约 6V，内阻可忽略不计 （1）上述器材中，电流表应选___________，滑动变阻器应选___________(填写所选器材的字 母符号)。 （2）该同学正确选择仪器后连接了图甲所示的电路，为保证实验顺利进行，并使误差尽量小， 实验前请你检查该电路，指出电路在接线上存在的两项问题： ①__________________________________________________________________； ②__________________________________________________________________。 （3）该同学校正电路后，经过正确的实验操作和数据记录，描绘出了小灯泡的伏安特性曲线如 图乙所示，由此推断小灯泡的电阻值随工作电压的增大而___________(选填“不变”、“增大”9 或“减小”) （4）该同学完成实验后又进行了以下探究：把两只这样的小灯泡并联，直接接在电动势为 4V、 内阻为 8Ω的电源上组成闭合回路。请你根据上述信息估算此时一只小灯泡的功率约为 ___________W(结果保留 2 位有效数字)。 17．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 kΩ，电阻 R1=9.0 kΩ，为了方便读数和作图，给电池串联一个 R0=3.0 Ω的电阻． （1）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 、 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． （2）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=_______Ω． 18．某同学改装和校准电压表的电路图如图所示，图中虚线框内是电压表的改装电路． （1）已知表头 满偏电流为 100μA ，表头上标记的内阻值为 900Ω．R1、R2 和 R3 是定值电阻．利 用 R1 和表头构成 1 mA 的电流表，然后再将其改装为两个量程的电压表．若使用 a、b 两 个接线柱，电压表的量程为 1 V；若使用 a、c 两个接线柱，电压表的量程为 3 V．则根据 题给条件，定值电阻的阻值应选 R1=___Ω，R2=______Ω，R3=_______Ω． （2）用量程为 3V，内阻为 2500Ω的标准电压表 对改装电表 3V 挡的不同刻度进行校准．所 用电池的电动势 E 为 5V；滑动变阻器 R 有两种规格，最大阻值分别为 50Ω和 5kΩ．为了 方便实验中调节电压，图中 R 应选用最大阻值为______Ω的滑动变阻器． （3）校准时，在闭合开关 S 前，滑动变阻器的滑动端 P 应靠近_______（填“M”或“N”）端． （4）若由于表头 G 上标记的内阻值不准，造成改装后电压表的读数比标准电压表的读数偏小， 则表头 G 内阻的真实值_________（填“大于”或“小于”）900Ω． 19．（1）同学们通过查阅资料知道将锌、铜两电极插入水果中，电动势大约会有 1 V 多一点．晓 宇同学找来了一个土豆做实验，如图，当用量程为 0～3 V、内阻约 50 kΩ的伏特表测其两 极时读数为 0.96 V．但当他将四个这样的水果电池串起来给“3 V 0.5 A”的小灯泡供电时，10 灯泡并不发光．检查灯泡、线路均没有故障，而用伏特表测量其电压确实能达到 3 V 多．据 你猜想，出现这种现象的原因应当是______________________．(不要求写分析、推导过程) （2）晓宇同学用欧姆表直接测“土豆电池”的两极，测得内阻的读数为 30 Ω.小丽同学用灵敏电 流表直接接“土豆电池”的两极，测得电流为 0.32 mA，根据前面用伏特表测得的 0.96 V 电 压，由全电路欧姆定律得  ⵽ೠħk .因而晓宇说土豆的内阻为 30 Ω，而小丽则说是 3 kΩ. 以下关于两位同学实验过程的分析正确的是________． A．晓宇的方法不正确，因水果电池本身有电动势，故不能用欧姆表直接测其内阻 B．晓宇的方法正确，因水果电池本身也是一个导体，可以用欧姆表直接测其电阻 C．小丽的测量结果十分准确，除了读数方面的偶然误差外，系统误差很小 D．小丽的测量结果不准确，因为水果电池内阻很大，用伏特表测得的电动势误差很大， 因此计算出的内阻误差也很大 （3）若实验室除了导线和开关外，还有以下一些器材可供选择： A．电流表 A1(量程为 0～0.6 A，内阻约为 1 Ω) B．灵敏电流表 A2(量程为 0～0.6 mA，内阻约为 800 Ω) C．灵敏电流表 A3(量程为 0～300 μA，内阻未知) D．滑动变阻器 R1(最大阻值约 10 Ω) E．滑动变阻器 R2(最大阻值约 2 kΩ) F．定值电阻(阻值为 2 kΩ) G．电阻箱 R(0～9 999 Ω) ①为了能尽可能准确地测定“土豆电池”的电动势和内阻，实验中应选择的器材是 ________(填器材前的字母代号)． ②在方框中画出应采用的电路________________． ③实验时，改变电阻箱 R 的值，记录下电流表的示数 I，得到若干组 R、I 的数据．根据实 验数据绘出如上图所示的 图线，由此得出“水果电池”的电动势为________V(保 留两位有效数)．按照此实验方法，内电阻的测量值与真实值相比________(选填“偏 大”“偏小”或“相等”). 20．利用如图所示的电路可以较为准确地测量未知电源的电动势．图中 Ex 为待测电源，Es 为标11 准电源(电动势已准确测出)，E 为工作电源，为电路提供电流．G 为零刻度在中央的灵敏电 流计．AB 为一根粗细均匀的电阻丝，C、D 为 AB 上的两个活动接触点，可以在电阻丝上 移动，与电阻丝 AB 平行放置的还有一把刻度尺，可以测出 CD 之间的长度．实验步骤如下： （1）按图连接好电路，将 S1 处于断开状态，S2 处于两个触点都不接的状态． （2）先闭合 S1，调 RP 整至合适位置． （3）将 S2 扳到位置 1，调整 C、D 触头使电流计指向零刻度，记下________． （4）将 S2 扳到位置 2，重新调整 C、D 位置，使________，并记下__________________． （5）断开 S1. 计算待测电源的电动势的表达式为 Ex＝________． 21．现要测电阻 R0 阻值和干电池组的电动势 E 及内阻 r．给定的器材有：两个理想电压表 V（量 程均为 3 V），理想电流表 A（量程为 0.6 A），滑动变阻器 R，待测的电阻 R0，两节串联的 电池，电键 S 及导线若干． 某同学设计一个如图（a）所示的电路同时测电阻 R0 阻值和电池组的电动势及内阻，调节 变阻器，两电压表和电流表分别测得多组 U1、U2、I 的读数，并作出 U1–I 图（图线 1）和 U2–I 图（图线 2），见图（b）． （1）由图可得出电阻 R0 阻值为_______Ω，电池组 E 的电动势为_____V，内阻为______Ω（均 保留两位有效数字）．实验中的电压表和电流表不是理想的，电动势的测量值_____（填“偏 大”、“偏小”）． （2）若上述电路中少了一个电压表，仍可用一个电路同时测电阻 R0 阻值和干电池组的电动势 E 及内阻，其电路图如下，请完成下列实验步骤： ①按电路图连接好电路； ②闭合开关 S，移动滑片 P 使滑动变阻器________，读取两电表读数为 U1，I1；12 ③移动滑片 P 使滑动变阻器不短路，读取两电表读数为 U2，I2； ④整理器材，数据处理． ⑤根据以上数据得出电阻 R0＝_______，电源电动势 E＝_____，r＝__________． 22．某待测电阻 Rx 的阻值约为 20Ω，现要测量其阻值，实验室提供器材如下： A．电流表 A1（量程 150mA，内阻约为 10Ω） B．电流表 A2（量程 20mA，内阻 r2=30Ω） C．电压表 V(量程 15V，内阻 15kΩ) D．定值电阻 R0=100Ω E．滑动变阻器 R，最大阻值约为 10Ω F．滑动变阻器 R，最大阻值约为 1000Ω G．电源 E，电动势 E=4V（内阻不计） F．电键 S 及导线若干 （1）测量时要求电表读数不得小于其量程的 1 3 ，应选择的电表分别．．．．是________、________滑动 变阻器是________。（填电表前面的字母符号） （2）请你在线框内画出测量 Rx 的实验原理图（图中元件使用题干中相应英文字母符号标注）。 （________） （3）若实验时电流表 A1 的读数为 1I ，电流表 A2 的读数为 2I ，电压表 V 的读数为 U，请根据 画出的实验原理图，用已知的和测得的物理量表示 Rx=__________。（用字母表示）13 2020 届高三年级物理自测试卷（五）参考答案 1．（1）根据匀变速直线运动的推论：物体在连续相等的时间间隔内位移之差是常数，△x=aT， 由图中可看出 2、3 两点间的距离为 S3=6.00cm，假设物体在连续相等的时间间隔内位移之差是 常数△x，所以 1、2 间的距离 S2=S3﹣△x，0、1 间的距离 S1=S2﹣△x=S3﹣2△x 由此得：S1+S2=9.00cm 解得：△x=1.00cm 所以 S1=4.00cm （2）根据匀变速直线运动中间时刻的瞬时速度等于该过程中的平均速度，则有：v3= 代入数据解得：v3= =0.65m/s，根据匀变速直线运动的推论公式有：△x=aT2 可以求出加速度：a= = =1.0m/s2，故答案为 4.00，0.65，1.0． 2．（1）0.1 （2）9.79 （3）A 点对应的速度不为零 （1）电动机的转速为 3000 r/min=50r/s，可知相邻两条墨线的时间间隔为 0.02s，每隔 4 条墨线取一 条计数墨线，则相邻的两条计数墨线对应的时间间隔为 0.1s； （2）xBC=39.15-14.68cm=24.47cm，xCD=73.41-39.15cm=34.26cm，xDE=117.46-73.41cm=44.05cm， 可知连续相等时间内的位移之差△x=9.79cm，根据△x=gT2 得， 2 2 2 9.79 10 9.79 /0.01 xg m sT   ＝ ＝ ． （3）根据 mgh＝ 1 2 mv2− 1 2 mv02 得，v2＝v02+2gh，若 v2-h 图线为直线，则机械能守恒．所以此图象 能验证机械能守恒．图线的斜率为 2g，图线不过原点的原因是 A 点对应的速度不为零． 3． （1）5.030 （2）15.9 （3）6.25×10-5 J （1）游标卡尺主尺部分读数为 5.0cm，游标读数为 0.05×6=0.30mm=0.030cm， 所以最终读数为 5.0cm+0.030cm=5.030cm． （2）根据匀变速直线运动中时间中点的速度等于该过程中的平均速度，可以求出打纸带上 D 点时 小车的瞬时速度大小．为：vD= ħೠħħೠħħ ħೠħ =0.40m/s 根据 v=ωr 得圆盘转动的角速度为：ωD= ħೠ ħೠħ =15.9rad/s， （3）由表格中数据分析可知，当砂轮的角速度增大为原来 2 倍时，砂轮的转动动能 Ek 是原来的 4 倍，得到关系为：Ek=kω2． 当砂轮的角速度增大为原来 4 倍时，砂轮的转动动能 Ek 是原来的 16 倍，得到 Ek 与ω2 成正比， 则有关系式为：Ek=kω2． k 是比例系数．将任一组数据比如：ω=4rad/s，Ek=0.001J，代入得到：k=6.25×10-5 J•s/rad， 所以砂轮的转动动能 Ek 与角速度ω的关系式是：Ek=6.25×10-5ω2J. 4．（1）AC（2）AD（3）0．10，0．38，1．5 （1）实验使用的电源必须是交流电源，故 A 正确，B 错误；刻度尺要用来测量纸带的点之间的距离， 所以必须要有刻度尺，故 C 正确；打点计时器本身就是计时的仪器，所以不需要秒表，故 D 错误；在处理纸带求解速度与加速度的过程中，物体的质量不需要知道，所以不用天平测物体 的质量，故 E 错误 （2）开始记录时，应先给打点计时器通电打点，然后释放纸带让纸带（随物体）开始运动，如果先 放开纸带开始运动，再接通打点计时时器的电源，由于重物运动较快，不利于数据的采集和处 理，会对实验产生较大的误差；同时先打点再释放纸带，可以使打点稳定，提高纸带利用率， 可以使纸带上打满点，故 B 错误 A 正确；在实验时要将接好纸带的小车停在靠近打点计时器14 处，这样可以在纸带上打出较多的点，所以 C 错误 D 正确． （3）交流电源频率为 50Hz，每隔 0．02s 打一个点，每隔 4 个连续点取 1 个计数点，则相邻两个计 数点之间的时间为 0．1s．计数点 1 的瞬时速度 2 1 0.075 / 0.38 /2 0.2 xv m s m sT    ．因为 01 3.0x cm ， 12 4.5x cm ， 23 6x cm ，可知 1.5x cm  ，则加速度 2 2 2 2 1.5 10 / 1.5 /0.01 xa m s m sT     5．在图(a)中画出力 F1、F2 的图示，然后按平行四边形定则画出它们的合力 F 合如下图所示： （2）（i）由已知可得 1F 所对长度为 21mm， 2F 所对长度为 28mm，根据平行四边形法则画出合力大 小，如图所示： （ii）根据几何关系可得合力大小为（也可直接由图像读出合力大小为 4.0N）； F合 与拉力 F 的夹角即为 F合 与纵轴的夹角，其正切值为： 5.64.2 3 22tan 15.6 4 2      若 2 按照 1.414 计算，结果为 0.06；若 2 按照 1.4 计算，结果为 0.05。 6．2.50 1 0 mg x x 2 1 0 1( ) ( )2 dmg x x m t    （1）游标卡尺的读数为 12mm 10 mm 2.50mm20d     ； （3）根据胡克定律可知  1 0k x x mg  ，解得 1 0 mgk x x   ； （4）此时重物的速度为 dv t   ，根据动能定理可知   2 1 0 1 2 Pmg x x mv E   ， 解得   2 1 0 1 ( )2P dE mg x x m t     ． 7． AC 1:2 1:3 （1）根据实验原理，即可判定是否需要平衡摩擦力，及确定所挂钩码的总质量 m 与小车的总质量 M 的关系；15 （2）根据牛顿第二定律，结合动滑轮的拉力是测力计的示数 2 倍，从而即可求解． （1）为了使得小车受到的拉力大小等于小车的合力，所以三者都需要平衡摩擦力，但是由于乙和丙 中绳子的拉力大小可以由传感器和弹簧测力计读出来，所以不需要使得绳子的拉力等于钩码的 总重力，即不需要所挂钩码的总质量 m 远小于小车的总质量 M 的条件，只有甲才需要，故 AC 正确； （2）乙、丙两位同学发现某次测量中力传感器和测力计读数相同，且通过计算得到小车加速度均为 a，根据牛顿第二定律，则有 2F M a F M a 乙 丙， ，因此乙、丙两人实验时所用小车总质量 之比为 1：2；由牛顿第二定律，对砝码研究，则有 m g F m a 乙 乙 ，而 2m g F m a  丙 丙 ， 因 2 5a g ，解得， : 1:3m m 乙 丙 ，即乙、丙两人实验用的钩码总质量之比为 1：3； 8．90.1 转/s 1.44cm （1）由乙图可知，圆盘转动的周期 3 32.50 10T 22 s 11 10 s5     － ，根据转速、角速度和周期的关 系 2 T   和 2  ，得到 1n T  ，代入数据， 90.1r / sn  ． （2）由乙图可知，反光凃层经过的时间为 1 个小格，反光涂层经过接收器的时间 30.5 10t s  ， 根据弧长和线速度的关系，得l vt ；再由 2v R nR   ，则 2l nRt ，代入数据，得到 1.44cml  ． 9．（1）2 ；（2） -10； -1.25；（3）2.5 （1）由图可知 a、b、c 三点的时间间隔相等，设为 T，则竖直方向有： 20.1h m gT   ，解得 T=0.1s；小球平抛的初速度为 0 0.2 / 2 /0.1 xv m s m sT    ； （2）b 点的竖直速度为 0.3 / 1.5 /2 0.1byv m s m s  ，则从抛出点到 b 点的时间： 0.15byvt sg   ， 抛出点离 b 点的竖直距离： 0.1125 11.252 byvy t m cm   ； 抛出点离 b 点的水平距离：x=vt=0.3m=30cm ； 小球开始做平抛运动的位置坐标为 x＝10cm，y＝1.25cm． （3）小球运动到 b 点的速度为： 2 2 2 2 0 2 1.5 / 2.5 /b byv v v m s m s     ． 10．0.960 21 ( )2 dm t 2 2 d gk （1）游标卡尺的读数为 19 12 9.60 0.96020d mm mm mm cm     （2）由于光电门非常窄，所以通过光电门的平均速度近似等于瞬时速度，故通过光电门的速度为 dv t   ，故根据动能定理可得弹簧对滑块所做的功为 2 21 102 2 dW mv m t       16 （3）每次都有 P 释放，则每次弹簧弹性势能都相同，由能量转化和守恒可得： 2 2 1 2 1 2 1 1( ) ( )2 2 d dm mgx m mgxt t   ＝ ①，解得： 2 22 2 1 2 1 1 1 ( )2 t td g x x      ②，由于 2 1 xk t  ，故 ，带入可得： 2 2 d gk   11． ACD 2 2 2 1 1 1 2 2mgL Mv Mv  （1）根据题意可以知道，小车在重力、斜面弹力、摩擦力、细线拉力作用下处于平衡状态,撤去钩 码后小车的合外力等于钩码的重力，所以需要测量钩码的质量，故 A 正确要找到合外力做功， 还要知道运动的位移，所以需要测量两传感器间的距离 L，故 C 正确，本实验要验证的是小车 的动能增加量，所以要知道动能就需要测量小车的质量，故 D 也正确，若知道以上几个物理 量，则验证动能定理的条件足够，故 ACD 正确； （2）根据动能定理可以知道,合外力对小车做的功等于小车动能的变化量,则有: 2 2 2 1 1 1 2 2mgL Mv Mv  , 综上所述本题答案是：(1). ACD (2). 2 2 2 1 1 1 2 2mgL Mv Mv  12． d t a b b 2 d gm m st h  2d 2 k g （1）烧断细线后，a 向左运动，经过光电门，根据速度公式可知，a 经过光电门的速度 a dv t  ； （2）b 离开平台后做平抛运动，根据平抛运动规律可得： 21 2h gt sb=vbt 解得： 2b b gv s h  若动量守恒，设向右为正，则有：0=mbvb-mava 即 2a b b d gm m st h  （3）对物体 a 由光电门向左运动过程分析，则有：va2=2asa，经过光电门的速度： a dv t  由牛顿第二定律可得： mga gm    ，联立可得： 2 2 1 2 a g st d  则由图象可知： 2 2 gk d  ，解得 2 2 kd g   13．2V 0.5Ω 小于 大于 （1）根据 · 0.5r E k  ，得 1 1 1r U E E R    ，由图象 a 得，截距 b=0.5 1 V      ，斜率 k=0.25 V      所以电动势 1 2E Vb   ，内阻 · 0.5r E k  ． （2）从图象可知：截距 10.2bb V      ，斜率 0.13bk V      ，电动势 5bE V ，内阻 0.7br   ，17 aE ＜ bE ， ar ＜ br ，电池的输出功率 2Ep RR r      ，得 ap 小于 bp ； 电池的效率 UI R EI R r     ，得 a 大于 b ． 14．B 左 0 3.0×103（3.0k） （1）因为当变阻器的滑片 P 不动时，无论电阻箱的阻值如何增减，aP 两点间的电压保持不变，可 知滑动变阻器的阻值越小越好，但是若选择变阻器 C，电流会超出变阻器的最大电流，不安全， 所以选择 B。 （2）连接好线路后，先将变阻器滑片 P 调到最左端，并将电阻箱阻值调到 0，然后闭合电键 S，调 节 P，使电压表满偏。 （3）设满偏电压为 U0，因为 ap 间的电压不变，为 U0，根据欧姆定律知，电压表的示数为： 0 V V UU RR R   ，整理得： 0 0 11  V R U U R U ＝ 可知： 0 1 U ＝0.33 0 1 0.33  0.113VU R ＝ ＝ 解得：RV＝3.0×103Ω 15． 900 R1 45 5 0 35000.0 （1）连线如图： 根据欧姆表的改装原理，当电流计满偏时，则 0 g EI r R R    ， 解得 R=900Ω；为了滑动变阻器的安全，则滑动变阻器选择 R1； （2）在 a 处， 0 1 4 g xa EI r R R R     ，解得 Rxa=45kΩ； 在 b 处，则 0 3 4 g xb EI r R R R     ，解得 Rxb=5kΩ； （3）校准：红黑表笔短接，调节滑动变阻器，使欧姆表指针指到 0 kΩ处；由图可知，电阻箱接入 的电阻为：R=35000.0Ω。 16．A1 R1 电流表采用外接的方法 滑动变阻器采用分压的接法 增大 0.19W （0.17-0.21W） （1）灯泡额定电流为 0.3A，故电流表应选择 A1；由于本实验中描绘小灯泡的伏安特性曲线，要求 电压从零开始，必须采用分压接法，因此滑动变阻器应选择总阻值较小的 R1； （2）由于灯泡内阻较小，为了减小实验误差，故只能采用电流表外接法，描绘小灯泡的伏安特性曲 线，要求电压从零开始，必须采用分压接法；该电路中电流表采用内接法以及限流接法，故要 改为电流表外接法和分压式接法。 （3）I−U 图象中图象的斜率表示电阻的倒数，则可知，灯泡内阻随电压的 增大而增大； （4）设灯泡电压为 U，电流为 I，则两灯泡并联接在电源两端，由闭合电 路欧姆定律可得：U=E−2Ir，代入数据可得：U=4.0−16I，在原伏安 特性曲线图像中做函数 U=4.0−16I 的图线，交点代表每个灯泡两端 的电压和流过每个灯泡的电流，如图所示： 则由图可知，灯泡的电压为 1.00V，电流为 0.19A， 则灯泡的功率 P=UI=1.0×0.19=0.19W。18 17． 'aa 'bb 1.41（1.36~1.44 均可） 0.5（0.4~0.6 均可） ①用电压挡检测电路故障，电压表的表头是电流计，原电路有断路，回路中无电流，将电压表接 在 ab 间后有示数，说明电路被接通，即 ab 间有断路故障，再测量 aa 间电压，电压表读数 不为零，说明断路故障的范围被缩小到 aa 间，则一定是 aa 导线断开；若读数为零，则说明 电路仍未被接通，断路故障的范围被确定在 bb 间． ②根据闭合电路的欧姆定律： 1 1 1 1 2 0( ) ( )( )E I R r I I R r     ， 1 2I I ，上式可简化为 1 1 1 2 0( ) ( )E I R r I R r    ，读出两点坐标：（60，0.12）和（260，0.05），代入方程解得：电 动势 E=1.41 V，内阻 r=0.5 Ω． 18．100 910 2000 50 M 大于 （1）根据题意，R1 与表头 构成 1mA 的电流表，则   1g g gI R I I R  ，得 R1=100Ω； 若使用 a、b 两个接线柱，电压表的量程为 1V，则 2 910ab g gU I RR I    ； 若使用 a、c 两个接线柱，电压表的量程为 3V，则 3 2 2000ac g gU I RR RI     ． （2）电压表与改装电表并联之后，电阻小于 2500Ω，对于分压式电路，要求滑动变阻器的最大阻值 小于并联部分，同时还要便于调节，故滑动变阻器选择小电阻，即选择 50Ω的电阻． （3）在闭合开关 S 前，滑动变阻器的滑动端 P 应靠近 M 端，使并联部分分压为零，起到保护作用． （4）造成改装后电压表的读数比标准电压表的读数偏小，说明通过表头 的电流偏小，则实际电阻 偏大，故表头 G 内阻的真实值大于 900Ω． 19．水果电池的内阻太大 AD BG 3.0 偏大 （1）伏特表测量其电压确实能达到 3 V，而灯泡并不发光，可能是水果电池内阻太大，电流太小所 致． （2）因水果电池本身有电动势，故不能用欧姆表直接测其内阻，A 对，B 错；水果电池内阻很大， 用有内阻的伏特表测得的电动势误差很大，C 错，D 对． （3）①因灵敏电流表直接接“土豆电池”的两极，测得电流为 0.32 mA，选灵敏电流表 A2 和变阻箱测 量其电动势和内阻，所以实验中应选择的器材是 BG。 ②测量电路如图所示 ③由闭合电路欧姆定律得：  ܫ ሺ ܴ变形得：  ሺ 据图象的斜率得电池组的电动势为 E=3.0 V 按照此实验方法，测出的电源内阻是电流表 A2 和电源两部分电阻之和，因此内电阻的测量值与 真实值相比偏大． 20．CD 之间的长度 L1 使电流计指针指向零刻度 CD 之间的长度 L2  （3）可知 AB 导线中的电流保持不变；要使电流计指向零刻度；则加在 CD 两端的下方电压等于金 属导线上的分压；即电源电动势等于金属导线上的分压；根据分压关系可知，分压之比等于导 线长度之比；故记录导线长度即可求得电压之比；故第 3 步中记下 CD 间的长度 L1； （4）测量待测电源的电动势；方向不变；即使电流计指针指向零；再记下 CD 间的长度 L2 根据题述 ，S2 扳到位置 1 时，CD 之间的电压等于标准电源的电动势，S2 扳到位置 2 时，CD 之间的电压等于待测电源的电动势，设电阻丝单位长度电阻为 r，电流为 I，则有：  ，  ，解得：  .19 21．4.0 3.0 2.0 偏小 短路 1 1 U I 2 1 1 2 1 2 U I U I I I   2 1 1 2 U U I I   （1）由图可知，图线 2 中的斜率表示电阻， 0 2 4.00.5R    ； 由 U=E-I（R0+r）可知，图象与纵轴的交点表示电源的电动势，故 E=3.0V；图线的斜率表示电 源的内阻，故 r+R0= 3.0 0  0.5  =6Ω；故 r=6.0-4.0=2.0Ω； 当外电路短路时，电流的测量值等于真实值，除此之外，由于电压 表的分流作用，电流的测量值小于真实值，电源的 U-I 图象如图所 示，由图象可知，电源电动势的测量值小于真实值，电源内阻测量 值小于真实值． （2）②闭合开关 S，移动滑片 P 使滑动变阻器短路，读取两电表读数为 U1，I1；则电阻 1 0 1 =R U I ；⑤根据欧姆定律 E=U+Ir，则有 E=U1+I1r，E=U2+I2r，解得： 2 1 1 2 1 2 U I U IE I I   ； 2 1 1 2 U Ur I I   . 22．A B E  2 0 2 1 2 x I R rR I I   （1）电源电动势为 4V ，电压表量程为15V ，电压表量程太大，不能用电压表测电压，可以把已知 内阻的电流表 2A 与定值电阻 0R 串联作电压表测电压，用电流表 1A 测量电流，为了分压法能 够便于调节电压，所以选择阻值较小的滑动变阻器，故需要的电表的字母符号为：A、B、E； （2）由于改装的电压表内阻已知，故电流表 1A 采用外接法，滑动变阻器阻值较小，为测多组实验 数据，滑动变阻器应采用分压接法，电路图如图所示： （3）[5]待测电阻两端电压： 2 0 2( )U I R r  ，通过待测电阻的电流： 1 2xI I I  待测电阻阻值： 2 0 2 1 2 ( ) x x I R rUR I I I    其中 1I 、 2I 分别为电流表 1A 和 2A 的示数， 0R 和 2r 分别为定值电阻和电流表 2A 的阻值。