专题20创新实验第02期备战2020高考物理2019届二模和三模好题分项版汇编教师版

1专题20创新实验2019年高三二模、三模物理试题分项解析（II）1.（2019河南郑州二模）如图甲所示，一条质量和厚度不计的纸带缠绕在固定于架子上的定滑轮上，纸带的下端悬挂一质量为m的重物，将重物由静止释放，滑轮将在纸带带动下转动。假设纸带和滑轮不打滑，为了分析滑轮转动时角速度的变化情况，释放重物前将纸带先穿过一电火花计时器，交变电流的频率为50Hz，如图乙所示，通过研究纸带的运动情况得到滑轮角速度的变化情况。下图为打点计时器打出来的纸带，取中间的一段，在这一段上取了7个计数点A、B、C、D、E、F、G，每相邻的两个计数点间有4个点没有画出，已知：其中x1＝8.05cm、x2＝10.34cm、x3＝12.62cm、x4＝14．92cm、x5＝17.19cm、x6＝19.47cm。（1）根据上面的数据，可以求出D点的速度vD=m/s；（结果保留三位有效数字）（2）测出滑轮半径等于3.00cm，则打下D点时滑轮的角速度为rad/s；（结果保留三位有效数字）（3）根据题中所给数据分析，在误差允许范围内，你认为滑轮的角速度随时间是增大（选填“均匀”或“不均匀”）。【参考答案】（1）1.38m/s（2）46.0rad/s。（3）均匀【命题意图】本题考查利用打点计时器测量滑轮角速度实验及其相关知识点。【解题思路】(1)根据匀变速直线运动在某一段时间内的平均速度等于中间时刻的瞬时速度，可以求出打D点时的瞬时速度vD=123456650.02xxxxxx=1.38m/s。（2）由vD=ωR解得ω=46.0rad/s。（3）由于纸带上数据x1、x2、x3、x4、x5、x6均匀增大，即相等时间内的位移均匀增大，速度v均匀均匀增大，由v=ωR可知滑轮的角速度均匀增大。2．（10分）（2019河南郑州二模）导体或半导体材料在外力作用下产生机械形变时，其电阻值发生相应变化，这种现象称为应变电阻效应。图甲所示，用来称重的电子吊秤，就是利用了这个应变效应。电子吊2秤实现称重的关键元件是拉力传感器。其工作原理是：挂钩上挂上重物，传感器中拉力敏感电阻丝在拉力作用下发生微小形变（宏观上可认为形状不变），拉力敏感电阻丝的电阻也随着发生变化，再经相应的测量电路把这一电阻变化转换为电信号（电压或电流），从而完成将所称物体重量变换为电信号。物理小组找到一根拉力敏感电阻丝RL，其阻值随拉力F变化的图象如图乙所示，小组按图丙所示电路制作了一个简易“吊秤”。电路中电源电动势E＝3V，内阻r＝1Ω；灵敏毫安表量程为10mA，内阻Rg＝50Ω；R1是可变电阻器，A、B两接线柱等高且固定。现将这根拉力敏感电阻丝套上轻质光滑绝缘环，将其两端接在A、B两接线柱之间固定不动。通过光滑绝缘滑环可将重物吊起，不计敏感电阻丝重力，现完成下列操作步骤：步骤a.滑环下不吊重物时，闭合开关调节可变电阻R1使毫安表指针满偏；步骤b.滑环下吊上已知重力的重物G，测出电阻丝与竖直方向的夹角为θ；步骤c.保持可变电阻R1接入电路电阻不变，读出此时毫安表示数I；步骤d.换用不同已知重力的重物，挂在滑环上记录每一个重力值对应的电流值；步骤e：将电流表刻度盘改装为重力刻度盘。（1）试写出敏感电阻丝上的拉力F与重物重力G的关系式F＝；（2）设R-F图象斜率为k，试写出电流表示数I与待测重物重力G的表达式I＝（用E、r、R1、Rg、R0、k、θ表示）；（3）若R-F图象中R0＝100Ω，k＝0.5Ω／N，测得θ＝60°，毫安表指针半偏，则待测重物重力G=N；（4）关于改装后的重力刻度盘，下列说法正确的是（）A．重力零刻度线在电流表满刻度处，刻度线均匀B．重力零刻度线在电流表零刻度处，刻度线均匀C．重力零刻度线在电流表满刻度处，刻度线不均匀D．重力零刻度线在电流表零刻度处，刻度线不均匀（5）若电源电动势不变，内阻变大，其他条件不变，用这台“简易吊秤”称重前，进行了步骤a操作；则测量结果（填“偏大”、“偏小”或“不变”）。3【参考答案】（1）F=2cosG（2）I=102cosgEGrRRRk（3）600N（4）C（5）不变【命题意图】本题以电子吊秤切入，考查传感器实验、闭合电路欧姆定律、力的合成及其相关知识点。【实验攻略】（1）由力的合成公式可得敏感电阻丝上拉力F的表达式。（2）先由图乙得出敏感电阻丝电阻R表达式，然后利用闭合电路欧姆定律得出电流表示数与待测重物重力的关系式。（3）根据题述，利用闭合电路欧姆定律列方程解得待测重物的重力。（4）根据闭合电路欧姆定律得出的电流表示数与待测重物重力的关系式分析得出。（5）根据闭合电路欧姆定律得出的电流表示数与待测重物重力的关系式分析得出测量结果是否不变。【解题思路】（1）设敏感电阻丝上拉力为F，由两个等大的力的合成公式可得2Fcosθ=G，解得F=2cosG。（2）由图乙可知，敏感电阻丝电阻R=R0+kF=R0+k2cosG，对图丙所示电路，由闭合电路欧姆定律，可得I=1gErRRR=102cosgEGrRRRk。（3）滑环下不悬挂重物时，毫安表指针满偏，为10mA，即0.01=10gErRRR；若毫安表半偏，为5mA，0.005=1gErRRR，联立解得R=400Ω，由R=R0+kF解得F=600N，由F=2cosG解得G=600N。（4）由I=102cosgEGrRRRk可知，重力零刻度线在电流表满刻度处，刻度线不均匀，选项C正确。（5）若电源电动势不变，内阻增大，其他条件不变，用这台“简易吊秤”称重前，已经调节滑动变阻器使电流表满偏，相当于减小了可变电阻R1的阻值，则测量结果不变。3.（2019年3月兰州模拟）(6分)某探究小组在气垫导轨上研究弹簧弹性势能与形变量之间的关系，如图所示，在导轨的左端固定一挡板，在滑块的左端固定一个轻质弹簧，把气垫导轨调节水平以后，先缓慢向左移动滑块压缩弹簧，在刻度尺上测出弹簧的压缩量l再把滑块由静止释放，弹簧离开挡板后，测出遮光条通过光电门的时间M。改变弹簧的压缩量，重复上面的实验。已知滑块和遮光条的总质量为m，通过测量和4计算，可求得弹簧被压缩后的弹性势能Ep。(1)该实验还需要测量的物理量是______________________；(2)该小组计算弹性势能的表达式是Ep=______________________；(3)在多次测量后，该小组画出了Ep－l、Ep－l、Ep－l2的函数关系图象，发现只有Ep－l2的关系是一条过原点的直线，由此得出弹簧弹性势能与形变量的关系是___________。【参考答案】（1）遮光条的宽度d（2）Ep=12m（dt）2。（3）弹簧弹性势能与形变量的二次方成正比（或Ep=kl2）【命题意图】本题考查在气垫导轨上研究弹簧弹性势能与形变量之间的关系实验及其相关知识点。【解题思路】(1)该实验还需要测量的物理量是遮光条的宽度d。(2)根据机械能守恒定律，弹簧弹性势能转化为动能，滑块速度v=dt。该小组计算弹性势能的表达式是Ep=12mv2=12m（dt）2。(3)在多次测量后，该小组画出了Ep－l、Ep－l、Ep－l2的函数关系图象，发现只有Ep－l2的关系是一条过原点的直线，由此得出弹簧弹性势能与形变量的关系是弹簧弹性势能与形变量的二次方成正比（或Ep=kl2）。4．（6分）（2019山东济南期末）空间站中不能利用天平测量质量，为此某同学为空间站设计了如图（a）所示的实验装置，用来测量小球质量。图中弹簧固定在挡板上，光滑轨道B处装有光电门，可以测量出小球经过光电门的时间。该同学设计的主要实验步骤如下：5①用游标卡尺测量小球的直径d②将弹簧左端固定在档板上③小球与弹簧接触并压缩弹簧，记录压缩量x④由静止释放小球，测量小球离开弹簧后经过光电门的时间t⑤改变弹簧的压缩量，重复步骤③、④多次⑥分析数据，得出小球的质量已知弹簧弹性势能EP＝，k为劲度系数，x为形变量。该同学使用了一个已知劲度系数为k0的弹簧进行了上述实验，请回答下列问题（1）步骤①中游标卡尺示数情况如图（b）所示，小球的直径d＝1.14cm；（2）某一次步骤④中测得小球通过光电门的时间t为5.00ms，则此次小球离开弹簧的速度v＝2.28m/s；（3）根据实验步骤中测得的物理量，则可得小球的质量m＝。（用实验步骤①、③、④中测得的物理量表示）【名师分析】（1）游标卡尺主尺与游标尺示数之和是游标卡尺示数；（2）已知小球的直径与小球经过光电门时的时间，应用速度公式可以求出小球的速度；（3）根据能量守恒定律求出小球的质量。【名师解析】（1）由图（b）所示游标卡尺可知，其示数为：11mm+4×0.1mm＝11.4mm＝1.14cm。（2）小球离开弹簧后做匀速直线运动，小球经过光电门时的速度与离开弹簧时的速度相等，小球离开弹簧时的速度为：v＝＝＝2.28m/s；（3）由能量守恒定律可知：EP＝mv2，已知弹簧弹性势能为：EP＝，k为劲度系数，x为形变量；代入数据解得：m＝＝；6【参考答案】（1）1.14；（2）2.28；（3）。【名师点评】本题考查了胡克定律和能量守恒的基本运用，知道极短时间内的平均速度等于瞬时速度，结合弹性势能的表达式进行求解。5．（9分）（2019山东济南期末）如图（甲）为某磁敏电阻在室温下的电阻一磁感应强度特性曲线，其中RB表示有磁场时磁敏电阻的阻值，R0表示无磁场时磁敏电阻的阻值。为测量某磁场的磁感应强度B，需先测量磁敏电阻处于磁场中的电阻值。（1）某同学首先测量待测磁场中磁敏电阻的阻值，利用下面提供的器材，请将图（乙）中的导线补充完整。提供的器材如下：A．磁敏电阻，无磁场时阻值R0＝140ΩB．滑动变阻器R，全电阻约20ΩC．电流表A，量程2.5mA，内阻RA＝100ΩD．电压表V，量程3V，内阻约3kΩE．直流电源E，电动势3V，内阻不计F．开关S，导线若干（2）正确接线后。测量数据如表，请利用表格数据在图丙中描点作图：123456U（V）0.000.450.911.501.792.71I（mA）0.000.300.601.001.201.80（3）根据U﹣I图象尽可能准确的求出磁敏电阻的阻值RB＝1.5×103Ω，结合图甲可知待测磁场的磁感应强度B＝1.2T．（结果均保留两位有效数字）7【名师分析】（1）采用伏安法测量电阻，由于待测电阻较大，采用电流表内接法，滑动变阻器采用分压式接法；根据原理即可连接实物图；（2）采用多次测量取平均的方法，求出磁敏电阻的阻值RB，再求出RB与R0比值，再由图甲得出磁感应强度。【名师解析】（1）从数据表里可以看出，要求电压从0开始调节，所以滑动变阻器采用分压接法，由于磁敏电阻的电阻远大于毫安表的内阻，则毫安表采用内接法。按此思路连接实物图如图所示。（2）先描点，再画出一直线如图图所示（3）根据直线的斜率求出此时磁敏电阻的阻值为RB＝＝1.5×103Ω，此时，由甲图查得B＝1.2T。【参考答案】：（1）如图所示，（2）如图所示，（3）1.5×1031.28【关键点拨】本题关键是用伏安法测量出磁敏电阻的阻值，然后根据某磁敏电阻在室温下的电阻﹣磁感应强度特性曲线查出磁感应强度，同时要能读懂各个图象的物理意义，变化规律。8.（2019陕西西安市蓝田县模拟）某同学将量程为200μA、内阻为500Ω的表头μA改装成量程为1mA和10mA的双量程电流表，设计电路如图（a）所示．定值电阻R1=500Ω，R2和R3的值待定，S为单刀双掷开关，A、B为接线柱．回答下列问题：（1）按图（a）在图（b）中将实物连线；（2）表笔a的颜色为______色（填“红”或“黑”）（3）将开关S置于“1”挡时，量程为______mA；（4）定值电阻的阻值R2=______Ω，R3=______Ω．（结果取3位有效数字）（5）利用改装的电流表进行某次测量时，S置于“2”挡，表头指示如图（c）所示，则所测量电流的值为______mA．.【参考答案】黑1022525.00.780【名师解析】（1）实物连线如图所示：9（2）因电流应从黑表笔流