[精品]2019年高考物理 考点突破每日一练(40)电学发展创新实验、动力学动量能量的综合问题(含解析)

考点突破每日一练（40）电学发展创新实验、动力学动量能量的综合问题
1．根据伏安法，由10 V电源、0～15 V电压表、0～10 mA电流表等器材，连接成测量较大阻值电阻的电路．由于电表内阻的影响会造成测量误差，为了避免此误差，现在原有器材之外再提供一只高精度的电阻箱和单刀双掷开关，某同学设计出了按图1电路来测量该未知电阻的实验方案．
(1)请按图电路，将图中所给器材连接成实验电路．
(2)请完成如下实验步骤：
①先把开关S拨向R x，调节滑动变阻器，使电压表和电流表有一合适的读数，并记录两表的读数，U＝8.12 V，I＝
8.0 mA，用伏安法初步估测电阻R x的大小；
②________________________________________________________________________，
之后把开关S拨向电阻箱R，调整电阻箱的电阻值，使电压表、电流表的读数与步骤1中的读数一致．读得此时电阻箱的阻值R＝1 000 Ω；
③该待测电阻阻值为________ Ω.
(3)利用测得的数据，还可以得到______表(填“电流”或“电压”)的内电阻等于________ Ω.
2．如图所示是测量阻值约几十欧的未知电阻R x的原理图，图中R0是保护电阻(10 Ω)，R1是电阻箱(0～99.9 Ω)，R是滑动变阻器，A1和A2是电流表，E是电源(电动势10 V，内阻很小)．在保证安全和满足需求的情况下，使测量范围尽可能大．实验具体步骤如下：
①连接好电路，将滑动变阻器R调到最大；
②闭合S，从最大值开始调节电阻箱R1，先调R1为适当值，再调节滑动变阻器R，使A1示数I1＝0.15 A，记下此时
电阻箱的阻值R1和A2的示数I2；
③重复步骤(2)，再测量6组R1和I2的值；
④将实验测得的7组数据在如图所示坐标纸上描点．
根据实验回答以下问题：
(1)现有四只供选用的电流表
A．电流表(0～3 mA，内阻为2 Ω)
B．电流表(0～3 mA，内阻未知)
C．电流表(0～0.3 A，内阻为5 Ω)
D．电流表(0～0.3 A，内阻未知)
A1应选用________，A2应选用________．
(2)测得一组R1和I2值后，调整电阻箱R1，使其阻值变小，要使A1示数I1＝0.15 A，应让滑动变阻器R接入电路的阻值________(选填“不变”、“变大”或“变小”)．
(3)在如图4所示坐标纸上画出R1与I2的关系图．
(4)根据以上实验得出R x＝________ Ω.(结果保留两位有效数字)
3．某同学准备利用下列器材测量干电池的电动势和内电阻．
A．待测干电池一节，电动势约为1.5 V，内阻约几欧姆
B．直流电压表V，量程为3 V，内阻非常大
C．定值电阻R0＝150 Ω
D．电阻箱R
E．导线和开关
根据如图甲所示的电路连接图进行实验操作．多次改变电阻箱的阻值，记录每次电阻箱的阻值R和电压表的示数U.
在1
U
－R坐标系中描出的坐标点如图乙所示．
(1)分别用E 和r 表示电源的电动势和内阻，则1
U
与R 的关系式为________．
(2)在图乙画出1
U
－R 关系图线．
(3)根据图线求得斜率k ＝________ V －1·Ω
－1
，截距b ＝________ V －1
(结果保留两位有效数字)．
(4)根据图线求得电源电动势E ＝________ V ，内阻r ＝________ Ω(结果保留三位有效数字)．
4．如图所示，质量为m 的半圆轨道小车静止在光滑的水平地面上，其水平直径AB 长度为2R ，现将质量也为m 的小球从距A 点正上方h 0高处由静止释放，然后由A 点经过半圆轨道后从B 冲出，在空中能上升的最大高度为h 0（不计空气阻力），求： （1）小车向左运动的最大距离；
（2）小球第二次能够上升的最大高度的范围。

参考答案
1．(1)连线见解析图 (2)②保持滑动变阻器滑片位置不变，将电阻箱阻值调到1 000 Ω左右或者最大 ③1 000 (3)电流 15
解析 (1)已知原理电路图，则将各串联支路连接，再并联即可得出正确的实物图，如图所示．
(2)②将开关接到R x 时，由伏安法可得电流表及待测电阻的总电阻，为了准确测量，可以保持滑动变阻器滑片位置不变，调整电阻箱的阻值，将电阻箱阻值调到1 000 Ω左右或最大． ③待测电阻阻值为1 000 Ω.
(3)由伏安法测得电阻为电流表及待测电阻的阻值，故电流表内阻可以测出，R A ＝U I －R ＝8.12
0.008
Ω－1 000 Ω＝15 Ω.
2．(1)D C (2)变大 (3)见解析图 (4)31(29～33之间均可)
解析 (1)A 1示数I 1＝0.15 A ，则A 1应选用量程为0.3 A 的电流表，由于只要知道电流大小即可，即选用D ；根据
R 1与I 2的关系图可知，A 2的量程为0.3 A ，且必须要知道其电阻，因此选用C.
(2)调整电阻箱R 1，使其阻值变小，要使A 1示数I 1＝0.15 A ，则与其串联的电阻和电流表的两端电压必须减小，因此只有让滑动变阻器R 接入电路的阻值变大，才能达到这样的条件．
(3)根据题目中已描的点，平滑连线，注意让点分布在图线的两边，如图所示．
(4)根据欧姆定律，则有： (R 1＋R 0＋R A1)I A1＝I 2(R x ＋R A2) 整理可得：R 1＝I 2
R x ＋R A2
I A1
－R 0－R A1 而R 1与I 2的图象的斜率k ＝
58－0
0.30－0.06
Ω≈241.7 Ω
则有R x ＝kI A1－R A2＝241.7×0.15 Ω－5 Ω≈31 Ω. 3．(1)1U ＝1ER 0R ＋R 0＋r ER 0
(2)见解析图 (3)0.004 4 0.70
(4)1.52(1.50～1.54) 9.60(8.00～11.00) 解析 (1)由闭合回路欧姆定律，得：U R 0＝E R 0＋R ＋r ，解得1U ＝1ER 0R ＋R 0＋r
ER 0
.
(2)如图所示．
(3)由图可知，斜率k ＝0.004 4 V －1
·Ω
－1
，截距b ＝0.70 V －1
.
(4)由1U ＝1ER 0R ＋R 0＋r ER 0得，k ＝1ER 0，b ＝R 0＋r
ER 0
，又R 0＝150 Ω，解得E ≈1.52 V ，r ＝9.60 Ω.
4．【参考答案】（1）x =R （2）
004
3
21h h h ＜＜' 【解题思路】（1）小球和小车组成的系统在水平方向动量守恒。

设小球第一次离开半圆轨道时的水平速度为v ，小车的速度为v '，由动量守恒定律得：0='-v m mv （2分）
设小球第一次进入半圆轨道至第一次离开半圆轨道所用时间为t ，在这个过程中，小车的位移为x ，取水平向右为正方向，则：02=--t
x
m t x R m
（2分）
解得：x =R （1分）
(2)设小球从开始下落到第一次上升到最大高度的过程中克服摩擦力坐的功为W f ，由动能定理得：
04300=-⎪⎭⎫ ⎝
⎛
-f W h h mg （1分）
解得04
1
mgh W f =
（1分） 由于第二次小球在车中运动时，在对应位置的速度小于第一次小球运动的速度，对应位置的摩擦力小于第一次所受的摩擦力，第二次在车中运动的过程中，克服摩擦力做的功041mgh W f ＜'，机械能损失小于
04
1
mgh 。

（1分） 设小球第二次上升的最大高度为h '，由功和能的关系得：
h mg mgh mgh '-＜004
1
43（1分）021h h ＞'
所以，小球第二次上升的最大高度范围是004
3
21h h h ＜＜'（1分）。