(人教版)高考物理实验题、计算题一轮提升练习选(A)及答案

2020届（人教版）高考物理实验题、计算题一轮提升练习选（A ）及答案
1、低空跳伞大赛受到各国运动员的喜爱．如图所示为某次跳伞大赛运动员在一座高为H ＝179 m 的悬崖边跳伞时的情景．运动员离开悬崖时先做自由落体运动，一段时间后，展开降落伞，以a ＝8 m/s 2的加速度匀减速下降，已知运动员和伞包的总质量为80 kg ，为了运动员的安全，运动员落地时的速度不能超过4 m/s ，求：
(1)运动员(含伞包)展开降落伞后所受的空气阻力f ；
(2)为了运动员的安全，展开伞时的最大速度是多少？
(3)如果以下落的快慢决定比赛的胜负，为了赢得比赛的胜利，运动员在空中运动的最短时间是多大？
【参考答案】
(1)1 440 N ，方向向上 (2)40 m/s (3)8.5 s
解析：(1)展开降落伞后，分析运动员(含伞包)的受力情况，根据牛顿第二定律可知，f －Mg ＝Ma.
解得，f ＝1 440 N ，方向竖直向上．
(2)展开降落伞之前，运动员做自由落体运动，根据运动学公式可知，v 20＝2gx.
展开降落伞之后，v 2－v 20＝－2a(H －x)．
联立解得，v 0＝40 m/s.
(3)运动员在空中先做自由落体运动，后做匀减速直线运动时，在空中时间最短．
自由落体运动过程中，t 1＝v 0g ＝4 s.
匀减速直线运动的时间t 2＝v 0－v a ＝4.5 s.
最短时间t ＝t 1＋t 2＝8.5 s.
2、两根材料相同的均匀直导线a 和b 串联在电路上，a 长为l 0，b 长为2l 0.
(1)若沿长度方向的电势随位置的变化规律，如图所示，
求：①a 、b 两导线内电场强度大小之比E 1E 2
； ②a 、b 两导线横截面积之比S 1S 2
. (2)以下对直导线内部做进一步分析：设导线单位体积内有n 个自由电子，电子电荷量为e ，自由电子定向移动的平均速率为v .
现将导线中电流I 与导线横截面积S 的比值定义为电流密度，其大小用j 表示．
①请建立微观模型，利用电流的定义I ＝q t 推导：j ＝ne v ；
②从宏观角度看，导体两端有电压，导体中就形成电流；从微观角度看，若导体内没有电场，自由电子就不会定向移动．设导体的电阻率为ρ，导体内场强为E ，试猜想j 与E 的关系并推导出j 、ρ、E 三者间满足的关系式．(解题过程中需要用到的物理量要在解题时作必要的说明)
【参考答案】(1)①：1 ②：6 (2)①见解析 ②j ＝E ρ
解析：(1)①分析图象，求出a 、b 两导线两端电势差，已知Φ1＝8 V ，Φ2＝2 V ，d a ＝l 0，d b ＝2l 0.
根据U ＝φ1－φ2可知，a 导线两端的电压U a ＝6 V ，b 导线两端的电压U b ＝2 V .
根据匀强电场中电势差与电场强度的关系可知，
E ＝U d .
代入解得，E a ：E b ＝：1.
②根据串联电路的规律可知，电流相等，I a ＝I b .
根据欧姆定律可知，I ＝U R .
根据电阻定律可知，R ＝ρl S .
代入数据可知，S a ：S b ＝：6.
(2)①在直导线内任选一个横截面S ，在Δt 时间内以S 为底，v Δt 为高的柱体内的自由电子都将从此截面通过．
根据电流及电流密度的定义可知，j ＝I S ＝Δq Δt·S .
其中Δq ＝neS v Δt.
代入，j ＝ne v .
②猜想j 与E 成正比．
设横截面积为S ，长为l 的导线两端电压为U.
则E ＝U l .
电流密度的定义j ＝I S ＝U SR .
根据电阻定律可知，导线的电阻R ＝ρl S .
联立解得，j 、ρ、E 三者间满足的关系式为j ＝E ρ.
3、如图所示，甲和乙是放在水平地面上的两个小物块(可视为质点)，质量分别为m 1＝2 kg 、m 2＝3 kg ，与地面间的动摩擦因数相同，初始距离L ＝170 m ．两者分别以v 1＝10 m/s 和v 2＝2 m/s 的初速度同时相向运动，经过t ＝20 s 的时间两者发生碰撞，求物块与地面间的动摩擦因数μ.
某同学解法如下：
因动摩擦因数相同，故它们在摩擦力作用下加速度的大小是相同的，由牛顿第二定律得到加速度的大小：a ＝μg ，设两物体在t ＝20 s 的时间内运动路程分别
为s 1和s 2，则有：s 1＝v 1t －12at 2，s 2＝v 2t －12at 2，考虑到s 1＋s 2＝L 即可联立解出
μ.
你认为该同学的解答是否合理？若合理，请解出最后结果；若不合理，请说明理由，并用你自己的方法算出正确结果．
【参考答案】
该同学解法不合理，因为未考虑物体是否停止．物块与地面间的动摩擦因数为0.02
解析：解答与评分标准：
该同学的解答不合理
因为四式联立，代入数据后解得a ＝0.175 m/s 2
经过时间t ＝20 s ，两物块的速度分别为
v ′1＝v 1－at ，v ′2＝v 2－at
代入数据得v ′1＝6.5 m/s ，v ′2＝－1.5 m/s
v ′2＜0，表明物块乙在20 s 之前就已经停止运动，故该同学解答不合理．
正确解答：物块2停止运动前滑行的距离s 2＝v 222a
将相碰之前的位移关系s 1＋s 2＝L 具体为
(v 1t －12at 2)＋v 222a ＝L ，
代入数据得：100a 2－15a －1＝0
解得a ＝0.2 m/s 2和a ＝－0.05 m/s 2(舍去)，
再由a ＝μg 得μ＝0.02
4、花岗岩、大理石等装修材料都不同程度地含有放射性元素氡222，人长
期吸入后会对呼吸系统造成损害．设有一静止的氡核(222 86Rn)发生衰变生成钋(218 84
Po)，若放出5.6 MeV 的核能全部转化为动能．
(1)写出核反应方程；
(2)求新核钋218的动能．(结果保留1位有效数字)
【参考答案】(1)222 86Rn →218 84Po ＋42He (2)2×10
－14 J 解析：(1)根据质量数和核电荷数守恒可知，核反应方程式为：
222 86Rn →218 84Po ＋42He.
(2)以α离子的速度方向为正方向，核反应过程，系统动量守恒．
m v 0＋M v ＝0.
解得，v＝－m v0
M，负号表示方向与α离子速度方向相反．
核能全部转化为动能，ΔE＝1
2m v
2
＋
1
2M v
2.
联立解得，新核钋218的动能E
k
≈2×10－14 J.
5、在“描绘小灯泡的伏安特性曲线”实验中，备用实验器材如下：
A．小灯泡(标称值为“2.5 V,1.25 W”) B．电流表(量程0.6 A，内阻约1 Ω) C．电流表(量程3 A，内阻约0.2 Ω) D．电压表(量程1.5 V，内阻3 KΩ) E．滑动变阻器(0～10 Ω) F．滑动变阻器(0～200 Ω)
G．定值电阻(阻值为100 Ω) H．定值电阻(阻值为3 KΩ)
I．电源(电动势3 V，内阻很小) J．开关，导线若干
备选电路图如下(各电路图中R为滑动变阻器，R0为定值电阻)：
为了实现实验测量目标，并使测量结果尽量准确，回答以下问题(填写器材前的字母序号或电路图下的字母序号)：
(1)电路图应选择________．
(2)电流表应选择________．
(3)滑动变阻器应选择________．
(4)定值电阻应选择________．
(5)如图所示，是此次实验所得出的小灯泡的伏安特性曲线，若把该小灯泡
与一个电动势为3 V，内阻为0.8 Ω的电源直接相连接，构成闭合回路，小灯泡________(能、不能)正常发光，理由是灯泡两端电压______2.5 V(填“大于”、“等于”或“小于”)．
【参考答案】(1)C(2)B(3)E(4)H(5)不能大于
解析：(1)“描绘小灯泡的伏安特性曲线”实验中，小灯泡的额定电压为2.5 V，电压表量程较小，故需要串联定值电阻H来扩大量程为3 V，电流表外接连接，滑动变阻器分压连接，电路图选择C.
(2)小灯泡的额定电流为I＝P
U＝0.5 A，故选择电流表B.
(3)滑动变阻器分压连接，选择阻值较小的E.
(4)根据上述分析可知，定值电阻选择H.
(5)在图中画出电源的U－I图线，两图线的交点即为小灯泡实际的电压和电流，小灯泡的实际电压为2.6 V，电流为0.47 A，小灯泡不能正常发光，理由是灯泡两端电压大于2.5 V.。