高三物理高考前拓展思维精华版习题二（有解析）

中小学教育资源及组卷应用平台
高三物理高考前拓展思维精华版习题二
一、单选题
1．甲、乙两物体从同一点出发且在同一条直线上运动，它们的位移—时间（x-t）图象如图所示，由图象可以看出在0～4s内（　　）
A．甲、乙两物体始终同向运动
B．第4s末时，甲、乙两物体间的距离最大
C．甲的平均速度等于乙的平均速度
D．乙物体一直做匀加速直线运动
2．两个分别带有电荷量－Q和+2Q的相同金属小球（均可视为点电荷），固定在相距为r的两处，它们间库仑力的大小为F．两小球相互接触后将其固定距离变为 ，则两球间库仑力的大小为（　　）
A．4F B．2 F C． D． F
3．某同学对时下流行的一款充一次电就可使用一个月的电动牙刷产生了兴趣，于是他对电动牙刷内的主要部件﹣﹣微型电动机的性能进行了研究．运用如图所示的实验电路，调节滑动变阻器R使电动机停止转动，电流表和电压表的示数分别为200mA和1.2V．重新调节R并使电动机恢复正常运转，此时电流表和电压表的示数分别为100mA和2.4V．则这微型台电动机正常运转时输出功率为（　　）
A．0.24W B．0.16W C．0.18W D．0.06W
4． 如图所示，固定在竖直面内的光滑圆环半径为，圆环上套有质量分别为和的小球、（均可看作质点），且小球、用一长为的轻质细杆相连，在小球从最高点由静止开始沿圆环下滑至最低点的过程中（已知重力加速度为），下列说法正确的是（　　）
A．B球减少的机械能大于A球增加的机械能
B．B球减少的重力势能等于A球增加的重力势能
C．B球的最大速度为
D．B球克服细杆所做的功为
5．中国书法历史悠久，是中华民族优秀传统文化之一。在楷书笔画中，长横的写法要领如下；起笔时一顿，然后向右行笔，收笔时略向右按，再向左上回带。该同学在水平桌面上平铺一张白纸，为防打滑，他在白纸的左侧靠近边缘处用镇纸压住。则在向右行笔的过程中（　　）
A．镇纸受到向左的摩擦力 B．镇纸受到向右的摩擦力
C．白纸只受到向右的摩擦力 D．桌面受到白纸向右的摩擦力
6．、、、是以为直径的半圆弧上的四个点，为半圆弧的圆心，。在、处各有一条长直导线垂直穿过纸面，导线中通有大小相等的恒定电流，方向如图所示，此时点的磁感应强度大小为。若将、处的长直导线分别移至、处，则此时点的磁感应强度大小为（　　）
A． B． C． D．
7．如图所示，质量为m的汽车，沿半径为R的半圆形拱桥运动，当汽车通过拱桥最高点B时速度大小为v，则此时（　　）
A．汽车速度越大，对拱形桥压力越大
B．在B点的速度最小值为
C．若汽车速度等于，汽车将做平抛运动，越过桥后落地点与B点的水平距离为
D．若汽车对桥顶的压力为，汽车的速度大小为
8．为了测量弹簧的劲度系数，一小组通过安装调试、操作记录、数据处理等一系列正确操作，描绘出弹簧弹力与弹簧长度的关系如图所示。下列计算、分析正确的是（　　）
A．该弹簧的劲度系数为
B．该弹簧的劲度系数为
C．图线不过原点的原因一定是该小组描点错误所致
D．图线是直线说明弹力与弹簧的长度成正比
9．某物体沿一直线运动，其图像如图所示，则下列说法错误的是（）
A．第2s内和第3s内速度方向相反
B．第2s内和第3s内的加速度方向相反
C．第3s内速度方向与加速度方向相反
D．第5s内速度方向与加速度方向相反
10．下列说法正确的是（　　）
A．由开普勒第一定律可知，所有行星都在同一椭圆轨道上绕太阳运动
B．由可知，当r趋于零时万有引力趋于无限大
C．德国天文学家开普勒对他的导师——第谷观测的行星数据进行了多年研究，得出了开普勒三大行星运动定律
D．由开普勒第三定律可知，所有行星轨道半长抽的三次方与公转周期的二次方的比值都相等，即，其中k与行星有关
11．在物理学的发展过程中，许多物理学家都做出了伟大的贡献，关于物理学史与物理学研究方法，下列叙述正确的是（　　）
A．元电荷是由库仑通过实验测出的
B．法拉第最早提出了“场”的概念，并首先发现电流周围存在磁场
C．楞次提出了计算感应电动势大小的规律，即楞次定律
D．奥斯特发现了电流的磁效应，首次揭示了电现象和磁现象之间的联系
12．图甲为游乐场中一种叫“魔盘”的娱乐设施，游客坐在转动的魔盘上，当魔盘转速增大到一定值时，游客就会滑向盘边缘，其装置可以简化为图乙。若魔盘转速缓慢增大，则游客在滑动之前（　　）
A．受到魔盘的支持力缓慢增大 B．受到魔盘的摩擦力缓慢减小
C．受到的合外力大小不变 D．受到魔盘的作用力大小变大
二、填空题
13．波的折射定律：波在介质中发生折射时，入射线、法线、折射线在　 　内，入射线与折射线分别位于法线的两侧(如图2所示)，入射角的正弦值　 　．在波的折射中，波的　 　保持不变，　 　和　 　都发生变化．由λ＝知，当波进入新的介质后，若波速增大，则波长变长，若波速减小，则波长　 　．波发生折射的原因是波在不同介质中的　 　不同．
14． 2018年12月8日我国成功发射 “嫦娥四号” 探测器，在探测器由地球飞向月球的过程中，地球对探测器的引力越来越　 　，月球对探测器的引力越来越　 　，（填“大”或“小”）；当探测器运动到地心与月心连线的中点时，所受引力的合力方向指向　 　。（填“地球”或“月球”）
三、实验探究题
15．有一只电压表，量程已知，内阻为RY、另有一电源（电动势未知，但不超过电压表的量程，内阻不计）．某课外活动小组利用这只电压表和电源，再用一个开关和一些连接用导线，设计了测量某一未知电阻Rx的实验方法（已知R的值与RV相差不大）．实验的主要步骤如下：
⑵ 按图1的方式连接电路，闭合开关后，电压表的示数为U1；
⑵再按图的方式连接电路，闭合开关后，电压表的示数为U2．完成下列问题：
①步骤（1）的目的是　 　；
②在图2方框中画出（2）方式的电路原理图　 　；
③用笔画线代替导线把图3的实物图连接成实验电路　 　；
④电阻Rx=　 　．（用RY、U1、U2表示）
四、解答题
16．一个滑雪者，质量m=70kg，沿倾角为θ=30°的山坡以 的初速度匀加速直线下滑，在t=5s的时间内下滑的距离为x=60m，g取10m/s2，求滑雪者受到的阻力（包括摩擦力和空气阻力）。
17．地球可以看作一个半径为R=6.4×106m的球体，自转周期T=24h，九江的纬度约为30 ，求位于赤道和九江的物体随地球自转的角速度各是多大，线速度各是多大。
18．如图所示，质量不计的两个活塞A、B置于竖立圆筒的上下侧，二者之间密封一定质量的理想气体，活塞B与一劲度系数为k=500N/m的弹簧相连，平衡时两活塞相距l0＝lm．现用力F向上拉活塞A，使其缓慢上移一段距离后再次平衡，此时力F＝400N．已知活塞横截面积S＝0.02m2，外界大气压强p0＝10×105Pa，密封气体无漏气且温度始终保持不变，不计一切摩擦，求：
①活塞A向上移动的距离H
②此过程大气压强对两活塞做的总功W；
五、综合题
19．如图所示，水平传送带以速率v=5m/s匀速运行。工件（可视为质点）无初速地轻放上传送带的左端A，在传送带的作用下向右运动，然后从传送带右端B水平飞出，落在水平地面上。已知工件的质量m=1kg，工件与传送带之间的动摩擦因数μ=0.2，抛出点B距地面的高度h=0.45m，落地点与B点的水平距离x=1.2m，g=10m/s2。传送带的轮半径很小。求：
（1）工件离开B点时的速度；
（2）在传送工件的过程中，传送带对工件做的功及传送此工件由于摩擦产生的热量。
20．某同学拥有一辆闲置很久的电动自行车，轮胎内空气压强与外界压强一致，现在他用电动打气筒给电动自行车打气，如图。已知大气压强，电动自行车内胎的容积为，环境温度为，打气过程中由于压缩气体做功和摩擦生热，将空气打入轮胎后，其内部温度升高到。
（1）不计车胎因膨胀而增大的体积，则此时车胎内空气压强为多少；
（2）电动自行车轮胎气压在室温情况下标准压强为，如果某次打气恢复常温后胎压为，需要放出一部分气体，使车胎内气压在室温情况下达到标准压强，试求放出气体的质量与轮胎内剩余气体质量的比值。（不计放气时轮胎内气体温度变化）
21．在科技馆常看到这样的表演：磁铁在铝管中下落时，即使不受摩擦阻力和空气阻力，磁铁与铝管之间电磁感应作用而产生了感应电流，安培力的反作用力使磁铁运动受到阻碍而变得缓慢，这个力与速度成正比，记作f=kv，现有一个长为0.8m的铝管竖直放置，管侧有小孔可以观察到磁铁的运动，小孔分布均匀且间距均为0.1m，磁铁重50g，从管上端口由静止释放，经过第一个小孔已经进入匀速下落的稳定状态，测得磁铁经过两相邻小孔的时间为0.1s，重力加速度g=10m/s2，求：
（1）f=kv中的k为多大？
（2）磁铁穿过铝管过程中系统产生的热量是多少？
22．如图所示，小物块甲紧靠轨道BCD静置于光滑水平面上，轨道BCD由水平轨道CD及与CD相切于C的光滑 圆弧轨道组成，圆弧轨道的半径为R。现将小物块乙（视为质点）从B点正上方到B点高度为R的P点由静止释放，乙从B点沿切线方向进入圆弧轨道，恰好不会从水平轨道CD的左端D点掉落。已知甲、乙以及轨道BCD的质量相同，乙与CD间的动摩擦因数μ=0.5，重力加速度大小为g。求：
（1）乙通过C点时的速度大小v1；
（2）CD的长度L以及乙在CD上滑行的时间t；
（3）在乙从B点开始滑到D点的时间内，轨道BCD的位移大小x。
答案解析部分
1．【答案】C
【解析】【解答】A、x﹣t图象的斜率等于速度，可知在0﹣2s内甲、乙都沿正向运动，同向运动．在2﹣4s内甲沿负向运动，乙仍沿正向运动，再者反向运动．A不符合题意．
B、0﹣2s内两者同向运动，甲的速度大，两者距离增大，2s后甲反向运动，乙仍沿原方向运动，两者距离减小，则第2s末甲、乙两物体间的距离最大，B不符合题意．
C、由图知在0﹣4s内甲乙的位移都是2m，平均速度相等，C符合题意．
D、根据斜率等于速度，直线的斜率一定，可知乙物体一直做匀速直线运动．D不符合题意．
故答案为：C
【分析】s-t图像中，横坐标为时间，纵坐标为位移，图像的斜率是速度，两图像的交点意味着两个物体具有相同的位移，通过这些性质结合选项分析即可。
2．【答案】C
【解析】【解答】相距为r时，根据库仑定律得： ；由于带异种电荷时，接触后，各自带电量变为 Q，则此时 ，两式联立得F′= ；
故答案为：C
【分析】两个点电荷之间的作用力可以利用库仑定律来求解，其中q1和q2是两个点电荷的电量，r是两个点电荷的距离，代入数值计算即可。
3．【答案】C
【解析】【解答】电动机停止转动时，是纯电阻电路，由欧姆定律可得电动机的电阻，电动机恢复正常运转后，电动机的总功率，电动机内阻消耗的功率，电动机正常运转时的输出功率是，C符合题意，ABD不符合题意。
故答案为：C。
【分析】电动机停止转动时，是纯电阻电路，由欧姆定律求出电动机的电阻，电动机恢复正常运转后，根据电动机消耗的功率等于电动机内阻损耗的功率和输出功率之和，由电功率的公式求出这微型台电动机正常运转时输出功率。
4．【答案】C
【解析】【解答】A、对小球A与B组成的系统只有重力做功，系统机械能守恒，B球减小的机械能等于A球增加的机械能，A错误。
B、小球AB组成的系统机械能守恒，可知B球减速的重力势能等于A球增加的重力势能与两球增加的动能之和，B错误。
C、小球AB组成的系统机械能守恒，则可得B球的最大速度为，C正确。
D、根据动能定理得，解得B球克服细杆所做的功为，D错误。
故答案为：C
【分析】对于两个球组成的系统，只有重力做功，系统机械能守恒，根据机械能守恒定律列方程分析求解。
5．【答案】D
【解析】【解答】AB、对镇纸进行受力分析，由于镇纸处于静止状态，故镇纸不受到摩擦力的作用，AB错误。
CD、对白纸和镇纸整体进行分析，向右行笔的过程中，笔收到白纸向左的摩擦力作用，由牛顿第三定律可知毛笔对白纸由向右的摩擦力作用；同时白纸和镇纸处于静止状态，桌面对白纸的摩擦力向左，则C错误，D正确。
故答案为：D
【分析】对毛笔，白纸和镇纸进行受力分析，根据平衡条件和牛顿第三定律分析求解
6．【答案】D
【解析】【解答】设长直导线在O点的磁感应强度大小为B，根据安培定则和叠加原理，
解得，古ABC错误，D正确。
故选择D。
【分析】根据安培定则和磁场的叠加原理可得。
7．【答案】C
【解析】【解答】A.汽车在B点，受重力和支持力作用，由牛顿第二定律可得，解得，可知汽车速度越大，拱形桥对汽车的支持力越小，由牛顿第三定律，可知汽车对拱形桥压力越小，A不符合题意；
B.汽车运动到B点时，受到的向心力最大值为mg，由牛顿第二定律可得，解得，可知汽车在B点的最大速度为，B不符合题意；
C.若汽车速度等于，汽车与桥顶无相互作用力，汽车将做平抛运动，越过桥后到落地点，下落的高度则有，解得，落地点与B点的水平距离为，C符合题意；
D.若汽车对桥顶的压力为，由牛顿第三定律，可知桥顶对汽车的支持力大小为，由牛顿第二定律可得，解得汽车的速度大小为，D不符合题意。
故答案为：C。
【分析】由牛顿第二定律和第三定律，分析汽车速度与汽车对拱形桥压力的关系；汽车在B点与桥没有相互作用时，向心力最大，由牛顿第二定律求出汽车在B点的最大速度；若汽车速度等于，汽车与桥顶无相互作用力，汽车将做平抛运动，根据平抛的运动规律求出汽车越过桥后落地点与B点的水平距离；汽车对桥顶的压力为时，由牛顿第二定律求出汽车的速度大小。
8．【答案】B
【解析】【解答】AB．由图可知，该弹簧的劲度系数为 ，A不符合题意，B符合题意；
C．图线不过原点的原因是由于弹簧原长为4cm，C不符合题意；
D．图线是直线说明弹力与弹簧的形变量成正比，D不符合题意。
故答案为：B。
【分析】利用图像斜率可以求出劲度系数的大小；图像不过原点是由于弹簧的原长；图像图线说明弹力的大小与弹簧形变量成正比。
9．【答案】A
【解析】【解答】v-t图线的斜率表示加速度，斜率的正负表示加速度的方向、绝对值表示加速度的大小；横轴上方的图线表示物体沿规定的正方向运动，下方的图线表示物体沿规定的负方向运动。
A．第2s内和第3s内速度均为正值，则速度方向相同，A错误，符合题意；
B．第2s内和第3s内斜率符号相反，则加速度方向相反，B正确，不符合题意；
CD．因第3s内、第5s内物体均做减速运动，则加速度的方向与速度的方向相反， CD正确，不符合题意。
故答案为：A。
【分析】v-t图线的斜率表示加速度，斜率的正负表示加速度的方向，av同向做加速，反向做减速，结合题意分析判断正确的选项 。
10．【答案】C
【解析】【解答】A．由开普勒第一定律可知，所有行星各自绕太阳运行的轨迹为椭圆，太阳在所有椭圆轨道的一个公共焦点上，但各行星不在同一椭圆轨道上绕太阳运动，A不符合题意；
B．当r趋于零时，万有引力公式不再适用，B不符合题意；
C．德国天文学家开普勒对他的导师——第谷观测的行星数据进行了多年研究，得出了开普勒三大行星运动定律，C符合题意；
D．由开普勒第三定律可知，所有行星轨道半长抽的三次方与公转周期的二次方的比值都相等，即 ，其中k与中心天体有关，与行星无关，D不符合题意。
故答案为：C。
【分析】所有行星不在同一轨道上绕太阳运动；当距离趋近于0时万有引力定律不再适用；开普勒第三定律中的k值与行星无关，只与中心天体有关。
11．【答案】D
【解析】【解答】A．元电荷是由密立根通过实验测出的，A不符合题意；
B．法拉第最早引入电场概念并提出用电场线表示电场，奥斯特发现了电流的磁效应，首次揭示了电现象和磁现象间的联系，B不符合题意；
C．楞次定律是用来判断感应电流方向的物理规律，C不符合题意；
D．奥斯特发现了电流的磁效应，首次揭示了电现象和磁现象之间的联系，D符合题意。
故答案为：D。
【分析】元电荷是由密立根通过实验测量出来的；奥斯特发现电流的磁效应；楞次定律是判别电流方向的规律。
12．【答案】D
【解析】【解答】AB．游客在滑动之前的受力分析如图所示
游客在竖直方向上受力平衡，有
在水平方向上由牛顿第二定律有
由于乘客的重力保持不变，魔盘的倾斜角度不变，转速缓慢增大，所需向心力增大，因此只有摩擦力f增大，支持力FN减小符合实际情况，AB不符合题意；
C．游客受到的合外力提供向心力，根据
可知，魔盘转速缓慢增大，所需向心力增大，即游客受到的合外力增大，C不符合题意；
D．游客受到魔盘的作用力在竖直方向的分力与重力相等，在水平方向的分力提供向心力，向心力缓慢增大，所以游客受到魔盘的作用力大小缓慢增大，D符合题意。
故答案为：D
【分析】游客在滑动之前进行受力分析，根据共点力平衡以及 牛顿第二定律判断得出摩擦力和支持力的变化情况；结合合力提供向心力判断游客受到合力的变化情况。
13．【答案】同一平面；；频率；波速；波长；减小；传播速度
【解析】【解答】波的折射定律：波在介质中发生折射时，入射线、法线、折射线在同一平面内，入射线与折射线分别位于法线的两侧(如图2所示)，入射角的正弦值与折射角的正弦值之比等于波在第一种介质中的速度跟波在第二种介质中的速度之比，即＝ 。
【分析】强化概念掌握。
14．【答案】小；大；地球
【解析】【解答】在探测器由地球飞向月球的过程中，距离地球越来越远，离月球越来越近，根据 可知，地球对探测器的引力越来越小，月球对探测器的引力越来越大；当探测器运动到地心与月心连线的中点时，由于地球的质量大于月球的质量，则地球的引力大于月球的引力，则所受引力的合力方向指向地球。
【分析】利用半径的变化可以判别引力的大小变化；利用质量的比较可以判别引力合力的方向。
15．【答案】测出电源的电动势大小；；；
【解析】【解答】解：（2）①步骤（1）的目的是测出电源的电动势大小．
②由于值待测电阻与电压表内阻接近，所以可将待测电阻与电压表串联使用，画出电路原理图如图．
③如图．
④根据欧姆定律，由步骤①应有：E=U1．
由步骤②应有：E=U2+ Rx．
联立解得 Rx= RV．
故答案为：
①测出电源的电动势大小．
②③如图．
④ RV．
【分析】（1）图1电压表和电源直接相连电压表的示数就是电源的电动势。
（2）因为在侧电阻的阻值和电源内电阻相同可以将电源和被测电阻直接相连。
（3）根据电路图顺次连接即可。
（4）根据实验的原理利用闭合电路欧姆定律列式子求解。
16．【答案】解：设滑雪者匀加速下滑的加速度大小为a，由运动学规律有
代入数据解得
设滑雪者受到的阻力为F阻，受力分析如图所示。下滑过程中，由牛顿运动第二定律有
代入数据解得F阻=70N
【解析】【分析】根据运动学公式求出滑雪者的加速度，根据受力分析结合牛顿第二定律求出滑雪者受到的阻力。
17．【答案】地面上的物体随地球自转，做匀速圆周运动，其周期等于地球自转周期T=24h，赤道上的物体和九江的物体随地球自转的角速度都相等，均为
赤道上的物体随地球自转的线速度v赤= R=7.27×10 5×6.4×106m/s =465m/s
九江的物体随地球自转的线速度v九=ωRcos30°=7.27×10 5×6.4×106×m/s=403m/s
【解析】【分析】地球上的物体睡着地球自转做共轴转动，角速度相同，周期相同。线速度大小等于角速度乘以半径。
18．【答案】解：①设活塞B向上移动的距离为x，由平衡条件F=kx
解得x=0.8m
活塞A受力向上移动的距离为H，由玻意耳定律（气体的温度不变）：
解得H=1.05m
②大气压强对活塞A和活塞B做的总功
解得W=-500J
【解析】【分析】（1）利用平衡条件结合等温变化可以求出活塞上移的距离；
（2）利用恒力和位移可以求出大气压对活塞做的功。
19．【答案】（1）解：工件离开B点后做平抛运动，水平方向上有：
竖直方向上有：
工件离开B点时的速度为：vB=4m/s
（2）解：设传送带对工件做的功为W．根据动能定理得：
工件做匀加速直线运动，加速度为：
匀加速时间为：
工件相对于传送带的位移为：
由于摩擦产生的热量为：
【解析】【分析】（1）工件做平抛运动，水平方向匀速运动，竖直方向自由落体运动，利用竖直方向的距离求出运动时间，根据水平方向的位移求解初速度；
（2）传送带对工件做的功即为工件动能的变化，求出工件受到的摩擦力和相对运动的距离，利用公式W=Fs求解摩擦力产生的热量。
20．【答案】（1）解：初状态
末状态
将打入的气体和轮胎内原来的气体作为一个整体，根据理想气体状态方程有
解得
（2）解：根据玻意耳定律
解得
放出气体的质量与轮胎内剩余气体质量的比值为
【解析】【分析】（1）已知气体初末状态的温度，利用理想气体的状态方程可以求出车胎内空气的压强；
（2）当轮胎放气的过程中，利用等温变化的状态方程可以求出放出气体质量与剩余气体质量的比值。
21．【答案】（1）解：磁铁从管上端由静止释放，释放后很快进入稳定状态，即磁铁匀速下落，匀速时的速度为
此时，磁铁受力平衡，则有
得
（2）解：磁铁下落高度为0.8m，由能量守恒，全过程产生热量为
【解析】【分析】（1） 磁铁匀速下落 时根据匀速直线下落的规律得出匀速下落的速度，结合共点力平衡得出k的大小；
（2）结合能量守恒得出磁铁穿过铝管过程中系统产生的热量 。
22．【答案】（1）解：设乙的质量为m，当乙滑到C点时，轨道 与甲的共同速度大小为 ，系统水平方向动量守恒，有
由系统机械能守恒有
解得
（2）解：乙滑到C点后，轨道 与甲分离，设轨道 与乙速度相同时的速度大小为v，乙从C点滑到D点的过程中，对乙和轨道 ，由动量守恒定律和能量守恒定律分别有 解得
设乙从C点滑到D点的过程中的加速度大小为a，由牛顿第二定律有
乙从C点滑到D点的过程做匀减速直线运动，有
解得
（3）解：设乙从B点滑到C点的时间为 ，该过程轨道 通过的距离为 ，系统水平方向动量守恒，有
设乙沿轨道 从C点运动到D点的过程中轨道 通过的距离为 ，由动能定理有
经分析可知 解得
【解析】【分析】（1）利用动量守恒定律结合机械能守恒定律可以求出速度的大小；
（2）利用动量守恒定律结合能量守恒定律和速度公式可以求出运动的时间；
（3）利用动量守恒定律结合动能定理可以求出位移的大小。
21世纪教育网 www.21cnjy.com 精品试卷·第 2 页 （共 2 页）
HYPERLINK "http://21世纪教育网(www.21cnjy.com)
" 21世纪教育网(www.21cnjy.com)