統(tǒng)考版2024屆高考物理二輪專項(xiàng)分層特訓(xùn)卷第一部分新情境熱點(diǎn)練情境8學(xué)習(xí)探索類情境問題

情境8學(xué)習(xí)探索類情境問題1．[2023·全國(guó)乙卷]一學(xué)生小組在探究電磁感應(yīng)現(xiàn)象時(shí)，進(jìn)行了如下比較實(shí)驗(yàn)．用圖(a)所示的纏繞方式，將漆包線分別繞在幾何尺寸相同的有機(jī)玻璃管和金屬鋁管上，漆包線的兩端與電流傳感器接通．兩管皆豎直放置，將一很小的強(qiáng)磁體分別從管的上端由靜止釋放，在管內(nèi)下落至管的下端．實(shí)驗(yàn)中電流傳感器測(cè)得的兩管上流過漆包線的電流I隨時(shí)間t的變化分別如圖(b)和圖(c)所示，分析可知()A．圖(c)是用玻璃管獲得的圖像B．在鋁管中下落，小磁體做勻變速運(yùn)動(dòng)C．在玻璃管中下落，小磁體受到的電磁阻力始終保持不變D．用鋁管時(shí)測(cè)得的電流第一個(gè)峰到最后一個(gè)峰的時(shí)間間隔比用玻璃管時(shí)的短2．[2023·河北名校聯(lián)考]某同學(xué)利用電流傳感器研究電容器的放電過程，他按如圖甲所示電路圖連接電路．先使開關(guān)S接1，電容器很快充電完畢．然后將開關(guān)擲向2，電容器通過滑動(dòng)變阻器R放電，傳感器將電流信息傳入計(jì)算機(jī)，屏幕上顯示出電流隨時(shí)間變化的I-t曲線如圖乙所示．緊接著他進(jìn)一步研究滑動(dòng)變阻器的阻值對(duì)放電過程的影響，下列判斷正確的是()A．將滑片P向右移動(dòng)一段距離，重復(fù)以上操作，所得曲線與坐標(biāo)軸所圍面積將增大B．將滑片P向左移動(dòng)一段距離，重復(fù)以上操作，所得曲線與坐標(biāo)軸所圍面積將減小C．將滑片P向右移動(dòng)一段距離，重復(fù)以上操作，所得曲線與橫軸交點(diǎn)的位置將向右移動(dòng)D．將滑片P向左移動(dòng)一段距離，重復(fù)以上操作，所得曲線與縱軸交點(diǎn)的位置將向下移動(dòng)3．[2023·北京朝陽區(qū)二模]利用如圖甲所示的實(shí)驗(yàn)粗略測(cè)量人吹氣產(chǎn)生的壓強(qiáng)．兩端開口的細(xì)玻璃管水平放置，內(nèi)部截面積為S.管內(nèi)塞有潮濕的小棉球，其質(zhì)量為m，與B端的距離為x.實(shí)驗(yàn)者從玻璃管的A端均勻吹氣，棉球從B端飛出，落地點(diǎn)為C.測(cè)得C點(diǎn)與B端的水平距離為l，棉球下落高度為h.多次改變x，測(cè)出對(duì)應(yīng)的l，畫出l2-x的圖象如圖乙所示，圖線的斜率為k.不計(jì)棉球與管壁的摩擦，不計(jì)空氣阻力．重力加速度為g.下列選項(xiàng)正確的是()A．實(shí)驗(yàn)中小棉球在玻璃管中做勻速運(yùn)動(dòng)B．獲取圖乙中各組數(shù)據(jù)時(shí)可以改變?nèi)嗣看未禋猱a(chǎn)生的壓強(qiáng)C．由題中數(shù)據(jù)可求得小棉球到達(dá)B端的速度為leq\r(\f(2h,g))D．由于人吹氣使小棉球兩側(cè)產(chǎn)生的壓強(qiáng)差為eq\f(kmg,4hS)4．我國(guó)天問一號(hào)火星探測(cè)器成功發(fā)射，標(biāo)志著我國(guó)對(duì)火星的研究進(jìn)入實(shí)際階段．若一宇航員到達(dá)半徑為r、密度均勻的火星表面，做如下實(shí)驗(yàn)：用不可伸長(zhǎng)的輕繩拴一質(zhì)量為m的小球，上端固定在O點(diǎn)，如圖甲所示，在最低點(diǎn)給小球一初速度，使其繞O點(diǎn)在豎直面內(nèi)做圓周運(yùn)動(dòng)，測(cè)得繩的拉力F大小隨時(shí)間t的變化規(guī)律如圖乙所示．已知F1＝7F2，引力常量為G，忽略各種阻力．以下說法正確的是()A．火星表面的重力加速度為eq\f(F1,7m)B．火星的第一宇宙速度為eq\r(\f(Gm,r))C．火星的密度為eq\f(3F1,28πGr)D．小球繞O點(diǎn)在豎直面內(nèi)做圓周運(yùn)動(dòng)的周期為2t05．[2023·吉林長(zhǎng)春二模]坐標(biāo)原點(diǎn)O處有一粒子源，沿xOy平面向第一象限的各個(gè)方向以相同速率發(fā)射帶正電的同種粒子．有人設(shè)計(jì)了一個(gè)磁場(chǎng)區(qū)域，區(qū)域內(nèi)存在著方向垂直于xOy平面向里的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，使上述所有粒子從該區(qū)域的邊界射出時(shí)均能沿y軸負(fù)方向運(yùn)動(dòng)．不計(jì)粒子的重力和粒子間相互作用，則該勻強(qiáng)磁場(chǎng)區(qū)域面積最小時(shí)對(duì)應(yīng)的形狀為()6.2021年5月15日，我國(guó)天問一號(hào)火星探測(cè)器所攜帶的祝融號(hào)火星車及其著陸組合體，成功降落在火星烏托邦平原南部預(yù)選著陸區(qū)，我國(guó)首次火星探測(cè)任務(wù)著陸火星取得圓滿成功．若我國(guó)航天員隨探測(cè)器降落到火星上，已知引力常量G和火星的半徑R，現(xiàn)有一把刻度尺和一個(gè)電子表．不考慮火星自轉(zhuǎn)的影響．請(qǐng)回答下列問題．(1)他怎樣才能測(cè)出火星的密度，寫出火星密度的表達(dá)式．(2)他還需要選用哪些實(shí)驗(yàn)器材，測(cè)量哪些物理量？情境8學(xué)習(xí)探索類情境問題1．解析：強(qiáng)磁體在鋁管中運(yùn)動(dòng)，鋁管會(huì)形成渦流，玻璃是絕緣體故強(qiáng)磁體在玻璃管中運(yùn)動(dòng)，玻璃管不會(huì)形成渦流．強(qiáng)磁體在鋁管中加速后很快達(dá)到平衡狀態(tài)，做勻速直線運(yùn)動(dòng)，而玻璃管中的磁體則一直做加速運(yùn)動(dòng)，故由圖像可知圖（c）的脈沖電流峰值不斷增大，說明強(qiáng)磁體的速度在增大，與玻璃管中磁體的運(yùn)動(dòng)情況相符，A正確；在鋁管中下落，脈沖電流的峰值一樣，磁通量的變化率相同，故小磁體做勻速運(yùn)動(dòng)，B錯(cuò)誤；在玻璃管中下落，玻璃管為絕緣體，線圈的脈沖電流峰值增大，電流不斷在變化，故小磁體受到的電磁阻力在不斷變化，C錯(cuò)誤；強(qiáng)磁體分別從管的上端由靜止釋放，在鋁管中，磁體在線圈間做勻速運(yùn)動(dòng)，玻璃管中磁體在線圈間做加速運(yùn)動(dòng)，故用鋁管時(shí)測(cè)得的電流第一個(gè)峰到最后一個(gè)峰的時(shí)間間隔比用玻璃管時(shí)的長(zhǎng)，D錯(cuò)誤．故選A.答案：A2．解析：I-t圖線與坐標(biāo)軸所圍成的面積表示電容器放電的電荷量，而電容器的帶電荷量Q＝CU，移動(dòng)滑片P，因?yàn)镃和U都不變，故Q沒有變化，所以曲線與坐標(biāo)軸所圍面積不變，選項(xiàng)A、B錯(cuò)誤；將滑片P向右移動(dòng)時(shí)，滑動(dòng)變阻器接入電路的電阻增大，由閉合電路歐姆定律知，將開關(guān)擲向2時(shí)電容器開始放電的電流減小，則曲線與縱軸交點(diǎn)的位置將向下移動(dòng)，由于曲線與坐標(biāo)軸所圍面積不變，所以曲線與橫軸交點(diǎn)的位置將向右移動(dòng)，選項(xiàng)C正確；將滑片P向左移動(dòng)時(shí)，滑動(dòng)變阻器接入電路的電阻減小，由閉合電路歐姆定律知，將開關(guān)擲向2時(shí)電容器開始放電的電流增加，則曲線與縱軸交點(diǎn)的位置將向上移動(dòng)，選項(xiàng)D錯(cuò)誤．答案：C3．解析：棉球受到吹入氣體給的水平向右的力，而在水平方向只受到這一個(gè)力，所以棉球不能平衡，故棉球不是做勻速運(yùn)動(dòng)，選項(xiàng)A錯(cuò)誤；圖乙是l2-x的圖象關(guān)系，所以其他因素應(yīng)保持不變，故不能改變?nèi)嗣看未禋猱a(chǎn)生的壓強(qiáng)，選項(xiàng)B錯(cuò)誤；棉球從B端飛出后做平拋運(yùn)動(dòng)，根據(jù)平拋運(yùn)動(dòng)的公式有l(wèi)＝vBt，h＝eq\f(1,2)gt2，可求出vB＝leq\r(\f(g,2h))，選項(xiàng)C錯(cuò)誤；若大氣壓強(qiáng)為p0，人吹氣產(chǎn)生的壓強(qiáng)始終為p，對(duì)棉球從靜止到B點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)過程列動(dòng)能定理有（p－p0）Sx＝eq\f(1,2)mveq\o\al(\s\up1(2),\s\do1(B))－0，聯(lián)立解得l2＝eq\f(4（p－p0）Sh,mg)x＝kx，則eq\f(4（p－p0）Sh,mg)＝k，所以人吹氣使小棉球兩側(cè)產(chǎn)生的壓強(qiáng)差為Δp＝p－p0＝eq\f(kmg,4Sh)，選項(xiàng)D正確．答案：D4．解析：結(jié)合題意分析題圖乙，可知繩的拉力F1對(duì)應(yīng)小球運(yùn)動(dòng)到最低點(diǎn)時(shí)小球受到的拉力，F(xiàn)2對(duì)應(yīng)小球運(yùn)動(dòng)到最高點(diǎn)時(shí)小球受到的拉力，故小球繞O點(diǎn)在豎直面內(nèi)做圓周運(yùn)動(dòng)的周期為t0，選項(xiàng)D錯(cuò)誤．設(shè)小球在最低點(diǎn)的速度為v1，在最高點(diǎn)的速度為v2，做圓周運(yùn)動(dòng)的半徑為l，則在最低點(diǎn)有F1－mg＝eq\f(mveq\o\al(\s\up1(2),\s\do1(1)),l)，在最高點(diǎn)有F2＋mg＝eq\f(mveq\o\al(\s\up1(2),\s\do1(2)),l)，又eq\f(1,2)mveq\o\al(\s\up1(2),\s\do1(1))＝eq\f(1,2)mveq\o\al(\s\up1(2),\s\do1(2))＋2mgl，F(xiàn)1＝7F2，聯(lián)立解得火星表面的重力加速度g＝eq\f(F1,7m)，選項(xiàng)A正確．衛(wèi)星繞火星表面運(yùn)行時(shí)有eq\f(GMm′,r2)＝m′eq\f(v2,r)，可得衛(wèi)星繞火星表面運(yùn)行的速度v＝eq\r(\f(GM,r))，即火星的第一宇宙速度，其中M表示火星的質(zhì)量，選項(xiàng)B錯(cuò)誤．結(jié)合A選項(xiàng)分析有eq\f(F1,7)＝mg＝eq\f(GMm,r2)，又M＝eq\f(4πr3,3)ρ，聯(lián)立可得火星的密度ρ＝eq\f(3F1,28πGmr)，選項(xiàng)C錯(cuò)誤．答案：A5．解析：解法一（定量計(jì)算）：設(shè)粒子做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的半徑為R，根據(jù)洛倫茲力提供向心力，有qvB＝meq\f(v2,R)，解得粒子在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)軌跡的半徑為R＝eq\f(mv,qB)，粒子運(yùn)動(dòng)軌跡如圖所示，因?yàn)榱Ｗ訌脑c(diǎn)射入磁場(chǎng)的速度方向只在第一象限內(nèi)，結(jié)合圖象及軌跡的半徑公式可知，粒子與x軸相交的橫坐標(biāo)范圍為－eq\f(2mv,qB)≤x≤－eq\f(mv,qB)，結(jié)合圖象及半徑公式可知，粒子與y軸相交的縱坐標(biāo)范圍為0≤y≤eq\f(2mv,qB)，由題可知，勻強(qiáng)磁場(chǎng)的最小范圍如D圖中的陰影區(qū)域所示，故選項(xiàng)D正確，A、B、C錯(cuò)誤．解法二（定性分析）：由于粒子帶正電，并且磁場(chǎng)方向垂直于xOy平面向里，可以判斷粒子做逆時(shí)針方向的圓周運(yùn)動(dòng)．分析沿x軸正方向射出的粒子，出磁場(chǎng)時(shí)速度方向沿y軸負(fù)方向，則粒子轉(zhuǎn)過的圓心角為270°，即出射點(diǎn)和O點(diǎn)的連線與y軸正方向夾角為45°，由幾何關(guān)系可得粒子在（－R，R）處離開磁場(chǎng)，綜上所述D圖象符合，A、B、C圖象不符合．答案：D6．解析：（1）設(shè)火星表面的重力加速度大小為g，由重力等于萬有引力有Geq\f(Mm,R2)＝mg由密度的定義式得ρ＝eq\f(M,V)，由球的體積公式得V＝eq\f(4,3)πR3解得火星密度的表達(dá)式為ρ＝eq\f(3g,4πRG)上述表達(dá)式需要測(cè)量出g的值測(cè)量方法：①將細(xì)線的一端拴緊一個(gè)小球，另一端懸掛在探測(cè)器上，做成單擺；②在最大擺角小于5°的情況下，測(cè)出細(xì)線長(zhǎng)為L(zhǎng)時(shí)振動(dòng)30個(gè)周期的總時(shí)間t1，細(xì)線長(zhǎng)增加ΔL，再測(cè)出振動(dòng)30個(gè)周期的總時(shí)間t2，則有eq\f(t1,30)＝2πeq\r(\f(L＋