高考物理研究性题

1．实验表明：密度大于液体的固体球，在液体中开始是竖直加速下沉，但随着下沉速度变大，其所受的阻力也变大，到一定深度后开始匀速下沉．下表是某兴趣小组在探究“固体球在水中竖直匀速下沉时的速度与哪些量有关”的实验中得到的数据记录（1）分析第1、2、3三组数据可知：固体球在水中匀速下沉的速度与______________成正比． （2）若要研究固体球在水中匀速下沉的速度与固体球密度的关系可以选用上表中第_________________ __组数据进行分析. 根据该组数据所反应的规律可推断，若一个半径为1.00×10−3m 、密度为3.5×103 kg·m −3的固体球在水中匀速下沉的速度应为___________m/s.2：由于万有引力定律和库仑定律都满足平方反比定律，因此引力场和电场之间有许多相似的性质，在处理有关问题时可以将它们进行类比．例如电场中反映各点电场强弱的物理量是电场强度，其定义式为qF E．在引力场中可以有一个类似的物理量用来反映各点引力场的强弱．设地球质量为M ，半径为R ，地球表面处重力加速度为g ，引力常量为G ．如果一个质量为m 的物体位于距地心2R 处的某点，则下列表达式中能反映该点引力场强弱的是A ．2)2(R M GB ．2)2(R m GC ．2)2(R MmG D ．4g3、如图是演示简谐运动图像的装置，当沙漏斗下面的薄木板N 被匀速地拉出时，振动着的漏斗中漏出的沙在板上形成的曲线显示出摆的位移随时间变化的关系．板上的直线OO 1代表时间轴，右图中是两个摆中的沙在各自板上形成的曲线，若板N1和板N2拉动的速度v 1和v 2的关系为v 2=2v 1，则板N 1、N 2上曲线所代表的周期T 1和T 2的关系为:A ．T 2=T 1．B ．T 2=2T 1．C ．T 2=4T 1． D.T 2=T 1/41：答案：（1）固体球半径的平方（2）1、4、6（或2、5、7） 5.50 m/s4．如图所示，桌面上有许多大小不同的塑料球，它们的密度均为ρ，有水平向左恒定的风作用在球上；使它们做匀加速运动（摩擦不计），已知风对球的作用力与球的最大截面面积成正比，即F ＝kS(k 为一常量).次序固体球的半径 r/×10−3m 固体球的密度 ρ/×103kg·m −3 固体球匀速下沉的速度v/m·s −11 0.5 2.0 0.552 1.0 2.0 2.203 1.5 2.0 4.954 0.5 3.0 1.10 5 1.0 3.0 4.406 0.5 4.0 1.657 1.0 4.0 6.60(1) 对塑料球来说，空间存在一个风力场，请定义风力场强度及其表达式.(2) 在该风力场中风力对球做功与路径无关，可引入风力势能和风力势的概念，若以栅栏P 零风力势能参考平面，写出风力势能E P 和风力势U 的表达式。

(3) 写出风力场中机械能守恒定律的表达式.（球半径用r 表示；第一状态速度为v 1，位置为x 1；第二状态速度为v 2，位置为x 2）5.我们都有过这样的体验：手电筒里的两节干电池用久了以后，灯泡发红光，这就是我们常说的“电池没电了”。

有人为了“节约”，在手电筒里装一节新电池和一节旧电池搭配使用。

某同学为了检验此人的做法是否合理，设计了下面的实验：(1)请你帮他画出测量干电池的电动势和内阻的电路图， (2)测量结果描绘成如右图所示的U —I 图像。

由图像可知：新电池：电动势ε１＝ V ；内阻r １= Ω； 旧电池：电动势ε２＝ V ；内阻r ２＝ Ω。

r ２ 真实值（填大于，小于）计算新旧电池各一节串联作电源使用时的效率。

(手电筒的小灯泡上标有“3 V ，2 W ”)(3)计算上小题中旧电池提供的电功率和它本身消耗的电功率分别是多少。

(4)你认为新旧电池搭配使用的做法是否合理，简述理由。

6：过量接收电磁辐射有害人体健康.按照有关规定，工作场所受到的电磁辐射强度(单位时间内垂直通过单位面积的电磁辐射能量)不得超过某个临界值W ，若某无线电通讯装置的电磁辐射功率为P ，则符合规定的安全区域到该通讯装置的距离至少为( )A.PW π B.P W π4 C.W P π D.W P π4 B.4：(1)风力场强度：风对小球的作用力与对小球最大截面积之比，即E ＝F/S ＝k (2)距P 为x 处，E P ＝Fx ＝kSx U ＝E P /S ＝kS 2ρrv 12/3+kx 1＝2ρrv 22/3+kx 27：李卫和张明一起做改装电压表的实验，它们要将一内阻Rg=100Ω、满偏电流Ig ＝1mA 的电流表G 改装成一个量程为0－3V 的电压表V ′，他们在电流表上串联一个定值电阻R 0后按图甲所示和一标准电压表V 并联进行校准，当标准电压表V 的读数为1. 4 V 时，V ′的读数为1．5V. （1）所串联的电阻R 0的阻值为多大？（2）为了达到校准电压表的目的，李卫按照图乙并联一个电阻R 1，请算出所接电阻R 1的阻值． （3）张明按照图丙串联一个电阻R 2，也能校准电压表，你认为张明和李卫所采用的方法哪种较好，为什么？8：自己修理过的一个量程为5V 的电压表按下述方法校验。

先按图8接好电路，V 0为标准电压表，V 为待校准的电压表。

移动变阻器R 上的滑动触头，到V 满刻度值是5V 时，V 0示数为4.5V 。

再按图9电路将待校电压表串联一个标准电阻R 0，R 0的大小为2.7k Ω，重新移动变阻器R 的滑动触头，当待校表V的指针仍偏转到满刻度值时，V0示数为9V。

问应采取什么措施来调准这个刚修好的电压表？9：某同学在做“测定木板与木块间动摩擦因素”的实验时，设汁了两种实验方案：方案一：木板固定，用弹簧测力计拉动木块，如下图(a)所示．方案二：用弹簧测力计钩住木块，用力拉动木板，如下图(b)所示．除了实验必须的弹簧测力计、木块、木板、细线外，该同学还准备了若干重量均为 2.00N的砝码．上述两种方案中，你认为更合理的方案是，理由是。

(2)该同学在木块上加放砝码，改变木块对木板的压力，记录了5组实验数据，如下表所示实验次数 1 2 3 4 O砝码／个数 0 1 2 3 4砝码对木块压力／N 0 2.00 4.00 6.00 8.00测力计读数／N 1.50 2.00 2.50 2.90 3.50请根据上述数据在坐标纸上(上图(c)中)作出摩擦力f和砝码对木块的压力F的关系图象(以F为横坐标)．图象不过原点的原因是。

由图象可知，木块的重力为 N．木块与木板间的动摩擦因数为。

10：如图所示的甲、乙是A、B两位同学在科技活动中自制的利用电压表的示数来指示物体的质量的电子秤原理图。

托盘与电阻可忽略的弹簧相连，托盘与弹簧的质量均不计。

滑动变阻器的滑动端与弹簧上端连接，当托盘中没有放物体时，电压表的示数为零。

设变阻器总电阻为R，总长度为l，电源的电动势为E、内阻为r，限流电阻的阻值为R0，弹簧的劲度系数为k，不计一切摩擦和其他阻力，电压表为理想电表。

推导出甲、乙两图中电压表的示数Ux与所称物体的质量m的关系式，并说明哪位同学设计的方案可取。

11.喷墨打印机的结构如图1-68所示，其中墨盒可以发出墨汁微滴，其半径约为10-5m，此微滴经过带电室时被带上负电，带电的多少由计算机按字体变化高低位置输入信号加以控制。

带电后的微滴以一定的初速度进入偏转电场，带电微滴经过偏转电场发生偏转后打倒纸上，显示出字体，无信号输入时，墨汁微滴不带电，径直通过偏转板而注入回流槽流回墨盒。

设偏转板长1.6cm ，两板间的距离为0.50cm ，偏转板的右端距纸3.2cm 。

若一个墨汁微滴的质量为1.6×10-10kg ，以20m/s 的初速度垂直于电场方向进入偏转电场，两偏转板间的电压是8.0×103V ，若墨汁微滴打倒纸上的点距原射入方向的距离是2.0mm ，求这个墨汁微滴通过带电室的电量是多少？（不计空气阻力和重力，可以认为偏转电场只局限在平行板电容器内部，忽略边缘电场的不均匀性。

）为了使纸上的字体放大10%，请你分析提出一个可行的方法。

12．1999年7月12日，日本原子能公司所属敦贺湾核电站由于水管破 裂导致高辐射冷却剂外流，在检测此次重大事故中应用了非电量变化（冷却剂外泄使管中液面变化）转移为电信号的自动化测量技术．图8是一种通过检测电容器电容的变化来检测液面高低的仪器原理图．容器中装有导电液体，是电容器的一个电极，芯柱外面套有绝缘管（塑料或橡皮）作为电介质，电容器的两个电极分别用导线接在指示器上，指示器上显示的是电容的大小，但从电容的大小就可知容器中液面位置的高低，为此，下列说法正确的是（ ）A ．如果指示器显示出电容增大了，则两电极正对面积增大，必为液面升高B ．如果指示器显示出电容减小了，则两电极正对面积增大，必为液面升高C ．如果指示器显示出电容增大了，则两电极正对面积减小，必为液面降低D ．如果指示器显示出电容减小了，则两电极正对面积增大，必为液面降低13如图9所示，有的计算机键盘的每一个键下面都连一小块金属片， 与该金属片隔有一定空气隙的是另一块小的固定金属片，这两块金属片组成一个小电容器，其电容可用公式deSC计算，式中常量e =9×10-12F/m ，S 为金属片的正对面积，d 为两金属片间的距离．当键被按下时，此小电容器的电容发生变化，与之相连的电子线路就能够检测出哪个键被按下，从而给出相应的信号．设S ＝50mm 2，键未被按下时d ＝0.6mm ，如果电容变化了0.25PF ，电子线路恰能检测出必要的信号，则键至少需要被按下（ ）A ．0.45mm ；B ．0.3mm ；C ．0.2mm ；D ．0.15mm ．14． 滚筒式静电分选器由料斗A ,导板B ,导体滚筒C ,刮板D ,料槽E 、F 和放电针G 等部件组成.C 与G 分别接于直流高压电源的正、负极,并令C 接地.如图10图1-67 图1-68图9 容器芯柱 绝缘管 导电液 图8 ○ ○ ○ ○ ○ ○○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○○ABGC D所示,电源电压很高,足以使放电针G附近的空气发生电离而产生大量离子,现有导电性能不同的两种物质粉粒a、b的混合物从料斗A下落,沿导板B到达转动的滚筒C上.粉粒a具有良好的导电性,粉粒b具有良好的绝缘性.下列说法正确的是（）A.粉粒a落入料槽F,粉粒b落入料槽EB.粉粒b落入料槽F,粉粒a落入料槽EC.若滚筒C不接地而放电针G接地,从工业原理上看,这是允许的D.若滚筒C不接地而放电针G接地,从工业实用角度,这也是允许的15：“粒子发动机”是飞行器上用的一种新型发动机，静止在太空中的飞行器上，有一种装置，它利用电场加速带电粒子，形成向外发射的高速粒子流，从而对飞行器产生反冲力，使其产生加速度．由于单位时间内喷出的气体粒子质量很小，飞行器得到的加速度将非常小，但经过长时间的加速，同样可以得到很大的速度．某飞行器使用“粒子发动机”技术，已知飞行器的质量M0=100kg（不计发射粒子后探测器质量的变化），发射的是1价氙离子，氙离子的等效电流大小I=0.64A，氙离子的比荷（电荷量与质量之比）为k=e/m=7.2×105C/kg,气体氙离子被喷出时的速度为v=3.0×104m/s,求:(1)加速电压U；（2）粒子发动机的功率P0；（3）每秒钟射出的氙粒子数N；#（4）射出离子后，飞行器开始运动时的加速度a（不考虑万有引力和其他引力）；（5）飞行器要到达目的地是博雷利慧星，计划飞行3年（9.46×107s），试计算飞行器所需要携带的氙的总质量M．答案.1.25×10-17C，y∝U，使偏转电压增至8.8×103V；y∝(L/2+L′)增加偏转极板右端与纸的距离L′为L″，L″=3.6cm16：传感器是一种采集信息的重要器件．如图10-3所示为测定压力的电容式传感器，A为固定电极，B为可动电极，组成一个电容大小可变的电容器．可动电极两端固定，当待测压力施加在可动电极上时，可动电极发生形变，从而改变了电容器的电容．现将此电容式传感器与零刻度在中央的灵敏电流计和电源串联成闭合电路，已知电流从电流计正接线柱流人时指针向右偏转．当待测压力增大时( )A．电容器的电容将减小B．灵敏电流计指针在正中央零刻度处C．灵敏电流计指针向左偏转D．灵敏电流计指针向右偏转17：电子所带电荷量最早是由美国科学家密立根通过油滴实验测出的．油滴实验的原理如图10-15所示，两块水平放置的平行金属板与电源连接，上、下板分别带正、负电荷，油滴从喷雾器喷出后，由于摩擦而带电，油谪进入上板中央小孔后落到匀强电场中，通过显微镜可以观察到油滴的运动情况，两金属板问的距离为d．忽略空气对油滴的浮力和阻力．(1)调节两金属板问的电势差u，当u=：U o时，设油滴的质量为m，使得某个油滴恰好做匀速运动．该油滴所带电荷量q为多少?(2)若油滴进入电场时的速度可以忽略，当两金属板间的电势差为u=U时，观察到某个质量为m带电的油滴进入电场后做匀加速运动，经过时间t运动到下极板，求此油滴所带电荷量Q．图10-3 图10-1518. (汤姆生用来测定电子的比荷(电子的电荷量与质量之比)的实验装置如图所示，真空管内的阴极K发出的电子(不计初速、重力和电子间的相互作用)经加速电压加速后，穿过A'中心的小孔沿中心轴O'O的方向进入到两块水平正对放置的平行极板P和P'间的区域．当极板间不加偏转电压时，电子束打在荧光屏的中心O点处，形成了一个亮点；加上偏转电压U后，亮点偏离到O'点，(O'与O点的竖直间距为d，水平间距可忽略不计．此时，在P和P'间的区域，再加上一个方向垂直于纸面向里的匀强磁场．调节磁场的强弱，当磁感应强度的大小为B时，亮点重新回到O点．已知极板水平方向的长度为L1，极板间距为b，极板右端到荧光屏的距离为L2(如图所示)．(1)求打在荧光屏O点的电子速度的大小。