統(tǒng)考版2024屆高考物理二輪專項分層特訓(xùn)卷第一部分新情境熱點練情境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·全國乙卷]一學(xué)生小組在探究電磁感應(yīng)現(xiàn)象時，進行了如下比較實驗．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．實驗中電流傳感器測得的兩管上流過漆包線的電流I隨時間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，小磁體做勻變速運動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．用鋁管時測得的電流第一個峰到最后一個峰的時間間隔比用玻璃管時的短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，電容器通過滑動變阻器R放電，傳感器將電流信息傳入計算機，屏幕上顯示出電流隨時間變化的I-t曲線如圖乙所示．緊接著他進一步研究滑動變阻器的阻值對放電過程的影響，下列判斷正確的是()A．將滑片P向右移動一段距離，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向右移動一段距離，重復(fù)以上操作，所得曲線與橫軸交點的位置將向右移動D．將滑片P向左移動一段距離，重復(fù)以上操作，所得曲線與縱軸交點的位置將向下移動3．[2023·北京朝陽區(qū)二模]利用如圖甲所示的實驗粗略測量人吹氣產(chǎn)生的壓強．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.實驗者從玻璃管的A端均勻吹氣，棉球從B端飛出，落地點為C.測得C點與B端的水平距離為l，棉球下落高度為h.多次改變x，測出對應(yīng)的l，畫出l2-x的圖象如圖乙所示，圖線的斜率為k.不計棉球與管壁的摩擦，不計空氣阻力．重力加速度為g.下列選項正確的是()A．實驗中小棉球在玻璃管中做勻速運動B．獲取圖乙中各組數(shù)據(jù)時可以改變?nèi)嗣看未禋猱a(chǎn)生的壓強C．由題中數(shù)據(jù)可求得小棉球到達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)生的壓強差為eq\f(kmg,4hS)4．我國天問一號火星探測器成功發(fā)射，標(biāo)志著我國對火星的研究進入實際階段．若一宇航員到達半徑為r、密度均勻的火星表面，做如下實驗：用不可伸長的輕繩拴一質(zhì)量為m的小球，上端固定在O點，如圖甲所示，在最低點給小球一初速度，使其繞O點在豎直面內(nèi)做圓周運動，測得繩的拉力F大小隨時間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點在豎直面內(nèi)做圓周運動的周期為2t05．[2023·吉林長春二模]坐標(biāo)原點O處有一粒子源，沿xOy平面向第一象限的各個方向以相同速率發(fā)射帶正電的同種粒子．有人設(shè)計了一個磁場區(qū)域，區(qū)域內(nèi)存在著方向垂直于xOy平面向里的勻強磁場，使上述所有粒子從該區(qū)域的邊界射出時均能沿y軸負(fù)方向運動．不計粒子的重力和粒子間相互作用，則該勻強磁場區(qū)域面積最小時對應(yīng)的形狀為()6.2021年5月15日，我國天問一號火星探測器所攜帶的祝融號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)，我國首次火星探測任務(wù)著陸火星取得圓滿成功．若我國航天員隨探測器降落到火星上，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電子表．不考慮火星自轉(zhuǎn)的影響．請回答下列問題．(1)他怎樣才能測出火星的密度，寫出火星密度的表達式．(2)他還需要選用哪些實驗器材，測量哪些物理量？情境8學(xué)習(xí)探索類情境問題1．解析：強磁體在鋁管中運動，鋁管會形成渦流，玻璃是絕緣體故強磁體在玻璃管中運動，玻璃管不會形成渦流．強磁體在鋁管中加速后很快達到平衡狀態(tài)，做勻速直線運動，而玻璃管中的磁體則一直做加速運動，故由圖像可知圖（c）的脈沖電流峰值不斷增大，說明強磁體的速度在增大，與玻璃管中磁體的運動情況相符，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，故小磁體做勻速運動，B錯誤；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錯誤；強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動，玻璃管中磁體在線圈間做加速運動，故用鋁管時測得的電流第一個峰到最后一個峰的時間間隔比用玻璃管時的長，D錯誤．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，移動滑片P，因為C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A、B錯誤；將滑片P向右移動時，滑動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時電容器開始放電的電流減小，則曲線與縱軸交點的位置將向下移動，由于曲線與坐標(biāo)軸所圍面積不變，所以曲線與橫軸交點的位置將向右移動，選項C正確；將滑片P向左移動時，滑動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時電容器開始放電的電流增加，則曲線與縱軸交點的位置將向上移動，選項D錯誤．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力，所以棉球不能平衡，故棉球不是做勻速運動，選項A錯誤；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，選項B錯誤；棉球從B端飛出后做平拋運動，根據(jù)平拋運動的公式有l(wèi)＝vBt，h＝eq\f(1,2)gt2，可求出vB＝leq\r(\f(g,2h))，選項C錯誤；若大氣壓強為p0，人吹氣產(chǎn)生的壓強始終為p，對棉球從靜止到B點的運動過程列動能定理有（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)生的壓強差為Δp＝p－p0＝eq\f(kmg,4Sh)，選項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對應(yīng)小球運動到最低點時小球受到的拉力，F(xiàn)2對應(yīng)小球運動到最高點時小球受到的拉力，故小球繞O點在豎直面內(nèi)做圓周運動的周期為t0，選項D錯誤．設(shè)小球在最低點的速度為v1，在最高點的速度為v2，做圓周運動的半徑為l，則在最低點有F1－mg＝eq\f(mveq\o\al(\s\up1(2),\s\do1(1)),l)，在最高點有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A正確．衛(wèi)星繞火星表面運行時有eq\f(GMm′,r2)＝m′eq\f(v2,r)，可得衛(wèi)星繞火星表面運行的速度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B錯誤．結(jié)合A選項分析有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C錯誤．答案：A5．解析：解法一（定量計算）：設(shè)粒子做勻速圓周運動的半徑為R，根據(jù)洛倫茲力提供向心力，有qvB＝meq\f(v2,R)，解得粒子在磁場中運動軌跡的半徑為R＝eq\f(mv,qB)，粒子運動軌跡如圖所示，因為粒子從原點射入磁場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，勻強磁場的最小范圍如D圖中的陰影區(qū)域所示，故選項D正確，A、B、C錯誤．解法二（定性分析）：由于粒子帶正電，并且磁場方向垂直于xOy平面向里，可以判斷粒子做逆時針方向的圓周運動．分析沿x軸正方向射出的粒子，出磁場時速度方向沿y軸負(fù)方向，則粒子轉(zhuǎn)過的圓心角為270°，即出射點和O點的連線與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，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式為ρ＝eq\f(3g,4πRG)上述表達式需要測量出g的值測量方法：①將細(xì)線的一端拴緊一個小球，另一端懸掛在探測器上，做成單擺；②在最大擺角小于5°的情況下，測出細(xì)線長為L時振動30個周期的總時間t1，細(xì)線長增加ΔL，再測出振動30個周期的總時間t2，則有eq\f(t1,30)＝2πeq\r(\f(L＋