2018高考物理押题 第23题 开放性试题23题
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2018高考物理押题 第23题 开放性试题23题1.中国“嫦娥一号”绕月探测卫星完成三次近月制动后,成功进入周期T=127min 、高度h=200km 的近月圆轨道。
(1)已知月球半径为R=1.72×106 m ,求卫星在高度200km 的圆轨道上运行的速度υ和轨道处的重力加速度g 。
(2)“嫦娥一号”轨道的近月点到月球球心的距离r 近=193km ,远月点到月球球心的距离r 远=194km 。
张明、王玉两同学利用不同方法分别计算出卫星经过近月点时速度v 近、近月点到月球球心的距离r 近和经过远月点时速度υ远、远月点到月球球心的距离r 远的关系。
张明的方法:m υ2近r 近=GMm r 2近 m υ2远r 远=GMm r 2远 由(1)、(2)得υ-υ=GM r 近r 远( r -r )=g(r -r ) 王玉的方法:12m υ-12m υ=mg(r -r ) 得υ-υ=2g (r -r )请分别对这两个同学的计算方法作一评价,并估算从远月点到近月点卫星动能的增量。
(卫星质量为1650kg ,结果保留两位有效数字)解:⑴υ=Th R )(2+π ① υ=601271092.114.326⨯⨯⨯⨯=1.6×103(m/s) ② 由υ=)(h R g +得: ③g =h R 2+υ=6231092.1)106.1(⨯⨯=1.3 (m/s) ④ ⑵张明的思路方法错误,王玉的方法正确,但所列方程式是错误的。
⑤由动能定理得:ΔE k =mg (r 远-r 近) =1650×1.3×(1.94-1.93)×105=2.1×106(J) ⑥评分标准:②③④各1分,①⑤2分,⑥3分。
感悟与反思:第一问考查基本知识;第二问立意很好,将实际的椭圆运动和两个独立的圆周运动放在一起让学生辨析,抓住了教师教学和学生学习过程中的常见缺漏。
学生大多只是抓住“1千米差别”大做文章,而不能发现本质问题。
对第二问,好的学生也可能用引力势能公式计算,这也较好,但题目要求估算,还是题给解法好些。
2.(8分)科学探究活动通常包括以下几个环节:①提出问题,②猜想与假设,③制定计划与设计实验,④进行实验与收集证据,⑤分析与论证,⑥评估,⑦交流与合作等。
一位同学在学习了滑动摩擦力之后.认为滑动摩擦力的大小可能与两物体接触面积的大小有关,于是他通过实验探究这个问题。
(1)这位同学认为,滑动摩擦力的大小与两物体接触面积的大小成正比;这属于上述科学探究的_▲_环节。
(2)为完成本实验.需要自己选用器材其中他选用的木块应是下列选项中的_▲_A.各面粗糙程度相同的正方体B.各面粗糙程度不同的正方体C.各面粗糙程度相同,长、宽、高不同的长方体D.各面粗糙程度不同,长、宽、高不同的长方体(3)在本实验中,该同学设计了两种实验方案方案一:木板水平固定,通过弹簧秤水平拉动木块,如图甲所示;方案二:术块与弹簧秤相连,弹簧秤水平固定,通过细绳水平拉动木板,如图乙所示①上述两种方案中,你认为更合理、更易于操作的是______(填“方案一”或“方案二”)②该实验应该记录的数据确_▲_;③如何根据数据分析并判断该同学的观点_▲_。
3.现要尽可能精确地测量一量程为3V的电压表的内阻(内阻约50000).(1)需要哪些实验器材?请写出主要器材的规格,画出实验电路图并简要叙述测量电压表内阻的方法.(2)实验室有0~0.6A~3A规格的常用电流表和0~3V~15V规格的常用电原表,其内阻均未知,另外有电源、滑动变阻器(最大阻值约为50 )、开关、导线这些器材,若只选用这些器材,能否达到实验目的?诸说明理由.4.(本题8分)如图所示,1、2两细绳与水平车顶的夹角分别为300和600,物体质量为m,现让小车以2g(g为重力加速度)的加速度向右做匀加速直线运动,当物体与车保持相对静止时,求:绳1中弹力的大小?下面是一位同学的解法解:以物体m 为研究对象,受力分析如图,由牛顿第二定律得:x :T 1cos300-T 2cos600=may :T 1sin300 +T 2sin600=mg解得: T 1=12)mg 你认为该同学的解法正确吗?如有错误请写出正确的解法。
答案:该同学解法错误………………………………………………2’此方程求出的02<T ,说明物体已飞起,02=T ……………3’mg mg ma T 5)()(221=+=………………………………3’5.辨析题(10分)倾角为θ的固定斜面顶端有一滑轮,细线跨过滑轮连接A 、B 两个质量均为m 的物块.让A 物块静止在斜面底端,拉A 的细线与斜面平行,B 物块悬挂在离地面h 高处,如图所示.斜面足够长,物块与斜面间的动摩擦因数为μ,不计其它阻力.释放后B 物块下落A 物块沿斜面上滑.某同学在计算A 物块沿斜面上滑的时间时,解题方法如下:运用动能定理求B 物块落地时A 物块的速度vmgh (1-sin θ-μcos θ)=mv 2/2从中解出v ;运用牛顿第二定律求A 的加速度amg (1-sin θ-μcos θ)=ma从中解出a ;A 物块沿斜面上滑的时间t =v/a ,代入数值可求得t .你认为该同学的解法是否有错?如有错误请指出错在哪里,并列出相应正确的求解表达式(不必演算出最后结果).答案:分析与解:有二处错误,一是运用动能定理时,等式右边的质量应该是AB 的总质量2m 而不是m .(2分) 正确的表达式为 mgh (1-sin θ-μcos θ)=mv 2;(2分)二是求A 物块沿斜面上滑的时间有错,A 物块达速度v 后还要减速上滑,该同学漏掉了这一段时间.(2分)正确的表达应该是 减速上滑时的加速度为a /=g (sin θ+μcos θ) (2分)减速上滑时的时间为t /=v /a / (1分)整个上滑的时间应该为t =v/a +v /a / (1分)6、(13分)土星周围有许多大小不等的岩石颗粒,其绕土星的运动可视为圆周运动。
其中有两个岩石颗粒A 和B 与土星中心距离分别为r A =8.0×104km 和r B =1.2×105 km。
忽略所有岩石颗粒间的相互作用。
⑴求岩石颗粒A 和B 的线速度之比。
⑵求岩石颗粒A 和B 的周期之比。
某同学的解答为:因为岩石颗粒在做圆周运动,可知线速度v =ωr 。
所以BA B A r r v v =,然后根据圆周运动中周期和线速度的关系式求出周期之比。
你同意上述解答吗?若同意请列出主要运算步骤求出结果;若不同意,则说明原因,并求出正确结果。
答案:这位同学的解答不正确,两颗卫星的角速度不相同。
正确的解法如下: ………2分⑴ 设土星质量为M 0,颗粒质量为m ,颗粒距土星中心距离为r ,线速度为v ,根据牛 顿第二定律和万有引力定律:rmv r m GM 220=…………………………………2分 解得: rGM v 0= ……………………………………1分 对于A 、B 两颗粒分别有:A v =B v =…………………2分 得: 26=B A v v …………………………………………1分 ⑵设颗粒绕土星作圆周运动的周期为T ,则: 2πr T v =…………………2分 对于A 、B 两颗粒分别有: A A A2πr T v =和B B B 2πr T v = ……………………2分 得:A B 9T T =1分 7.(8分)近一段时间,“嫦娥一号”卫星是国人乃至全世界最关注的事件之一。
某同学在新闻报道中收集了一些关于“嫦娥一号”的数据:“嫦娥一号”卫星最终进入的工作轨道是距离月球表面h =200km 、周期T 1=127min 的极月圆轨道,但他没有找到月球半径的数据报道,于是他想利用自己学过的物理知识来算出月球的半径R 月。
他又从学习资料上查到一些数据:月球的质量M 月= 7.4×1022kg ,月球绕地球作圆周运动的周期T 2=30天、轨道半径r 月=3.8×105km ,万有引力恒量G=6.67×10-11N ·m 2/kg 2。
根据以上数据,他写出了求解月球半径的表达式:T 12(R 月+h )3 = T 22r 月3 你认为他的这个表达式正确吗?如果正确,请利用万有引力和圆周运动公式写出推导上述表达式的过程,并求出R 月的表达式(用字母表示);如果你认为这个表达式是错误的,请利用上述物理量写出正确的月球半径R 月的表达式(只需用字母表示)及推导过程。
答案:这个表达式是错误的。
(2分)G M 月m 卫星(R 月+h )2= m 卫星4π2T 12 (R 月+h )(4分) (R 月+h )3=T 12GM 月 4π2 R 月=32142GM T π月-h (2分)8.(10分)如图所示,质量为m =1kg 、长为L =0.8m 的均匀矩形薄板静止在水平桌面上,其右端与桌子边缘相平。
板与桌面间的动摩擦因数为μ=0.4。
现用F =5N 的水平力向右推薄板,使它翻下桌子,求力F 至少要做多少功。
(g =10m/s 2)某同学针对这个问题提出如下观点:① 当板运动的距离等于板长的一半时,板就将翻下桌子;② 当力F 的作用距离达到板长的一半时,力F 所做的功最少。
请你判断这位同学的两个观点是否正确的?如果正确,请计算出力F 所做的功的最小值;如果不正确,请用正确的方法计算出力F 做功的最小值。
答案:(8分)解:①正确,②不正确 (2分)力F 作用一段距离后撤去,板继续向右滑行,当板的重心刚好滑到桌边时速度为零,板即将翻下桌子,力F 所做的功最少。
(2分)由动能定理:min 0F f k W W E -=∆=(2分) 得 min 0.80.4110J=1.6J 22F f L W W mgμ===⨯⨯⨯ (2分)9.(10分)如图16所示,一根粗细均匀的玻璃管长为80 cm ,一端开口,一端封闭。
管内有一段25 cm 长的汞柱将一段空气柱封闭于管中,当玻璃管水平放置时,空气柱长为40 cm 。
问当玻璃管以玻璃管底O 点为轴在竖直平面内沿逆时针方向缓慢转过90︒后,玻璃管开口向下竖直放置时,管内空气柱长为多少?(假设温度保持不变,外界大气压为75cmHg )某同学解法为: p 1=75 cmHg p 2=75-25=50 cmHg此过程为等温变化:p 1V 1=p 2V 2,L 2=p 1L 1/p 2=75×40/50=60cm你认为他的解法是否正确?若正确,请说明理由;若错误,也请说明理由,并且解出正确的结果。
答案:这位同学解法是错误的。
2分因为60+25>80,所以有水银漏出。
2分设管内尚余汞柱x cmp 1V 1=p 2V 2 2分75×40=(75-x )(80-x ) 2分x =22.67cm 1分管内空气柱长L =80-22.67=57.33cm 1分图16 O10、(5分在测量由2节干电池串联而成的电池组的电动势ε和内 阻r (约几欧)的实验中,实验室提供了下列器材:电压表V 1(量程3V ,内阻1k Ω)、电压表V 2(量程15V ,内阻2k Ω)、电阻箱(0-9999Ω)、电键、导线若干。