1、专题(五)初高衔接专题类型一光学初高衔接1.如图ZT5-1所示,A点到平面镜MN的距离AM=9 cm,B点到平面镜的距离BN=3 cm,MN=6 cm,请作出从A点发出的光经过平面镜反射后经过B点的光路图,并求出入射点O距M点的距离为cm。图ZT5-12.小明喝水时,偶然发现透过水面看不见玻璃水杯外侧的手指,他感到很惊奇:玻璃和水都是透明物质,为什么光却不能透过呢?(1)他由图ZT5-2乙得到启发,用激光笔做了如图丙所示的实验,在光屏上看到了一个圆形的光斑,然后逐渐增大激光笔射向水面的入射角的角度,当增大到某一角度时,小明观察到,证实了自己的推测。图ZT5-2(2)请你根据图乙和小明的实验,用
2、学过的知识来解释一下:为什么透过水面看不见玻璃水杯外侧的手指?_ 。3.2019随州半径为R的半圆形玻璃砖,圆心在O点,弧面ABC涂有反光层。一束激光垂直于直径AC从D点由空气射入玻璃砖(如图ZT5-3为平面图),已知OD=22R。请画出光束经圆弧面ABC两次反射最后从直径AC边出射到空气中的光路图,要求标明两次反射过程中的入射角大小。图ZT5-34.2019合肥模拟如图ZT5-4所示,S点为点光源,请画出图中S点发出的一条光线经凸透镜折射后的折射光线。(注:该光线与主光轴不平行)图ZT5-45.如图ZT5-5所示,物体AB在凸透镜另一侧能成一个等大、倒立的实像,物距u=OB,像距v=OD,凸
3、透镜的焦距为f。其中物距、像距和焦距之间满足的关系:1f=1u+1v。(1)请你结合数学知识证明凸透镜成等大的实像的条件是u=2f。(2)物理学中用像距和物距的比值来表示凸透镜的放大率,即m=vu请你结合公式和投影仪成像时u和v的大小关系,说明投影仪成像时放大率m是大于1还是小于1。图ZT5-5类型二力学初高衔接【力和运动】6.2019瑶海三模位移是为了描述物体位置变化的物理量,可以用从初位置指向末位置的有向线段来表示,其大小等于有向线段的长度。如图ZT5-6所示,某同学从O点出发,向北走了40 m,再向东走30 m,则该同学的位移大小为m。图ZT5-67.物理学中把物体在单位时间内速度的变化
4、量叫加速度(注:速度的变化量用v表示,它等于前后速度之差;加速度用字母a表示,其国际单位是m/s2)。一个初速度为零的物体,运动的路程与时间和加速度的关系是s=12at2。一个原来静止的物体以3 m/s2的加速度做匀加速直线运动,该物体从开始运动到2 s末通过了m。8.如图ZT5-7所示,用大小相等的力F沿不同方向拉动同一个物体在粗糙程度相同的水平面上运动,物体受到的滑动摩擦力大小分别为f甲、f乙、f丙,则下列说法中正确的是()图ZT5-7A.f甲=f乙=f丙B.f甲最大C.f乙最大D.f丙最大9.2019芜湖二模如图ZT5-8甲所示,在研究物体受力时,可以把力沿着两个经选定的互相垂直的方向分
5、解,物理中称之为正交分解法。其中分力Fx和Fy的大小等于力F在选定方向上的投影。在图乙中重为G的物体在力F的作用下,由静止开始沿水平方向匀速运动,力F与水平方向的夹角为,物体与水平面间的动摩擦因素为。(1)求拉力F在水平方向上的分力Fx。(2)求物体受到的支持力F支。(3)若物体在力F的作用下使物体沿水平面匀速运动,求力F的大小(用、G表示)。(在物理中,用公式f=FN来计算滑动摩擦力的大小,其中f表示摩擦力,FN表示压力,叫动摩擦因数)图ZT5-8【机械功和机械能】10.质量为m的汽车在平直公路上以速度v0匀速行驶,发动机牵引力为F0,功率为P。进入高速公路后,司机加大油门,使汽车功率立即增
6、大一倍,并保持该功率继续行驶。设运动过程中阻力始终不变,则()A.汽车的最终速度为2v0B.汽车的最终速度为2v0C.汽车的速度增大时牵引力增大D.汽车的速度增大时牵引力不变11.2019长丰县二模绕一个悬点来回摆动的物体,称为摆。如图ZT5-9所示,用一根不可伸长的细线系住一个小球,在A位置由静止自由向下摆动,到达最低点O后向右摆动到右端最高点B。如果忽略空气阻力和绳子固定点的摩擦,整个过程机械能守恒。设摆长为L,摆角为,动能用Ek表示,重力势能用Ep表示,若物体的动能Ek与物体的质量m、速度v的定量关系可表示为Ek=12mv2。(1)请证明:小球到达最低点O的速度大小v与小球质量m的大小无
7、关。(2)若摆长L=40 cm,=60,求在整个摆动过程中小球的最大速度为多少。(g取10 N/kg)图ZT5-9【弹簧问题】12.甲、乙、丙三条完全相同的弹簧悬挂在一根水平横杆上,甲弹簧无悬挂物品,乙弹簧悬挂质量为m1的砝码,丙弹簧悬挂质量为m1及m2的砝码,静止平衡时,三者的长度关系如图ZT5-10所示。若三条弹簧质量均很小可忽略不计,且乙、丙两弹簧在取下砝码后,均可恢复原长,由上述内容判断m1m2应为()图ZT5-10A.12B.21C.23D.3213.在“探究弹簧的形变与受力的关系”的实验中,将弹簧水平放置测出其自然长度,然后竖直悬挂让其自然下垂,在其下端施加竖直向下的力F,实验过程
8、是在弹簧的弹性限度内进行的。图ZT5-11中记录了力F与弹簧总长x的关系图像。(1)弹簧在受到8 N的力时,形变程度x是多少?(2)物理学中,用劲度系数k来描述弹簧单位形变量时所产生弹力的大小,即k=Fx。求本题中弹簧的劲度系数k。图ZT5-11类型三电学初高衔接【电荷周围的电场】14.将一根带正电的玻璃棒靠近一颗以绝缘细线悬挂的不带电金属球,但玻璃棒与金属球不互相接触。关于金属球两侧所带电性与受力达到平衡状态时的示意图,图ZT5-12中最合理的是()图ZT5-1215.2018衢州 趣味实验静电实验,实验情况如图ZT5-13所示,P1、P2、P3表示将小球B先后悬吊在距离A球远近不同的位置。
9、(1)小球偏离竖直方向的原因是 。(2)据图示情景,你还能得出的结论是 。图ZT5-13【电表改装】16.实验室使用的电流表和电压表,都是由量程很小的电流表G改装而成,通过给G串联或并联一个定值电阻,就可以使电表的测量范围(量程)变大,如图ZT5-14所示,电流表G的电阻为100 ,允许通过的最大电流为100 mA。(1)电流表G允许施加的最大电压为V。(2)图甲中电流表G与一个阻值为20 的电阻R并联起来使用,这种改装而成的表(a、b端接入)是(选填“电流表”或“电压表”)。改装后表的量程是多少(计算得出)?(3)图乙中电流表G与一个阻值为50 的电阻R串联起来使用,这种改装而成的表(c、d
10、端接入)是(选填“电流表”或“电压表”)。改装后表的量程是多少(计算得出)?图ZT5-1417.2018濉溪三模 小明做改装电压表的实验,他们要将一内阻Rg=100 、满偏电流Ig=1 mA的电流表G改装成一个量程为03 V的电压表,如图ZT5-15甲所示,为此在电流表G上串联一个定值电阻R0。(1)求图甲中串联的电阻R0的阻值。(2)为了将此电表改装成量程为015 V的电压表,小明按照图乙并联一个电阻R1,请算出所接电阻R1的阻值。(3)小明按照图丙串联一个电阻R2,也能改装成功,请算出所接电阻R2的阻值。甲乙丙图ZT5-1518.2019杭州小金尝试将电流表改装成可直接测电阻的表,并设计了
11、如图ZT5-16所示电路,在M、N中可接待测电阻。已知电流表量程为00.6 A,电源电压为12 V,请回答:图ZT5-16(1)闭合开关S前,滑动变阻器的滑片P应处于(选填“A端”或“B端”)。(2)先将M、N直接用导线连接,并移动滑动变阻器的滑片使电流表满偏,电流表0.6 A的刻度上标定的电阻值为,此时滑动变阻器的阻值为。若在M、N间接入一个与此时滑动变阻器阻值相同的电阻,电流表示数为A。(3)电流表0.2 A的刻度处,标定的电阻值为。(4)改装成可直接测电阻的电表后,其表盘刻度(选填“均匀”或“不均匀”),理由是 。【内阻问题】19.2019菏泽电流表的内阻很小,通常情况下可忽略不计,小明
12、探究电流表的电阻值时,他先将20 的定值电阻接入电源电压为6 V(保持不变)的电路中,如图ZT5-17甲所示,电路中的电流为0.3 A;他将电流表接入电路中,如图乙所示,测得的电流却是0.29 A。图ZT5-17(1)电流表的内阻为。电流表接入电路后,R两端的电压变化了V。(第一空保留小数点后二位数字)(2)当电流通过电流表时,电流表的指针发生偏转,其工作原理是 。20.我们可以用如图ZT5-18所示的电路测量未知电阻Rx的阻值,由于电压表的内阻很大,电路分析时,我们常将电压表视为断路来处理,但是实际上会有一部分电流流经电压表。若电压表的内阻R1=500 ,调节电路,使电压表和电流表的示数分别
13、为10 V和0.1 A,则:(1)通过电压表的电流是多大?(2)未知电阻Rx的真实电阻是多大?(3)这种测量电路适合待测电阻很大还是很小的情况?说明理由。图ZT5-18【电能输送】21.某建筑工地从相距1 km处的220 V电源线上引来两根相同的输电线作为工地照明用的电源,当接入一盏标有“220 V100 W”字样的白炽灯时,发现白炽灯的亮度较暗,用万用表测得此时白炽灯两端的实际电压为198 V。试求:(假设灯丝电阻不变)(1)白炽灯发光时的实际功率。(2)1 km长输电线的电阻值。(结果保留一位小数)22.2019连云港中国天才科学家曹原,在2018年3月5日,成功实现了石墨烯的“超导电实验
14、”,破解了困扰全球物理学界107年的难题,为超导研究打开了一扇新的大门,可能成为常温超导体研究的里程碑,超导应用即将走进我们的生活。现有一个小型水电站,如图ZT5-19所示,发电机提供的电压U=250 V,保持恒定,通过输电线向较远处用户输电,输电线的总电阻R0=0.15 。闭合开关S,若发电机提供给电路的总功率P=50 kW。(1)求通过输电线的电流I和输电线上损耗的热功率P0。(2)求用户得到的功率P1和输电效率。(3)若将输电线改为超导输电线,在保证用户得到以上功率不变的情况下(此时可在用电器前端加一调压装置,以保证用电器能正常工作),与原来相比,每天节省的电能可供一个额定功率P2=1
15、kW的电饭煲正常工作多少天?(假设电饭煲每天工作2 h)图ZT5-19【混联电路】23.2018安庆一模 如图ZT5-20所示,两只灯泡L1、L2分别标有“110 V60 W”和“110 V100 W”字样,另外有一只滑动变阻器R,将它们连接后接入220 V的电路中,要求两灯泡都正常发光,应使用下面电路中的() 图ZT5-20A.B.C.D.24.2019衡阳如图ZT5-21所示,电源电压U=2 V不变,电阻R=4 ,虚线框内所有电阻均未知。闭合开关S,电流表示数为1 A。如果用一个2 的定值电阻替换R,虚线框内的电阻均保持不变,则电流表示数将变为()图ZT5-21A.2 AB.1.5 AC.
16、1.2 AD.0.5 A25.如图ZT5-22所示,电源电压U=3 V且保持不变,内阻r=1 ,定值电阻R1=4 ,R2、R3的阻值均为2 ,电表内阻忽略不计。求:(1)外电路的总电阻。(2)电流表和电压表的示数。图ZT5-22类型四电磁学初高衔接26.2019潘集模拟在原子内部,核外电子绕原子核运动会形成环形电流,环形电流产生的磁场使原子的两侧相当于两个磁极。如图ZT5-23所示,若纸外表示N极,则电子绕原子核运动的方向为(选填“顺时针”或“逆时针”)方向。图ZT5-2327.磁场对运动电荷有力的作用,这种力我们称为洛伦磁力。以质量为m带负电的粒子在如图ZT5-24所示的磁场中水平向右匀速运
17、动,该带电粒子受到洛伦磁力的方向是。(图中圆点表示磁场的方向是垂直于纸面向外)图ZT5-2428.2019亳州利辛中学二模如图ZT5-25所示,有一电子a垂直纸面由纸前向纸后运动,在磁场中受到的力的方向为水平向(选“左”或“右”)。图ZT5-2529.2019广州如图ZT5-26中,表示导线中的电流方向垂直于纸面向里,表示导线中的电流方向垂直于纸面向外,F是磁场对通电导线的作用力。图ZT5-27中,磁场对通电导线的作用力与图ZT5-26中力F的方向相同的是()图ZT5-26图ZT5-2730.2019河南如图ZT5-28所示,一轻杆左端挂一矩形塑料框A,右端挂一外形完全相同的金属框B,以O为支
18、点在水平位置静止。现使此装置竖直匀速下降,其下方有一方向垂直于纸面向里的磁场区域(用“”表示磁感线),当A、B框下端一同刚进入磁场时,发现杆沿逆时针方向转动,请你分析并推测此现象产生的原因: ;若将磁场方向改为垂直于纸面向外,重复上述操作,杆将沿(选填“顺时针”或“逆时针”)方向转动。图ZT5-28【参考答案】1.如图所示4.52.(1)光斑消失(或折射光线消失)(2)当光从水中斜射入空气中时,光发生了折射现象,折射角大于入射角;随着入射角的增大,折射角也增大;当入射角增大到一定程度时,折射光线消失,即水中物体发出或反射的光线没有透过水面进入人眼,所以人透过水面看不见玻璃水杯外侧的手指3.如图
19、所示4.如图所示5.解:(1)若成等大的实像,则AB=CD,AOB=COD,则RtAOBRtCOD,可得OB=OD,即u=v;又因为1f=1u+1v,化简得u=2f。(2)投影仪能成放大的实像,此时像距大于物距,而vu,则vu1,可得m1。6.507.6解析 物体原来静止,说明物体的初速度为零,由题知物体的加速度为3 m/s2,则根据关系式可得s =12at2=123 m/s2(2 s)2=6 m。8.D解析 影响滑动摩擦力大小的因素有两个:物体所受的压力以及接触面的粗糙程度,甲、乙、丙三种情况,接触面粗糙程度相同,压力大的,摩擦力大,对甲、乙、丙受力分析,丙对水平面的压力最大,故丙受到的摩擦
20、力最大。9.解:(1)分力Fx的大小等力F在x轴上的投影,故Fx=Fcos 。(2)物体在竖直方向上受到重力、支持力和力F在y轴上的分力,物体静止,则受到平衡力的作用,则F支+Fy=G,分力Fy的大小等于F在y轴上的投影,即Fy=Fsin ,则物体受到的支持力F支=G-Fy=G-Fsin 。(3)物体在水平面上匀速运动,物体对地面的压力与地面对物体的支持力是一对相互作用力,则FN=F支=G-Fsin ,由F=FN可知,物体受到的摩擦力f=FN=(G-Fsin )物体做匀速直线运动,受力平衡,在水平方向上Fx=f,即Fcos =(G-Fsin ),可得F=Gcos+sin。10.B11.解:(1
21、)小球在A点时的重力势能Ep=mgh,小球在O点时的动能Ek=12mv2,因为忽略空气阻力,则重力势能全部转化为动能,即Ep=Ek,可得mgh=12mv2,则小球在O点时的速度v=2gh。可知小球到达最低点O时的速度大小v与小球质量m的大小无关。(2)小球在最低点O时重力势能最小,动能最大,小球的速度最大,若摆长L=40 cm,=60,当小球在A点时,如下图所示,小球已简化为一点。在直角三角形ADM中,因为AMO=60,所以MD=AMcos60=40 cm12=20 cm,则DO=OM-MD=AM-MD=40 cm-20 cm=20 cm,所以小球下落的高度h=20 cm=0.2 m,则小球的
22、最大速度v=2gh=2100.2 m/s=2 m/s。12.B13.解:(1)由题图可知,弹簧的原长为1 cm,弹簧在受到8 N的力时,弹簧的长度为5 cm,故形变程度x=5 cm-1 cm=4 cm。(2)该弹簧受力为零时,弹簧长度为1 cm,该弹簧受到的拉力每增加1 N,弹簧的形变程度增加0.5 cm,故弹簧的劲度系数:k=Fx=1 N0.5 cm=2 N/cm。14.B15.(1)同种电荷相互排斥(2)电荷间的距离越大,其相互间的作用力越小解析 小球在重力的作用下应该在悬挂点正下方,小球向右偏,说明其受到了向右的力,由于小球与物体A都带正电,同种电荷相互排斥,所以造成小球向右偏。由图可知
23、,小球与带电体A之间的距离逐渐增大,发现小球在竖直方向上偏转的角度在减小,即其受到的作用力在减小,故可得出结论:电荷间的距离越大,其相互间的作用力越小。16.解:(1)10(2)电流表改装后电表允许通过的最大电流为I最大=Ig+IR=Ig+UgR=0.1 A+10V20=0.6 A,所以改装后表的量程是00.6 A。(3)电压表改装后电表两端允许加的最大电压为U最大=Ug+UR=Ug+IgR=10 V+0.1 A50 =15 V,所以改装后表的量程是015 V。17.解:(1)由图甲知,改装后电流表G与R0串联,当它们的总电压最大达到3 V时,电流表G的电流达到满偏,即Ig=1 mA,组装后电
24、压表两端电压U1=Ig(R0+Rg),即3 V=110-3 A(R0+100 ),解得R0=2900 。(2)由图乙知,改装后电流表G与R1并联后再与R0串联,当它们的总电压最大达到15 V时,电流表G中电流为1 mA,组装后电压表两端电压U1=Ug+U0=IgRg+(Ig+IgRgR1)R0即110-3 A100 +110-3 A+110-3 A100R12900 =15 V,解得R124 。(3)由图丙知,改装后电流表G、R1、R0串联,当它们的总电压最大达到15 V时,电流表G中电流为1 mA,组装后电压表两端电压U2=Ig(Rg+R0+R2),即15 V=110-3 A(100 +29
25、00 +R2),解得R2=1.2104 。18.(1)B端(2)0200.3(3)40(4)不均匀通过电表的电流与所测阻值的关系为I=12V20+R测,电流不均匀变化19.(1)0.690.20(2)通电导体在磁场中受力而运动20.解:(1)根据题意和题图可知,通过电压表的电流I1=UR1=10V500=0.02 A。(2)由图知,电阻表与未知电阻Rx并联,电流表测干路电流,则通过Rx的电流I2=I-I1=0.1 A-0.02 A=0.08 A,未知电阻Rx的阻值Rx=UI2=10V0.08A=125 。(3)当待测电阻的阻值比电压表的内阻小很多时,电压表分得的电流很小,电流表的示数接近通过待
26、测电阻的电流,测量的结果比较准确,所以,这种测量电路适合待测电阻很小的情况。21.解:(1)白炽灯的电阻RL=U额2P额=(220V)2100W=484 ,白炽灯的实际功率P实=U实2RL=(198V)2484=81 W。(2)由题意可知,白炽灯与输电线组成串联电路,输电线上的电压U线=U-U实=220 V-198 V=22 V,根据串联分压规律可知U实U线=RLR线,解得输电线总电阻R线=U线RLU实=22V484198V53.8 ,则1 km长输电线的电阻为R0=12R线=26.9 。22.解:(1)通过输电线的电流I=PU=50103 W250V=200 A。输电线上损耗的热功率P0=I
27、2R0=(200 A)20.15 =6103 W=6 kW。(2)用户得到的功率P1=P-P0=50 kW-6 kW=44 kW。输电效率=P1P=44kW50kW=88%。(3)根据能量关系得到W0=W2,即P0t1=P2t2N,代入数据有6000 W243600 s=1000 W23600 sN, 解得N=72天。23.B24.B25.(1)解:由题图知,电阻R2、R3串联后与电阻R1并联,电阻R2、R3串联后的总电阻R23=R2+R3=2 +2 =4 ,R23与R1并联,外电路的总电阻R=R1R23R1+R23=444+4=2 。(2)整个电路的总电阻R总=r+R=1 +2 =3 ,电路中的电流即电流表的示数I=UR总=3V3=1 A,电压表的示数U外=IR=1 A2 =2 V。26.顺时针解析物理学上规定,正电荷定向移动的方向为电流的方向,则电流的方向与电子定向移动的方向相反,所以,图中电流的方向与电子绕原子核运动的方向相反。根据右手螺旋定则,让右手大拇指指向纸外(N极),四指弯曲的方向与电流的方向一致,则电流方向为逆时针方向,电子绕原子核运动的方向为顺时针方向。27.竖直向上28.右29.B30.金属框B下端刚进入磁场时,做切割磁感线运动会产生感应电流,通电金属框B在磁场中受到向上的磁场力逆时针