东莞物理机械运动实验单元培优测试卷

一、初二物理机械运动实验易错压轴题（难）

1．2007年2月28日，从乌鲁木齐驶往阿克苏的5806次列车遭遇特大沙尘暴，列车从第1节车厢到第11节车厢相继被吹翻．看了这个报道后，某研究小组为探索沙尘暴的威力，进行了模拟研究．如图为测定沙尘暴风力的实验装置图，其中AB是一段水平放置的长为L 的光滑均匀电阻丝，电阻丝阻值较大，一质量和电阻都不计的细长金属丝一端固定于O 点，另一端悬挂球P，无风时细金属丝竖直，恰与电阻丝在B点接触，有风时细金属丝将偏离竖直方向，细金属丝与电阻丝始终保持良好的导电接触．研究小组的同学对此装置分析中，知道金属球单位面积上所受到的水平风力大小与电压表的读数成正比，空气密度为1.3kg/m3，沙的密度为2.5×103kg/m3．他们对决定金属球单位面积上所受到的风力大小的因素，进行了如下的实验研究：

①在含沙量相同条件下，改变风速，记录不同风速下电压表的示数如下：

风速（m/s）5101520

电压表示数（V）0.6 2.4 5.49.6

②在风速大小相同条件下，改变风中空气的含沙量，记录不同含沙量下电压表的示数如下：

含沙量（kg/m3） 1.1 2.2 3.3 4.4

电压表示数（V） 2.3 3.5 4.6 5.8

（1）根据上述实验结果，试推导出单位面积上所受到的风力大小的关系式？（设比例系数为k）

（2）若（1）中的比例系数k的大小为0.5，已知：车厢的高度为3m，车厢的长度为

25m，车厢质量为50t，铁轨间距为1.5m，1m3沙尘暴中含沙尘2.7kg，请根据（1）中的关系式计算当时的风速至少为多大？

【来源】2009年江西省上饶县二中九年级应用物理知识竞赛复赛模拟试题（三）

【答案】（1）p=kρv2，ρ为含有沙尘的空气密度；（2）41m/s

【解析】

【分析】 【详解】 （1）．①分析数据可看出风速每增加5m/s ，电压表的示数增加量分别是1.8V 、3V 、

4.2V ，也就是说，在这里，风速和压力并不是呈一次函数关系，可以假设一个方程，即：U ∝av 3+bv 2+cv +d ，把表中实验数据代入表达式，解得：a =0，b =0.024，c =0，d =0，即U ∝0.024v 2；

②分析含沙量与电压表示数的数据，含沙量每增加1.1kg/m 3，电压增量即为1.2V ，也就是说，含沙量与压力成正比，U ∝ρ；风力越大，导线的偏移量与电压成正比，单位面积所受压力即压强，则p =kρv 2，ρ为含有沙尘的空气密度，k 为比例常数．

（2）．车厢可以看做杠杆，由杠杆平衡条件得：F ×

2h =G ×2

d ，则风力F =d h G ， F =pS =kρv 2S =kρv 2hL ， v =323321.5m 5010kg 10N/kg 0.5(2.7kg/m +1.3kg/m )(3m)25m

dG k h L ρ⨯⨯⨯=⨯⨯⨯≈41m/s ． 答：（1）．单位面积上所受到的风力大小的关系式为p =kρv 2，ρ为含有沙尘的空气密度； （2）．风速为41m/s ．

2．如图所示，在测量小车运动的平均速度实验中，让小车从斜面的A 点由静止开始下滑并开始计时，分别测出小车到达B 点和C 点的时间，即可算出小车在各段的平均速度

（1）图中AB 段的距离s AB =________cm ，测得时间t AB =1.6s ，则AB 段的平均速度v AB =________m/s 。

（2）如果小车过了B 点才停止计时，则测得的平均速度v AB 会偏________。（选填“大”或“小”）

（3）实验中应多次测量，每次测量时必须让小车从________由静止开始下滑。 （4）v AB ________（选填“＞”“＜”或“=”）v BC 。

（5）小车从斜面下滑过程中，其主要能量转化情况是________。

（6）如图是两位同学在一段时间内以不同速度匀速直线运动的三幅照片，请你在如图坐标中标上适当的物理量和单位，并用图象分别描述出男女同学的大致运动情况________。

【来源】2019年广东省汕尾陆丰市中考一模物理试题

【答案】40.0 0.25 小 同一位置 ＜ 重力势能转化为动能 见解析

【解析】

【分析】

【详解】

(1)[1][2]小车运动距离

s AB =80.0cm ﹣40.0cm=40.0cm

t AB =1.6s ，小车通过AB 段的平均速度

v AB =AB AB s t =0.41.6m s

=0.25m/s (2)[3]如果让小车过了B 点后才停止计时，所计时间偏大，用公式v =s t

知，速度偏小。 (3)[4]实验中应多次测量，应保证小车每次通过的距离相等，故每次测量时必须让小车从同一位置由静止开始下滑。

(4)[5]小车从A 到C 的过程中做加速运动，速度越来越大，故在BC 段的速度大于AC 段的速度，即v AC ＜v BC 。

(5)[6]车从斜面下滑过程中，小车的质量不变，小车所处的高度逐渐降低，速度越来越快，因此重力势能逐渐减小，动能越来越大，故该过程小车的重力势能转化为了动能。

(6)[7]由图知，女同学追赶并超过了男同学，女同学的速度比男同学的速度大；两同学都做匀速直线运动，二人的v ﹣t 图象：

由图知一开始女同学是落后于男同学的，二人的s ﹣t 图象：

3．小明在“测小车的平均速度”的实验中，设计了如图所示的实验装置。小车从带刻度的斜面顶端由静止开始下滑，小车到达A 、B 、C 三处的电子表的示数（数字分别表示小时、分、秒，刻度尺分度值1cm ）则：

(1)该实验是根据公式_____进行测量的，所用的测量工具是_____和_____。

(2)在实验中，使用金属板的作用是_____，斜面的作用是_____。

(3)请根据图中所给的信息回答：AC s =_____cm ；BC t =_____s ；AB v =_____m/s 。

(4)实验前必须学会熟练使用秒表，如果小车到达C 点以后才停表，则会导致所测AC 段的平均速度AC v 偏_____（填“大”或“小”）。

(5)为了测量小车运动过程中下半程的平均速度，某同学让小车从B 点由静止释放，测出小车到达C 点的时间，从而计算出小车运动过程中下半程的平均速度做法对吗？_____。理由是_____。

【来源】福建省三明市梅列区2019-2020学年八年级（上）期中质量监测物理试题

【答案】s v t

= 刻度尺 秒表 使小车停止运动，便于计时 使小车获得动力，自行下滑 10.0 1 0.025 小 不对 因为所测时间不是运动过程中下半程的时间；小车从A 到C 的过程中通过B 点时的速度不为0；小车通过AC 段的时间与AB 段的时间之差才是下半程BC 段的时间

【解析】

【分析】

【详解】 (1)[1][2][3]测量小车平均速度的基本原理是s v t

=

,实验中要用刻度尺测量路程，用秒表测量时间。

(2)[4][5]在斜面上放置一个金属板的目的就是让小车在同一位置停下来，便于测出小车行驶的时间；在该实验中，小车放在斜面上，松手后小车在重力的作用下就会由静止变为运动，设置斜面的目的就是为了让小车获得动力，能够自由滑下。

(3)[6][7][8]由题意可知，刻度尺的分度值是1cm ，所以 10.0cm 0.0cm 10.0cm AC s =-=

小车从B 点到C 点需要的时间

15:35:235:35:221s BC t =-=

小车从A 点到B 点通过的路程为

10.0cm 5.0cm 5.0cm AB s =-=