最新机械运动实验专题练习(解析版)

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】

【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 =32332

1.5m 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．物理实验小组的同学在学习“测量平均速度”时，想测量从斜面上滑下的物体在不同阶段时的平均速度，设计了如图所示的实验装置；让小车从带有刻度（分度值为1cm ）的斜面顶端由静止滑下，图中的圆圈是小车到达A 、B 、C 三个位置时电子表的显示时间（圆圈里面的数字分别表示“小时∶分∶秒”）则

（1）实验是根据公式________进行测量的；

（2）中为了方便计时，应使斜面的坡度较________（填“大”或“小”）。金属片的作用是________。

（3）在AB 段运动的路程s AB 是________dm ；在AC 段运动的平均速度v AC 是________m/s ；

（4）验前必须熟练使用电子表，如果小车到达C 点还没有停止计时，则会使所测量的运动速度偏________。

【来源】河北省石家庄市平山县2019-2020学年八年级（上）期中考试物理试题 【答案】s

v t

= 小 便于准确定位、计时 4.00 0.3 小 【解析】

【详解】

(1)[1]平均速度是指某段时间内的路程与这段时间的比值，计算公式为

s

v

t

=；

(2)[2]实验中，斜面应尽量选择较小坡度，这样设计是为了实验中便于测量小车的运动时间；[3]在斜面上放置一个金属片的目的就是让小车在同一位置停下来，与小车相碰发出声音，便于测出小车行驶相同路程的时间；

(3)[4][5]由图示可知

s AB=10.00dm-6.00dm=4.00dm

s AC=9.00dm

t AC=15∶35：23-15∶35：20=2s=3s

AC段的平均速度

9.00dm

3dm/s0.3m/s

3s

AC

AC

AC

s

v

t

====；

(4)[6]如果小车到达C点还没有停止计时，会导致时间的测量结果偏大，由公式

s

v

t

=知，平均速度会偏小。

【点睛】

考点：变速运动与平均速度。

3．在如图所示的斜面上测量小车运动的平均速度，让小车从斜面的A点由静止开始下滑，分别测出小车到达B点和C点的时间，即可测出不同阶段的平均速度：

(1)该实验原理：______；

(2)实验中为了方便计时，应使斜面的坡度较________（选填“大”或“小”）；

(3)图中AB段的路程s AB＝______cm，如果测得AC段的时间t AC＝2.5 s，则AC段的平均速度v AC＝______m/s；

(4)为了测量小车在BC段的平均速度v BC，_______（选填“可以”或“不可以”）将小车从B点静止释放。

【来源】湖北省武汉二中广雅中学2018-2019学年九年级3月月考物理试题

【答案】

s

v

t

=小 40.0 0.32 不可以

【解析】

【分析】

【详解】