机械运动实验单元测试卷(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】

【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∝av3+bv2+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∝0.024v2；

②分析含沙量与电压表示数的数据，含沙量每增加1.1kg/m3，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=kρv2，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×

2

h

=G×

2

d

，则风力F=

d

h

G，

F=pS=kρv2S=kρv2hL，

v=

3

2332

1.5m5010kg10N/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=kρv2，ρ为含有沙尘的空气密度；（2）．风速为41m/s．

2．在“测小车的平均速度”的实验中，小车从带刻度（分度值为1cm）的斜面顶端由静止下滑，图中有小车到达A、B、C三处时电子表的显示（格式是“小时：分：秒”）

（1）该实验是根据公式______________进行测量的．

（2）为了方便计时，应使斜面坡度较__________________（填“大、小”）

（3）请根据图中所给信息回答： v AC＝____________ m/s．

【来源】四川省广元市苍溪县思源实验学校2019-2020学年度八年级（上）期中物理试题【答案】v=s/t小0.033

【解析】

【分析】

【详解】

(1)利用速度公式v＝

s

t

.(2) 斜面坡度越大，小车沿斜面向下加速运动越快，过某点的时间会越短，计时会越困难，所以为使计时方便，斜面坡度应小一些．(3)由图中知

s AC＝10.0cm,t AC＝3s,v AC＝AC

AC

10.0cm

3s

s

t

＝＝3.3cm/s＝0.033m/s.

【点睛】

（1）该实验利用速度公式v ＝

s t

测量；（2）若要计时方便，应使所用的时间长些．（3）根据图中刻度尺上的刻度，停表上的时间，可知每段的距离和所用时间，求得速度． 3．如图所示是测量小车沿斜面运动的平均速度的实验。

(1)该实验根据的原理是_____，实验中需要的测量工具是_____和_____；

(2)实验中为了方便计时，应该使用坡度_____（选填“较大”或“较小”）的斜面；

(3)实验时观察到小车沿斜面顶端运动到斜面底端的过程是_____（选填“匀速”或“变速”）直线运动；

(4)若图中秒表每格为1s ，则小车通过全程的平均速度是_____ m/s ；

(5)实验中若让小车运动之后才开始计时，则会使所测的平均速度偏_____。（选填“大”或“小”）

【来源】广西来宾市兴宾区2019-2020学年八年级（上）期中教学质量检测物理试题

【答案】s v t =

刻度尺 秒表（停表） 较小 变速 0.2 大 【解析】

【分析】

【详解】

(1)[1]由于需要测量小车沿斜面运动的平均速度，所以，实验的原理是利用公式s v t

=计算小车平均速度。 [2][3]根据实验原理知道，实验中要用刻度尺测量小车运动的路程，用秒表测量小车运动的时间，所以，实验中需要的测量工具是刻度尺和秒表。

(2)[4]若要计时方便，应使斜面的坡度小一些，这样可以减小小车运动的速度，使小车在斜面上通过的时间更长。

(3)[5]小车沿斜面顶端下滑到斜面底端的运动时，由于相同的距离，所用时间减小，即速度越来越大，所以，是变速直线运动。

(4)[6]由图知道， 小车通过全程的时间是5s ，距离是1m ，所以，小车通过全程的平均速度是 1m ==0.2m/s 5s

s v t = (5)[7]实验中若让小车运动之后才开始计时，则会导致时间的测量结果偏小，由s v t =知