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 5.49.6②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 ×2d ，则风力F =dh G ， F =pS =kρv 2S =kρv 2hL ，v =323321.5m 5010kg 10N/kg0.5(2.7kg/m +1.3kg/m )(3m)25mdG 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．小明同学测小车的平均速度，请帮助他完成下列问题：(1)测平均速度需要的测量工具是______和______；该实验依据的原理是___________； (2)小车所放的斜面应保持较____（填“大”或“小”）的坡度，这样小车在斜面上运动时间会____（填“长”或“短”）些，便于测量时间；(3)如图所示，斜面长1.6 m ，测得小车从斜面顶端运动到底端所用的时间是5 s 。
如果在斜面的中点装上金属片，测得小车从斜面顶端运动到金属片的时间为2.8 s 。
请计算出小车通过上半段的平均速度v 2为___________m/s ；（保留两位小数）(4)小车从斜面顶端运动到底端过程中，小车做的是_________（填“匀速”或“变速”）直线运动。
【来源】甘肃省定西市临洮县2019-2020学年八年级（上）期中考试物理试题 【答案】刻度尺 停表 sv t= 小 长 0.29 变速 【解析】 【分析】 【详解】(1)[1][2][3]测小车平均速度的实验原理就是速度的计算公式=s v t测量路程和时间需要的仪器是刻度尺和钟表；(2)[4][5]在小车能下滑的情况下，使用的斜面的坡度较小，小车下滑的速度变化较慢，在斜面上运动的时间较长，这样便于测量时间；(3)[6]如图所示，斜面长1.6 m，测得小车从斜面顶端运动到底端所用的时间是5 s。
如果在斜面的中点装上金属片，测得小车从斜面顶端运动到金属片的时间为2.8 s。
请计算出小车通过上半段的平均速度v2为20.8m===0.29m/s2.8ssvt(4)[7]小车从斜面顶端运动到底端过程中，在前一半路程和后一半路程需要的时间不同，所以，小车做的是变速直线运动。
3．如图甲是测平均速度的实验装置。
(1)实验的原理是___________；(2)实验中为了便于测量小车的运动时间，斜面应保持___________（选填“较小”或“较大”）坡度；(3)由实验测量可知，小车通过上半程的平均速度___________（选填“小于”“大于”或“等于”）小车通过下半程的平均速度，表明小车做的是___________（选填“匀速”或“加速”）运动；(4)实验过程中某一时刻秒表示数如图乙所示，则读数为___________s。
【来源】山东省潍坊市昌乐县2019-2020学年八年级（上）期中学业质量检测物理试题【答案】svt=较小小于加速 337.5s【解析】【分析】(1)实验的原理是svt =。
(2)若要计时方便，应使所用的时间长些。
(3)小车在下滑过程中做加速运动。
(4)秒表的中间的表盘代表分钟，周围的大表盘代表秒，秒表读数是两个表盘的示数之和。
【详解】(1)[1]测平均速度的实验原理是svt =。
(2)[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，斜面坡度应较小。
(3)[3][4]由实验测量可知，小车通过上半程的平均速度小于小车通过下半程的平均速度，小车做的是加速运动。
(4)[5]由图可知：在秒表的中间表盘上，1min中间有两个小格，所以一个小格代表0.5min，指针在“5”和“6”之间，所以分针指示的时间为5min；偏向“6”一侧，说明大表盘的读数应读大于30s；在秒表的大表盘上，1s之间有10个小格，所以一个小格代表0.1s，指针在37.5s处，所以秒针指示的时间为37.5s，则该秒表的读数为5min+37.5s=300s+37.5s=337.5s4．以下是某同学做测量小车的平均速度”时的实验报告（摘要），请你将其报告中的问题补充完整．（实验目的）测量小车的平均速度．（实验原理）_____．（实验器材）小车、_____，_____、斜面、金属挡板、小木块．（实验装置）如图所示（实验数据）如表所示测的物理量AB段BC段AC段路程s/cm4555时间t/s 2.5 2.0平均速度v/（cm•s﹣1）（实验分析）（1）小车在AB段的平均速度是_____cm/s，在AC段的平均速度是_____cm/s，小车全程是做_____运动．（选填“匀速”或“变速”）（2）实验时，为了使小车在斜面上运动的时间长些，应_____（选填“增大”或“减小”）斜面的坡度．【来源】江西省赣州市兴国县2019-2020学年八年级（上）期末考试物理试题【答案】svt刻度尺秒表 18 22.2 变速减小【解析】【分析】[1]测量小车的平均速度的实验原理是：svt=[2][3]根据实验原理知道，需要测量路程和时间，所以，还需要的实验器材是：刻度尺和秒表；(1)[4]由表格数据知道，小车在AB段的路程是：s AB =45cm，t AB =2.5s，所以，小车在AB段的平均速度是：AB ABAB 45cm=18cm/s 2.5ssvt==[5]小车在AC段的路程是：s AC =45cm+55cm=100cm，t AC =2.5s+2.0s=4.5s，所以，小车在AC段的平均速度是：AC ACAC 100cm22.2cm/s 4.5ssvt==≈；[6]由于AB段的速度小于AC段的速度，说明小车做变速直线运动；(2)[7]斜面的倾角越小（坡度越小），小车运动时间越长，便于测量小车的运动时间；所以，实验时，为了使小车在斜面上运动的时间长些，应减小斜面的坡度。
5．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（分度值为1cm）的斜面顶端由静止下滑，图中的圆圈是小车到达A、B、C三处时电子表的显示：(1)该实验是根据公式_____ 进行测量的。
(2)实验中为了方便计时，应使斜面坡度较 _____ （填“大、小”）。
(3)请根据图中所给信息回答：s AB＝_____ cm，t BC＝_____ s，v AC＝_____cm/s。
(4)实验前必须学会熟练使用电子表，如果让小车过了A点后才开始计时，则会使所测AC 段的平均速度v AC偏_____（填“大、小”）。
【来源】贵州省遵义市第十一中学2019-2020学年八年级（上）期中考试物理试题【答案】svt=；小； 40.0； 1； 30.0；大。
【解析】本题考查探究测量平均速度实验的原理和数据处理。
【详解】(1)[1]测量平均速度，所用的公式是svt=；(2)[2]为了方便计时，应让小车冲下斜面的运动较慢，所以应使斜面坡度较小；(3)[3][4]由图可知，从A到B的路程s AB=4.00dm=40.0cm；从B点到C点所用的时间t BC=1s；[5]从A到C的路程s AB=9.00dm=90.0cm，对应的时间t AB=3s，所以从A到C的平均速度90.0cm30.0cm/s3sACACACsvt===(4)[6]如果小车过A点后才开始计时，那么实际测得的从A到C的时间会偏小，但s AB保持不变，所以对应的平均速度v AC偏大。
6．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（分度值为1mm）的斜面顶端由静止下滑，图中的方框内是小车到达A、B、C三处时电子表的显示。
(1)该实验是根据公式_________进行测量的。
(2)实验中为了方便计时，应使斜面坡度较_______。
（填“大”或“小”）(3)实验前必须学会熟练使用电子表，如果让小车过了A点后才开始计时，则会使所测AC 段的平均速度ACv偏_______。
（填“大”或“小”）(4)请根据图中所给信息回答：ACv＝______m/s.（保留两位小数）(5)通过实验可知：ACv______BCv。
（填“大于”、“小于”或“等于”）【来源】甘肃省民勤县第六中学2019-2020学年八年级（上）期中考试物理试题【答案】svt=小大 0.03 小于【解析】【详解】(1)[1]测量小车的平均速度的实验原理为svt=；(2)[2]实验中为了方便计时实验时间不能太短，即小车的速度不能太快。