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） 电压表示数（V） 5 0.6 10 2.4 15 5.4 20 9.6
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） 电压表示数（V） 1.1 2.3 2.2 3.5 3.3 4.6 4.4 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×F=pS=kρv2S=kρv2hL，
dhd=G×，则风力F=G， 2h2dG1.5m?50?103kg?10N/kgv=≈41m/s． ?2332k?hL0.5?(2.7kg/m+1.3kg/m)?(3m)?25m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．如图甲是“测量物体运动的平均速度”实验；
(1)这个实验的原理是___________；小球从A处沿斜面由静止开始滚下，频闪照相机记录了小球在相同时间内通过的路程，如图甲所示，小球在做___________（选填“加速”“减速”或“匀速”）运动；
(2)实验数据如下表所示，小球在BC段的平均速度为___________ m/s，比较AC段与CD段的平均速度得vAC_____vCD（选填“＞”“＜”或“＝”）； 路程 sAB＝0.3m sBC＝0.9m sCD＝1.5m 运动时间 tAB＝0.5s tBC＝0.5s tCD＝0.5s 平均速度 vAB＝0.6m/s vBC＝ vCD＝3m/s 经过某点时的速度 vB＝1.2m/s vC＝2.4m/s vD＝3.6m/s
(3)为进一步探究小球在斜面上运动的速度与时间的关系，根据表中数据作出了v-t图像，
如图乙所示，假设斜面足够长，小球从A处滚下，经过2s到达E点（图甲中未画出），则该小球经过E点时的速度为___________ m/s。
【来源】河北省唐山市路北区2019-2020学年八年级（上）期中评价物理试题 【答案】v?【解析】 【分析】 【详解】
(1)[1]测平均速度的原理为v?s 加速 1.8m/s ＜ 4.8m/s ts。 t[2]由图甲可知，小球在相同的时间内通过的路程越来越大，所以小球在做加速运动。 (2)[3]由表格中的数据可知，BC段的平均速度是
vBC?sBC0.9m??1.8m/s tBC0.5s[4]由表格中的数据可知，AC段的路程是
sAC?sAB?sBC?0.3m?0.9m?1.2m
AC段所用的时间是
tAC?tAB?tBC?0.5s?0.5s?1s
AC段的平均速度是
vAC?sAC1.2m??1.2m/s tAC1sCD段的速度是vCD＝3m/s，可知AC段的速度小于CD段的速度。
(3)[5]由表格中数据可知，B点的速度是1.2m/s，C点的速度是2.4m/s，C点的速度比B点的速度增加了1.2m/s；D点的速度是3.6m/s，D点的速度比C点的速度增加了1.2m/s；相同时间增加的速度相同，所以可以推测E点的速度应该也比D点的速度大1.2m/s，即E点时的速度为4.8m/s。
3．物理实验课上，某实验小组利用带有刻度尺的斜面、小车和数字钟测量小车的平均速度，如图所示，图中显示的是他们测量过程中的小车在甲、乙、丙三个位置及其对应时刻的情形，显示时间的格式是“时：分：秒”。
（1）本实验的原理是___；
（2）实验时应保持斜面的倾角较小，这是为了减小测量_____（填“路程”或“时间”）
时造成的误差；
（3）斜面倾角不变，小车由静止释放运动到底端，则小车前半程的平均速度____小车后半程的平均速度（选填“大于”、“等于”或“小于”）；
（4）由图观察可知，小车从乙位置运动至丙位置时，所测量的路程是____cm，平均速度____m/s；
（5）物体的运动常常可以用图像来描述，下图中能反映本实验中小车运动情况的是 ______（选填“A”或“B”）
【来源】福建省三明市大田县2019-2020学年八年级（上）期中物理试题 【答案】v=【解析】 【分析】 【详解】
(1)[1]测量小车的平均速度需要用到速度的公式v=
s 时间 小于 65.0 0.1625 B ts。 t(2)[2]斜面坡度越大，小车沿斜面向下加速运动越快，所用时间会越短，计时会越困难，所以为使计时方便，减小测量时间的误差，斜面坡度应小些。
(3)[3]小车由静止释放，做加速运动，小车通过前半程的平均速度小于小车通过后半程的平均速度。
(4)[4][5]由图可知，小车从乙位置运动至丙位置时的路程是65.0cm，运动的时间是4s，平均速度
v=
s65.0cm?=16.25cm/s=0.1625m/s t4s(5)[6] A图为s-t图象，是一过原点的直线，说明做匀速直线运动，通过的距离与时间成正比，故A不符合题意；而B图为v-t图象，表示随着时间的增长，速度逐渐变大，故图B中能反映小车运动情况。
4．如图所示，是小华和小明两同学探究“二力平衡条件”的实验．
(1)如甲图所示，小华将木块放置于水平桌面上，两边各用一段细绳通过定滑轮悬挂一定量的钩码．小华发现，当左边悬挂三个钩码，右边悬挂两个钩码时木块A也能保持静止．这是由于____．(每个钩码重1 N)
(2)小明认为将木块A换成带轮子的小车，实验效果会更好，其原因是：________. (3)换成小车后，若要使小车保持静止，应当在右侧(选填“增加”或“减少”)________1个钩码．
(4)小车处于静止后，保持两边拉力的大小不变，将小车扭转到如图乙所示的位置，松手后，小车将扭转回来．这一步骤说明二力平衡时，要满足二个力在________上的条件． 【来源】2020届中考物理一轮复习专题强化：运动和力
【答案】木块与桌面的摩擦力太大导致的； 小车比木块受到的摩擦力更小； 增加； 同一直线。 【解析】 【分析】 【详解】
（1）据上面的分析可知，木块保持静止，在水平方向受到向左的拉力、向右的拉力和向右的摩擦力三个力的作用，所以木块静止不动的原因是由于木块与桌面的摩擦力太大导致的；
（2）木块A换成带轮子的小车，将滑动摩擦力变为滚动摩擦力，大大减小了摩擦力，从而减小了摩擦对实验的影响；
（3）木块换成小车后，要使木块静止，就应该使左右两侧钩码的拉力相等，由于左边是3个钩码，右边是2个钩码，因此应该在右侧增加1个钩码；
（4）将小车扭转到如图乙所示的位置，两个拉力不在同一直线上，不能平衡，所以会扭转回来；这一步骤说明二力平衡时，要满足二个力在同一直线上．
5．在“测小车的平均速度”的实验中，小明同学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下滑，图中的圆圈是小车到达A、B、C三处时电子表的显示（数字分别表示“小时：分：秒”）
(1)该实验测小车平均速度的实验原理是（用公式表示）：________________。
(2)实验中使用的斜面的坡度_______，（填“较小”或“较大”）其目的是：让小车下滑的时间________（长、短）一些，这样能减小时间测量的误差。
(3)当斜面坡度一定时，为了减少误差，可以采取的措施是______________
(4)实验前必须学会熟练使用电子表，如果让小车过了A点才开始计时，则会使所测AC段的平均速度vAC偏____（填“大”或“小”）；可以看出小车在下滑过程中做__________________（匀速/变速）直线运动
(5)若S2的路程正好是全部路程的一半，则小车通过上半段路程的平均速度：vAB＝
苏州振华中学物理机械运动实验达标检测卷(Word版 含解析)
