如圖1所示，在2010上海世博會上，拉脫維亞館的風(fēng)洞飛行表演，令參觀者大開眼界，最吸引眼球的就是正中心那個高為H=10m，直徑D=4m的透明“垂直風(fēng)洞”．風(fēng)洞是人工產(chǎn)生和控制的氣流，以模擬飛行器或物體周圍氣體的流動．在風(fēng)力作用的正對面積不變時，風(fēng)力F=0.06v2（v為風(fēng)速）．在本次風(fēng)洞飛行上升表演中，表演者的質(zhì)量m=60kg，為提高表演的觀賞性，控制風(fēng)速v與表演者上升的高度h間的關(guān)系如圖2所示．g=10m/s2．求：
（1）設(shè)想：表演者開始靜臥于h=0處，再打開氣流，請描述表演者從最低點到最高點的運動狀態(tài)；
（2）表演者上升達最大速度時的高度h1；
（3）表演者上升的最大高度h2；
（4）為防止停電停風(fēng)事故，風(fēng)洞備有應(yīng)急電源，若在本次表演中表演者在最大高度h2時突然停電，為保證表演者的人身安全，則留給風(fēng)洞自動接通應(yīng)急電源滯后的最長時間tm．（設(shè)接通應(yīng)急電源后風(fēng)洞一直以最大風(fēng)速運行）
分析：（1）表演者開始靜臥于h=0處，再打開氣流，受到向上的風(fēng)力和重力作用，向上做加速運動．根據(jù)圖象，分析風(fēng)力的變化，由牛頓第二定律確定加速度的變化．
（2）表演者在上升過程中當(dāng)風(fēng)力與重力平衡時，速度達到最大值．由圖2得出v與h的關(guān)系式，代入風(fēng)力F=0.06v2，得到F與h的關(guān)系，由平衡條件求出高度h1．
（3）根據(jù)F與h的關(guān)系求出表演者上升過程中風(fēng)力做的功，再由動能定理求出表演者上升的最大高度h2．
（4）應(yīng)急電源接通前，表演者先做自由落體運動；當(dāng)應(yīng)急電源接通后，做勻減速運動，恰好落到風(fēng)洞底部時速度為零．根據(jù)牛頓第二定律和位移公式結(jié)合求出tm．
解答：解：（1）表演者開始靜臥于h=0處，再打開氣流，受到向上的風(fēng)力和重力作用，先向上做加速運動．由圖知，v2（v為風(fēng)速）減小，風(fēng)力F=0.06v2，則風(fēng)力減小，故表演者的加速度加速度減�。�(dāng)風(fēng)力小于重力時，表演者做減速運動，加速度增大，故先向上做加速度減小的變加速運動，后向上做加速度增大的減速運動，到達最高點時速度為零．
（2）由圖2可知v2=1.2×104-500h
則風(fēng)力 F=0.06v2=7.2×102-30h
當(dāng)表演者在上升過程中的最大速度vm時有F=mg
代入數(shù)據(jù)得h1=4m．
（2）對表演者，由動能定理得  WF-mgh2=0
因WF與h成線性關(guān)系，風(fēng)力做功WF=
F 0+Fh2
2
h2
由F=0.06v2=7.2×102-30h得
 h=0時，F(xiàn)0=7.2×102N
 h=h2時，F(xiàn)h2=7.2×102-30h2，m=60kg
代入數(shù)據(jù)化解得h2=8m  
（3）當(dāng)應(yīng)急電源接通后以風(fēng)洞以最大風(fēng)速運行時滯后時間最長，
表演者減速的加速度為a=
Fm-mg
m
=2m/s2  
表演者從最高處到落地過程有H=
1
2
g
t
2
m
+
(gtm)2
2a

代入數(shù)據(jù)化簡得tm=
2
15
15
s≈0.52s．
答：（1）設(shè)想：表演者開始靜臥于h=0處，再打開氣流，表演者先向上做加速度減小的變加速運動，后向上做加速度增大的減速運動，到達最高點時速度為零．
（2）表演者上升達最大速度時的高度h1是4m．
（3）表演者上升的最大高度h2是8m．
（4）留給風(fēng)洞自動接通應(yīng)急電源滯后的最長時間tm是0.52s．
點評：本題根據(jù)圖象寫出解析式，充分利用圖象的信息是本題的關(guān)鍵．當(dāng)力與位移成線性變化時可用力的平均值與位移乘積求變化做功．
練習(xí)冊系列答案
相關(guān)習(xí)題

科目：高中物理 來源： 題型：

在“探究小車速度隨時間變化的規(guī)律”實驗中，打點計時器使用的交流電的頻率為50Hz，記錄小車運動的紙帶如圖8所示，在紙帶上標(biāo)記0、1、2、3、4、5、6、7共8個計數(shù)點（圖中計數(shù)點6、7沒有畫出），相鄰兩計數(shù)點之間還有四個點未畫出，紙帶旁并排放著帶有最小分度為毫米的刻度尺，其零點跟計數(shù)點“0”對齊．
（1）在這個實驗中，下列說法正確的是
C
C

A．長木板一定要水平擺放，不能一端高一端低
B．在紙帶上選計數(shù)點時必須從打下的第一個點算起
C．應(yīng)先接通電源，再釋放小車
D．作v-t圖時，所描出的線必須經(jīng)過每一個點
（2）把從圖8中讀出的三個計數(shù)點1、3、5跟0點的距離填入下列表格中．
距離 d1 d3 d5
測量值/cm
1.20
1.20
5.40
5.40
12.00
12.00
（3）小車通過計數(shù)點“2”的瞬時速度為v2=
0.21
0.21
 m/s．（保留二位有效數(shù)字）
（4）粗測小車的加速度是a=
0.60
0.60
 m/s2．
（5）該同學(xué)在測量的時候忘記將計數(shù)點7到0點的距離記錄下來，根據(jù)前面的數(shù)值，可以推算出計數(shù)點7到0的距離為
21.00
21.00
cm．

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科目：高中物理 來源： 題型：閱讀理解

（1）某同學(xué)用游標(biāo)為20分度的卡尺測量一薄金屬圓板的直徑D，用螺旋測微器測量其厚度d，示數(shù)如圖所示．由圖可讀出D=
50.80
50.80
mm，d=
3.774
3.774
mm．
（2）用圖甲所示的實驗裝置做“研究平拋物體的運動”實驗．
①對于實驗的操作要求，下列說法正確的是
AD
AD

A．應(yīng)使小球每次從斜槽上相同的位置自由滾下
B．斜槽軌道必須光滑
C．斜槽軌道末端可以不水平
D．要使描出的軌跡更好地反映真實運動，記錄的點應(yīng)適當(dāng)多一些
E．為了比較準(zhǔn)確地描出小球運動的軌跡，應(yīng)該用一條曲線把所有的點連接起來
②根據(jù)實驗結(jié)果在坐標(biāo)紙上描出了小球水平拋出后的運動軌跡．部分運動軌跡如圖乙所示．圖中水平方向與豎直方向每小格的長度均為l，P1、P2和P3是軌跡圖線上的3個點，P1和P2、P2和P3之間的水平距離相等．若已測知拋出后小球在水平方向上做勻速運動，重力加速度為g．可求出小球從P1運動到P2所用的時間為
2
l
g
2
l
g
，小球拋出后的水平速度為
3
gl
3
gl
．
⑤
（3）興趣小組為測一遙控電動小車的額定功率，進行了如下實驗：
①用天平測出電動小車的質(zhì)量為0.4kg；
②將電動小車、紙帶和打點計時器按如圖1所示安裝；
③接通打點計時器（其打點周期為0.02s）；
④使電動小車以額定功率加速運動，達到最大速度一段時間后關(guān)閉小車電源，待小車靜時再關(guān)閉打點計時器（設(shè)小車在整個過程中小車所受的阻力恒定）．
在上述過程中，打點計時器在紙帶上所打的部分點跡如圖2所示．請你分析紙帶數(shù)據(jù)，回答下列問題（計算結(jié)果取三位有效數(shù)字）：
（1）該電動小車運動的最大速度為
1.50
1.50
m/s；
（2）該電動小車被關(guān)閉電源后加速度大小為
2.00
2.00
m/s2；
（3）該電動小車的額定功率為
1.20
1.20
W．

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科目：高中物理 來源：2011屆福建省三明二中高三第二次模擬考試（理綜）物理試題 題型：實驗題

Ⅰ．某物理課外小組想探究“帶風(fēng)帆的玩具小車所受的阻力與運動速度的關(guān)系”，他們進行了以下實驗探究：
(1)猜想：
①f阻與車的速度v無關(guān)    ②f阻∝v      ③f阻∝v2
(2)探究步驟
①將帶有風(fēng)帆的玩具小車、己連接好電源的打點計時器和紙帶按如圖甲所示安裝在光滑傾斜的長木板上：②接通打點計時器電源(電源頻率f=50Hz)，使玩具小車從靜止開始加速運動，足夠長的時間后關(guān)閉打點計時器；③改變長木板的傾角，重復(fù)以上實驗，記錄實驗數(shù)據(jù)如下表所示：請你根據(jù)該小組的探究完成下列的問題：

(Ⅰ)圖乙是傾角θ=10°的一條打點紙帶，通過計算完成表中對應(yīng)的空白項。

實驗次數(shù)
木板傾角θ
sinθ
小車勻速運動時的速度v(m/s)
小車勻速運動時速度的平方v2(m/s)2
1
4°
0.07
0.60
0.36
2
10°
0.18
 
 
3
24°
0.41
3.51
12.32
4
36°
0.59
5.06
25.60
5
48°
0.74
6.34
40.20
6
60°
0.87
 
 
(Ⅱ)通過觀察表中的實驗數(shù)據(jù)，試寫出傾角θ=60°時小車勻速運動的速度并填在表中對應(yīng)的空白處。
(Ⅲ)結(jié)論：在實驗誤差范圍內(nèi)，通過對數(shù)據(jù)的觀察分析，玩具小車所受的阻力與運動速度的定性關(guān)系是                                    。
Ⅱ．“探究導(dǎo)體電阻與其影響因素的定量關(guān)系”的實驗電路如圖所示，a、b、c、d是四種不同的金屬絲。

現(xiàn)有幾根康銅合金絲和鎳鉻合金絲，其規(guī)格如下表所示。
編號
材料
長度(m)
橫截面積(mm2)
A
鎳鉻合金
0.8
0.8
B
鎳鉻合金
0.5
0.5
C
鎳鉻合金
0.3
0.5
D
鎳鉻合金
0.3
1.0
E
康銅絲
0.3
0.5
F
康銅絲
0.8
0.8
 
（1）電路圖中四種金屬絲a、b、c分別為上表中編號為C、B、D的金屬絲，則d應(yīng)選上表中的_____________(用表中編號A、B、C、D、E、F表示)。
（2） 為測量某一種電阻絲單位長度上的電阻R0，某同學(xué)利用一段帶有滑動片P且粗細均勻的電阻絲AB和下列器材做實驗：圖為某次測量電阻絲長度和直徑示意圖，甲圖為20等分的游標(biāo)卡尺，讀數(shù)為        mm；乙圖為螺旋測微器，讀數(shù)為      mm。
其余器材如下：
A．電流表：500mA、4Ω；
B．電阻箱R/：最大阻值99.9Ω，阻值最小變量為0.1Ω；
C．定值電阻R：阻值為1.2Ω；
D．電源：電動勢為6V，內(nèi)阻r=0.4Ω；
E．開關(guān)S、導(dǎo)線若干。
實驗時采用如圖所示電路（虛線框中電路未畫出），滑動片P與電阻絲接觸良好，且AP長記為L，其他導(dǎo)線電阻不計。改變電阻絲連入電路的長度L，分別測出通過電阻絲的電流值如下表：
 
1
2
3
4
5
L/m
0.5000
0.4000
0.3000
0.2000
0.1000
I/A
0.83
0.96
1.11
1.39
1.78
/A－1
1.20
1.04
0.90
0.72
0.56
根據(jù)測得的數(shù)據(jù)，該同學(xué)作出了電阻絲的圖象，如圖所示。

①請將實驗電路圖中虛線框中電路補充完整。要求：無論P滑至何處，電流表均安全，并且能盡可能準(zhǔn)確地測出上表中的電流值。

②由圖像得出該電阻絲單位長度上的電阻R0=______Ω/m。此時電阻箱R’連入電路的阻_____Ω。

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科目：高中物理 來源： 題型：

用如圖1所示的實驗裝置探究加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系（交流電頻率為50Hz）：

（1）如圖2所示實驗儀器為電火花計時器，下列關(guān)于其工作電壓判斷正確的是 ▲__

A．交流電源6V　　　　　　　　　　　　　　　 B．直流電源6V

C．交流電源220V　　　　　　　　　　　　　 D．直流電源220V

（2）下圖3所示是某同學(xué)通過實驗得到的一條紙帶，他在紙帶上取A、B、C、D、E、F、G等7個計數(shù)點（每相鄰兩個計數(shù)點之間還有4個點沒有畫出），將毫米刻度尺放在紙帶上。

根據(jù)下圖可知，打下E點時小車的速度為 ▲__m/s．小車的加速度為 ▲_m/s2。（計算結(jié)果均保留兩位有效數(shù)字）

（3）另一同學(xué)在該實驗中得到如下一組實驗數(shù)據(jù)（表中F表示細線對小車的拉力，a表示小車的加速度）：

0.196

0.294

0.392

0.490

0.588

0.25

0.58

0.90

1.20

1.53

　　�、僬堅诖痤}紙所示圖4的坐標(biāo)系中作出a-F圖象；

②根據(jù)圖表分析，實驗操作中存在的問題可能是　 ▲___（填字母序號）

　 　　　A．平衡摩擦力時木板傾角過小

　　 　　B．平衡摩擦力時木板傾角過大

　　　 　C．小車質(zhì)量太大

　　　 D．鉤碼的質(zhì)量太大


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科目：高中物理 來源：2010-2011學(xué)年高二（上）模塊物理試卷（選修3-1）（解析版） 題型：解答題

為了測量某電池的電動勢E（約為3V）和內(nèi)阻r，可供選擇的器材如下：
A．電流表G1（2mA 100Ω）
B．電流表G2（1mA 內(nèi)阻未知）
C．電阻箱R1（0～999.9Ω）
D．電阻箱R2（0～9999Ω）
E．滑動變阻器R3（0～10Ω 1A）
F．滑動變阻器R4（0～1 000Ω 10mA）
G．定值電阻R（800Ω 0.1A）
H．待測電池
I．導(dǎo)線、電鍵若干
（1）采用如圖1所示的電路，測定電流表G2的內(nèi)阻，得到電流表G1的示數(shù)I1、電流表G2的示數(shù)I2如下表所示：
I1（mA）0.400.811.201.592.00
I2（mA）0.200.400.600.801.00
根據(jù)測量數(shù)據(jù)，請在圖2坐標(biāo)中描點作出I1-I2圖線．由圖得到電流表G2的內(nèi)阻等于______Ω．
（2）在現(xiàn)有器材的條件下，測量該電池的電動勢和內(nèi)阻，采用如圖3所示的電路，圖中滑動變阻器①應(yīng)該選用給定的器材中______，電阻箱②選______（均填寫器材代號）．
（3）根據(jù)圖3所示電路，請在圖4中用筆畫線代替導(dǎo)線，完成實物電路的連接．

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同步練習(xí)冊答案