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D
D
B
2.50 cm
278.5
0.65 cm
0.1
偏大
$t_1$
12
0.45
运动
$v=\dfrac{s}{t}$
刻度尺
秒表
时间
较大
【分析】
这是一道s-t图像类的匀速直线运动问题,解题思路如下:第一步先从甲乙两车的s-t图像中,提取出两车运动12m路程对应的时间,利用速度公式v=s/t分别算出甲乙的速度;第二步结合P、Q相距12m的条件,算出两车从P到Q的运动时长,判断谁先到达Q点;第三步计算甲车到达Q点时乙车的运动路程,进而得到两车的间距,逐一验证选项排除错误答案,得到正确结果。
【解析】
1. 计算甲车速度:从图(a)可得,甲车行驶12m的路程,对应时间t甲=4s,代入速度公式得:
$v_甲=\frac{s_甲}{t_甲}=\frac{12m}{4s}=3m/s$,因此A选项错误。
2. 计算乙车速度:从图(b)可得,乙车行驶12m的路程,对应时间t乙=6s,代入速度公式得:
$v_乙=\frac{s_乙}{t_乙}=\frac{12m}{6s}=2m/s$,可知$v_甲=3m/s>v_乙=2m/s$,因此B选项错误。
3. 判断到达Q点的先后:两车同时从P点向Q点运动,P、Q间距为12m,甲车到达Q点用时4s,乙车到达Q点用时6s,因此甲车先到达Q点,C选项错误。
4. 计算甲车到达Q点时两车的距离:甲车到达Q点时总运动时间为4s,此时乙车的运动路程为:
$s'=v_乙 t=2m/s × 4s=8m$,两车同起点同方向运动,因此两车相距$\Delta s=12m-8m=4m$,D选项正确。
【答案】D
【知识点】s-t图像解读、速度公式应用
【点评】本题属于运动学基础图像题,易错点是误读图像中路程对应的时间,错算两车速度,解题时要先明确横纵坐标的物理含义,提取正确数值代入公式计算,同时注意两车同起点同向运动的前提条件。
【难度系数】0.7
【分析】
要计算全程的平均速度,核心是紧扣平均速度的定义:平均速度等于总路程除以总时间,不能直接对两段速度取平均值。首先梳理已知条件:第一段运动的路程为$s_1$、对应时间为$t_1$,第二段运动的速度为$v_2$、路程为$s_2$。第一步先根据速度公式的变形求出第二段运动的时间$t_2$;第二步将两段时间相加得到全程总时间,两段路程相加得到全程总路程;第三步代入平均速度公式,对得到的分式进行通分化简,就能得到最终结果,同时可以排除不符合定义的错误选项。
【解析】
1. 求第二段路程的运动时间:
已知第二段路程为$s_2$,速度为$v_2$,由速度公式$v=\frac{s}{t}$变形可得第二段的运动时间:
$t_2=\frac{s_2}{v_2}$
2. 求全程的总时间:
全程总时间为两段运动时间之和:
$t_{\mathrm{总}}=t_1 + t_2 = t_1 + \frac{s_2}{v_2}$
3. 求全程的总路程:
全程总路程为两段运动路程之和:
$s_{\mathrm{总}}=s_1 + s_2$
4. 代入平均速度公式计算并化简:
根据平均速度定义$v=\frac{s_{\mathrm{总}}}{t_{\mathrm{总}}}$,代入总路程和总时间:
$v=\frac{s_1+s_2}{t_1+\frac{s_2}{v_2}}$
对分母通分,$t_1+\frac{s_2}{v_2}=\frac{v_2 t_1 + s_2}{v_2}$,因此:
$v=\frac{s_1+s_2}{\frac{v_2 t_1 + s_2}{v_2}}=\frac{v_2(s_1+s_2)}{v_2 t_1 + s_2}$
对应选项为D。
【答案】
D
【知识点】
平均速度的计算;速度公式的应用
【点评】
本题考查平均速度的基础计算,易错点在于部分同学对平均速度的概念理解不到位,容易误选未化简的B选项,或是凭直觉乱凑公式选A、C这类明显不符合定义的错误选项。解题时只要牢牢抓住“总路程除以总时间”的核心规则,分步计算两段的时间、总路程、总时间,再对分式做常规化简就能得到正确结果。
【难度系数】
0.6
【分析】
首先判断刻度尺的选择:刻度尺使用时要求刻度线紧贴被测物体,图甲中A刻度尺的刻度线没有贴合被测物体,不符合使用规范,因此要选B刻度尺。接下来读取物体长度:先确定B刻度尺的分度值,1cm之间有10个小格,所以分度值是1mm,物体左端对齐11.00cm刻度线,右端对齐13.50cm刻度线,用末端刻度减去起始刻度就能得到物体长度。最后读取秒表示数:秒表由分钟小表盘和秒大表盘组成,先看小表盘指针位置,确定分钟数,再判断大表盘要读0~30s还是30~60s区间,最后把两个表盘的示数相加换算成总秒数即可。
【解析】
1. 刻度尺选择:刻度尺使用时刻度线必须紧贴被测物体,A的刻度线悬空未贴合物体,因此正确的是B刻度尺。
2. 物体长度计算:刻度尺B的分度值为1mm,物体左端对齐11.00cm,右端对齐13.50cm,因此物体长度$L=13.50\mathrm{cm}-11.00\mathrm{cm}=2.50\mathrm{cm}$。
3. 秒表读数:小表盘代表分钟,分度值为0.5min,指针在4min和5min之间,且超过4.5min,说明大表盘要读取30~60s区间的数值;大表盘分度值为0.1s,示数为38.5s,总时间$t=4\mathrm{min}38.5\mathrm{s}=4×60\mathrm{s}+38.5\mathrm{s}=278.5\mathrm{s}$。
【答案】B;2.50 cm;278.5
【知识点】刻度尺的使用,秒表的读数
【点评】本题是基础测量工具的读数题,易错点一是容易忽略刻度尺刻度线要紧贴被测物体的使用要求,二是秒表读数时误判小表盘指针是否超过半分钟刻度,导致大表盘读数区间选择错误,读数时要先明确分度值,再结合指针位置计算结果,注意长度测量的估读要求。
【难度系数】0.7
【分析】
首先第一步筛选错误数据:多次测量的有效数据偏差应该在正常误差范围内,对比四次测量结果,有三个数据集中在0.77cm~0.79cm区间,只有一个数据偏差极大,可直接判定为错误数据。第二步计算单张纸厚度:剔除错误数据后对剩余有效数据取平均得到课本总厚度,注意课本的页数不等于纸张数,1张纸包含正反2页,因此总纸张数是页数的一半,用总厚度除以纸张数就能得到单张纸厚度,过程中要做好单位换算。第三步分析误差:如果测量时没有压紧课本,书页之间会存在多余空隙,测得的总厚度会比纸张实际叠紧的厚度更大,最终结果自然偏大。
【解析】
1. 筛选错误数据:对比4次测量值0.78 cm、0.65 cm、0.77 cm、0.79 cm,0.65 cm与其余三个数据的差值远大于刻度尺的正常测量误差范围,属于读数失误得到的错误数据。
2. 计算单张纸厚度:剔除错误数据后,物理书的平均总厚度为:
$ L = \frac{0.78\ \mathrm{cm} + 0.77\ \mathrm{cm} + 0.79\ \mathrm{cm}}{3} = 0.78\ \mathrm{cm} = 7.8\ \mathrm{mm} $
156页的课本,总纸张数为 $ n = \frac{156}{2} = 78 $ 张,因此单张纸的厚度为:
$ d = \frac{L}{n} = \frac{7.8\ \mathrm{mm}}{78} = 0.1\ \mathrm{mm} $
3. 误差分析:若测量时没有将课本压紧,书页之间存在间隙,测得的课本总厚度会偏大,因此最终计算得到的每张纸厚度结果偏大。
【答案】
0.65 cm;0.1;偏大
【知识点】
多次测量数据处理;累积法测微小长度;长度测量误差分析
【点评】
本题是长度测量的常规基础应用题,核心易错点是容易直接将课本页数等同于纸张数,忽略1张纸对应2页的生活常识,同时考察了异常数据筛选和操作类误差分析的基础能力,贴合日常实验操作的考察方向。
【难度系数】
0.7
【分析】
首先先明确题目给出的配速定义:配速是通过每千米路程所需要的时间。要判断跑步最慢的时刻,也就是速度最小的时刻,根据速度公式$v=\frac{s}{t}$,当路程固定为1km时,所用的时间越长,速度就越小,因此只需要找到三个时刻中配速最大的时刻,就是速度最慢的时刻,从图像中可以直接看出t₁时刻的配速是三个时刻里最高的,即可确定最慢时刻。第二空折算速度,已知配速是5min/km,也就是跑完1km的时间是5分钟,只需要把时间单位从分钟换算成小时,再代入速度公式,s取1km,代入换算后的时间就能算出对应的速度大小。
【解析】
1. 判断最慢时刻:
由图像可知,$t_1$、$t_2$、$t_3$三个时刻中,$t_1$时刻的配速最大,即跑完1km路程所花费的时间最长。根据速度公式$v=\frac{s}{t}$,当通过的路程s相等时,运动时间t越长,对应的运动速度v就越小,因此跑步最慢的时刻是$t_1$。
2. 折算速度计算:
配速为$5\ \min/\mathrm{km}$,表示跑完1km的时间$t=5\ \min=\frac{5}{60}\ \mathrm{h}=\frac{1}{12}\ \mathrm{h}$,代入速度公式得:
$v=\frac{s}{t}=\frac{1\ \mathrm{km}}{\frac{1}{12}\ \mathrm{h}}=12\ \mathrm{km/h}$
【答案】
$t_1$;12
【知识点】
速度公式应用;时间单位换算
【点评】
本题的易错点是容易混淆配速和速度的概念,误将配速直接等同于速度,得出配速越大速度越快的错误结论,解题的核心是先准确理解配速的物理含义,结合速度公式的逻辑关系判断速度大小,单位换算时注意分钟到小时的进率为60,避免计算错误。
【难度系数】
0.6
【分析】
首先先识别两个交通标志牌的含义:方形标志牌说明当前位置距离哈尔滨的路程是18km,圆形限速标志牌说明此路段车辆行驶的最大速度不能超过40km/h。要得到到达哈尔滨的最少时间,就需要以允许的最大速度匀速行驶,利用速度公式的变形t=s/v即可计算出最短时间。第二空判断标志牌的运动状态,只需要对比标志牌和行驶的车之间的相对位置是否发生变化:车向前行驶时,标志牌相对于车的位置不断改变,因此可以判断标志牌的运动属性。
【解析】
1. 计算最短时间:
已知此处到哈尔滨的路程s=18km,该路段允许的最高行驶速度v=40km/h,根据速度公式$v=\frac{s}{t}$,变形得到最短时间:
$t=\frac{s}{v}=\frac{18\mathrm{km}}{40\mathrm{km/h}}=0.45\mathrm{h}$。
2. 判断相对运动状态:
若以正在行驶的汽车为参照物,交通标志牌相对于汽车的位置不断发生变化,因此交通标志牌是运动的。
【答案】
0.45;运动
【知识点】
速度公式计算;参照物与相对运动
【点评】
本题属于运动学的基础应用题,结合生活中常见的交通标志牌设置考点,既考察了速度公式的基础应用,也考察了相对运动的判断,难度较低,提醒同学们要留意生活中的物理知识,掌握判断物体运动状态的核心是相对参照物的位置是否改变。
【难度系数】
0.9
【分析】
首先梳理这道题的解题思路:第一问,测量速度的实验核心是利用速度的定义式,要计算速度就必须先测出物体运动的路程和对应的运动时间,对应就能推导出实验原理和需要的测量工具。第二问,结合实际实验操作的体验,纸锥下落的距离通常不大,如果下落速度快,耗时就极短,人工计时误差会很大,所以时间是较难测量的物理量;而锥角更大的纸锥,横截面积更大,下落时受到的空气阻力更大,下落速度更慢,下落总时间更长,就可以降低计时的难度,方便测量。
【解析】
(1) 速度的物理定义是路程与时间的比值,因此测量纸锥下落速度的实验原理是速度公式$v=\dfrac{s}{t}$;要测量路程s需要使用刻度尺,测量运动时间t需要使用秒表。
(2) 常规实验中纸锥下落的高度有限,若纸锥下落速度较快,下落过程的耗时会非常短,人的反应时间带来的计时误差占比极高,因此纸锥下落的时间比较难准确测量;选用锥角较大的纸锥时,纸锥受到的空气阻力更大,下落速度更慢,下落总时间更长,能有效减小计时误差,方便完成时间的测量。
【答案】
(1) $v=\dfrac{s}{t}$;刻度尺;秒表 (2) 时间;较大
【知识点】
速度测量原理;长度时间测量;空气阻力影响
【点评】
本题属于基础的运动测量实验题,既考察了测量速度的基础原理和常规工具,又结合实际实验操作的痛点考察了实验优化的思路,引导学生从减小误差、方便测量的角度理解实验器材的选择逻辑,贴合日常实验操作的实际场景。
【难度系数】
0.8