第42页 - 通城学典课时作业本八年级物理苏科版江苏专用

B

时间

甲

增加纸

锥下落的高度

10.10

1.2625

方向性好

3

15.3

$\frac{v_{\mathrm{冰}} v_{\mathrm{水}} (t_1 - t_2)}{2(v_{\mathrm{冰}} - v_{\mathrm{水}})}$

【分析】
本题围绕测量纸锥下落速度的实验展开，需结合实验原理、操作难点、刻度尺读数及速度计算等知识点分析：
（1）测量速度的原理是$v=\frac{s}{t}$，为减小误差，应先选定一段距离，再测量通过该距离的时间，这样更易准确记录时间；
（2）纸锥下落速度快，运动时间短，时间较难测量；甲裁去的扇形最小，围成的纸锥锥角大，下落时空气阻力大，速度慢，时间长，便于测量；还可通过增加下落高度延长运动时间，减小误差；
（3）刻度尺分度值为1mm，需估读到分度值下一位，结合照片与实际的比例换算实际距离，再根据频闪间隔计算总时间，最后用速度公式计算平均速度。
【解析】
（1）测量纸锥下落速度时，若先选定一段时间，纸锥可能未完成匀速运动，距离测量误差大；若不选定时间或距离，测量更混乱。因此最合理的方案是先选定一段距离，再测量通过该距离的时间，故选B；
（2）实际操作中，纸锥下落速度快，运动时间短，时间较难测量；甲裁去的扇形最小，围成的纸锥锥角最大，下落时空气阻力最大，下落速度最慢，运动时间最长，便于测量时间；为延长下落时间，还可增加纸锥下落的高度，使运动时间更长，减小测量误差；
（3）刻度尺的分度值为1mm，A点对应刻度为0.00cm，B点对应刻度为10.10cm，故照片中A到B的距离为10.10cm；已知纸锥实际直径与照片直径之比为$5:1$，则实际A到B的距离$s=10.10cm×5=50.5cm=0.505m$；频闪相机每隔0.1s曝光一次，从A到B共有4个时间间隔，总时间$t=0.1s×4=0.4s$；根据速度公式$v=\frac{s}{t}$，实际平均速度$v=\frac{0.505m}{0.4s}=1.2625m/s$。
【答案】
(1) B (2) 时间甲增加纸锥下落的高度 (3) 10.10 1.2625
【知识点】
测量物体的速度、刻度尺的使用、速度公式应用
【点评】
本题考查力学实验中测量速度的操作、刻度尺读数及比例换算，需掌握实验原理和减小误差的方法，是基础但需细心的题型。
【难度系数】
0.5

【分析】
本题围绕冰上声呐探鱼器，考查超声波的特点及速度公式的应用。解题思路：1. 回忆超声波的特性，明确其用于测距的核心特点；2. 利用速度公式$v=\frac{s}{t}$，注意超声波测距是往返路程，计算时需区分单程与往返时间，解决院子宽度和水深的计算；3. 对于冰层厚度的推导，需结合冰面测试的总时间，通过路程、速度、时间的关系列方程，联立求解得出结果。
【解析】
1. 超声波的特点：超声波具有方向性好、穿透力强的特点，适合用于测量距离，故第一个空填“方向性好”。
2. 院子实际宽度计算：已知声音在水中速度$v_{\mathrm{水}}=1530\ \mathrm{m/s}$，是空气中声速$v_{\mathrm{空}}$的4.5倍，即$v_{\mathrm{空}}=\frac{v_{\mathrm{水}}}{4.5}$。错选测水深模式时，显示的13.5 m是水中的往返路程，对应时间$t=\frac{13.5\ \mathrm{m}}{v_{\mathrm{水}}}$，则院子实际宽度（空气中的单程路程）：
$s_{\mathrm{空}}=v_{\mathrm{空}}t=\frac{v_{\mathrm{水}}}{4.5}×\frac{13.5\ \mathrm{m}}{v_{\mathrm{水}}}=\frac{13.5\ \mathrm{m}}{4.5}=3\ \mathrm{m}$。
3. 水深计算：水面测试时，超声波从发射到接收的时间$t_1=0.02\ \mathrm{s}$是往返时间，单程时间为$\frac{t_1}{2}$，则水深：
$h=\frac{1}{2}v_{\mathrm{水}}t_1=\frac{1}{2}×1530\ \mathrm{m/s}×0.02\ \mathrm{s}=15.3\ \mathrm{m}$。
4. 冰层厚度推导：设冰层厚度为$s_{\mathrm{冰}}$，冰层下水深为$s_{\mathrm{水}}'$，超声波在冰中传播时间为$t_{\mathrm{冰}}$，在水中传播时间为$t_{\mathrm{水}}$。
水面测试时，$s_{\mathrm{水}}'=\frac{1}{2}v_{\mathrm{水}}t_1$；
冰面测试时，总时间$t_2=t_{\mathrm{冰}}+t_{\mathrm{水}}$，且总路程满足：$s_{\mathrm{冰}}+s_{\mathrm{水}}'=\frac{1}{2}(v_{\mathrm{冰}}t_{\mathrm{冰}}+v_{\mathrm{水}}t_{\mathrm{水}})$，结合$s_{\mathrm{水}}'=\frac{1}{2}v_{\mathrm{水}}t_1$，联立得：
$v_{\mathrm{水}}t_1=v_{\mathrm{水}}t_{\mathrm{水}}+v_{\mathrm{冰}}t_{\mathrm{冰}}$，又$t_2=t_{\mathrm{水}}+t_{\mathrm{冰}}$，解得$t_{\mathrm{冰}}=\frac{v_{\mathrm{水}}(t_1-t_2)}{v_{\mathrm{冰}}-v_{\mathrm{水}}}$，则冰层厚度：
$s_{\mathrm{冰}}=\frac{1}{2}v_{\mathrm{冰}}t_{\mathrm{冰}}=\frac{v_{\mathrm{冰}}v_{\mathrm{水}}(t_1-t_2)}{2(v_{\mathrm{冰}}-v_{\mathrm{水}})}$。
【答案】
方向性好；3；15.3；$\dfrac{v_{\mathrm{冰}}v_{\mathrm{水}}(t_1-t_2)}{2(v_{\mathrm{冰}}-v_{\mathrm{水}})}$
【知识点】
超声波特点；速度公式应用；路程时间速度关系
【点评】
本题结合冰上探鱼的实际场景，考查超声波的应用及速度公式的计算，前三个空侧重基础应用，最后一空需要联立方程推导，考查学生的逻辑分析能力，整体难度适中，适合中等水平学生作答。
【难度系数】
0.5