(10 分)为了探究受到空气阻力时,物体运动速度随时间的变…——2010 高考物理第 11 题答案解析

2010_江苏卷

2010 江苏 第 11 题 解答题 区分题
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11.(10 分)为了探究受到空气阻力时,物体运动速度随时间的变化规律,某同学采用了“加速度与物体质量、物体受力关系”的实验装置(如图1所示).实验时,平衡小车与木板之间的摩擦力后,在小车上安装一薄板,以增大空气对小车运动的阻力


图1


图2

(1)往砝码盘中加入一小砝码,在释放小车 之前 (选填“之前”或“之后”)接通打点计时器的电源,在纸带上打出一系列的点

(2)从纸带上选取若干计数点进行测量,得出各计数点的时间t与速度v的数据如下表:
<table><tr><td rowspan=1 colspan=1>时间 t/s</td><td rowspan=1 colspan=1>0</td><td rowspan=1 colspan=1>0.50</td><td rowspan=1 colspan=1>1.00</td><td rowspan=1 colspan=1>1.50</td><td rowspan=1 colspan=1>2.00</td><td rowspan=1 colspan=1>2.50</td></tr><tr><td rowspan=1 colspan=1>速度 $\mathbf { v } / \ \mathrm { ( m } { \bullet _ { s } } ^ { - 1 } )$ </td><td rowspan=1 colspan=1>0.12</td><td rowspan=1 colspan=1>0.19</td><td rowspan=1 colspan=1>0.23</td><td rowspan=1 colspan=1>0.26</td><td rowspan=1 colspan=1>0.28</td><td rowspan=1 colspan=1>0.29</td></tr></table>

请根据实验数据在图2中作出小车的v﹣t图象

(3)通过对实验结果的分析,该同学认为:随着运动速度的增加,小车所受的空气阻力将变大,你是否同意他的观点?请根据v﹣t图象简要阐述理由

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【考点】M8:探究加速度与物体质量、物体受力的关系

【专题】16:压轴题

【分析】本题以探究运动物体所受空气阻力与速度的关系实验为背景,考查对基本实验(探究加速度与力的关系)变通与创新能力.实验原理是牛顿第二定律.利用题中数据可建立v﹣t图象,由v﹣t图象可得到不同速度时的加速度,再由牛顿第二定律可得到不同速度时的空气阻力,这就可以直到空气阻力与速度的关系

【解答】解(1)由于纸带长度有限,为了能在有限长度的纸带上打出更多可用的点,应该先接通电源再释放纸带

(2)合理选取坐标刻度,尽可能使图象“充满”坐标平面,利用题中所给数据描点连线,得到小车的v﹣t图象如图7所示

> ③由小车的 v﹣t 图象可知,随小车速度的增大,其加速度(图象斜率)变小,由牛顿第二定律可知,小车所受合外力随速度增大而减小.由于小车所受拉力大小一定,摩擦力已经平衡掉,所以合力减小必是由空气阻力增大引起的.所以,随着运动速度的增加,小车所受的空气阻力将变大.该同学的观点正确

故答案是:(1)之前;

(2)作出的v﹣t图象如图所示;

(3)同意.在 v﹣t 图象中,速度越大时,加速度越小,小车受到的合力越小,则小车受空气阻力越大

【点评】本题以探究运动物体所受空气阻力与速度的关系实验为背景,考查对基本实验(探究加速度与力的关系)变通与创新能力,所以我们要对书本上的实验问题掌握到位.

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