题目内容

4．物体只在重力作用下由静止开始下落的运动，叫做自由落体运动，这种运动只在没有空气的空间才能发生，在有空气的空间，如果空气阻力相对物体的重力比较小，可以忽略，物体的下落也可以近似地看作自由落体运动．
（1）为了探究自由落体运动时间与哪些因素有关，物理学习第一研究小组提出了如下猜想：
猜想一：物体下落的时间与物体的材料有关；
猜想二：物体下落的时间与物体的质量有关；
猜想三：物体下落的时间与物体下落的高度有关．
为验证猜想的正确性，小组同学用6个金属球做了一系列实验，实验数据记录如下：
实验序号材  料 质量（g）下落高度（m）下落时间（s）
1铁  球50101.43
2铝  球50101.43
3铜  球50101.43
4铝  球50151.75
5铜  球80202.02
6铁  球80101.43
①为了验证猜想一，应比较实验序号为1、2和3的实验数据；分析可知，物体下落的时间与物体的材料无关．（选填“有关”或“无关”）
②为了验证猜想二，应比较实验序号为1和6的实验数据；分析可知，物体下落的时间与物体的质量无关．（选填“有关”或“无关”）
③为了验证猜想三，应比较实验序号为2和4的实验数据；分析可知，物体下落的时间与物体下落的高度有关．（选填“有关”或“无关”）
（2）物理学习第二研究小组也对这个问题进行了研究，他们让质量相等的铁球和纸团同时从同一高度由静止开始下落，他们发现两者下落时间不相等，原因是：纸片和纸团受到空气阻力不同．
（3）图甲是物理学习第三研究小组绘制的金属球由静止自由下落的高度h与时间t关系图象；则图乙中描述重力对该球做功W与时间t关系的四种图象中，正确的图象是C．

分析 （1）根据控制变量法，分析表中实验数据，得出结论．
（2）从空气阻力的影响分析原因．
（3）根据公式W=Gh可知W与h的关系，由h与t的关系可知W与t的关系．

解答 解：（1）根据控制变量法对以下问题进行分析：①1、2、3小球的质量和下落高度相同，小球的材料不同，下落时间相同，可知下落快慢与材料无关；
②1、6小球下落高度和材料相同，质量不同，下落时间相同，可知下落快慢与质量无关；
③2、4小球的材料和质量相同，下落高度不同，下落时间不同，而且时间与高度不是正比例关系，可知下落快慢与下落高度有关；
（2）质量相等的纸片和纸团，下落时纸片受到的空气阻力影响较大，所以它们不能同时落地，所以它们的落地时间不同；
（3）根据公式W=Gh，同一金属球的重力相同，W与h成正比例，所以W与t的图象与h与t的图象类似，C正确．
故答案为：（1）①无关；②1；无关；③4；有关；（2）纸片和纸团受到空气阻力不同；（3）C．

点评 本题是探究影响自由落体运动快慢的因素实验，考查了控制变量法在实验中的应用能力，在分析时要注意控制的变量和改变的量．

练习册系列答案
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9．某同学对冰加热，他将冰熔化成水直到沸腾的过程，绘制成如图所示的温度随时间变化的图象，下列分析正确的是（　　）
A．冰的升温比水快，说明冰的比热容比水小
B．冰熔化时温度不变，内能不变
C．水沸腾时温度不变，说明沸腾不需要吸热
D．图中DE段表示冰的熔化过程
10．在探究“阻力对物体运动的影响”时，使用的器材有斜面、木板、毛巾、棉布和小车．

（1）实验时要固定斜面，并让小车从斜面上同一（选填“同一”或“不同”）位置由静止滑下，目的是使小车到达水平面时的速度大小相同（选填“相同”或“不相同”）；
（2）根据实验现象，可以得出结论，水平面越光滑，小车受到的阻力越小，在水平面上运动的距离越远；
（3）如果水平面绝对光滑，对小车没有阻力，则小车将做匀速直线运动；
（4）小车在毛巾、棉布表面上克服阻力做功分别为W1、W2，则W1=W2（选填“＞”、“=”或“＜”）；
（5）如果要测小车在毛巾表面上运动时所受阻力的大小，正确做法是：用测力计沿水平方向拉着小车在毛巾表面上做匀速直线运动，读出测力计示数．
12．在下列事例中，属于减小摩擦的是（　　）
A．为车轴加润滑油
B．体操运动员上器械前，常常在手上涂些镁粉
C．自行车刹车时要用力捏车闸
D．新二胡拉不响，需在琴弓的马尾上涂松香
19．一只小灯泡的额定电压为2.0V，正常发光时的电阻约为8Ω．小明想测量这个小灯泡的额定功率，实验室中有如下器材：一个电压表、一个电流表、一个开关，电压为6V的电源，滑动变阻器有A规格：“10Ω 2A”、B规格：“30Ω 1A”可选．导线若干．

（1）本实验应该选择B（选填“A”或“B”）规格的滑动变阻器．
（2）请用笔画线代替导线，将图甲所示电路连接完整（要求滑片向左滑动时变阻器阻值变小）．
（3）小明在连接好电路的最后一根导线时，发现电压表指针立刻偏到最大刻度处，小灯泡却不亮，且电流表也没有示数，上述现象反映他在操作中存在的不规范之处是连接电路时没有断开开关，出现上述故障的原因可能是灯泡断路．
（4）排除故障后，小明发现他很幸运，电压表并没有因此而损坏．小明便开始进行测量，调节滑动变阻器滑片位置直到电压表读数为2.0V，小灯泡正常发光，此时电流表示数如图乙所示，则该小灯泡的额定功率为0.52W．
（5）完成上述实验后，小明进行了反思，如果刚才电压表被损坏了，能不能换成其他的实验器材来完成实验呢，经过思考，他用了一个已知阻值为R0的电阻和一个单刀双掷开关，借助部分现有的实验器材，设计了如图丙所示的电路，也测出了灯泡的额定功率，请完成下列实验步骤：
①闭合开关S1，将S2拨到触点“1”，移动滑片，使电流表的示数为$\frac{2V}{{R}_{0}}$；
②再保持滑片的位置不动，将开关S2拨到触点“2”，读出电流表的示数I；
③灯泡额定功率的表达式为P额=2V×（I-$\frac{2V}{{R}_{0}}$）．（用已知量和测量量表示）
9．下列数据中，最接近实际情况的是（　　）
A．初中学生正常步行的速度约为l.0 m/s
B．将一只苹果举过头顶做功约为l0 J
C．饺子煮熟即将出锅时的温度约为60℃
D．教室里40 W日光灯正常发光通过灯管的电流约为1 A
16．跳伞运动员受平衡力作用，在空中匀速降落，关于他在下降过程中其机械能的变化，下列说法中正确的是（　　）
A．动能减少，重力势能减少，机械能减少
B．动能不变，重力势能减少，机械能不变
C．动能减少，重力势能不变，机械能减少
D．动能不变，重力势能减少，机械能减少
13．如图（a）所示，水平地面上有一实心长方体A，重为G3，体积为V．如图（b）所示，水平地面上有一个重为G1、底面积为S的薄壁圆柱形容器，容器足够高，容器内盛有重为G2的水．
（1）用绳子吊着物体A，将一半体积浸入水中，水对容器底压强的增加量△p水与容器对桌面的压强增加量△p桌比值为1：1．
（2）若剪断绳子后，物体A下沉至容器底部且完全浸没在水中，此时水对容器底压强的p水与容器对桌面的压强p桌比值为$\frac{{G}_{2}+{ρ}_{水}gV}{{G}_{1}+{G}_{2}+{G}_{3}}$．（用题目中提供的字母表示）
14．在“测滑轮组机械效率”的实验中，用同一滑轮组进行两次实验，实验数据如表：
次数钩码重力
/N		钩码上升高度/cm弹簧测力计示数/N弹簧测力计移动距离/cm
12100.840
2551.520
（1）实验原理是η=$\frac{{W}_{有}}{{W}_{总}}$=$\frac{Gh}{Fs}$×100%．
（2）实验中应选用的测量工具是弹簧测力计、刻度尺．
（3）第一次实验测得滑轮组的机械效率为62.5%，两次相比较，第二次实验测得滑轮组的机械效率大于第一次实验测得滑轮组的机械效率．（选填“大于”、“小于”或“等于”）．
（4）根据表中数据，能否得出“滑轮组的机械效率与所挂钩码重量有关，钩码越重其效率越高”的结论？答：不能；请简要说出其中一条理由：只有一次对比实验，得出的结论有偶然性．

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