内容正文:
物理数据的分析与处理
对物理数据的分析处理,是考查学生能力的一个方面。中考中常常会出现对数据处理的考题,我们要学会对物理数据的处理方法。对数据处理方法的考查,一般会有三种情况,一是缺失数据的填写,二是从数据中分析出各物理量之间的定性关系,定量关系式,三是根据物理规律发现错误的实验数据。
1.在探究电流与电压关系实验中,小华同学测出了一些电压值和电流值如下表所示。第二次对应的电流表示数如图所示,请将第二次对应的电流表示数填入表中,并根据实验数据说出电流与电压关系 。
实验次数
电压表示数/V
电流表示数/A
1
1.0
0.2
2
2.0
3
3.0
0.6
斜面倾斜程度
小车重G/N
小车上升高度h/m
沿斜面拉力F/N
小车移动距离S/m
有用功W有/J
总功W总/J
机械效率
较缓
10
0.1
3
1
1
3
33%
较陡
10
0.2
4
1
最陡
10
0.4
6
1
4
6
67%
2.小周同学在学过有关“机械效率”的知识后提出了一个问题:“斜面的机械效率与斜面的倾斜程度有没有关系?”针对这个问题,他做了在斜面上匀速拉动小车的探究实验,并记录实验数据如下:
(1)请将表中缺失的验数据填写出来;
(2)通过对上述实验数据的分析,你对小周提出的问题可获得的初步结论是:
。
3.小明同学用伏安法测电阻,设计的电路图如图,待测电阻约10Ω,电源是由4节干电池串联组成。在图中的甲电表为______ ,乙电表为______。他在实验中能正确测量和读数,但由于时间不够,忙乱中在稿纸上记录的数据如图3,请你帮他把数据整理好,并填入你设计的表中,测得未知电阻为______Ω。
4. 右图是某同学做“研究液体内部压强”实验时所用的装置,下表是该同学实验时记录的部分数据。请分析表中数据,完成下列填空,并在表中空格处填上合适数据。(实验时,压强计的U形管内的液体质量不发生变化。ρ煤油=0.8×103kg/m3)。
实验
次数
研究
对象
橡皮膜所处深度/cm
橡皮膜
朝向
压 强 计
左管液面高度/cm
右管液面高度/cm
1
水
4.5
朝上
7.5
12.5
2
水
4.5
朝下
7.5
12.5
3
水
4.5
朝左
7.5
12.5
4
水
9
朝上
5
15
5
水
13.5
朝上
2.5
17.5
6
煤油
朝上
8
(1)比较表中第1、2、3次实验数据可知:在同种液体的同一深度处,各个方向的液体压强大小是__________;
(2)比较表中第1、4、5次实验数据可知:__________。
5.如图甲是用伏安法测R阻值的电路图,实验中电源电压恒为3V,滑动变阻器最大阻值为10Ω。正确操作实验器材,移动滑片,当电压表示数为1.2V时,电流表示数如图乙所示,则待测电阻R= Ω。
下表是一位同学填写的实验数据,分析可知,表中 (填序号)的数据不可能通过以上实验获得。
实验序号
U/V
I/A
R/Ω
1
0.8
0.2
2
1.6
0.4
3
1.9
0.475
6.探究电流与电阻关系实验中,电路如图,实验器材如下:
电源(电压恒为4.5V),电流表、电压表各一只,开关一个,三个定值电阻(5Ω、10Ω、15Ω),两只滑动变阻器(20Ω 2A、50Ω 1A),导线若干。
电阻/R/Ω
5
10
15
电流 I/A
0.30
0.15
0.10
小红在探究时,先将5Ω的电阻连入电路中,闭合开关,移动滑片,使与电阻并联的电压表的示数为1.5V,并记下电流值;再分别改接10Ω、15Ω的电阻,重复上述实验,得到了表中的实验数据。实验中,小红多次移动变阻器滑片的目的是 ,分析数据得出的结论是 。
小华在探究时,重新设计了电路,保持电压表的示数为3V,得到了与表中相同的数据,也完成了实验探究。小华与小红的实验相比不同之处是: 。
7.小红按如图所示的电路探究电阻上的电流跟两端电压的关系。
U/V
0.5
1.0
1.5
2.0
2.5
3.0
I/A
0.14
0.24
0.34
0.44
0.54
0.64
她调节滑动变阻器,测出通过电阻R的电流和对应的电压值,如表所示,分析数据后发现表格中电流值与电压值不成正比,检查两电表均无故障,你认为可能的原因是______________;
实验次序
入射角
反射角
1
15°
75°
2
30°
60°
3
45°
45°
8.课堂上,老师用一套科学器材进行“研究光的反射定律”的实验演示,得出了正确的结论。
(1) 根据光的反射定律,如果入射角为20o,则反射角的大小是 。
(2)课后,某同学利用同一套实验器材,选择入射角分别为15°、30°、45°的三条光线进行实验,结果得到了不同的数据,如表所示。经检查,三次实验中各角度的测量值都是准确的,但总结的规律却与反射定律相违背。你认为其中的原因应该是 。
9.某同学在“测滑轮组机械效率”的实验中,用图甲所示的装置匀速提起重物,并做了如下实验记录:
钩码重G(N)
钩码上升
高度h(m)
测力计
拉力F(N)
测力计移
动距离s(m)
2
0.1
0.4
0.3
(1)如果你对该同学的实验记录进行有关分析,就会发现他的实验结果是违背物理规律的,其表现在于: 。
(2)图乙是测力计的放大图。结合图甲你会发现导致实验结果违背物理规律的原因。其原因是 。
10.通过测量获得某轿车以不同速度行驶时对应的制动距离(即从操纵制动刹车到车停下来的距离),数据如下表所示:
实验次数
1
2
3
4
5
速度/(km·h—1)
40
60
80
100
120
制动距离/m
8
18
50
72
根据表中数据所反映的规律可知,当轿车速度为80km/h时对应的制动距离是_________m
11.吸尘电机的吸入功率是衡量其优劣的重要参数,测得某吸尘电机的吸入功率与真空度、风量间的对应关系如表所示。真空度指主机内部气压与外界的气压差。风量指单位时间内通过吸尘电机排出的空气体积。
真空度(Pa)
400
450
500
550
600
风量(m3/s)
0.025
0.02
0.017
0.015
0.013
吸入功率(W)
10.00
9.00
8.50
7.80
分析表中数据,你认为表中空缺的数据应为________。
流量Q/(×10﹣4m3•s﹣1)
0.5
0.6
0.8
1.0
1.2
扬程H/m
1.25
1.80
5.00
7.20
12.下表为水泵的性能测试参数(表中流量指单位时间内水泵抽送水的体积;扬程指水泵能将水提升的高度),分析表中数据可得,当该水泵的流量为0.8×10﹣4m3/s时,其扬程为 m;
t/℃
55
60
65
70
75
80
T/℃
48
52
56
60
64
68
13.小宣在探究某个热学问题时,通过测量得到如下表所示的实验数据,请根据表中数据归纳出温度T与温度t的关系:T= .
V/m3
1×10-4
2×10-4
3×10-4
4×10-4
5×10-4
6×10-4
F/N
4.2
3.4
2.6
1.8
1.0
0.2
14.小莉把一圆柱形物体挂在弹簧测力计的挂钩上,将圆柱形物体逐渐浸入某种液体中,观察并记录物体排开液体的体积V和弹簧测力计的示数F,得到如下表所示的实验数据。请根据表中数据归纳出F与V的关系,F = 。
压力F/N
0
50
100
150
200
250
300
…
电阻R/Ω
300
280
260
240
220
200
180
…
15.如图所示是某压力测力计的电路原理示意图。图中电源电压为7.5V并保持不变,定值电阻Ro的规格是“400Ω 15mA”,起保护电路的作用,G是由灵敏电流表改装成的指针式测力显示器(电阻忽略不计),R是一种新型电子元件,在压力不超过600N的前提下,其阻值随压力大小的变化规律如表格中数据所示.
(1)R0上允许消耗的最大功率是 。
(2)分析表格数据可知:电子元件的阻值R随压力F变化的关系式是R= 。
(3)该测力计的量程是 。
(4)若要增大该测力计的量程,请说出两种改进方法:
① ; ② 。
16. 人们发现汽车在行驶中所受到的空气阻力F,与汽车迎风面积S和汽车行驶速度有关.研究人员通过实验得到有关数据如下表所示.(表1为汽车行驶速度v=20m/s时空气阻力Ff与迎风面积S的有关数据,表2为迎风面积S=4.0m2时空气阻力Ff与汽车行驶速度v的有关数据) 表1 表2
S/m2
1.0
2.0
3.0
4.0
v/(m·s-1)
10
20
30
40
Ff /N
103
206
309
412
Ff /N
103
412
1648
(1)由表1数据可知:汽车行驶速度一定时,空气阻力与迎风面积成 关系.
(2)表2漏填了一个数据,漏填的数据应为 N.
(3)汽车在行驶时所受到的空气阻力除了与上述因素有关外,还可能与 有关.
(4)根据题目中提供的数据,写出实验中汽车运动所受空气阻力Ff与汽车行驶速度v以及迎风面积S的关系式 。
17.某帆船运动爱好者使用的一款帆船,由船体、帆杆、面积为10m2的三角帆和带有万向节的桅杆组成,质量为20kg,依靠风力在海面上行驶。下表是不同风速下,风能强度值。
平均风速(m/s)
5
10
15
20
25
30
风能强度(×102J/m2·s)
4
8
12
16
20
24
(1)从你所学知识角度判断:风吹帆船前进 (选填“能”或“不能”)说明运动需要力来维持帆船的重力和浮力 (选填“是”或“不是”)一对平衡力
(2)帆船运动爱好者登上帆船时,船体下沉了0.05m3,则他的体重大约是多少N?
(3)某次运动中,船帆承受的风压为50Pa,此时风对船帆的作用力是多少N?
(4)在一次海面风速为15m/s的帆船运动中,船受到了300N的水平风力作用,假设船以8m/s的水平速度在海面上行驶,求帆船的风能利用率 (g=10N/kg)
18.让一摞整齐的纸从斜面滑下,发现纸张变得不齐了,这是由于纸张之间有摩擦造成的。同样,让液体在管道中流动,液体也可以看作是由许多片液层组成的,各片层之间也存在着摩擦,产生液体内部的阻力,这就是液体的粘滞性。
朱明同学用长度相同的细管来研究液体的粘滞性,做了实验。在温度相同的情况下,测得1s内通过细管的液体体积如下:
(
实验次数
液体种类
细管半径
r
/mm
细管两端压强差
Δ
P
通过细管的液体体积V/mm
2
1
水
1
P
100
2
油
1
P
2
3
水
2
P
1600
4
油
2
P
32
5
水
3
P
8100
6
水
1
2P
200
7
水
5
4
P
)
请你根据表格中已知的实验,写1s内通过细管的液体体积V与细管半径r、细管两端压强差ΔP之间的定量关系式 ,并将表中空缺的实验数据填写出来。
19.科学研究表明:金属杆受到拉力会伸长,在一定范围内,金属杆的伸长与它所受到的拉力成正比。现有一金属杆长度L为4m,横截面积为0.8㎝2,实际使用时要求金属杆受到拉力后的伸长不超过0.4㎝。由于直接对这一金属杆测试有困难,固选用同种材料制成的样品进行测试,测试时样品所受的拉力始终为1000N,通过测试取得数据如下:
请分析表中数据回答下列问题:
⑴在对样品进行测试时,采用如图所示的装置,这样设计有何优点?
⑵写出金属杆伸长长度与它所受到的拉力、金属杆长度以及横截面积之间的关系式。
⑶金属杆L能够承受的最大拉力为多少?
20.探究小球在斜面上的运动规律如图甲所示,小球以初速度20m/s从A点沿着足够长的光滑斜面滑下,它在斜面上的速度v随时间t均匀变化。实验数据如下表
t/s
0
0.1
0.2
0.3
0.4
0.5
0.6
v/(m.s﹣1)
2.0
2.5
3.0
3.5
4.0
4.5
5.0
(1)根据表中数据,在图乙中描点并画出小球的v﹣t图象。
(2)小球的运动速度v与时间t的关系式为v= ;
(3)如图丙所示,以速度v1做匀速直线运动的物体在时间t内通过的路程是s1=v1t1,它可以用图线与时间轴所围矩形(阴影部分)的面积表示。同样,图乙中图线与时间轴所围图形的面积,也能表示这个小球在相应时间t內通过的路程s。上述小球从A点沿光滑斜面滑下,在时间t内通过的路程的表达式为s= 。
参考答案:
1.表格中的数据就是要从电流表上读出,根据表中的数据可知所用电流表的量程是0–0.6A ,电流表示数是0.4A。由实验数据可以归纳出在电阻一定时,导体中的电流与电压成正比。
2.(1)表格中缺失的验数据就是运用W有用=Gh,W总=FS,η= W有用/ W总×100﹪公式进行计算获得,所缺数据分别为2J 、4J、50%。(2)从实验数据上我们发现在其它条件不变的情况下,斜面越陡,机械效率越高。
3.6个实验数据没有带单位,因此我们首先要分出电压和电流值。由于电源由4节干电池串联组成,电压6V,待测电阻约10Ω,这样我们不难得到电压值是4.5V、4.0V、5.5V,余下三个数据是电流值。再根据电流与电压关系,我们就能把不同的电压所对的电流值确定下来。
实验序号
电压/V
电流/A
电阻/Ω
电阻平均值/Ω
1
4.0
0.42
2
4.5
0.46
3
5.5
0.56
答案为:电压表,电流表;表格如图;未知电阻为9.7Ω。
4.由于压强计的U形管内的液体质量不发生变化,左右两管中液柱的高度之和不变为20cm,所以第6次实验右管液面高度为12cm。由压强计的原理,结合前面5次实验,根据ρ水gh水=ρ液g△h液推出压强计中ρ液=0.9×103kg/m3,再由第6次实验根据ρ煤油gh煤油=ρ油g△h油推出橡皮膜所处深度为13.5 cm。题目中其他答案是(1)相等的;(2)同种液体内部的压强随深度的增加而增大。
5.4Ω;1和3(原因电路电流最小值约0.21A;电流表分度值0.2A,读不出0.475A)。
6.保持定值电阻两端的电压不变;电压一定时,导体中的电流与导体的电阻成反比;
小华把电压表接在了变阻器两端。
7.电流表使用前未校零,指针指在0.04A处。
8.(1)20°;(2)把反射光线与平面镜夹角当成反射角
9.(1)有用功大于总功或机械效率大于1
(2)看错弹簧测力计的分度值
10.32m (根据表中数据可得出制动距离与速度的平方成正比)
11.8.25 (根据表中数据发现真空度×风量=吸入功率)
12.3.2 (根据表中数据可得扬程与流量的平方成正比)
13.0.8t+4℃
14.F=(-0.8×104N/m3)V+5N
15.(1)R0上允许消耗的最大功率是0.09W;
(2)300Ω-0.4Ω/N×F;;
(3)该测力计的量程是0~500N;当电路中的电流为15mA时,电路中的总电阻:
R总=U/I=7.5V/10−3A=500Ω,
则此时电子元件的阻值:
R′=R总-R0=500Ω-400Ω=100Ω,
由R=300Ω-0.4Ω/N×F可得,最大压力F大=500N,
所以,该测力计的量程是0~500N;
(4)方法一:①用阻值更大的定值电阻替换R0;方法二:②用电压更小的电源替换电源.
16. (1)正比.
(2)927.
(3)空气密度(或车的外形、车的表而情况).
17.(1)不能;是
(2)人上船后,由于人的重力,船受到的浮力增加,故人的体重等于船增加的浮力
G=△F浮=ρg△V排=103kg/m3×10N/kg×0.05m3=500N;
(3)此时风对船帆的作用力:F=pS=50pa×10m2=500N;
(4)当船受到300N的水平风力作用时,风的推力每秒做功:
W=F′s=F′vt=300N×8m/s×1s=2400J;
由表格中数据知,当风速v′=15m/s时,其风能强度为1200J/(m2•s),
帆船每秒获得的风能为E=1200J/(m2•s)×10m2×1s=12000J;
帆船的风能利用率为:
18. V=K r4ΔP,其中K为比例系数;250000
解析:根据表格中的数据,在1s内通过细管的液体体积V与液体种类,与细管半径r,与细管两端压强差ΔP有关。
从表中第一、第三、第五行(或第二、第四行)数据可知V与r4成正比。
从表中第一、第六行数据可知V与ΔP成正比。
同种液体1s内通过细管的液体体积V与细管半径r、细管两端压强差ΔP之间的定量关系式:V=K r4ΔP,其中K为比例系数。
将第一(或第三或第五或第六)与第七行数据及物理量,代入关系式就可求出空缺的实验数据为250000。
19.解析:⑴图中装置的优点是将微小的变化进行放大。
⑵由表中一、二行(或第三、第四行)数据知道金属杆伸长长度与金属杆长度成正比。
由表中一、三行(或第四、第五行)数据知道金属杆伸长长度与金属杆横截面积成反比。
题目中又告诉我们金属杆的伸长与它所受到的拉力成正比。
因此可设
把表中任一行数据以及F=1000N代入表达式可求出比例系数K =8×10—8㎝2/N。
金属杆伸长长度与它所受到的拉力、金属杆长度以及横截面积之间的关系式为
,式中力的单位为N,长度单位为cm,面积单位为㎝2。
⑶将L=4m,S=0.8㎝2,ΔL=0.4㎝,K =8×10—8㎝2/N代入表达式可求出金属杆L能够承受的最大拉力F=104N。
20.解:(1)根据表中数据,在坐标系中找出对应的点,然后连接起来,如下图1所示:
(2)由上图知,小球的运动速度v与时间t的关系式为一次函数关系,设为v=kt+b﹣﹣﹣﹣①,将表中前2组数据,代入①式有:
2.0m/s=b﹣﹣﹣﹣﹣③
2.5m/s=k×0.1s+b﹣﹣﹣﹣﹣④
由③④得:k=5m/s2,
小球的运动速度v与时间t的关系式为:
v=5m/s2t+2.0m/s;
(3)图乙中图线与时间轴所围图形的面积,也能表示这个小球在相应时间t內通过的路程s,s=2t+2.5t2,单位为m。
答案为:(1)如图1所示;
(2)5m/s2t+2.0m/s;
(3)2t+2.5t2。
未录入
8.用如图所示的电路研究通过导体的电流与电压、电阻的关系。保持电源电压和电阻箱R1的阻值不变,移动滑动变阻器R2的滑片P,测得电流、电压如表1所示;然后将滑片移到适当位置保持不变,仅改变电阻箱R1的阻值,测得相应的电流值,如表2所示。
(1)根据表1中的数据,你得出什么结论?求出R1的阻值。
(2)分析表2中的数据,指出实验操作中存在的问题,并说出判断的理由。
(3)请利用表2中的数据求电源电压。
28.小陆做“电流表、电压表测电阻”实验,现有电源(电压为6伏且保持不变)、待测电阻RX、电流表、电压表、滑动变阻器、电键及导线若干,所有元件均完好。他连接电路进行实验,闭合电键后,在移动变阻器滑片的过程中,发现电流表示数的变化范围为0.20~0.58安,电压表示数相应的变化范围为4.0~0伏,当移动变阻器滑片到某个位置时,电压表、电流表的十数分别如图(a)、(b)所示。
请将下表填写完整。(计算电阻时,精确到0.1欧)
28.根据题目中电流表、电压表对应数据,判断电压表接在滑动变阻器。
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