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三、解答题
29. 如图是张华和陈明同学研究匀速直线运动规律的实验装置.取一支直径约1 cm,两端开口的玻璃管,用橡皮塞塞紧一端,往玻璃管里灌进带颜色的水,留一个小气泡,用橡皮塞塞紧另一端.颠倒玻璃管,会发现小气泡在管里上下运动.
(1) 实验时观察的对象是
(2) 陈明通过控制
(3) 下表是张华和陈明同学测得的数据,分析数据可知
29. 如图是张华和陈明同学研究匀速直线运动规律的实验装置.取一支直径约1 cm,两端开口的玻璃管,用橡皮塞塞紧一端,往玻璃管里灌进带颜色的水,留一个小气泡,用橡皮塞塞紧另一端.颠倒玻璃管,会发现小气泡在管里上下运动.
(1) 实验时观察的对象是
小气泡
,需要记录的数据是小气泡上升高度
和时间
.(2) 陈明通过控制
气泡大小
来控制小气泡的运动速度.从实验装置上看,张华读取数据时,选择了小气泡在玻璃管的中途一段运动,而忽略在两端的运动,这样做的原因是中途小气泡运动比较稳定
.(3) 下表是张华和陈明同学测得的数据,分析数据可知
略
.答案
29. (1) 小气泡 小气泡上升高度 时间 (2) 气泡大小 中途小气泡运动比较稳定 (3) 略
解析
【分析】
本题是探究小气泡匀速直线运动规律的实验题，需结合实验目的明确各要素：首先确定实验观察对象，根据速度公式明确需测量的物理量；再分析控制速度的因素及选择中途运动的原因；最后通过表格数据的比值关系判断运动性质。
【解析】
(1) 实验研究的是小气泡的运动规律，因此观察对象是小气泡；根据速度公式$v=\frac{s}{t}$，要计算速度，需要测量小气泡运动的路程（上升高度）和对应的时间，所以需要记录小气泡上升高度和时间。
(2) 实验中通过控制气泡的大小来改变小气泡的运动速度；小气泡在玻璃管两端时，运动状态不稳定，中途运动更稳定，因此选择小气泡在玻璃管中途的运动来研究。
(3) 分析表格数据：$v_1=\frac{10\mathrm{cm}}{4\mathrm{s}}=2.5\mathrm{cm/s}$，$v_2=\frac{20\mathrm{cm}}{8\mathrm{s}}=2.5\mathrm{cm/s}$，$v_3=\frac{30\mathrm{cm}}{12\mathrm{s}}=2.5\mathrm{cm/s}$，$v_4=\frac{40\mathrm{cm}}{16\mathrm{s}}=2.5\mathrm{cm/s}$，可知小气泡运动时速度保持不变，即小气泡做匀速直线运动。
【答案】
(1) 小气泡；小气泡上升高度；时间
(2) 气泡大小；中途小气泡运动比较稳定
(3) 小气泡做匀速直线运动（或小气泡的速度保持不变）
【知识点】
匀速直线运动；速度的测量；实验探究
【点评】
本题为基础实验探究题，考查实验设计、控制变量法应用及数据处理能力，帮助学生理解匀速直线运动的特点，难度适中。
【难度系数】
0.5
本题是探究小气泡匀速直线运动规律的实验题，需结合实验目的明确各要素：首先确定实验观察对象，根据速度公式明确需测量的物理量；再分析控制速度的因素及选择中途运动的原因；最后通过表格数据的比值关系判断运动性质。
【解析】
(1) 实验研究的是小气泡的运动规律，因此观察对象是小气泡；根据速度公式$v=\frac{s}{t}$，要计算速度，需要测量小气泡运动的路程（上升高度）和对应的时间，所以需要记录小气泡上升高度和时间。
(2) 实验中通过控制气泡的大小来改变小气泡的运动速度；小气泡在玻璃管两端时，运动状态不稳定，中途运动更稳定，因此选择小气泡在玻璃管中途的运动来研究。
(3) 分析表格数据：$v_1=\frac{10\mathrm{cm}}{4\mathrm{s}}=2.5\mathrm{cm/s}$，$v_2=\frac{20\mathrm{cm}}{8\mathrm{s}}=2.5\mathrm{cm/s}$，$v_3=\frac{30\mathrm{cm}}{12\mathrm{s}}=2.5\mathrm{cm/s}$，$v_4=\frac{40\mathrm{cm}}{16\mathrm{s}}=2.5\mathrm{cm/s}$，可知小气泡运动时速度保持不变，即小气泡做匀速直线运动。
【答案】
(1) 小气泡；小气泡上升高度；时间
(2) 气泡大小；中途小气泡运动比较稳定
(3) 小气泡做匀速直线运动（或小气泡的速度保持不变）
【知识点】
匀速直线运动；速度的测量；实验探究
【点评】
本题为基础实验探究题，考查实验设计、控制变量法应用及数据处理能力，帮助学生理解匀速直线运动的特点，难度适中。
【难度系数】
0.5
30. (2025·山西)污水净化处理工艺中,气浮技术是利用气泡吸附悬浮污染物的原理,实现对污水的固液分离.小亮查阅资料得知,气泡在污水中上升速度会影响净化效率.他设计了测量气泡在水中运动速度的实验.
实验思路:
(1) 用刻度尺测量气泡运动的路程,用
实验过程:在一根透明的玻璃管内注满水,两端用橡胶塞密封,竖直放置;用注射器从玻璃管底部注射一个小气泡,当气泡运动到A点开始计时,并用记号笔做标记;每隔2 s标记气泡到达的位置,获得实验记录如图所示.
(2) 气泡从A点运动到B点的平均速度为
(3) 分析实验数据可知:气泡在水中沿直线从A点到B点做
实验思路:
(1) 用刻度尺测量气泡运动的路程,用
停表(或秒表)
测量气泡运动的时间,依据公式$v=\frac{s}{t}$可算出气泡运动的速度.实验过程:在一根透明的玻璃管内注满水,两端用橡胶塞密封,竖直放置;用注射器从玻璃管底部注射一个小气泡,当气泡运动到A点开始计时,并用记号笔做标记;每隔2 s标记气泡到达的位置,获得实验记录如图所示.
(2) 气泡从A点运动到B点的平均速度为
5
cm/s.(3) 分析实验数据可知:气泡在水中沿直线从A点到B点做
匀速直线
运动,你判断的理由是相同的路程所用的时间相同
.答案
30. (1) 停表(或秒表) $v=s/t$ (2) 5 (3) 匀速直线 相同的路程所用的时间相同
解析
【分析】
本题是测量气泡在水中运动速度的实验题，需结合速度的测量工具、平均速度计算方法及匀速直线运动的判断依据解题。首先明确测量时间的工具，再确定气泡运动的路程与对应时间计算平均速度，最后通过相同路程的时间关系判断运动类型。
【解析】
(1) 测量物体运动时间的工具是停表（或秒表），速度的计算公式为$v=\frac{s}{t}$。
(2) 由图可知，A点对应刻度为0cm，B点对应刻度为60cm，气泡从A到B的路程$s=60\ \mathrm{cm}$；每隔2s标记一次气泡位置，从A到B共经过6个时间间隔，总时间$t=2\ \mathrm{s} × 6=12\ \mathrm{s}$，则平均速度$v=\frac{s}{t}=\frac{60\ \mathrm{cm}}{12\ \mathrm{s}}=5\ \mathrm{cm/s}$。
(3) 观察实验数据，气泡在相邻标记点间的路程均为10cm，每个间隔所用时间均为2s，即相同路程所用时间相同，说明气泡的速度保持不变，因此气泡做匀速直线运动。
【答案】
(1) 停表(或秒表)；(2) 5；(3) 匀速直线；相同的路程所用的时间相同
【知识点】
速度的测量；匀速直线运动；平均速度计算
【点评】
本题考查速度测量的基础实验知识，涉及测量工具、平均速度计算及运动类型判断，题目难度较低，侧重对基础知识点的应用。
【难度系数】
0.7
本题是测量气泡在水中运动速度的实验题，需结合速度的测量工具、平均速度计算方法及匀速直线运动的判断依据解题。首先明确测量时间的工具，再确定气泡运动的路程与对应时间计算平均速度，最后通过相同路程的时间关系判断运动类型。
【解析】
(1) 测量物体运动时间的工具是停表（或秒表），速度的计算公式为$v=\frac{s}{t}$。
(2) 由图可知，A点对应刻度为0cm，B点对应刻度为60cm，气泡从A到B的路程$s=60\ \mathrm{cm}$；每隔2s标记一次气泡位置，从A到B共经过6个时间间隔，总时间$t=2\ \mathrm{s} × 6=12\ \mathrm{s}$，则平均速度$v=\frac{s}{t}=\frac{60\ \mathrm{cm}}{12\ \mathrm{s}}=5\ \mathrm{cm/s}$。
(3) 观察实验数据，气泡在相邻标记点间的路程均为10cm，每个间隔所用时间均为2s，即相同路程所用时间相同，说明气泡的速度保持不变，因此气泡做匀速直线运动。
【答案】
(1) 停表(或秒表)；(2) 5；(3) 匀速直线；相同的路程所用的时间相同
【知识点】
速度的测量；匀速直线运动；平均速度计算
【点评】
本题考查速度测量的基础实验知识，涉及测量工具、平均速度计算及运动类型判断，题目难度较低，侧重对基础知识点的应用。
【难度系数】
0.7
31. 小明家离学校2 km，他以5 km/h的速度步行上学，出发5 min后小明父亲发现小明的教科书忘记带上，立即以10 km/h的速度沿小明上学的方向骑车去追小明。则：
（1）小明父亲经多少分钟能追上小明？
（2）如果小明父亲发现小明忘记带教科书的同时，小明也发现自己的教科书忘记带上并立即掉头返回，问小明与父亲在途中相遇时离学校多少千米？（小数点后保留2位有效数字）
（1）小明父亲经多少分钟能追上小明？
（2）如果小明父亲发现小明忘记带教科书的同时，小明也发现自己的教科书忘记带上并立即掉头返回，问小明与父亲在途中相遇时离学校多少千米？（小数点后保留2位有效数字）
答案
31. (1) 5 min (2) 1.72 km
解析
【分析】
本题是运动学中的追及、相遇问题，解题思路为：（1）追及问题中，父亲追上小明时两人运动路程相等，需注意小明比父亲多运动5分钟，结合速度公式$s=vt$列方程求解；（2）相遇问题中，小明掉头后与父亲相向而行，相遇时两人路程和等于小明先走5分钟的路程，再结合速度公式求出相遇时父亲走的路程，进而计算离学校的距离，计算时需统一单位，注意有效数字保留。
【解析】
（1）设小明父亲追上小明所需时间为$t$（单位：h），小明步行速度$v_1=5\ \mathrm{km/h}$，父亲骑车速度$v_2=10\ \mathrm{km/h}$，小明先走时间$\Delta t=5\ \mathrm{min}=\frac{5}{60}\ \mathrm{h}=\frac{1}{12}\ \mathrm{h}$。
父亲追上小明时两人路程相等，即：
$v_1(t+\Delta t)=v_2 t$
代入数据：
$5(t+\frac{1}{12})=10t$
解得：$t=\frac{1}{12}\ \mathrm{h}=5\ \mathrm{min}$。
（2）小明先走5分钟的路程：
$s_0=v_1\Delta t=5\ \mathrm{km/h}×\frac{5}{60}\ \mathrm{h}=\frac{5}{12}\ \mathrm{km}$
小明掉头后，与父亲相向而行，相对速度$v_{\mathrm{相对}}=v_1+v_2=15\ \mathrm{km/h}$，相遇时间：
$t'=\frac{s_0}{v_{\mathrm{相对}}}=\frac{\frac{5}{12}\ \mathrm{km}}{15\ \mathrm{km/h}}=\frac{1}{36}\ \mathrm{h}$
父亲相遇时走的路程：
$s_2=v_2 t'=10\ \mathrm{km/h}×\frac{1}{36}\ \mathrm{h}\approx0.2778\ \mathrm{km}$
相遇点离学校的距离：
$s'=2\ \mathrm{km}-0.2778\ \mathrm{km}\approx1.72\ \mathrm{km}$。
【答案】(1) 5 min (2) 1.72 km
【知识点】速度公式应用、追及与相遇问题
【点评】本题考查运动学中追及和相遇问题的计算，核心是明确两者的路程关系，需注意单位换算和有效数字保留，是初中物理运动学的典型基础题型。
【难度系数】0.6
本题是运动学中的追及、相遇问题，解题思路为：（1）追及问题中，父亲追上小明时两人运动路程相等，需注意小明比父亲多运动5分钟，结合速度公式$s=vt$列方程求解；（2）相遇问题中，小明掉头后与父亲相向而行，相遇时两人路程和等于小明先走5分钟的路程，再结合速度公式求出相遇时父亲走的路程，进而计算离学校的距离，计算时需统一单位，注意有效数字保留。
【解析】
（1）设小明父亲追上小明所需时间为$t$（单位：h），小明步行速度$v_1=5\ \mathrm{km/h}$，父亲骑车速度$v_2=10\ \mathrm{km/h}$，小明先走时间$\Delta t=5\ \mathrm{min}=\frac{5}{60}\ \mathrm{h}=\frac{1}{12}\ \mathrm{h}$。
父亲追上小明时两人路程相等，即：
$v_1(t+\Delta t)=v_2 t$
代入数据：
$5(t+\frac{1}{12})=10t$
解得：$t=\frac{1}{12}\ \mathrm{h}=5\ \mathrm{min}$。
（2）小明先走5分钟的路程：
$s_0=v_1\Delta t=5\ \mathrm{km/h}×\frac{5}{60}\ \mathrm{h}=\frac{5}{12}\ \mathrm{km}$
小明掉头后，与父亲相向而行，相对速度$v_{\mathrm{相对}}=v_1+v_2=15\ \mathrm{km/h}$，相遇时间：
$t'=\frac{s_0}{v_{\mathrm{相对}}}=\frac{\frac{5}{12}\ \mathrm{km}}{15\ \mathrm{km/h}}=\frac{1}{36}\ \mathrm{h}$
父亲相遇时走的路程：
$s_2=v_2 t'=10\ \mathrm{km/h}×\frac{1}{36}\ \mathrm{h}\approx0.2778\ \mathrm{km}$
相遇点离学校的距离：
$s'=2\ \mathrm{km}-0.2778\ \mathrm{km}\approx1.72\ \mathrm{km}$。
【答案】(1) 5 min (2) 1.72 km
【知识点】速度公式应用、追及与相遇问题
【点评】本题考查运动学中追及和相遇问题的计算，核心是明确两者的路程关系，需注意单位换算和有效数字保留，是初中物理运动学的典型基础题型。
【难度系数】0.6
32. 上海到南京的T722特快列车运行时刻表如右：
（1）苏州驶至常州的平均速度约为多少米/秒？
（2）全程平均速度约为多少千米/时？
（1）苏州驶至常州的平均速度约为多少米/秒？
（2）全程平均速度约为多少千米/时？
答案
32. (1) 29.3 m/s (2) 108.9 km/h
解析
【分析】
计算平均速度需利用公式$v=\frac{s}{t}$，关键是确定对应路段的路程和时间，同时注意单位换算：第一问需将路程换算为米、时间换算为秒，第二问需将时间换算为小时，保证单位匹配后代入公式计算。
【解析】
（1）苏州到常州的路程：$s_1 = 165\ \mathrm{km} - 84\ \mathrm{km} = 81\ \mathrm{km} = 81000\ \mathrm{m}$；
苏州发车时间为09:43，常州到站时间为10:29，运行时间：$t_1 = 10:29 - 09:43 = 46\ \mathrm{min} = 46×60\ \mathrm{s} = 2760\ \mathrm{s}$；
苏州驶至常州的平均速度：$v_1 = \frac{s_1}{t_1} = \frac{81000\ \mathrm{m}}{2760\ \mathrm{s}} \approx 29.3\ \mathrm{m/s}$。
（2）全程（上海到南京）的路程：$s_2 = 303\ \mathrm{km}$；
上海发车时间为09:00，南京到站时间为11:47，运行时间：$t_2 = 11:47 - 09:00 = 2\ \mathrm{h}47\ \mathrm{min} = 2 + \frac{47}{60}\ \mathrm{h} \approx 2.783\ \mathrm{h}$；
全程平均速度：$v_2 = \frac{s_2}{t_2} = \frac{303\ \mathrm{km}}{2.783\ \mathrm{h}} \approx 108.9\ \mathrm{km/h}$。
【答案】
(1) 29.3 m/s；(2) 108.9 km/h
【知识点】
平均速度计算，单位换算
【点评】
本题考查平均速度的计算，核心是找准对应路段的路程与时间，注意时间差、路程差的计算，以及单位的正确换算，避免因单位不统一出错。
【难度系数】
0.6
计算平均速度需利用公式$v=\frac{s}{t}$，关键是确定对应路段的路程和时间，同时注意单位换算：第一问需将路程换算为米、时间换算为秒，第二问需将时间换算为小时，保证单位匹配后代入公式计算。
【解析】
（1）苏州到常州的路程：$s_1 = 165\ \mathrm{km} - 84\ \mathrm{km} = 81\ \mathrm{km} = 81000\ \mathrm{m}$；
苏州发车时间为09:43，常州到站时间为10:29，运行时间：$t_1 = 10:29 - 09:43 = 46\ \mathrm{min} = 46×60\ \mathrm{s} = 2760\ \mathrm{s}$；
苏州驶至常州的平均速度：$v_1 = \frac{s_1}{t_1} = \frac{81000\ \mathrm{m}}{2760\ \mathrm{s}} \approx 29.3\ \mathrm{m/s}$。
（2）全程（上海到南京）的路程：$s_2 = 303\ \mathrm{km}$；
上海发车时间为09:00，南京到站时间为11:47，运行时间：$t_2 = 11:47 - 09:00 = 2\ \mathrm{h}47\ \mathrm{min} = 2 + \frac{47}{60}\ \mathrm{h} \approx 2.783\ \mathrm{h}$；
全程平均速度：$v_2 = \frac{s_2}{t_2} = \frac{303\ \mathrm{km}}{2.783\ \mathrm{h}} \approx 108.9\ \mathrm{km/h}$。
【答案】
(1) 29.3 m/s；(2) 108.9 km/h
【知识点】
平均速度计算，单位换算
【点评】
本题考查平均速度的计算，核心是找准对应路段的路程与时间，注意时间差、路程差的计算，以及单位的正确换算，避免因单位不统一出错。
【难度系数】
0.6
