《2025年高考调研高考总复习讲义高中物理人教版》

练2
(2023·福建模拟)小华同学在“验证机械能守恒定律”的实验中，所用的打点计时器工作频率为50Hz。
(1)如图，在释放纸带前的瞬间，操作合理的是乙(选填“甲”或“乙”)；

(2)该同学按正确操作打出一条纸带并用毫米刻度尺测量O点与各连续点的距离h，如图。

①有一个记录不规范的是OB段的读数(选填“OA”“OB”“OC”“OD”或“OE”)；
②重物在D点对应的速度v_D = 1.76m/s(保留3位有效数字)；
③再算出其余各点对应的速度v，以h为横坐标，以$\frac{v^{2}}{2}$为纵坐标，画出的图像应是如图中的C。

答案： 练2【答案】
(1)乙
(2)①OB ②1.76 ③C【解析】
(1)由于重锤速度较快，且运动距离有限，为了能尽可能多地获得数据，释放纸带前的瞬间，重锤应尽量靠近打点计时器，故操作合理的是乙。
(2)①毫米刻度尺读数应估读到0.01 cm，故OB段读数不规范。②根据匀变速直线运动中间时刻速度等于这段时间的平均速度，D点的速度为$v_D = \frac{x_{OE} - x_{OC}}{2T} = \frac{19.57 - 12.54}{2 × 0.02} × 10^{-2} m/s \approx 1.76 m/s$。③根据机械能守恒定律，则有$mgh = \frac{1}{2}mv^2 - 0$，解得$\frac{v^2}{2} = gh$，可知$\frac{v^2}{2}-h$图像为过原点的一条倾斜直线.故选C项。![img alt=图片编号或题号(图片的具体编号或者所属题目的题号)]

练3
（2021·浙江6月选考）在“验证机械能守恒定律”实验中，小王用如图1所示的装置，让重物从静止开始下落，打出一条清晰的纸带，其中的一部分如图2所示。O点是打下的第一个点，A、B、C和D为另外4个连续打下的点。
（1）为了减小实验误差，对体积和形状相同的重物，实验时选择密度大的理由是______。
（2）已知交流电频率为50Hz，重物质量为200g，当地重力加速度g = 9.80m/s²，则从O点到C点，重物的重力势能变化量的绝对值|ΔEₚ| = ______J、C点的动能E_kc = ______J（计算结果均保留3位有效数字）。比较E_kc与|ΔEₚ|的大小，出现这一结果的原因可能是______（单选）。
A. 工作电压偏高
B. 存在空气阻力和摩擦力
C. 接通电源前释放了纸带

答案： 练3【答案】
(1)阻力与重力之比更小(或其他合理解释)
(2)0.547(0.542～0.550均正确) 0.588(0.570～0.590均正确) C【解析】
(1)本题考查验证机械能守恒定律的实验。对于体积和形状相同的重物，选择密度大的，阻力与重力之比更小，可以减小空气阻力的影响，从而减小实验误差.
(2)由题意可知该打点计时器的打点周期为$T = 0.02 s$，从O点到C点，重物的重力势能变化量的绝对值为$|\Delta E_p| = mgh_{OC} = 0.2 × 9.80 × 27.90 × 10^{-2} J \approx 0.547 J(0.542 \sim 0.550 J均正确)$；打点计时器打C点时重物的速度大小为$v_C = \frac{x_{BD}}{t_{BD}} = \frac{(33.00 - 23.30) × 10^{-2}}{2 × 0.02} m/s = 2.425 m/s$，打点计时器打C点时重物的动能为$E_{kC} = \frac{1}{2}mv_C^2 = \frac{1}{2} × 0.2 × 2.425^2 J \approx 0.588 J(0.570 \sim 0.590 J均正确)$；比较发现$E_{kC} ＞ |\Delta E_p|$，出现这一结果的原因可能是接通电源前释放了纸带，导致打点计时器打O点时重物的速度大于零，C项正确；工作电压偏高不会影响$E_{kC}$和$|\Delta E_p|$的值，A项错误；存在空气阻力和摩擦力会导致$\Delta E_{kC} ＜ |\Delta E_p|$，B项错误.

练4
（2021·海南）为了验证物体沿光滑斜面下滑的过程中机械能守恒，某学习小组用如图所示的气垫导轨装置（包括导轨、气源、光电门、滑块、遮光条、数字毫秒计）进行实验。此外可使用的实验器材还有：天平、游标卡尺、刻度尺。

(1)某同学设计了如下的实验步骤，其中不必要的步骤是②④；
①在导轨上选择两个适当的位置A、B安装光电门Ⅰ、Ⅱ，并连接数字毫秒计；
②用天平测量滑块和遮光条的总质量m；
③用游标卡尺测量遮光条的宽度d；
④通过导轨上的标尺测出A、B之间的距离l；
⑤调整好气垫导轨的倾斜状态；
⑥将滑块从光电门Ⅰ左侧某处，由静止开始释放，从数字毫秒计读出滑块通过光电门Ⅰ、Ⅱ的时间Δt₁、Δt₂；
⑦用刻度尺分别测量A、B点到水平桌面的高度h₁、h₂；
⑧改变气垫导轨倾斜程度，重复步骤⑤⑥⑦，完成多次测量。
(2)用游标卡尺测量遮光条的宽度d时，游标卡尺的示数如图所示，则d = 5.00mm；某次实验中，测得Δt₁ = 11.60ms，则滑块通过光电门Ⅰ的瞬时速度v₁ = 0.431m/s(保留3位有效数字)；

(3)在误差允许范围内，若h₁ - h₂ = $\frac{1}{2} \left( \frac{d}{\Delta t_2} \right)^2 - \frac{1}{2} \left( \frac{d}{\Delta t_1} \right)^2$(用上述必要的实验步骤直接测量的物理量符号表示，已知重力加速度为g)，则认为滑块下滑过程中机械能守恒；
（4）写出两点产生误差的主要原因：______。

答案： 练4【答案】
(1)②④
(2)5.00 0.431 $\frac{1}{2} \left( \frac{d}{\Delta t_2} \right)^2 - \frac{1}{2} \left( \frac{d}{\Delta t_1} \right)^2$
(3)$\frac{g}{}$
(4)滑块在下滑过程中受到空气阻力作用，产生误差；遮光条宽度不够窄，测量速度不准确，产生误差.【解析】
(1)滑块沿光滑的斜面下滑过程机械能守恒，需要通过光电门测量通过滑块运动的速度$v = \frac{d}{\Delta t}$滑块下滑过程中机械能守恒，减少的重力势能转化为动能$mg(h_1 - h_2) = \frac{1}{2}mv_2^2 - \frac{1}{2}mv_1^2 = \frac{1}{2}m \left( \frac{d}{\Delta t_2} \right)^2 - \frac{1}{2}m \left( \frac{d}{\Delta t_1} \right)^2$整理化简得$g(h_1 - h_2) = \frac{1}{2} \left( \frac{d}{\Delta t_2} \right)^2 - \frac{1}{2} \left( \frac{d}{\Delta t_1} \right)^2$所以测量滑块和遮光条的总质量m不必要，②满足题目要求，测量A、B之间的距离l不必要，④满足题目要求.故选②④.
(2)游标卡尺的读数为$d = 5 mm + 0 × 0.05 mm = 5.00 mm$；滑块通过光电门的速度$v_1 = \frac{d}{\Delta t_1} = \frac{5.00}{11.60} m/s \approx 0.431 m/s$.
(3)根据
(1)问可知$h_1 - h_2 = \frac{\frac{1}{2} \left( \frac{d}{\Delta t_2} \right)^2 - \frac{1}{2} \left( \frac{d}{\Delta t_1} \right)^2}{g}$在误差允许的范围内，满足该等式可认为滑块下滑过程中机械能守恒.
(4)滑块在下滑过程中受到空气阻力作用，产生误差；遮光条宽度不够窄，测量速度不准确，产生误差.