《2025年高考帮高中物理》

1.[实验原理与操作]某同学用如图甲所示的实验装置“验证机械能守恒定律”. 实验所用的电源为学生电源,可以提供输出电压为8 V的交变电流和直流电,交变电流的频率为50 Hz. 重锤从高处由静止开始下落,打点计时器在纸带上打出一系列的点,对纸带上的点测量并分析,即可验证机械能守恒定律.

（1）他进行了下面几个操作步骤：
A. 按照图甲所示的装置安装器材；
B. 将打点计时器接到电源的“直流输出”上；
C. 用天平测出重锤的质量；
D. 先接通电源,后释放纸带,打出一条纸带；
E. 测量纸带上某些点间的距离；
F. 根据测量的结果计算重锤下落过程中减少的重力势能是否等于其增加的动能.
其中没有必要进行的步骤是C,操作不当的步骤是B（均填步骤前的字母）.
（2）这位同学进行正确操作后挑选出一条点迹清晰的纸带进行测量分析,如图乙所示,其中O点为起始点,A、B、C、D、E、F为六个计时点. 根据纸带上的测量数据,可得出打B点时重锤的速度为1.84m/s（结果保留3位有效数字）.
（3）他根据纸带上的数据算出各点的速度v,测量出下落距离h,并以$\frac{v^{2}}{2}$为纵轴、h为横轴作出图像. 他作出的图像应是下图中的C.

答案：
(1)C B
(2)1.84
(3)C 解析：
(1)应将打点计时器接到电源的“交流输出”上，步骤B操作不当，因实验只需比较$gh$和$\frac{v^{2}}{2}$的大小关系，故不需要测量重锤的质量，步骤C没必要。
(2)打B点时重锤的速度即AC段对应的平均速度，有$v_{B}=\frac{AC}{2T}\approx1.84\ m/s$。
(3)根据$\frac{1}{2}mv^{2}=mgh$可知，$\frac{1}{2}v^{2}$与$h$成正比，故C正确。

2.[数据处理与误差分析]如图甲所示是用“落体法”验证机械能守恒定律的实验装置（g取9.80 m/s²）.

答案：  2.
(1)1.85 1.83 1.67
(2)B 解析：
(1)当打点计时器打到B点时，重锤的重力势能减少了$\Delta E_{p}=mg\cdot OB = 1.00\times9.80\times18.90\times10^{-2}\ J\approx1.85\ J$；打B点时重锤的速度$v_{B}=\frac{OC - OA}{4T}=\frac{(27.06 - 12.41)\times10^{-2}}{4\times0.02}\ m/s\approx1.83\ m/s$，此时重锤的动能增加了$\Delta E_{k}=\frac{1}{2}mv_{B}^{2}=\frac{1}{2}\times1.00\times1.83^{2}\ J\approx1.67\ J$。
(2)由机械能守恒定律有$\frac{1}{2}mv^{2}=mgh$，可得$\frac{1}{2}v^{2}=gh$，由此可知题图丙图线的斜率近似等于重力加速度$g$，故B正确；由题图丙图线可知，$h = 0$时，重锤的速度不等于零，可能的原因是做实验时先释放了纸带，再接通了打点计时器的电源。

命题点么创新设计实验

3.[实验目的创新/2022广东]某实验小组为测量小球从某一高度释放，与某种橡胶材料碰撞导致的机械能损失，设计了如图（a)所示的装置，

实验过程如下：

（1）让小球从某一高度由静止释放,与水平放置的橡胶材料碰撞后竖直反弹. 调节光电门位置,使小球从光电门正上方释放后,在下落和反弹过程中均可通过光电门.
（2）用螺旋测微器测量小球的直径,示数如图（b）所示,小球直径d = 5.905mm.
（3）测量时,应B（选填“A”或“B”,其中A为“先释放小球,后接通数字计时器”,B为“先接通数字计时器,后释放小球”）. 记录小球第一次和第二次通过光电门的遮光时间t1​和t2​.
（4）计算小球通过光电门的速度,已知小球的质量为m,可得小球与橡胶材料碰撞导致的机械能损失ΔE = （用字母m、d、t1​和t2​表示）.
（5）若适当调高光电门的高度,将会减小（选填“增大”或“减小”）因空气阻力引起的测量误差.

答案：
(2)7.885
(3)B
(4)2md2​(t12​1​−t22​1​) 
(5)增大 解析：
(2)根据螺旋测微器读数规则可知，小球直径d=7.5 mm+38.5×0.01 mm=7.885 mm。
(3)由于小球自由落体运动时间很短，所以测量时，应该先接通数字计时器，后释放小球。
(4)小球第一次通过光电门时的速度v1​=t1​d​，第二次通过光电门时的速度v2​=t2​d​，小球与橡胶材料碰撞导致的机械能损失ΔE=21​mv12​−21​mv22​=2md2​(t12​1​−t22​1​)。
(5)若适当调大光电门高度，则小球两次经过光电门通过的路程更长，会增大因空气阻力引起的测量误差。