《2026年新高考5年真题物理江苏专版》

11. (15分) 小明同学探究机械能守恒定律，实验装置如图甲。实验时，将小钢球在斜槽上某位置A由静止释放，钢球沿斜槽通过末端O处的光电门，光电门记录下钢球的遮光时间$t$。用游标卡尺测出钢球的直径d，由$v = \frac{d}{t}$得出其通过光电门的速度v，再计算出动能增加量$\Delta E_k = \frac{1}{2}mv^2$。用刻度尺测得钢球下降的高度h，计算出重力势能减少量$\Delta E_p$。

(1) 安装实验装置的操作有：
① 在斜槽末端安装光电门
② 调节斜槽在竖直平面内
③ 调节斜槽末端水平
④ 将斜槽安装到底座上
其合理的顺序是B ( 选填“A”“B”或“C” ) 。
A. ①②③④
B. ④②③①
C. ④①②③
(2) 测量钢球直径的正确操作是图乙中(a) [ 选填“(a)”或“(b)” ] 所示的方式。

(3) 在斜槽上5个不同的位置由静止释放钢球。测量得出的实验数据见表1。已知钢球的质量$m = 0.02 kg$，重力加速度$g = 9.80 m/s^2$。请将表1的数据补充完整。

(4) 实验数据表明，$\Delta E_k$明显小于$\Delta E_p$，钢球在下降过程中发生机械能的损失。小明认为，机械能的损失主要是由于钢球受到的摩擦力做功造成的。
为验证此猜想，小明另取一个完全相同的斜槽按图丙平滑对接。若钢球从左侧斜槽上A点由静止释放，运动到右侧斜槽上，最高能到达B点，A、B两点高度差为H，则该过程中，摩擦力做功大小的理论值$W_{理} =$mgH ( 用$m、g、H$表示 ) 。

(5) 用图丙的装置，按表1中所列部分高度h进行实验，测得摩擦力做功大小$W_{测}$。由于观察到H值较小，小明认为，AO过程摩擦力做功近似等于AB过程的一半，即$W_f = \frac{W_{测}}{2}$。然后通过表1的实验数据，计算出AO过程损失的机械能$\Delta E = \Delta E_p - \Delta E_k$。整理相关数据，见表2。

表2中$\Delta E$与$W_f$相差明显。小明认为这是由于用$\frac{W_{测}}{2}$近似计算$W_f$不合理。你是否同意他的观点？请根据表2数据简要说明理由。

答案： 11.参考答案
(1)B
(2)(a)
(3)15.7
(4)$mgH$
(5)不同意，理由见解析
命题意图本题考查探究机械能守恒定律，考查考生的实验能力。
解题思路
(1)安装顺序应为先将斜槽安装到底座上，然后调节斜槽在竖直平面内，接着调节斜槽末端水平，最后在斜槽末端安装光电门，因此合理的顺序为④②③①，故B正确，A、C错误。
(2)测量钢球直径时，应使用游标卡尺的外测量爪卡住钢球，则题图(a)所示的操作方式正确。
(3)根据$\Delta E_{p}=mgh$，代入数据可得$\Delta E_{p} \approx 15.7 × 10^{-3}J$，则题表1中应补充的数据为15.7。
(4)钢球从$A$运动到$B$的过程，由动能定理有$mgH - W_{理}=0$，则$W_{理}=mgH$。
(5)不同意。由题表2数据可知$W_{测}=2W_{测} ＜ \Delta E$，即钢球从$A$运动到$O$过程损失的机械能大于钢球从$A$运动到$B$过程损失的机械能，说明钢球从$O$运动到$B$过程机械能不仅没有损失，反而增加了，这与现实情况不符，可知$\Delta E$和$W_{测}$两组数据中一定存在其中一组数据是错误的，即$\Delta E$与$W_{测}$相差明显，是由数据本身存在问题造成的，并不是由$W_{测}=\frac{W_{测}}{2}$近似计算造成的，因此不同意小明的观点。