2025年高考物理历届真题检测及实验专题试卷62 验证机械能守恒定律实验（解析版）.doc

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专题62验证机械能守恒定律实验

1.（2023年6月浙江选考物理）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，重物质量为，当地重力加速度，则从O点到C点，重物的重力势能变化量的绝对值___________J、C点的动能___________J（计算结果均保留3位有效数字）。比较与的大小，出现这一结果的原因可能是___________。

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

【参考答案】(1).阻力与重力之比更小（或其它合理解释）

(2).0.547(3).0.588(4).C

【名师解析】

①[1]在验证机械能守恒实验时阻力越小越好，因此密度大的阻力与重力之比更小

②[2]由图中可知OC之间的距离为，因此机械能的减少量为

[3]匀变速运动时间中点的速度等于这段时间的平均速度，因此

因此动能的增加量为

[4]工作电压偏高不会影响实验的误差，存在摩擦力会使重力势能的减少量大于动能的增加量，只有提前释放了纸带，纸带的初速度不为零，下落到同一位置的速度偏大才会导致动能的增加量大于重力势能的减少量。

2.（2023天津理综物理卷）如图所示，打点计时器固定在铁架台上，使重物带动纸带从静止开始自由下落，利用此装置验证机械能守恒定律。

①对于该实验，下列操作中对减小实验误差有利的是______________。

A．重物选用质量和密度较大的金属锤

B．两限位孔在同一竖直面内上下对正

C．精确测量出重物的质量

D．用手托稳重物，接通电源后，撒手释放重物

②某实验小组利用上述装置将打点计时器接到50Hz的交流电源上，按正确操作得到了一条完整的纸带，由于纸带较长，图中有部分未画出，如图所示。纸带上各点是打点计时器打出的计时点，其中O点为纸带上打出的第一个点。重物下落高度应从纸带上计时点间的距离直接测出，利用下列测量值能完成验证机械能守恒定律的选项有____________。

A．OA、AD和EG的长度B．OC、BC和CD的长度

C．BD、CF和EG的长度D．AC、BD和EG的长度

【参考答案】（2）①AB②BC

【名师解析】①重物选用质量和密度较大的金属锤，对减小实验误差有利，选项A正确；两限位孔在同一竖直面内上下对齐，选项B正确；根据落体法验证机械能守恒定律原理，mgh=mv22-mv12，重物质量m可以消去，因此不需要测量出重物的质量，选项C错误；手竖直向上提住纸带，接通电源后，松手释放重物，选项D错误。

②要完成验证机械能守恒定律，需要能够计算出打两个点时的速度和这两个点之间的距离（即下落高度）。由EG的长度可以求出打F点时的速度vF，打O点时速度为零，只测出OA、AD和EG的长度，不能得到OF之间的长度，不可以完成验证机械能守恒定律，选项A错误；只测出OC、BC和CD的长度，由BC和CD的长度可以求出打C点时的速度vC，打O点时速度为零，又有OF之间的长度，可以完成验证机械能守恒定律，选项B正确；只测出BD和EG的长度，可以求出打C点时的速度vC和打F点时的速度vF，又有CF，可以完成验证机械能守恒定律，选项C正确；只测出AC、BD和EG的长度,可以求出打B点时的速度vB、打C点时的速度vC和打F点时的速度vF，不能得出BC、或BF、或CF两点之间的距离，不可以完成验证机械能守恒定律，选项D错误。

3.（5分）（2023高考全国理综乙）某同学用图（a）所示的实验装置验证机械能守恒定律，其中打点计时器的电源为交流电源，可以使用的频率有220Hz、30Hz和40Hz，打出纸带的一部分如图（b）所示。

该同学在实验中没有记录交流电的频率，需要用实验数据和其他条件进行推算。

（1）若从打出的纸带可判定重物匀加速下落，利用和图（b）中给出的物理量可以写出：在打点计时器打出B点时，重物下落的速度大小为_________，打出C点时重物下落的速度大小为________，重物下落的加速度的大小为________.

（2）已测得=8.89cm，=9.5.cm，=10.10cm；当重力加速度大小为9.80m/，试验中重物受到的平均阻力大小约为其重力的1%。由此推算出为________Hz。

【参考答案】（1）（1分）（1分）

（1分）

（2）40Hz（2分）

【命题意图