2025北京高三二模物理匯編

力學(xué)實(shí)驗(yàn)

一、實(shí)驗(yàn)題

1.(2025北京西城高三二模)利用圖1所示的裝置驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律。

(1)關(guān)于本實(shí)驗(yàn)的下列操作步驟，必要的是O

A.用天平測(cè)量重物的質(zhì)量

B.先接通電源后釋放紙帶

C.用秒表測(cè)量重物下落的時(shí)間

D.在紙帶上用刻度尺測(cè)量重物下落的高度

(2)實(shí)驗(yàn)得到如圖2所示的一條紙帶。在紙帶上選取三個(gè)連續(xù)打出的點(diǎn)A、B、C,測(cè)得它們到重物下落的起

始點(diǎn)。的距離分別為4、%期。己知當(dāng)?shù)刂亓铀俣葹間，計(jì)時(shí)器打點(diǎn)周期為T,設(shè)重物的質(zhì)量為祖，從

。點(diǎn)到B點(diǎn)的過程中，重物重力勢(shì)能的減少量為,動(dòng)能的增加量為o

(3)某同學(xué)用兩個(gè)物體P、Q分別進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，多次記錄下落的高度〃和對(duì)應(yīng)的速度大小v,作出聲一〃圖像如

圖3所示，實(shí)驗(yàn)操作規(guī)范。通過圖像可以確定o

A.Q受到的阻力大小恒定

B.P的質(zhì)量小于Q的質(zhì)量

C.選擇P進(jìn)行實(shí)驗(yàn)誤差更小

（4）某同學(xué)利用圖4所示的裝置驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律。實(shí)驗(yàn)時(shí)，將氣墊導(dǎo)軌調(diào)至水平，在氣墊導(dǎo)軌上安裝一

個(gè)光電門，滑塊上固定一個(gè)遮光條，將滑塊用細(xì)線繞過輕質(zhì)定滑輪與托盤相連。測(cè)出遮光條的寬度為d,

托盤和祛碼的總質(zhì)量為叫，滑塊和遮光條的總質(zhì)量為〃2,滑塊由靜止釋放，讀取遮光條通過光電門的遮

光時(shí)間4。已知重力加速度為g。為驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律，還需要測(cè)量的物理量是,將該物理量用x

表示。若符合機(jī)械能守恒定律，以上測(cè)得的物理量滿足的關(guān)系式為。

2.（2025北京海淀高三二模）某小組同學(xué)用如圖1所示裝置做“驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律”的實(shí)驗(yàn)。

（1）實(shí)驗(yàn)時(shí)甲同學(xué)進(jìn)行了如下操作，其中操作不當(dāng)?shù)牟襟E是（選填選項(xiàng)前的字母）

A.對(duì)體積和形狀相同的重物，選擇密度大的進(jìn)行實(shí)驗(yàn)

B.將打點(diǎn)計(jì)時(shí)器接到直流電源上

C.將接有重物的紙帶沿豎直方向穿過打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的限位孔

D.先釋放紙帶，再接通打點(diǎn)計(jì)時(shí)器電源

（2）實(shí)驗(yàn)得到如圖2所示的一條紙帶（其中一段紙帶圖中未畫出）。選取紙帶上清晰的某點(diǎn)記為O,再選取

三個(gè)連續(xù)打出的點(diǎn)A、B、C,測(cè)出它們到。點(diǎn)的距離分別為由、為、也。已知打點(diǎn)計(jì)時(shí)器所用電源的頻率

為50Hz,重物質(zhì)量〃?=300g,當(dāng)?shù)刂亓铀俣萭=9.8m/s2。由此可計(jì)算出打點(diǎn)計(jì)時(shí)器打下8點(diǎn)時(shí)重物下

落的瞬時(shí)速度％=m/so從打下。點(diǎn)到打下2點(diǎn)的過程中，重物的重力勢(shì)能減少量為J。（結(jié)果

保留兩位有效數(shù)字）

<--------------------/i=9.20cm-------------------?

<力2T2.00cm-----------------------------------?

<7z3=15.19cm------------------------------------------------------------->

圖2

(3)乙同學(xué)的實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示，重物的重力勢(shì)能減少量總是小于其動(dòng)能增加量，最可能的原因是。(選

填選項(xiàng)前的字母)

A.存在空氣阻力和摩擦阻力的影響

B.將打下。點(diǎn)時(shí)重物的速度記為0

C.沒有采用多次實(shí)驗(yàn)取平均值的方法

(4)丙同學(xué)設(shè)計(jì)了另一種“驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律”的實(shí)驗(yàn)方案，如圖3所示。他在一個(gè)較粗的礦泉水桶側(cè)面開

一個(gè)小孔，將一細(xì)管插入小孔處，水能夠從細(xì)管中水平射出。該同學(xué)僅選用刻度尺作為測(cè)量工具，驗(yàn)證桶

中液面下降過程中水的機(jī)械能守恒。寫出需測(cè)量的物理量及其應(yīng)滿足的關(guān)系。(用所需測(cè)量的物理量表

3.(2025北京朝陽高三二模)用半徑相等的兩個(gè)小球驗(yàn)證動(dòng)量守恒定律，裝置如圖所示。先安裝好實(shí)驗(yàn)裝

置，在地上鋪一張白紙，白紙上鋪放復(fù)寫紙，記下重垂線所指的位置。。接下來的實(shí)驗(yàn)步驟如下：

步驟1：不放小球2,讓小球1從斜槽上A點(diǎn)由靜止?jié)L下，并落在地面上。重復(fù)多次，用盡可能小的圓，

把小球的所有落點(diǎn)圈在里面，其圓心就是小球落點(diǎn)的平均位置；

步驟2：把小球2放在斜槽末端邊緣位置2點(diǎn)，讓小球1從A點(diǎn)由靜止?jié)L下，使它們碰撞。重復(fù)多次，并

使用與步驟1同樣的方法分別標(biāo)出碰撞后兩小球落點(diǎn)的平均位置；

步驟3：用刻度尺分別測(cè)量三個(gè)落點(diǎn)的平均位置M、P、N離。點(diǎn)的距離，即線段。加、OP、ON的長(zhǎng)度。

(1)對(duì)于上述實(shí)驗(yàn)操作，下列說法正確的是；

A.小球1每次必須從斜槽上相同的位置由靜止?jié)L下

B.斜槽軌道末端必須水平

C.斜槽軌道必須光滑

(2)上述實(shí)驗(yàn)還需要測(cè)量的物理量有=

A.點(diǎn)A、8間的高度差B.點(diǎn)2離地面的高度

C.小球1和2的質(zhì)量D.小球1和2的半徑

4.(2025北京豐臺(tái)高三二模)某實(shí)驗(yàn)小組設(shè)計(jì)方案驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律。

(1)如圖1所示，利用打點(diǎn)計(jì)時(shí)器記錄重物自由下落的運(yùn)動(dòng)過程。

a.下列實(shí)驗(yàn)操作和數(shù)據(jù)處理正確的是o

A.實(shí)驗(yàn)中必須測(cè)量重物的質(zhì)量

B.打開打點(diǎn)計(jì)時(shí)器前，應(yīng)提住紙帶上端使紙帶豎直

C.實(shí)驗(yàn)中應(yīng)先接通打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的電源，再釋放重物

D.測(cè)量紙帶上某點(diǎn)的速度時(shí)，可由公式丫=師計(jì)算

b.圖2為實(shí)驗(yàn)所得的一條紙帶，在紙帶上選取連續(xù)的、點(diǎn)跡清晰的3個(gè)點(diǎn)A、B、C,測(cè)出A、B、C與起始

點(diǎn)。之間的距離分別為％、為、h3a已知打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的打點(diǎn)周期為T,當(dāng)?shù)刂亓铀俣葹間。從打。點(diǎn)到

打8點(diǎn)的過程中，若滿足則表明小球在上述運(yùn)動(dòng)過程中機(jī)械能守恒。

(2)某同學(xué)利用如圖3所示的裝置驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律。將直徑為1的小球通過細(xì)線系在固定點(diǎn)上，使小球

可以在豎直平面內(nèi)做圓周運(yùn)動(dòng)。調(diào)節(jié)小球的釋放位置，記錄小球釋放時(shí)球心到光電門中光信號(hào)的豎直高度

h,并將其無初速度釋放。當(dāng)小球經(jīng)過光電門時(shí)，光電門可以記錄小球遮擋光信號(hào)的時(shí)間入改變小球的釋

放位置，重復(fù)上述步驟，得到多組豎直高度〃和對(duì)應(yīng)時(shí)間r的數(shù)據(jù)。

a.若小球向下擺動(dòng)的過程中機(jī)械能守恒，則描繪以//為橫坐標(biāo)、以為縱坐標(biāo)的圖像，在誤差允許范圍

內(nèi)可以得到一條傾斜的直線。該圖線的斜率仁（用d、g表示）。

b.該同學(xué)利用上述方案驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律時(shí)，得到圖像的斜率總是略大于a問中的鼠請(qǐng)分析說明其中的

原因，并提出合理的解決辦法—。

參考答案

1.（1）BD

⑵mg%

ST2

（3）AC

（4）遮光條初始位置到光電門的距離叫g(shù)尤=：（叫+丐）（，）2

【詳解】（1）A.若機(jī)械能守恒定律，需要驗(yàn)證加g/，=；//

整理可得M=

故不需要測(cè)量重物得質(zhì)量，A錯(cuò)誤；

B.利用打點(diǎn)計(jì)時(shí)器打點(diǎn)時(shí)，要先接通電源，待打點(diǎn)穩(wěn)定后再釋放紙帶，B正確；

C.打點(diǎn)計(jì)時(shí)器本身就可以記錄打點(diǎn)的時(shí)間，故不需要停表記錄時(shí)間，C錯(cuò)誤；

D.驗(yàn)證機(jī)械能守恒，需要知道重物下落的高度，通過再紙帶上用刻度尺測(cè)量點(diǎn)跡之間的距離可以得到重

物下落的高度，D正確。

故選BD。

（2）[1]由題可知，重力勢(shì)能的減少量AEpGwg/

⑵根據(jù)勻變速直線運(yùn)動(dòng)規(guī)律可得，打點(diǎn)計(jì)時(shí)器打出B點(diǎn)時(shí)重物的速度VB=生#

重物動(dòng)能的增加量=g機(jī)域=制祟）

（3）設(shè)重物下落過程中受到的阻力為了，根據(jù)動(dòng)能定理可得0陽-/）/7=]加2

整理可得d=2（g-工）〃

m

故在y2-/z圖像中，其斜率為％=2（g-/）

m

A.由于Q的廿一人是一條通過原點(diǎn)的直線，即其斜率不變，故受到的阻力不變，A正確；

BC.由圖像可知P的斜率大于Q的斜率，即有2（g-工）>2（g-j-）

"7p77?Q

解得外>"%

故用P進(jìn)行實(shí)驗(yàn)誤差更小，B錯(cuò)誤，C正確。

故選AC?

（4）[1]由于要計(jì)算重力勢(shì)能的變化量，需要知道重物下落的高度，故需要測(cè)量遮光條釋放的位置到光電

門之間的距離；

⑵要驗(yàn)證系統(tǒng)的機(jī)械能守恒，則需要驗(yàn)證△[=A￡k

2

即m1gx--（叫+m2）v

整理可得mAgx=1■(叫+電)(1)2

2.(1)BD

(2)1.50.35

(3)B

(4)見解析

【詳解】(1)A.對(duì)體積和形狀相同的重物，選擇密度大的進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，以減小阻力影響，選項(xiàng)A正確；

B.將打點(diǎn)計(jì)時(shí)器接到交流電源上，選項(xiàng)B錯(cuò)誤；

C.將接有重物的紙帶沿豎直方向穿過打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的限位孔，選項(xiàng)C正確；

D.先接通打點(diǎn)計(jì)時(shí)器電源，再釋放紙帶，選項(xiàng)D錯(cuò)誤。

題目選擇不當(dāng)步驟，故選BD。

(2)口］⑵打點(diǎn)計(jì)時(shí)器打下B點(diǎn)時(shí)重物下落的瞬時(shí)速度%=等=9巳^^m/s=1.5m/s

從打下。點(diǎn)到打下B點(diǎn)的過程中，重物的重力勢(shì)能減少量為△嗎=〃吆色=0.3x9.8x0.12J=0.35J

(3)A.由于存在空氣阻力和摩擦阻力的影響，會(huì)造成重物的重力勢(shì)能減少量總是大于其動(dòng)能增加量，選

項(xiàng)A錯(cuò)誤；

B.若打下。點(diǎn)時(shí)的速度不為零，而將打下。點(diǎn)時(shí)重物的速度記為0,則會(huì)造成重物的重力勢(shì)能減少量總

是小于其動(dòng)能增加量，選項(xiàng)B正確；

C.采用多次實(shí)驗(yàn)取平均值的方法會(huì)產(chǎn)生偶然誤差，不一定會(huì)重物的重力勢(shì)能減少量總是小于其動(dòng)能增加

量，選項(xiàng)c錯(cuò)誤。

故選Bo

(4)選擇質(zhì)量根為研究對(duì)象，若機(jī)械能守恒則滿足根=：根說

其中〃為瓶?jī)?nèi)水的液面到出口的高度；水射出后做平拋運(yùn)動(dòng)，則由y=gg產(chǎn)

可得%=X\評(píng)

則只需驗(yàn)證x2=4hy

需要測(cè)量的物理量：瓶?jī)?nèi)水的液面到出口的高度加水射出后做平拋運(yùn)動(dòng)水平射程x和豎直高度.

3.(1)AB

⑵C

【詳解】(1)AC.為了保持每次碰撞前瞬間小球1的速度相同，小球1每次必須從斜槽上相同的位置由靜

止?jié)L下，但斜槽軌道不需要光滑，故A正確，C錯(cuò)誤；

B.為了保證小球拋出時(shí)的速度處于水平方向，斜槽軌道末端必須水平，故B正確。

故選AB。

（2）設(shè)小球1的質(zhì)量為網(wǎng)，小球2的質(zhì)量為祖2，碰撞前瞬間小球1的速度為%,碰撞后瞬間小球1、2

的速度分別為匕、匕，根據(jù)動(dòng)量守恒可得叫%=/匕+?%

由于兩小球在空中下落高度相同，所用時(shí)間相同，則有叫卬+咫咿

則驗(yàn)證動(dòng)量守恒的表達(dá)式為叫OP=叫OM+m2ON

可知還需要測(cè)量的物理量是小球1和2的質(zhì)量。

故選C。

4.⑴BC噌*

O1

（2）:我小球通過光電門的過程中，若因細(xì)線形變等原因?qū)е聢A心劃過軌跡的最低點(diǎn)略高

于或低于光信號(hào)的高度，會(huì)使遮擋光信號(hào)的寬度小于實(shí)驗(yàn)過程中測(cè)量的小球直徑兒由％=%可知，斜

率的測(cè)量值將總會(huì)略大于k的理論值。

【詳解】（1）[1]A.由于驗(yàn)證機(jī)械能守恒的表達(dá)式中質(zhì)量可以約去，所以不需要用天平測(cè)量重物的質(zhì)量，

故A錯(cuò)誤；

B.為了減小紙帶與打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的摩擦，打開打點(diǎn)計(jì)時(shí)器前，應(yīng)提住紙帶上端使紙帶豎直，故B正確；

C.為了充分利用紙帶，實(shí)驗(yàn)中應(yīng)先接通電源，后釋放紙帶，故