专题6 机械能及守恒定律、能源-【学考一本通】2025年陕西省普通高中学业水平测试物理

专题六 机械能及守恒定律、能源 一、选择题 1.某同学用两种不同方式搬运哑铃,Ⅰ:缓慢 将哑铃举过头顶;Ⅱ:托着哑铃沿水平方向 匀速前进,下列说法正确的是 ( ) A.在Ⅰ中他对哑铃做负功 B.在Ⅱ中他对哑铃做正功 C.在Ⅰ和Ⅱ他对哑铃都做正功 D.在Ⅰ中他对哑铃做正功,Ⅱ中他对哑铃 不做功 2.如图所示,质量为 m 的小孩 从长为l倾角为30°的固定斜 面顶端下滑至底端,此过程 重力对小孩做的功为 ( ) A.mgl B.mgltan30° C.mglcos30° D.mglsin30° 3.关于功率,下列说法中正确的是 ( ) A.根据 P=Wt 可知,力做功越多,其功率 越大 B.根据P=Fv可知,汽车的牵引力一定与 速率成反比 C.由P=Wt 可知,只要知道t内力所做的 功,就可以求得这段时间内任一时刻的 功率 D.由P=Fv可知,当发动机功率一定时,交 通工具的牵引力与运动速率成反比 4.质量为m 的物体,自高为h、倾角为θ的光 滑斜面顶端由静止滑下,经历时间t到达斜 面底端,到达斜面底端时的速度为v,则物 体在斜面底端时,重力的功率是 ( ) A.mgv B.mgvsinθ C.mgvcosθ D.mgvtanθ 5.某同学将质量为3kg的铅球,以8m/s的 速度投出,铅球在出手时的动能是 ( ) A.12J B.24J C.96J D.192J 6.骑自行车上坡前往往要用力蹬几下,这样做 的目的是 ( ) A.增大车的惯性 B.减小车的惯性 C.减小车的动能 D.增大车的动能 7.在地面15m高处,某人将一质量为4kg的 物体以5m/s,的速度抛出,人对物体做的 功是 ( ) A.20J B.50J C.588J D.638J 8.滑雪运动员从山上加速滑下过程中,下列表 述正确的是 ( ) A.重力做负功,动能增加 B.重力做正功,动能减少 C.重力势能增加,动能增加 D.重力势能减少,动能增加 9.下列说法正确的是 ( ) A.用绳子拉着物体匀速上升,只有重力和 弹力对物体做功,机械能守恒 B.做竖直上抛运动的物体,重力对它做功, 机械能守恒 C.沿光滑斜面自由下滑的物体,重力和支 持力对物体都做功,机械能守恒 D.用水平拉力使物体沿光滑水平面匀加速 运动,机械能守恒 10.如图所示,小球从一定高处落到竖 直放置在地面的弹簧上,从小球接 触弹簧到运动到最低点的过程中 (弹簧始终在弹性限度范围内),则 ( ) A.重力对小球做正功,重力势能增加 B.重力对小球做正功,重力势能减少 C.弹力对小球做正功,弹簧的弹性势能 减少 D.弹力对小球做正功,弹簧的弹性势能 增加 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 —11— 11.一个人站在阳台上,从阳台边缘以相同的 速率v0 分别把三个质量相同的球竖直上 抛、竖直下抛、水平抛出,不计空气阻力,则 三球落地时的动能 ( ) A.上抛球最大 B.下抛球最大 C.平抛球最大 D.一样大 12.质量为m 的小球,以速度v在距地面高为 H 的水平光滑平台上运动,当它离开平台 经过距地面高为h的某一点时,它具有的 机械能为(忽略空气阻力,以地面为零势能 参考平面),则 ( ) A.mg(H-h) B.12mv 2+mg(H-h) C.12mv 2+mgh D.12mv 2+mgH 二、实验题 13.用如图1所示的实验装置做“验证机械能 守恒定律”的实验. (1)先将打点计时器接通电源,让重锤从高 处由静止开始下落.打点计时器每经过 0.02s在重锤拖着的纸带上打出一个点, 图2中的纸带是实验过程中打点计时器打 出的一条纸带.打点计时器打下O 点(图 中未标出)时,重锤开始下落,A、B、C 是打 点计时器连续打下的3个点.刻度尺0刻 线与O点对齐,A、B、C三个点所对刻度如 图2所示.打点计时器在打出B 点时重锤 下落的高度hB= cm,下落的速度 为vB= m/s(计算结果保留3位 有效数字). (2)若当地重力加速度为g,重锤由静止开 始下落h时的速度大小为v,则该实验需 要验证的关系式是 .(用题目所给 字母表示) 三、计算题 14.起重机用钢绳将质量为100kg的重物匀 速向上提高了2m,求重物所受力对重物 做功各为多少? (不计阻力,g取10m/s2) 15.如图所示,质量为m 的小物块在粗糙水平 桌面上做直线运动,经距离l后以速度v 飞离桌面,最终落在水平地面上,物块与桌 面间的动摩擦因数为μ,桌面高h,不计空 气阻力,重力加速度取g,求: (1)小物块落地点距飞出点的水平距离s; (2)小物块落地时的动能Ek; (3)小物块初速度v0 的大小. 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 —21— 专题五 万有引力与宇宙航行 1.C 卡文迪什用扭秤实验测出了引力常量.故C正确. 2.C 由万有引力定律F=G m1m2 r2 ,公式中,质量m1,m2 的 单位为kg,距离r的单位为m,引力F 的单位为N,由公式 推导得出,G的单位为N·m2/kg2,故C正确,ABD错误. 3.A 宇宙间只要两物体有质量,它们就有相互吸引力,两 物体不用相互接触.而引力大小与距离的平方成反比,与 它们质量的乘积成正比.故A正确,BCD错误. 4.A 对 人 造 卫 星,由 万 有 引 力 提 供 向 心 力 得 GMm R2 = m v21 R ,得v1= GM R ,代入数据得v1=7.9km/s,故A正 确,BCD错误. 5.C 由GMm r2 =mv 2 r 得v= GMr ,即卫星的运动速度与 其质量无关,故A错误;由F向 =GMmr2 ,可知,同质量的 卫星,轨道半径越大,向心力越小,故B错误;由GMm r2 = m(2πT )2r,得T= 4π 2r3 GM ,所以轨道半径越大的卫星,运 动周期越大,故C正确;由v= GMr 可知,轨道半径越大 的卫星,运动速度越小,故D错误. 6.D 线速度肯定小于第一宇宙速度.故D符合题意. 7.A 设地球质量为 M,地球上的物体质量为m,重力等于 万有引力,即 GmM R2 =mg,则地球质量 M=gR 2 G ;故 A 正确. 8.D 如果处于同一轨道,加速点火会做离心运动,无法完 成对接,故A错误;对接后,轨道半径变大,根据GMm r2 = mv 2 r 可知,轨道半径变大,运行速度变小,故B错误;神舟 十一号飞船是环绕卫星,根据万有引力提供向心力,无法 求出环绕卫星的质量,故C错误;根据G Mm(R+h)2 =m4π 2 T2 (R+h),在地表:GMm R2 =mg,联立解得:h= 3 gR2T2 4π2 - R,故D正确. 9.A 三个单位对应的物理量分别是速度、力和电流强度. 故A正确. 10.D 经典力学具有局限性,不适用于微观粒子和高速运 动的物体.故D符合题意. 11.C 根据万有引力公式F=GMm r2 可知飞离地球时,“嫦 娥五号”月球探测器受地球的引力越来越小,选项 A错 误;在近月圆形轨道运行时,仍受月球的引力作用,选项 B错误;在近月圆形轨道运行时,万有引力完全提供向心 力,探测器内物体处于完全失重状态,选项C正确;若在 地球上发射速度大于11.2km/s,则探测器将脱离地球 束缚,选项D错误. 12.B 静止轨道卫星相对地球是静止的,卫星轨道都与赤 道共面,故不可能在北京上空,故A错误;卫星绕地球做 圆周运动,轨道半径越大,其运行速度越小,中轨道卫星 比同步卫星离地心更近,故中轨道卫星比同步卫星线速 度大,故B正确;卫星的轨道半径越大,周期越长,所以 中轨道卫星运行周期小于地球同步卫星运行周期,小于 24小时,故C错误;第一宇宙速度7.9km/s是卫星绕地 球圆周运动的最大速度,是卫星发射的最小速度,故D 错误. 13.答案 (1)ADEHI (2)EHI (3)BC (4)FJ BC 解析 解答该题时一定要区别下列概念:物理量和物理 量的单位,国际单位制和国际单位,基本单位和导出单 位.第一空,属于物理量的是密度、加速度、质量、长度、 时间,即选:A、D、E、H、I. 第二空,在国际单位制中,作为基本物理量的有质量、长 度、时间,故选:E、H、I. 第三空,米/秒、牛顿是导出单位.故选:BC. 第四空、第五空,在国际单位中属于基本单位的是秒、千 克故选F,J.属于导出单位的是米/秒.牛顿故选B、C 14.答案 64 解析 由GMm R2 =mg得M=gR 2 G , ρ= M V = gR2 G 4 3πR 3 = 3g4πGR 所以R= 3g4πGρ ,因R星 R地 = g星 g地 =4 则 M星= g星 R2星 G = 4g地 ·(4R地)2 G = 64g地 R2地 G =64M地 15.答案 R 2 (R+h)2 解析 不计地球自转的影响,物体受到的重力等于物体 受到的万有引力.设地球质量为 M,物体质量为m,则 在地面:mg=GMmR2 在h高处:mg'=G Mm(R+h)2 解得:g' g = R2 (R+h)2 . 专题六 机械能及守恒定律、能源 1.D 做功的条件:力和物体在力的方向上发生位移,Ⅰ中 他对哑铃做正功,Ⅱ中他对哑铃不做功,故 ABC错误,D 正确. 2.D 重力做功与路径无关,只跟重力大小和竖直方向上的 位移有关,Wat=mglsin30°,故D正确. 3.D 功率是描述力做功快慢的物理量,与做功多少无关; 而P=Wt 求的是平均功率;当只有功率一定时,牵引力与 运动速率成反比.故D正确. 4.B 到达底端时速度方向与重力方向的夹角是(90°-θ), 所以根据公式P=Fvcosθ=mgvsinθ,故B正确. 5.C 由动能的定义式:Ek= 1 2mv 2=12×3×8 2J=96J,所 以C正确,C正确. 6.D 骑自行车上坡前用力蹬几下,这样就是对自行车多做 点功以增加自行车的动能,使自行车可以到达坡的顶端, 故D正确. 7.B 对物体做的功是使物体有初动能抛出,由动能定理: W=Ek= 1 2mv 2=50J.故B正确. 8.D 下滑过程中重力做正功,重力势能减小,动能增加.故 D正确. 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 —86— 9.B 机械能守恒的条件是:只有系统内的重力或系统内的 弹簧弹力对物体做功,系统可以受外力作用,但外力不做 功,或外力所做功的代数和为零.对于弹力做功,一定要 伴随着弹性势能和动能及重力势能之间的转化,选项A 中,弹力对物体做功,但没有弹性势能参与转化,机械能 不守恒;选项B中,竖直上抛的物体,只受重力作用,机械 能守恒,选项C中,物体除受重力作用外还受斜面支持力 作用,但支持力不做功,机械能守恒;选项D与A一样是 错误的,故B正确,ACD错误. 10.B 重力对小球做正功,重力势能减小,故 A错误,B正 确;小球受弹力向上,位移向下,所以弹力对小球做负 功,弹簧被压缩,弹性势能增大.故CD错误. 11.D 设 阳 台 离 地 面 高 度 为h,根 据 动 能 定 理 得:Ek- 1 2mv 2 0=mgh,初速度相同,高度相同,所以落地动能相 同,故ABC错误,D正确. 12.D 根据机械能守恒定律,任意一点的机械能等于开始 时的机械能.故D正确. 13.答案 (1)19.40(19.38~19.42均可) 1.94(1.93~ 1.95均可) (2)gh=12v 2 解析 (1)打点计时器在打出B 点时重锤下落的高度 hB=19.40cm,下落的速度为 vB= AC 2T= (23.45-15.70)×10-2 2×0.02 m /s=1.94m/s; (2)根据mgh=12mv 2,需验证的关系式为:gh=12v 2. 14.答案 重物所受拉力对重物做功为2000J,重力对重物 做功为-2000J. 解析 由重物被匀速提升可知,钢绳的拉力F 等于重物 重力G,即:F=G=100×10N=1000N 故钢绳的拉力做的功为: WF=Fh=1000×2J=2000J 重力做功为:WG=-mgh=-1000×2J=-2000J 15.答案 (1)v 2hg (2)12mv 2+mgh (3)2μgl+v2 解析 (1)由平抛运动规律有,竖直方向h=12gt 2 水平方向s=vt 解得水平距离s=v 2hg (2)由机械能守恒定律,动能Ek= 1 2mv 2+mgh (3)由动能定理有:-μmgl= 1 2mv 2-12mv 2 0 解得初速度大小v0= 2μgl+v2. 必修第三册 专题七 电场 1.C 元电荷是最小的带电单位,带电体的带电荷量均为元 电荷的整数倍;元电荷不是带电粒子,没有电性之说.故C 正确. 2.B 库仑定律适用于点电荷,点电荷是指放入电场时对该 处的电场无影响的带电体,不一定就是体积很小的带电 体,故A错误;库仑定律是通过实验得出的规律,所以是 实验定律,故B正确;库仑定律对静止的点电荷和运动的 点电荷间的相互作用都是适用的,故C错误;当两个点电 荷间的距离趋近于零时,就不能看作点电荷了,于是库仑 定律就不再适用了,故D错误. 3.B 两球之间的库仑力属于作用力和反作用力,大小相 等,方向相反;两个小球质量相等,均受重力、静电力和拉 力,根据平衡条件,两小球重力和静电力的合力方向与竖 直方向的夹角相同,而根据三力平衡,拉力一定与另外两 个力的合力等值、反向、共线,故α=β;故B正确. 4.D 由F=qE 和题图乙可知,q相同时b 点的静电力较 大,故场源电荷在B 侧,由于电场方向是由A 指向B,则 场源电荷为负电荷,故D正确. 5.C 电场强度是矢量,电场线疏密代表电场强度大小,切 线方向就是电场强度方向;A中A、B 两点方向不同,故A 错误;B中A、B 两点方向相同,但是疏密程度不同,故B 错误;C中电场线是等间距平行线,所以A、B 两点大小方 向都相同,故C正确;D中A、B 两点电场线方向不同,疏 密程度也不同,两点电场强度不同,故D错误. 6.D 若三个点电荷均处于平衡状态,三个点电荷必须满足 “三点共线,两同夹异,两大夹小”,故D正确. 7.D 根据电场线的疏密比较电场强度的大小,从而得知电 场力的大小,依据沿着电场线方向电势降低来判定电势 的高低,根据电荷的电场强度性质结合电场强度方向,即 可判定电荷的电场力方向.Q 点电场线密,所以Ep<EQ, 故A错误,沿着电场线电势降低,故P 点电势高于Q 点 电势,故B正确;电子沿电场线运动,静电力故负功,电势 能增大,故C错误,D正确. 8.D 由题知,UAB=20V,dAB=0.04m,根据匀强电场中电 势差 和 电 场 强 度 的 关 系:UAB =EdABcos60°,得 E= UAB dABcos60° = 200.04×0.5V /m=1×103V/m,故选D. 9.A 点电荷在电场中受到的电场力F=Eq=10N,故 A 正确,B错误;点电荷+q在匀强电场运动时电场力不变, 故C、D错误.故选A. 10.D 由粒子的运动轨迹弯曲方向可知,带电粒子受电场 力的方向大致斜向左下方,与电场强度方向相反,故粒 子带负电,故A错误;B 点电场线密集,故电场强度大, 电场力大,加速度大,所以粒子的加速度一直增大,故B 错误;由于带电粒子是从A 到B,带电粒子受电场力的 方向大致斜向左下方,故电场力做负功,动能减小,电势 能增大,故C错误,D正确. 11.A 电容器既然是储存电荷的容器,它里面有无电荷不 影响其储存电荷的能力,故 A正确;电容器所带的电荷 量指任一极板电荷量的绝对值,故B错误;电容器的电 容由电容器结构决定,不随带电荷量的变化而变化,故C 错误;由C=QU = ΔQ ΔU ,可求电容器的电容,故D错误. 12.A 保持S 不变,增大d,平行板电容器的电容减小,由 于电容器的电荷量不变,由Q=CU 可以判断极板间电 势差变大,静电计指针偏角θ变大,故 A正确,B错误; 保持d不变,减小S,电容器电容变小,由Q=CU 可以判 断极板间电势差变大,静电计指针偏角θ变大,故CD 错误. 13.答案 相同 变大 解析 由图可知,M、N 球体之间的电场力为斥力,根据 同种电荷相互排斥可知,M、N 球体带同种电荷;若仅将 球体 M 带电荷量增大,根据库仑定律F=kq1q2 r2 可知, M、N 球体之间库仑斥力将增大,故绝缘丝线与竖直方 向的夹角θ将变大. 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 —96—