第8章 第9单元机械能守恒定律、实验：验证机械能守恒定律-【百汇大课堂·高中学习测试卷】2024-2025学年高中物理必修第二册（人教版2019）

C,小球压省弹簧的过程中，小球减小的动使等于帅簧增加的势健 第9单元 机械能守恒定律 实验：验证机械能守恒定律 口若抛财点向右移功一小段距离，仍使小球水平进人同同中，可以增大抛射速度到，同时增大抛射 角9 (时月：5分钟漏分：100分) 6.有”个限定的光滑直杆与水平面的夹角为53杆上套着一个面量为之想网 的滑欢A(可视为更点》，用不可神长的经园将带块A与月一个质量为M 一，透程题《共10小题.每小题5分.其0分】 2,?kg的物块B通过光滑约定滑轮连接，轻绳因瑟挂物块：面细繁。此时滑 1,如图所示，积据机城能守阳的条件，下列说法正确的是 轮左侧轻绳拾好水平，其长虔L=9m,P点与添轮的连找同直轩质直（如图 所示，理将滑块A从图中D点由静量释敬，整个运动过程中物块B不会触 第题图 地，g取0/s,下判说法正瑞的是 A.滑换A运动再P点时加速度为零 制大标空的制 乙：F拉市则韩在记 乱滑块A由O点运动到P点的过程中，物块形机械能增相 第1题图 C,册块A经过P点的速度大小为5m A,甲图中，火簧升空的过程中，若匀边升空，则机械能守而：若连升空，则机候能不守恒 D滑块A经过P点的渔度大小为/1具m 弘乙图中物体滑静料面匀淘向上运动，机候陶不守国 7,(多逃》如用甲所示，，为两小球通过长度一定的轻相线连规 C,丙图中小球橄匀速属周运动，机械能不守们 海过光滑定滑轮，球数在地面上，将连核点球的，线刚好 以T用中，轻弹簧将A,B两小车弹开，丙小车组成的系统（不包括弹簧》机板能守恒 水平拉直，山静止静放球，春球运动到最低点时，“球对图 3.一第长为L的铁链爱于光滑水平卓面上，用手按作一南，楼长为L1的一部分下至于桌边，如街 面的压力刚好为零：若将定帝轮适当竖直下移一小段更离 示，已领重力如速度为g,黑位干后铁链全雷暖过桌蜜的顾闻，铁纯具有的通率为 再将连接为求的相处刚好水平拉直，如图乙历示，山静止释 A. g(L+L 胶®球，不计一切阳力。刚下列列断正编的是 B.wLL万 CgL干L7 n,C-西 A.m.-Im. 3,要使小球A能击中离地面高H的小对P,设计了甲，乙，丙，丁因条内外侧均光滑的轨道，如圆所 乱.两小线的面景大小无法判断 示，甲为高度小于H的领料平直轨道，乙，丙，丁均为风轨道，)点为周心。小球从地面脂发，初迪 二.在。球向下运动过程中山球可雀会离开地面 第7题图 度大小那为此，√2H,在甲道中初速度方胸沿斜面，在乙，丙，丁角道中初连度方向均沿纯道的 几各球运动罚量：点时，这球对越面的压力仍恰好为零 切设方向，则有可能使小这A恰好击中小球P的轨道是 8.(多进)如图所示，内壁光饼，帝径大小为R的阔轨道经直图定在水平桌靠上，一个质 A.甲轨道和丁轨直 且.乙轨道和丁转道C.再转道和丁转道 D.只有丁我道 量为辉的小球恰好能道过轨谊最高点在转道内做属周运动。取卓面为重力费能的 参专面，不计室气阻力，重力如道度为：，期在运动过程中，小球的机械能E,动能E 向心力F,速度的平方的大小分别刷距桌面高度k的变化图像正确的是() E 12 第8题周 第？题图 第3题用 第专题闲 4,如图衡示，指一个内外侧均光滑的半厕形情设于完滑的水平面上，棉的左侧有一竖直精量。观正 身.《多域)如图甲所示，轻质洋资竖直敢翼，下淘圆定在水平：9了 一小球自左端情口A点的正上方内静止开始下露，小球从A点与半顺思情相切注人槽内，则下判 热面上·一置量为m的小球，从南洋簧上确高6处由静 说法正跳的是 (1 止释收。某问学程究小球在接触弹簧后下的运动过 A,小球在半面形槽内运动的全过程中，只有重力对它功 程，他以小球开始下落的位置为原点，组竖直向下方向建 弘小球从A从向半国形情的最低点运动的过程中，小球处干失重款态 立坐标绍O以，作出小球斯受弹力F的大小植小球下落的 C.小球从A点经量低《向右侧最高点运动的过君中，小球与情组成的系论机候能守框 位置坐标x的变化关氯如丽乙房不.不什空气阻力，重力 D小球从下落到从右糊离开桶韵过程中机核能守恒 相速度为。以下料新正确的是 5.如图所示，离水平越面一定高处水平目定一内里光滑的贸泽，裤内图定一轻面一地 A,当h十太，时，小球的动能最大 弹簧，弹簧处于自然长度。现将一小球从湘面以某一初速度斜闻上抛出，州好 且最低点的坐标为x=十 第9图 依水平透人国筒中，不计室气阻力。下列说达中精误的是 1 小球受到的第力最大值等于g A.洋簧获得的量大弹往势能小于小球抛出时的动使 品小球斜上抛运动过程中处于大重代志 八小球时能的量大值为十受 第5题图 台 0(多道)如图所示，长度为/的轻杆上端连着一质量为m的小球A(可视为姨 15,(14分)如周所示，左侧整直墙面上国定半检为R=0,3m的光滑 点》，杆的下端用较旌周定在水平而上的)点。轻杆处于整直方向时，置于同 半同环，右侧经直抽面上与调环的帽心)等高处因定一光带直杆 一水平面上质量为M的立方体B恰与小球1接触，对小施加微小约费 质禁为m=100g的小球a食在半圆环土，质量为出一36g的滑 用，枝杆向右铜阁，鸟立方体B和小球人嘴脱离接触的聚间，杆与水平面的类m被 块套在直杆上，丙者之网用长为=Q4m的轻杆香过两校链连 希怡好为。，且此时杆对小球A的力恰为零。重力相违度为g:氢略一切岸 接。观将显从同环的量高处山静止释敏，使：沿测环自由下滑，不 第10随圈 计一切尊擦，a,6肖浅为质点，重力相违度有=1Dm了，求， 擦，测下列说法正确的是 《1小球别到与圆心0等高的P点时的向C心力大小 A.小林A与之方体B利民两要触的瞬间，小球A与立方体B的速率之比为1·2 第13思图 (2)小其：从P点下带军杆与周环相切的Q点的过程中，杆对别 :小N球A与立方体B阳限离接袖的瞬同，立方体：的迪率为骨 块么做的功 C小球A落趋时的速率为：2 D小球A、立方体日的质量之比为1：4 二、非选择题{共4小题，共0分) 11.1ǜ分)在“验证航棱能守但定律”的实验中，小明同学科用传感器设计实验。全小球Q 如图断示：，将质量为裤、直径为d的金属小球从一定高度青处由静止释做，小 球正下方倒定一白红外线计时器，能自动记录小球肾住红外线的时间：改变 球下落的高度6，进行多次重复实验，北方案袋证统城能守定律方便 快捷。 (1)小球经过红外线计时春时的速度 皮#阁 人民数可 (》为直观判断小球下落过程中机候能是否守恒，立作的图像是 红性时时雄 AA子倒悔 我水闲檬 第11题周 14.(1分)四图所示，左舅为一个竿径为公的半球形的横W定 在水平星面上，将口水平，)点为球心，湖的内表面及绳日 太图檬 几6图膜 老得，右同是一个固定凳滑斜面，算面足够长，顿角 0,一不可伸长且不计质量的细绳跨在所口及光滑料面 (3)若(2)可中的图像料率为，雨当地的重力相速度为 (用d、点表承，复摩空气阻力) 顶楠的光滑定群轮两端上，线的再德分辉景有可钱为衢点 12.《10分)水电站食用水库出水管道处水流的动德发电，如图所示，出本管道的直径与管道到本库水 的小球画，和m,且w,>都：开的时四，恰在右增确口水 第14题图 直高度日相比很小，管道就直积为5。假设浪体木可属嘟并忽略流体各部分由于相附运动出现 平直径偏点A处，网，在斜面上且肥离斜面额漏是够送，此时连接西球的细猫与斜面平行。当m海 的靠性力如液面高度的变化，重力相速度为。 由静止释故运动到周心)的正下方B点时细绳突然新开，不什绳唐开瞬闻的能量拟失。 (1》求出水口处水德的豫渔p: (1)速小球四：沿斜直上升的最大电离（结装用杯，：表示）： 《2)将单位时间通过管道某一横限面的瓷体的体积定义为流量。求出 水口处的瓷量Q: (②若已短每到断并后小球，箱的内售上升的最大高度为餐求受（结果可用银妙表示 《)投出水管道水平：高水口题触面的高度为只.水的密度为取地 宜为零势管面，象当水流稳足时，出本口距地面可水住的机候能E, 第12题图 多第9单元机械能守恒定律实验：验证机械能 小球做负功，该过程中除了小球的重力做功外，槽对小 守恒定律 球的弹力也做功，故小球的机械能不守恒，A、D错误： 小球从A点向半圆形槽的最低点运动的过程中，在A 1.B解析：甲图中，火箭升空的过程中，若匀速升空，则 点，小球竖直方向上只受重力，加速度竖直向下，处于失 机械能增加：若加速升空，机械能也增加，选项A错误。 乙图中物体沿着斜面匀速向上运动，动能不变，重力势 重状态，在最低点，小球的加速度方向竖直向上，处于超 重状态，所以小球先失重，后超重，B错误；系统没有其 能增加，则机械能不守恒，选项B正确。丙图中小球做 他形式的能量产生，满足机械能守恒的条件，所以系统 匀速圆周运动，小球的动能和重力势能都不变，则机械 的机械能守恒，C正确。 能守恒，选项C错误。丁图中，轻弹黄将A、B两小车弹 5.D解析：由题意知，小球到达圆筒时速度为%cos0,圆 开，两小车和弹簧组成的系统的机械能守恒，但是两小 筒内壁光滑，则小球压缩弹簧的过程中，小球的动能转 车组成的系统（不包括弹簧）机械能增加，选项D错误。 2,D解析：设桌面为零势能面，铁链的质量为m,开始时 化为弹簧的弹性势能，即E,=2n(c0s0)2,故A.C 铁钱的重力势能为日=一g·是·号，当铁链附脱离 正确：小球斜上抛运动过程中加速度竖直向下，处于完 全失重状态，故B正确：由于竖直方向高度不变，若小球 桌面时的重力势能为E=一mg乞，故重力势能的支化 木平进入图简中，测多直方向有么=方g=如0。 2g 量为△E=E-E=-mg(L2-L, 2L ，而重力做的功等 故飞行时问1不交，%sin8不变，水平方向有x=%cos日 于重力势能的减少量，重力势能减小，说明重力做正功， ·t,抛射点向右移动一小段距离，则c0s日变大，可以 转化为铁餐的动能，即2m㎡=四g1L), 增大抛射速度，同时减小抛射角，故D错误。 2L ,解得v= 6.C解析：滑块A运动到P点时，垂直于杆的方向受力 g(L2-L2) 平衡，合力为零：沿杆方向重力有沿杆向下的分力 ，故D正确。 ngsin53°，根据牛顿第二定律，得mgsin53°=ma,a= 3.D解析：小球A从地面出发，初速度大小为√2gH,在 gsin53°，故A错误：滑块A由O点运动到P点的过程 运动过程中，只有动能全部转化为重力势能才能上升高 中，绳子的拉力对物块B做负功，其机械能减少，故B 度1，即mH-m,甲轨道，小球A在轨道上沿 错误：由于题图中杆与水平方向成53°角，可以解出题图 斜面运动后斜抛，在最高点有动能，根据机械能守恒，小 中虚线长度1=Lsin53°=8m,物块B下落的高度月 球A不能到达H高度，故甲轨道不可能：乙轨道，小球 =L-=号m,滑块A的位移OP=Lc0s53°=2m,滑 做竖直上抛运动，在最高点速度为零，能达到H高度， 块A下落的高度h=OPsin53°-1.6m,当滑块A运动 但不能击中小球P,故乙轨道不可能：丙轨道，在小球A 到P点时，与滑块A相连的绳子沿垂直杆方向的速度 通过圆时速度为零，小球A要到达P点，在P点要有 为零，则物块B的速度为零，以滑块A,物块B组成的 动能，根据机械能守恒，小球到不了P点，故丙轨道不 系统为研究对象，由机械能守恒定律，得MgH十mgh= 可能：丁轨道，小球到达P点时，小球的动能完全转化 之m,解得=52m/s,故C正确，D错误。 为重力势能，到达P点动能恰好为零，小球恰好击中小 7.AD解析：设a、b两小球的质量分别为n。、6,连接b 球P,故丁轨道可以，故D正确。 球的细线长为L,b球在最低点时速度为口，此时细线张 4.C解析：小球从A点向半圆形槽的最低点运动的过程 力为F,则b球由静止运动到最低点时，有mgL 中，半圆形槽有向左运动的趋势，但由于墙壁对半圆形 m,2,F-mg=m2,联立怎得F=3mg,由题寒 1 槽的作用，半国形槽实际上没有动，整个系统中只有小 球的重力做功，小球的机械能守恒；小球过了半圆形槽 可知，F=mag,则m。=3m6,所以A正确，B错误：b球 的最低点以后，小球对槽的作用力斜向右下方，对槽做 从水平拉直到运动到达最低点时，细线的拉力大小与细 正功，槽向右运动，槽对小球的作用力斜向左上方，槽对 线的长度无关，所以将定滑轮适当竖直下移一小段距 36 离，再将连接b球的细线刚好水平拉直，在b球向下运 误：根据A与B脱离之前A、B系统机械能守恒，可知 动过程中，a球不可能会离开地面，b球运动到最低点 mg11-sin30)=号m2+号Me,g得m:M=1 1 时，：球对地面的压力仍恰好为零，所以C错误， D正确。 :4,故D正确。 8.CD解析：由题意知小球通过轨道最高点恰好与轨道 11,答案：1) t ②Do景 间没有相互作用力，则在最高点，有mg=m R·此时 解析：(1)小球经过红外线计时器时的平均速度近似等 小球的动能最小，为=立m嘴2=立mgR,在最高点 1 于瞬时老魔，黄=只。(2)若减小的重力势能等于增 小球的重力势能为Ep=2gR,运动过程中小球的动能 加的动能，则可以认为机械能守恒，由mgh=2m,整 与重力势能的和不变，机镜能守恒，即E=号mgR,放A 理得h= (）广秀直现新小球下落拉根中机技能 错误：小球机械能守恒，在距桌面高度方处，有E=mgh 十E,故E=一mgh十号mgR,故B辑误：由于F发 是否守恒，应作：京图像，放选D。(③)根据面数= n发-爱：=-+5m,放CE角：由千-日 (》广，可知因像的特率长一发我重力知建度 =一2gh十5gR,故D正确。 2k 9.AD解析：根据题意和图像可知，小球的运动过程为： 12.答案：)V2gH(2)SV2xH(3)SgP 先做自由落体运动，当与弹簧接触后，再做加速度诚小 的加速运动，然后做加速度增大的减速运动，直到速度 解析：(1)在水面处取质量为m的水，在流向出水口的 减为0，当x=h十x0时，弹力等于重力，加速度为0，速 过程中，机械能守恒，取出水口处为零势能点，则有 度最大，动能最大，故A正确：在最低点时小球速度为 mgH=2m2,解得。=V2gH。 0,从刚释放到最低点，小球的动能变化量为0，重力做 (2)由流量的定义得Q=Sw,解得Q=S/2gH。 的功和弹力做的功的绝对值相等，即到最低点的过程中 实线与x轴所围的面积应该与mg那条虚线与x轴所 (3)水从出水口流出后，做平抛运动，其机械能守恒，设 围的面积相同，所以最低点应该在x=h十2x。的后边， 落地时同为1，有只-号k,空中水桂的质量为 故B错误：因为最低点位置在x=h十2xo的后边，所以 Q,取地面为零势能面，空中水柱的机械能为E= 弹力最大值大于2mg,故C错误：当x=h十x0时，动能 最大，根据动能定理，可知最大动能Ek=WG十Wr= 名m2+mg只解得E=esgH mg（h十)一mg·名。=mgh十7mgo,放D正确。 1 13.答案：(1)2N(2)0.1944J 解析：(1)当a滑到与圆心O等高的P点时，a的速度v 10.BD解析：A与B刚脱离接触的瞬间，A的速度方向 沿圆环切线竖直向下，b的速度为零，由机械能守恒， 垂直于杆，水平方向的分速度与B的速度大小一样， 1 设B运动的速度为vB·则v4cos60°=Vg·因此A:vg 可得m,gR=2m,2,解得v=√2gR:在P点对小球 =2:1,故A错误；A做圆周运动，在A与B刚脱离接 12 a,由牛顿第二定律，得F。= R =2mag=2N。 触的瞬间，根据牛顿第二定律，得mngsin30°=m, (2)杆与圆环相切时，如图所 1 1 示，此时a的速度沿杆方向， 解得A√2弘，又A:vg=2:1,得g一√8，故 设此时b的速度为v6,则U B正确：从A与B刚脱离接触的瞬间到A落地，对A, =%cos0,由几何关系可得 由动能定理，可得mgl·5m30°=号m- 2m2,解 cos 0= =0.8,a下 √2+R2 1 3 得v=√/vA2十gl= 2g )十g1=√24，故C错 降的高度h=Rcos0,a、b及 第13题答图 37 杆组成的系统，由动能定理，得mh=弓m,2十 、1 由动能定理可知，△E,=青mgh,A正确。 m6v62- 2m02,对滑块，由动能定理，得杆对滑块b 运动员的重力势能减少了mgh,B错误。 运动员克服阻力所做的功等于机械能减少量，则W= 餐的功w=名m,2=0.1944J △E=5mgh,CD错误。 1.若案：0(2+2）)Re2 2 4.C解析：小球在摆动过程中，受拉力和重力作用，只有 解析：(1)设重力加速度为g,小球1到达最低点B 重力做功，机械能守恒，A正确。 时，1、m2速度大小分别为1,2，由运动的合成与分 小球在摆动过程中，重力势能与动能相互转化，机械能 解，得=22①，对1、m2系统，由功能关系，得 守恒，B正确。 m R-m:hh-Rsin 30 由于机械能守恒，小球不可能摆到标志线以上的位置， C错误。 ③，设细绳断后m2沿斜面上升的距离为s',对m2,由 整直向下移动钉子，小球有可能绕钉子做圆周运动，所 机械能守恒定律，得sin30°=7m防2国，小球 能达到的最高点可能在标志线以下，D正确。 2沿斜面上升的最大距离s=√2R十8⑤，联立得s= 5.B解析：木块以水平初速度%出发，恰好能完成一个 完整的圈周运动，根据动能定理有一2πfL=0一 (2+2-E)R. 21+e 2,你释/一B正流 1 R®· (2)对m,由机械能守恒定律，得7m2=mg 6.C解析：由P=Fu, 联立①@③⑥式，得m-22+1 f=kv, 172 2 F合=ma=F-f, 热点强化卷4功能关系 可知随着速度增大，牵引力减小，阻力增大，合外力变 1,B解析：加速助跑过程中，运动员的速度增大，动能增 小，故A、B错误： 加，A正确：撑杆从开始形变到恢复形变，先是运动员的 当汽车达到最大速度时，有P=Fvmx=∫vmx=kax 部分动能转化为杆的弹性势能，之后弹性势能转化为运 P 动员的动能与重力势能，杆的弹性势能不是一直增加 解得s√卡，故C正确： 的，B错误：起跳上升过程中，运动员的高度在不断增 合外力做的功等于电动机做的功与阻力做的功之和，所 大，所以运动员的重力势能增加，C正确：运动员越过横 以合外力做的功小于Pt,故D错误。 杆下落的过程中，他的高度降低，速度增大，重力势能转 7.AB解析：由题图可得E0=mgh=30J,其中h= 化为动能，即重力势能减少、动能增加，D正确。 3m,则m=1kg,动能和重力势能之和减小，机械能 2.A解析：设斜面倾角为0，物块滑到斜面底端时的动能 不守恒，故A正确；由题图可知，物块到达底端时动 为E0,物块在斜面上滑行的长度对应的水平位移为 1 xo,应用动能定理，在斜面上有(mgsin0一ngcos0)· 能为10J,由E=2m2,可得v=25ms,由2 co3)Ek,在水平地面上有一mg(x-x0)=E- 62=2as得，a= 二w=2m,故C错误：设斜面 2s Ek,即Ek=一H'mg(x一x0)十Eko,综上所述可知，两 倾角为0，有sin0=0.6,cos0-0.8,由牛顿第二定律 段Ek-x图线为直线，故A正确，BC、D错误。 有mgsin0-mgcos0=ma,解得u=0.5,故B正确： 3.A解析：运动员下落过程中（影极绳被拉直之前）所受 下滑2.0m时，动能、重力势能之和为22J,故机械能 阻力恒定，且下落的加滤度为号R,由此可如，阻力大小 损失8J,故D错误。 8.CD解析：体验者和弹性绳组成的系统机械能守恒，体 为方mg。 验者的机械能不守恒，故A错误。 38