第八章：机械能守恒定律 章末综合检测（基础卷）-2024-2025学年高一物理同步题型分类讲与练（人教版2019必修第二册）

第八章：机械能守恒定律 章末综合检测（基础卷） 物 理 （考试时间：75分钟 试卷满分：100分） 第Ⅰ卷 选择题（46分） 一、选择题（本题共10小题，共46分。在每小题给出的四个选项中，第1~7题只有一项符合题目要求，每小题4分；8~10题有多项符合题目要求，全部选对的得6分，选对但不全的得3分，有选错的得0分。） 1．（24-25高一下·江苏苏州·月考）下列关于功和功率说法中正确的是（　　） A．摩擦力可能对物体做正功或做负功，也可能不做功 B．若一个力对物体做功为零，则该物体一定处于静止状态 C．速度大的汽车其发动机功率一定大 D．有力作用在物体上，并且物体也发生了位移时，力对物体一定做功 2．（23-24高一下·福建福州·期末）一质量为0.5kg的物体在水平路面上运动的图像如图所示，根据图像可知（　　） A．AB段合外力做功为100J B．BC段和CD段物体受的合外力相同 C．CD段和DE段合外力做功相同 D．运动到E点时离出发点最远 3．（23-24高二下·广东深圳·月考）一辆“复兴号”模型小机车在水平路面上由静止启动，在前5s内做匀加速直线运动，5s末达到额定功率，之后保持以额定功率运动，其图像如图所示。已知汽车的质量为，汽车受到地面的阻力为车重的0.1倍，g取，则以下说法正确的是（    ） A．汽车在前5s内的牵引力为 B．汽车速度为25m/s时的加速度为 C．汽车的额定功率为80kW D．汽车的最大速度为150m/s 4．（24-25高一下·辽宁沈阳·月考）如图所示，无人机沿圆弧向上匀速爬升，则无人机（　　） A．所受合外力为0 B．加速度恒定 C．所受的各个力做功总和为零 D．重力做负功，重力势能减小 5．（24-25高一下·北京·期中）一个人将一质量为m的物体举高h并使物体获得速度v，则（    ） A．合力对物体做功为 B．人对物体做功为 C．人对物体做功为mgh D．人对物体做功为 6．（24-25高一下·山东·期中）一足够长的固定斜面，其表面一段光滑，其他部分粗糙。一物块以的初动能沿斜面向上运动，然后返回到出发位置。整个运动过程中物块的动能随位移的变化关系如图所示，的其中一条线段与轴平行。已知物块质量为，重力加速度为，下列说法正确的是（　　） A．斜面的段是光滑的，段是粗糙的 B．物块返回到原位置时动能仍然为 C．斜面倾角的正弦值可以表示为 D．斜面倾角的正弦值可以表示为 7．（23-24高一下·重庆沙坪坝·期末）如图所示，光滑斜面的倾角为，与光滑水平面在O点连接．质量均为m的两个小球a、b用长为L的轻杆相连．初始时，球a靠在斜面上，球b置于水平面，连接a，b的轻杆与水平面的夹角。同时由静止释放两球，球a沿斜面下滑，球b沿水平面运动。重力加速度为g，当轻杆与水平面夹角时，球b的速度的大小为（　　） A． B． C． D． 8．（23-24高一下·广西贵港·期末）某游客领着孩子在贵港市龙潭森林公园游玩时，孩子不小心将手中质量为m的玩具皮球掉落，皮球从A点滚到了山脚下的B点，高度标记如图所示。重力加速度大小为g。在皮球从A点运动到B点的过程中（　　） A．皮球所受重力做的功为 B．皮球所受重力做的功为 C．皮球的重力势能减少 D．皮球的重力势能减少 9．（24-25高一下·浙江·期中）如图所示为某型号电动车，其额定功率P=480W，车重M=40kg。一位质量m=60kg的乘员在平直路面试驾该车，电动车行驶中受到综合阻力为总重力的k=0.08倍，电动车从静止开始以额定功率启动，并沿直线行驶。则该电动车（　　） A．能达到的最大速率为6m/s B．做匀加速直线运动 C．速度为3m/s时的加速度大小为1.6m/s² D．若达到最大速率用时10s，则电动车前进的距离为37.5m 10．（24-25高一下·全国·期末）如图所示，长度为L的轻杆上端连着一质量为m的小球A（可视为质点），杆的下端用铰链固接于水平面上的O点。置于同一水平面上的立方体B恰与A接触，立方体B的质量为M。今有微小扰动，使杆向右倾倒，各处摩擦均不计，而A与B刚脱离接触的瞬间，杆与地面夹角恰为30°，重力加速度为g，则下列说法正确的是（　　） A．分离前B的机械能一直增加 B．分离时A的加速度大于g C．A与B刚脱离接触的瞬间，B的速率为 D．A、B质量之比为4∶1 第Ⅱ卷 非选择题 （54分） 二、实验题（本题共2小题，每空2分，共16分。） 11．（24-25高一下·辽宁沈阳·月考）某小组的同学通过探讨设计了一套方案来测量动摩擦因数，实验装置如图甲所示，将足够长的木板固定在水平面上，固定有遮光条的滑块从光电门的右侧以某初速度向左运动，经过一段时间滑块静止在光电门的左侧某位置，测出遮光条经过光电门时的遮光时间t和滑块静止时遮光条到光电门的距离x，改变滑块的初速度，重复以上操作，已知重力加速度大小为g。 （1）实验前测得遮光条的宽度为d，含遮光条的滑块质量为m，则滑块经过光电门时的动能 （用给定的物理量符号表示）。 （2）实验时获得多组数据后，得出的图像如图乙所示，该图像的纵坐标为x，则横坐标为 （填“ ”“ ”或“ ”）。若直线的斜率为k，则滑块与木板之间的动摩擦因数 （用题中物理量的符号d，k和g表示）。 12．（24-25高一下·广东广州·期中）某同学利用此装置验证系统机械能守恒。装置如图甲所示，一根轻绳跨过轻质定滑轮与两个相同的重物P、Q相连，重物P、Q质量均为m，在重物Q的下面通过轻质挂钩悬挂待测物块Z，重物P的下端与穿过打点计时器的纸带相连，已知当地重力加速度为 （1）某次实验中，先接通频率为50Hz的交流电源，再由静止释放系统，得到如图乙所示的纸带，其中s1=4.47cm，s2=5.34cm，s3=6.21cm，s4=7.10cm，s5=7.98cm，s6=8.86cm。则系统运动的加速度a= m/s2，5点的速度v5= m/s（保留三位有效数字）； （2）利用纸带可以验证系统机械能守恒，测量纸带得出1点到5点的距离为h，求出1点速度为v1，5点的速度为v5，根据以上数据，可求重物由1点运动到5点时系统重力势能减少量等于 ，系统动能的增加量等于 ，在误差允许的范围内系统重力势能的减少量等于系统动能的增加量，则系统机械能守恒（表达式用题中M、m、v1、v5、g、h字母表示）。 （3）忽略各类阻力，求出物块Z质量的测量值为M= （表达式用题中m、a、g字母表示）； 三、计算题（本题共3小题，共38分。） 13．（23-24高一下·四川内江·月考）额定功率为80kW的汽车，在平直公路上行驶最大速度是20m/s，汽车质量，如果汽车从静止开始先做加速度为的匀加速直线运动，达到额定功率后以额定功率行驶，在运动过程中阻力不变，则： （1）汽车受到的阻力多大？ （2）汽车匀加速运动时受到的牵引力多大？ （3）汽车做匀加速直线运动持续的时间是多少？ 14．（24-25高一下·湖北宜昌·期中）如图所示，一固定斜面底端B处有一弹性挡板，现将物块从斜面顶端A点由静止释放，物块下滑与挡板第一次碰撞前后的v-t图像如图乙所示，已知物块与弹性挡板碰撞后都原速率弹回，重力加速度取g=10 m/s2。求∶ （1）物块与斜面之间的动摩擦因数。 （2）物块在斜面上滑过的总路程s。 15．（24-25高一下·湖北武汉·月考）如图所示，在距地面上方h的光滑水平台面上，质量为的物块左侧压缩一个轻质弹簧，弹簧与物块未拴接。物块与左侧竖直墙壁用细线拴接，使物块静止在O点。水平台面右侧有一倾角为的光滑斜面，半径分别为和的两个光滑圆形轨道固定在粗糙的水平地面上，且两圆轨道分别与水平面相切于C、两点，两圆最高点分别为D、F。现剪断细线，弹簧恢复原长后与物块脱离，脱离时物块的速度，物块离开水平台面后恰好无碰撞地从A点落入光滑斜面上，运动至B点后（在B点无能量损失）沿粗糙的水平面从C点进入光滑竖直圆轨道且通过最高点D，已知物块与水平面间的动摩擦因数，AB长度，BC距离，，已知：sin37°=0.6，cos37°=0.8。 （1）求水平台面的高度h； （2）求物块经过D点时对圆轨道的压力； （3）为了让物块能从E点进入圆轨道且中途不脱离轨道，则C、间的距离应满足什么条件？ 1 / 6 学科网（北京）股份有限公司 $$ 第八章：机械能守恒定律 章末综合检测（基础卷） 物 理 （考试时间：75分钟 试卷满分：100分） 第Ⅰ卷 选择题（46分） 一、选择题（本题共10小题，共46分。在每小题给出的四个选项中，第1~7题只有一项符合题目要求，每小题4分；8~10题有多项符合题目要求，全部选对的得6分，选对但不全的得3分，有选错的得0分。） 1．（24-25高一下·江苏苏州·月考）下列关于功和功率说法中正确的是（　　） A．摩擦力可能对物体做正功或做负功，也可能不做功 B．若一个力对物体做功为零，则该物体一定处于静止状态 C．速度大的汽车其发动机功率一定大 D．有力作用在物体上，并且物体也发生了位移时，力对物体一定做功 【答案】A 【解析】A．当摩擦力的方向与位移方向同向时，摩擦力做正功，反向时，摩擦力做负功，二者垂直时不做功，故摩擦力可能对物体做正功或做负功，也可能不做功，故A正确； B．若一个力对物体做功为零，则可能该物体位移方向与力的方向垂直，物体不一定处于静止状态，故B错误； C．根据可知，若汽车的速度大，但是牵引力较小，其发动机功率不一定大，故C错误； D．有力作用在物体上，并且物体也发生了位移时，但如果力与位移垂直，则力不做功，故D错误。 故选A。 2．（23-24高一下·福建福州·期末）一质量为0.5kg的物体在水平路面上运动的图像如图所示，根据图像可知（　　） A．AB段合外力做功为100J B．BC段和CD段物体受的合外力相同 C．CD段和DE段合外力做功相同 D．运动到E点时离出发点最远 【答案】B 【解析】A．图像的斜率表示加速度，AB段斜率为0，即合力为0，则AB段合外力做功为0，故A错误； B．BC段和CD段图像的斜率相同，即加速度相同，则BC段和CD段物体受的合外力相同，故B正确； C．CD段物体做加速运动，合力做正功，DE段物体做减速运动，合力做负功，可知，CD段和DE段合外力做功不相同，故C错误； D．根据图像可知，AC段物体沿正方向运动，CE段物体沿负方向运动，可知，物体运动到C点时离出发点最远，故D错误。 故选B。 3．（23-24高二下·广东深圳·月考）一辆“复兴号”模型小机车在水平路面上由静止启动，在前5s内做匀加速直线运动，5s末达到额定功率，之后保持以额定功率运动，其图像如图所示。已知汽车的质量为，汽车受到地面的阻力为车重的0.1倍，g取，则以下说法正确的是（    ） A．汽车在前5s内的牵引力为 B．汽车速度为25m/s时的加速度为 C．汽车的额定功率为80kW D．汽车的最大速度为150m/s 【答案】B 【解析】A．由速度时间图线知，匀加速运动的加速度大小 根据牛顿第二定律得 解得牵引力为 故A错误； BC．汽车的额定功率 汽车在25时的牵引力 根据牛顿第二定律得，加速度 故B正确，C错误； D．当牵引力等于阻力时，速度最大，则最大速度 故D错误。 故选B。 4．（24-25高一下·辽宁沈阳·月考）如图所示，无人机沿圆弧向上匀速爬升，则无人机（　　） A．所受合外力为0 B．加速度恒定 C．所受的各个力做功总和为零 D．重力做负功，重力势能减小 【答案】C 【解析】A．无人机做匀速圆周运动，则所受合外力指向圆心，不为零，故A错误； B．无人机做匀速圆周运动，加速度时刻指向圆心，方向改变，则加速度改变，故B错误； C．无人机做匀速圆周运动，则所受合外力指向圆心，合外力即向心力不做功，则所受的各个力做功总和为零，故C正确； D．飞机向上运动，高度增加，则重力做负功，重力势能增加，故D错误。 故选C。 5．（24-25高一下·北京·期中）一个人将一质量为m的物体举高h并使物体获得速度v，则（    ） A．合力对物体做功为 B．人对物体做功为 C．人对物体做功为mgh D．人对物体做功为 【答案】B 【解析】A．根据动能定理得 合力对物体做功为，A错误； BCD．根据动能定理得 解得 人对物体做功为，B正确，CD错误。 故选B。 6．（24-25高一下·山东·期中）一足够长的固定斜面，其表面一段光滑，其他部分粗糙。一物块以的初动能沿斜面向上运动，然后返回到出发位置。整个运动过程中物块的动能随位移的变化关系如图所示，的其中一条线段与轴平行。已知物块质量为，重力加速度为，下列说法正确的是（　　） A．斜面的段是光滑的，段是粗糙的 B．物块返回到原位置时动能仍然为 C．斜面倾角的正弦值可以表示为 D．斜面倾角的正弦值可以表示为 【答案】D 【解析】A．由图像可知从斜面上向下运动时，段动能保持不变，说明重力沿斜面向下的分力与滑动摩擦力平衡 故斜面的段是粗糙的，段是光滑的，故A错误； B．由图像可知物块返回到原位置时动能为，故B错误； CD．物块在斜面的段沿斜面向上运动时，由动能定理得 又 得 故C错误，D正确。 故选D。 7．（23-24高一下·重庆沙坪坝·期末）如图所示，光滑斜面的倾角为，与光滑水平面在O点连接．质量均为m的两个小球a、b用长为L的轻杆相连．初始时，球a靠在斜面上，球b置于水平面，连接a，b的轻杆与水平面的夹角。同时由静止释放两球，球a沿斜面下滑，球b沿水平面运动。重力加速度为g，当轻杆与水平面夹角时，球b的速度的大小为（　　） A． B． C． D． 【答案】A 【解析】两小球下滑过程中，只有重力做功，系统机械能守恒，可得 又 联立，解得 故选A。 8．（23-24高一下·广西贵港·期末）某游客领着孩子在贵港市龙潭森林公园游玩时，孩子不小心将手中质量为m的玩具皮球掉落，皮球从A点滚到了山脚下的B点，高度标记如图所示。重力加速度大小为g。在皮球从A点运动到B点的过程中（　　） A．皮球所受重力做的功为 B．皮球所受重力做的功为 C．皮球的重力势能减少 D．皮球的重力势能减少 【答案】AC 【解析】AB．重力做功与物体的运动路径无关，只与物体初、末位置的高度差有关，从A到B的高度差是H，所以皮球所受重力做的功为 故A正确，B错误； CD．由重力势能和重力做功的关系可知，从A到B重力势能变化为 即皮球的重力势能减少，故C正确，D错误； 故选AC。 9．（24-25高一下·浙江·期中）如图所示为某型号电动车，其额定功率P=480W，车重M=40kg。一位质量m=60kg的乘员在平直路面试驾该车，电动车行驶中受到综合阻力为总重力的k=0.08倍，电动车从静止开始以额定功率启动，并沿直线行驶。则该电动车（　　） A．能达到的最大速率为6m/s B．做匀加速直线运动 C．速度为3m/s时的加速度大小为1.6m/s² D．若达到最大速率用时10s，则电动车前进的距离为37.5m 【答案】AD 【解析】A．最高时速时 代入数据，解得 故A正确； B．根据牛顿第二定律 其中 整理可得 则速度增加牵引力减小，加速度减小，非匀加速直线运动，故B错误； C．当时，由， 解得 故C错误； D．根据动能定理可得 代入数据，解得 故D正确。 故选AD。 10．（24-25高一下·全国·期末）如图所示，长度为L的轻杆上端连着一质量为m的小球A（可视为质点），杆的下端用铰链固接于水平面上的O点。置于同一水平面上的立方体B恰与A接触，立方体B的质量为M。今有微小扰动，使杆向右倾倒，各处摩擦均不计，而A与B刚脱离接触的瞬间，杆与地面夹角恰为30°，重力加速度为g，则下列说法正确的是（　　） A．分离前B的机械能一直增加 B．分离时A的加速度大于g C．A与B刚脱离接触的瞬间，B的速率为 D．A、B质量之比为4∶1 【答案】AC 【解析】A．分离前A对B的弹力一直在对B做正功，B的机械能一直增加，故A正确； B．分离时刻，杆对A无弹力作用，A只受重力作用，分离时A的加速度于g，故B错误； C．分离时刻，小球水平速度与长方体速度相同，即 得A与B刚脱离接触的瞬间，A、B速率之比为 对A，分离时刻，根据牛顿第二定律有 联立以上，可得A与B刚脱离接触的瞬间，B的速率为 故C正确； D．在杆从竖直位置开始倒下到小球与立方体恰好分离的过程中，小球和立方体组成的系统机械能守恒，则有 联立解得 故D错误。 故选AC。 第Ⅱ卷 非选择题 （54分） 二、实验题（本题共2小题，每空2分，共16分。） 11．（24-25高一下·辽宁沈阳·月考）某小组的同学通过探讨设计了一套方案来测量动摩擦因数，实验装置如图甲所示，将足够长的木板固定在水平面上，固定有遮光条的滑块从光电门的右侧以某初速度向左运动，经过一段时间滑块静止在光电门的左侧某位置，测出遮光条经过光电门时的遮光时间t和滑块静止时遮光条到光电门的距离x，改变滑块的初速度，重复以上操作，已知重力加速度大小为g。 （1）实验前测得遮光条的宽度为d，含遮光条的滑块质量为m，则滑块经过光电门时的动能 （用给定的物理量符号表示）。 （2）实验时获得多组数据后，得出的图像如图乙所示，该图像的纵坐标为x，则横坐标为 （填“ ”“ ”或“ ”）。若直线的斜率为k，则滑块与木板之间的动摩擦因数 （用题中物理量的符号d，k和g表示）。 【答案】（1） （2） 【解析】（1）滑块经过光电门时的速度大小 由公式知 代入得 （2）[1] 根据动能定理有 整理得 变形得 由表达式可知，横坐标为。 [2]若直线的斜率为k，根据表达式可知，则滑块与木板之间的动摩擦因数为 12．（24-25高一下·广东广州·期中）某同学利用此装置验证系统机械能守恒。装置如图甲所示，一根轻绳跨过轻质定滑轮与两个相同的重物P、Q相连，重物P、Q质量均为m，在重物Q的下面通过轻质挂钩悬挂待测物块Z，重物P的下端与穿过打点计时器的纸带相连，已知当地重力加速度为 （1）某次实验中，先接通频率为50Hz的交流电源，再由静止释放系统，得到如图乙所示的纸带，其中s1=4.47cm，s2=5.34cm，s3=6.21cm，s4=7.10cm，s5=7.98cm，s6=8.86cm。则系统运动的加速度a= m/s2，5点的速度v5= m/s（保留三位有效数字）； （2）利用纸带可以验证系统机械能守恒，测量纸带得出1点到5点的距离为h，求出1点速度为v1，5点的速度为v5，根据以上数据，可求重物由1点运动到5点时系统重力势能减少量等于 ，系统动能的增加量等于 ，在误差允许的范围内系统重力势能的减少量等于系统动能的增加量，则系统机械能守恒（表达式用题中M、m、v1、v5、g、h字母表示）。 （3）忽略各类阻力，求出物块Z质量的测量值为M= （表达式用题中m、a、g字母表示）； 【答案】（1）5.50 2.11 （2）Mgh （3） 【解析】（1）[1]由题图乙可知，相邻计数点间的时间间隔为T=0.04s，根据逐差公式可得，系统运动的加速度为 [2]5点的瞬时速度为 （2）[1]对P、Q、Z整体分析，重物由1点运动到5点时系统重力势能减少量等于。 [2]系统动能的增加量等于 （3）对Q、Z整体分析，根据牛顿第二定律 有对P分析，根据牛顿第二定律有 联立解得 三、计算题（本题共3小题，共38分。） 13．（23-24高一下·四川内江·月考）额定功率为80kW的汽车，在平直公路上行驶最大速度是20m/s，汽车质量，如果汽车从静止开始先做加速度为的匀加速直线运动，达到额定功率后以额定功率行驶，在运动过程中阻力不变，则： （1）汽车受到的阻力多大？ （2）汽车匀加速运动时受到的牵引力多大？ （3）汽车做匀加速直线运动持续的时间是多少？ 【答案】（1）4000N （2）8000N （3）5s 【解析】（1）当汽车达到最大速度时，牵引力等于阻力，则汽车受到的阻力 （2）匀加速运动时 解得 （3）匀加速能达到的最大速度 加速时间 14．（24-25高一下·湖北宜昌·期中）如图所示，一固定斜面底端B处有一弹性挡板，现将物块从斜面顶端A点由静止释放，物块下滑与挡板第一次碰撞前后的v-t图像如图乙所示，已知物块与弹性挡板碰撞后都原速率弹回，重力加速度取g=10 m/s2。求∶ （1）物块与斜面之间的动摩擦因数。 （2）物块在斜面上滑过的总路程s。 【答案】（1）0.25 （2）6m 【解析】（1）由图像可知，物块下滑的加速度 上滑时的加速度大小 设斜面的倾角为，物块的质量为m，物块与斜面间的动摩擦因数为，由牛顿第二定律得 ， 代入数据得，， （2）对物块整个过程分析知：物块最终停在挡板处，由知斜面长L=2 m 设物块运动的路程为s，由动能定理得 代入数据得s=6m 15．（24-25高一下·湖北武汉·月考）如图所示，在距地面上方h的光滑水平台面上，质量为的物块左侧压缩一个轻质弹簧，弹簧与物块未拴接。物块与左侧竖直墙壁用细线拴接，使物块静止在O点。水平台面右侧有一倾角为的光滑斜面，半径分别为和的两个光滑圆形轨道固定在粗糙的水平地面上，且两圆轨道分别与水平面相切于C、两点，两圆最高点分别为D、F。现剪断细线，弹簧恢复原长后与物块脱离，脱离时物块的速度，物块离开水平台面后恰好无碰撞地从A点落入光滑斜面上，运动至B点后（在B点无能量损失）沿粗糙的水平面从C点进入光滑竖直圆轨道且通过最高点D，已知物块与水平面间的动摩擦因数，AB长度，BC距离，，已知：sin37°=0.6，cos37°=0.8。 （1）求水平台面的高度h； （2）求物块经过D点时对圆轨道的压力； （3）为了让物块能从E点进入圆轨道且中途不脱离轨道，则C、间的距离应满足什么条件？ 【答案】（1）2.4m （2）340N，方向竖直向上 （3）或 【解析】（1）剪断细线，物块离开水平台面后恰好无碰撞地从A点落入光滑斜面上， 则有 解得 则台面到A点的高度为 水平台面的高度为 （2）物块从离开水平台面到经过D点过程，根据动能定理可得 解得 物块经过D点时，根据牛顿第二定律可得 解得 根据牛顿第三定律可知，物块经过D点时对圆轨道的压力大小为340N，方向竖直向上。 （3）设物体刚好能到达E点，从 D到E的过程，根据动能定理可得 解得 设物体经过E点后刚好到达圆心等高处，根据动能定理可得 解得 设物体经过E点后刚好经过最高点F，则有 根据动能定理可得 联立解得 为了让物块能从E点进入圆轨道且不脱离轨道，则C、E间的距离应满足 或 1 / 6 学科网（北京）股份有限公司 $$