8.必修2 第八章 机械能守恒定律-高中物理·2025年高考真题按章分类

【高中物理人教版(2019)】 2025年高考真题-按章分类 必修第二册 第八章 机械能守恒定律 9个单选题 + 2个多选题 + 3个实验题 + 4个解答题 ---- 教 师 版 ---- 一、单选题 1.(2025高考·江西)如图所示，Ⅰ和Ⅱ分别为神舟二十号飞船的近地圆轨道、椭圆变轨轨道，Ⅲ为天和核心舱运行圆轨道，P、Q为变轨点。不计阻力，飞船在轨道Ⅱ上从P点到Q点运动过程中，下列选项正确的是(　　) A.速率增大，机械能增大 B.速率减小，机械能减小 C.速率增大，机械能不变 D.速率减小，机械能不变 1.D 根据题意可知，飞船在轨道Ⅱ上从P点到Q点运动过程中，只有万有引力做负功，则机械能不变，动能减小，即速率减小，选D。 2.(2025高考·全国卷)如图，撑杆跳高运动中，运动员经过助跑、撑杆起跳，最终越过横杆。若运动员起跳前助跑速度为10m/s，则理论上运动员助跑获得的动能可使其重心提升的最大高度为(重力加速度取10m/s2)(　　) A.4m B.5m C.6m D.7m 2.B 在理论上：当运动员在最高点速度为零时，重心提升高度最大，以地面为零势能面，根据机械能守恒定律有可得其理论的最大高度，选B。 3.(2025高考·四川)如图所示，倾角为的光滑斜面固定在水平地面上，安装在其顶端的电动机通过不可伸长轻绳与小车相连，小车上静置一物块。小车与物块质量均为m，两者之间动摩擦因数为。电动机以恒定功率P拉动小车由静止开始沿斜面向上运动。经过一段时间，小车与物块的速度刚好相同，大小为。运动过程中轻绳与斜面始终平行，小车和斜面均足够长，重力加速度大小为g，忽略其他摩擦。则这段时间内(  ) A.物块的位移大小为 B.物块机械能增量为 C.小车的位移大小为 D.小车机械能增量为 3.C 对物块根据牛顿第二定律有解得根据运动学公式有解得物块的位移大小为，A错误。物块机械能增量为，B错误。对小车根据动能定理有其中联立解得，C正确。小车机械能增量为，D错误。 4.(2025高考·山东)一辆电动小车上的光伏电池，将太阳能转换成的电能全部给电动机供电，刚好维持小车以速度v匀速运动，此时电动机的效率为。已知小车的质量为m，运动过程中受到的阻力(k为常量)，该光伏电池的光电转换效率为，则光伏电池单位时间内获得的太阳能为(　　) A. B. C. D. 4.A 根据题意小车匀速运动，则有小车的机械功率由于电动机的效率为，则有光伏电池的光电转换效率为，即可得，选A。 5.(2025高考·河北)随着我国航天事业飞速发展，人们畅想研制一种核聚变能源星际飞行器。从某星球表面发射的星际飞行器在飞行过程中只考虑该星球引力，不考虑自转，该星球可视为质量分布均匀的球体，半径为，表面重力加速度为。质量为m的飞行器与星球中心距离为r时，引力势能为。要使飞行器在距星球表面高度为的轨道上做匀速圆周运动，则发射初速度为(　　) A. B. C. D. 5.B 飞行器在轨道半径处的总机械能包括动能和势能。引力势能为根据万有引力提供向心力，在星球表面有，解得轨道速度满足，对应动能，总机械能根据机械能守恒，初始动能，解得，选B。 6.(2025高考·河南)野外高空作业时，使用无人机给工人运送零件。如图，某次运送过程中的一段时间内，无人机向左水平飞行，零件用轻绳悬挂于无人机下方，并相对于无人机静止，轻绳与竖直方向成一定角度。忽略零件所受空气阻力，则在该段时间内(　　) A.无人机做匀速运动 B.零件所受合外力为零 C.零件的惯性逐渐变大 D.零件的重力势能保持不变 6.D 无人机沿水平方向飞行，零件相对于无人机静止，也沿水平方向飞行做直线运动，故零件的高度不变，可知零件的重力势能保持不变，D正确。对零件受力分析，受重力和绳子的拉力，由于零件沿水平方向做直线运动，可知合外力沿水平方向，提供水平方向的加速度。零件水平向左做匀加速直线运动，AB错误。惯性的大小只与质量有关，零件的质量不变，故零件的惯性不变，C错误。 7.(2025高考·云南)如图所示，质量为m的滑块(视为质点)与水平面上MN段的动摩擦因数为，与其余部分的动摩擦因数为，且。第一次，滑块从I位置以速度向右滑动，通过MN段后停在水平面上的某一位置，整个运动过程中，滑块的位移大小为，所用时间为；第二次，滑块从Ⅱ位置以相同速度向右滑动，通过MN段后停在水平面上的另一位置，整个运动过程中，滑块的位移大小为，所用时间为。忽略空气阻力，则(　　) A. B. C. D. 7.A 对两种运动的整个过程根据能量守恒有，可得，CD错误。根据牛顿第二定律可得由于，故滑块在MN上时的加速度大，根据前面分析可知两次运动的总位移相等，即两次运动过程中图像与横轴围成的面积相等，由于第二次时滑块距离M点的距离较近，根据公式可知第二次到达M点时速度较大，作出整个过程中两种运动状态的图像 可得，A正确，B错误。 8.(2025高考·云南)如图所示，中老铁路国际旅客列车从云南某车站由静止出发，沿水平直轨道逐渐加速到144km/h，在此过程中列车对座椅上的一高中生所做的功最接近(  ) A.4×105J B.4×104J C.4×103J D.4×102J 8.B 高中生的质量约为50kg，根据动能定理有，选B。 9.(2025高考·浙江)地球和哈雷彗星绕太阳运行的轨迹如图所示，彗星从a运行到b、从c运行到d的过程中，与太阳连线扫过的面积分别为和，且。彗星在近日点与太阳中心的距离约为地球公转轨道半径的0.6倍，则彗星(　　) A.在近日点的速度小于地球的速度 B.从b运行到c的过程中动能先增大后减小 C.从a运行到b的时间大于从c运行到d的时间 D.在近日点加速度约为地球的加速度的0.36倍 9.C 地球绕太阳做匀速圆周运动，万有引力提供向心力过近日点做一个以太阳为圆心的圆形轨道，卫星在该圆形轨道上的速度比彗星在椭圆轨道上近日点速度小，而比地球公转的速度大，因此哈雷彗星在近日点的速度大于地球绕太阳的公转速度，A错误。从b运行到c的过程中万有引力与速度方向夹角一直为钝角，哈雷彗星速度一直减小，因此动能一直减小，B错误。根据开普勒第二定律可知哈雷彗星绕太阳经过相同的时间扫过的面积相同，根据可知从a运行到b的时间大于从c运行到d的时间，C正确。万有引力提供加速度则哈雷彗星的加速度与地球的加速度比值为，D错误。 二、多选题 10.(2025高考·江西)每逢端午节，江西各地常会举办热闹非凡的赛龙舟活动。利用与某龙舟同方向匀速直线飞行的无人机跟踪拍摄，发现在某段时间内该龙舟做匀加速和匀减速交替的周期性直线运动。若以无人机为参考系，该龙舟在时间内速度由0增加到(划桨阶段)，再经历时间速度减为0(未划桨阶段)，则关于这段时间内该龙舟的位置x、速度v、加速度a、动能与时间t的关系，下列图像可能正确的是(　　) A. B. C. D. 10.AB 位移时间图像斜率代表速度，所以斜率先增大后减小，再增大再减小，A正确。龙舟在时间内速度由0增加到(划桨阶段)，再经历时间速度减为0，速度方向始终为正向，B正确。因为是匀加速和匀减速，所以加速度在时间内是不变的，后0.6s内也是不变的，C错误。根据可知，前开口向上，D错误。 11.(2025高考·浙江)月球有类似于地球的南北两极和纬度。如图所示，月球半径为R，表面重力加速度为，不考虑月球自转。从月球北极正上方水平发射一物体，要求落在纬度的M处，其运动轨迹为椭圆的一部分。假设月球质量集中在球心O点，如果物体沿椭圆运动的周期最短，则(　　) A.发射点离月面的高度 B.物体沿椭圆运动的周期为 C.此椭圆两焦点之间的距离为 D.若水平发射的速度为v，发射高度为h，则物体落到M处的速度 11.BC 根据题意可知椭圆轨道的一个焦点为，设椭圆的另外一个焦点为，如图所示 设椭圆的半长轴为，焦距为，根据椭圆知识可知根据开普勒第三定律可知如果物体沿椭圆运动的周期最短，则椭圆的半长轴最小，根据几何关系可知当垂直于时，半长轴最小，如图所示 由几何关系有解得根据几何关系可得椭圆的焦距，C正确。根据几何关系可得发射点离月面的高度，A错误。设物体绕月球表面做匀速圆周运动时的周期为，则由重力提供向心力得结合开普勒第三定律联立可得物体沿椭圆运动的周期为，B正确，由引力势能公式结合万有引力公式结合机械能守恒定律有联立可得，D错误。 三、实验题 12.(2025高考·江西)某小组利用气垫导轨、两个光电门、滑块、遮光片等，组成具有一定倾角的导轨装置，研究机械能守恒定律。重力加速度g取。 (1)实验前，应合理安装实验器材。图(a)中光电门 的位置安装不合理，应如何调整 ： (2)实验时，导轨倾斜角的正弦值，光电门1、2相距L。将宽度的遮光片固定于滑块上，从导轨最左端静止释放滑块，分别记录遮光片通过光电门1、2的时间和。移动光电门2的位置改变L，重复实验，所测数据见下表。 … 滑块经过光电门1、2的速度分别为和。当时， ，滑块通过两光电门下降的高度 。(结果保留2位小数) (3)处理上表数据，并绘制关系曲线(其中)，如图(b)所示。根据图(b)中的信息，分析滑块在下滑过程中机械能是否守恒： ，并给出理由： 。 12.【答案】(1)1 光电门1安装不合理； 适当向右移动光电门1 由图可知，光电门1靠近释放点，滑块到光电门1的距离较短，速度较小，导致滑块通过光电门1的速度测量误差较大。 (2)1.01 当时，由表格可知通过光电门2的时间为故通过光电门2的速度 3.98 根据几何关系可得滑块通过两光电门下降的高度 (3)守恒；根据图(b)可知其斜率约为故在误差范围内成立，说明下滑过程中滑块的动能增加量等于重力势能的减少量，即机械能守恒。 13.(2025高考·江苏)小明同学探究机械能守恒定律，实验装置如图。实验时，将小钢球在斜槽上某位置A由静止释放，钢球沿斜槽通过末端O处的光电门，光电门记录下钢球的遮光时间t。用游标卡尺测出钢球的直径d，由得出其通过光电门的速度v，再计算出动能增加量。用刻度尺测得钢球下降的高度h，计算出重力势能减少量。 (1)安装实验装置的操作有： ①在斜槽末端安装光电门    ②调节斜槽在竖直平面内 ③调节斜槽末端水平        ④将斜槽安装到底座上 其合理的顺序是 (选填“A”“B”或“C”)。 A.①②③④ B.④②③① C.④①②③ (2)测量钢球直径的正确操作是图中 (选填“甲”或“乙”)所示的方式。 (3)在斜槽上5个不同的位置由静止释放钢球。测量得出的实验数据见表1。已知钢球的质量，重力加速度。请将下表的数据补充完整。 表1 4.00 5.00 6.00 7.00 8.00 4.90 6.25 7.45 8.78 10.0 7.84 9.80 11.8 13.7 (4)实验数据表明，明显小于，钢球在下降过程中发生机械能的损失。小明认为，机械能的损失主要是由于钢球受到的摩擦力做功造成的。 为验证此猜想，小明另取一个完全相同的斜槽按下图平滑对接。若钢球从左侧斜槽上A点由静止释放，运动到右侧斜槽上，最高能到达B点，A、B两点高度差为H.则该过程中，摩擦力做功大小的理论值 (用m、g、H表示)。 (5)用上图的装置，按表1中所列部分高度h进行实验，测得摩擦力做功大小。由于观察到H值较小，小明认为，AO过程摩擦力做功近似等于AB过程的一半，即。然后通过表1的实验数据，计算出AO过程损失的机械能。整理相关数据，见表2。 表2 4.00 5.00 6.00 7.00 2.94 3.55 4.35 4.92 0.98 1.08 1.18 1.27 上表中与相差明显。小明认为这是由于用近似计算不合理。你是否同意他的观点？ 请根据表2数据简要说明理由。 13.【答案】(1)C 正确步骤为将斜槽安置于底座，安装光电门，调节斜槽在竖直平面内，调节斜槽末端水平，序号为④①②③，选C。 (2)甲 测量小球直径的正确操作需要确保测量工具与小球接触良好，并且小球的位置不会导致测量误差。在图中的情形中，甲图示显示出的卡尺测量方式更准确地使卡尺的两测量面与小球的表面垂直接触，适合测量直径。而乙图因为夹持不住小球，使得小球并没有夹在量爪之间，测量不准确。故选甲。 (3)15.7 根据可知下降高度为时减少的重力势能为下降高度为的二倍，代入数据可得 (4)mgH 根据动能定理可得可得。 (5)不同意，原因是小球减小的重力势能有一部分转化为小球的转动动能，相差很大的原因是小球的转动动能没有计入。 14.(2025高考·河南)实验小组利用图1所示装置验证机械能守恒定律。可选用的器材有：交流电源(频率)、铁架台、电子天平、重锤、打点计时器、纸带、刻度尺等。 (1)下列所给实验步骤中，有4个是完成实验必需且正确的，把它们选择出来并按实验顺序排列： (填步骤前面的序号) ①先接通电源，打点计时器开始打点，然后再释放纸带 ②先释放纸带，然后再接通电源，打点计时器开始打点 ③用电子天平称量重锤的质量 ④将纸带下端固定在重锤上，穿过打点计时器的限位孔，用手捏住纸带上端 ⑤在纸带上选取一段，用刻度尺测量该段内各点到起点的距离，记录分析数据 ⑥关闭电源，取下纸带 (2)图2所示是纸带上连续打出的五个点A、B、C、D、E到起点的距离。则打出B点时重锤下落的速度大小为 (保留3位有效数字)。 (3)纸带上各点与起点间的距离即为重锤下落高度h，计算相应的重锤下落速度v，并绘制图3所示的关系图像。理论上，若机械能守恒，图中直线应 (填“通过”或“不通过”)原点且斜率为 (用重力加速度大小g表示)。由图3得直线的斜率 (保留3位有效数字)。 (4)定义单次测量的相对误差，其中是重锤重力势能的减小量，是其动能增加量，则实验相对误差为 (用字母k和g表示)；当地重力加速度大小取，则 (保留2位有效数字)，若，可认为在实验误差允许的范围内机械能守恒。 14.【答案】(1)④①⑥⑤ 实验步骤为：将纸带下端固定在重锤上，穿过打点计时器的限位孔，用手捏住纸带上端，先接通电源，打点计时器开始打点，然后再释放纸带，关闭电源，取下纸带，在纸带上选取一段，用刻度尺测量该段内各点到起点的距离，记录分析数据，根据原理可知质量可以约掉，不需要用电子天平称量重锤的质量。故选择正确且正确排序为④①⑥⑤。 (2)1.79； 根据题意可知纸带上相邻计数点时间间隔根据匀变速直线运动中间时刻瞬时速度等于该过程平均速度可得代入数据可得。 (3)通过 根据整理可得可知理论上，若机械能守恒，图中直线应通过原点，且斜率 18.6 由图3得直线的斜率 (4) 根据题意有可得。 5.1 当地重力加速度大小取，代入数据可得。 四、解答题 15.(2025高考·安徽)如图，M、N为固定在竖直平面内同一高度的两根细钉，间距。一根长为的轻绳一端系在M上，另一端竖直悬挂质量的小球，小球与水平地面接触但无压力。时，小球以水平向右的初速度开始在竖直平面内做圆周运动。小球牵引着绳子绕过N、M，运动到M正下方与M相距L的位置时，绳子刚好被拉断，小球开始做平抛运动。小球可视为质点，绳子不可伸长，不计空气阻力，重力加速度g取。 (1)求绳子被拉断时小球的速度大小，及绳子所受的最大拉力大小； (2)求小球做平抛运动时抛出点到落地点的水平距离； (3)若在时，只改变小球的初速度大小，使小球能通过N的正上方且绳子不松弛，求初速度的最小值。 15.【答案】(1)， 小球从最下端以速度v0抛出到运动到M正下方距离为L的位置时，根据机械能守恒定律在该位置时根据牛顿第二定律解得，。 (2)4m 小球做平抛运动时，解得x=4m。 (3) 若小球经过N点正上方绳子恰不松弛，则满足从最低点到该位置由动能定理解得。 16.(2025高考·福建)如图甲，水平地面上有A、B两个物块，两物块质量均为0.2kg，A与地面动摩擦因数为，B与地面无摩擦，两物块在外力F的作用下向右前进，F与位移x的图如图乙所示，P为圆弧最低点，M为最高点，水平地面长度大于4m，重力加速度。 (1)求，F做的功； (2)时，A与B之间的弹力； (3)要保证B能到达M点，圆弧半径满足的条件。 16.【答案】(1)1.5J 求，F做的功 (2)0.5N 对AB整体，根据牛顿第二定律其中对B根据牛顿第二定律联立解得。 (3) 当A、B之间的弹力为零时，A、B分离，根据(2)分析可知此时此时过程中，对A、B根据动能定理根据题图可得从点到点，根据动能定理在点的最小速度满足联立可得即圆弧半径满足的条件。 17.(2025高考·黑吉辽蒙卷)如图，一雪块从倾角的屋顶上的点由静止开始下滑，滑到A点后离开屋顶。O、A间距离，A点距地面的高度，雪块与屋顶的动摩擦因数。不计空气阻力，雪块质量不变，取，重力加速度大小。求： (1)雪块从A点离开屋顶时的速度大小； (2)雪块落地时的速度大小，及其速度方向与水平方向的夹角。 17.【答案】(1)5m/s 雪块在屋顶上运动过程中，由动能定理代入数据解得雪块到A点速度大小为。 (2)8m/s，60° 雪块离开屋顶后，做斜向下抛运动，由动能定理代入数据解得雪块到地面速度大小速度与水平方向夹角，满足解得。 18.(2025高考·广东)如图所示，用开瓶器取出紧塞在瓶口的软木塞时，先将拔塞钻旋入木塞内，随后下压把手，使齿轮绕固定支架上的转轴转动，通过齿轮啮合，带动与木塞相固定的拔塞钻向上运动。从0时刻开始，顶部与瓶口齐平的木塞从静止开始向上做匀加速直线运动，木塞所受摩擦力f随位移大小x的变化关系为，其中为常量，h为圆柱形木塞的高，木塞质量为m，底面积为S，加速度为a，齿轮半径为r，重力加速度为g，瓶外气压减瓶内气压为且近似不变，瓶子始终静止在桌面上。(提示：可用图线下的“面积”表示f所做的功)求： (1)木塞离开瓶口的瞬间，齿轮的角速度。 (2)拔塞的全过程，拔塞钻对木塞做的功W。 (3)拔塞过程中，拔塞钻对木塞作用力的瞬时功率P随时间t变化的表达式。 18.【答案】(1) 木塞的末速度等于齿轮线速度，对木塞，根据运动学公式根据角速度和线速度的关系联立可得。 (2) 根据题意画出木塞摩擦力与运动距离的关系图如图所示 可得摩擦力对木塞所做的功为对木塞，根据动能定理解得。 (3) 设开瓶器对木塞的作用力为，对木塞，根据牛顿第二定律速度位移开瓶器的功率联立可得。 16 / 16 学科网（北京）股份有限公司 $ 【高中物理人教版(2019)】 2025年高考真题-按章分类 必修第二册 第八章 机械能守恒定律 9个单选题 + 2个多选题 + 3个实验题 + 4个解答题 ---- 学 生 版 ---- 一、单选题 1.(2025高考·江西)如图所示，Ⅰ和Ⅱ分别为神舟二十号飞船的近地圆轨道、椭圆变轨轨道，Ⅲ为天和核心舱运行圆轨道，P、Q为变轨点。不计阻力，飞船在轨道Ⅱ上从P点到Q点运动过程中，下列选项正确的是(　　) A.速率增大，机械能增大 B.速率减小，机械能减小 C.速率增大，机械能不变 D.速率减小，机械能不变 2.(2025高考·全国卷)如图，撑杆跳高运动中，运动员经过助跑、撑杆起跳，最终越过横杆。若运动员起跳前助跑速度为10m/s，则理论上运动员助跑获得的动能可使其重心提升的最大高度为(重力加速度取10m/s2)(　　) A.4m B.5m C.6m D.7m 3.(2025高考·四川)如图所示，倾角为的光滑斜面固定在水平地面上，安装在其顶端的电动机通过不可伸长轻绳与小车相连，小车上静置一物块。小车与物块质量均为m，两者之间动摩擦因数为。电动机以恒定功率P拉动小车由静止开始沿斜面向上运动。经过一段时间，小车与物块的速度刚好相同，大小为。运动过程中轻绳与斜面始终平行，小车和斜面均足够长，重力加速度大小为g，忽略其他摩擦。则这段时间内(  ) A.物块的位移大小为 B.物块机械能增量为 C.小车的位移大小为 D.小车机械能增量为 4.(2025高考·山东)一辆电动小车上的光伏电池，将太阳能转换成的电能全部给电动机供电，刚好维持小车以速度v匀速运动，此时电动机的效率为。已知小车的质量为m，运动过程中受到的阻力(k为常量)，该光伏电池的光电转换效率为，则光伏电池单位时间内获得的太阳能为(　　) A. B. C. D. 5.(2025高考·河北)随着我国航天事业飞速发展，人们畅想研制一种核聚变能源星际飞行器。从某星球表面发射的星际飞行器在飞行过程中只考虑该星球引力，不考虑自转，该星球可视为质量分布均匀的球体，半径为，表面重力加速度为。质量为m的飞行器与星球中心距离为r时，引力势能为。要使飞行器在距星球表面高度为的轨道上做匀速圆周运动，则发射初速度为(　　) A. B. C. D. 6.(2025高考·河南)野外高空作业时，使用无人机给工人运送零件。如图，某次运送过程中的一段时间内，无人机向左水平飞行，零件用轻绳悬挂于无人机下方，并相对于无人机静止，轻绳与竖直方向成一定角度。忽略零件所受空气阻力，则在该段时间内(　　) A.无人机做匀速运动 B.零件所受合外力为零 C.零件的惯性逐渐变大 D.零件的重力势能保持不变 7.(2025高考·云南)如图所示，质量为m的滑块(视为质点)与水平面上MN段的动摩擦因数为，与其余部分的动摩擦因数为，且。第一次，滑块从I位置以速度向右滑动，通过MN段后停在水平面上的某一位置，整个运动过程中，滑块的位移大小为，所用时间为；第二次，滑块从Ⅱ位置以相同速度向右滑动，通过MN段后停在水平面上的另一位置，整个运动过程中，滑块的位移大小为，所用时间为。忽略空气阻力，则(　　) A. B. C. D. 8.(2025高考·云南)如图所示，中老铁路国际旅客列车从云南某车站由静止出发，沿水平直轨道逐渐加速到144km/h，在此过程中列车对座椅上的一高中生所做的功最接近(  ) A.4×105J B.4×104J C.4×103J D.4×102J 9.(2025高考·浙江)地球和哈雷彗星绕太阳运行的轨迹如图所示，彗星从a运行到b、从c运行到d的过程中，与太阳连线扫过的面积分别为和，且。彗星在近日点与太阳中心的距离约为地球公转轨道半径的0.6倍，则彗星(　　) A.在近日点的速度小于地球的速度 B.从b运行到c的过程中动能先增大后减小 C.从a运行到b的时间大于从c运行到d的时间 D.在近日点加速度约为地球的加速度的0.36倍 二、多选题 10.(2025高考·江西)每逢端午节，江西各地常会举办热闹非凡的赛龙舟活动。利用与某龙舟同方向匀速直线飞行的无人机跟踪拍摄，发现在某段时间内该龙舟做匀加速和匀减速交替的周期性直线运动。若以无人机为参考系，该龙舟在时间内速度由0增加到(划桨阶段)，再经历时间速度减为0(未划桨阶段)，则关于这段时间内该龙舟的位置x、速度v、加速度a、动能与时间t的关系，下列图像可能正确的是(　　) A. B. C. D. 11.(2025高考·浙江)月球有类似于地球的南北两极和纬度。如图所示，月球半径为R，表面重力加速度为，不考虑月球自转。从月球北极正上方水平发射一物体，要求落在纬度的M处，其运动轨迹为椭圆的一部分。假设月球质量集中在球心O点，如果物体沿椭圆运动的周期最短，则(　　) A.发射点离月面的高度 B.物体沿椭圆运动的周期为 C.此椭圆两焦点之间的距离为 D.若水平发射的速度为v，发射高度为h，则物体落到M处的速度 三、实验题 12.(2025高考·江西)某小组利用气垫导轨、两个光电门、滑块、遮光片等，组成具有一定倾角的导轨装置，研究机械能守恒定律。重力加速度g取。 (1)实验前，应合理安装实验器材。图(a)中光电门 的位置安装不合理，应如何调整 ： (2)实验时，导轨倾斜角的正弦值，光电门1、2相距L。将宽度的遮光片固定于滑块上，从导轨最左端静止释放滑块，分别记录遮光片通过光电门1、2的时间和。移动光电门2的位置改变L，重复实验，所测数据见下表。 … 滑块经过光电门1、2的速度分别为和。当时， ，滑块通过两光电门下降的高度 。(结果保留2位小数) (3)处理上表数据，并绘制关系曲线(其中)，如图(b)所示。根据图(b)中的信息，分析滑块在下滑过程中机械能是否守恒： ，并给出理由： 。 13.(2025高考·江苏)小明同学探究机械能守恒定律，实验装置如图。实验时，将小钢球在斜槽上某位置A由静止释放，钢球沿斜槽通过末端O处的光电门，光电门记录下钢球的遮光时间t。用游标卡尺测出钢球的直径d，由得出其通过光电门的速度v，再计算出动能增加量。用刻度尺测得钢球下降的高度h，计算出重力势能减少量。 (1)安装实验装置的操作有： ①在斜槽末端安装光电门    ②调节斜槽在竖直平面内 ③调节斜槽末端水平        ④将斜槽安装到底座上 其合理的顺序是 (选填“A”“B”或“C”)。 A.①②③④ B.④②③① C.④①②③ (2)测量钢球直径的正确操作是图中 (选填“甲”或“乙”)所示的方式。 (3)在斜槽上5个不同的位置由静止释放钢球。测量得出的实验数据见表1。已知钢球的质量，重力加速度。请将下表的数据补充完整。 表1 4.00 5.00 6.00 7.00 8.00 4.90 6.25 7.45 8.78 10.0 7.84 9.80 11.8 13.7 (4)实验数据表明，明显小于，钢球在下降过程中发生机械能的损失。小明认为，机械能的损失主要是由于钢球受到的摩擦力做功造成的。 为验证此猜想，小明另取一个完全相同的斜槽按下图平滑对接。若钢球从左侧斜槽上A点由静止释放，运动到右侧斜槽上，最高能到达B点，A、B两点高度差为H.则该过程中，摩擦力做功大小的理论值 (用m、g、H表示)。 (5)用上图的装置，按表1中所列部分高度h进行实验，测得摩擦力做功大小。由于观察到H值较小，小明认为，AO过程摩擦力做功近似等于AB过程的一半，即。然后通过表1的实验数据，计算出AO过程损失的机械能。整理相关数据，见表2。 表2 4.00 5.00 6.00 7.00 2.94 3.55 4.35 4.92 0.98 1.08 1.18 1.27 上表中与相差明显。小明认为这是由于用近似计算不合理。你是否同意他的观点？ 请根据表2数据简要说明理由。 14.(2025高考·河南)实验小组利用图1所示装置验证机械能守恒定律。可选用的器材有：交流电源(频率)、铁架台、电子天平、重锤、打点计时器、纸带、刻度尺等。 (1)下列所给实验步骤中，有4个是完成实验必需且正确的，把它们选择出来并按实验顺序排列： (填步骤前面的序号) ①先接通电源，打点计时器开始打点，然后再释放纸带 ②先释放纸带，然后再接通电源，打点计时器开始打点 ③用电子天平称量重锤的质量 ④将纸带下端固定在重锤上，穿过打点计时器的限位孔，用手捏住纸带上端 ⑤在纸带上选取一段，用刻度尺测量该段内各点到起点的距离，记录分析数据 ⑥关闭电源，取下纸带 (2)图2所示是纸带上连续打出的五个点A、B、C、D、E到起点的距离。则打出B点时重锤下落的速度大小为 (保留3位有效数字)。 (3)纸带上各点与起点间的距离即为重锤下落高度h，计算相应的重锤下落速度v，并绘制图3所示的关系图像。理论上，若机械能守恒，图中直线应 (填“通过”或“不通过”)原点且斜率为 (用重力加速度大小g表示)。由图3得直线的斜率 (保留3位有效数字)。 (4)定义单次测量的相对误差，其中是重锤重力势能的减小量，是其动能增加量，则实验相对误差为 (用字母k和g表示)；当地重力加速度大小取，则 (保留2位有效数字)，若，可认为在实验误差允许的范围内机械能守恒。 四、解答题 15.(2025高考·安徽)如图，M、N为固定在竖直平面内同一高度的两根细钉，间距。一根长为的轻绳一端系在M上，另一端竖直悬挂质量的小球，小球与水平地面接触但无压力。时，小球以水平向右的初速度开始在竖直平面内做圆周运动。小球牵引着绳子绕过N、M，运动到M正下方与M相距L的位置时，绳子刚好被拉断，小球开始做平抛运动。小球可视为质点，绳子不可伸长，不计空气阻力，重力加速度g取。 (1)求绳子被拉断时小球的速度大小，及绳子所受的最大拉力大小； (2)求小球做平抛运动时抛出点到落地点的水平距离； (3)若在时，只改变小球的初速度大小，使小球能通过N的正上方且绳子不松弛，求初速度的最小值。 16.(2025高考·福建)如图甲，水平地面上有A、B两个物块，两物块质量均为0.2kg，A与地面动摩擦因数为，B与地面无摩擦，两物块在外力F的作用下向右前进，F与位移x的图如图乙所示，P为圆弧最低点，M为最高点，水平地面长度大于4m，重力加速度。 (1)求，F做的功； (2)时，A与B之间的弹力； (3)要保证B能到达M点，圆弧半径满足的条件。 17.(2025高考·黑吉辽蒙卷)如图，一雪块从倾角的屋顶上的点由静止开始下滑，滑到A点后离开屋顶。O、A间距离，A点距地面的高度，雪块与屋顶的动摩擦因数。不计空气阻力，雪块质量不变，取，重力加速度大小。求： (1)雪块从A点离开屋顶时的速度大小； (2)雪块落地时的速度大小，及其速度方向与水平方向的夹角。 18.(2025高考·广东)如图所示，用开瓶器取出紧塞在瓶口的软木塞时，先将拔塞钻旋入木塞内，随后下压把手，使齿轮绕固定支架上的转轴转动，通过齿轮啮合，带动与木塞相固定的拔塞钻向上运动。从0时刻开始，顶部与瓶口齐平的木塞从静止开始向上做匀加速直线运动，木塞所受摩擦力f随位移大小x的变化关系为，其中为常量，h为圆柱形木塞的高，木塞质量为m，底面积为S，加速度为a，齿轮半径为r，重力加速度为g，瓶外气压减瓶内气压为且近似不变，瓶子始终静止在桌面上。(提示：可用图线下的“面积”表示f所做的功)求： (1)木塞离开瓶口的瞬间，齿轮的角速度。 (2)拔塞的全过程，拔塞钻对木塞做的功W。 (3)拔塞过程中，拔塞钻对木塞作用力的瞬时功率P随时间t变化的表达式。 必修第二册 第八章 机械能守恒定律 ---- 参考答案及解析 ---- 一、单选题 1.D 根据题意可知，飞船在轨道Ⅱ上从P点到Q点运动过程中，只有万有引力做负功，则机械能不变，动能减小，即速率减小，选D。 2.B 在理论上：当运动员在最高点速度为零时，重心提升高度最大，以地面为零势能面，根据机械能守恒定律有可得其理论的最大高度，选B。 3.C 对物块根据牛顿第二定律有解得根据运动学公式有解得物块的位移大小为，A错误。物块机械能增量为，B错误。对小车根据动能定理有其中联立解得，C正确。小车机械能增量为，D错误。 4.A 根据题意小车匀速运动，则有小车的机械功率由于电动机的效率为，则有光伏电池的光电转换效率为，即可得，选A。 5.B 飞行器在轨道半径处的总机械能包括动能和势能。引力势能为根据万有引力提供向心力，在星球表面有，解得轨道速度满足，对应动能，总机械能根据机械能守恒，初始动能，解得，选B。 6.D 无人机沿水平方向飞行，零件相对于无人机静止，也沿水平方向飞行做直线运动，故零件的高度不变，可知零件的重力势能保持不变，D正确。对零件受力分析，受重力和绳子的拉力，由于零件沿水平方向做直线运动，可知合外力沿水平方向，提供水平方向的加速度。零件水平向左做匀加速直线运动，AB错误。惯性的大小只与质量有关，零件的质量不变，故零件的惯性不变，C错误。 7.A 对两种运动的整个过程根据能量守恒有，可得，CD错误。根据牛顿第二定律可得由于，故滑块在MN上时的加速度大，根据前面分析可知两次运动的总位移相等，即两次运动过程中图像与横轴围成的面积相等，由于第二次时滑块距离M点的距离较近，根据公式可知第二次到达M点时速度较大，作出整个过程中两种运动状态的图像 可得，A正确，B错误。 8.B 高中生的质量约为50kg，根据动能定理有，选B。 9.C 地球绕太阳做匀速圆周运动，万有引力提供向心力过近日点做一个以太阳为圆心的圆形轨道，卫星在该圆形轨道上的速度比彗星在椭圆轨道上近日点速度小，而比地球公转的速度大，因此哈雷彗星在近日点的速度大于地球绕太阳的公转速度，A错误。从b运行到c的过程中万有引力与速度方向夹角一直为钝角，哈雷彗星速度一直减小，因此动能一直减小，B错误。根据开普勒第二定律可知哈雷彗星绕太阳经过相同的时间扫过的面积相同，根据可知从a运行到b的时间大于从c运行到d的时间，C正确。万有引力提供加速度则哈雷彗星的加速度与地球的加速度比值为，D错误。 二、多选题 10.AB 位移时间图像斜率代表速度，所以斜率先增大后减小，再增大再减小，A正确。龙舟在时间内速度由0增加到(划桨阶段)，再经历时间速度减为0，速度方向始终为正向，B正确。因为是匀加速和匀减速，所以加速度在时间内是不变的，后0.6s内也是不变的，C错误。根据可知，前开口向上，D错误。 11.BC 根据题意可知椭圆轨道的一个焦点为，设椭圆的另外一个焦点为，如图所示 设椭圆的半长轴为，焦距为，根据椭圆知识可知根据开普勒第三定律可知如果物体沿椭圆运动的周期最短，则椭圆的半长轴最小，根据几何关系可知当垂直于时，半长轴最小，如图所示 由几何关系有解得根据几何关系可得椭圆的焦距，C正确。根据几何关系可得发射点离月面的高度，A错误。设物体绕月球表面做匀速圆周运动时的周期为，则由重力提供向心力得结合开普勒第三定律联立可得物体沿椭圆运动的周期为，B正确，由引力势能公式结合万有引力公式结合机械能守恒定律有联立可得，D错误。 三、实验题 12.【答案】(1)1 光电门1安装不合理； 适当向右移动光电门1 由图可知，光电门1靠近释放点，滑块到光电门1的距离较短，速度较小，导致滑块通过光电门1的速度测量误差较大。 (2)1.01 当时，由表格可知通过光电门2的时间为故通过光电门2的速度 3.98 根据几何关系可得滑块通过两光电门下降的高度 (3)守恒；根据图(b)可知其斜率约为故在误差范围内成立，说明下滑过程中滑块的动能增加量等于重力势能的减少量，即机械能守恒。 13.【答案】(1)C 正确步骤为将斜槽安置于底座，安装光电门，调节斜槽在竖直平面内，调节斜槽末端水平，序号为④①②③，选C。 (2)甲 测量小球直径的正确操作需要确保测量工具与小球接触良好，并且小球的位置不会导致测量误差。在图中的情形中，甲图示显示出的卡尺测量方式更准确地使卡尺的两测量面与小球的表面垂直接触，适合测量直径。而乙图因为夹持不住小球，使得小球并没有夹在量爪之间，测量不准确。故选甲。 (3)15.7 根据可知下降高度为时减少的重力势能为下降高度为的二倍，代入数据可得 (4)mgH 根据动能定理可得可得。 (5)不同意，原因是小球减小的重力势能有一部分转化为小球的转动动能，相差很大的原因是小球的转动动能没有计入。 14.【答案】(1)④①⑥⑤ 实验步骤为：将纸带下端固定在重锤上，穿过打点计时器的限位孔，用手捏住纸带上端，先接通电源，打点计时器开始打点，然后再释放纸带，关闭电源，取下纸带，在纸带上选取一段，用刻度尺测量该段内各点到起点的距离，记录分析数据，根据原理可知质量可以约掉，不需要用电子天平称量重锤的质量。故选择正确且正确排序为④①⑥⑤。 (2)1.79； 根据题意可知纸带上相邻计数点时间间隔根据匀变速直线运动中间时刻瞬时速度等于该过程平均速度可得代入数据可得。 (3)通过 根据整理可得可知理论上，若机械能守恒，图中直线应通过原点，且斜率 18.6 由图3得直线的斜率 (4) 根据题意有可得。 5.1 当地重力加速度大小取，代入数据可得。 四、解答题 15.【答案】(1)， 小球从最下端以速度v0抛出到运动到M正下方距离为L的位置时，根据机械能守恒定律在该位置时根据牛顿第二定律解得，。 (2)4m 小球做平抛运动时，解得x=4m。 (3) 若小球经过N点正上方绳子恰不松弛，则满足从最低点到该位置由动能定理解得。 16.【答案】(1)1.5J 求，F做的功 (2)0.5N 对AB整体，根据牛顿第二定律其中对B根据牛顿第二定律联立解得。 (3) 当A、B之间的弹力为零时，A、B分离，根据(2)分析可知此时此时过程中，对A、B根据动能定理根据题图可得从点到点，根据动能定理在点的最小速度满足联立可得即圆弧半径满足的条件。 17.【答案】(1)5m/s 雪块在屋顶上运动过程中，由动能定理代入数据解得雪块到A点速度大小为。 (2)8m/s，60° 雪块离开屋顶后，做斜向下抛运动，由动能定理代入数据解得雪块到地面速度大小速度与水平方向夹角，满足解得。 18.【答案】(1) 木塞的末速度等于齿轮线速度，对木塞，根据运动学公式根据角速度和线速度的关系联立可得。 (2) 根据题意画出木塞摩擦力与运动距离的关系图如图所示 可得摩擦力对木塞所做的功为对木塞，根据动能定理解得。 (3) 设开瓶器对木塞的作用力为，对木塞，根据牛顿第二定律速度位移开瓶器的功率联立可得。 16 / 16 学科网（北京）股份有限公司 $