(6)机械能守恒定律 功能关系-【衡水金卷·先享题】2026年高考物理一轮复习单元检测卷（U）

高三一轮复习单元检测卷/物理 (六)机械能守恒定律功能关系 (考试时间75分钟，满分100分) 一、选择题（本题共10小题，每小题4分，共40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，第8~10题有多项符合题目要求。每小题全部选对的得4分，选对但不全的得 2分，有选错的得0分) 1.下列说法正确的是 A.跳伞运动员带着张开的降落伞在空中匀速下落，运动员的机械能守恒 B.若不计空气阻力，抛出的标枪在空中运动，标枪的机械能守恒 C.若不计空气阻力，拉着一个金属块使它沿光滑的斜面匀速上升，金属块的机械能守恒 D.若不计空气阻力，在光滑水平面上运动的弹性小球A碰到另一个弹性小球B,碰撞后被弹回 来，则小球A的机械能一定守恒 2.如图所示，将质量为m的篮球从离地高度为h的A处以初速度v斜向上 抛出，篮球恰能进人高度为H的篮框。不计空气阻力和篮球转动的影 响，以篮球人框的位置B所在的水平面为零势能面，重力加速度为g,则 篮球经过位置B时的机械能为 A. B.m+mg(h-H) C多mr+ms(H-A月 D.mgsh 3.如图所示，体育课上，小杜同学将篮球使劲掷向地面后篮球沿斜向上方向反弹， 篮球与地面碰撞后初动能为20J,从篮球反弹到最高点（离地高度h=2m)的过 h-2m 程中，不计空气阻力，关于篮球的动能Ek(实线)和重力势能E。(虚线)随高度h变化的图像可能正 确的是 EJ 个E灯 ↑E/J E/J 20 20 20T 20 1 2 h/m 2 h/m 0 2 h/m 2 h/m A b D 4.如图所示，斜面倾角为，底部O点与光滑水平地面平滑相连，地面上一根轻弹簧左端固定，右端 自然伸长。质量为的小滑块从高为h的斜面顶端由静止释放。滑块通过O点前、后的速度大 小不变，滑块与斜面的动摩擦因数为，重力加速度为g,弹簧始终处于弹性限度内。下列说法正 确的是 A.以的值可能大于tanO B.滑块在光滑地面上运动的过程中，机械能守恒 C.弹簧具有的最大弹性势能E。=mgh(1-。) GWWWM sin D.滑块与斜面因摩擦产生的热量最多为Q=mgh 5.发光弹弓弹射飞箭是傍晚在广场上常见的儿童玩具，其工作原理是利用弹弓将发光飞箭弹出后在 空中飞行。若小朋友以大小为E的初动能将飞箭从地面竖直向上弹出，飞箭落回地面时动能大 小为E。已知飞箭在运动过程中所受空气阻力大小不变，重力加速度为g,以地面为零势能面， 则下列说法正确的是 物理第1页（共4页） 衡水金卷·先享题·高 A飞箭上升阶段克服空气阻力做的功为EB.飞箭下落过程中重力做的功为E C.飞箭在最高点具有的机械能为号 D.飞箭所受空气阻力与重力大小之比为1：7 6.如图所示，将轻弹簧一端固定在O点，另一端与小球相连，现将小球拉到A点（弹簧处于自然长 度)由静止释放，让它自由下摆，不计空气阻力，小球从A点运动到B点(O点正下方)的过程中， 下列说法正确的是 A.弹簧对小球不做功 B.弹簧对小球做正功 C.小球的机械能守恒 D.小球的机械能减少 B✉ 7.如图所示，水平传送带上表面的右侧与一个竖直的光滑半圆轨道底端相接，在半圆轨道下端O放 一质量为m的滑块A。传送带以速率。沿顺时针方向转动，现在传送带的左端轻轻放上一个质 量也为m的物块B,一段时间后，物块B以速度大小。与滑块A发生弹性碰撞。物块B与传送 带间的动摩擦因数为4，滑块A、物块B均可视为质点，重力加速度为g,则下列说法错误的是 A.传送带的长度至少为，心 2ug B.物块B第一次达到传送带的速度大小所需要的时间为。 C.要保证被撞后的滑块A恰好沿半圆轨道做完整的圆周运动，半圆轨道 的半径最大为装 D.若滑块A与物块B能在O点发生多次碰撞，则当滑块A与物块B发生第三次碰撞时，产生的 总内能为2m6 8.如图所示，一条轻绳跨过定滑轮，绳的两端各系一个小球α和小球b,用手托住球b,当绳刚好被拉紧 时，球b离地面的高度为h,球a静止于地面。已知球a的质量为2m,球b的质量为3m,重力加速度 为g,空气阻力、定滑轮的质量及轮与轴间的摩擦均不计。无初速度地释放球b,下列说法正确的是 A.在球b下落过程中，绳的拉力大小为mg 24 2 B.在球b下落过程中，球a的动能增加mgh C球a能够上升的最大高度为 D.球b着地时的速度大小为√。 2gh 9.如图所示，质量为M、长度为L的小车静止在光滑水平面上，质量为m的小物块（可视为质点）放 在小车的最左端。现用一水平恒力F作用在小物块上，使小物块从静止开始做匀加速直线运动。 小物块和小车之间的滑动摩擦力为F,小物块滑到小车的最右端时，小车运动的距离为x,下列说 法正确的是 A.小物块到达小车最右端时具有的动能为(F一F)(L十x) E M B.小物块到达小车最右端时，小车具有的动能为Fx 7wn9wwwwwwwn97 C.小物块和小车组成的系统因摩擦产生的热量为F(L十x) D.小物块和小车增加的机械能为F(x+L)一FL 三一轮复习单元检测卷六 物理第2页（共4页） 回 10.现在人们业余生活都喜欢打气排球，气排球轻，很适合老年人锻炼身体。某退休工人在打气排球 时将一质量为m的气排球以初速度。竖直向上抛出，落回抛出点时的速度大小为1。已知气 排球在运动过程中所受空气阻力的大小与其速度大小成正比。下列说法正确的是 A.气排球上升过程中加速度逐渐减小 B.气排球下降过程中加速度逐渐增大 C.气排球上升过程中损失的机械能小于4m(6一) D.气排球下降过程中损失的机械能小于子m(心一) 班级 姓名 分数 题号 6 9 9 答案 二、非选择题（本题共5小题，共60分。请按要求完成下列各题） 11.(8分)利用如图甲所示的装置做“验证机械能守恒定律”的实验。 打点 计时器纸带 夹子 重物 AR- hc (1)关于实验操作，下列说法正确的是 (填正确答案标号) A.实验前必须用天平测出重物的质量 B.打点计时器应接低压直流电源 C.实验时先通电，稳定后再释放纸带 D.重物应选择体积小，密度大一些的 (2)经正确操作后得到如图乙所示的一条纸带。在纸带上选取三个连续打出的点A、B、C,它们 到起始点O的距离分别为hA、hB、hc。现测得hA=12.60cm、hB=15.92cm、hc=19.62cm,当 地的重力加速度g=9.8m/s2,打点计时器所接电源的频率f=50Hz,重物的质量m=0.3kg 打点计时器从打下O点到打下B点过程中，重物重力势能的变化量为 J;重物动能的变 化量为 J。(结果均保留三位有效数字) (3)实验中重物的重力势能减少量始终大于重物的动能增加量，关于该误差，下列说法正确的是 。 (填正确答案标号) A.该误差属于偶然误差，可以通过多次测量取平均值的方法来减小该误差 B.该误差属于系统误差，可以通过多次测量取平均值的方法来减小该误差 C.该误差属于偶然误差，可以通过减小空气阻力和摩擦阻力来减小该误差 D.该误差属于系统误差，可以通过减小空气阻力和摩擦阻力来减小该误差 12.(10分)某同学利用如图甲所示的装置间接测量物体的质量并验证系统机械能守恒。一根轻绳 跨过轻质定滑轮与两个相同的物块P,.Q相连，物块P、Q的质量均为m=200g,在物块Q的正 下方通过轻质挂钩悬挂待测物块Z,物块P的下端与穿过打点计时器的纸带相连，已知当地的重 力加速度g=9.8m/s2。 mQ 白Z 打点计时器 0 34 单位：cm 物理第3页（共4页） 衡水金卷·先享题·高 (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s=4.47cm,s2=5.34cm,s3=6.21cm,s4=7.10cm,s=7.98cm,s6=8.86cm。则系统 运动的加速度a= m/s2,打5点时的速度w= m/s。(结果均保留三位有效数字) (2)忽略各种阻力，物块Z质量M= kg。(结果保留三位有效数字) (3)利用如图丙所示的纸带还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点的速度为v1,5点的速度为5，根据以上数据，可求物块由1点运动到5点时系统重力 势能的减少量为 ,系统动能的增加量为 ,通过数据 可得出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。 (用M、m、1、s、g、h表示) 9·}·2·3·4· 。 6 n丙 13.(10分)如图所示为风力发电机，它的叶片转动时可形成半径为20m的圆面。某时间内该地区 的风速为6m/s,风向恰好跟叶片转动的圆面垂直，已知空气的密度为1.2kg/m3,假如这个风力 发电机能将此圆内10%的空气动能转化为电能。求：（结果均保留两位有效数字） (1)1秒内冲击风力发电机叶片圆面的气流的体积； (2)1秒内冲击风力发电机叶片圆面的气流的动能； (3)此风力发电机发电的功率。 14.(14分)如图所示，轻质动滑轮下方悬挂重物A、轻质定滑轮下方悬挂重物B,悬挂滑轮的轻质细 线竖直。由静止释放重物A、B,使其开始运动。已知重物A、B的质量均为，忽略摩擦阻力和 空气阻力，重力加速度为g,在重物A运动的位移为h的过程中，求： (1)细线对重物B的作用力大小； (2)重物A最终的速度大小： (3)此过程中，重物B的机械能变化了多少。 15.(18分)如图所示，质量M=8kg且足够长的木板放在光滑的水平面上，给木板施加一大小为 8N、水平向右的恒力F。当木板向右运动的速度达到4o=1.5/s时，一物块以水平向左的初 速度o=1m/s滑上木板的右端。已知物块的质量m=2kg,物块与木板间的动摩擦因数4= 0.2,重力加速度g=10m/s2。求： (I)物块滑上木板时，木板的加速度大小aM: (2)从物块滑上木板到物块的速度变为零的过程中，物块相对地面的位移x; (3)物块相对木板滑动的过程中，木板和物块组成的系统机械能的变化量△E。 0晋 777777777777 一轮复习单元检测卷六 物理第4页（共4页） 回高三一轮复习U ·物理· 高三一轮复习单元检测卷/物理（六） 9 命题要素一贤表 注： 1.能力要求： I.理解能力Ⅱ.推理能力 Ⅲ，分析综合能力Ⅳ，应用数学处理物理问题的能力V,实验能力 2.学科素养： ①物理观念 ②科学思维③科学探究( 科学态度与责任 分 知识点 能力要求 学科素养 预估难度 题号 题型 值 (主题内容) ⅡⅢ ② ③④ 档次 系数 1 选择题 4 机械能守恒的条件 易 0.88 2 选择题 4 机械能的计算 易 0.85 选择题 4 机械能守恒定律、斜抛运动 中 0.73 机械能守恒、力做功、能量的 选择题 中 0.75 转化 5 选择题 4 机械能、摩擦力做功 中 0.68 6 选择题 4 判断机械能是否守恒、功的正负 中 0.70 选择题 4 从能量角度求解传送带问题 难 0.50 力做功与相应的能量转化、机械 8 选择题 中 0.72 能守恒定律、牛顿第二定律 9 力做功与相应的能量转化、动能 选择题 4 中 0.60 定理 计算物体的机械能、牛顿第二定 10 选择题 4 难 0.55 律、利用动能定理求解变力做功 11 非选择题 8 验证机械能守恒定律 中 0.70 12 非选择题 10 验证系统机械能守恒 中 0.65 13 非选择题 10 做功与能量转化 中 0.75 14 非选择题 多物体的机械能守恒、整体法与 14 难 0.55 隔离法处理物体的平衡问题 从能量角度求解板块模型的 15 非选择题 18 难 0.50 问题 考答案及解析 一、选择题 速下落，除重力做功外，还有空气阻力做功，机械能减 1.B【解析】跳伞运动员带着张开的降落伞在空中匀 小，A项错误；抛出的标枪在空中运动，只有重力做 ·23· ·物理· 参考答案及解析 功，标枪的机械能守恒，B项正确：拉着一个金属块使 被能为名E,B.C项错误：根据W=Fs可知名= 它沿光滑的斜面匀速上升，除重力做功外，还有拉力 G-W 做功，金属块的机械能增加，C项错误；：在光滑水平面 D项正确。 1 上运动的弹性小球A碰到另一个弹性小球B,碰撞后 6.D【解析】小球下摆到B点的过程中，弹簧伸长，小 被弹回来，则小球A的势能不变，但是动能不一定不 球做的不是圆周运动，故弹力方向与速度方向成钝 变，故小球A的机械能不一定守恒，D项错误。 角，弹簧弹力对小球做负功，所以小球的机械能减少， 2.B【解析】由题意可知以篮球入框的位置B所在的 D项正确。 水平面为零势能面，则篮球在位置B时的重力势能 7.C【解析】物块B在传送带上滑动，根据牛顿第二定 为零，根据动能定理有一mg(H一h)=E一2mt, 1 律有ng=ma,可得物块B的加速度a=g,则物块 解得E=令m时-mg(H-b)=子n心十mg(h- B加速到时的位移x=2=2,可得传送带的长 D,机械能E=E,十E=0+子md十mg(h-H= 度至少为A项正确：物块B第一次达到传送带 m+mg(h-H),B项正确。 1 的速度大小所需要的时间t1==,B项正确：物 a ug 块B以速度大小。与滑块A发生弹性碰撞，取向右 3.C【解析】篮球升到最高点时速度不为零，所以动能 为正方向，根据动量守恒定律有m=m十，根 Ek不为零，由题可知h=0时，动能Ek=20J,重力势 能E,=0,则篮球在地面的机械能E=Ek十E。=20J 据机核能守恒定律有子ma时=子m十子m,解得 十0=20J,篮球运动过程，只有重力做功，机械能守 碰撞后滑块A、物块B的速度分别为1=心，边=0， 恒，所以在h=2m时，动能和重力势能之和也为 滑块A在圆弧最高点时，根据牛顿第二定律有g= 20J,C项正确，A、B、D项错误。 4.D【解析】滑块从斜面顶端由静止开始下滑，可知 尺，从碰撞后瞬间到滑块A运动到圆弧最高点的 ngsin>umgcos0,所以μ的值一定小于tan0,A项 过程，根据机械能守恒定律有子m=之m心十mg· 错误：滑块在光滑地面上运动的过程中，受到弹簧弹 力的作用，所以滑块的机械能不守恒，B项错误；当滑 2R,解得R=,则要保证被撞后的滑块A恰好沿半 5g 块的速度第一次为零时，弹簧的弹性势能最大，根据 圆载过做完鉴的圆周运动，半圆我道的半径为爱，( 能量守恒定律有E,=mgh-mgcos日·h。 sin 项错误：物块B第一次在传送带上加速运动的位移 mgh(1一品，C项错误：滑块不断地在斜面上和水 I=I ad,传送带的路程s1=t1,相对位移为△ 平面上来回运动，最后停留在斜面的底端，把重力势 =一产生的内能Q=mg·A=m,第一 能全部转化为内能，根据能量转化和守恒定律可知滑 次碰撞后物块B静止，滑块A滑上圆弧后又滑回来 块与斜面因为摩擦产生的热量最多为Q=gh,D项 与物块B发生第二次碰撞，根据机械能守恒可知，滑 正确。 块A滑上圆弧后又滑回来的速度大小仍然为U。,由 5.D【解析】飞箭上升阶段和下降阶段克服空气阻力 上述分析可知，与物块B发生第二次碰撞后，滑块A 做的功相等，则飞箭上升阶段克服空气阻力做的功 的速度为零，物块B的速度为。、方向水平向左，然 W=子E一子D=号A项错误：下降过程由动能 后物体B在传送带上做减速运动，直到速度为零，则 定理可得W。一W:=三E,解得下降过程中重力做的 减速的时间，=鲁一女减速的位移=专，减 7 速过程中，传送带的路程s2=,此过程的相对位 功W。=8E,则物体在最高点的重力势能E,一 移△xg=x2十s2,此过程产生的内能Q2=mg·△x 8E,以地面为零势能面，则飞箭在最高点具有的机 ?m,物块B速度减为零后又开始反向向右加 3 ·24· 高三一轮复习U ·物理· 速，与第一次碰撞前情况相同，所以若滑块A与物块 意同一高度时，都有v升>燃，即在任意同一位置， B能在O点发生多次碰撞，则当滑块A与物块B发 有∫升>∫降，则对于整个过程有W上>W,又因为 生第三次碰撞时，产生的总内能Q=2Q十Q2= 5 全过程损失的机械能△E-之m(d一f),所以气排 之m听，D项正确。 8.BD【解析】以a、b两球整体为研究对象，根据牛顿 球上升过程中损失的机械能大于子m(时-听)，气 第二定律得3mg-2mg=5ma,解得a=号，对球a受 排球下降过程中损失的机械能小于子m(砖一)，C 力，由牛顿第二定律得T-2mg=2na,解得T= 项错误，D项正确。 号mg,A项错误：在球b下落过程巾，合外力对球。 二、非选择题 11.(1)CD(2分) 做的功等于其动能的增加量，故△Ea=2mah=2m· (2)0.468(2分)0.462(2分) 号A=号mgh,B项正确：在球b下落过程巾，根据寸 (3)D(2分) 【解析】(1)验证机械能守恒，即验证动能的增加量 =2ah,解得球b着地时的速度大小v= 2g，D项 和重力势能的减小量是否相等，质量可以约去，不需 要测量质量，A项错误：打点计时器应接4一6V的 正确；球b着地后，球a以o= 2gh 的速度做竖直上 5 低压交流电源，B项错误：实验中应先接通电源，后 抛运动，还可继续上升台，因此，球。能够上升的最 释放纸带，C项正确：为了减小阻力的影响，应选用 密度大、体积小的重物，D项正确。 大高度为纱，C项错误。 (2)重物的重力势能减少量△E。=mghs=0.3kg× 9.ABD【解析】小物块相对小车的位移为L,则系统 9.8m/s2×0.1592m≈0.468J:根据匀变速直线运 因摩擦产生的热量Q=FL,C项错误：小物块在水平 动中间时刻的速度等于该段过程的平均速度，则打 方向上受到拉力F和摩擦力F:的作用，根据动能定 点计时器打下计数点B时，重锤的速度大小g= 理得(F-F)L十)=子m一0，即小物块到达小 2兴 =hc24=19.6212.60)X102m 2T 2×0.02s 车最右端时具有的动能为(F一F:)(L十x),A项正 1.755m/s,从打下O点到打下B点的过程中重物 确；小车相对地面的位移为x,水平方向仅受小物块 的动能增加量△E,=号m呢-0=子X0.3kg× 对小车的摩擦力作用，根据动能定理得Fx=子M (1.755m/s)2≈0.462J. 一0，B项正确；外力做的功转化为了系统的机械能和 (3)此实验因空气阻力以及摩擦力的存在，总会使重 因摩擦产生的热量，所以小物块和小车增加的机械能 力势能的减少量略大于动能的增加量，这属于系统 △E=F(L十x)一FL,D项正确。 误差，是不可避免的，但想要实验结果更加准确，可 10.AD【解析】气排球在上升过程中，加速度大小a 以通过减小空气阻力和摩擦阻力来减小该误差，D -"什如=g十织方向向下，因为气排球上升过 项正确。 12.(1)5.50(2分)2.11(2分) 程中做减速运动，所以加速度逐渐减小，A项正确： (2)0.512(2分) 气排球下降过程中，加速度大小a=m8二如=g (3)Mgh(2分) (M+2m)(暖-听)2分) 祭方向向下，因为气排球下降过程中做加速运动， 【解析】(1)由题图可知，相邻计数点间的时间间隔 T=2×0.02s=0.04s,根据逐差公式可得，系统的 所以加速度逐渐减小，B项错误；由于空气阻力一直 加速度a= (s十s十s6)-(s十52十53) 做负功，机械能减小，所以有>，设上升过程中 9T 气排球克服空气阻力做功为W上，下降过程中气排 [(7.10+7.98+8.86)-(4.47+5.34+6.21)]×0.01 m/s2= 球克服空气阻力做功为W,气排球上升、下降到任 9×0.04 ·25· ·物理· 参考答案及解析 5.0m/s,打5点时的速度贴=5s 又B=2un (1分) 2T 2gh (7.98+8.86)×0.01 解得Un= (2分) 2×0.04 m/s≈2.11m/s。 (2)对物块Q、Z整体分析，根据牛顿第二定律有(M (3)重物B机械能的变化量△E= 1 m哈-mg·2h +m)g一T=(M十m)a,对物块P分析，根据牛顿第 (2分) 二定律有T-mg=ma,联立解得物块Z的质量M 解得△E= 6 (1分) ≈0.512kg。 5mgh (3)物块由1点运动到5点时系统重力势能的减少 即重物B的机械能减少了号mgh (1分) 量△E,=Mgh,系统动能的增加量△E.=(M+ 15.(1)0.5m/s2(2)0.25m,方向水平向左 2m)话-合(M+2m)听=号(M+2m(暖-). 3 J 13.(1)7.5×103m3(2)1.6×10J(3)1.6×10W 【解析】(1)对木板，根据牛顿第二定律有F-g= 【解析】(1)1秒内冲击叶片圆面的气流体积V=SL May (2分) =πr2ut7.5X103m3 (2分) 解得aw=0.5m/s (2分) (2)1s内气流的质量m=pV=9×103kg (2分) (2)根据题意，物块的加速度大小am=g=2m/s 气流的动能瓦=名r=16X10J (1分) (2分) 从物块滑上木板到物块速度变为零的过程中，根据 (3)1秒内气流的动能转化的电能E电=Ek=10% 运动学公式后=2amx (2分) ×1.6×10J≈1.6×101J (2分) 解得x=0.25m,方向水平向左 (2分) 则功率P=E鱼=1.6×10w (2分) (3)设经过时间t物块和木板的速度相同，根据匀变 速直线运动规律，有u十awt=一6十amt (2分) 14.(1) 5mg gh (2)N (3) 5mgh 解得1=子 (1分) 【解析】(1)由几何关系可知，重物A、B的加速度大 对物块全过程做匀变速直线运动的位移x=一t 小之比为1：2，设重物A的加速度大小为a,细线对 重物B的拉力大小为T (1分) 对重物A有2T-ng=ma (2分) 木板的位移=%+号aw= 36m (1分) 对重物B有mg一T=m·2a (2分) (1分) 解得T=是m以 相对位移△x=x2一x (1分) 摩擦生热的相对位移为△x,因此系统机械能的变化 (2)此过程中，重物A、B组成的系统机械能守恒 量△E=Fx2一umg△x (2分) 则有mg·2h=mgh十方mi十子n (2分) 解得△E= (1分) ·26·