第八章 章末检测卷（四）机械能守恒定律-（配套课件）【学霸笔记·同步精讲】2025-2026学年高中物理必修第二册（人教版）

该高中物理课件聚焦机械能守恒定律，通过神舟十七号返回舱减速、滑梯滑行等真实情境导入，串联重力做功、动能定理及实验验证等知识点，以公式推导和实验步骤为学习支架，构建从运动学到能量观念的知识脉络。 其亮点在于融合物理观念与科学思维，如斜抛运动最高点动能计算体现科学推理，气垫导轨实验培养科学探究能力。采用高考真题与生活实例结合的情境化教学，助力学生深化能量观念，教师可通过此资料提升教学效率与学生解决实际问题的能力。

章末检测卷（四）　机械能守恒定律 （满分：100分） 一、单项选择题：本题共7小题，每小题4分，共28分。在每小题给出的四 个选项中，只有一项是符合题目要求的。 1. （2024·海南高考）神舟十七号载人飞船返回舱于2024年4月30日在东风 着陆场成功着陆，在飞船返回至离地面十几公里时打开主伞飞船快速减 速，返回舱速度大大减小，在减速过程中（　　） A. 返回舱处于超重状态 B. 返回舱处于失重状态 C. 主伞的拉力不做功 D. 重力对返回舱做负功 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 √ 物理·必修第二册 解析： 　返回舱在减速过程中，加速度竖直向上，处于超重状态，故 A正确，B错误；主伞的拉力与返回舱运动方向相反，对返回舱做负 功，故C错误；返回舱的重力与返回舱运动方向相同，重力对返回舱做 正功，故D错误。 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 物理·必修第二册 2. （2025·湖南长沙高二下期末）如图，甲、乙、丙中有三个高度相同的 滑梯。小明分别沿三个滑梯从顶端滑到底端的过程中，以下关于重力对小 明做功的说法，正确的是（　　） A. 甲中重力做的功最少 B. 乙中重力做的功最少 C. 丙中重力做的功最少 D. 甲、乙、丙中重力做的功一样多 √ 解析： 　三种情况下下落的高度相同，根据重力做功W＝mgh可知，小明 在三个滑梯上下滑的过程中，重力做功相等，故D正确，A、B、C错误。 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 物理·必修第二册 3. （2025·四川省攀枝花高一期末）如图所示，质量为m的小球从M点以与 水平方向成30°、大小为v0的速度朝右上方射出。不计空气阻力，则小球 到最高点时的动能为（　　） A. m B. m C. m D. m √ 解析： 　小球做斜抛运动，竖直方向做竖直上抛运动，水平方向做匀速 直线运动，当小球运动到最高点时，小球竖直分速度恰好减为0，小球的 速度恰好等于水平分速度，则在最高点小球的速度为vx＝v0cos 30°，此时 小球的动能为Ek＝m，解得Ek＝m，故选D。 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 物理·必修第二册 4. （2025·浙江省宁波市高一期末）如图所示是航天员在水下进行模拟航 天训练的一种方式。航天员穿水槽训练航天服浸没在水中，通过配重使其 在水中受到的浮力和重力大小相等。假设其总质量为m，训练空间的重力 加速度为g且不变，航天员在某次出舱作业时，匀速上升距离为h的过程 中，下列说法正确的是（　　） A. 航天员处于完全失重状态 B. 航天员与训练服之间无作用力 C. 合力不做功，机械能守恒 D. 机械能增加了mgh √ 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 物理·必修第二册 解析： 　航天员匀速上升，处于平衡状态，航天员与训练服之间有作用 力，故A、B错误；匀速上升距离为h的过程中，动能不变，重力势能增加 mgh，则机械能增加了mgh，故C错误，D正确。 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 物理·必修第二册 5. （2025·四川省绵阳市高一期中）如图所示，一根跨越光滑定滑轮的轻 绳，两端各拴有一杂技演员（可视为质点）。a站在地面上，b处于高台 上，此时绷紧的细绳间夹角为60°且左侧细绳竖直。若b从图示位置由静 止开始摆下，当b摆至最低点时，a刚好对地面无压力。不考虑空气阻力， 则a与b的质量之比为（　　） A. 2∶1 B. 1∶2 C. 3∶1 D. 1∶3 √ 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 物理·必修第二册 解析： 　b下落过程中机械能守恒，有mbgL（1－cos 60°）＝mbv2，在 最低点有FTb－mbg＝，联立解得FTb＝2mbg，此时a刚好对地面无压 力，有FTa＝mag，由题意有FTa＝FTb，所以ma∶mb＝2∶1，故选A。 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 物理·必修第二册 6. （2025·贵州黔东南高一下期末）海底世界里的“海豹顶球”表演深受 小朋友们的喜欢。在某次表演中，球被海豹以一定的初速度顶起后沿竖直 方向向上运动，到达最高点后又落回原处被海豹接住，球上升和下落过程 中的动能Ek与位移x的关系如图所示。假设整个过程中球所受的空气阻力大 小不变，则球所受重力和阻力大小分别为（　　） A. ， B. ， C. ， D. ， √ 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 物理·必修第二册 解析： 　令球所受空气阻力大小为F阻，根据图像可知，球上升的初动能 Ek0＝a，球上升的最大位移x0＝c，球上升过程中，根据动能定理有－ x＝Ek－Ek0，解得Ek＝－x＋Ek0，球在下落过程中，根 据动能定理有＝Ek－0，解得Ek＝－x＋ x0，则球上升和下降过程中，图像斜率的绝对值分别为k1＝＝ mg＋F阻，k2＝＝mg－F阻，联立解得mg＝，F阻＝，故选B。 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 物理·必修第二册 7. （2025·辽宁省朝阳市高一期末）一辆汽车质量为m，在水平路面上由静 止开始做直线运动，运动过程中汽车所受阻力恒定，牵引力F与车速v的关 系为F＝，式中k为大小不变的系数，已知汽车速度的最大值为vm，则下 列说法正确的是（　　） A. 汽车从静止到速度达到vm的过程中，加速度先恒定再逐渐减小，速度逐 渐增大 B. 汽车的最大加速度大小为am＝ C. 汽车的最大牵引力为Fm＝ D. 汽车所受阻力大小为F阻＝ √ 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 物理·必修第二册 解析： 　根据题意有k＝Fv，可知，k为功率，由于k为大小不变的系数， 可知，汽车保持功率k不变，速度增大，牵引力减小，加速度减小，汽车先 做加速度减小的加速运动，当加速度为0时，达到最大速度，最后做匀速 直线运动，故A错误；结合上述分析，根据牛顿第二定律有－F阻＝ma， 由于汽车先做加速度减小的加速运动，当速度为0时，加速度达到最大 值，根据上述表达式可知，汽车加速度的最大值不存在，故B错误；结合 上述分析可知，牵引力为，当速度为0时，牵引力达到最大值，则汽车牵 引力的最大值不存在，故C错误；结合上述分析可知，当牵引力与阻力平 衡时，速度达到最大值，则汽车所受阻力大小为F阻＝，故D正确。 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 物理·必修第二册 二、多项选择题：本题共3小题，每小题6分，共18分。在每小题给出的四 个选项中，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。 8. （2025·贵州省安顺市高一期末）避险 车道是指在长下坡路段行车道外侧增设的 供刹车失灵的车辆驶离正线安全减速的专 用车道，图甲是某高速公路旁建设的避险车道，简化为图乙所示。若质量为m的货车刹车失灵后以速度v0经A点冲上避险车道，运动到B点速度减为0，货车所受摩擦阻力恒定，不计空气阻力。已知A、B两点间高度差为h，重力加速度为g，下列关于该货车从A运动到B的过程说法正确的是（　　） 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 物理·必修第二册 A. 重力做的功为mgh B. 合外力做的功为－m C. 摩擦阻力做的功为mgh－m D. 摩擦阻力做的功为m－mgh √ √ 解析： 　该货车从A运动到B的过程中重力做的功为WG＝－mgh，A错 误；根据动能定理可知合外力做的功为W合＝0－m＝－m，B正 确；根据动能定理有WG＋Wf＝－m，解得摩擦阻力做的功为Wf＝－ m－WG＝mgh－m，C正确，D错误。 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 物理·必修第二册 9. （2025·河北省保定市高一期末）如图所示，质量不计的硬直杆的两端 分别固定质量为2m的小球A和质量为m的小球B，它们可以绕光滑轴O在竖 直面内自由转动。已知O与A球间的距离为2L，O与B球间的距离为L，将杆 由水平位置静止释放，从开始到小球A第一次运动到最低点的过程中，不 计空气阻力，重力加速度为g。以下说法正确的是（　　） A. 小球A、小球B和硬直杆组成的系统机械能守恒 B. 小球A、小球B的速度大小始终相等 C. 小球A、小球B和硬直杆组成的系统重力势能的减少量为4mgL D. 小球B的最大速度为v＝ √ √ 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 物理·必修第二册 解析： 　A、B两球组成的系统只有重力做功，能量只在动能和重力势 能之间转化，小球A、小球B和硬直杆组成的系统机械能守恒，故A正确； 由于两者角速度相等，所以速度大小与转动半径成正比，所以在运动过程 中小球A的速度大小始终是小球B的两倍，系统重力势能的减少量为ΔEp＝ 2mg×2L－mgL＝3mgL，故B、C错误；小球A运动到最低点时，小球B的 速度最大，由机械能守恒定律有2mg×2L＝mgL＋mv2＋×2m（2v）2，解 得小球B的最大速度为v＝，故D正确。 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 物理·必修第二册 10. （2025·辽宁大连期末）如图所示大连东港音乐喷泉是大连市的一道靓 丽风景线，若其中一个音乐喷泉喷头出水口的横截面积为1×10－4 m2，喷 水的功率为50 W，水的密度为1×103 kg/m3，喷头的方向可以调节，不考 虑喷头距离水面的高度及空气阻力的影响，取重力加速度g＝10 m/s2，则 下列说法正确的是（　　） A. 喷头单位时间内喷出水的体积为1×10－2 m3 B. 喷头喷水的速率为10 m/s C. 空中水柱的最大质量为2 kg D. 水流能够被喷射的最大水平距离约为10 m √ √ √ 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 物理·必修第二册 解析： 设Δt时间内从喷头流出的水的质量为m＝ρSv·Δt，喷头喷水的 功率等于Δt时间内喷出的水的动能增加量，即P＝＝，联立解得v＝ 10 m/s，喷头单位时间内喷出水的体积为V＝Sv＝1×10－3 m3，故A错误， B正确；水从喷出到落地所需的时间为t＝＝2 s，空中水柱的最大质量为 m＝Svt·ρ＝2 kg，故C正确；设水喷出时与水平方向的夹角为θ，竖直方向t' ＝，水平方向x＝vcos θ·t'，联立可得x＝＝，根据数 学知识可知当2θ＝90°时，x最大，水流能够被喷射的最大水平距离约为x ＝10 m，故D正确。 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 物理·必修第二册 三、非选择题：本题共5小题，共54分。 11. （6分）（2025·四川省凉山高一期末） 某小组利用如图所示的气垫导轨实验装置 验证机械能守恒定律，主要实验步骤如下： A. 将桌面上的气垫导轨调至水平 B. 测出遮光条的宽度d C. 将滑块移至图示位置，测出遮光条到光电门的距离l D. 由静止释放滑块，读出遮光条通过光电门的遮光时间Δt E. 测出托盘和砝码总质量m、滑块（含遮光条）的质量M 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 物理·必修第二册 已知当地重力加速度为g，回答以下问题（用题中所给的字母表示）： （1）本实验中 （选填“需要”或“不需要”）满足m远小 于M。 解析： 本实验以托盘和砝码、滑块、遮光条组成的系统为研究对 象，实验中不需要满足托盘和砝码的重力等于绳子的拉力，则不需要满足 遮光条和滑块的总质量M远大于托盘和砝码的质量m。 不需要　 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 物理·必修第二册 （2）遮光条由静止运动至光电门的过程，系统动能增加了 ⁠ 　；若系统机械能守恒，应满足 　mgl＝（M＋m）　。 解析： 遮光条通过光电门的速度为v＝，遮光条由静止运动至光电 门的过程，系统动能增加了ΔEk＝（M＋m）v2＝（M＋m），根据 题意，托盘和砝码、滑块、遮光条等组成的系统减小的重力势能为ΔEp＝ mgl，则为了验证该系统机械能守恒，需满足的关系为mgl＝（M＋m）。 （M＋m） 　 mgl＝（M＋m）　 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 物理·必修第二册 12. （8分）（2025·广西玉林市高一期中）某同学用如图甲所示的 实验装置做“验证机械能守恒定律”的实验。实验时让质量m＝0.5 kg 的重物从高处由静止开始下落，重物上拖着的纸带通过打点计时器打 出一系列的点，图乙为实验时打出的一条纸带，选取纸带上连续打出 三个点A、B、C，测出各点距起点P的距离，重力加速度取g＝9.8 m/s2，请完成下列问题： 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 物理·必修第二册 （1）下列操作或分析中正确的有 （填选项前字母）。 A. 必须要测出重物的质量 B. 计时器两限位孔必须在同一竖直线上 C. 实验时，应先释放重物，再打开电源 D. 用秒表测量重物下落的时间 解析： 因为我们是比较mgh和mv2的大小关系，m可约去，不需要测 量重物的质量，故A错误；为了减小纸带与限位孔之间的摩擦力，图中两 限位孔必须在同一竖直线，故B正确；实验时，为了尽量多的利用纸带的 有效长度，应先打开电源，再释放重物，故C错误；打点计时器本身就是 计时仪器，不需要用秒表测量重物下落的时间，故D错误。 B　 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 物理·必修第二册 （2）打点计时器的打点周期T＝0.02 s，则打下计数点B时重物的速度大小 为 m/s。 解析： B点的瞬时速度为vB＝，代入数值计算得vB＝＝ ＝0.98 m/s。 0.98　 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 物理·必修第二册 （3）重物从P到B减小的重力势能为 J，增加的动能 为 J（计算结果保留3位小数）。 解析： 从开始下落到B点的过程中，重力势能的减小量为ΔEp＝ mgΔh，代入数值，计算得ΔEp＝0.5×9.8×5.01×10－2 J＝0.245 J，重物 到B点时增加的动能为Ek＝m，又vB＝0.98 m/s，代入数值得Ek＝ ×0.5×0.982 J＝0.240 J。 0.245　 0.240　 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 物理·必修第二册 （4）根据纸带计算出相关各点的速度v，用刻度尺量出下落的距离h，以 为纵轴，以h为横轴做出的图像应该是如图中的 （填选项前字母）。 C　 解析： 由机械能守恒定律得mgh＝mv2，即＝gh，则-h图像为过原点的直线。故选C。 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 物理·必修第二册 13. （10分）如图所示，质量m＝1 kg的小物块以初速度v0＝4 m/s从B点沿 切线方向进入光滑竖直的圆弧轨道BC。O点为圆弧的圆心，θ＝60°，轨 道半径R＝0.8 m，圆弧轨道与水平地面上长L＝2.4 m的粗糙直轨道CD平 滑连接。小物块沿轨道BCD运动并与右侧的竖直墙壁发生碰撞，且能原速 返回（g＝10 m/s2，空气阻力不计）。 （1）小物块第一次经过最低点C时，求圆弧轨道对小物块的支持力FN； 答案： 40 N，方向竖直向上　 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 物理·必修第二册 解析： 小物块由B到C过程中，根据动能定理得mgR（1－cos θ）＝ m－m 解得vC＝2 m/s 在C点，根据牛顿第二定律FN－mg＝m 解得FN＝40 N，方向竖直向上。 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 物理·必修第二册 （2）若小物块与轨道CD之间的动摩擦因数μ＝0.4，求小物块最终停 在何处。 答案： 停在距D点0.6 m处 解析：小物块最后停止在轨道CD上，从开始到停止的全过程中，根据动能 定理得mgR（1－cos θ）－μmgx总＝0－m 解得x总＝3 m 即小物块最终停在距D点0.6 m处。 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 物理·必修第二册 14. （14分）（2025·辽宁沈阳期中）如图，水平轨道BC的左端与固定的光 滑竖直四分之一圆弧轨道相切于B点，右端与一倾角为30°的光滑斜面在C 点平滑连接（即物体经过C点时速度大小不变），斜面顶端固定一轻质弹 簧。一质量为2 kg的滑块（可视为质点）从圆弧轨道的顶端A点由静止释 放，经水平轨道BC后滑上斜面并压缩弹簧，第一次可将弹簧压缩至D点。 已知光滑圆弧轨道的半径为R＝0.45 m，水平轨道BC部分LBC长为0.4 m， 与滑块间的动摩擦因数为μ＝0.2，光滑斜面CD部分的长度LCD为0.6 m，不 计空气阻力，重力加速度大小为g＝10 m/s2。求： （1）滑块到达D点时，弹簧具有的弹性势能； 答案： 1.4 J　 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 物理·必修第二册 解析： 滑块第一次到达D点时，弹簧具有最大弹性势能Ep，从A点到 D点，由动能定理可得mgR－μmgLBC－mgLCDsin 30°＋W＝0 根据功能关系可得Ep＝－W 解得Ep＝1.4 J。 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 物理·必修第二册 （2）滑块在水平轨道BC上停止的位置距B点的距离及滑块经过C点的 次数。 答案： 0.15 m，6次 解析：滑块只有在水平轨道BC上消耗能量，滑块最终停止在水平轨道B、C 间，设滑块在BC段运动的总路程为x，从滑块由A点静止释放到最终停下来 的全过程，由动能定理可得 mgR－μmgx＝0 解得x＝2.25 m 且x＝5LBC＋0.25 m 故滑块经过C点6次，最后距离B点的距离L＝0.4 m－0.25 m＝0.15 m。 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 物理·必修第二册 15. （16分）（2025·宁夏银川期中）如图，将一轻质弹簧水平放置在光滑 水平面上，一端固定在A点，另一端与质量m＝5 kg的小球P接触但不拴 连。若用外力缓慢推动P到某一位置时，撤去外力，P被弹出运动一段时间 后从B点水平飞出，恰好从固定在竖直面内的粗糙圆弧轨道上的C点以v＝ 10 m/s的速度沿切线进入圆弧轨道，并恰能经过圆弧轨道的最高点D。已知 圆弧轨道的半径R＝2 m，O、C两点的连线与竖直方向的夹角θ＝37°。小 球P视为质点，重力加速度g取10 m/s2，sin 37°＝0.6，cos 37°＝0.8，不 计空气阻力。求： （1）撤去外力时弹簧的弹性势能以及B、C两 点间的水平距离x； 答案： 160 J，4.8 m　 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 物理·必修第二册 解析： 根据题意，由几何关系可得，小球在C点时，水平方向的 速度为 vB＝vcos 37°＝8 m/s 竖直分速度为vCy＝vsin 37°＝6 m/s 由能量守恒定律可知，撤去外力时弹簧的弹性势能Ep＝m＝ ×5×82 J＝160 J 小球从B到C所用时间为t＝＝0.6 s 则B、C两点间的水平距离x＝vBt＝4.8 m。 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 物理·必修第二册 （2）小球从C点运动到D点的过程中，轨道阻力做的功Wf。 答案： －20 J 解析：小球恰好通过D点，在D点，由牛顿第二定律有mg＝m 小球从C点运动到D点的过程中，由动能定理有 －mgR＋Wf＝m－mv2 联立解得Wf＝－20 J。 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 物理·必修第二册 THANKS 演示完毕 感谢观看 $