(10)重力做功、重力势能、机械能守恒定律、实验：验证机械能守恒定律-【衡水金卷·先享题】2026年高考物理一轮复习周测卷（J）

高三一轮复习J ·物理· 高三一轮复习40分钟周测卷/物理（十）》 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) I ⅡⅢ ① ②③④ 档次 系数 1 单项选择题 8 斜抛运动与机械能守恒 易 0.80 2 单项选择题 弹性势能、机械能守恒 中 0.75 倾角不同的斜面上的机械能、摩 3 单项选择题 中 0.65 擦生热 4 单项选择题 6 与软绳有关的机械能问题 0.65 5 单项选择题 8 与机械能有关的图像问题 中 0.60 6 单项选择题 8 与抛物线有关的机械能守恒 中 0.60 7 单项选择题 8 与功和能有关的物理量问题 中 0.60 8 单项选择题 8 与滑轮有关的机械能守恒 难 0.55 9 非选择题 验证机械能守恒定律 中 0.70 10 非选择题 10 机械能在实际生活中的应用 中 0.65 动量、动能与牛顿运动定律有关 非选择题 17 难 0.55 的综合问题 叁考答案及解析 一、单项选择题 故最小动能E=子m2=12.5J,D项错误。 1.B【解析】小球运动过程中只受重力，故小球机械能 守恒，A项错误；小球运动过程中机械能守恒，故落地 2.D【解析】若不计阻力，则根据题意可知，蹦极爱好 时的机械能等于初始位置的机械能，故小球的机械能 者下落（的过程中，只受重力，根据动能定理可知蹦 E=E.十E,=子m话十0=50J,B项正确：设小球落 极爱好者此时的动能E=子md=mg,此时橡皮条 地时的速度大小为，由机械能守恒定律得E= 开始有拉力，蹦极爱好者所受的合力仍然向下，继续 乞m心-mgh,解得v=10厄m/s,C项错误；小球运 加速，故蹦极爱好者的最大动能大于gl,A项错误； 若不计阻力，则蹦极爱好者从下落到最低点的过程 动到最高点时，有最小速度m。=cos60°=5m/s, 中，重力势能、弹性势能和动能三者之和为定值，下落 过程中动能先增大再减小，所以其重力势能与弹性势 ·37· ·物理· 参考答案及解析 能之和先减小再增大，B项错误；若受到的空气阻力 6.C 【解析】平抛运动的轨迹为抛物线，将上述抛物线 恒为弓mg,橡皮条增加的弹性势能为崩极爱好者减 导轨类比平抛运动，小球P即将落地时，它的速度方 向与抛物线导轨相切，速度与水平方向的夹角满足 少的机械能去掉克服阻力做的功，即△E。= 5 mgh, 1 C项错误：蹦极爱好者和橡皮条组成的系统减少的机 tan0=驶= 1 =1,即0=45，B项错误：设 2%t 2h 2 械能为整个运动过程中克服阻力所做的功△E= 小球P即将落地时的速度大小为1，小球Q的速度 5ngh,D项正确。 3.D【解析】设各小球到达同一水平面时，竖直高度为 大小为：，根据系统机械能守恒有子mgk=子m听十 h,轨道的倾角为8，则由动能定理有一mgh一 乞，又小球P与小球Q沿杆方向的速度相等，则 h mgeos8·sin9E一E,因小球的初动能相同，质 有0s0=,解得=√，w=√受，A项错 量相同，动摩擦因数相同，但是各轨道的倾角8不同， 故末动能不相同，A项错误；小球的重力势能E。= 误；根据动能定理可得，从静止释放到小球P即将落 mgh,可知各小球重力势能相等的位置在同一水平面 地，轻杆对小球Q做的功W年=子m暖=子m,C 上，B项错误；小球初始位置的机械能相等，当机械能 项正确；小球P落地与地面相互作用的过程中，根据 相等时小球克服摩擦力做的功相等，而摩擦力做的功 动量定理有I合=0一m=一m√gh,由于导轨、轻 W:=glcos日=mgx,即此时各小球处于同一圆柱 杆对小球P有作用力，且小球P有重力，则地面对小 面上，因摩擦产生的热量Q=W:,当摩擦产生的热量 球P的作用力的冲量大小与I合大小不相等，即不等 相等时，各小球处于同一圆柱面上，C项错误，D项 正确。 于m√gh,D项错误。 4,A【解析】因为以桌面为零势能面，故释放时软绳的 7.A【解析】设停止施力的瞬间重物的速度大小为 机械能E=E十E,=0-子mgX名L=一应 32mgL,A ,根据动能定理有(2Fcos37°-mg)h=立m听，解 项正确：释放时根据牛顿第二定律有子mg=ma,解 亚，设重物刚落地时的速度大小为，根 得=N5 得a=g,B项错误：软绳离开桌面时的重力势能 据动能定理有2Fcos37·h=号mi,解得 E,'=一mg乞，由机械能守恒定律得E=E,'十E,', 6亚，C项错误：重物在空中运动的过程，开始在 5 1 角浮耳·1二红g,又五长—2心，驿导— 拉力作用下做匀加速运动，速度大小达到后做匀 减速运动直至速度为零，之后再做匀加速运动直至速 √5gL,CD项错误。 度大小为2，由此可知上升过程中的平均速度大小 4 5.D【解析】根据运动学公式可得v-6=一2ax,速 =受，下落过程中的平均速度大小，=受，又重物 度与位移x不是线性关系，图像不是直线，A项错 在空中上升、下落的位移大小相等，故重物在空中上 误；根据动能定理得mngxsin日-Fx一fx=Ek一Ew, 升的时间一定大于在空中下落的时间，A项正确；重 解得Ek=(mgsin0-F-f)x十Ek,动能Ek与位移x 物在整个运动过程中，根据动能定理有W人十W。 是线性关系，图像是直线，B项错误；根据功能关系可 W里=0，则重物克服地面阻力做的功大于人对重物 得ngxsin9=E-Ep,解得En=Ew-ngxsin0,重 做的功，B项错误；根据动能定理有2Fcos37°·h十 力势能E。与位移x是线性关系，图像是直线，C项错 误；根据功能关系可得一Fx一fx=E一E,解得E= mk合-合=0，解得：=17m,D项错误。 E。一(F十f)x,机械能E和位移x是线性关系，D项 8.B【解析】若重物A、B的质量相等，则释放后重物 正确。 A向上运动，重物B向下运动，重物A连接动滑轮， ·38· 高三一轮复习J ·物理· 重物A的速度大小为重物B速度大小的一半，重物 解得F=2900N (1分) A上升h高度时，重物B下落2h高度，由机械能守恒 (3)由(1)可知A上升到5m时，速度大小为1m/s, 定带得mg·2h=mgh十子m+分m(受只，解得 机械能增加量 △E=合M时+MgM (1分) -√受A,C项错误，B项正确：若重物A的质最为 解得△E=50500J (1分) 重物B质量的2倍，由图可知重物A受到细线的总 11.【解析】(1)设两小球的总质量为M,两小球碰撞后 拉力与重力大小相等，系统处于平衡，所以重物A、B 瞬间的速度大小为，由动能定理得 不动，其动能相等，D项错误。 (2分) 二、非选择题 -MgL=-专Md 9.(1)②1.020(3分) 解得u=√2gL (2分) ③兴3分) (2)设小球A到达最高点时速度大小为1，小球A 从斜面顶点C到最高点的运动可逆向看成平抛运 (2)gh=4是)(3分) 动，竖直方向有L=乞gt (1分) 【解析】(1)②游标尺的分度值为0.05mm,读数d= 水平方向有2√EL=ut (1分) 1cm+4×0.05mm=1.020cm。 ③极短时间内，可以用平均速度代替瞬时速度，则物 解得U=2√gL (1分) 小球A从开始运动到最高点，由动能定理有 块B的速度大小g=2a=2是 E,-mg(2++W,=子m (1分) (2)若系统满足机械能守恒定律，则有3mg·2h 1 解得斜面摩擦力对小球A所做的功W:=5mgL一 1 4mgh=乞X4m,明十立 ×3o馆，解得gh Ep (1分) =4()。 (3)两小球碰撞过程由动量守恒定律有 △t U1=27U2 (1分) 10,【解析】(1)A加速运行的时间t1=之=2s(1分) 碰撞后瞬间，由牛顿第二定律有 a 位移h1=受4=1m (1分) (1分) T。-2mg=2加光 解得Tm=4g (1分) 减速运行的时间=”=2s (1分) 设两小球相撞位置与D点的水平距离为x,竖直距 位移h:=受=1m 离为y,则 (1分) (y+L)2+x2=R (1分) 匀速运行的时间=h一一=5s (1分) 又竖直方向有=之gt (1分) (2)由(1)可知t=1s时，A匀加速上升，B匀加速下 水平方向有x=t (1分) 降，设B下端缆绳的拉力大小为F,B上端缆绳的拉 力大小为T,对A、B由牛顿第二定律可得 可得sin0=京=3 (2分) T-Mg=Ma (1分) F+mg-T=ma (1分) ·39·高三一轮复习40分钟周测卷/物理 (十)重力做功、重力势能、 机械能守恒定律、实验：验证机械能守恒定律 (考试时间40分钟，满分100分) 一、单项选择题（本题共8小题，每题8分，共64分。每题只有一个选项最符合题意） 1.质量为1kg的小球从离地面5m处的位置以v,=10m/s的初速度斜向上抛出，初速度方向与 水平方向的夹角为60°，以抛出位置所在水平面为零势能面，忽略空气阻力，重力加速度g= 10m/s2,则下列说法正确的是 A.小球运动过程中机械能不守恒 B.小球落地时的机械能为50J C.小球落地时的速度大小为20m/s D.小球运动过程中的最小动能为25J 2.蹦极是一项非常刺激的户外休闲活动，跳跃者站在约40米以上高度的桥梁、塔顶、高楼等地方， 把一端固定的一根长长的橡皮条绑在踝关节处，然后两臂伸开，双腿并拢，头朝下跳下去。在空 中，跳跃者可以享受几秒钟的“自由落体”，随后橡皮绳被拉开、绷紧，阻止人体继续下落。如图 所示为某蹦极爱好者蹦极中的情景，他使用的橡皮条原长为，整个运动过程中橡皮条最长时长 度为h,已知蹦极爱好者（可视为质点）的质量为，忽略橡皮条的质量，重力加速度为g。下列 说法正确的是 A.若不计阻力，则下落过程中蹦极爱好者的最大动能为gl B.若不计阻力，则下落到最低点的过程中重力势能和弹性势能之和不变 C.若受到的空气阻力恒为g,则下落到最低点的过程橡皮条增加的弹性 势能为mg(h一l) D.若受到的空气阻力恒为三g,则下落到最低点的过程蹦极爱好者和橡皮 条组成的系统减少的机械能为弓mg力 3.如图所示，圆柱形容器内有若干个长度不同、粗糙程度相同的直轨道，它们的下端均固定在容器 底部的圆心O,上端固定在容器侧壁上。若相同的小球以同样的速率从O点沿各轨道同时向上 运动，则各小球向上运动的过程中，下列说法正确的是 A.各小球动能相等的位置在同一水平面上 B.各小球重力势能相等的位置不在同一水平面上 C.各小球机械能相等时处于同一球面上 D.当摩擦产生的热量相等时，各小球处于同一圆柱面上 物理第1页（共4页） 衡水金卷·先享题·高三 4.如图所示，一质量为，长为L的软绳（质量分布均匀），软绳长度的子部分放在光滑水平桌面上 (以桌面为零势能面且桌面离地高度大于L),另部分跨过光滑桌面的边缘下垂，现将软绳由静 止释放，重力加速度为g,则下列说法正确的是 A.释放时软绳的机械能为一32gL B释放时软绳的加速度大小为28 C软绳离开泉面时的动能为号L D.软绳离开桌面时的速度大小为13g工 4 5.如图所示，某时刻物块以初速度%沿倾角为0的粗糙斜面向下运动，此时加上沿斜面向上的恒 力F,物块开始向下做匀减速直线运动直至静止。以该时刻物块所在位置为势能零点，若位移 为x、速度为、动能为Ek、重力势能为E。、机械能为E,则下列图像可能正确的是 6.如图所示，一抛物线形状的光滑导轨竖直放置，右端固定在B点，O为导轨的顶点，O点离地面 的高度为h,A点在O点正下方，A、B两点相距2h,导轨上套有一个小球P,小球P通过轻杆与 光滑地面上的小球Q相连，两小球的质量均为，轻杆的长度为2h。现将小球P从距地面高度 为子五处由静止释放，重力加速度为g,下列说法正确的是 0 h h77777777477777777979n A.小球P即将落地时的速度大小为、 B.小球P即将落地时的速度方向与水平方向的夹角为37° C.从静止释放到小球P即将落地，轻杆对小球Q做的功为子mg D.若小球P落地后不反弹，则地面对小球P的作用力的冲量大小为√g五 7.人们有时用“打夯”的方式把松散的地面夯实。设某次打夯符合以下模型：如图所示，两人同时 通过绳子对质量为m的重物分别施加大小均为mg(重力加速度为g)、方向均与竖直方向成37° 角的力，重物离开地面高度九后人停止施力，最后重物自由下落砸入地面的深度为合。Q0s37 =0.8,不计空气阻力，则下列说法正确的是 -轮复习40分钟周测卷十 物理第2页（共4页） 可 A.重物在空中上升的时间一定大于在空中下落的时间 B.重物克服地面阻力做的功等于人对重物做的功 C.重物刚落地时的速度大小为√2gh D.地面对重物的平均阻力大小为16ng 8.如图所示，轻质细线一端固定在天花板上，另一端绕过定滑轮与动滑轮悬挂重物B,重物A悬挂 在轻质动滑轮下方，悬挂滑轮的细线竖直。把重物A、B由静止释放，摩擦阻力和空气阻力均忽 略不计，重力加速度为g,下列说法正确的是 A.若重物A、B的质量相等，则重物A向下运动，重物B向上运动 B.若重物A、B的质量相等，则重物B的速度大小为重物A速度大小的2倍 C若重物A,B的质量相等，当重物A的位移大小为五时，重物B的速度大小为，受 团B D.若重物A的质量为重物B质量的2倍，由静止释放后，重物A的动能小于重物B的动能 班级 姓名 分数 题号 2 3 4 5 6 答案 二、非选择题（本题共3小题，共36分。请按要求完成下列各题） 9.(9分)某实验小组设计了如图甲所示的实验装置来验证机械能守恒定律。绳和滑轮的质量忽略 不计，轮与轴之间的摩擦忽略不计，重力加速度为g。 光电雪 主尺 2 3cm 遮光造 rtt 9 ed s 10游标尺20 甲 乙 (1)实验时，某同学进行了如下操作： ①用天平测出物块A、B的质量分别为4mo和3mo(物块A的质量含遮光片)。 ②用游标卡尺测得遮光片的宽度d如图乙所示，则遮光片的宽度d= cm。 ③将物块A、B用轻绳按图甲连接，跨放在轻质定滑轮上，一同学用手托住物块B,另一同学测量 出遮光片中心到光电门中心的竖直距离五，之后释放物块B使其由静止开始下落。测得遮光片 经过光电门的时间为△t,则此时物块B的速度大小vs= (用d、△t表示)。 (2)要验证系统（物块A、B)的机械能守恒，应满足的关系式为 (用题中所给字 母表示)。 物理第3页（共4页） 衡水金卷·先享题·高三一 10.(10分)如图示，某升降电梯的轿厢A、配重B和电动机由轻质缆绳连接，电动机拉动B,使A 运动。某次运行时，A(含载重)的质量M=1000kg,t=0时刻，A从1楼由静止开始以 0.5m/s2的加速度加速运动，然后以v=1m/s的速度匀速运动，最后以大小为0.5m/s2的加 速度减速上升至3楼停止，A上升的高度h=7m。已知B的质量m=800kg,不计空气阻力和 摩擦阻力，重力加速度g=10m/s2,求： (1)此次电梯匀速运行的时间； (2)t=1s时刻，B下端缆绳的拉力大小； (3)A(含载重)从静止开始上升到5的过程，A(含载重)的机械能增加量。 定滑轮 定滑轮聊 配重B 轿厢A门 电动机定滑轮 11.(17分)如图所示为一玩具模型，在同一竖直平面内，粗糙斜面底部一质量为m的小球A静止 在压缩弹簧的顶端，小球A与斜面顶点C的高度差为2L。初始轻弹簧的弹性势能为E,小球 A受到轻弹簧的弹力作用后，沿斜面向上运动。离开斜面后，达到最高点时恰与静止悬挂的小 球B发生对心碰撞（碰撞时间极短）并粘在一起，悬点O与斜面顶点C间的水平距离为2√2L。 O是OB所在直线上与斜面顶点C等高的点。已知OB=OB=L,重力加速度为g,弹簧始终 在弹性限度内，两球可视为质点，不计空气阻力。 (1)若碰撞后两球刚好能摆到与悬点O同一高度，求两球碰撞后瞬间的速度大小； (2)求斜面摩擦力对小球A所做的功； (3)若小球B的质量也为，且两球碰撞后瞬间绳子恰好断裂，此后两球落在以悬点O为圆心、 半径R=√6L的四分之一圆弧面上的D点，求绳子能承受的最大拉力及OD与竖直方向的夹 角0的正弦值sin0。 0 轮复习40分钟周测卷十 物理第4页（共4页） 0