(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（Y）

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6小题，每小题6分，共36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.质量为1kg的小球从离地面5m处的位置以o=10/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.把一压力传感器固定在水平地面上，轻质弹簧竖直固定在压力传感器上，如图甲所示。t=0时 刻，将金属小球从弹簧正上方某处由静止释放并开始计时，小球落到弹簧上后压缩弹簧到最低 点，又被弹起离开弹簧，上升到一定高度后再下落，如此循环往复。压力传感器中压力大小F随 时间t变化的图像如图乙所示。不计空气阻力，重力加速度为g,弹簧始终在弹性限度内，下列 说法错误的是 压力传感器 777777777 甲 A.0~t1时间内，小球做自由落体运动 B.t1时刻，小球的加速度为g C.t2时刻，小球的动能最大 D.0~t3时间内，小球和弹簧组成的系统机械能守恒 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m,长为L的软绳（质量分布均匀），软绳长度的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2g C软绳离开桌面时的动能为受mgL D.软绳离开桌面时的速度大小为13g虹 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v、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.如图甲所示，将物块从倾角0=30°的斜面顶端由静止释放。取地面为零势能面，物块在下滑过 程中的动能Ek、重力势能E。与下滑位移x间的关系图像如图乙所示，重力加速度g=10/s2, 下列说法错误的是 个E/J 7777777 x/m A.物块的质量为0.2kg B.物块受到的阻力大小为0.24N C.物块的动能与势能相等时的高度为2.4m D.物块下滑9m时，动能与重力势能之差为3J 二、多项选择题（本题共2小题，每小题8分，共16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8分，选对但不全的得4分，有选错的得0分) 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g(重力加速度为g)、方向均与竖直方向成37° 角的力，重物离开地面高度五后人停止施力，最后重物自由下落砸入地面的深度为合。c0s37” =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） 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17ng 8.如图甲所示，可视为质点的a、b两球通过轻绳连接跨过光滑轻质定滑轮，a球在外力作用下静止 在地面，b球悬空。取地面为零势能面，从t=0时刻释放a球，到b球落地前的过程中，a、b两球 的重力势能E。随时间t的变化关系如图乙所示，α球始终没有与定滑轮相碰，忽略空气阻力，重 力加速度g=10m/s2,则下列说法正确的是 E小 T/e 甲 A.a、b两球的质量之比为1：3 B.b球落地时的动能为3J C.t=0.3s时刻，a球离地面的高度为0.225m D.当b球的重力势能与动能相等时，b球离地面的高度为0.1 班级 姓名 分数 题号 1 2 3 4 5 6 7 8 答案 三、非选择题（本题共3小题，共48分。请按要求完成下列各题） 9.(12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。 光电曾 B 主尺 遮光力 10 游标尺20 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3o(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h,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△，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.(16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.(20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。 轮复习40分钟周测卷十 物理第4页（共4页） ☑高三一轮复习Y ·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 6 斜抛运动与机械能守恒 易 0.80 2 单项选择题 6 与弹簧有关的机械能问题 中 0.75 倾角不同的斜面上的机械能、摩 3 单项选择题 6 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 6 与机械能有关的图像问题 中 0.60 6 单项选择题 6 与斜面下滑有关的机械能问题 中 0.60 7 多项选择题 8 与功和能有关的物理量问题 中 0.60 8 多项选择题 8 与滑轮有关的能量问题 难 0.55 9 非选择题 12 验证机械能守恒定律 中 0.70 10 非选择题 16 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 11 非选择题 20 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.C【解析】由图乙可知，小球的运动有周期性，且小 时的机械能等于初始位置的机械能，故小球的机械能 球每次受到弹簧弹力的最大值都相等，即压缩弹簧到 最低点时的弹簧弹力大小相等，且小球运动过程中不 E=E.十E,=子m话十0=50J,B项正确：设小球落 受空气阻力，故运动过程中小球和弹簧组成的系统机 地时的速度大小为，由机械能守恒定律得E= 械能守恒，在0~t时间内，小球做自由落体运动，A、 乞m心-mgh,解得v=10,巨m/s,C项错误；小球运 D项正确：由图乙可知，t时刻，小球受到的弹簧弹力 刚好为0，此时小球下落到刚好与弹簧接触的位置， 动到最高点时，有最小速度m。=cos60°=5m/s, 加速度为g,B项正确；时刻，小球的加速度为g,要 继续加速，直到小球受到的合力为0时，即小球的加 ·37· ·物理· 参考答案及解析 速度为0时速度最大，2时刻，弹簧压缩到最低点小 乙可知，最高点的机械能E=12J,最低点的机械能 球的速度为0，故速度最大的时刻应该在t~t2之间 E:=8J小，又x,=12m,解得f=3N,B项错误：设 的某一时刻，同理t2一t之间的某一时刻，小球的加 速度为0，速度最大，C项错误。 物块动能和重力势能相等时下滑的位移为x,此时有 3.D【解析】设各小球到达同一水平面时，竖直高度为 B,mg血=之m,由图乙可知E=是=号 1 h,轨道的倾角为0，则由动能定理有一mgh 之m心，联立解得x=7,2m,则物块的动能与势能 ngcos0 sn日一E一E,因小球的初动能相同，质 h 相等时的高度h=(xo一x)sin=2.4m,C项正确；由 量相同，动摩擦因数相同，但是各轨道的倾角日不同， 图乙可知，在物块下滑9m处，物块的重力势能为 故末动能不相同，A项错误：小球的重力势能E。= 3J,动能为6J,动能与重力势能之差为E一E。=6J gh,可知各小球重力势能相等的位置在同一水平面 一3J=3J,D项正确。 上，B项错误；小球初始位置的机械能相等，当机械能 二、多项选择题 相等时小球克服摩擦力做的功相等，而摩擦力做的功 7.AD【解析】设停止施力的瞬间重物的速度大小为 W:=glcos9=mgx,即此时各小球处于同一圆柱 面上，因摩擦产生的热量Q=W:,当摩擦产生的热量 ,根据动能定理有(2Fcos37r-mg)h=号m,解 相等时，各小球处于同一圆柱面上，C项错误，D项 正确。 亚，设重物刚落地时的速度大小为，根 得=N5 4.A【解析】因为以桌面为零势能面，故释放时软绳的 据动能定理有2Fcos37”·h=号m时，解得边 机械能E=E十E=0-子mgX日L=一豆mgL,A 6g亚，C项错误：重物在空中运动的过程，开始在 5 项正确：释放时根据牛顿第二定律有子mg=m,解 拉力作用下做匀加速运动，速度大小达到山后做匀 得a=子g,B项结误；软绳离开桌面时的重力势能 减速运动直至速度为零，之后再做匀加速运动直至速 度大小为2，由此可知上升过程中的平均速度大小 E,'=一mg之，由机械能守恒定律得E=E,'十E,', 一受，下落过程中的平均速度大小一受，又重物 解得E'=号mgL,又E=合md,解得U 在空中上升、下落的位移大小相等，故重物在空中上 升的时间一定大于在空中下落的时间，A项正确；重 √5gL,C,D项错误。 4 物在整个运动过程中，根据动能定理有W人十W。 5.D【解析】根据运动学公式可得v2一6=一2ax,速 W里=0，则重物克服地面阻力做的功大于人对重物 度)与位移x不是线性关系，图像不是直线，A项错 做的功，B项错误：根据动能定理有2Fcos37°·h十 误；根据动能定理得ngxsin 0-Fx-fx=Ek一Ew, 品-F品=0，解得F=17mg,D项正确。 mg 10 解得Ek=(ngsin日-F-f)x十Ek,动能Ek与位移x 8.ACD【解析】由图乙可知从释放a球，到b球落地， 是线性关系，图像是直线，B项错误；根据功能关系可 得ngxsin0=Eo一Ep,解得E。=Ew-ngxsin0,重 mgHm,=8=3,A项正确：根据 有无8=m=6三 力势能Ep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∫x=E一Eo,解得E= 系统的机械能守恒有号(m,十m)d=mgH。- E。一(F十f)x,机械能E和位移x是线性关系，D项 1 m:gH,=12J,故6球落地时的动能Ew=2m,0 正确。 6.B【解析】由图乙可知，物块下滑的最大位移x= 9J,B项错误；对系统由牛顿第二定律有6g一mg 12m,在最高点时，物块的重力势能Ew=ngxosin日 =(m,十m.)a,解得a=号，当t=0.3s时刻，a球离 =12J,解得m=0.2kg,A项正确：根据除重力以外 1 其他力做的功W其他=△E,可知fx=E商一E低，由图 地面的高度H!= 之at=0.225m,C项正确：由图乙 ·38· 高三一轮复习Y ·物理· 可知t=0.3s时刻，有Epa=E,即m.gH1= 解得F=2900N (2分) g(H。一H1),解得释放时b球离地面的高度H。 (3)由(1)可知A上升到5m时，速度大小为1m/s, 0.3m,当Ew=E6时，有m%gH,=之m,对b球由 机械能增加量 △E=合M时+MgM (2分) 动能定理有m,a(H。一H,)=令m,i,解得H, 解得△E=50500J (2分) 号H,=0.1mD项正确。 11.【解析】(1)设两小球的总质量为M,两小球碰撞后 三、非选择题 瞬间的速度大小为，由动能定理得 9.(1)②1.020(4分) -MgL=-号Md (2分) ③2兴(4分) △t 解得u=√2gL (2分) (2)gh=4()(4分) (2)设小球A到达最高点时速度大小为1，小球A △t1 从斜面顶点C到最高点的运动可逆向看成平抛运 【解析】(1)②游标尺的分度值为0.05mm,读数d= 1cm+4×0.05mm=1.020cm。 动，竖直方向有L=之g (1分) ③极短时间内，可以用平均速度代替瞬时速度，则物 水平方向有2√EL=ut (1分) 块B的速度大小U%=2w=2 解得U=2√gL (1分) △t1 小球A从开始运动到最高点，由动能定理有 (2)若系统满足机械能守恒定律，则有3g·2h 4mh=是X4m听+合 1 (1分) X3m6,解得gh E,-mg(2++W,=子m 解得斜面摩擦力对小球A所做的功W:=5gL Ep (2分) (3)两小球碰撞过程由动量守恒定律有 10.【解析】()A加速运行的时间1：=日=2s1分) U1=271U2 (1分) 位移A=名4=1m (1分) 碰撞后瞬间，由牛顿第二定律有 减速运行的时间=”=2s (1分) T。-2mg=2加光 (2分) a 解得Tm=4g (2分) 位移A:=受：=1m (1分) 设两小球相撞位置与D点的水平距离为x,竖直距 离为y则 匀速运行的时间=一加一血=5S (2分) U (y十L)2+x2=R (1分) (2)由(1)可知t=1s时，A匀加速上升，B匀加速下 又竖直方向有y=之gt (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 水平方向有x=t (1分) T-Mg=Ma (2分) = 可得sin0=京=3 (2分) F+mg-T=ma (2分) ·39·