(九)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】2024-2025学年高一物理必修2同步周测卷（人教版）

高一同步周测卷/物理必修第二册 (九)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.如图所示为“弹簧跳跳杆”，杆的上、下两部分通过弹簧连接。人和杆从一定高度由静 止竖直下落，杆触地后弹簧先压缩后弹起，弹簧始终在弹性限度内，则人从静止竖直 下落到最低点的过程中 A.弹簧弹性势能一直增加 B.杆下端刚触地时人的动能最大 C.人的重力势能一直减小 D.人的机械能保持不变 2.如图所示，质量为m的跳伞运动员，由静止开始下落，在打开伞之前受大小为0.1mg 的恒定阻力作用，重力加速度为g,在运动员未打开伞且下落高度为h的过程中，下 列说法正确的是 A.运动员的动能增加了0.9mgh B.运动员的重力势能减少了0.9mgh C.运动员的机械能减少了0.9mgh D.运动员克服阻力做的功为0.9mgh 3.如图所示，P、Q两球质量相等，开始时两球静止，将P上方的细绳烧断，弹簧始终在 弹性限度内，不计空气阻力，在Q落地之前的任一时刻，下列说法正确的是 A.两球动能相等 B.两球加速度相等 C.两球及弹簧组成的系统动能与重力势能之和保持不变 D.两球及弹簧组成的系统机械能不变 ○g 4.如图所示，具有一定初速度的物块，沿倾角为30°的粗糙固定斜面向上运动的过程中， 受一个沿斜面向上的恒定拉力F作用，这时物块的加速度大小为4m/s2、方向沿斜 面向下，在物块向上运动的过程中，下列说法正确的是 A.拉力F做的功一定等于物块克服摩擦力做的功 B.拉力F做的功一定等于物块克服重力做的功 C.物块的动能一定增加 30° D.物块的机械能一定增加 物理（人教版）必修第二册第1页（共4页） 衡水金卷·先享题 5.一台玩具吊车工作时的输出功率恒为2W,现提升100g的积木，经过加速直线、匀 速直线两个阶段共用时0.4$，之后关闭电机，到达某一高度后，积木速度为0，脱离挂 钩，自由下降，重力加速度g=10/s2,不计空气阻力，下列说法正确的是 A.积木在加速阶段做匀加速直线运动 B.积木上升的总高度为0.6m C.积木在匀速运动阶段的速度大小为2m/s D.积木落地时的速度大小为3m/s 6.如图所示，上表面粗糙的长木板B静止在光滑水平面上，物块A叠放在B的右端，轻 弹簧一端与A连接，另一端固定在竖直墙面上，开始时弹簧处于原长，现对B施加一 水平向右的恒力F,弹簧始终处于弹性限度内且只分析A未离开B的过程，则下列 说法正确的是 A.施加恒力的瞬间，A的加速度为零 B.施加恒力的瞬间，A受到的摩擦力为零 WWWWA B C.施加恒力后的某一过程中，恒力做的功一定不小于A、B 77777777777777777777777777 和弹簧组成的整体机械能的增量 D.施加恒力后，在A与B相对滑动的过程中，A对B的摩擦力对B做功的绝对值等 于A、B间产生的热量 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.如图所示，广州地铁3号线北延段使用了节能坡。某次列车以64.8k/h的速度冲 上高度为4m的坡顶车站时，速度减为7.2km/h,设该过程节能坡的能量转化率为？ (列车重力势能的增加量与其动能减少量之比)，重力加速度g=10/s2,下列说法 正确的是 A.该过程列车的机械能减少量行进方向一→ 大于克服阻力做的功 车站 进站 出站 B.该过程列车的机械能减少量等于克服阻力做的功 C.7=10% D.7=25% 8.如图甲所示，质量为的物体A和质量为2的物体B用轻质弹簧相连，静置在水 平面上。现施加一竖直向上的力F作用在B上，使其向上做匀加速运动，拉力F和 位移x之间的关系图像如图乙所示。从拉力F作用在B上开始到A刚要离开地面 的过程中，B的位移为x。,重力加速度为g,弹簧始终在弹性限度内，下列说法正确 的是 高一同步周测卷九 物理（人教版）必修第二册第2页（共4页) A.拉力F的最小值为F。一2mg 1 B弹簧伙复原长时B的位移为号 C.A刚要离开地面时，B的动能为(F。一3mg)xo D.弹簧的弹性势能增加了 班级 姓名 分数 题号 1 2 3 4 6 7 P 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.(14分)某同学利用如图所示的装置来研究机械能守恒问题。A、B是质量均为的 小物块，C是质量为M的重物，A、B间由轻弹簧相连，A、C间由轻绳相连。将B放 置在一压力传感器上，C的正下方放置一速度传感器，压力传感器与速度传感器同时 将数据传入同一处理器进行数据分析。整个实验中弹簧始终处于弹性限度内，重力 加速度为g。 a.开始时，系统在一外力作用下保持静止，轻绳拉直但张力为零。 现释放C,使其向下运动，当压力传感器示数为零时，速度传感器测 出C的速度为w。 b.在实验中保持A、B的质量不变，改变C的质量，多次重复步 骤a。 压力 速度 (1)该实验中，M和的大小关系必需满足M (填“小于” 传感器 传感器 “等于”或“大于”)m。 (2)为便于研究速度v与质量M的关系，每次测C的速度时，C已下降的高度应 (填“相同”或“不同”)。 (3)根据所测数据，为了更直观地验证机械能守恒定律，应作出 (填“2-M” 启青”或m”图线。 M+m (4)根据(3)问的图线，若图线在纵轴上的截距为b,则弹簧的劲度系数为 (用题中字母表示)。 10.(14分)如图所示，ABCD为一竖直平面内的固定轨道，其中BC水平，A点比BC高 出H=10m,BC长l=1m,AB和CD轨道光滑，一质量m=1kg的物体，从A点 以v1=4m/s的速度沿轨道开始运动，经过BC后滑到高出C点h=10.3m的D点 时速度为零，重力加速度g=10m/s2,求： (1)物体与BC轨道间的动摩擦因数； 物理（人教版）必修第二册第3页（共4页) 衡水金卷·先享题 (2)物体第5次经过B点时的速度大小（结果用根号表示）； (3)物体最后停止的位置与B点的距离。 B 77777777777 11.(20分)如图所示，水平轨道AB粗糙、圆弧轨道DE光滑，质量为4kg、可视为质点 的玩具小汽车从A点由静止释放，以P=24W的恒定功率启动，运动4s后从B点 水平抛出，沿过D点的切线方向从D点进入圆弧轨道，已知小汽车到达B点时已达 最大速度，小汽车运动到B点后电机不再工作，BC的高度为0.8，圆弧轨道DE 的半径为5m,其圆心和B点等高，重力加速度g=10m/s,求： (1)小汽车在AB段的最大速度； (2)C、D之间的距离； (3)A、B之间的距离； (4)小汽车运动到轨道DE的最低点时对轨道的压力。 B A777 高一同步周测卷九 物理（人教版）必修第二册第4页（共4页)高一周测卷 ·物理（人教版）必修第二册· 高一同步周测卷/物理必修第二册（九） 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) ① ②③④ 档次 系数 重力势能、弹性势能、机械能 1单项洗择题6 易 0.85 守恒 2 单项选择题 6 动能、机械能、阻力做功 0.80 3 单项选择题 牛顿第二定律、机械能守恒 易 0.80 4 单项选择题 斜面上的功能关系 中 0.75 动能定理、机械能守恒定律、 5 单项选择题 6 中 0.75 功率 6 单项选择题 6 板块模型中的能量问题 难 0.55 多项选择题 8 功能关系与效率 中 0.60 牛顿第二定律、受力平衡、弹性 多项选择题 难 0.55 势能问题 非选择题 14 验证机械能守恒定律 中 0.70 10 非选择题 14 动能定理、摩擦力做功特点 中 0.65 平抛运动、圆周运动、机械能守 11 非选择题 20 难 0.50 恒定律 香考誉案及解折 一、单项选择题 2.A【解析】根据动能定理有mgh一0.1mgh=△Ek, 1.C【解析】由静止竖直下落，在没接触地面之前，人 此过程中合外力做正功，运动员的动能增加，可知运 和杆自由下落，弹簧处于原长，弹性势能为零，A项错 动员的动能增加了0.9mgh,A项正确：重力做正功重 误；杆下端触地后一段时间内人继续加速，当弹簧弹 力势能减小，重力做负功重力势能增加，即有W。= 力等于重力时，加速度为零，速度最大，人的动能最 一△E,,该过程中重力做正功，运动员的重力势能减 大，B项错误；人从静止竖直下落到最低点的过程中， 小了gh,B项错误；若只有重力做功则运动员机械 人的重力势能一直减小，C项正确；弹簧对人做功，所 能守恒，而该过程中除了重力做功，还有阻力做负功， 以人的机械能要变化，D项错误。 机械能的减少量等于克服阻力做的功，即为0.1mgh, ·27· ·物理（人教版）必修第二册· 参考答案及解析 C、D项错误。 的减少量△E.=号m%一号m年，则该过程节能坡 3.D【解析】细绳烧断后，由于弹簧处于伸长状态，通 过对P,Q两球受力分析可知刚烧断时加速度aP> 的转化率”= △5×100%=25%，C项错误，D项 △E aQ,在任一时刻，两球的动能不一定相等，A、B项错 正确。 误；系统内有弹力做功，弹性势能发生变化，系统的动 8.BC【解析】B刚开始运动时，拉力最小，设此时弹簧 能与重力势能之和发生变化，C项错误：Q落地前，两 压缩量为x1,Fmm一2ng十k=2ma,拉力作用前，对 球及弹簧组成的系统只有重力做功，整个系统的机械 B有kx1=2mg,设A刚要离开地面时，弹簧的伸长量 能守恒，D项正确。 为x2,有kx2=g,对B根据牛顿第二定律有F。一 4.D【解析】物块的加速度a=4m/s2、方向沿斜面向 kx2一2mg=21a,联立解得Fmn=F。-3g,A项错 下，根据牛顿第二定律得ngsin30°十f-F=ma,解 得F-f=5m一4m=m>0,可知F和f做功的代数 误又十=4，可知=号，因此弹簧恢复原 和大于零，即拉力F做的功大于物块克服摩擦力∫ 长时B的位移为号，B项正确：A刚要离开地面时， 做的功，所以在运动的过程中，机械能一定增加，同理 对B根据牛顿第二定律有F。一mg一2mg=2a,可 可知ngsin30°-F=4m一f,不能确定F和重力沿斜 面向下的分力的大小关系，故拉力F做的功不一定 知B的加速度大小a=F,3ms,上升位移为时 2m 等于物块克服重力做的功，A、B项错误，D项正确；物 有2=2ax,此时B的动能E=号X2m2=(E。 块的加速度方向沿斜面向下，由牛顿第二定律知物块 2 的合力沿斜面向下，与位移方向相反，合力对物块做 3mg)x0,C项正确；弹簧初始状态的压缩量大于A刚 负功，由动能定理知物块的动能减小，C项错误。 要离开地面时弹簧的伸长量，因此弹簧的弹性势能减 5.C【解析】恒定功率启动是加速度逐渐减小的加速 少了，D项错误。 运动，A项错误；根据动能定理可得Pt一mgh=0一0， 三、非选择题 解得h=0.8m,B项错误；匀速运动时，牵引力与重 9.(1)大于(3分) (2)相同(3分) 力相等，有号-mg,解得u=2m/s,C项正确；积木下 1 (3)2- 降是自由落体运动，根据机械能守恒定律可得gh= M+m4分) 20',解得=4m/s,D项错误。 (4)4mg(4分) 【解析】(1)要使压力传感器的示数为零，弹簧需从压 6,C【解析】施加恒力的瞬间，A的速度为零，弹簧的 缩状态变成伸长状态，因此C要能拉动A,所以M要 形变量为零，A与B间存在摩擦力，A的加速度不为 大于m。 零，A、B项错误；由能量守恒定律可知，恒力F所做 (2)开始弹簧处于压缩状态，有F=k△x1=mg,压力 的功等于A、B、弹簧组成的整体机械能的增量及A、 传感器为零时，弹簧的拉力F2=k△x2=mg,此时弹 B物体之间摩擦产生的热量之和，即施加恒力后的某 簧长度从压缩到伸长的变化量△x=△x1十△x 一过程中，恒力做的功一定不小于A、B和弹簧组成 的整体机械能的增量，C项正确：由功能关系可知， 2m5,则不论C的质量是多少，要使压力传感器示数 A、B之间产生的热等于A、B之间摩擦力与A、B两 物体间产生的相对位移的乘积，即Q=f·△xB,A 为零，A上升，此时C下降，故C下降的高度 对B的摩擦力对B做的功大小等于A、B间摩擦力 相同。 与B的位移的乘积，D项错误。 (3)将A,C及弹簧作为一个系统，弹簧压缩和伸长前 二、多项选择题 后形变量相同，则根据机械能守恒定律有(M一m)g 7.BD【解析】列车在冲上坡顶车站时，需要克服阻力 Xs=之M+m),整理得=-mg 做功，在数值上就等于机械能的减少量，A项错误，B 1+4mg 项正确；该过程重力势能的增加量△E。=gh,动能 M+m ，所以为得到线性关系图线，应作出 ·28· 高一周测卷 ·物理（人教版）必修第二册· 1 女M十m图线。 联立解得水平方向分速度u,=3m/s (1分) 小汽车到达B点时已达最大速度，故平抛的水平分 (4)根据上面表达式可得=6，解得=2 速度就是所求的最大速度 b 10,【解析】(1)分析从A点到D点的过程，由动能定 0 理得 1 -mg(h-H)-pamgl=0-2 mvi (3分) 解得u=0.5 (1分) (2)平抛运动的时间t=马=0.4s (1分) (2)设物体第5次经过B点时的速度为2，在此过 g 程中物体在BC上滑动了4次，由动能定理得 xcD =vt (1分) mgH-4mgl=子m话-子md 解得xcp=1.2m (1分) (3分) (3)小汽车到达B点时已达最大速度，则摩擦力f= 解得=4√1Im/s (1分)》 Fs-P-8N (2分) (3)设物体运动的全过程在水平面上通过的路程为 s,由动能定理得ngH-mgs=0- 2mvf (3分) 根据动能定理P,一fEa=之m (3分) 解得s=21.6m (1分) 解得xB=9.75m (1分) 物体在轨道上来回滑动了10次后，还有1.6m (4)设小汽车运动到轨道DE的最低点时速度为v, 故距B点的距离s'=2m-1.6m=0.4m(2分) 根据机械能守恒定律有令md-号m品十mg(R 11.【解析】(1)小汽车运动到D点时，竖直方向分速度 hec (3分) y,=√/2ghc=4m/s (1分) 设在D点速度方向与竖直方向夹角为a,则tana= 根据牛额第二定律可得上一mg=加只 (2分) 联立解得，轨道对小汽车的支持力F=147N(1分) , (1分) 根据牛顿第三定律可知，小汽车运动到轨道DE的 根据儿何关系有tana= (1分) 最低点时对轨道的压力为147N,方向向下(1分) 4 ·29·