(八)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】2024-2025学年高一物理必修2同步周测卷（粤教版）

高一周测卷 ·物理（粤教版）必修第二册· 高一同步周测卷/物理必修第二册（八） 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) T ① ② ③④ 档次 系数 1 单项选择题 6 机械能守恒定律的理解 易 0.85 单项选择题 6 重力势能 易 0.80 重力势能、弹性势能、机械能 3 单项选择题 6 易 0.85 守恒 4 单项选择题 6 牛顿第二定律、机械能守恒 易 0.80 5 单项选择题 6 机械能守恒定律 中 0.60 6 单项选择题 6 圆周运动、机械能守恒 难 0.55 动能定理、机械能守恒定律 多项选择题 8 中 0.75 功率 8 多项选择题 8 图像问题 难 0.55 非选择题 14 验证机械能守恒定律 中 0.70 10 非选择题 14 杆系统机械能守恒定律的应用 中 0.65 11 非选择题 20 平抛运动、圆周运动、机械能守 难 0.50 恒定律 香考答案及解析 一、单项选择题 2.A【解析】在游客从最低点转过270°的过程中，游客 1.D【解析】做匀速直线运动的物体机械能可能不守 上升的高度为R,根据△E。=mg△H可知，游客重力 恒，例如物体向上做匀速直线运动时，机械能增加，A 势能的增加量△Ep=gR,A项正确。 项错误；做匀变速直线运动的物体机械能可能不守 3.C【解析】由静止竖直下落，在没接触地面之前，人 恒，如在水平面上做匀加速直线运动的物体，机械能 和杆自由下落，弹簧处于原长，弹性势能为零，A项错 增加，B项错误；做曲线运动的物体机械能可能守恒， 误；杆下端触地后一段时间内人继续加速，当弹簧弹 如平抛、斜抛等运动，C项错误；在竖直平面内做匀速 力等于重力时，加速度为零，速度最大，人的动能最 圆周运动的物体动能不变，但重力势能不断变化，故 大，B项错误；人从静止竖直下落到最低点的过程中， 机械能一定不守恒，D项正确。 人的重力势能一直减小，C项正确：弹簧对人做功，所 ·23· ·物理（粤教版）必修第二册· 参考答案及解析 以人的机械能要变化，D项错误。 4.D【解析】细绳烧断后，由于弹簧处于伸长状态，通 热量Q=mgcos0·o5)mgz,Q-x图像的斜率 过对P,Q两球受力分析可知刚烧断时加速度ap> 不变，C项正确；机械能E=Emx一Q=Emx一ngx, aQ,在任一时刻，两球的动能不一定相等，A、B项错 E-x图像斜率不变，D项错误。 三、非选择题 误：系统内有弹力做功，弹性势能发生变化，系统的动 9.(1)大于(3分) 能与重力势能之和发生变化，C项错误：Q落地前，两 (2)相同(3分) 球及弹簧组成的系统只有重力做功，整个系统的机械 能守恒，D项正确。 (3)2- M+n（4分) 1 5.D【解析】设物体甲上升的高度为h,由机械能守 (4)4mg(4分) 恒定律得1gh=gh,由几何关系得(h十d)2=h 十d,解得甲和乙的质量之比m:2=2:1,D项 【解析】(1)要使压力传感器的示数为零，弹簧需从压 正确。 缩状态变成伸长状态，因此C要能拉动A,所以M要 6.B【解析】由于两球质量相等，初始时处于同一高 大于m。 度，且处于静止状态，所以两球机械能相等，而释放后 (2)开始弹簧处于压缩状态，有F,=k△x1=mg,压力 只有重力做功，小球的机械能守恒，所以经过最低点 传感器为零时，弹簧的拉力F2=k△2=mg,此时弹 时两球的机械能相等，A项错误；A球和B球在最低 簧长度从压缩到伸长的变化量△x=△x1十△x2= 点时速度沿水平方向，竖直方向的分速度为零，所以 重力的瞬时功率为零，两球在最低点的瞬时功率相 四，则不论C的质最是多少，受使压力传感器示数 等，B项正确；小球由静止释放到运动到最低点，由动 为零，A上升，此时C下降，故C下降的高度 能定理有mgh=子m时，由于A球的悬线比B球的 相同。 (3)将A、C及弹簧作为一个系统，弹簧压缩和伸长前 悬线长，所以A球在最低点时的速度大于B球在最 后形变量相同，则根据机械能守恒定律有(M一m)g 低点时的速度，C项错误；小球在最低点时根据合力 ×2m8= 提供向心力得T-mg=m方，u=√2g,则T- k 2 (M+m)d,整理得d=-8mg. 1 3mg,两球质量相等，所以悬线对A球的拉力等于悬 M+m 十4mg,所以为得到线性关系图线，应作出 线对B球的拉力，D项错误。 2 二、多项选择题 于m图线。 7.CD【解析】恒定功率启动是加速度逐渐减小的加 (4)根据上面表达式可得4m3=b,解得k=mg 速运动，A项错误；根据动能定理可得Pt一gh=0 b 0,解得h=0.8m,B项错误；匀速运动时，牵引力与 10.【解析】(1)A重力势能的减少量△EM= 重力相等，有号=mg,解得。=2m/,C项正确：积木 mg(Lsin30°+h)=5J (3分) B重力势能的减少量△EB=ngh=3J (3分) 下降是自由落体运动，根据机械能守恒定律可得gh (2)选地面为重力势能参考平面，设A、B两小球都 =子m心，解得d=4m/s,D项正确。 进入到光滑圆管中时的速度大小为，，对A、B两小 球组成的系统由机械能守恒定律有 8.BC【解析】根据动能定理Ex=ngxtan0 mg(Lsin30°+h)+mgh=分×2m (2分) cos9=(mngtan9-mg)x,由于第一段斜 2 umg cos日·- 解得4=2√2m/s (2分) 面倾角大于第二段，则Ekx图像的斜率先大后小， (3)设全过程轻杆对A做的功为W枉，全过程对A A项错误；重力势能E,=Em一ngrtan 0,则Ep-x 由动能定理得 图像斜率大小等于mg tan0,由于第一段斜面倾角大 1 于第二段，则图像的斜率先大后小，B项正确；产生的 mg(Lsin 30+h)+W=mv (2分) ·24· 高一周测卷 ·物理（粤教版）必修第二册· 解得W杆=一1J (2分) xco=vt (1分) 11.【解析】(1)小汽车运动到D点时，竖直方向分速度 解得xcp=1.2m (1分) u,=√/2ghx=4m/s (1分) (3)小汽车到达B点时已达最大速度，则摩擦力∫= 设在D点速度方向与竖直方向夹角为a,则tana= (2分) (1分) 根据动能定理P。一fx仙=之m心 1 (3分) 根据几何关系有tana=是 4 (1分) 解得xB=9.75m (1分) 联立解得水平方向分速度，=3m/s (1分) (4)设小汽车运动到轨道DE的最低点时速度为， 小汽车到达B点时已达最大速度，故平抛的水平分 根据机械能守恒定律有之m=合n品十mg(R 速度就是所求的最大速度 hic) (3分) 根据牛顿第二定律可得F一mg=m尺 (2分) 联立解得，轨道对小汽车的支持力F=147N(1分) 根据牛顿第三定律可知，小汽车运动到轨道DE的 (2)平抛运动的时间t=必=0.4s (1分) 最低点时对轨道的压力为147N,方向向下(1分) ·25·高一同步周测卷/物理必修第二册 (八)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.下列说法正确的是 A.做匀速直线运动的物体机械能一定守恒 B.做匀变速直线运动的物体机械能一定守恒 C.做曲线运动的物体机械能一定不守恒 D.在竖直平面内做匀速圆周运动的物体机械能一定不守恒 2.如图所示，一质量为的游客乘坐摩天轮观光。假设该游客随摩天轮在竖直平面内 做半径为R的圆周运动。重力加速度为g,在游客从最低点转过270°的过程中，其重 力势能的增加量为 A.mgR B.0.75mgR C.√2mgR D.2mgR 3.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 4.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 ○ 物理（粤教版）必修第二册第1页（共4页） 衡水金卷·先享题 5.如图所示，物体甲的质量为1，中间有孔的物体乙可以套在竖直杆上无摩擦地滑动， 物体乙的质量为2，物体甲和乙通过不可伸长的轻绳绕过光滑的定滑轮连接在一 起，先控制物体乙在某一位置正好使连接物体乙的绳子处于水平状态。滑轮与杆的 距离d=1.5m,现释放物体乙，当物体乙下降h=2m时，速度刚好为0，物体甲和乙 均可看成质点，则物体甲和乙的质量之比m:2为 A.3:4 B.43 C.1:2 D.2:1 6.如图所示，两个质量相同的小球A、B分别用细线悬在等高的O1、O2点。A球的悬线 比B球的长，把两球的悬线拉至水平后无初速度释放，不计空气阻力，则经过最低 点时 02 A.A球的机械能大于B球的机械能 B.A球重力的瞬时功率等于B球重力的瞬时功率 C.A球的速度小于B球的速度 D.悬线对A球的拉力大于悬线对B球的拉力 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) 7.一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0.4s,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4m/s 高一同步周测卷八 物理（粤教版）必修第二册第2页（共4页) 8.某景区的彩虹滑梯如图所示，由两段倾角不同的轨道（第一段倾角较大）组成，同种材 料制成的粗糙斜面AB和BC高度相同，以底端C所在水平直线为x轴，顶端A在x 轴上的投影O为原点建立坐标系。一游客由静止开始从顶端A下滑到底端，规定x 轴所在的水平面为零势能面，则物体在两段斜面上运动的过程中动能Ek、重力势能 E。、产生的热量Q、机械能E随物体水平位移x的变化关系图像正确的是 ↑Ek Ep E AB B BC BC AB BC AB C XC 班级 姓名 分数 题号 2 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.(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 将数据传人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v。 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m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“-M” gM”或M十n”图线. (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)。 物理（粤教版）必修第二册第3页（共4页)】 衡水金卷·先享题 10.(14分)如图所示，在倾角0=30°的光滑固定斜面上，放有质量均为m=1kg的小球 A和B,且两小球之间用一根长L=0.4的轻杆相连，B距水平面的高度h= 0.3。现让两小球从静止开始自由下滑，最后都进入到上方开有细槽的光滑圆管 中，不计小球与圆管内壁碰撞时的机械能损失，重力加速度g=10/s2,求： (1)全过程A、B两小球分别减小的重力势能； (2)A、B两小球都进入到光滑圆管中时的速度大小； (3)全过程轻杆对A做的功。 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 的半径为专m,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。 A7777 高一同步周测卷八 物理（粤教版）必修第二册第4页（共4页)