寒假作业07 机械能守恒定律 单元巩固分层练习-2025-2026学年高一物理沪科版必修第二册

寒假作业07 机械能守恒定律 单元巩固分层练习 分层一：夯实基础练 一、单选题 1．关于功，下列说法正确的是（　　） A．若作用力做功，则反作用力一定做功 B．功的正负不表示方向，而是表示大小 C．滑动摩擦力对物体总是做负功 D．静摩擦力可以对物体做正功，可以对物体做负功，也可以不做功 2．起重机通过钢绳4次将某物体竖直匀速提升相同高度，所需时间分别为：第1次2s、第2次4s、第3次6s、第4次8s。空气阻力不计，其中钢绳拉力做功的平均功率最大的是（　　） A．第1次 B．第2次 C．第3次 D．第4次 3．一个物体在下列甲、乙、丙三种情形下，水平运动了相同距离，已知作用力F大小相等，角的大小如图所示，地面粗糙程度处相同，不计空气阻力，则下列说法正确的是（　　） A．三种情形中，物体对地面的压力均等于重力 B．三种情形中，作用力F做功相同 C．三种情形中，甲情形摩擦力做功最多 D．甲、丙情形中物体的动能增加，乙情形中物体的动能减小 4．2021年8月1日上午，在东京奥运会田径女子铅球决赛中，中国选手巩立姣获得金牌。巩立姣某次将铅球斜向上掷出后，铅球落地前在空中运动的整个过程中，不计空气阻力，则该铅球的（　　） A．动能先减少后增加，重力势能先减少后增加 B．动能先减少后增加，重力势能先增加后减少 C．动能先增加后减少，重力势能先减少后增加 D．动能先增加后减少，重力势能先增加后减少 5．某踢出的足球在空中运动轨迹如图所示，把足球视为质点，关于该足球从被踢出到落地的过程中，以下说法中正确的是（　　）    A．足球的重力势能先减少后增大 B．在最高点，足球的速度为0 C．足球的机械能减少 D．足球上升时间和下降时间一定相等 6．两个互相垂直的力和作用在同一物体上，使物体运动。物体通过一段位移，力对物体做8J，力对物体做功6J，则力与对物体做的总功为（　　） A．14J B．2J C．10 J D．7J 7．在地面15m高处，某人将一质量为4 kg的物体以5m/s的速度抛出，人对物体做的功是  （    ） A．20 J B．50 J C．588 J D．638 J 8．如图所示，小明同学采用“背跃式”——身体横着恰好越过了高度为2米的横杆，获得了校运动会跳高冠军，若小明体重为，身高为1.8米，忽略空气阻力，下列说法正确的是（  ） A．达到最高点时，小明所受重力的瞬时功率为零 B．起跳离地上升过程，小明克服重力做功约为 C．起跳离地前，地面支持力对小明做功约为 D．起跳时地面对小明的支持力大于他对地面的压力 分层二：能力提升练 二、多选题 9．以一定的速度竖直向上抛出一个小球，小球上升的最大高度为h，空气阻力大小恒为f，则从抛出至落回出发点的过程中，下列说法正确的是(   ) A．重力做功为0 B．重力做功为－mgh C．空气阻力做功为0 D．空气阻力做功为－2fh 10．如图所示，物体受到水平推力F的作用在粗糙水平面上做直线运动，监测到推力F、物体速度v随时间t变化的规律如图所示，取，则（　　） A．物体的质量为0.5kg B．这3s内物体克服摩擦力做的功为W=6.0 J C．第1.5s时推力 F的功率为1.5 W D．后2 s内推力 F做功的平均功率 11．如图所示，一个倾角为θ=30°的光滑斜面固定在水平面上，不可伸长的轻绳一端固定在斜面上的O点，另一端系一个质量为m的小球（可视为质点），绳长为L，在O点沿斜面向下处的P点钉一枚与斜面垂直的钉子。现将小球拉起，使轻绳与斜面平行且在水平方向上伸直，由静止释放，小球绕O点转动90˚时绳与钉子相碰。已知重力加速度大小为g，不计一切摩擦和空气阻力，下列说法中正确的是（    ） A．绳碰到钉子前瞬间，小球的线速度为，且碰后瞬间线速度大小不变 B．绳碰到钉子前瞬间，小球受到的拉力为，且碰后瞬间绳的拉力突然增大 C．绳碰到钉子后，小球绕P点做圆周运动可恰好到达最高点O点 D．若将钉钉子的位置P点沿斜面向下移动，OP距离越大，绳碰到钉子后瞬间受到的拉力越大 12．如图所示，载有防疫物资的无人驾驶小车，在水平段以恒定功率、速度匀速行驶，在斜坡段以恒定功率、速度匀速行驶。已知小车总质量为，，段的倾角为，重力加速度，不计空气阻力。下列说法正确的是（　　） A．从到，小车牵引力大小为 B．从到，小车克服摩擦力做功 C．从到，小车重力势能增加 D．从到，小车克服摩擦力做功 三、填空题 13．某地区风力发电网每台风力发电机4张叶片总共的有效迎风面积为S，空气密度为ρ、平均风速为 v。设风力发电机的效率 （风的动能转化为电能的百分比）为η，则每台风力发电机的平均功率P= 。 14．A、B两物体如图放置，A的重力是14N，B的重力是30N。物体A在的拉力作用下水平向右匀速直线运动了0.1m，弹簧测力计的示数是8N，不计弹簧测力计自身重力。那么物体B受到地面的摩擦力是 N，B物体重力做功是 J。 15．如图所示，半径R=0.6m的光滑半圆细环竖直放置并固定在水平桌面上，环上套有质量为1kg的小球甲，用一根细线将小球甲通过两个光滑定滑轮B、D与质量为2kg的小物体乙相连，滑轮的大小不计，与半圆环在同一竖直平面内，它们距离桌面的高度均为h=0.8m，滑轮B恰好在圆环最高点C点的正上方。初始时将甲拉至半圆环左边最低点A处，然后将甲、乙由静止开始释放，则当甲运动到离桌面高度为 m时，甲、乙速度大小相等；当甲运动到C点时的速度大小为 m/s。 四、解答题 16．如图所示，一根绳的两端分别固定在两座猴山的A、B处，A、B两点水平距离为8m，竖直距离为1m，A、B间绳长为10m。质量为10kg的猴子抓住套在绳子上的滑环从A处滑向B处。设猴子在滑行过程中保持固定的身体姿态，且绳始终处于拉直状态，不计任何阻力，g取10m/s2。求： （1）猴子在滑行过程中的最大动能； （2）若猴子滑到B点正下方洞口处利用设置的人工减速装置减速，人工减速装置可等效为劲度系数为k=520N/m的弹簧（速度减为0时能自动锁定），则应设置多长的减速区?（中间量和结果请保留两位有效数字） 17．如图所示，水平圆盘边缘有一个小物块（可看作质点），现将圆盘由静止开始绕过圆心的竖直轴转动，缓慢增大圆盘的角速度，当圆盘转动的角速度增大到某一数值时，物块恰从圆盘边缘滑落。已知圆盘半径R，物块的质量为m，物块与圆盘间的动摩擦因数为，最大静摩擦力等于滑动摩擦力，水平圆盘与地面的高度差为h，重力加速度为g。求： （1）物块恰滑离圆盘边缘的线速度v； （2）圆盘从静止开始至物块滑离圆盘过程，摩擦力对物块所做的功W； （3）物块落地点到圆盘中心的水平距离s。    18．如图，将质量m=1kg的圆环套在固定的水平直杆上。环的直径略大于杆的截面直径。环与杆间动摩擦因数。对环施加一个位于竖直平面内斜向上，与杆夹角的拉力F，使圆环以a=0.5m/s2的加速度从静止开始沿杆运动。（取，） （1）求圆环经过t=2s增加的机械能； （2）分析并说明圆环在整个运动过程中和水平直杆间弹力方向的可能情况； （3）分析并比较圆环在2s末拉力F功率的可能情况，并求出可能值。 19．如图所示，AB为一段弯曲轨道，固定在水平桌面上，与水平桌面相切于A点，B点距桌面的高度为，A、B两点间的水平距离为，轨道边缘B处有一轻、小定滑轮，一根轻绳两端系着质量分别为与的物体P、Q，挂在定滑轮两边，P、Q可视为质点，且，。开始时P、Q均静止，P紧靠B点，P释放后沿弯曲轨道向下运动，运动到A点时轻绳突然断开，断开后沿水平桌面滑行停止。已知P与水平桌面间的动摩擦因数，g取。求： （1）物体P经过A点时的速度大小； （2）当P到达A时，Q此时的速度大小； （3）在物体P从B点运动到A点的过程中，物体Q重力势能的改变量； （4）弯曲轨道对物体P的摩擦力所做的功。 试卷第1页，共3页 试卷第1页，共3页 学科网（北京）股份有限公司 《寒假作业07 机械能守恒定律 单元巩固分层练习》参考答案 题号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 答案 D A C B C A B A AD AB 题号 11 12 答案 ABD ACD 1．D 【详解】A．若作用力做功，则反作用力可能不做功，例如两个相互作用的物体，一个运动一个不运动，故A错误； B．功是标量，但有正负，正负不表示方向和大小，代表是动力做功还是阻力做功，故B错误； C．滑动摩擦力与相对运动方向相反，与物体方向可能相同，则对物体可能做正功，故C错误； D．静摩擦力与相对运动趋势方向相反，可以对物体做正功，也可以对物体做负功，故D正确。 故选D。 2．A 【详解】由于起重机通过钢绳4次将某物体竖直匀速提升，可知钢绳拉力都等于重物重力，即 F=mg由相同高度，用时短的平均速度大，可知第1次提升时平均速度最大，根据 可知，第1次提升时钢绳拉力做功的平均功率最大，故选A，BCD错误。 故选A 。 3．C 【详解】A．将作用力F沿水平与竖直方向正交分解，易得甲情形中物体对地面的压力大于重力，而乙、丙情形中物体对地面的压力均小于重力，A错误； B．依据恒力做功（公式），可得甲、丙情形中作用力F做正功，乙情形中作用力F做负功，且正、负功相等，故三种情形做功不相同，B错误； C．设物体重力为G，运动距离为L，物体与地面间动摩擦因数为，则求得三种情形中对应摩擦力做功分别为、、，故甲情形中摩擦力做功最多，C正确； D．乙情形中易判断物体所受合力与其运动方向反向，做减速运动，物体的动能减小，而甲、丙情形中，由于无法比较物体所受摩擦力与作用力F水平分力之大小关系，合力方向无法确定，故其动能的增减无法判断，D错误。 故选C。 4．B 【详解】该铅球斜向上掷出后，落地前在空中运动的整个过程中，铅球仅受重力作用，重力先做负功，后做正功，其动能先减少后增加，重力势能先增加后减少。 故选B。 5．C 【详解】A．足球先向上运动，再向下运动，则球的重力势能先增大后减少，故A错误； B．在最高点，足球的水平速度不为0，故B错误； C．由图中运动轨迹可知，足球在空中除了受到重力，还受到空气阻力作用，足球的机械能减少，故C正确； D．由于足球受到空气阻力的作用，可知上升和下降竖直方向的平均加速度不相等，则足球上升时间和下降时间不相等，故D错误。 故选C。 6．A 【详解】总功等于各个分力做功的代数和 A正确，BCD错误。 故选A。 7．B 【详解】根据动能定理得，人对物体做功 W=mv2−0＝×4×25J＝50J 故选B。 8．A 【详解】A．达到最高点时，小明速度为零，所受重力的瞬时功率为零，故A正确；          B．起跳离地上升过程，小明克服重力做功 故B错误； C．地面支持力作用点始终未动，支持力对小明做功为0，故C错误； D．起跳时地面对小明的支持力与他对地面的压力是一对相互作用力，等大反向，故D错误。 故选A。 9．AD 【详解】AB．从抛出点到落回原出发点的过程中，重力先做负功，后做正功，从抛出至落回出发点的过程中，位移为零，所以重力做功之和为零，A正确，B错误； CD．上升过程中空气阻力对小球做功 W1=-fh 下落过程中空气阻力对小球做功 W2=-fh 则从抛出到落回到抛出点的过程中，空气阻力对小球做的功为 W=W1+W2=-2fh C错误，D正确。 故选AD。 10．AB 【详解】A. 2～3s物体做匀速直线运动，摩擦力为 1～2s时间内根据牛顿第二定律得 根据图像得 解得 A正确； B. 这3s内物体克服摩擦力做的功为 B正确； C. 第1.5s时推力 F的功率为 C错误； D. 后2s内推力 F做功的平均功率 解得 D错误； 故选AB。 11．ABD 【详解】A．从释放到绳碰到钉子前瞬间，由动能定理得 解得 且碰后瞬间线速度大小不变，故A正确； B．绳碰到钉子前瞬间，由合力提供向心力得 解得 碰后，圆周运动半径变为，则 变大，故B正确； C．从释放到小球绕P点做圆周运动运动到最高点，由动能定理得 解得 若小球绕P点恰好到达最高点，有 解得 故C错误； D．若将钉钉子的位置P点沿斜面向下移动，OP距离越大，绳碰到钉子后瞬间线速度大小不变，圆周运动半径变小，有 则拉力越大，故D正确。 故选ABD。 12．ACD 【详解】A．小车从M到N，依题意有 代入数据解得 故A正确； B．依题意，小车从M到N，因匀速，小车所受的摩擦力大小为 则摩擦力做功为 则小车克服摩擦力做功为1200J，故B错误； C．依题意，从P到Q，重力势能增加量为 故C正确； D．依题意，小车从P到Q，摩擦力为f2，有 摩擦力做功为 联立解得 则小车克服摩擦力做功为1500J，故D正确。 故选ACD。 13． 【详解】设t时间内，打到叶片的空气质量为 根据能量关系，可得 解得 14． 4 0 【详解】[1]由题知，A受恒力匀速向右直线运动，则B匀速向左直线运动。对A受力分析知，水平方向受的拉力、绳子的拉力T大小等于弹簧的弹力、B对A的摩擦力fBA，三个力和为零，有 解得 对B水平方向合力为0，有 解得 [2]因B竖直方向没运动，竖直方向位移为0，故重力做功为0。 15． 0.45 2 【详解】[1]当连接甲球的细线与圆环相切时，此时甲球的速度方向和细绳方向一致，因此和乙的速度大小相等，设此时甲球到达F点，距离桌面的高度为d，根据几何关系 所以 [2]根据几何关系得 甲运动到C点时，速度方向水平向右，竖直方向速度为零，因此此时乙球的速度为零，运用动能定理得 解得 16．（1）；（2）1.0m 【详解】（1）猴子在滑行过程中所受合力为零时动能最大，根据平衡条件以及对称性易知此时猴子两侧绳子与竖直方向夹角相等，设为θ，以O点表示猴子所在位置，根据几何关系有 ， ，O、A间的竖直距离为 猴子从O到A的过程，根据机械能守恒定律有 联立解得 （2）设B点正下方洞口到B点的距离为s，根据几何关系有 因为弹簧弹力F与形变量x关系图线为过原点的倾斜直线，且图线与坐标轴所围的面积表示弹力的功，而弹力做功的绝对值等于弹性势能的变化量的绝对值，由此可知弹簧形变量为x时的弹性势能为 设减速区的长度为L，则对于猴子从A点开始运动到最终进入洞口后速度为零的过程中，对猴子和弹簧组成的系统，根据机械能守恒定律有 联立解得 17．（1）；（2）；（3） 【详解】（1）滑块恰滑离圆盘时摩擦力达到最大静摩擦，由牛顿第二定律有 解得 （2）根据动能定理有 可得 （3）物块将沿着圆盘切线方向滑离圆盘做平抛运动，设物块落地时间为，做平抛运动的水平位移为，则有 ， 解得 则可得物块落地点到圆盘中心的水平距离 18．（1）0.5J；（2）F>12.5N弹力向下，F<12.5N弹力向上；（3）112.50W，4.116W 【详解】（1）圆环在t=2s的位移 根据动能定理，动能增量为 因物体的重力势能不变，则机械能增加量为0.5J。 （2）当圆环与杆中间恰无弹力时，则 解得 F=12.5N 则F>12.5N时杆对球的弹力向下，F<12.5N时杆对球的弹力向上； （3）2s末的速度 若弹力方向向上，则 解得拉力的功率 联立解得 P1=4.116W 若弹力方向向下，则 解得拉力的功率 联立解得 P2=112.5W 19．（1）2.5m/s；（2）2m/s；（3）4J；（4）－0.95J 【详解】（1）在水平轨道上运动过程，根据动能定理得 解得经过A点时的速度为 （2）设经过A点时，的运动速度为， 对速度分解如图所示，则有 解得 所以 v2=2m/s （3）由B到A的过程中，上升的高度 Q重力势能的增量 （4） 对与组成系统有 代入数据解得 答案第1页，共2页 答案第1页，共2页 学科网（北京）股份有限公司 $