2026届高三物理二轮复习专项训练：力学专题 能量守恒定律问题

2026届高三物理二轮复习专项训练：力学专题 能量守恒定律问题 一、单选题 1．如图所示是高空翼装飞行爱好者在空中滑翔的情景，在空中长距离滑翔的过程中滑翔爱好者（　　） A．机械能守恒 B．重力势能的减小量小于重力做的功 C．重力势能的减小量等于动能的增加量 D．动能的增加量等于合力做的功 2．如图是架在屋顶的太阳能热水器。已知单位时间内太阳垂直射到地面附近单位面积的能量为一台热水器的聚热面积为，太阳能的可转化为水的内能，估算一个晴天的日照（相当于太阳直射热水器使一台热水器中水的内能的增加量，下列结果最合理的是（　　） A． B． C． D． 3．一辆电动小车上的光伏电池，将太阳能转换成的电能全部给电动机供电，刚好维持小车以速度v匀速运动，此时电动机的效率为。已知小车的质量为m，运动过程中受到的阻力（k为常量），该光伏电池的光电转换效率为，则光伏电池单位时间内获得的太阳能为（　　） A． B． C． D． 4．倾角为37°足够长斜面静止放在粗糙水平面上，有一长木板恰好能在斜面处于静止。现有物块以的速度从的顶端开始沿木板下滑，、间动摩擦因数为。已知、的质量分别为，，最大静摩擦力等于滑动摩擦力。下列说法正确的是（　　） A．物块下滑过程中，地面对斜面的摩擦力向左 B．物块下滑过程中，板仍与斜面保持静止 C．要使不脱离，板长度至少为0.5m D．若不从板上滑落，则最终与斜面保持相对静止 5．如图，质量均为m的小球A和B，分别用长为l的轻绳并排悬挂于两点正下方。现对小球A施加外力F作用，使小球A由静止从最低点P点移动到Q点，已知重力加速度为g。下列说法中正确的是（　　） A．能使小球A静止于Q点的外力F的最小值为 B．小球A从P点缓慢移动到Q点的过程中，力F不做功 C．若作用在小球A上的外力为水平恒力且，则小球运动到Q点的速度为 D．将小球A从Q点由静止释放，A、B在悬挂点正下方发生弹性碰撞时，交换速度 6．如图所示，水平传送带顺时针转动，速度大小为，A、B分别为传送带的左、右端点，时在其右端处无初速度地释放质量为的物块（视为质点），同时对物块施加一水平向左的恒力，时撤去力，物块与传送带间的动摩擦因数为0.2，重力加速度，物块最后从点离开传送带，下列说法正确的是（　　） A．传送带至少长 B．物体在传送带上的运动时间为 C．全过程中摩擦力对物体做功 D．物体与传送带之间摩擦生热为 7．现在，电动车已经走进千家万户，逐渐被人们接受，其续航里程是人们关注的焦点。影响电动车续航里程的因素有很多，如电池电能、环境温度、系统效率、行驶阻力等等。某纯电动车研究团队在平直的公路上用同一辆纯电动车（总质量不同）作研究，改变电池电能从而改变整车质量，让电动车以某一速度做匀速直线运动，得到电池电能与续航里程的关系如图甲所示。设该纯电动车电机把电能转化为机械能的效率，电动车受到的阻力恒为总重力的0.05倍，电池电能与对应的质量关系如图乙所示。重力加速度g取。根据以上信息，可以得出（　　） A．电池的电能越大，电动车的续航里程一定越大 B．电池的电能分别为和时，电动车的总质量之比为 C．电池的电能为时，电动车的总质量为4800kg D．图乙中 8．如图所示，原长为l的轻质弹簧，一端固定在O点，另一端与一质量为m的小球相连。小球套在竖直固定、足够长的光滑杆上。杆上M、N两点与O点的距离均为2l，P点到O点的距离为l，OP与杆垂直。小球以某一初速度从N点开始向上运动，到达M点时速度恰好为0。整个运动过程中，弹簧始终在弹性限度内，重力加速度大小为g。下列说法正确的是（　　） A．从N点到P点的运动过程中，小球受到的合力一定先做正功后做负功 B．小球在N点时的动能为 C．弹簧的劲度系数为 D．小球从N点向下运动到最低点的过程中增加的弹性势能为 9．如图所示，水平传送带以某一速度沿顺时针方向匀速转动，劲度系数为的轻质弹簧一端固定在竖直墙壁上，另一端与一个质量为的滑块相连，某时刻将弹簧拉伸到某处静止释放滑块，当滑块向左运动的距离为时（滑块未滑离传送带），速度减小为0，此时弹簧恰好恢复原长，此过程中滑块与传送带之间因摩擦而产生的热量为。下列说法中正确的是（  ） A．滑块与传送带之间的动摩擦因数为 B．若只将传送带的速度增大为原来的2倍，其他条件不变，滑块向左运动的时间将增加 C．若只将传送带的速度增大为原来的2倍，其他条件不变，滑块向左运动的过程中，滑块与传送带之间因摩擦而产生的热量变为 D．由于摩擦力的作用，滑块将不能返回到出发点 10．如图甲为皮带输送机简化模型图，皮带输送机倾角，顺时针匀速转动，在输送带下端A点无初速放入货物。货物从下端A点运动到上端B点的过程中，其机械能E与位移s的关系图像（以A位置所在水平面为零势能面）如图乙所示。货物视为质点，质量，重力加速度，，。下列说法正确的是（　　） A．货物与输送带间的动摩擦因数为0.825 B．输送带A、B两端点间的距离为8m C．货物从下端A点运动到上端B点的时间为9s D．皮带输送机因运送该货物而多消耗的能量为585J 二、多选题 11．如图为一种鱼虾自动分离装置的示意图，鱼和虾均从一个靠近传送带的出料口掉落到转动的传送带上，鱼和虾就会自动分别向两端运动。下列说法正确的是（　　） A．传送带的转动方向是顺时针方向 B．鱼在传送带上运动时，内能增加，机械能减小 C．传送带速度越大，虾到达下端虾收集箱的用时越短 D．鱼和传送带间的动摩擦因数一定大于虾和传送带间的动摩擦因数 12．下列对能量守恒定律和功能关系的认识正确的是（　　） A．某种形式的能量减少，一定存在其它形式的能量增加 B．某个物体的能量减少，必然有其它物体的能量增加 C．功是能量变化的量度，做功的过程就是能量变化的过程 D．石子从空中落下，最后停止在地面上，说明机械能消失了 13．如图所示，足够长的水平传送带以速度沿逆时针方向转动，传送带的左端与光滑圆弧轨道底部平滑连接，圆弧轨道上的点与圆心等高，一小物块从点静止滑下，再滑上传送带，经过一段时间又返回圆弧轨道，返回圆弧轨道时小物块恰好能到达点，重力加速度为，则下列说法正确的是（　　） A．圆弧轨道的半径一定不大于 B．若减小传送带速度，则小物块一定无法到达A点 C．若增加传送带速度，则小物块有可能经过圆弧轨道的最高点 D．不论传送带速度增加到多大，小物块都不可能到达高于A点的位置 14．如图所示，飞机场运输行李的传送带保持恒定的速率向上运行，倾角为的传送带以恒定速率沿顺时针转动，将一个行李箱无初速度地放在传送带底端，行李箱从运动到的平均速度。则行李箱在传送带上从运动到的过程中（　　） A．行李箱受到的摩擦力保持不变 B．行李箱与传送带间的动摩擦因数 C．传送带电机对外做的功大于行李箱机械能的增加量 D．摩擦力对传送带做功的值等于行李箱机械能的增加量 15．如图所示，一个质量为M、长为L的木板B静止在光滑水平面上，其右端放有可视为质点的质量为m的滑块A，现用一水平恒力作用在滑块上，使滑块从静止开始做匀加速直线运动。滑块和木板之间的摩擦力为Ff，滑块滑到木板的最左端时，木板运动的距离为x，此过程中，下列说法正确的是（　　）    A．滑块A到达木板B最左端时，具有的动能为（F-Ff）（L+x） B．滑块A到达木板B最左端时，木板B具有的动能为Ffx C．滑块A克服摩擦力所做的功为FfL D．滑块A和木板B增加的机械能为F（L+x）-FfL 16．如图所示，固定斜面倾角为，质量为2kg的小物块自斜面底端以一定初速度沿斜面向上运动，加速度大小为，物块沿斜面向上运动的最大距离为0.8m。斜面足够长，g取，物块受到的最大静摩擦力等于滑动摩擦力。关于小物块在斜面上的运动，下列说法中正确的是（　　） A．物块最终会回到斜面底端 B．物块克服重力做功的平均功率为20W C．合力对物块做功-16J D．物块机械能损失了16J 三、解答题 17．如图所示，一弹射游戏装置由安装在水平台面上的固定弹射器、水平面AB和竖直半圆形轨道BC组成，各部分平滑连接。已知半圆形轨道的半径，除半圆形轨道BC外其余接触面均光滑。某次游戏中用力将一质量的滑块压缩轻质弹簧（滑块与弹簧不拴接），此时弹簧的弹性势能，然后由静止释放滑块，滑块从弹射器A点弹出后，恰能通过半圆形轨道的最高点C，取重力加速度大小，滑块可视为质点，忽略空气阻力。求： （1）滑块通过B点时对半圆形轨道的压力大小； （2）滑块从B点运动到C点的过程中，克服摩擦力做了多少功？    18．如图是由某种高硬度的金属丝制作的解压玩具的主要组成部分，其中是半径为的光滑半圆，是与水平面成角的粗糙斜线，与平滑相接，且点刚好与圆心等高。点固定着弹簧的一端（不计弹簧长度），弹簧被压缩并处于锁定状态，锁定装置受到轻微碰撞后会解除锁定。游戏时，把一个质量为的小圆环轻放在端，圆环受到轻微扰动开始沿滑下，并滑上撞击弹簧，再被弹簧弹回。重力加速度取，。 (1)若小圆环刚好能解除弹簧的锁定，斜线与圆环间的动摩擦因数是多少； (2)若在（1）的条件下，圆环被弹簧弹回后，刚好能回到点，弹簧被锁定时的弹性势能是多少； (3)若在（2）的条件下，圆环运动到点时对半圆恰好无压力，且与竖直方向的夹角是，求的余弦值。 19．静止在水平地面上可视为质点的两小物块A、B的质量分别为，。两者之间有一被压缩的轻质微型弹簧，A与其右侧的竖直墙壁距离，如图所示。某时刻将压缩的微型弹簧释放，使A、B瞬间分离，A沿着与墙壁垂直的方向运动，恰好不会与墙壁发生碰撞。A、B与地面之间的动摩擦因数为，取。求： （1）弹簧释放后A获得的速度大小； （2）弹簧释放后B获得的速度大小； （3）弹簧释放前储存的弹性势能。 20．如图所示，物块A、木板B的质量分别为4kg、2kg，A可视为质点，木板B放在光滑水平面上，木板B长4m。开始时A、B均静止，某时A获得6m/s的水平初速度，从B板最左端开始运动。已知A与B间的动摩擦因数为0.2，。 （1） A、B相对运动过程中，求A、B的加速度大小； （2）请判断A能否从B上滑下来，若能，求A、B分离时的速度大小，若不能，求A、B最终的速度大小； （3）求A、B相对运动过程中因摩擦产生的热量。    21．如图所示（俯视图）的水平传送带由三段组成，段为直线，段边缘是圆心角为的圆弧，段上方有一光滑挡板，挡板与传送带中心线之间的夹角，物体碰到挡板瞬间，垂直挡板方向速度变为零，物块沿挡板匀速运动到工作台。一质量的物体由端轻放在传送带的中心线上，到达端时恰好与传送带共速，在段与传送带相对静止。已知传送带速率恒定，物体与传送带间的动摩擦因数段长，物块在段的时间，最大静摩擦力等于滑动摩擦力，重力加速度取，求： (1)传送带的速率及物块与挡板作用后匀速运动的速度大小； (2)物体从运动到的过程中，传送装置比空载时多做的功； (3)物块从到的过程中，传送带对物块的冲量大小。 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 《2026届高三物理二轮复习专项训练：力学专题 能量守恒定律问题》参考答案 题号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 答案 D B A C D D C B A C 题号 11 12 13 14 15 16 答案 AD ABC AD BC ABD BC 1．D 【详解】A．滑翔的过程中除重力做功外，还有空气阻力做功，机械能不守恒，故A错误； B．由功能关系可知，重力势能的减小量等于重力做的功，故B错误； C．由能量守恒可知，重力势能的减小量等于动能的增加和克服阻力所做的功，故C错误； D．由动能定理可知，合外力所做的功等于动能的变化量，故D正确。 故选D。 2．B 【详解】这个热水器一天内水的内能的增加量为 故选B。 3．A 【详解】根据题意小车匀速运动，则有 小车的机械功率 由于电动机的效率为，则有 光伏电池的光电转换效率为，即 可得 故选A。 4．C 【详解】A．由木板A恰好能处于静止可得，A与斜面间动摩擦因数 A与斜面之间的弹力及摩擦力的合力方向始终竖直向下，地面对斜面没有摩擦力，A错误； B．B下滑时，对A分析 解得，A将沿斜面向下滑动，B错误； C．在斜面上滑动时，系统动量守恒。速度相等时满足 可得 对B物体，根据牛顿第二定律 解得 共速时间 该过程中，物块B的位移 木板A的位移为 所以A板长度至少为，C正确； D．根据，A、B相对静止后沿斜面做匀速直线运动，D错误。 故选C。 5．D 【详解】A．外力与绳的拉力合力与重力等大反向，所以当外力与绳垂直时，外力最小为 故A错误； B．小球A从P点缓慢移动到Q点的过程中，根据能量守恒可知，F做正功，增加了小球的重力势能，故B错误； C．根据动能定理 解得 故C错误； D．将小球A从Q点由静止释放，A、B在悬挂点正下方发生弹性碰撞时，由于两者质量相同， 解得， 所以交换速度，故D正确。 故选D。 6．D 【详解】A．在时间内，由牛顿第二定律可得 解得 后，物体的加速度 以向左为正方向，画出物体和传送带运动的图像如图所示 物体向左运动的位移 则传送带至少长，故A错误； B．根据上述图像可知，物体在传送带上的运动时间为，故B错误； C．后，摩擦力对物体做功之和为零，内物体向左运动的位移 则摩擦力做功为，故C错误； D．由图可求得物体与传送带之间总的相对路程 则摩擦生热，故D正确。 故选D。 7．C 【详解】A．由图甲可知，当电池的容量为时，续航里程为1200km，再增大电池的容量，续航里程不再增大，项错误； BC．由题意知确定续航里程的条件是电动车做匀速直线运动，设除电池外电动车的质量为M，根据能量的转换和守恒定律得电池的容量为时，有 电池的容量为时，有 联立解得 B错误，C正确； D．由图乙有 结合前面的分析可得 D错误； 故选C。 8．B 【详解】A．从N点到P点的运动过程中，受到重力、弹簧弹力、杆的支持力，合力方向无法确定，所以无法确定合力的做功情况，故A错误； B．从N点到M点的运动过程中，弹簧做的总功为零，根据动能定理有 解得 故B正确； C．从N点到P点的运动过程中弹簧弹力在竖直方向的分量与重力相等的点无法确定，则弹簧的劲度系数无法确定，故C错误； D．小球从N点向下运动到最低点的过程中，根据能量守恒有 解得 故D错误。 故选B。 9．A 【详解】AD．滑块受传送带的摩擦力一直向右且大小不变，可以将弹簧看成竖直状态挂着滑块，传送带摩擦力看作重力，由此可知，滑块将做简谐运动。 根据简谐运动原理，滑块将能返回到出发点，在出发点和向左运动的距离为时回复力大小相等，因此有 解得 故A正确，D错误； B．若只将传送带的速度增大为原来的2倍，其他条件不变，滑块受力情况不变，则滑块向左运动的时间不变，故B错误； C．设传送带初始速度为v，则根据功能关系 若只将传送带的速度增大为原来的2倍，滑块受力情况不变，滑块向左运动的距离不变，这段时间不变，但这段时间内传送带运动的位移由vt变为2vt，则块与传送带之间因摩擦而产生的热量变为 不等于2Q，故C错误。 故选A。 10．C 【详解】A．由题图可知，货物从开始运动到与传送带相对静止可知 对货物有 解得 故A项错误； B．由图像可知，物块沿传送带向上运动0.5m后与传送带相对静止，此后物块的动能不变，重力势能增加，有 解得 则传送带两端点之间的距离为 故B项错误； C．加速阶段的加速度大小为a，有 加速阶段时间为，有 传送带速度为 设匀速阶段时间为，有 所以总时间为 故C项正确； D．由能量守恒，其多消耗的能量为 解得 故D项错误。 故选C。 11．AD 【详解】A．鱼和虾在传送带上受重力、支持力和沿传送带向上的摩擦力，故传送带沿顺时针方向转动，A正确； BD．鱼向上运动，有 摩擦力对鱼做正功，机械能增大； 虾向下运动有 一定大于，B错误，D正确； C．传送带沿顺时针方向转动，无论速度为多少，对虾的摩擦力大小和方向均不变，虾下滑的时间与传送带的速度无关，C错误。 故选AD。 12．ABC 【详解】A．根据能量守恒定律，某种形式的能量减少，一定存在其它形式的能量增加，A正确； B．根据能量守恒定律，某个物体的能量减少，必然有其它物体的能量增加，B正确； C．根据功和能关系，功是能量变化的量度，做功的过程就是能量变化的过程，C正确； D．根据能量守恒定律，能量不能凭空消失，石子落地的过程中，克服阻力做功，机械能转化为其它形式的能，D错误。 故选ABC。 13．AD 【详解】A．物体在圆轨道上下滑的过程中，其机械能守恒，根据机械能守恒定律有 解得 物体到达传送带上之后，由于摩擦力的作用开始减速，速度减小为零之后，又在传送带的摩擦力作用下反向加速，根据物体的受力可知，物体在减速和加速的过程物体加速度的大小是相同的，所以物体返回圆轨道时速度大小等于从圆轨道下滑刚到传送带时的速度大小，只要传送带的速度为 解得 故A正确； B．若减小传送带速度，只要传送带的速度仍大于，就能够回到点，故B错误； CD．若增大传送带的速度，由于物体返回到圆轨道的速度不变，只能滑到点，不能滑到圆弧轨道的最高点，故C错误，D正确。 故选AD。 14．BC 【详解】A．由于，因此物块在传送带上先加速后匀速，摩擦力先为滑动摩擦力，后为静摩擦力，故A错误； B．由于物块轻放上去后，能加速向上运动，则有 解得 故B正确； C．传送带电机对外做的功等于物块机械能的增加量和因摩擦产生的热量，故C正确； D．摩擦力对传送带做功的值等于行李箱机械能的增加量和系统产生的内能，故D错误。 故选BC。 15．ABD 【详解】A．对滑块A分析，滑块A相对于地面的位移为L+x，根据动能定理得 则知滑块A到达木板B最左端时具有的动能为（F-Ff）（L+x），A正确； B．对木板B分析，根据动能定理得 滑块A到达木板B最左端时，木板B具有的动能为Ffx，B正确； C．滑块A相对于地面的位移大小为L+x，则滑块A克服摩擦力所做的功为Ff（L+x），C错误； D．根据能量守恒定律得，外力F做的功转化为木板B和滑块A的机械能和摩擦产生的内能，则有 则滑块A和木板B增加的机械能为 D正确。 故选ABD。 16．BC 【详解】A．物块上滑过程中，由牛顿第二定律有 解得 ， 由此可知，当物块滑上斜面，速度减为零之后将静止在斜面上，故A错误； B．设物块滑上斜面的时间为，应用逆向思维，由运动学公式可得 解得 在滑块速度减为零时，克服重力做的功为 则可知物块克服重力做功的平均功率为 故B正确； C．由运动学公式可得物块上滑时的初速度为 则由动能定理可得，合外力对物块做的功为 故C正确； D．损失的机械能等于克服摩擦力做的功，由能量守恒可得 解得 故D错误。 故选BC。 17．（1）；（2） 【详解】（1）滑块运动到B点的过程，由能量守恒有 滑块经过B点，由牛顿第二定律有 解得 由牛顿第三定律得，滑块通过B点时对半圆形轨道的压力 （2）滑块恰好能过C点，则 解得 滑块从B点运动到C点的过程中，由动能定理有 解得 18．(1) (2) (3) 【详解】（1）对于小圆环从A到C的整个过程，根据动能定理，有 代入数据解得 （2）对于小圆环从C到A的整个过程，设弹簧的弹性势能为，根据能量守恒，有 代入数据解得 （3）设小圆环滑到E点时速度为v，则有 在E点小球重力沿半径方向的分力提供向心力 解得 19．（1）；（2）；（3） 【详解】（1）弹簧释放后A做匀减速直线运动，由动能定理，可得 解得 （2）依题意，释放弹簧过程中，系统动量守恒，有 解得 （3）根据能量守恒可知弹簧释放前储存的弹性势能为 20．（1），；（2）不能，均为4m/s；（3）24J 【详解】（1）A、B相对运动过程中，由受力分析，根据牛顿第二定律，对A 解得 对B 解得 （2）若A不能从B上下滑下来，末状态A、B共速。其速度为v，则 解得 设A相对B运动的位移为，则 根据运动学公式 和 联立解得 因为 所以A不能从B上滑下来，B最终速度为 （3）由能量守恒得 解得 21．(1)， (2) (3) 【详解】（1）物体在段，由牛顿第二定律有 解得 由运动学公式有 解得 传送带的速率 物块与挡板作用后瞬间的速度大小 （2）物体从运动到的过程中，传送带的位移大小 由能量守恒定律可知，传送装置比空载时多做的功 （3）物体从到的过程中，由动量定理有 重力的冲量大小 其矢量图如图所示，则传送带对物块的冲量大小 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 $