(9)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】2025-2026学年高一物理必修第二册同步周测卷（J）

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8小题，每题8分，共64分。每题只有一个选项最符合题意） 1.结合下图，关于机械能守恒的说法正确的是（忽略空气阻力） 将箭搭在弦上，拉弓 在动力作用下从轨道上匀 蹦床比赛中运动员某次离 滑草运动中，某段时间内人与 的整个过程，弓和箭 速率上行的过山车，过山 开床垫在空中完成动作的 滑板车一起下滑，人与滑板车 组成的系统机械能守恒 车机械能守恒 过程，运动员机械能守恒 机械能守恒 A B C D 2.如图所示，质量为m的苹果从距地面高为H的树上由静止开始下落，树下有一深度 为h的坑，不计空气阻力，重力加速度为g。若以刚下落的位置为零势能面，则刚要 落到坑底时苹果的重力势能和机械能分别为 A.-mg(H+h)和0 B.0和-mg(H+h) C.-mgh和mg(H+h) D.mg(H+h)和0 3.从地面竖直上抛两个质量不等、动能相等的物体，以地面为零势能面，不计空气阻力， 下列说法正确的是 A.质量大的物体机械能也大 B.两物体到达最高点时的重力势能一定相等 C.两物体上升的最大高度一定相等 D.两物体上升到最大高度的时间一定相等 4.如图所示，一条不可伸长的轻绳跨过定滑轮，轻绳的两端各系一个小球A 和小球B,当轻绳刚好被拉直后，小球B的高度为h,小球A静止于地面 上。定滑轮的质量及轮与轴间的摩擦不计，重力加速度为g,释放小球B, 当小球B刚落地时，小球A的速度大小为√g五，则小球A与小球B的质2 量之比为 A.1:2 B.1:3 C.1:4 D.2:5 物理·J必修第二册第1页（共4页) 衡水金卷·先享题 5.用打点计时器验证机械能守恒定律的实验装置如图所示。下列说 打点 法正确的是 计时器 纸带 A.实验时先释放纸带，后接通电源 接电源 B.打点计时器两个限位孔可以不在同一竖直线上 -重物 C.可以用v=√2gh计算某点速度 D.某条纸带开头一段点迹不清晰，该纸带也能验证机械能守恒定律 6.如图所示，长为1的匀质链条放在光滑水平桌面上，其中有3部分悬于桌面外，链条 由静止开始释放，已知重力加速度为g,不计空气阻力，则它刚滑离桌面时的速度为 A B.2 v2gl 3 C.2v③g D.6g7 3 3 7.如图所示，小球自高h处以初速度vo竖直下抛，正好落在轻质弹簧上，把弹簧压缩后 又被弹起，不计空气阻力，则下列说法正确的是 A.小球落到弹簧上后立即做减速运动，动能不断减少，但动能与弹性势能的 总和保持不变 B.在碰到弹簧后的下落过程中，小球与弹簧组成系统的弹性势能与重力势 能之和先变小后变大 C.在碰到弹簧后的下落过程中，重力势能与动能之和一直增大 D.小球被弹起后，上升的最高点仍是出发点 8.如图所示，质量分别为m和2m的两个小球P和Q,中间用轻质杆固定连接，杆长为 1,在与小球P距离为处有一个光滑固定转轴0。现在把杆置于水平位置后自由释 放，小球Q顺时针摆动到最低位置的过程中，已知重力加速度为g,不计空气阻力，下 列说法正确的是 A.小球P与小球Q在摆动过程中，线速度大小之比为2：1 B.小球P、Q和轻杆所组成的系统，机械能不守恒 C.小球Q在最低位置的速度大小为，②叉 3 D.在此过程中，轻杆对小球P做的功为号mg 高一同步周测卷九 物理·J必修第二册第2页（共4页）》 班级 姓名 分数 题号 2 4 6 答案 二、非选择题（本题共3小题，共36分。请按要求完成下列各题） 9.(7分)现用落体法验证机械能守恒定律，实验装置示意图如图甲所示。现有的实验 器材为：带铁夹的铁架台、电火花打点计时器、纸带、带铁夹的重物、天平。 1打点 计时器 纸带 夹子 己-重物 0. B 21.72 26.00 30.66 e (1)为完成此实验，除了以上的器材，还需要的器材有 (填正确答案标号) A.毫米刻度尺 B.秒表 C.220V的交流电源 D.12V的直流电源 E.6V的交流电源 (2)在实验中打点计时器接交流电的频率为50Hz,当地重力加速度g=9.8m/s2, 实验选用的重物质量=1kg,纸带上打点计时器打下的连续计数点A、B、C到打下 的第一个点O的距离如图乙所示，则从打下O点至B点的过程中，重物重力势能的 减少量△E。= J,动能的增加量△Ek=J。(结果保留三位有效数字) (3)通过计算发现，在数值上△E (填“>”“<”或“=”)△Ek。这是因为 物理·J必修第二册第3页（共4页） 衡水金卷·先享题 10.(12分)传送带运输经常应用于分拣货物中。如图甲所示为传送带输送机简化模型 图，传送带输送机的倾角0=30°，顺时针匀速转动，在传送带下端A点无初速度地放 上货物。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。货物可视为质点，货物的质 量m=2kg,重力加速度g=10m/s2。求： (1)货物与传送带间的动摩擦因数； (2)货物从下端A点运动到上端B点的时间t。 ↑E/J 34------------ 12--7 00.8 s/m 甲 11.(17分)如图所示，光滑水平面AB与竖直面内的半圆形导轨在B点相切，且平滑相 接，导轨半径为R,一个质量为的物体将弹簧压缩至A点后由静止释放，在弹力 作用下物体获得某一向右的速度后脱离弹簧，当它经过B点时的速度为√6gR,之 后沿半圆形导轨向上运动恰能完成半个圆周运动到达C点，不计空气阻力，重力加 速度为g。 (1)求释放前弹簧的弹性势能； (2)求物体从B点运动至C点的过程中，克服摩擦力做的功； (3)如果圆弧轨道也光滑，为保证物体在轨道上运动时始终不脱离轨道，求弹簧弹性 势能大小的取值范围。 及 0 A 高一同步周测卷九 物理·J必修第二册第4页（共4页)高一周测卷 ·物理·J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： ,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 ④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 V ① ②③ ④ 档次 系数 1 单项选择题 机械能守恒定律 易 0.90 2 单项选择题 8 重力势能与机械能计算 易 0.85 3 单项选择题 8 竖直上抛与机械能守恒 易 0.85 单项选择题 系统机械能守恒应用 中 0.75 单项选择题 机械能守恒实验操作 中 0.65 单项选择题 P 链条下滑过程的机械能守恒 中 0.65 7 单项选择题 8 系统能量转化 中 0.70 8 单项选择题 8 连接体转动与机械能守恒 难 0.58 机械能守恒实验器材与数据 9 非选择题 7 / 易 0.80 处理 10 非选择题 12 传送带模型能量问题 书 0.75 11 非选择题 12 机械能守恒定律、圆周运动 难 0.58 香考答案及解析 一、单项选择题 误；在动力作用下从轨道上匀速率上行的过山车，重 1.C【解析】将箭搭在弦上，拉弓的整个过程，弓的弹 力势能增大，动能不变，过山车机械能增大，B项错 性势能增大，弓和箭组成的系统机械能增大，A项错 误；蹦床比赛中运动员某次离开床垫在空中完成动作 ·27· ·物理·J必修第二册· 参考答案及解析 的过程，运动员减小的动能转化为重力势能，运动员 较清晰部分的纸带进行测量，也能验证机械能守恒定 机械能守恒，C项正确；滑草运动中，某段时间内人与 律，D项正确。 滑板车一起下滑，阻力做负功，人与滑板的机械能减 6.B【解析】链条释放之后，到离开桌面，由于桌面无 小，D项错误。 摩擦，整个链条的机械能守恒，取桌面为零势能面，整 2.A【解析】以刚下落的位置为零势能参考平面，则刚 个链条的质量为m,根据机械能守恒定律有一寸吸 要落到坑底时苹果的重力势能E。=一mg(H十h),以 刚下落的位置为零势能参考平面，苹果刚下落时的机 吉=m-mg×,解得。=2孕，B项 3 械能为0，根据机械能守恒定律可得苹果刚要落到坑 正确。 底时的机械能等于苹果刚下落时的机械能，即苹果刚 :7.B【解析】小球、弹簧组成的系统机械能守恒，小球 要落到坑底时的机械能为0，A项正确，B、C、D项 运动过程中，动能、重力势能与弹性势能之和保持不 错误。 变，当小球碰到弹簧后，开始时弹力小于重力，合力方 3.B【解析】初始时两物体重力势能都为零，动能相 向向下，小球向下加速，动能增加，重力势能减少，弹 等，在上抛的过程中只有重力做功，机械能守恒，可知 性势能增加，所以动能与弹性势能的总和增大，A项 两物体的机械能始终相同：当到达最高点时动能全部 错误；当弹簧弹力增大到与重力相等时，小球的加速 转化成重力势能，所以两物体到达最高点时的重力势 度为零，速度达到最大，动能达到最大，之后弹簧弹力 能一定相等，A项错误，B项正确：由重力势能公式 大于重力，小球速度减小，动能减小，根据系统机械能 E,=gh,两物体到达最高点时的重力势能相等，因 守恒可知，在碰到弹簧后的下落过程中，系统的弹性 为两物体质量不等，故上升的最大高度不相等，竖直 势能与重力势能之和先变小后变大，由于弹性势能一 上抛时的加速度相同，根据公式么=子g可知两物 直增大，故重力势能与动能之和一直减少，B项正确， C项错误；小球从最低点反弹后，动能、重力势能、弹 体上升到最大高度的时间不相等，C、D项错误。 性势能经历了相反的变化过程，最后离开弹簧回到出 4.B【解析】小球B下落的过程中，由A、B两小球及 发点时，由系统机械能守恒可知，小球具有方向向上、 轻绳组成的系统机械能守恒可得gh= 大小为的速度，从而继续上升到最高点，即最高点 （0十m)0+mh,解得器=子B项正确。 1 高于出发点，D项错误。 8.D【解析】小球P、Q同轴转动，角速度相等，根据几 5.D【解析】为打点稳定，实验时应先接通电源，后释 何关系可知转动半径大小之比为1：2，根据v=w可 放纸带，A项错误；为减小纸带与限位孔间的阻力，打 知小球P与小球Q在摆动过程中，线速度大小之比 点计时器的两个限位孔应在同一竖直线上，B项错 为1：2，A项错误：小球P、Q和轻杆所组成的系统，只 误；不可以用v=√2gh计算某点的速度，因为这样就 有重力做功，系统机械能守恒，B项错误；根据机械能 默认了机械能守恒，失去了验证的意义，C项错误：实 验中并非一定要选取开始速度为零的点，选取点迹比 守恒定律可得0=一2mg×号1十mg×号1+号× ·28· 高一周测卷 ·物理·J必修第二册· 2m6十子m味，又g-号，则小球Q在最低位置的 保持相对静止 速度大小0=2区，C项错误：在此过程中，轻杆 此时有机被能E=sin0叶乙m心=12J1分) 3 解得传送带的速度v=2m/s (1分) 对小球P做的功转化为小球P增加的机械能，即△E 设货物加速过程所用的时间为1，根据运动学公式 =mg·3 立m诉，解得△E=分mgl,D项正确。 1 4 可得=名 (1分) 二、非选择题 解得i=0.8s (1分) 9.(1)AC(1分) 设A点到B点的距离为L,货物在B点时的机械能 (2)2.55(2分)2.50(2分) (3)>(1分)下落过程中重物受到阻力做负功(1 E:=mgLsin+m=34 J (1分) 分) 解得L=3m (1分) 【解析】(1)通过打点计时器计算时间，故不需要秒 则货物匀速阶段所用的时间=L一1=1.1s 表，电火花打点计时器应该与220V交流电源连接 (1分) 需要用刻度尺测量纸带上两点间的距离，A,C项 货物从下端A点运动到上端B点所用的时间t= 正确。 十t2=1.9s (1分) (2)重力势能减少量△Ep=mgh=1×9.8×0.26J≈ 11.【解析】(1)物体从A点到B点的过程中，由机械能 2,55J,利用匀变速直线运动的推论得=27 XAC 守恒定律可得弹簧的弹性势能 0.3066-0.2172m/s=2.235m/s,则动能的增加 2×0.02 E.-2mvi-3mgk (2分) 量△E=之m哈≈2.50J。 (2)物体到达C点时，根据重力提供向心力有 (3)通过计算可知重力势能的减小量大于动能的增加 mg= R (2分) 量，其原因是物体在下落过程中克服摩擦阻力做功， 物体从B点运动至C点，由动能定理有 导致重力势能没有完全转化为动能。 1 W里-2mgR= 2m吃 (2分) 10.【解析】(1)由图乙知，货物沿传送带向上运动s1= 1 0.8m后，与传送带保持相对静止 解得W阻=一 2mgR (2分) 根据功能关系有ngcos日·s=△E (2分) 即克服摩擦力做的功为子mgR (1分) 解得货物与传送带间的动摩擦因数= △E mgsi cos 0 (3)当物体不能从最高点C点飞出时，要保证始终不 12 3 (2分) 脱离轨道，则最高能运动到圆弧轨道的中点，由机械 2X10X0.8x 2 2 能守恒定律，得弹簧的弹性势能最大值E1=mgR (2)货物沿传送带向上运动s=0.8m时，与传送带 (2分) ·29· ·物理·J必修第二册· 参考答案及解析 当物体能从最高点C点飞出时，要保证始终不脱离 Ea=2mgR+含m呢= 2mgR (2分) 轨道，则物体在C点时，至少由重力提供向心力， 故弹簧弹性势能大小的取值范围为E。≤mgR或E。 即有 mg- ≥mgR (2分) R (2分) 由机械能守恒定律可得弹簧的弹性势能至少为 ·30·