(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（教科版）

高一周测卷 ·物理（教科版）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 ②③ ④ 档次 系数 1 单项选择题 6 机械能守恒的判断 易 0.90 2 单项选择题 6 相对论长度收缩效应 易 0.85 单项选择题 起跳过程中能量的转化 0.85 4 单项选择题 6 系统机械能守恒应用 中 0.75 5 单项选择题 6 相对论光速不变原理 0.65 6 单项选择题 6 链条下滑过程的机械能守恒 难 0.55 7 多项选择题 8 弹簧系统能量转化、机械能守恒 中 0.70 8 多项选择题 8 连接体转动与机械能守恒 难 0.58 9 非选择题 15 验证机械能守恒定律 易 0.80 10 非选择题 15 传送带模型能量问题 中 0.75 11 非选择题 机械能守恒定律、圆周运动 难 0.58 叁考答案及解析 一、单项选择题 过程和下落过程中都有向下的加速度，所以都处于失 1.D【解析】飞船升空的阶段，推力做正功，机械能增 重状态，D项错误。 加，A项错误；返回舱在大气层内向着地球做无动力 4.B【解析】小球B下落的过程中，由A、B两小球及 飞行阶段，除重力做功外还有大气的阻力做负功，则 轻绳组成的系统机械能守恒可得mgh= 机械能减小，B项错误：降落伞张开后，返回舱下降的 阶段，克服空气阻力做功，故机械能减小，C项错误； 十e十解得器-=专，B项正确。 1 飞船在椭圆轨道上绕地球运行的阶段，只受重力（万 5.C【解析】根据爱因斯坦的相对论，在任何参考系中 有引力)作用，重力势能和动能之和保持不变，机械能 光速不变，即光速不随光源和观察者所在参考系相对 守恒，D项正确。 运动而改变，所以B观测到该光束的传播速度为c,C 2.C【解析】由相对论知识可知运动方向上的边长变 项正确。 短，即x轴方向的边长变短，垂直运动方向的边长不 6.B【解析】链条释放之后，到离开桌面，由于桌面无 变，即y轴方向的边长不变，C项正确。 摩擦，整个链条的机械能守恒，取桌面为零势能面，整 3.A【解析】从下蹲到即将跃起的过程中，地面对人的 支持力的作用点的位移为0，所以地面对他所做的功 个链条的质量为m,根据机被能守恒定律有一子mg 为0，A项正确，B项错误；从下蹲到离开地面上升的 过程中，运动员的动能增加，重力势能也增加，所以他 X1=名m时-mg×宁，解得0=2区，B项 3 的机械能是增加的，C项错误；离开地面后，他在上升 正确。 ·29· ·物理（教科版）必修第二册· 参考答案及解析 二、多项选择题 12 3 7.BD【解析】当撤去力F后，物体向右运动的过程 2X10Xa.8× (2分) 2 中，弹簧先由压缩状态变到原长，再到伸长状态，所以 形变量先减小后增大，则弹簧的弹性势能先减小再增 (2)货物沿传送带向上运动s=0.8m时，与传送带 大，A、C项错误；撤去力F后，物块在弹簧的弹力作 保持相对静止 用下先向右做加速运动，后向右做减速运动，所以动 能先增大后减小，B项正确：物体与弹簧组成的系统 此时有机械能E=mgsm计子m=12J(2分) 只有弹力做功，则机械能守恒，D项正确。 解得传送带的速度=2m/s (1分) 8.AD【解析】小球P、Q同轴转动，角速度相等，根据 设货物加速过程所用的时间为t,根据运动学公式 几何关系可知转动半径大小之比为1：2，根据v=wr 可知小球P与小球Q在摆动过程中，线速度大小之 可得=受4 (1分) 比为1：2，A项正确；小球P、Q和轻杆所组成的系统， 解得t=0.8s (1分) 只有重力做功，系统机械能守恒，B项错误；根据机械 设A点到B点的距离为L,货物在B点时的机械能 能守恒定律可得0=一2mg×号1+mg×专1什立× 2 E=mgLsin0叶之md=34J (2分) m,又器-名，则小球Q在最低位置的 2m6+1 解得L=3m (1分) 则货物匀速阶段所用的时间=L一1=1.1s 速度大小U。=22,C项错误：在此过程中，轻杆 3 (2分) 对小球P做的功转化为小球P增加的机械能，即△E 货物从下端A点运动到上端B点所用的时间t=t =mg·子十分mi,解得△E=号mg,D项正确。 +t2=1.9s (1分) 11.【解析】(1)物体从A点到B点的过程中，由机械能 三、非选择题 守恒定律可得弹簧的弹性势能 9.(1)A(3分) E.m3mgR (2分) (2)C(3分) (2)物体到达C点时，根据重力提供向心力有 (3)mghB(3分) mhe-h)f(3分) 8 (4)C(3分) ng=爱 (2分) 【解析】(1)测量纸带上各点间的距离需要刻度尺，实 物体从B点运动至C点，由动能定理有 验中无需知道重物的质量，需要0~12V的交流电 W单一2gR=方m6- 1 源，不需要0~12V的直流电源，A项正确。 2n喝 (2分) (2)重物下落过程中，重力势能减少，动能增加，验证 解得W理= (2分) 机械能守恒时应比较重物下落过程中任意两点间的 2mgR 动能变化量大小与重力势能变化量大小是否相等，C 即克服摩擦力做的功为弓mgR (1分) 项正确。 (3)从打下O点到打下B点的过程中，重物下落的高 (3)当物体不能从最高点C点飞出时，要保证始终不 度为hB,则重物的重力势能变化量大小为mghB,打 脱离轨道，则最高能运动到圆弧轨道的中点，由机械 下B点时重物的速度大小B=c,4,则重物的动 能守恒定律，得弹簧的弹性势能最大值E=gR 2T (2分) 能变化量大小为△E=是m() 当物体能从最高点C点飞出时，要保证始终不脱离 2T 轨道，则物体在C点时，至少由重力提供向心力， =m(he-h)'f 即有 8 (2分) (4)实验中由于重物下落不可避免受到阻力作用，因 gm R 此减少的重力势能大于重物获得的动能，C项正确。 由机械能守恒定律可得弹簧的弹性势能至少为 10,【解析】(1)由图乙知，货物沿传送带向上运动s1= 0.8m后，与传送带保持相对静止 E:=2mgR+子mt=号mgR (3分) 根据功能关系有gcos9·1=△E (2分) 故弹簧弹性势能大小的取值范围为E。≤gR或E, △E 5 解得货物与传送带间的动摩擦因数以= mgsi cos 0 ≥号mgR ·30·高一同步周测卷/物理必修第二册 (九)势能、机械能守恒定律、实验：验证机械能守恒定律 经典力学的局限性与相对论初步 (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.神舟十八号载人飞船从发射至返回的过程中，下列哪个阶段中返回舱的机械能是守 恒的 A.飞船升空阶段 B.返回舱在大气层以内向着地球做无动力飞行的阶段（大气的阻力不可忽略） C.降落伞张开后，返回舱下降的阶段 D.飞船在椭圆轨道上绕地球运行阶段 2.惯性系S中有一边长为1的正方形，从相对S系沿x方向以接近光速飞行的飞行器 上测得该正方形的图像是 3.假设某篮球运动员准备投三分球前先屈腿下蹲再竖直向上跃起，已知他的质量为， 双脚即将离开地面时的速度为，从下蹲到即将跃起的过程中重心上升的高度为五， 空气阻力不计，则下列说法正确的是 A.从下蹲到即将跃起的过程中，地面对他所做的功为0 B.从下蹲到即将跃起的过程中，地面对他所做的功为n心十mgh C.从下蹲到离开地面上升的过程中，他的机械能守恒 D.离开地面后，他在上升过程中处于超重状态，在下落过程中处于失重状态 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√gh,则小球A与小球B的质 量之比为 A.1:2 B.1:3 C.1:4 D.2:5 物理（教科版）必修第二册第1页（共4页) 衡水金卷·先享题 5.如图所示，在未来某年A乘坐速度为0.8c(c为光速)的宇宙飞船追赶正前方的B,B 的飞行速度为0.6c,A向B发出一束光进行联络，则B观测到该光束的传播速度为 0.8c 0.6c A.0.2c B.0.8c C.c D.1.4c 6.如图所示，长为1的匀质链条放在光滑水平桌面上，其中有名部分悬于桌面外，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.gi B.22g 3 3 C.23g D.V6gl 3 3 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，在光滑水平面上有一物体，它的左端连接一轻弹簧，弹簧的另一端固定在 墙上，在力F的作用下物体处于静止状态，当撤去力F后，物体将向右运动，在物体 向右运动的过程中，下列说法正确的是 A.弹簧的弹性势能逐渐减小 B.物体的动能先增大后减小 0000000 F 77777777777777777777777777 C.弹簧的弹性势能先增大后减小 D.物体与弹簧组成的系统机械能守恒 8.如图所示，质量分别为m和2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O。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1：2 .O 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， 2gl 3 ● D.在此过程中，轻杆对小球P做的功为。mg 高一同步周测卷九 物理（教科版）必修第二册第2页（共4页) 班级 姓名 分数 题号 2 3 4 5 6 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.(15分)用如图甲所示的装置做“验证机械能守恒定律”的实验。 打点 纸带 计时器 95 夹子 白-重物 ha hB hc 甲 乙 (1)除带夹子的重物、纸带、铁架台（含铁夹）、电磁打点计时器、导线及开关外，在下列 器材中，还必须使用的是 (填正确答案标号)。 A.刻度尺 B.天平（含砝码） C.0~12V直流电源 (2)为验证机械能是否守恒，需要比较重物下落过程中任意两点间的 (填正 确答案标号)。 A.速度变化量大小与高度变化量大小 B.速度变化量大小与重力势能变化量大小 C.动能变化量大小与重力势能变化量大小 (3)实验中先接通电源，再释放重物，得到如图乙所示的一条纸带。在纸带上选取三 个连续打出的点A、B、C,测得它们到起始点O的距离分别为hA、hB、hc。已知当地 重力加速度为g,打点计时器打点的频率为f,重物的质量为m。从打下O点到打下 B点的过程中，重物的重力势能变化量大小△E。= ,动能变化量大小△E= 。(用题干所给物理量的字母表示) (4)大多数学生的实验结果显示，重力势能的减少量大于动能的增加量，其主要原因 是 (填正确答案标号)。 A.利用公式v=√2gh计算重物速度 B.利用公式v=gt计算重物速度 C.存在空气阻力和摩擦阻力的影响 D.没有采用多次实验取平均值的方法 物理（教科版）必修第二册第3页（共4页） 衡水金卷·先享题 10.(15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、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灯 D 34--------------- m 12-- 00.8 s/m 甲 11.(18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。 0 w 高一同步周测卷九 物理（教科版）必修第二册第4页（共4页)】