(8)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】2025-2026学年高一物理必修第二册同步周测卷（粤教版）

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.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，带有遮光片的物块A的总质量和物块B的质量均为m,遮光片的宽度d, 气垫导轨水平放置，打开气垫导轨的充气源，释放物块B,遮光片通过光电门1、2的 时间分别为t1、t2,光电门1、2间的距离为L,遮光片从光电门1运动到光电门2的时 间为，重力加速度为g,气垫导轨上方的细线与气垫导轨平行，不计滑轮的摩擦力， 下列说法正确的是 A.细线的拉力等于物块B的重力 光电门2 光电门1遮光片 B物块B的如速度为艺（分一 马A 气垫导轨 C.若等式2d(t1一t2)=gtt2t成立，即可验证系统满 足牛顿第二定律 D.若等式d(t号一t号)=2gLt好t号成立，即可验证系统满足机械能守恒定律 3.如图所示，运动员将质量为的篮球从h高处出手，进入距离地面高H处的篮筐时 速度为v。若以篮球出手时的水平面为零势能面，重力加速度为g,将篮球看成质点， 忽略空气阻力，关于篮球下列说法正确的是 A.进入篮筐时的重力势能为gH B.在刚出手时的重力势能为mgh C.刚出手时的动能E。=mg(H-h)+2md D.经过途中P点时的动能比刚出手时的动能大 物理（粤教版）必修第二册第1页（共4页) 衡水金卷·先享题 4.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 5.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 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 4. B.22g 3 3 2√3gl D.6g7 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，固定的竖直光滑长杆上套有质量为m的小圆环，圆环与水平状态的轻质 弹簧一端连接，弹簧的另一端连接在墙上，并且处于原长状态，现让圆环由静止开始 下滑，已知弹簧原长为L,圆环下滑到最大距离时弹簧的长度变为2L(未超过弹性限 度)，重力加速度为g,则在圆环下滑到最大距离的过程中，下列说法正确的是 A.圆环的机械能不守恒 B.弹簧弹性势能变化了mgL C.圆环的动能先增大后减小 D.圆环重力势能与弹簧弹性势能之和始终保持不变 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距离为了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 高一同步周测卷八 物理（粤教版）必修第二册第2页（共4页) A.小球P与小球Q在摆动过程中，线速度大小之比为1：2 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做的功为号mg 班级 姓名 分数 题号 2 4 6 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.(16分)某同学用如图甲所示的装置通过研究重锤的落体运动来验证机械能守恒定 律，已知重力加速度为g。 打点 纸带 计时器 夹子 己重锤 Xn+l 甲 (1)在实验所需的物理量中，需要直接测量的是 ,通过计算得到的是 (填正确答案标号) A.重锤的质量 B.重锤下落的高度 C.重锤底部距水平地面的高度 D.与下落高度对应的重锤的瞬时速度 (2)在实验得到的纸带中，我们选用如图乙所示的纸带，图中A、B、C、D、E、F、G为七 个相邻的点，O点原始点，F是第个点。设打下相邻两点的时间间隔为T,下列表 达式可以用在本实验中计算打下F时的速度F的是 。（填正确答案标号) A.Up=gnT B.vr=√2ghn C.Up= hnt1hn-1 2T D.e=+1-x 2T (3)若代入图乙中所测的数据，求得季在误差范围内等于 (用已知量和图乙 中测出的物理量表示)，即可验证重锤下落过程中机械能守恒。即使在操作及测量无 误的前提下，计算重锤动能的增加量也会略 (填“大于”或“小于”)相对应的 重力势能的减少量，这是实验存在系统误差的结果。 物理（粤教版）必修第二册第3页（共4页） 衡水金卷·先享题 (4)某同学用下述方法研究机械能是否守恒：在纸带上选取多个计数点，测量它们到 起始点O的距离h,计算对应计数点的重锤速度为v,描绘-h图像，并做如下判 断：若图像是一条过原点的直线，则重锤下落过程中机械能守恒，请你分析论证该同 学的判断依据是否正确 10.(15分)如图所示，质量m=50kg的跳水运动员（可视为质点）从距水面高h= 10.45m的跳台上以v,=4m/s的速度斜向上起跳，最终落入水中。若不计空气阻 力，重力加速度g=10m/s2,水面为零势能面。求： (1)运动员在最高点时的机械能； (2)运动员入水时的速度大小。 用 11.(17分)如图所示，ABC为一固定滑板轨道，由倾角α=30°的斜面轨道AB和半径R =6m的圆弧轨道BC组成，两轨道在B点平滑连接，圆弧轨道与水平地面相切于 最低点B。一小孩练习滑板从斜面轨道最高点A由静止出发，经过B、C后，最终以 水平速度从D点冲上平台。已知滑板经过B、C两点时的速度大小分别为1= 8m/s、2=4m/s,该小孩与滑板的总质量m=30kg,不计滑板与轨道间的摩擦，不 计空气阻力，小孩途中一直保持固定姿势，没有做功举动，小孩与滑板整体可视为质 点，重力加速度g=10m/s2。求： (1)滑板经过圆弧轨道最低点时对轨道的压力大小； (2)滑板在斜面轨道上运动的时间； (3)D点距地面的高度H。 777777777777777777 高一同步周测卷八 物理（粤教版）必修第二册第4页（共4页)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 知识点 能力要求 学科素养 预估难度 题号 题型 分 值 (主题内容) ⅡⅢ V ① ②③ ④ 档次 系数 1 单项选择题 6 机械能守恒定律 易 0.90 单项选择题 气垫导轨实验及相关定律实验 易 0.85 验证 3 单项选择题 6 机械能守恒的相关计算 易 0.85 4 单项选择题 6 竖直上抛与机械能守恒 0.75 5 单项选择题 6 系统机械能守恒应用 中 0.75 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 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 16 验证机械能守恒定律 易 0.80 10 非选择题 15 机械能、动能定理 中 0.75 机械能守恒定律、圆周运动、牛 11 非选择题 17 难 0.58 顿第二定律综合 考答案及解析 一、单项选择题 2.C【解析】释放物块B,物块B加速下降，处于失重 1.C【解析】将箭搭在弦上，拉弓的整个过程，弓的弹 状态，细线的拉力小于物块B的重力，A项错误；遮 性势能增大，弓和箭组成的系统机械能增大，A项错 光片通过光电门1,2的速度分别为=号，=号， 误；在动力作用下从轨道上匀速率上行的过山车，重 由匀变速直线运动位移与速度的关系，可得2aL= 力势能增大，动能不变，过山车机械能增大，B项错 误；蹦床比赛中运动员某次离开床垫在空中完成动作 一，综合可得a一荒分一宁B项错误意光片从 的过程，运动员减小的动能转化为重力势能，运动员 光电门1运动到光电门2的时间为t,由加速度的定 机械能守恒，C项正确；滑草运动中，某段时间内人与 滑板车一起下滑，阻力做负功，人与滑板的机械能减 义式可得a=二西=4（上一上），对整体由牛顿 t t2 t 小，D项错误。 ·25· ·物理（粤教版）必修第二册· 参考答案及解析 第二定律可得mg=2m,解得a=号，当等式4 平时恰好处于原长状态，圆环下滑到最大距离时弹簧 tt? 的长度变为2L,可得圆环下降的高度h=√L,根据 )=号即2d-)=841成立，即可验证系 机械能守恒定律得，弹簧弹性势能的增大量△E,= 统满足牛顿第二定律，C项正确：物块A、B整体动能 gh=√3mgL,B项错误；圆环先加速后减速到零，故 的增加量△6=号×2mf-号×2m听，光电门1,2 圆环的动能先增大后减小，C项正确；根据圆环与弹 簧组成的系统机械能守恒，圆环的动能先增大后减 间的距离为L,则整体重力势能的减小量△E。= 小，则圆环重力势能与弹簧弹性势能之和先减小后增 gL,当等式△Ek=△E,即d(t片一号)=gLt片t号成 大，D项错误。 立，即可验证系统满足机械能守恒定律，D项错误。 3.C【解析】由于以出手时的水平面为零势能面，因此 8,AD【解析】小球P,Q同轴转动，角速度相等，根据 刚出手时篮球的重力势能为0，进入篮筐时篮球的重 几何关系可知转动半径大小之比为1：2，根据v=wr 力势能为mg(H一h),A、B项错误；整个过程中机械 可知小球P与小球Q在摆动过程中，线速度大小之 能守恒，在任何位置的机械能均为E=g(H一h)十 比为1：2，A项正确；小球P、Q和轻杆所组成的系统， 只有重力做功，系统机械能守恒，B项错误：根据机械 之m心，刚出手时篮球的重力势能为零，因此动能E 能守恒定律可得0=一2mg×号1十mg×号1+受× =mg(H一b)十之m子，经过途巾P点时的动能比刚 出手时的动能小，D项错误，C项正确。 2am6十子m场，又器=合，则小球Q在最低位置的 4.B【解析】初始时两物体重力势能都为零，动能相 速度大小0= 22gL,C项错误：在此过程中，轻杆 等，在上抛的过程中只有重力做功，机械能守恒，可知 3 两物体的机械能始终相同；当到达最高点时动能全部 对小球P做的功转化为小球P增加的机械能，即△E 转化成重力势能，所以两物体到达最高点时的重力势 =mg· 十乞m,解得AE=号mgl,D项正确。 l1 能一定相等，A项错误，B项正确：由重力势能公式 三、非选择题 E。=mgh,两物体到达最高点时的重力势能相等，因 9.(1)B(2分)D(2分) 为两物体质量不等，故上升的最大高度不相等，竖直 (2)C(3分) 上抛时的加速度相同，根据公式A=之可知两物 (3)ghm(3分)小于(3分) 体上升到最大高度的时间不相等，C、D项错误。 (4)该同学的判断不正确，就算重锤受到一定的阻力， 5.B【解析】小球B下落的过程中，由A、B两小球及 -h图像也是一条过原点的直线，除了2-h图像 轻绳组成的系统机械能守恒可得mBgh= 是过原点的直线外，还得根据斜率求得加速度与重力 〔m十m十mh,解得兴=子B项正确。 1 加速度比较(3分)》 【解析】(1)实验中验证动能的增加量和重力势能的 6.B【解析】链条释放之后，到离开桌面，由于桌面无 减小量是否相等，需要直接测量的物理量有重锤下落 摩擦，整个链条的机械能守恒，取桌面为零势能面，整 的高度，B项正确：通过计算得到的是与下落高度对 个链条的质量为m,根据机械能守恒定律有一号 应的重锤的瞬时速度，D项正确。由于质量可以约 X合=言m-mg×合4，解得=2Y☒，B项 去，所以不需要测量质量。 3 (2)打下F时的瞬时速度等于EG段的平均速度，则 正确。 你=，十工或=，，不能通过=gmT 二、多项选择题 2T 2T 7.AC【解析】圆环沿杆下滑过程中，弹簧的拉力对圆 或vs=√2gh求解瞬时速度，否则是运用机械能守 环做功，圆环的机械能不守恒，A项正确：图中弹簧水 恒验证机械能守恒，失去了验证的意义，C项正确。 ·26· 高一周测卷 ·物理（粤教版）必修第二册· (3)根据机被能守恒定律可知mgk,=号m,可知若 11.【解析】(1)滑板经过圆弧轨道最低点B时由牛顿第 二定律有 -一8%：成立，即可验证重锤下落过程中机被能守 g=m装 (2分) 恒。即使在操作及测量无误的前提下，由于阻力做功 由牛顿第三定律有F￥'=F (1分) 的影响，使得重锤动能的增加量会略小于相对应的重 联立可得滑板对轨道的压力F、'=620N (1分) 力势能的减少量，这是实验存在系统误差的结果。 (2)滑板在斜面上时，根据牛顿第二定律可得 (4)该同学的判断不正确，假设重锤下落过程中受到 mgsin a=ma (2分) 一定的阻力，根据动能定理可得(mg一Dh=合md, 根据匀变速直线运动规律可得 可得矿=(2g一)h:可知就算重锺受到一定的型 v-at (1分) 解得t=1.6s (1分) 力，当阻力恒定时，-h图像也是一条过原点的直 (3)滑板由B点运动至C点的过程中，由机械能守 线，则为了验证机械能是否守恒，除了-图像是 (2分) 过原点的直线外，还得根据斜率求得加速度与重力加 恒定律可得之m财=之m砖十mh 速度比较。 解得h1=2.4m (1分) 10.【解析】(1)设运动员在最高点时的机械能为E,根 设滑板经过C点时的速度方向与水平方向的夹角 据机械能守恒定律可知 为9，则cos9=R-h (1分) R E=mgh+合m (4分) Uy=v2 sin 0 (1分) 解得E=5625J (3分) 滑板由C点运动至D点的过程中，竖直方向有心= (2)在整个过程中，只有重力做功，根据动能定理 2gh? (1分) 可得 解得h2=0.512m (1分) mgh=mw2-号 1 则D点距地面的高度H=h十hg=2.912m(2分) (4分) 解得v=15m/s (4分) ·27·