(9)生产和生活中的机械能守恒、牛顿力学的局限性与相对论初步-【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 (九)生产和生活中的机械能守恒、 牛顿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.如图所示为全红婵在10台决赛入水前的精彩瞬间，关于全红婵在空中运动（忽略 一切阻力)过程中的能量，下列说法正确的是 A.全红婵在上升过程中，动能在变大 B.全红婵在上升过程中，机械能在变大 C.全红婵在下降过程中，重力势能在变大 D.全红婵在空中运动的过程中，机械能总量不变 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.质量为的物体从弹簧原长处由静止释放，当物体运动到最低点时，弹簧压缩量为 h,重力加速度为g。从释放物体到物体运动至最低点的过程中 A.物体的动能增加了mgh B.物体的重力势能增加了mgh C.弹簧的弹性势能增加了mgh D.物体的机械能增加了mgh 4.如图所示，鹊桥二号卫星到达预定的地月转移轨道后，先在椭圆轨道I上运行，然后 在P点变轨进入椭圆轨道Ⅱ，M点和N点分别是轨道I、Ⅱ的远月点。下列关于鹊 桥二号卫星的说法正确的是 物理（粤教版）必修第二册第1页（共4页） 衡水金卷·先享题 A.在轨道I和轨道Ⅱ经过P点时的速度大小相等 B.在轨道工和轨道Ⅱ上经过P点时的加速度相等 C.在轨道I上的运行周期小于在轨道Ⅱ上的运行周期 D.在M点的机械能一定等于在N点的机械能 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.如图甲所示，长木板A放在光滑的水平面上，质量m=2kg的物体B(可看成质点)以 水平速度vo=2m/s滑上静止的木板A的上表面。由于A、B的间存在摩擦力，之后 A、B的速度随时间变化的情况如图乙所示，重力加速度g=10/s2。下列说法正确 的是 v/m's-I A.木板A最终获得的动能为2J B.系统损失的机械能为4J C.木板A的最小长度为2m D.A、B间的动摩擦因数为0.1 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.荡秋千是一种常见的娱乐休闲活动。秋千绳的长度l=2,荡到最高点时秋千绳与 竖直方向的夹角0=60°。已知重力加速度g=10m/s2,忽略阻力及秋千绳的质量，且 人在秋千上的姿势可视为不变，则以人和秋千座椅组成的系统为研究对象并将其视 为质点，下列说法正确的是 A.机械能守恒 B.机械能不守恒 C.荡到最低点时的速度大小约为6.3m/s D.荡到最低点时的速度大小约为4.5m/s 高一同步周测卷九 物理（粤教版）必修第二册第2页（共4页) 8.某砂场为提高运输效率，研究砂粒下滑的高度与砂粒在传送带上运动的关系，建立了 如图所示的物理模型。竖直平面内有一倾角为0的直轨道，其下方右侧放置一轴间 距为L的水平传送带。传送带沿逆时针方向匀速转动，现将一质量为的小物块放 在距离传送带高h处的A点由静止释放，最后小物块从传送带右端滑出。已知小物 块与直轨道、传送带间的动摩擦因数均为，小物块经过直轨道与传送带的转折点B 时，没有机械能损失，重力加速度为g,下列说法正确的是 A.小物块在传送带上一直向右做匀减速直线运动 B.小物块在传送带受到摩擦力做的功一mgL h C.全程小物块机械能变化量为一mgL一mg tan 0 D.小物块在传送带上因摩擦产生的热量为mgL 班级 姓名 分数 题号 1 2 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)一枚静止时长30m的火箭以专(c为真空中的光速)的速度从观察者的身边 掠过。 (1)求火箭上的人测得火箭的长度； (2)求观察者测得火箭的长度； (3)火箭上有一只完好的手表走过了3min,则地面上的人认为它走过这3min“实际” 上花了多少时间？ 参考公式：时间延缓公式：△t= △to 长度收缩公式：l=1-(巴)。 W1-(巴)2 物理（粤教版）必修第二册第3页（共4页) 衡水金卷·先享题· 10.(15分)如图所示，过山车轨道位于竖直平面内，该轨道由一段倾斜轨道和与之相切 的圆形轨道连接而成。过山车从倾斜轨道上的A点由静止开始下滑，经圆形轨道 最低点B后冲上圆形轨道。已知倾斜轨道的倾角为O,圆形轨道的半径为R,重力 加速度为g,过山车可视为质点，不计轨道的摩擦力和空气阻力作用。 (1)求过山车在倾斜轨道上运动时的加速度大小a; (2)求过山车恰好能通过圆形轨道最高点C时的速度大小vc; (3)为保证过山车能够沿圆形轨道做完整的圆周运动，过山车的下滑起点A距离圆 形轨道最低点B的高度h应满足什么条件？ 11.(18分)如图所示，一辆汽车在平直公路上向左匀速行驶，用长度L=0.4m的轻绳 将一质量m=0.2kg的小球悬挂于车厢顶部。将小球向右拉至轻绳与竖直方向成 一定夹角，且小球相对于汽车处于静止状态。释放小球，小球连续两次经过最低点 时，相对于路面的速度大小分别为1=22m/s和v2=18m/s,方向均向左。已知重 力加速度g=10m/s2,小球可视为质点，忽略空气阻力。求： (1)释放小球时轻绳与竖直方向的夹角0； (2)轻绳对小球拉力的最大值Fm。 777777777777777 高一同步周测卷九 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（九） 9 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①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) V ① ② ③④ 档次 系数 机械能守恒定律在跳水运动中 1 单项选择题 6 易 0.90 的应用 2 单项选择题 6 相对论长度收缩效应 易 0.85 重力势能、动能、弹性势能的 3 单项选择题 6 中 0.75 转化 卫星轨道运动中的速度、加速 单项选择题 6 度、周期及机械能 中 0.75 单项选择题 6 相对论光速不变原理 中 0.70 板块模型与)-t图像的综合 6 单项选择题 6 中 0.65 应用 机械能守恒定律在荡秋干中的 多项选择题 中 0.75 应用 物块在轨道与传送带上的运动 8 多项选择题 8 难 0.55 及能量问题 长度收缩和时间延缓公式的 9 非选择题 15 中 0.75 应用 过山车运动与牛顿运动定律、机 10 非选择题 15 中 0.75 械能守恒定律的结合 汽车内小球运动、牛顿运动定律 11 非选择题 18 难 0.50 与机械能守恒定律的综合应用 季考答案及解析 一、单项选择题 短，即x轴方向的边长变短，垂直运动方向的边长不 1.D【解析】全红婵在上升过程中，速度减小，动能在 变，即y轴方向的边长不变，C项正确。 变小，A项错误：全红婵在上升过程中，忽略一切阻 3.C【解析】从释放物体到物体运动至最低点的过程 力，只有重力做功，则机械能不变，B项错误；全红婵 中，物体的速度开始为零到最后还是零，可知物体的 在下降过程中，重力做正功，重力势能在变小，C项错 动能变化量为零，重力做的功为mgh,可知物体的重 误：全红婵在空中运动的过程中，忽略一切阻力，只有 力势能减小了mgh,由能量关系可知，弹簧的弹性势 重力做功，则机械能守恒，则机械能总量不变，D项 能增加了mgh,物体的机械能减小了mgh,C项正确。 正确。 4.B【解析】从轨道I到轨道Ⅱ在P点要减速，所以在 2.C【解析】由相对论知识可知运动方向上的边长变 轨道I和轨道Ⅱ上P点的速度大小不相等，A项错 ·29· ·物理（粤教版）必修第二册· 参考答案及解析 误：在轨道I和Ⅱ上P点与月球的距离相同，卫星受 x物十x传=L十华t,小物块在传送带上因摩擦产生的 到的万有引力相等，根据牛顿第二定律GMm=ma, 热量Q=wng△x>gL,D项错误。 r2 三、非选择题 可得a-,故在轨道1和Ⅱ上P点的加速度相等， 9.【解析】(1)火箭上的人相对火箭静止，所以火箭上的 人测得火箭的长度应为30m (5分) B项正确：由于轨道I的半长轴大于轨道Ⅱ的半长 (2)观察者测得火箭的长度应为 轴，根据开普勒第三定律号=为可知，在轨道【上的 4 -C 运行周期大于在轨道Ⅱ上的运行周期，C项错误：由 /1-() 2=30× /1-(5)2m=30×3 C 于在轨道I上运行时，卫星的机械能守恒，在轨道Ⅱ =18m (5分) 上运行时卫星的机械能也守恒，由于从轨道工变轨到 (3)火箭上有一只完好的手表走过了3min,则地面上 轨道Ⅱ，在P点需要点火减速，所以卫星在轨道I上 的人认为它走过这3min“实际”上花的时间为 的机械能大于在轨道Ⅱ上的机械能，即在M点的机 械能一定大于在V点的机械能，D项错误。 At= =min-3=5 min ) 3 5.C【解析】根据爱因斯坦的相对论，在任何参考系中 5 光速不变，即光速不随光源和观察者所在参考系相对 -)9 运动而改变，所以B观测到该光束的传播速度为c,C (5分) 项正确。 10.【解析】(1)过山车在倾斜轨道上运动时受重力和支 6.D【解析】由v-t图像可知，木板A和物体B共速 持力作用，所受合力大小F合=ngsin日 前的加速度大小均为a=1m/s2,它们所受的合外力 (3分) 均为滑动摩擦力F:=g,所以木板A的质量M=m 解得a=E金=gsin0 =2ke,木板A获得的动能E.=合Mi=方X2× (2)过山车恰好能通过圆形轨道最高点C时，由重力 提供向心力，则有mg=m尽 (3分) 1J=1J,A项错误：系统损失的机械能△E=合md 解得c=√/gR (3分) 之×2m0i=2J,B项错误：木板A的最小长度为共 (3)过山车能够沿圆形轨道做完整的圆周运动，到达 速前A,B的位移之差，即L=宁×1+2)X1之× C点时的速度至少为√gR 根据机械能守恒定律有mg(A一2R)=之nd 1×1m=1m,C项错误；由a=ug=1m/s2,解得A、 B间的动摩擦因数u=0.1,D项正确。 (3分) 二、多项选择题 解得h=2.5R 7.AD【解析】人在秋千上的姿势保持不变，故整个系 所以h应满足的条件为h≥2.5R (3分) 统只有重力做功，故机械能守恒，A项正确，B项错 11.【解析】(1)取向左为正方向，设车的运动速度大小 误；从最高点到最低点的过程，根据机械能守恒定律 为v车，小球运动过程中相对于车的最大速度为， 有mg1-1cos)=之md,解得u=25ms≈ 则小球向左经过最低点时的速度=车十um (2分) 4.5m/s,C项错误，D项正确。 小球向右经过最低点时的速度2=车一m(2分) 8.ABC【解析】小物块在传送带上受到水平向左的摩 解得vm=2m/s (3分) 擦力，所以一直向右做匀减速直线运动，A项正确：小 以车厢为参考系，小球由释放至运动到最低点的过 物块在传送带受到摩擦力做的功W=一∫x= 程中，根据机械能守恒定律可得 gL,B项正确；全程摩擦力对小物块做的功W mgL(1-cos 0)=1 (3分) F一mgcos0·sin9mgL=-mgan9mgL, 解得0=60 (2分) 根据功能关系可知全程小物块机械能的变化量△E= (2)根据牛顿第二定律，小球运动到最低点时，有Fm h W:=一mgL一mgan9C项正确：设传送带的速 一mg=加兰 (3分) 度为：，小物块在传送带上从B点运动到C点所用 解得Fm=4N 的时间为t,则小物块与传送带发生的相对位移△x= ·30·