第8章 机械能守恒定律 单元测试卷-2025-2026学年高一下学期物理人教版必修第二册

人教版高中物理必修第二册 第8章：机械能守恒定律单元测试卷 （考试时间：75分钟试卷满分：100分) 班级： 姓名： 成绩： 注意事项： 1.答卷前，考生务必将自己的姓名、准考证号等填写在答题卡和试卷指定位置上。 2.回答选择题时，选出每小题答案后，用铅笔把答题卡上对应题目的答案标号涂黑。 如需改动，用橡皮擦干净后，再选涂其他答案标号。回答非选择题时，将答案写在答 题卡上。写在本试卷上无效。 3.考试结束后，将本试卷和答题卡一并交回。 4.考试范围：人教版必修第二册第8章：机械能守恒定律 第一部分（选择题共43分） 一、单项选操题：本题共7小题，每小题4分，共28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.下列物理量中属于矢量的是() A.路程 B.功 C.重力势能 D.速度 【答案】D 【详解】矢量是指有大小，有方向，并且符合平行四边定则运算的物理量，所以D正确： ABC错误：故选D 2.货轮拖拽船所需的拉力与其速度成正比，当拖拽速度为4/s时，所需功率为20kW则当 速度减小为2m/s时所需功率为() A.5kW B.10kW C.20kW D.40kW 【答案】A 【详解】货轮拖拽船所需的拉力与其速度成正比，即：F=,根据功率方程： P t ==2，可以得到： 分-京所以P严P=5w,BCD销误，A正碗 P'v21 4 3.棱长为1m、质量为2kg的匀质正方体置于教室水平地板上，地板与水平天花板的高度差 为3m。以天花板为零势能面，则该正方体的重力势能为(g取10m/s2)() A.20J B.-40J C.-50J D.-60J 【答案】C 【详解】依题意，正方体的重心距天花板的距离为 s=3m-0.5m=2.5m 以天花板为零势能面，则正方体的重心距天花板的高度为 h=-s=-2.5m 根据重力势能的定义式，可得 E。=gh=-50J 故选C。 4.下列几种运动中，机械能一定守恒的是() A.跳伞运动员张开伞后，在空中匀速下降 B.游乐场中小朋友从滑梯轨道顶端由静止开始下滑 C.忽略空气阻力，物体竖直上抛 D.物体受到的合外力做功为零 【答案】C 【详解】A.跳伞运动员张开伞后，在空中匀速下降，空气阻力做负功，机械能不守恒，A 错误； B.游乐场中小朋友从滑梯轨道项端由静止开始下滑，滑梯轨道的摩擦力对小朋友做负功， 机械能不守恒，B错误： C.忽略空气阻力，物体竖直上抛过程中只有重力做功，机械能守恒，C正确： D.物体受到的合外力做功为零，物体不一定机械能守恒，例如匀速上升或者下降的物体， 重力与竖直向上的力平衡，该力对物体做功，物体机械能不守恒，D错误。故选C。 5.如图所示，轻放在竖直轻弹簧上端的小球A(弹簧与小球不连接)，在竖直向下的恒力F 的作用下，弹簧被压缩到B点。现突然撤去力F,小球将在竖直方向上开始运动，若不计空 气阻力，则下列中说法正确的是() A,撤去F后小球、地球、弹簧构成的系统机械能守恒 B.小球在上升过程中，弹簧恢复到自由伸长前，小球动能一致增大 C.小球在上升过程中，弹性势能先减小后增大 D.小球在上升过程中，弹簧的形变量恢复到最初（指撤去力F的瞬间）的一半时，小 球的动能最大 【答案】A 【详解】A.撤去F后，对于小球、地球、弹簧构成的系统，只有重力和弹簧的弹力做功， 所以系统的机械能守恒，故A正确： B.小球在上升过程中，一开始弹簧的弹力大于重力，加速度方向向上，小球做加速运动， 速度增大，动能增大：当弹力等于重力时，加速度为零；当弹力小于重力后，加速度方向向 下，小球做减速运动，速度减小，动能减小，即动能先增大后减小，故B错误： C.小球在上升过程中，弹簧的压缩量不断减小，则弹性势能一直减小，故C错误： D.小球在上升过程中，开始时弹力大于重力，动能增加，而当弹力和重力相等后，合外力 做负功，动能减小，则在弹力等于重力时刻，小球动能最大，而不是弹簧的形变量恢复到最 初（指撤去力F的瞬间）的一半时，动能最大，故D错误；故选A。 6.如图所示，小球甲在真空中做自由落体运动，另一同样的小球乙在黏性较大的油液中由 静止开始下落，它们都由高度为h,的位置下落到高度为2的位置。在这两种情况下，下列 说法正确的是( h 真空 油 mmimmmmmmmmiiT A.甲球的重力势能变化大 B.二者末动能相等 C.乙球的机械能守恒 D.甲球重力的平均功率大 【答案】D 【详解】A.根据题意，由重力势能表达式 E。=1gh 可知，重力势能的变化量为 △E。=1gh2-gh 可知，下落过程中，甲球和乙球重力势能变化相同，故A错误； B.根据题意，由动能定理可得，甲球的末动能为 E1=g·△h 乙球的末动能为 E2=g·h-W 可知，甲球的末动能大，故B错误： C.乙球下落过程中，阻力做功，机械能不守恒，故C错误； D.根据题意，由牛顿第二定律可知，乙球下落过程中有阻力，加速度小，则下落相同高度 所用时间长，由公式 P= t 可知，由于下落过程中，甲球和乙球的重力做功相同，则乙球重力的平均功率小于甲，故D 正确。故选D。 7.简易儿童蹦极装置如图所示。活动开始前，先给小朋友绑上安全带，然后将弹性绳拉长 后固定在小朋友身上，并通过其它力作用使小朋友停留在蹦床上。当撤去其它力后，小朋友 被“发射出去冲向高空，小朋友到达最高点，然后下落到B点时，弹性绳恰好为原长，然后 继续下落至最低点A。若小朋友可视为质点，并始终沿竖直方向运动，忽略弹性绳质量与空 气阻力，则小朋友() A.在C点时的加速度大小为0 B.B到A过程加速度先减小后增大 C.在B点时速度最大 D.在下落过程中机械能不断减小 【答案】B 【详解】A.在C点时弹性绳弹力为零，竖直方向受到重力，加速度大小为g,故A错误： B.B到A过程受到重力和弹性绳的弹力，弹力逐渐增大，合力先减小后增大，根据牛顿第 二定律可知加速度先减小后增大，故B正确： C.在B点时合力竖直向下，小朋友向下加速，弹性绳的弹力和重力相等时速度最大，故C 错误： D.在C到B过程中，弹力为零，只有重力做功，机械能不变，B到A过程弹力逐渐增大， 做负功，机械能不断减小，故D错误。故选B。 二、多项选择题：本题共3小题，每小题5分，共15分.在每小题给出的选项中，有多项 符合题目要求。全部选对的得5分，部分选对的得3分，有选错的得0分. 8.灾害发生时，可以利用无人机运送救灾物资。图示为一架无人机向受灾人员运送急救物 品救生圈，此时无人机正吊着救生圈竖直匀速下降接近目标。关于此过程，下列说法正确的 是() A.救生圈的动能增加 B.救生圈的重力势能减少 C.救生圈的机械能保持不变 D.救生圈所受重力做正功 【答案】BD 【详解】A.无人机吊着救生圈竖直匀速下降，故救生圈的动能不变，故A错误； BCD.救生圈竖直匀速下降，救生圈所受重力做正功，救生圈的重力势能减少，而动能不变， 所以救生圈的机械能减小，故BD正确，C错误。故选BD。 9.光滑地面上放一长木板，质量为M,木板上表面粗糙且左端放一木块m,如图所示，现 用水平向右的恒力F拉木块，使它在木板上滑动且相对地面位移为s(木块没有滑下长木板)， 在此过程中() m →F M A.若只增大，则拉力F做功不变 B.若只增大，则长木板末动能增大 C.若只增大M,则小木块末动能不变 D,若只增大F,则长木板末动能不变 【答案】ABC 【详解】A.只增大，由功的公式可以知道，拉力的功 W=F不变，s不变，故拉力的功不变，A正确： B.对根据牛顿第二定律可以知道 a= F-imgF --L8 n L 若只增大m,则m的加速度减小，运动时间增长，m对M的摩擦力 f=u18 增大，则由牛顿第二定律可以知道，M的加速度增大，故长木板的末速度增大，动能增大， B正确： C.若只增大M,对m牛顿第二定律可以知道 a=F-tmg F 二-gm的加速度不变，运动时间不变，所以小木块末动能也不变，C正 n 确： D.若只增大F,根据 a=F-lngF 一gm的加速度增大，运动时间变小，而长木板的加速度不变，所以长木 板的末速度减小，故长木板末动能减小，D错误。故选ABC。 10.如图所示，在竖直平面内有一半径为R的四分之一圆弧轨道BC,与竖直轨道AB和水 平轨道CD相切，轨道均光滑。现有长也为R的轻杆，两端固定质量均为m的相同小球a、 b(可视为质点)，控制小球，使轻杆竖直且小球b与B点等高，然后由静止释放，杆将沿 轨道下滑。设小球始终与轨道接触，重力加速度为g。则() B A.下滑过程中α球、b球机械能均守恒 B.下滑过程中α球和b球组成的系统机械能守恒 C.a球滑过C点后，速度为V3gR D.从静止释放到α球滑过C点的过程中，轻杆对b球做的功为-一gR 2 【答案】BC 【详解】A.下滑过程中轻杆对a球做负功、对b球做正功，故a球、b球机械能均不守恒， 故A错误： B.下滑过程中α球、b球和轻杆组成的系统除重力之外无其他力做功，因为轻杆不计质量， 故α球和b球组成的系统机械能守恒，故B正确： C.对系统由机械能守恒可得 gR+g2R=二×2m 解得 =3gR 故C正确； D.对b球分析，其机械能变化为 22-mgR=1, 所以轻杆对b球做的功为mgR,故D错误。故选BC。 第二部分（非选择题共57分） 三、实验题（本题共2小题，每小题9分，共18分）。 11.(9分)图示为“验证机械能守恒定律的实验装置。实验中，将完全相同的挡光片依次 固定在圆弧轨道上，测出部分数据如下表： 挡光片 高度hlm 0.08 0.06 0.04 0.02 0 势能E/J 0.0236 0.0177 B 0.0059 0.0000 动能E灯 A 0.0328 0.0395 0.0444 0.0501 机械能E/灯 0.0504 0.0505 C 0.0503 0.0501 (1)关于摆锤机械能守恒的条件，以下理解正确的是() A.摆锤仅受重力时，机械能才守恒 B.只有合外力为零时，机械能才守恒 C.只有重力对摆锤做功时，机械能才守恒 D.只有合外力做功为零时，机械能才守恒 (2)摆锤内置光电门，当摆锤经过挡光片时，光电门自动记录遮光时间。若挡光片的宽度 为d,挡光时间为A,则摆锤经过挡光片时的速度大小为。 (3)表中A、B处数据应为J和J。 d 【答案】 C 0.0268 0.0118 △t 【详解】(1)[1]根据机械能守恒的条件可知，摆锤在摆动过程中，当只有重力对摆锤做功 时，摆锤机械能才守恒。 故选C。 (2)[2]根据光电门的测速原理可知，摆锤经过挡光片时的速度大小为 d V= △t (3)[3]根据表格中其它各组完整的数据可知，动能与势能的和值近似等于机械能，即在误 差允许的范围类，摆锤机械能守恒，则A处数据为 0.0504J-0.0236J=0.0268J [4根据 E。=g 结合表中数据，解得 g=0.295N 则B处数据为 mgh=0.295×0.04J=0.0118J 12.(9分)某实验小组的同学在验证机械能守恒定律时，设计了如图甲所示的实验，图中 的打点计时器为电火花打点计时器，回答下列问题： 打点 计时器 纸带 12 ↑v2/(m2s2) 6 5.8 夹子 接电源 重物 0.3hm 分 丙 (1)实验所使用的电源是 A.8V的直流电源 B.8V的交流电源C.220V的交流电源 D.220V的直流电源 (2)下列所给实验步骤中，有4个是完成实验必需且正确的，把它们选择出来并按实验顺序 排列： (填步骤前面的序号)。 ①先释放纸带，然后再接通电源，打点计时器开始打点 ②先接通电源，打点计时器开始打点，然后再释放纸带 ③关闭电源，取下纸带 ④将纸带下端固定在重物上，穿过打点计时器的限位孔，用手捏住纸带上端 ⑤在纸带上选取一段，用刻度尺测量该段内各点到起点的距离，记录分析数据 ⑥用电子天平称量重物的质量 (3)某次实验时，打出的纸带如图乙所示，图中的点均为计时点，相邻两点的时间间隔为T, 计时点3、4、5到O点的距离分别为x、x2、x?,O点为起始点，设重物的质量为，重 力加速度为g,则打下4点时重物的动能为，从打O点到打4点的过程重物减少的重 力势能为 。（均用上述物理量字母表示) (4)实验小组利用图像处理实验数据，通过得到的实验数据，描绘了，2-图像如图丙所示， 则由图线得到的重力加速度8= m/s2（结果保留三位有效数字)。 【答案】(1)C (2)④②③⑤ (3) u(x3-x)2 11l82 8T2 (4)9.67 【详解】(1)电火花计时器需要220V的交流电，C正确。 (2)实验步骤为：将纸带下端固定在重物上，穿过打点计时器的限位孔，用手捏住纸带上 端，先接通电源，打点计时器开始打点，然后再释放纸带，关闭电源，取下纸带，在纸带上 选取一段，用刻度尺测量该段内各点到起点的距离，记录分析数据，根据原理，g=心可 知质量可以约掉，不需要用电子天平称量重物的质量。故正确的步骤且排序为④②③⑤。 3)山下4点时重物的速度号产行 能E==m5 8T2 [2]该过程重物减少的重力势能E。=g2 (4)重物下落过程中机械能守恒，有mgh=二mv2 整理得v2=2gh 5.8-0 图像斜率k=2g=0.3-0 /s 重力加速度g≈9.67m/s2 四、解答题（本题共3小题。共39分） 13.(12分)一辆列车总质量m=600t,发动机的额定功率P=1.8×10W。列车在轨道上行 驶时，轨道对列车的阻力f是车重力的0.01倍，重力加速度g=10m/s2。 (1)在水平轨道上，发动机以额定功率P工作，当行驶速度v=10/s时，求列车的瞬时加速 度a。 (2)在水平轨道上以速度36k/h匀速行驶时，求发动机的实际功率？。 【答案】(1)0.2m/s2 (2)6×10W 【详解】(1)当行驶速度y=10s时，列车所受牵引力为P=P-18×10N=1.8×10N v10 阻力f=0.018=6×104N 根据牛顿第二定律F-f=m0,得a=F-f_1.8x10-6x10 1m/s2=0.2m/s2 6×10 (2)匀速行驶时F=f,速度36km/h=10n/s,联立解得R==6×10W 14.(13分)如图所示，倾角=37°的足够长斜面固定在水平地面上，在=0时刻，用平行斜 面向上、大小F=24N的力拉质量=2kg的物块沿斜面由静止向上运动。已知物块与斜面间 的动摩擦因数0.5，重力加速度g取10m/s2,sin37=0.6,cos37°=0.8.求：人教版高中物理必修第二册 第8章：机械能守恒定律单元测试卷 （考试时间：75分钟试卷满分：100分) 班级： 姓名： 成绩： 注意率项： 1.答卷前，考生务必将自己的姓名、准考证号等填写在答题卡和试卷指定位置上。 2.回答选择题时，选出每小题答案后，用铅笔把答题卡上对应题目的答案标号涂黑。 如需改动，用橡皮擦干净后，再选涂其他答案标号。回答非选择题时，将答案写在答 题卡上。写在本试卷上无效。 3.考试结束后，将本试卷和答题卡一并交回。 4.考试范围：人教版必修第二册第8章：机械能守恒定律 第一部分（选择题共43分） 一、单项选择题：本题共7小题，每小题4分，共28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.下列物理量中属于矢量的是() A.路程 B.功 C.重力势能 D.速度 2.货轮拖拽船所需的拉力与其速度成正比，当拖拽速度为4/s时，所需功率为20W.则当 速度减小为2/s时所需功率为() A.5kW B.10kW C.20kW D.40kW 3.棱长为1、质量为2kg的匀质正方体置于教室水平地板上，地板与水平天花板的高度差 为3m。以天花板为零势能面，则该正方体的重力势能为(g取10/s2)() A.20J B.-40J C.-50J D.-60J 4.下列几种运动中，机械能一定守恒的是() A.跳伞运动员张开伞后，在空中匀速下降 B.游乐场中小朋友从滑梯轨道顶端由静止开始下滑 C.忽略空气阻力，物体竖直上抛 D.物体受到的合外力做功为零 5.如图所示，轻放在竖直轻弹簧上端的小球A(弹簧与小球不连接)，在竖直向下的恒力F 的作用下，弹簧被压缩到B点。现突然辙去力F,小球将在竖直方向上开始运动，若不计空 气阻力，则下列中说法正确的是() A.撤去F后小球、地球、弹簧构成的系统机械能守恒 B.小球在上升过程中，弹簧恢复到自由伸长前，小球动能一致增大 C.小球在上升过程中，弹性势能先减小后增大 D.小球在上升过程中，弹簧的形变量恢复到最初（指辙去力F的瞬间）的一半时，小 球的动能最大 6.如图所示，小球甲在真空中做自由落体运动，另一同样的小球乙在黏性较大的油液中由 静止开始下落，它们都由高度为h,的位置下落到高度为2的位置。在这两种情况下，下列 说法正确的是() Q甲 。Z 真空 油 ZKKK40444444 A.甲球的重力势能变化大 B.二者末动能相等 C.乙球的机械能守恒 D,甲球重力的平均功率大 7.简易儿童蹦极装置如图所示。活动开始前，先给小朋友绑上安全带，然后将弹性绳拉长 后固定在小朋友身上，并通过其它力作用使小朋友停留在蹦床上。当撤去其它力后，小朋友 被“发射”出去冲向高空，小朋友到达最高点，然后下落到B点时，弹性绳恰好为原长，然后 继续下落至最低点A。若小朋友可视为质点，并始终沿竖直方向运动，忽略弹性绳质量与空 气阻力，则小朋友() Q A.在C点时的加速度大小为0 B.B到A过程加速度先减小后增大 C.在B点时速度最大 D.在下落过程中机械能不断减小 二、多项选择题：本题共3小题，每小题5分，共15分。在每小题给出的选项中，有多项 符合题目要求。全部选对的得5分，部分选对的得3分，有选错的得0分， 8.灾害发生时，可以利用无人机运送救灾物资。图示为一架无人机向受灾人员运送急救物 品救生圈，此时无人机正吊着救生圈竖直匀速下降接近目标。关于此过程，下列说法正确的 是() A.救生圈的动能增加 B.救生圈的重力势能减少 C.救生圈的机械能保持不变 D.救生圈所受重力做正功 9.光滑地面上放一长木板，质量为M,木板上表面粗糙且左端放一木块，如图所示，现 用水平向右的恒力F拉木块，使它在木板上滑动且相对地面位移为5（木块没有滑下长木板）. 在此过程中（) m →F M 77777777777777777777777777777777777 A.若只增大m,则拉力F做功不变 B.若只增大，则长木板末动能增大 C.若只增大M,则小木块末动能不变 D.若只增大F,则长木板末动能不变 10.如图所示，在竖直平面内有一半径为R的四分之一圆弧轨道BC,与竖直轨道AB和水 平轨道CD相切，轨道均光滑。现有长也为R的轻杆，两端固定质量均为m的相同小球、 b(可视为质点)，控制小球α，使轻杆竖直且小球b与B点等高，然后由静止释放，杆将沿 轨道下滑。设小球始终与轨道接触，重力加速度为g。则() b D A.下滑过程中α球、b球机械能均守恒 B.下滑过程中α球和b球组成的系统机械能守恒 C.a球滑过C点后，速度为√3gR D.从静止释放到a球滑过C点的过程中，轻杆对b球做的功为-】 第二部分（非选择题共57分) 三、实验题（本题共2小题。每小题9分，共18分）。 11.(9分)图示为“验证机械能守恒定律的实验装置。实验中，将完全相同的挡光片依次 固定在圆弧轨道上，测出部分数据如下表： 摆锤 挡光片 高度hm 0.08 0.06 0.04 0.02 0 势能E,J 0.0236 0.0177 B 0.0059 0.0000 动能E灯 A 0.0328 0.0395 0.0444 0.0501 机械能E/灯 0.0504 0.0505 C 0.0503 0.0501 (1)关于摆锤机械能守恒的条件，以下理解正确的是( A.摆锤仅受重力时，机械能才守恒 B.只有合外力为零时，机械能才守恒 C.只有重力对摆锤做功时，机械能才守恒 D.只有合外力做功为零时，机械能才守恒 (2)摆锤内置光电门，当摆锤经过挡光片时，光电门自动记录遮光时间。若挡光片的宽度 为d,挡光时间为At,则摆锤经过挡光片时的速度大小为 (3)表中A、B处数据应为J和J。 12.(9分)某实验小组的同学在验证机械能守恒定律时，设计了如图甲所示的实验，图中 的打点计时器为电火花打点计时器，回答下列问题： 打点 计时器 纸带 ↑y2/(m2.s2) 5.8 夹子 接电源 重物 0.3→hm 甲 丙 (1)实验所使用的电源是 A.8V的直流电源 B.8V的交流电源C.220V的交流电源 D.220V的直流电源 (2)下列所给实验步骤中，有4个是完成实验必需且正确的，把它们选择出来并按实验顺序 排列： (填步骤前面的序号)。 ①先释放纸带，然后再接通电源，打点计时器开始打点 ②先接通电源，打点计时器开始打点，然后再释放纸带 ③关闭电源，取下纸带 ④将纸带下端固定在重物上，穿过打点计时器的限位孔，用手捏住纸带上端 ⑤在纸带上选取一段，用刻度尺测量该段内各点到起点的距离，记录分析数据 ⑥用电子天平称量重物的质量 (3)某次实验时，打出的纸带如图乙所示，图中的点均为计时点，相邻两点的时间间隔为T, 计时点3、4、5到O点的距离分别为x、x2、x?,O点为起始点，设重物的质量为，重 力加速度为g,则打下4点时重物的动能为，从打O点到打4点的过程重物减少的重 力势能为。（均用上述物理量字母表示） (4)实验小组利用图像处理实验数据，通过得到的实验数据，描绘了v2-h图像如图丙所示， 则由图线得到的重力加速度8=m/s2(结果保留三位有效数字)。 四、解答题（本题共3小题，共39分） 13.(12分)一辆列车总质量m=600t,发动机的额定功率P=1.8×10W。列车在轨道上行 驶时，轨道对列车的阻力f是车重力的0.01倍，重力加速度g=101/s2。 (1)在水平轨道上，发动机以额定功率P工作，当行驶速度v=10/s时，求列车的瞬时加速 度ao (2)在水平轨道上以速度36k匀速行驶时，求发动机的实际功率？。 14.(13分)如图所示，倾角-37°的足够长斜面固定在水平地面上，在=0时刻，用平行斜 面向上、大小F=24N的力拉质量=2kg的物块沿斜面由静止向上运动。已知物块与斜面间 的动摩擦因数0.5，重力加速度g取10m/s2,sin37°=0.6，cos37°=0.8.求： （1)在0~1s,拉力F做的功： (2)在01s,合外力做的功： (3)仁2s时，摩擦力的功率大小。 0 T1 15.（14分)某同学设计了一个如图所示的游戏装置，水平轨道右侧有一固定的弹射装置， 左侧与固定在竖直平面内圆心角为120°的圆弧轨道BD平滑连接，之后再与圆心角为60°的 竖直圆弧管道DB平滑连接。圆弧半径均为R,管道DE内径远小于R,E点为轨道最高点， 其中水平轨道上有一段长为4R、表面粗糙的AB段。将质量为m的滑块（视为质点）挤压 弹簧后由静止释放，滑块将沿轨道运动，滑块与AB段间的动摩擦因数山=025，其余轨道 均光滑，重力加速度为8。 E D 609 1200 A ☐10000my (1)若弹簧弹性势能E,=3gR,求滑块第一次运动到圆轨道最低点B时的速度和对轨道的压 力大小： (2)若滑块飞出E点后恰好落到A点，求弹簧弹性势能E。'多大： (3)若滑块滑入圆轨道后仍能沿原路返回至水平轨道，求弹簧弹性势能应该满足的条件。 人教版高中物理必修第二册 第8章：机械能守恒定律 单元测试卷 （考试时间：75分钟 试卷满分：100分） 班级： 姓名： 成绩： 注意事项： 1．答卷前，考生务必将自己的姓名、准考证号等填写在答题卡和试卷指定位置上。 2．回答选择题时，选出每小题答案后，用铅笔把答题卡上对应题目的答案标号涂黑。如需改动，用橡皮擦干净后，再选涂其他答案标号。回答非选择题时，将答案写在答题卡上。写在本试卷上无效。 3．考试结束后，将本试卷和答题卡一并交回。 4．考试范围：人教版必修第二册第8章：机械能守恒定律 第一部分（选择题 共43分） 一、单项选择题：本题共7小题，每小题4分，共28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．下列物理量中属于矢量的是（　　） A．路程 B．功 C．重力势能 D．速度 【答案】D 【详解】矢量是指有大小，有方向，并且符合平行四边定则运算的物理量，所以D正确；ABC错误；故选D 2．货轮拖拽船所需的拉力与其速度成正比，当拖拽速度为4m/s时，所需功率为20kW.则当速度减小为2m/s时所需功率为(　　) A．5kW B．10kW C．20kW D．40kW 【答案】A 【详解】货轮拖拽船所需的拉力与其速度成正比，即：，根据功率方程：，可以得到：，所以，BCD错误，A正确 3．棱长为、质量为的匀质正方体置于教室水平地板上，地板与水平天花板的高度差为。以天花板为零势能面，则该正方体的重力势能为（取）（    ） A． B． C． D． 【答案】C 【详解】依题意，正方体的重心距天花板的距离为 以天花板为零势能面，则正方体的重心距天花板的高度为 根据重力势能的定义式，可得 故选C。 4．下列几种运动中，机械能一定守恒的是（　　） A．跳伞运动员张开伞后，在空中匀速下降 B．游乐场中小朋友从滑梯轨道顶端由静止开始下滑 C．忽略空气阻力，物体竖直上抛 D．物体受到的合外力做功为零 【答案】C 【详解】A．跳伞运动员张开伞后，在空中匀速下降，空气阻力做负功，机械能不守恒，A错误； B．游乐场中小朋友从滑梯轨道顶端由静止开始下滑，滑梯轨道的摩擦力对小朋友做负功，机械能不守恒，B错误； C．忽略空气阻力，物体竖直上抛过程中只有重力做功，机械能守恒，C正确； D．物体受到的合外力做功为零，物体不一定机械能守恒，例如匀速上升或者下降的物体，重力与竖直向上的力平衡，该力对物体做功，物体机械能不守恒，D错误。故选C。 5．如图所示，轻放在竖直轻弹簧上端的小球A（弹簧与小球不连接），在竖直向下的恒力F的作用下，弹簧被压缩到B点。现突然撤去力F，小球将在竖直方向上开始运动，若不计空气阻力，则下列中说法正确的是（    ） A．撤去F后小球、地球、弹簧构成的系统机械能守恒 B．小球在上升过程中，弹簧恢复到自由伸长前，小球动能一致增大 C．小球在上升过程中，弹性势能先减小后增大 D．小球在上升过程中，弹簧的形变量恢复到最初（指撤去力F的瞬间）的一半时，小球的动能最大 【答案】A 【详解】A．撤去F后，对于小球、地球、弹簧构成的系统，只有重力和弹簧的弹力做功，所以系统的机械能守恒，故A正确； B．小球在上升过程中，一开始弹簧的弹力大于重力，加速度方向向上，小球做加速运动，速度增大，动能增大；当弹力等于重力时，加速度为零；当弹力小于重力后，加速度方向向下，小球做减速运动，速度减小，动能减小，即动能先增大后减小，故B错误； C．小球在上升过程中，弹簧的压缩量不断减小，则弹性势能一直减小，故C错误； D．小球在上升过程中，开始时弹力大于重力，动能增加，而当弹力和重力相等后，合外力做负功，动能减小，则在弹力等于重力时刻，小球动能最大，而不是弹簧的形变量恢复到最初（指撤去力F的瞬间）的一半时，动能最大，故D错误；故选A。 6．如图所示，小球甲在真空中做自由落体运动，另一同样的小球乙在黏性较大的油液中由静止开始下落，它们都由高度为h1的位置下落到高度为h2的位置。在这两种情况下，下列说法正确的是（　　） A．甲球的重力势能变化大 B．二者末动能相等 C．乙球的机械能守恒 D．甲球重力的平均功率大 【答案】D 【详解】A．根据题意，由重力势能表达式 可知，重力势能的变化量为 可知，下落过程中，甲球和乙球重力势能变化相同，故A错误； B．根据题意，由动能定理可得，甲球的末动能为 乙球的末动能为 可知，甲球的末动能大，故B错误； C．乙球下落过程中，阻力做功，机械能不守恒，故C错误； D．根据题意，由牛顿第二定律可知，乙球下落过程中有阻力，加速度小，则下落相同高度所用时间长，由公式 可知，由于下落过程中，甲球和乙球的重力做功相同，则乙球重力的平均功率小于甲，故D正确。故选D。 7．简易儿童蹦极装置如图所示。活动开始前，先给小朋友绑上安全带，然后将弹性绳拉长后固定在小朋友身上，并通过其它力作用使小朋友停留在蹦床上。当撤去其它力后，小朋友被“发射”出去冲向高空，小朋友到达最高点，然后下落到B点时，弹性绳恰好为原长，然后继续下落至最低点A。若小朋友可视为质点，并始终沿竖直方向运动，忽略弹性绳质量与空气阻力，则小朋友（　　） A．在C点时的加速度大小为0 B．B到A过程加速度先减小后增大 C．在B点时速度最大 D．在下落过程中机械能不断减小 【答案】B 【详解】A．在C点时弹性绳弹力为零，竖直方向受到重力，加速度大小为g，故A错误； B．B到A过程受到重力和弹性绳的弹力，弹力逐渐增大，合力先减小后增大，根据牛顿第二定律可知加速度先减小后增大，故B正确； C．在B点时合力竖直向下，小朋友向下加速，弹性绳的弹力和重力相等时速度最大，故C错误； D．在C到B过程中，弹力为零，只有重力做功，机械能不变，B到A过程弹力逐渐增大，做负功，机械能不断减小，故D错误。故选B。 二、多项选择题：本题共3小题，每小题5分，共15分．在每小题给出的选项中，有多项符合题目要求．全部选对的得5分，部分选对的得3分，有选错的得0分． 8．灾害发生时，可以利用无人机运送救灾物资。图示为一架无人机向受灾人员运送急救物品救生圈，此时无人机正吊着救生圈竖直匀速下降接近目标。关于此过程，下列说法正确的是（　　） A．救生圈的动能增加 B．救生圈的重力势能减少 C．救生圈的机械能保持不变 D．救生圈所受重力做正功 【答案】BD 【详解】A. 无人机吊着救生圈竖直匀速下降，故救生圈的动能不变，故A错误； BCD．救生圈竖直匀速下降，救生圈所受重力做正功，救生圈的重力势能减少，而动能不变，所以救生圈的机械能减小，故BD正确，C错误。故选BD。 9．光滑地面上放一长木板，质量为M，木板上表面粗糙且左端放一木块m，如图所示，现用水平向右的恒力F拉木块，使它在木板上滑动且相对地面位移为s（木块没有滑下长木板）.在此过程中（    ） A．若只增大m，则拉力F做功不变 B．若只增大m，则长木板末动能增大 C．若只增大M，则小木块末动能不变 D．若只增大F，则长木板末动能不变 【答案】ABC 【详解】A．只增大m，由功的公式可以知道，拉力的功 F不变，s不变，故拉力的功不变，A正确； B．对m根据牛顿第二定律可以知道 若只增大m，则m的加速度减小，运动时间增长，m对M的摩擦力 增大，则由牛顿第二定律可以知道，M的加速度增大，故长木板的末速度增大，动能增大，B正确； C．若只增大M，对m牛顿第二定律可以知道 m的加速度不变，运动时间不变，所以小木块末动能也不变， C正确； D．若只增大F，根据 m的加速度增大，运动时间变小，而长木板的加速度不变，所以长木板的末速度减小，故长木板末动能减小，D错误。故选ABC。 10．如图所示，在竖直平面内有一半径为R的四分之一圆弧轨道BC，与竖直轨道AB和水平轨道CD相切，轨道均光滑。现有长也为R的轻杆，两端固定质量均为m的相同小球a、b（可视为质点），控制小球a，使轻杆竖直且小球b与B点等高，然后由静止释放，杆将沿轨道下滑。设小球始终与轨道接触，重力加速度为g。则（    ） A．下滑过程中a球、b球机械能均守恒 B．下滑过程中a球和b球组成的系统机械能守恒 C．a球滑过C点后，速度为 D．从静止释放到a球滑过C点的过程中，轻杆对b球做的功为 【答案】BC 【详解】A．下滑过程中轻杆对a球做负功、对b球做正功，故a球、b球机械能均不守恒，故A错误； B．下滑过程中a球、b球和轻杆组成的系统除重力之外无其他力做功，因为轻杆不计质量，故a球和b球组成的系统机械能守恒，故B正确； C．对系统由机械能守恒可得 解得 故C正确； D．对b球分析，其机械能变化为 所以轻杆对b球做的功为，故D错误。故选BC。 第二部分（非选择题 共57分） 三、实验题（本题共2小题，每小题9分，共18分）。 11．（9分）图示为“验证机械能守恒定律”的实验装置。实验中，将完全相同的挡光片依次固定在圆弧轨道上，测出部分数据如下表：    高度h/m 0.08 0.06 0.04 0.02 0 势能Ep/J 0.0236 0.0177 B 0.0059 0.0000 动能Ek/J A 0.0328 0.0395 0.0444 0.0501 机械能E/J 0.0504 0.0505 C 0.0503 0.0501 （1）关于摆锤机械能守恒的条件，以下理解正确的是( ) A．摆锤仅受重力时，机械能才守恒 B．只有合外力为零时，机械能才守恒 C．只有重力对摆锤做功时，机械能才守恒 D．只有合外力做功为零时，机械能才守恒 （2）摆锤内置光电门，当摆锤经过挡光片时，光电门自动记录遮光时间。若挡光片的宽度为d，挡光时间为t，则摆锤经过挡光片时的速度大小为______。 （3）表中A、B处数据应为______J和______J。 【答案】 C 0.0268 0.0118 【详解】（1）[1]根据机械能守恒的条件可知，摆锤在摆动过程中，当只有重力对摆锤做功时，摆锤机械能才守恒。 故选C。 （2）[2]根据光电门的测速原理可知，摆锤经过挡光片时的速度大小为 （3）[3]根据表格中其它各组完整的数据可知，动能与势能的和值近似等于机械能，即在误差允许的范围类，摆锤机械能守恒，则A处数据为 0.0504J-0.0236J=0.0268J [4]根据 结合表中数据，解得 则B处数据为 12．（9分）某实验小组的同学在验证机械能守恒定律时，设计了如图甲所示的实验，图中的打点计时器为电火花打点计时器，回答下列问题： (1)实验所使用的电源是______。 A．8V的直流电源 B．8V的交流电源 C．220V的交流电源 D．220V的直流电源 (2)下列所给实验步骤中，有4个是完成实验必需且正确的，把它们选择出来并按实验顺序排列：______（填步骤前面的序号）。 ①先释放纸带，然后再接通电源，打点计时器开始打点 ②先接通电源，打点计时器开始打点，然后再释放纸带 ③关闭电源，取下纸带 ④将纸带下端固定在重物上，穿过打点计时器的限位孔，用手捏住纸带上端 ⑤在纸带上选取一段，用刻度尺测量该段内各点到起点的距离，记录分析数据 ⑥用电子天平称量重物的质量 (3)某次实验时，打出的纸带如图乙所示，图中的点均为计时点，相邻两点的时间间隔为T，计时点3、4、5到O点的距离分别为、、，O点为起始点，设重物的质量为m，重力加速度为g，则打下4点时重物的动能为______，从打O点到打4点的过程重物减少的重力势能为______。（均用上述物理量字母表示） (4)实验小组利用图像处理实验数据，通过得到的实验数据，描绘了图像如图丙所示，则由图线得到的重力加速度______（结果保留三位有效数字）。 【答案】(1)C (2)④②③⑤ (3) (4)9.67 【详解】（1）电火花计时器需要220V的交流电，C正确。 （2）实验步骤为：将纸带下端固定在重物上，穿过打点计时器的限位孔，用手捏住纸带上端，先接通电源，打点计时器开始打点，然后再释放纸带，关闭电源，取下纸带，在纸带上选取一段，用刻度尺测量该段内各点到起点的距离，记录分析数据，根据原理，可知质量可以约掉，不需要用电子天平称量重物的质量。故正确的步骤且排序为④②③⑤。 （3）[1]打下4点时重物的速度 动能 [2]该过程重物减少的重力势能 （4）重物下落过程中机械能守恒，有 整理得 图像斜率 重力加速度 四、解答题（本题共3小题，共39分） 13．（12分）一辆列车总质量，发动机的额定功率。列车在轨道上行驶时，轨道对列车的阻力f是车重力的0.01倍，重力加速度。 (1)在水平轨道上，发动机以额定功率P工作，当行驶速度时，求列车的瞬时加速度a。 (2)在水平轨道上以速度36km/h匀速行驶时，求发动机的实际功率。 【答案】(1) (2) 【详解】（1）当行驶速度时，列车所受牵引力为 阻力 根据牛顿第二定律，得 （2）匀速行驶时，速度，联立解得 14．（13分）如图所示，倾角θ=37°的足够长斜面固定在水平地面上，在t=0时刻，用平行斜面向上、大小F=24N的力拉质量m=2kg的物块沿斜面由静止向上运动。已知物块与斜面间的动摩擦因数μ=0.5，重力加速度g取10m/s2，sin37°=0.6，cos37°=0.8.求： （1）在0~1s，拉力F做的功； （2）在0~1s，合外力做的功； （3）t=2s时，摩擦力的功率大小。 【答案】（1）；（2）；（3） 【详解】（1）物块向上运动过程中，受力如图所示 由牛顿第二定律有 在0~1s内，由匀变速直线运动规律有 又 联立解得 （2）合外力做功 联立解得 （3）在t=2s时，由运动学有 又 联立解得 15．（14分）某同学设计了一个如图所示的游戏装置，水平轨道右侧有一固定的弹射装置，左侧与固定在竖直平面内圆心角为的圆弧轨道平滑连接，之后再与圆心角为的竖直圆弧管道平滑连接。圆弧半径均为，管道内径远小于，点为轨道最高点，其中水平轨道上有一段长为、表面粗糙的段。将质量为的滑块（视为质点）挤压弹簧后由静止释放，滑块将沿轨道运动，滑块与段间的动摩擦因数，其余轨道均光滑，重力加速度为。 (1)若弹簧弹性势能，求滑块第一次运动到圆轨道最低点时的速度和对轨道的压力大小； (2)若滑块飞出点后恰好落到点，求弹簧弹性势能多大； (3)若滑块滑入圆轨道后仍能沿原路返回至水平轨道，求弹簧弹性势能应该满足的条件。 【答案】(1)， (2) (3)， 【详解】（1）滑块从释放到B点 代入数据，解得 B点为圆弧最低点 解得 由牛顿第三定律知，滑块对轨道的压力大小为。 （2）过E点做平抛运动， 得 解得 （3）临界1：滑块恰能滑上圆轨道 可得 临界2：恰能到圆心等高点 得 临界3：恰到D点 由 得 临界4：恰到E点 得 故滑块原路返回至水平面上，弹性势能的范围：，。 学科网（北京）股份有限公司 $ 人教版高中物理必修第二册 第8章：机械能守恒定律 单元测试卷 （考试时间：75分钟 试卷满分：100分） 班级： 姓名： 成绩： 注意事项： 1．答卷前，考生务必将自己的姓名、准考证号等填写在答题卡和试卷指定位置上。 2．回答选择题时，选出每小题答案后，用铅笔把答题卡上对应题目的答案标号涂黑。如需改动，用橡皮擦干净后，再选涂其他答案标号。回答非选择题时，将答案写在答题卡上。写在本试卷上无效。 3．考试结束后，将本试卷和答题卡一并交回。 4．考试范围：人教版必修第二册第8章：机械能守恒定律 第一部分（选择题 共43分） 一、单项选择题：本题共7小题，每小题4分，共28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．下列物理量中属于矢量的是（　　） A．路程 B．功 C．重力势能 D．速度 2．货轮拖拽船所需的拉力与其速度成正比，当拖拽速度为4m/s时，所需功率为20kW.则当速度减小为2m/s时所需功率为(　　) A．5kW B．10kW C．20kW D．40kW 3．棱长为、质量为的匀质正方体置于教室水平地板上，地板与水平天花板的高度差为。以天花板为零势能面，则该正方体的重力势能为（取）（    ） A． B． C． D． 4．下列几种运动中，机械能一定守恒的是（　　） A．跳伞运动员张开伞后，在空中匀速下降 B．游乐场中小朋友从滑梯轨道顶端由静止开始下滑 C．忽略空气阻力，物体竖直上抛 D．物体受到的合外力做功为零 5．如图所示，轻放在竖直轻弹簧上端的小球A（弹簧与小球不连接），在竖直向下的恒力F的作用下，弹簧被压缩到B点。现突然撤去力F，小球将在竖直方向上开始运动，若不计空气阻力，则下列中说法正确的是（    ） A．撤去F后小球、地球、弹簧构成的系统机械能守恒 B．小球在上升过程中，弹簧恢复到自由伸长前，小球动能一致增大 C．小球在上升过程中，弹性势能先减小后增大 D．小球在上升过程中，弹簧的形变量恢复到最初（指撤去力F的瞬间）的一半时，小球的动能最大 6．如图所示，小球甲在真空中做自由落体运动，另一同样的小球乙在黏性较大的油液中由静止开始下落，它们都由高度为h1的位置下落到高度为h2的位置。在这两种情况下，下列说法正确的是（　　） A．甲球的重力势能变化大 B．二者末动能相等 C．乙球的机械能守恒 D．甲球重力的平均功率大 7．简易儿童蹦极装置如图所示。活动开始前，先给小朋友绑上安全带，然后将弹性绳拉长后固定在小朋友身上，并通过其它力作用使小朋友停留在蹦床上。当撤去其它力后，小朋友被“发射”出去冲向高空，小朋友到达最高点，然后下落到B点时，弹性绳恰好为原长，然后继续下落至最低点A。若小朋友可视为质点，并始终沿竖直方向运动，忽略弹性绳质量与空气阻力，则小朋友（　　） A．在C点时的加速度大小为0 B．B到A过程加速度先减小后增大 C．在B点时速度最大 D．在下落过程中机械能不断减小 二、多项选择题：本题共3小题，每小题5分，共15分．在每小题给出的选项中，有多项符合题目要求．全部选对的得5分，部分选对的得3分，有选错的得0分． 8．灾害发生时，可以利用无人机运送救灾物资。图示为一架无人机向受灾人员运送急救物品救生圈，此时无人机正吊着救生圈竖直匀速下降接近目标。关于此过程，下列说法正确的是（　　） A．救生圈的动能增加 B．救生圈的重力势能减少 C．救生圈的机械能保持不变 D．救生圈所受重力做正功 9．光滑地面上放一长木板，质量为M，木板上表面粗糙且左端放一木块m，如图所示，现用水平向右的恒力F拉木块，使它在木板上滑动且相对地面位移为s（木块没有滑下长木板）.在此过程中（    ） A．若只增大m，则拉力F做功不变 B．若只增大m，则长木板末动能增大 C．若只增大M，则小木块末动能不变 D．若只增大F，则长木板末动能不变 10．如图所示，在竖直平面内有一半径为R的四分之一圆弧轨道BC，与竖直轨道AB和水平轨道CD相切，轨道均光滑。现有长也为R的轻杆，两端固定质量均为m的相同小球a、b（可视为质点），控制小球a，使轻杆竖直且小球b与B点等高，然后由静止释放，杆将沿轨道下滑。设小球始终与轨道接触，重力加速度为g。则（    ） A．下滑过程中a球、b球机械能均守恒 B．下滑过程中a球和b球组成的系统机械能守恒 C．a球滑过C点后，速度为 D．从静止释放到a球滑过C点的过程中，轻杆对b球做的功为 第二部分（非选择题 共57分） 三、实验题（本题共2小题，每小题9分，共18分）。 11．（9分）图示为“验证机械能守恒定律”的实验装置。实验中，将完全相同的挡光片依次固定在圆弧轨道上，测出部分数据如下表：    高度h/m 0.08 0.06 0.04 0.02 0 势能Ep/J 0.0236 0.0177 B 0.0059 0.0000 动能Ek/J A 0.0328 0.0395 0.0444 0.0501 机械能E/J 0.0504 0.0505 C 0.0503 0.0501 （1）关于摆锤机械能守恒的条件，以下理解正确的是( ) A．摆锤仅受重力时，机械能才守恒 B．只有合外力为零时，机械能才守恒 C．只有重力对摆锤做功时，机械能才守恒 D．只有合外力做功为零时，机械能才守恒 （2）摆锤内置光电门，当摆锤经过挡光片时，光电门自动记录遮光时间。若挡光片的宽度为d，挡光时间为t，则摆锤经过挡光片时的速度大小为______。 （3）表中A、B处数据应为______J和______J。 12．（9分）某实验小组的同学在验证机械能守恒定律时，设计了如图甲所示的实验，图中的打点计时器为电火花打点计时器，回答下列问题： (1)实验所使用的电源是______。 A．8V的直流电源 B．8V的交流电源 C．220V的交流电源 D．220V的直流电源 (2)下列所给实验步骤中，有4个是完成实验必需且正确的，把它们选择出来并按实验顺序排列：______（填步骤前面的序号）。 ①先释放纸带，然后再接通电源，打点计时器开始打点 ②先接通电源，打点计时器开始打点，然后再释放纸带 ③关闭电源，取下纸带 ④将纸带下端固定在重物上，穿过打点计时器的限位孔，用手捏住纸带上端 ⑤在纸带上选取一段，用刻度尺测量该段内各点到起点的距离，记录分析数据 ⑥用电子天平称量重物的质量 (3)某次实验时，打出的纸带如图乙所示，图中的点均为计时点，相邻两点的时间间隔为T，计时点3、4、5到O点的距离分别为、、，O点为起始点，设重物的质量为m，重力加速度为g，则打下4点时重物的动能为______，从打O点到打4点的过程重物减少的重力势能为______。（均用上述物理量字母表示） (4)实验小组利用图像处理实验数据，通过得到的实验数据，描绘了图像如图丙所示，则由图线得到的重力加速度______（结果保留三位有效数字）。 四、解答题（本题共3小题，共39分） 13．（12分）一辆列车总质量，发动机的额定功率。列车在轨道上行驶时，轨道对列车的阻力f是车重力的0.01倍，重力加速度。 (1)在水平轨道上，发动机以额定功率P工作，当行驶速度时，求列车的瞬时加速度a。 (2)在水平轨道上以速度36km/h匀速行驶时，求发动机的实际功率。 14．（13分）如图所示，倾角θ=37°的足够长斜面固定在水平地面上，在t=0时刻，用平行斜面向上、大小F=24N的力拉质量m=2kg的物块沿斜面由静止向上运动。已知物块与斜面间的动摩擦因数μ=0.5，重力加速度g取10m/s2，sin37°=0.6，cos37°=0.8.求： （1）在0~1s，拉力F做的功； （2）在0~1s，合外力做的功； （3）t=2s时，摩擦力的功率大小。 15．（14分）某同学设计了一个如图所示的游戏装置，水平轨道右侧有一固定的弹射装置，左侧与固定在竖直平面内圆心角为的圆弧轨道平滑连接，之后再与圆心角为的竖直圆弧管道平滑连接。圆弧半径均为，管道内径远小于，点为轨道最高点，其中水平轨道上有一段长为、表面粗糙的段。将质量为的滑块（视为质点）挤压弹簧后由静止释放，滑块将沿轨道运动，滑块与段间的动摩擦因数，其余轨道均光滑，重力加速度为。 (1)若弹簧弹性势能，求滑块第一次运动到圆轨道最低点时的速度和对轨道的压力大小； (2)若滑块飞出点后恰好落到点，求弹簧弹性势能多大； (3)若滑块滑入圆轨道后仍能沿原路返回至水平轨道，求弹簧弹性势能应该满足的条件。 学科网（北京）股份有限公司 $