卷7 机械能守恒定律-【创新教程】2027年高考物理总复习大一轮创新示范卷

创新示范卷（七） 第六章 机械能守恒定律 (75分钟100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) 1.2025年11月14日，神舟二十号航天员乘坐神舟二十一号飞船返回 返回器跳 地球，该载人飞船的返回之旅堪称一场“太空芭蕾”，31马赫（相当 返回器进 出大气层 入大气层 于10.55km/s)的“太空水漂”惊艳世人.如图所示，神舟二十返回 器关闭发动机后利用大气层“水漂”降速，在由α点进入大气层到达 驶 最低点b,又返回从￠点跳出大气层的过程中，下列说法正确的是 A.a→b过程中，大气阻力对该返回器做正功 B.a→b过程中，大气阻力对该返回器做负功 数 C.b→c过程中，大气阻力对该返回器做正功 D.bc过程中，该返回器只受地球引力作用 2.图为某新能源汽车在路面测试照片，假设汽车能在平直轨道上由静止开始 沿直线加速行驶，经过时间t,速度刚好达到最大值vm.设在此加速过程中汽 车电动机的功率恒为P,汽车质量为m,运行中所受阻力恒定.关于汽车加 h 速过程中，下列说法正确的是 ( A.汽车所受阻力为) B.汽车平均速度为 ℃m C.合外力做功为Pt D.汽车位移为vmt一 m 2P 3.如图所示，自动卸货车在水平地面上匀速向右运动，车厢在液压机的作用 下，与水平面夹角为0，质量为的货物相对车厢仍然静止，货车前进L的 过程中，下列说法正确的是 ( A.货物受到的支持力不做功 B.货物受到的摩擦力不做功 C.货物受到的支持力对货物做的功为mgLsin Ocos0 D.货物受到的摩擦力对货物做的功为mgLsin Ocos0 4.排球是许多人喜爱的体育项目之一，如图所示为某同学将排球竖直向上垫 起，一段时间后排球落回地面.已知排球在最高点时的重力势能为1J,落到 地面时的重力势能为一2J,下列说法正确的是 ( A.重力对排球所做的功等于重力与路程的乘积 B.上升阶段排球克服重力做的功大于下降阶段重力做的功 C.排球在最高点的重力势能大于落到地面时的重力势能 D.考虑阻力时，上升阶段排球的重力做的功和重力势能变化量绝对值间的关系为|W。| >|△E.1 5.如图所示，在粗糙水平地面上一个物体以初速度。冲向固定在竖直墙壁上的 轻质弹簧.关于该物体从开始向左运动到弹簧压缩至最短的过程中，下列说法 000000 中正确的是 777777777777 A.弹簧的弹力对物体做正功，弹性势能减少 B.物体的加速度先保持不变，后逐渐变大 C.物体所受摩擦力对物体先做负功后做正功 D.物体所受合外力对物体做功为零 7-1 6.如图为学校科学技术小组做的新能源汽车模型，主要靠太阳能来驱动.现 将小车模式调整为以恒定功率P启动，由静止出发，经过时间t刚好达到最 大速度℃m,已知小车质量为m,运动时所受阻力恒为f,则下列说法正确 的是 ) A.小车出发后一段时间内先做匀加速直线运动 B.小车出发后一段时间内先做加速度逐渐增大的运动 C.小车的最大速度m一√m t D,小车从静止出发到刚好达到最大速度时发生的位移大小为 2f 7.冬梦飞扬，冬奥梦圆.第二十四届冬季奥林匹克运动会在北京开幕.跳台滑雪是一项深受勇敢 者喜爱的滑雪运动.图甲为某跳台滑雪运动员从跳台α（长度可忽略不计）处沿水平方向飞出、 经2s在斜坡b处着陆的示意图，图乙为运动员从α到b飞行时的动能E随飞行时间t变化的 关系图像.不计空气阻力作用，重力加速度g取10m/s2,则下列说法正确的是 () ↑E/(×10J) A.斜坡的倾角为30° B.运动员在a处的速度大小为20m/s C.运动员运动到b处时重力的瞬时功率为1.2×104W D.运动员在0.8s末时离坡面的距离最大 二、多项选择题（本题共3小题，每小题6分，共18分.在每小题给出的四个选项中，有多项符合 题目要求，全部选对得6分，选对但不全的得3分，有选错的得0分) 8.我国CR400BF型复兴号智能高铁在平直轨道上启动，列车总质量为4.0×10kg, 以1.0/s2的加速度由静止开始加速，经20s达到额定功率后保持额定功率 行驶.已知行驶时阻力为列车总重力的2.5%，重力加速度为10/s2,则下列 判断正确的是 ( A.列车的额定功率为1.0×10W B.列车能达到的最大速度为120m/s C.第12s时牵引力的瞬时功率为6.0×10°W D.当车速为40m/s时，加速度大小为0.35m/s 9.在倾角为37°的斜面底端给小物块一初动能，使小物块在 0K0 足够长的粗糙斜面上运动，如图甲所示.若小物块在上滑 30 和下滑过程中其动能Ek随高度h的变化如图乙所示，g 20 =10m/s2和sin37°=0.6，则小物块 ( 10 A.上滑的最大距离为5m 137o 77777777777777 B.所受的摩擦力大小为2N 0 123h/m 甲 乙 C.质量为2kg D.动摩擦因数μ=0.2 10.古代抛石机原理简化如图所示，轻杆AB可绕转轴O在竖直面内转动，两臂 长度分别为OA=2m、OB=8m.A处固定质量为24kg的重物，B处放一 质量为1kg的石块.将轻杆拉到水平并从静止释放，当轻杆运动到竖直位置 8m 时石块脱离轻杆.重物与石块均可看成质点，不计空气阻力和摩擦力，取重力加 速度大小g=10m/s,下列说法正确的是 ( 777/7777 A.从释放到抛出前，石块机械能守恒 B.石块脱离瞬间，石块所受重力的功率为0 C.石块脱离瞬间的速度大小为20√2m/s D.石块脱离前瞬间，OA段轻杆上的弹力大小为480N 7-2 三、非选择题（本题共5小题，共54分） 11.(6分)在利用如图所示的装置“验证机械能守恒定律”的实验中 (1)供实验选择的重物有以下四个，应选择 A.质量为10g的砝码 纸带 B.质量为200g的木球 C.质量为50g的塑料球 D.质量为200g的铁球 (2)实验中，某实验小组得到如图所示的一条理想纸带，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 点的周期为T,重物的质量为m,从打O点到打B点的过程中，重物的重力势能减少量△E, ,动能增加量△E= 0.3 (3)大多数同学的实验结果显示，重力势能的减少量大于动能的增加量，主要原因是 A.利用公式v=gt计算重物速度 B.利用公式v=√2gh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 (4)某同学利用他自己实验时打出的纸带，分别测量出打出的各点到第一个点 之间的距离h,算出各点对应的速度，以h为横轴，。v为纵轴画出了如图所 示的图线，图线未过原点O的原因是 0 12.(8分)李华利用气垫导轨“验证机械能守恒定律”，实验装置 光电门 如图所示.将气垫导轨水平放置，滑块放在最右侧，并通过轻 绳连接托盘和砝码.测得挡光条的宽度为d,托盘和砝码总质 气垫导轨 量为m,滑块与挡光条的总质量为M.实验开始时，将滑块移 至图示位置，测得挡光条到光电门距离为(d《),由静止释托盘和陆码 放滑块，读出挡光条通过光电门的挡光时间为t.已知当地重力加速度为g,不计一切摩擦和 空气阻力. (1)请选择合适的研究对象，写出验证机械能守恒定律所需要满足的表达式 (2)某次实验中李华测量得滑块和遮光条的质量M=400.0g、钩码的质量m=100.0g、遮光 条宽度d=0.45cm,滑块静止释放时遮光条中点与光电门光源之间l=60.00cm,遮光条遮光 时间t=3.05s,当地重力加速度g=9.8m/s.则遮光条通过光电门时v= m/s,测量 过程中系统重力势能的减少量△E,= J,滑块和钩码增加的动能总和为△E=J. (结果均保留3位有效数字) (3)若测量相对误差)△E。△EX100%<5%可判定验证成功，则李华同学的实验是否 △E 成功？若成功请回答“成功”，若不成功，请写出一条实验失败可能的原因： 13.(10分)遥控小汽车在驱动电机提供的F=10N作用下从A处由静止开始在水平面上运动，运 动中发现前方B处有一障碍物，立即关闭驱动电机，小汽车恰好不撞上障碍物.已知小汽车质 量为m=1kg,A、B之间距离为x=20m,小汽车受到的阻力是其重力的0.5倍，取重力加速 度g=10m/s2. (1)求小汽车从开始运动到关闭驱动电机的时间； (2)若小汽车从A点由静止开始以额定功率启动，经t。=4.0s后关闭驱动电机，小汽车也恰 好不与障碍物相撞，求小汽车电机的额定功率. 7-3 14.(14分)如图所示，某次特技表演中，一摩托车手沿平直路 面向右行驶，关闭发动机后，摩托车从路面末端A点以大 77777777777777777777777 小v。=20/s的速度水平飞出，恰好从固定在竖直面内的 粗糙圆弧轨道上（圆心为O)的B点沿切线进入圆弧轨道， B 并恰好能沿圆弧轨道通过最高点C.已知圆弧轨道的半径 R=10m,O、B两点的连线与竖直方向的夹角0=37°.人与摩托车整体（视为质点）的质量m =240kg,取重力加速度大小g=10m/s2,sin37°=0.6，cos37°=0.8，不计空气阻力.求： (1)A、B两点间的水平距离x; (2)整体从B点运动到C点的过程中，克服轨道阻力做的功W 15.(16分)如图所示，长为1m的传送带以4m/s的速度沿顺时针方向匀速转动，倾角为37的斜 面下端靠近传送带左端B并平滑连接，质量为2kg的长木板静止在水平面上，其左端紧靠传 送带的右端C,木板右端不远处有一个平台，木板上表面和传送带上表面在同一水平面上，将 质量为1kg的小物块（可视为质点）从斜面上的A点由静止释放，物块下滑h=0.6m的高度 滑上传送带，物块经传送带滑上长木板，当物块与木板恰好速度达到相等时木板与平台碰撞 并立即静止，此后物块恰好能滑到木板右端，物块与斜面和木板之间的动摩擦因数均为= 0.5,物块与传送带间的动摩擦因数为2=0.4，木板与地面间的动摩擦因数为4=0.1，重力加 速度g取10m/s2,sin37°=0.6，cos37°=0.8，求： Q -379 ⊙→⊙ 平台 (1)物块滑上传送带时的速度大小； (2)物块在传送带上运动的时间； (3)木板的长度. 7-4 创新示范卷（七） (物理)答题卡 姓 名 准考证号 条形码粘贴区（居中) 缺考 注意事项 填涂样例 1.答题前，考生先将自己的姓名、准考证号填写清楚，并认真在规定位置贴 口 正确填涂 好条形码。 违纪 2.选择题必须使用2B铅笔填涂：非选择题必须使用0.5毫米及以上黑色字 错误填涂 迹的签字笔书写，要求字体工整，笔迹清楚。 3.严格按照题号在相应的答题区域内作答，超出答题区域书写的答案无效 ☑X☒○ 4.保持卡面清洁，不装订，不要折叠，不要破损。 )0历享 选择题 (共46分，1~7小题，每小题4分，8一10小题，每小题6分) 正确填涂 1ABCD 2AE回 3ABC回 4A®CD 5Ag回 G ABCD 7A®回 8AB@回 9A®CD 10A®⊙回 在 题 非选择题（共54分）（需用0.5毫米黑色签字笔书写） 目 答 11.(6分) 区 (1) 内作答 (2) 超 (3) (4) 答案无效 12.(8分) (1) (2) (3) 请在各题目的答题区域内作答，超出边框的答案无效 物理答题卡（七）第1页（共4页） 请在各题目的答题区域内作答，超出边框的答案无效 13.(10分) 请在各题目的答题区域内作答，超出边框的答案无效 请在各题目的答题区域内作答，超出边框的答案无效 物理答题卡（七）第2页（共4页） 考生 考生务必将姓名、座号用0.5毫米黑色签字笔认真填写在书写框内，座号的每个 必填 姓名 座号 书写框只能填写一个阿拉伯数字.填写样例：若座号02，则填写为回回 请在各题目的答题区域内作答，超出边框的答案无效 14.(14分) A 0 B 请在各题目的答题区域内作答，超出边框的答案无效 请在各题目的答题区域内作答，超出边框的答案无效 物理答题卡（七）第3页（共4页） 请在各题目的答题区域内作答，超出边框的答案无效 15.(16分) 37 B ⊙)+ ⊙》 平台 7777777777777777777777777777777777 请在各题目的答题区域内作答，超出边框的答案无效 请在各题目的答题区域内作答，超出边框的答案无效 物理答题卡（七）第4页（共4页）物理 创新示范卷（七） 题号 2 6 1 8 9 10 答案 B 0 0 C B 0 o AC AB BD 1.B[在a→b和b>c整个过程中，该返回器在大气层 6.D [以恒定功率P启动，由静止出发，根据P=F,a 中运动，大气阻力方向与运动方向相反，因此大气阻 力均对该返回器做负功，选项A、C错误，B正确；b→C F一上，速度增大，牵引力减小，加速度减小，小车先 m 过程中，该返回器除受地球引力作用外，还受到大气 做加速度减小的变加速直线运动，当加速度减为0 阻力作用，D错误.] 时，速度达到最大值，小车随后做匀速直线运动，故A、B 2.D[电动机的功率恒为P,根据P=Fv,可知随着小 错误：小车从静止出发到刚好达到最大速度，根据动能定 车速度的增加，小车受到的牵引力逐渐减小，而阻力 1 恒定，故加速过程中小车加速度减小，当牵引力等于 理有P1-fπ=2m品，解得 2P,x= m f 阻力时，速度最大，加速过程中小车所受阻力为f= 卫，根据速度因像判断平均速度大子故A,B错 2,故C错送D正确，了 7.C[设运动员在a处的速度大小为v0,根据图乙可得 误： 2m6=3×10J,2m(6+号)=-15X103J,其中u 1 1 =gt=20m/s,联立解得=10m/s,m=60kg,则运 动员运动到b处时重力的瞬时功率为P=mg心，=1.2× 0 104W,故B错误，C正确；t=2s时，运动员落在斜坡 加速过程中，根据动能定理可得小车受到的合外力所 1 28 微的功W6=PI-f=弓md<P,故C错误：幸引 上，斜坡的倾角满足tan0= -=1,解得0=45°，故 vot A错误：运动员离坡面距离最远时，速度方向与坡面 力微的功为W华=P=f任十子m品，解得x=t 平行，有tan0=父=1，解得=18，故D错误.] 驴D正痛] 8.AC[根据题意可知阻力大小f=0.025mg 3.D[对货物受力分析可知， 1.0X105N,匀加速阶段，由牛顿第二定律得F-f 货物受到的支持力与运动方向之 ma,解得F=5X105N,匀加速阶段最大速度为v=at 间的夹角为钝角，故货物受到的 =20m/s,则额定功率为P=F0=1.0×107W,故A 支持力对货物做负功，根据功的 定义知WN=(mgos0》·L·cos7mw9w97 正确：凝大连度为号=100ns,故B错误：第 mg 12s时的瞬时速度为v12=at12=12m/s,瞬时功率为 (受+0）=-g.sin s0,故 P12=F12=6×106W,故C正确；车速为40m/s时的 A错误，C错误：货物受到的摩擦力与运动方向之间的 牵引力为F0=卫=2,5X105N,由牛颅第二定律得 夹角为锐角，故货物受到的摩擦力对货物做正功，根 U40 据平衡条件知f=mgsin0,根据功的定义知W:= F0一f=ma40,解得此时的加速度大小为a40= (mgsin0)·L·cos9=mgLsin0cos0,故B错误，D 0.375m/s2,故D错误.] 正确.门 9.AB[由图乙可知，小物块上滑的最大距离为L= 3 4.C[重力对排球所做的功等于重力与竖直高度的乘 sin37=0.6m=5m,故A正确：由题图乙，根据动能 h 积，选项A错误：排球在最高点时的重力势能为1J, 上升阶段排球克服重力做功为1J:落到地面时的重 定理程-f·7X2=20」一40J,解得小指失所安 力势能为一2J,则下降阶段重力做功3J,则上升阶段 的摩擦力大小为f=2N,故B正确；小物块上滑过程 排球克服重力做的功小于下降阶段重力做的功，选项 B错误：排球在最高，点的重力势能大于落到地面时的 中根据动能定现得一以一f·7=0一01，解 重力势能，选项C正确：上升阶段排球的重力做的功 得小物块质量为m=1kg,故C错误；根据f= 和重力势能变化量绝对值间的关系为|WG|=|△E。|, 4 ng cos37°=2N,解得动摩擦因数为4=0.25，故D 与是否有阻力无关，选项D错误.门 错误.] 5.B[物块接触弹簧后，弹簧的弹力对物体做负功，弹 10.BD[从释放到抛出前，石块的重力势能和动能都增 簧的形变量增加，则弹簧的弹性势能增加，选项A错 加，故石块的机械能不断增加，故A错误；石块脱离 误：物块接触弹簧之前，物块的加速度不变，接触弹簧 瞬间，石块的瞬时速度水平向右，重力的瞬时功率为 后物块的加速度a=巴g十虹，则随压缩量的增加，物 PG=mgvcos90°=0，故B正确；设石块脱离轻杆的 m 瞬间重物的速度为1，石块的速度大小为2，对石块 体的加速度逐渐变大，选项B正确：物体所受摩擦力 和重物组成的系统，根据机械能守恒定律有1g· 对物体一直做负功，选项C错误：根据动能定理，物体 所受合外力对物体做功等于动能变化量，可知W合= 0A一m:g·0B=子m1听十m喝，石块与重物的 0-m喝，不为索，选项D错误.] 角速度相等，根据=四，可得建定关系=了，郎 答案-14 创新示范卷·参考答案 得v1=2√5m/s,2=8√5m/s,故C错误；石块脱离 威速阶段由运动学公式有 =x2 前辞间，对重物分新有T-mg=济，解得T 又x=x1十x2, 480N,故D正确.] 联立解得t=2s. 11.解析：(1)为了减小空气阻力的影响，重物应选用质 (2)小汽车从A点由静止开始以额定功率启动，设额 量大、密度大的小球，则最优选择为质量为200g的 定功率为P弧，对全程根据动能定理有 铁球.故选D. P额to-0.5mgx=0, (2)打。，点到打B点的过程中，重物的重力势能减少 解得P颜=25W. 量为△Ep=mghB 答案：(1)2s(2)25W 根据匀变速直线运动中间时刻速度等于该段过程的 14,解析：(1)设整体通过B点时的速度大小为，有 平均速度，则重物在B点的速度大小为)B= hc-hA =c0s0, 2T 整体通过B点时的竖直分速度大小yy=ysin日 打O点到打B点的过程中，动能变化量为△Ek= 设整体从A点运动到B点的时间为t,有心，=gt, 2 mun2-0-m(hc-h)2 又x=ot, 1 8T2 解得x=30m. (2)由(1)可得y=25m/s,设整体通过C点时的速 (3)使用该公式计算可以得出速度大小，从而求出动 能变化量，但这默认了机械能是守恒的，重力势能变 22 度大小为02，有mg=mR: 化大小等于动能变化大小，故A、B错误；实验中重力 势能的减少量大于动能的增加量，原因为空气阻力 对整体从B点运动到C点的过程，有-W{一mgR(1 和摩擦阻力的影响，故C正确：没有采用多次实验取 +cs9=m-了am3, 平均值的方法会导致偶然误差较大，不会使大多数 解得W=1.98×104J. 实验结果相同，故D错误. (4)图线不过原点，说明开始时物体已经具有速度， 答案：(1)x=30m(2)W=1.98×104J 因此该同学先释放纸带之后才接通了打点计时器的 15.解析：(1)根据动能定理mgh-h1 ng cos0· h 电源或打第一个点时重物下落的速度不为0. sin 6 答案：(1)D(2)mghB m(hc-ha)2 (3)C 2mo2, 8T2 可得物块滑上传送带时的速度大小o=2m/s。 (4)该同学释放纸带之后才接通了打点计时器的电 (2)物块滑上传送带后加速运动，加速度大小a1= 源或打第一个点时重物下落的速度不为0 2g=4m/s2, 12.解析：(1)根据系统减小的势能等于系统增加的动能 假设物块在传送带上一直加速运动，根据x=t十 得mgl= 2M+m() t 2at2, (2)遮光条通过光电门时0 =0.45×10-2 t 3.05X103m/s= 代入数据可得运动的时间1=B一1 2 1.48m/s, 测量过程中系统重力势能的减少量△Ep=mgl= 此时的速度v1=o十at=2√3m/s<4m/s, 0.1×9.8×0.6J=0.588J, 假设成主，因此滑块在传送带上运动的时间为⑤一1 滑块和钧码增加的动能总和为△E=子M2十 28 (3)物块滑上木板后减速运动的加速度a2=1g mw2=0.548J: 1 5m/s2, 木板做加速运动，根据牛顿第二定律41mg一3(M十 (3)根据7= 1△EAEk×100%=0.588-0.548× m)g=Mas, △E 0.588 可得木板的加速度a3=1m/s2, 100%≈7%， 达到共速时，所用时间为t,则y1一a2t=agt, 李华实验不成功，原因气垫导轨未调水平，滑轮或者 托盘存在阻力等： 解得t= 3s, 答案：(1)mgl= M+m 2)1.480.588 共速时的速度边=agt= 3m/s, 0.548 这段时间内物块相对木板的位移L1=十心， U2 (3)不成功，气垫导轨未调水平，滑轮有摩擦或者托 2 盘受到空气阻力不可忽略等 =1m, 13.解析：(1)设小汽车关闭驱动电机前后的加速度大小 分别为a1、a2,根据牛顿第二定律有 木板停止后，物块又滑动的距离L2一2a230m 231 F-0.5mg=ma1,0.5mg=ma2, 31 解得a1=5m/s2,a2=5m/s2, 因此木板的长度L=L十？一30m. 设小汽车从开始运动到关闭驱动电机的时间为，加 1 速阶较根据运动学公式有v=a1t,=2a1, 答案：2ms()5。 30m 答案-15