河南省偃师高级中学2025-2026学年高一下学期周练3.21（动能定理、机械能守恒定律）物理试卷

3.21物理练习 范围：动能定理、机械能守恒定律 时间：75分钟 一、单选题（每题4分，共计40分） 1．（25-26高一下·全国·期末）关于做功和物体动能变化的关系，正确的是（　　） A．动能不变的物体一定处于平衡状态 B．物体的动能不变，所受的合外力必定为零 C．外力对物体做功的代数和等于物体的末动能与初动能之差 D．动力和阻力都对物体做功，物体的动能一定变化 2．（23-24高一下·上海黄浦·期末）如图所示，质量相同的三个小物块a、b、c处在同一高度。a由静止开始沿光滑斜面下滑，b做自由落体运动，c向右以某一初速度v0做平抛运动，三者最终都落在同一个水平面上、若不计空气阻力，下列说法中正确的是（　　） A．三者落地时速度都相同 B．三者的运动时间都相等 C．三者的重力做功都相等 D．三者落地时重力的瞬时功率相等 3．（24-25高一下·江苏无锡·期中）如图所示，把一小球放在竖立的轻弹簧上，并把小球往下按至A位置，迅速松手后，弹簧把小球弹起，小球升至最高位置C，途中经过位置B时弹簧正好处于自由状态（此时弹簧弹力为零）。不计空气阻力，下列说法正确的是（　　） A．从A运动到B的过程中，小球的机械能守恒 B．从A运动到B的过程中，小球的机械能不守恒 C．从A运动到B的过程中，小球的动能一直增大 D．从A运动到C的过程中，小球和弹簧组成的系统势能先增加后减少 4．（2025·云南·高考真题）如图所示，中老铁路国际旅客列车从云南某车站由静止出发，沿水平直轨道逐渐加速到144km/h，在此过程中列车对座椅上的一高中生所做的功最接近（   ） A．4×105J B．4×104J C．4×103J D．4×102J 5．（2025·北京西城·一模）如图所示，一个质量为m的小球，用轻绳悬挂于O点，初始时刻小球静止于P点。第一次小球在水平拉力F1的作用下，从P点缓慢地移动到Q点，此时轻绳与竖直方向夹角为θ；第二次小球在水平恒力F2的作用下，从P点开始运动恰好能到达Q点。不计空气阻力，重力加速度为g。下列说法正确的是（　　） A．第二次水平恒力的大小为 B．第二次到达Q点时绳的拉力比第一次小 C．第二次水平力做的功比第一次多 D．两个过程中绳的拉力均逐渐增大 6．（2024·全国·模拟预测）质量为1kg的物体，在一水平拉力作用下由静止开始在水平面上运动，运动过程中受到地面的摩擦力大小为1N，拉力随位移的变化如图所示，运动1m后撤去拉力，则下列说法正确的是（　　） A． 物体的最大位移为8m B．物体的最大速度为 C．运动过程中合力的最大功率为 D．运动过程中合力的最大功率为 7．（2025·安徽池州·二模）质量为0.2kg的石块从距地面10m高处以30°角斜向上方抛出，初速度v0的大小为10m/s。选抛出点所在水平面为重力势能参考平面，不计空气阻力，g取10m/s2。则从抛出到落地过程中（　　） A．石块加速度不断改变 B．石块运动时间为1s C．落地时石块具有的机械能为10J D．在最高点石块所受重力的功率为 8．（23-24高一下·黑龙江哈尔滨·期中）小球P和Q用不可伸长的轻绳悬挂在天花板上，P球的质量大于Q球的质量，悬挂P球的绳比悬挂Q球的绳短。将两球拉起，使两绳均被水平拉直，如图。将两球由静止释放，在各自轨迹的最低点（    ） A．P球的速度一定大于Q球的速度 B．P球的动能一定大于Q球的动能 C．P球的机械能一定大于Q球的机械能 D．P球所受绳的拉力一定大于Q球所受绳的拉力 9．（23-24高一下·广西百色·期末）如图，手持质量为m、长为L的匀质铁链AB静止于光滑的水平桌面上，铁链的悬于桌面外。现释放铁链至A端恰好离开桌面，此时B端还未落地（　　） A．铁链重力势能的减少量为 B．铁链重力势能的减少量 C．铁链此时速度为 D．铁链此时速度为 10．（2025·河南·模拟预测）如图所示，一个光滑的半径为的半圆形管道在竖直平面内固定放置，为管道圆心，为水平直径。一条两端系有小球的细绳穿过管道，管道内径略大于小球直径，小球大小和绳的质量都忽略不计，小球的质量分别为和，初始时A球离点的距离也为，将A球由静止释放，随后无碰撞地进入管道，细绳始终处于绷紧。已知重力加速度为，下列说法正确的是（　　） A．刚释放时绳上的拉力大小为 B．A球运动到管道的最高点时，管道对小球的作用力向上 C．A球运动到M处时，对管道的压力大小为 D．A球运动到管道最高点时对管道的压力大小为 二、多选题（每题6分，共计24分） 11．（23-24高一下·海南省直辖县级单位·期中）在下面列举的各个实例中，不考虑空气阻力，叙述正确的是（    ） A．甲图中，物体A将弹簧压缩的过程中，物体A机械能守恒 B．乙图中，用平行于斜面向下的大小等于摩擦力的拉力F作用下物体B沿斜面下滑时（斜面A不动），物体B机械能保持不变 C．丙图连在一根轻杆上的两球自由下摆的过程中，A球机械能守恒 D．丁图中，小球在水平面内做匀速圆周运动，小球机械能守恒 12．（2023·河南新乡·二模）如图所示，在长为L的轻杆中点A和端点B分别固定一质量为m、的小球，杆可绕光滑的轴O转动，将杆从水平位置由静止释放。重力加速度大小为g，两球均视为质点，不计空气阻力。下列说法正确的是（　　） A．当杆转到竖直位置时，两球的速度大小相等 B．当杆转到竖直位置时，B球的速度大小为 C．杆在转动的过程中，A球的机械能守恒 D．杆从水平位置转到竖直位置的过程中，杆对B球做的功为 13．（24-25高二上·云南昭通·期末）如图所示，质量为m的小环A套在光滑竖直细杆上，小环A经由跨过光滑固定轻质定滑轮的不可伸长的轻绳与质量为3m的重物B相连。小环A从图中M位置上升至与定滑轮的连线处于水平的N位置，已知，，下列说法正确的是（　　） A．小环A由M到N位置，重物B做加速运动 B．小环A由M到N位置，重物B先失重后超重 C．N位置，小环A的动能为 D．时，小环A与重物B速度关系 14．（2024·江西·二模）一块质量为M的长木板A静止放在光滑的水平面上，质量为m的物体B（视为质点）以初速度从左端滑上长木板A的上表面并从右端滑下，该过程中，物体B的动能减少量为，长木板A的动能增加量为，A、B间摩擦产生的热量为Q（不考虑空气阻力），关于，，Q的数值，下列三个数量关系一定不可能的是（    ） A．，， B．，， C．，， D．，， 三、解答题（15题9分，16题12分，17题15分） 15．（2025·吉林长春·模拟预测）如图所示，与水平地面成37°角的传送带长为10m，以恒定速率2m/s顺时针转动。现将一质量为5kg的货物（可视为质点）无初速度放在传送带的底端M处，货物最终从顶端N处掉落传送带，已知货物与传动带之间的摩擦因数为，，，，求： (1)货物从M运动到N所需要的时间； (2)货物与传送带之间因摩擦而产生的热量； (3)传送带因运送货物需要多消耗的电能。 16． （24-25高一下·江苏无锡·阶段练习）质量分别为m和2m的两个小球P和Q，中间用轻质杆固定连接，杆长为L，在离P球处有一个光滑固定轴O，如图所示。现在把杆置于水平位置后自由释放，在Q球顺时针摆动到最低点位置时，求： (1)小球P的速度大小为多少； (2)在此过程中杆对P球是否做功；若做功，则做功是多少； (3)固定轴O受到杆的作用力大小和方向。 17．（24-25高一下·吉林长春·阶段练习）如图所示，质量为的滑块（可视为质点）放在光滑平台上，向左缓慢推动滑块压缩轻弹簧至点，释放后滑块以一定速度从点水平飞出后，恰好从点无碰撞滑入竖直平面内的光滑圆弧轨道，然后从点进入与圆弧轨道相切于点的水平面，同一竖直平面内的光滑半圆轨道与水平面相切于点。已知圆弧轨道的半径，两点的高度差，光滑圆对应的圆心角为，滑块与部分的动摩擦因数，，重力加速度。求： (1)弹簧对滑块做的功； (2)滑块到达圆弧末端时对轨道的压力； (3)滑块冲上半圆轨道后中途不会脱离半圆轨道，轨道的半径满足的条件。 《3.21物理练习》参考答案 题号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 答案 C C B B B D C D A D 题号 11 12 13 14 答案 BD BD BC CD 1．C 【详解】AB．动能不变的物体不一定处于平衡状态，如物体做匀速圆周运动时动能不变，但合外力不为零，物体处于非平衡状态，合外力不为零，故AB错误； C．根据动能定理，外力对物体做的总功等于物体动能的变化量，故C正确； D．动力和阻力都对物体做功时，若它们的代数和为零，则动能不变，故D错误。 故选C。 2．C 【详解】A．根据机械能守恒定律可知 可知，三者落地时速度大小都相同，但是方向不同，选项A错误； B．b和c竖直方向的运动相同，则运动时间相同；a竖直加速度小于bc，则运动时间较长，选项B错误； C．根据 可知，三者的重力做功都相等，选项C正确； D．根据 可知，bc竖直速度相等，则重力的瞬时功率相等，a的竖直速度较bc小，则重力的瞬时功率较小，选项D错误。 故选C。 3．B 【详解】AB．从A运动到B的过程中，弹簧弹力对小球做正功，小球的机械能增加，故A错误，B正确； C．从A运动到B的过程中，弹力一开始大于重力，小球向上加速运动，当弹力等于重力时，小球的速度达到最大，之后弹力小于重力，小球向上减速运动，所以小球的动能先增大后减小，故C错误； D．从A运动到C的过程中，只有重力和弹簧弹力做功，小球和弹簧组成的系统机械能守恒，由于小球的动能先增大后减小，则小球和弹簧组成的系统势能先减少后增加，故D错误。 故选B。 4．B 【详解】高中生的质量约为50kg，根据动能定理有 故选B。 5．B 【详解】AB．第一次小球缓慢移动，小球处于平衡状态，解得 绳中张力 随着的逐渐增大，力F、T逐渐增大，当时，有， 在第二次运动过程中，根据动能定理有 解得 故第一个过程中，拉力F在逐渐变大，且最大值一定大于F′，选项B正确，A错误； C．第一次小球缓慢上升，可认为速度为零；第二次在水平恒力F′作用下，从P点开始运动并恰好能到达Q点，此过程中，小球恰能到达Q点，说明vQ=0，即两次拉力做功都等于小球重力势能的增加量，选项C错误； D．在第二次运动过程中，根据平行四边形定则可知，重力与水平拉力的合力为，恒定不变，方向与竖直方向成角，整个过程中小球先加速后减速，当小球运动至轻绳与竖直方向成角时，速度最大，根据牛顿第二定律和向心力公式 可得 可知此时轻绳中的拉力亦最大，即第二种情况下轻绳的拉力先增加后减小，选项D错误。 故选B。 6．D 【详解】A．设物体位移为，拉力为变力，变力做功为图像围成的面积，则拉力做功为 由能量守恒知 代入得 A错误； B．由动能定理知，物体的最大速度为，则 代入得 B错误； CD．当运动过程中合力最大时，拉力为，速度最大时，合力功率最大为 C错误，D正确。 故选D。 7．C 【详解】A．石块在空中运动，不计空气阻力，仅受重力作用，因此加速度恒为，故A错误； B．石块在竖直上做上抛运动，取竖直向下为正方向，则 解得，故B错误； C．全过程机械能守恒，落地时石块的机械能等于初始的机械能 即 选抛出点所在水平面为重力势能参考平面，则 所以，故C正确； D．最高速度只有水平速度，竖直速度为0，所以最高重力功率为0，故D错误。 故选C。 8．D 【详解】A．根据机械能守恒定律得 解得 绳越长速度越大，所以P球的速度一定小于Q球的速度，A错误； B．根据机械能守恒定律得 无法比较两球的动能，B错误； C．取天花板为零势面，P球的机械能等于Q球的机械能，均等于零，C错误； D．根据牛顿第二定律得 解得 质量越大拉力越大，所以P球所受绳的拉力一定大于Q球所受绳的拉力，D正确。 故选D。 9．A 【详解】AB．取桌面为零势能面，整个铁链的质量为m，重力势能减小量为 故A正确；B错误； CD．释放铁链至A端恰好离开桌面，由于桌面无摩擦，整个链条的机械能守恒。取桌面为零势能面， 根据机械能守恒定律得 解得 故CD错误。 故选A。 10．D 【详解】A．刚释放时设绳上拉力为，对A有 对B有 联立可得 故A错误； C．当球运动到点的过程中，有 解得 弹力提供向心力，有 故C错误； BD．球运动到最高点的过程中，根据动能定理有 联立两式可得 在最高点时，向心力 解得 管道给小球的弹力向下，B错误，D正确。 故选D。 11．BD 【详解】A．甲图中，物体A将弹簧压缩的过程中，物体A与弹簧组成的系统机械能守恒，由于弹簧的弹性势能不断增加，故物体A的机械能不断减少，故A错误； B．乙图中，用平行于斜面向下的大小等于摩擦力的拉力F作用下物体B沿斜面下滑时（斜面A不动），对物体B，除重力外的其他力所做功的代数和为零，故物体B机械能保持不变，故B正确； C．连在一根轻杆上的两球自由下摆的过程中，两个球间的轻杆要做功，两球的机械能一个增加，另一个减小，系统机械能守恒，所以A球机械能不守恒，故C错误； D．小球在水平面内做匀速圆周运动，动能不变，重力势能不变，小球机械能守恒，故D正确。 故选BD。 12．BD 【详解】A．两球属于同轴转动，角速度相等，根据 由于两球圆周运动的半径不同，可知，当杆转到竖直位置时，两球的速度大小不相等，A错误； B．在杆转到竖直位置过程有 此时B球的速度大小 解得 B正确； D．杆从水平位置转到竖直位置的过程中，令杆对B球做的功为W，则有 解得 D正确； C．根据上述，杆对B做正功，则球B的机械能增大，由于A、B构成的系统只有重力势能与动能的转化，即A、B构成的系统机械能守恒，可知A球的机械能减小，即杆在转动的过程中，A球的机械能不守恒，C错误。 故选BD。 13．BC 【详解】AB．设轻绳AO与竖直方向的夹角为，将小环A的速度正交分解结合关联速度可知 最初小环A、重物B的速度均为0，当小环A运动到N点时 故对应的重物B的速度也为0，即重物B先加速下降后减速下降，先失重后超重，故A错误，B正确； C．小环A从M位置到N位置过程，小环A、重物B组成的系统机械能守恒，有 解得小环A运动到N位置时的动能 故C正确； D．当时， 故D错误。 故选BC。 14．CD 【详解】设物体与木板间的摩擦力大小为，木块B的位移为，木板A的位移为，对A有 对B有 且 A和B运动的图像为 图线与坐标轴围成的面积表示物体的位移，可看出 所以有 选不可能的，故选CD。 15．(1) (2) (3) 【详解】（1）货物放上传送带，受力分析得            得 加速到与传送带共速，由 得 由 得             剩余位移做匀速运动，由 得         故 （2）时间内传送带运动         传送带相对货物的位移大小为                （3）货物增加的动能                    增加的重力势能                    故传送带因运送货物需要多消耗的电能 16．(1) (2) (3)，方向向下 【详解】（1）在Q球顺时针摆动到最低点位置时，设小球P的速度大小为，则Q的速度为，根据系统机械能守恒可得 由于两球是做同轴转动，所以两球的角速度大小相等，由，可知 联立解得， （2）在此过程中P球的机械能增加量为 由功能关系可知，小球P机械能的增加量等于杆对小球P所做的功，即其做功为。 （3）在Q球顺时针摆动到最低点位置时，对小球P，根据牛顿第二定律可得 解得 即杆对球P为向上的支持力，则根据牛顿第三定律可知上部分杆对O点有向下的弹力，大小为。对小球Q，根据牛顿第二定律可得 解得 杆对球Q为向上的支持力，则根据牛顿第三定律可知下部分杆对O点有向下的弹力，大小为。固定轴O带的杆的作用力大小 方向向下。 17．(1)18J (2)，方向竖直向下 (3)或 【详解】（1）根据能量守恒有 由题意知， 解得 （2）滑块由点到点由动能定理得 又 根据牛顿第二定律 解得 由牛顿第三定律可得，滑块到达圆弧未端时对轨道的压力大小为，方向竖直向下。 （3）滑块冲上半圆轨道后不会脱离轨道运动，分两种情况：一是到达与圆心等高处时速度恰好为零；二是到达半圆弧轨道最高点。 ①到达与圆心等高处时速度恰好为零 由动能定理得 解得 ②滑块能够到达半圆弧轨道最高点 由动能定理得 在最高点，重力恰好提供向心力 解得 综上，若滑块冲上半圆轨道后不会脱离轨道运动，则满足或 - 2 - 1 学科网（北京）股份有限公司 $