第八章 机械能守恒定律 单元练习-2025-2026学年高一下学期物理人教版必修第二册

2025-2026学年下学期人教版必修二第八章机械能守恒定律 学校:___________姓名：___________班级：___________考号：___________ 一、单选题 1．下列说法错误的是（　　） A．匀速圆周运动物体的加速度和速度均发生变化 B．匀速圆周运动的物体运动过程中合力对物体做功为零 C．做平抛运动的物体加速度不变 D．物体做曲线运动的条件是所受合力与初速度方向不一致 2．某快递公司用无人机向山区配送急救药品。无人机载药后从卫生院平台由静止竖直起飞，其升力随高度变化规律如图所示。则从起点到升至高度为15m的过程中，升力对无人机做的总功为（　　） A．100J B．400J C．200J D．300J 3．研究“蹦极”运动时，在运动员身上系好弹性绳并安装传感器，可测得运动员竖直下落的距离及其对应的速度大小。根据传感器收集到的数据，得到如图所示的“速度-位移”图像。若空气阻力和弹性绳的重力可以忽略，根据图像信息，下列说法正确的是（　　） A．弹性绳原长约为15m B．当运动员下降10m时，处于超重状态 C．当运动员下降约15m时，绳的弹性势能最大 D．当运动员下降20m时，其加速度正在增大 4．2024年，郑钦文斩获中国在巴黎奥运会上首枚网球女单金牌。若在比赛过程中郑钦文从某一高度将质量为m的网球击出，网球击出后在空中飞行的速率v随时间t的变化关系如图所示，时刻网球落到对方的场地上。以地面为参考平面，网球可视为质点，不计空气阻力，重力加速度大小为g。下列说法正确的是（　　） A．击球点到落地点间的水平距离为 B．网球上升的高度为 C．运动过程中网球重力势能的最大值为 D．从开始计时，网球重力的瞬时功率与时间之比为 5．如图所示，在轻弹簧的下端悬挂一个质量为m的小球A，将小球A从弹簧原长位置由静止释放，当小球A下降的高度为h时，其速度为v，重力加速度为g（不计空气阻力）则在此过程中小球克服弹力做的功为（　　） A． B． C． D． 6．如图所示，AB为四分之一圆弧轨道，BC为水平直轨道，圆弧的半径为R，BC的长度也是R。一质量为m的物体，与两个轨道间的动摩擦因数都为μ，它由轨道顶端A从静止开始下滑，恰好运动到C处停止，不计空气阻力，重力加速度为g，那么物体在AB段克服摩擦力所做的功为（　　） A．μmgR B．mgR C．mgR D．（1－μ）mgR 7．如图甲所示，足够长的固定斜面倾角为，斜面底端有一质量为的物块（可视为质点）。现用一沿斜面向上的恒力使物块由静止开始沿斜面向上运动，取斜面底端为零重力势能参考点，运动过程中物块机械能与物块位移的关系如图乙所示，重力加速度取，，。下列说法正确的是（　　） A．物块的加速度大小为 B．物块由静止开始沿斜面向上滑动2 m时的速度大小为 C．物块与斜面之间的动摩擦因数为0.25 D．物块沿斜面向上滑动2 m的过程中，物块与斜面间因摩擦产生的热量为24 J 8．如图所示，用一水平向左的力将质量为0.4kg的滑块（视为质点）压在竖直墙面上，滑块从离地面的高度为5m处由静止开始滑下，当采用国际单位制时，力的大小F与滑块下滑的距离x之间的函数关系式为。已知滑块与墙面间的动摩擦因数为0.1，取重力加速度大小，认为最大静摩擦力等于滑动摩擦力。下列说法正确的是（　　） A．滑块下滑过程中克服摩擦力做的功为8J B．滑块下滑过程中机械能的减少量为6J C．滑块下滑过程中动能的增加量为20J D．滑块滑到地面前瞬间的速度大小为9m/s 二、多选题 9．如图所示，质量为M的木块放在光滑的水平面上，质量为m的子弹以速度沿水平方向射中木块，并最终留在木块中与木块一起以速度v运动。已知当子弹相对木块静止时，木块前进距离为L，子弹进入木块的深度为x，若木块对子弹的阻力F恒定，则下列关系式中不正确的是（　　） A． B． C． D． 10．如图所示，绷紧的足够长的水平传送带始终以恒定速率运行。一个质量为m的小物块也以的速度从与传送带等高的光滑水平地面上的A处滑上传送带。从小物块滑上传送带到离开传送带的过程中，下列说法正确的是（　　） A．传送带对小物块的摩擦力方向一直向右 B．传送带对小物块所做的功为 C．物块对传送带做的功为 D．传送带与小物块产生的内能为 三、实验题 11．在“验证机械能守恒定律”的实验中 (1)下列操作正确的是________ A． B． C． (2)实验常选用电磁打点计时器，最符合电磁打点计时器工作要求的电源电压是（　　） A．直流 B．直流 C．交流 D．交流 (3)实验中，用打点计时器打出一条纸带，如图所示，点为打点计时器打出的第一个点。选取连续打出的点、、为计数点，各计数点间距离已在图上标出。已知打点计时器所用交流电源的频率为，重物质量，从释放到打下点，重物减少的重力势能为__________；打下点时，重物的动能为__________（重力加速度为）。若与近似相等，则机械能守恒。 (4)该小组测量从第一点O到其余各点间的距离为重物下落的高度h，并计算出各点对应的速度v，然后以v²为纵轴，以h为横轴，作出v2-h图像。若在误差允许的范围内图像是一条过原点且斜率约为______（填选项字母）的直线，则验证了机械能守恒定律。（重力加速度大小取9.8m/s2） A．4.9 B．9.8 C．19.6 12．某实验小组通过下落的小球验证机械能守恒，实验装置如图甲所示。通过电磁铁吸附小球，断电时小球下落。经测量小球的直径，用最小刻度值为1 cm的刻度尺测量从小球上端到光电门测光孔的距离。 (1)根据图甲读出________cm； (2)某次实验中小球经过光电门的时间为：，则测出小球的速度为________m/s（结果保留2位有效数字）； (3)多次改变高度，测出多组数据，绘制图像，如图乙所示。测算出图像的斜率值。检验斜率与当地重力加速度满足关系________，则可以验证机械能守恒： (4)在数据处理无误的情况下，实验小组测量出的值明显大于理论值，最合理的解释是（　　） A．空气阻力对小球运动的影响 B．球心没有对准光电门通光孔 C．距离的测量值偏大 四、解答题 13．阿基米德螺旋泵是阿基米德发明的一种螺旋水泵，这是历史上最早的水泵，其结构示意图如图所示，水泵出水口与水面高度差，某人匀速转动手柄的角速度，一个周期内有的水从出水口流出。抽水过程认为水是缓慢运动的，取重力加速度大小。 (1)求一个密封舱内的水从底部到顶部增加的重力势能； (2)若该水泵能量转化效率为50％，求转动把手的平均功率。 14．如图所示，为长度的水平光滑轨道，为固定在竖直面内半径的光滑四分之一圆弧轨道，两轨道在点平滑连接，质量的物块（可视为质点）静止在点。现用一水平向右大小为的力作用在物块上，运动到点时撤去。不计空气阻力，重力加速度。求： (1)力对物块做的功； (2)物块到达点时的速度大小； (3)物块从点脱离轨道后上升的最大距离。 15．如图甲所示，轻质动滑轮下方悬挂重物A、轻质定滑轮（固定）下方悬挂重物B，悬挂滑轮的轻质细线竖直，A在水平地面上。A的质量为m，B的质量为km，不计一切阻力，重物和滑轮均视为质点，重力加速度为g。 (1)k为何值时，A对地面的压力恰好为零； (2)k=1时，图甲所示位置释放，当B的位移为h时（未落地），求B的速度大小v； (3)如图乙所示，k=2，把A固定在地面上，所有绳子恰好拉直无作用力，B从图示位置静止释放，图中所示绳长L且与水平方向夹角为30°，求B刚运动到最低点时，A与动滑轮间的绳中拉力大小FA。 试卷第1页，共3页 试卷第1页，共3页 学科网（北京）股份有限公司 《2025-2026学年下学期人教版必修二第八章机械能守恒定律》参考答案 题号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 答案 D B D D D D B B AB AD 1．D 【详解】A．匀速圆周运动的速度为矢量，方向沿轨迹切线时刻变化；向心加速度方向始终指向圆心，也时刻变化，因此加速度和速度均发生变化，故A正确； B．匀速圆周运动的合力为向心力，方向始终与速度方向垂直，夹角，其瞬时功率，始终为零，因此合力对物体做功为零，故B正确； C．平抛运动仅受重力作用，加速度为恒定的重力加速度，大小和方向都不改变，故C正确； D．物体做曲线运动的条件是：合力不为零，且合力方向与速度方向不在同一直线上。如果合力与初速度方向相反（二者方向不一致但共线），物体做匀减速直线运动，不是曲线运动，故D错误。 故选D。 2．B 【详解】图像与横轴围成的面积即为升力F做的功，即，故ACD错误，B正确。 故选B。 3．D 【详解】A．运动员速度最大时，加速度为0，由平衡条件可知弹性绳的弹力等于重力，此时弹性绳处于伸长状态，所以弹性绳的原长小于15m，故A错误； B．运动员下降10m过程中加速度方向向下，处于失重状态，故B错误； C．当运动员下降到速度为0时，绳的弹性势能最大，由图可知，该位置在25m之后，故C错误； D．当运动员下降20m时，速度在减小，说明弹力大于重力，且随着位移增大，弹性绳的伸长量增大，根据 可知加速度正在增大，故D正确。 故选D。 4．D 【详解】A．由题图可知，郑钦文从某一高度将网球击出，网球的速度先变小后变大，时刻网球处于最高点，速度方向水平，速度大小。可见网球水平方向匀速直线运动的速度为，击球点到落地点间的水平距离，故A错误； B．网球被击出时竖直方向的分速度 所以网球上升的最大高度为，故B错误； C．网球落地时竖直方向的分速度 网球运动过程中离地的最大高度 所以网球运动过程中最大的重力势能为，故C错误； D．从开始计时，重力的瞬时功率 故重力的瞬时功率与时间之比为，故D正确。 故选D。 5．D 【详解】在此过程中，根据动能定理有 可得小球克服弹力做的功 故选D。 6．D 【详解】设物体在AB段克服摩擦力所做的功为，对物体从A到C的全过程，由动能定理得 解得 故选D。 7．B 【详解】C．由能量守恒可知，拉力F和摩擦力对物块做的功等于物块机械能的增加量，所以图（b）中图线的斜率 解得，故C错误； A．由牛顿第二定律可知，物块沿斜面上滑的加速度大小为，故A错误； B．由运动学公式可知，物块向上滑动2m时，速度的大小为，故B正确； D．物块沿斜面向上滑动的过程中，物块与斜面间摩擦产生的热量，故D错误。 故选B。 8．B 【详解】AB．滑动摩擦力的公式 因为（N） 解得（N） 作出图像如图所示 可得摩擦力做功为 即滑块下滑过程中克服摩擦力做的功为6J，由功能关系可知，滑块下滑过程中机械能的减少量等于克服摩擦力做的功，即滑块下滑过程中机械能的减少量为6J，故A错误，B正确； C．滑块下滑过程中，由动能定理可得，其中 解得，故C错误； D．因为 代入数据解得，故D错误。 故选B。 9．AB 【详解】D．对子弹分析，由动能定理得 即，选项D正确； C．对木块分析，由动能定理得，选项C正确； AB．对子弹和木块系统分析，有，选项AB不正确。 故选AB。 10．AD 【详解】A．由于传送带足够长，所以小物块滑上传送带后，先向左做匀减速直线运动，速度减为0后，再向右做匀加速直线运动，到达传送带右端离开时，速度刚好与传送带共速，可知传送带对小物块的摩擦力方向一直向右，故A正确 BC．由于小物块离开传送带时的速度大小为，可知小物块的动能变化为0，根据动能定理可知，传送带对小物块所做的功为0，根据牛顿第三定律可知，物块对传送带做的功也为零，故BC错误； CD．设小物块与传送带的动摩擦因数为，则小物块从滑上传送带到离开传送带所用时间为 传送带的位移 物块对传送带所做的功为 小物块与传送带发生的相对位移为 则传送带与小物块产生的内能为 故C错误，D正确。 故选AD。 11．(1)B (2)D (3) (4)C 【详解】（1）在实验开始时，手提重物上方的纸带，使纸带保持竖直且重物靠近打点计时器，释放时能更稳定地让重物从静止开始自由下落，同时减小纸带与限位孔的摩擦。故选B。 （2）电磁打点计时器工作电压是交流8V。故选D。 （3）[1]从释放到打下点，重物减少的重力势能； [2]根据匀变速直线运动的推论，可知打下点时重物的速度为重物从A点到C点的平均速度，则有 则打下点时，重物的动能 （4）根据机械能守恒有 解得 可知图像的斜率为 即在误差允许的范围内图像是一条过原点且斜率约为19.6的直线。 故选C。 12．(1)29.0 (2)2.7 (3) (4)B 【详解】（1）图甲可知 （2）实验中小球经过光电门的速度 （3）根据机械能守恒有 整理得 可知图像斜率为，即满足此关系是可验证机械能守恒。 （4）A．由于空气阻力对小球运动的影响，小球克服空气阻力做功，机械能减小，实验小组测量出的k值小于理论值，故A错误； B．球心没有对准光电门通光孔，导致遮光时间变短，小球的速度偏大，测量出的k值明显大于理论值，故B正确； C．距离L的测量值偏大，则小球下落高度偏大，实验小组测量出的k值小于理论值，故C错误。 故选B。 13．(1) (2) 【详解】（1）一个密封舱内的水从底部到顶部重力做的功为 所以增加的重力势能为 （2）由题意可知转动手柄的周期为 一个周期内有的水被提升，水增加的重力势能为，因为该水泵能量转化效率为50％，设转动把手一个周期内做的功为，根据效率的公式有 代入数据解得 所以转动把手的平均功率为 14．(1) (2) (3) 【详解】（1）由功的定义可得，力做的功 解得 （2）物块由点运动到点，由动能定理得 解得 （3）物块从点脱离轨道后做竖直上抛运动，则 解得 15．(1) (2) (3) 【详解】（1）根据平衡条件，对A分析 对B分析 又 联立解得 （2）根据动滑轮特点，可得， 根据系统机械能有 解得 （3）当k=2时，B的质量为2m。刚开始B做自由落体运动，绳绷紧后能量损失，做圆周运动，根据机械能守恒定律有 解得 在绳绷紧瞬间，B沿半径方向的速度突变为0，只有沿切线方向的速度，即 B运动到最低点的过程，根据机械能守恒定律有 解得 B在最低点，根据牛顿第二定律有 解得 又 解得 答案第1页，共2页 答案第1页，共2页 学科网（北京）股份有限公司 $