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

2025- -2026学年物理人教版必修第二册 第八章机械能守恒定律单元检测试卷 满分：100 分 考试时间：75 分钟 一、选择题：本题共10小题，共46分。在每小题给出的四个选项中，第1~7题只有一项符合题目要求，每小题4分；第8~10题有多项符合题目要求，每小题6分，全部选对的得6分，选对但不全的得3分，有选错的得0分。 1．下列物体中，机械能守恒的是（　　） A．在竖直平面内做匀速圆周运动的物体 B．做平抛运动的物体 C．匀速下降的集装箱 D．以的加速度竖直向上做匀减速运动的物体 2．如图1所示，质量为m的小物块静止于光滑水平面上坐标原点处，在水平拉力F作用下，沿x轴方向运动，拉力F的大小随物块所在位置坐标x的变化关系如图2所示，图线为半圆。则小物块运动到x0处时的动能为（　　） A．0 B． C． D． 3．2026苏超已火热开局，若运动员把质量m=0.4 kg的足球踢出去后，某人观察它在空中的飞行情况，估计上升的最大高度是5 m，在最高点的速度。不考虑空气阻力，g取。足球落地时重力的功率为（　　） A．80 W B．40 W C．120 W D． 4．竖直放置的四分之三圆管半径为R，在管口A正上方3R处由静止释放一质量为m的小球，小球落入管中并从C点飞出后，恰好又落回到A点，不计空气阻力，重力加速度为g，则小球（　　） A．通过C点时的速度大小为 B．克服圆管的摩擦力做功为 C．通过C点时对圆管的压力大小为mg，方向竖直向下 D．通过C点时对圆管的压力大小为，方向竖直向上 5．如图甲所示，将一轻弹簧压缩后锁定，在弹簧上放置一质量为m的小物块，小物块距离地面高度为h1。将弹簧的锁定解除后，小物块被弹起，其动能Ek与离地高度h的关系如图乙所示，其中h4到h5间的图像为直线，其余部分均为曲线，h3对应图像的最高点，重力加速度为g，不计空气阻力。下列说法正确的是（　　） A．小物块上升至高度h3时，弹簧刚好恢复到原长处 B．小物块上升至高度h4时，加速度为零 C．小物块从高度h2上升到高度h4，弹性势能的减少量在数值上等于重力势能的增加量 D．弹簧的最大弹性势能为mgh5 6．一半径为R的光滑半球面固定在水平桌面上，球面上放置一光滑匀质绳，A为球面的顶点，B端与C端恰与桌面不接触。匀质绳单位长度的质量为，重力加速度大小为g，求匀质绳A处的张力T的大小（    ） A． B． C． D． 7．如图甲所示，一物块从固定的粗糙斜面（与水平面夹角30°）由静止下滑，到达斜面底端，过程中机械能和动能随高度的变化情况如图乙所示（斜面底端为零势能参考平面），斜面底端放置一挡板，物块与挡板碰撞时没有能量损失，取，则下列说法正确的是（　　） A．物块与斜面间动摩擦因数为 B．物体最终停下来时经过的路程为2m C．直线①的斜率为摩擦力的大小 D．小物块的质量为1kg 8．某同学两次在同一地点同一高度投掷同一铅球，1、2两次轨迹如图中曲线1、2所示，铅球两次达到的最大高度相同。忽略空气阻力，比较两次投掷过程，第2次比第1次（　　） A．从掷出到最高点的时间长 B．铅球在最高点的速度大 C．铅球着地前瞬间重力的功率大 D．该同学投掷对铅球做的功多 9．一物块从高、长的斜面顶端从静止开始沿斜面下滑，其重力势能和动能随下滑距离s的变化如图中直线Ⅰ、Ⅱ所示。关于物块从斜面顶端下滑到底端的过程中，下列说法正确的是（　　） A．重力做功为30J B．摩擦阻力做功为-10J C．合力做功为20J D．物块的机械能不守恒 10．长为L的轻杆可绕O在竖直平面内无摩擦转动，质量为M的小球A固定于杆端点，质量为m的小球B固定于杆中点，且M＝2m，重力加速度为g，不计空气阻力，开始杆处于水平，由静止释放，当杆转到竖直位置时（　　） A．球A瞬时速度是球B瞬时速度的2倍 B．球A在最低点速度为 C．O和B之间杆的拉力大于B和A之间杆的拉力 D．轻杆对球B做功mgL 二、实验题 11．某同学用重锤做“验证机械能守恒定律”的实验。让重锤从高处由静止开始下落，打点计时器就在重锤拖着的纸带上打出一系列的点，对纸带上的点痕进行测量，即可验证机械能守恒定律。 (1)下面是本实验的几个操作步骤，请在横线上填写合适的文字。  A．图________（填“甲”或“乙”）所示安装方案更好一些，按此示意图组装实验器材； B．将打点计时器接到________（填“直流”或“交流”）电源上； C．用天平测出重锤的质量； D．释放纸带，然后接通电源开关打出一条纸带； E.重复步骤D多次，得到多条纸带。 在以上实验步骤中，操作不当的是________（填步骤前的字母）。 (2)从打出的纸带中选择一条点迹清晰的纸带如图丙所示，把第一个点记作O，在便于测量的地方另选连续的4个点A、B、C、D，测量出A、B、C、D各点到O点的距离分别为、、、。已知当地重力加速度为，打点计时器的打点周期为s，从打O点到打C点的过程中，重锤减少的重力势能________，增加的动能________。（结果均保留三位有效数字） (3)该同学重复分析多条纸带，发现重锤减少的重力势能总是比它增加的动能略大一些，你认为造成此结果的原因是________________________。 12．某物理兴趣小组利用如图甲实验装置验证、组成的系统机械能守恒。从一定高度由静止开始下落，上拖着的纸带打出一系列的点，对纸带上的点迹进行测量，即可验证机械能守恒定律。如图乙给出的是实验中获取的一条纸带：O是打下的第一个点，打点计时器的工作频率为50Hz。A、B、C为纸带上标注的三个计数点，每相邻两计数点间还有4个点（图中未标出）。各计数点到O点的距离已在图中标出。已知、（重力加速度g取，计算结果均保留一位小数）。 (1)关于上述实验，下列说法中正确的是_______； A．重物最好选择密度较大的物块 B．重物的质量可以不测量 C．实验中应先释放纸带，后接通电源 D．可以利用公式来求解瞬时速度 (2)在纸带上打下计数点B时的速度_______m/s； (3)在打计数点O至过程中系统动能的增加量_______J，系统重力势能的减少量_______J。 (4)某同学根据选取的纸带的打点情况做进一步分析，作出获得的速度v的平方随下落的高度h的变化图像如图丙所示，据此可计算出当地的重力加速度_______。 三、解答题 13．如图所示，一个质量m=1kg的物体，受到与水平方向成37°角斜向下的推力F=10N作用，在水平地面上移动了3m。此时撤去推力，物体继续滑行4.8m停下来。已知物体与地面之间的动摩擦因数μ=0.25，重力加速度g取，，。求： (1)推力对物体做的功； (2)全过程中摩擦力对物体做的功； (3)有推力作用的过程中，合力对物体做的功。 14．汽车的质量为，额定功率为，运动中阻力大小为。汽车在水平路面上从静止开始以的牵引力匀加速出发，求： (1)汽车达到额定功率后保持额定功率不变，运动中的最大速度； (2)经过多长时间汽车达到额定功率？ (3)汽车牵引力在10s内做的功是多少？ 15．为测试一种新型缓冲装置的性能，科研人员将一根轻质弹簧固定在足够长、倾角θ=37°的固定斜面底端C处，弹簧劲度系数k=20 N/m，质量m=5 kg的滑块从斜面上A点由静止释放，A点到弹簧前端B点的距离L=4 m。已知滑块与斜面AB段间的动摩擦因数μ=0.5，BC段光滑，弹簧始终在弹性限度内。（重力加速度g=10 m/s2，sin 37°=0.6，cos 37°=0.8） (1)滑块第一次运动到B点时的速度大小vB； (2)滑块第一次被弹簧弹回、离开B点后沿斜面上滑的最大距离s； (3)滑块在压缩弹簧过程中最大速度vm。 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 《2026年5月14日高中物理作业》参考答案 题号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 答案 B C B B C A A BD AD ABC 1．B 【详解】A．竖直平面内做匀速圆周运动的物体，动能不变，但重力势能随高度变化，因此机械能不守恒，A错误； B．做平抛运动的物体仅受重力作用，运动过程中只有重力做功，满足机械能守恒条件，B正确； C．匀速下降的集装箱动能不变，高度降低导致重力势能减小，因此机械能减小，不守恒，C错误； D．根据牛顿第二定律，物体的加速度大小为，方向竖直向下，除重力外还受到向上的外力，外力对物体做功，机械能不守恒，D错误。 故选B。 2．C 【详解】由图像与横轴围成的面积表示做功的大小，由图2可知，小物块运动到x0处时，根据动能定理可得 故选C。 3．B 【详解】竖直方向有 故足球落地时重力的功率为 故选B。 4．B 【详解】A．小球通过点后做平抛运动，则， 解得通过C点时的速度大小为，故A错误； B．根据动能定理 解得小球克服圆管的摩擦力做功为，故B正确； CD．假设小球通过点时管壁对小球有向上的支持力，则 可得，假设成立，根据牛顿第三定律，此时小球对圆管的压力大小为，方向竖直向下，故CD错误。 故选B。 5．C 【详解】A．物块上升至高度h3时，动能最大，速度最大，此时加速度为零，根据牛顿第二定律有 可知此时弹簧弹力等于重力，弹簧处于压缩状态，故A错误； B．h4到h5间的图像为直线，说明小物块只受重力作用，做竖直上抛运动，可知小物块上升至高度h4时，弹簧刚好恢复原长，弹力为零，小物块只受重力，加速度为g，故B错误； C．由图乙可知，小物块在高度h2和h4处的动能相等。小物块从高度h2上升到高度h4的过程中，根据系统机械能守恒定律，动能变化量为零，则弹簧弹性势能的减少量在数值上等于小物块重力势能的增加量，故C正确； D．小物块从初始位置h1运动到最高点h5的过程中，根据能量守恒定律，弹簧释放的弹性势能转化为小物块的重力势能，即 解得弹簧的最大弹性势能，故D错误。 故选C。 6．A 【详解】 如图所示，考虑一半链条，设想存在作用力F作用在链条A端，将会使链条做出一个非常小，趋近于零的虚位移，而这个过程的作用效果可以等效于处于链条B端的一段长为的链条移到A端，因此，重力势能的增加即为F所做的功，因此 解得，而此作用力为铁链A处的张力T，则 故选A。 7．A 【详解】ACD．物块从斜面顶端由静止下滑，底端为零势能面，初始动能为0，可知①为机械能-高度图线，②为动能-高度图线，由图①知初始时机械能 得 即物块的质量为 由直线①斜率 从最高点滑到最低点，由功能关系，又 解得， ，故A正确，CD错误； B．物块最终停在斜面底端挡板处，全程有 得总路程 ，故 B错误。 故选A。 8．BD 【详解】A．从掷出到最高点过程，可逆向看成做平抛运动，竖直方向做自由落体运动，由于下落高度相等，所以第2次与第1次运动时间相等，故A错误； B．从最高点到落地铅球做平抛运动，竖直方向有 由于下落高度相等，所以第2次与第1次运动时间相等；水平方向有 由于第2次的水平位移大于第1次的水平位移，则第2次的水平速度大于第1次的水平速度，即第2次比第1次铅球在最高点的速度大，故B正确； C．根据 由于从最高点到落地两次运动时间相等，所以两次运动铅球着地前瞬间重力的功率相等，故C错误； D．该同学两次投掷时，铅球的竖直分速度相等，第2次的水平速度大于第1次的水平速度，则第2次的合速度大于第1次的合速度，即第2次的铅球的初动能大于第1次的铅球的初动能，根据动能定理可知，第2次比第1次该同学投掷对铅球做的功多，故D正确。 故选BD。 9．AD 【详解】A．物块从斜面顶端下滑到底端的过程中，由图可知重力势能减少30J，则重力做功30J，故A正确； B．由图知，物块从斜面顶端下滑到底端的过程中，动能增加10J，则根据动能定理有 代入数据解得摩擦阻力做功，故B错误； C．动能增加10J，根据动能定理可知合力做功为10J，故C错误； D．运动过程中有阻力做负功，物块的机械能不守恒，故D正确。 故选AD。 10．ABC 【详解】ABD．在转动过程中，A、B两球的角速度相同，设球的速度为，B球的速度为，则有 以A、B和杆组成的系统机械能守恒，由机械能守恒定律得 联立可以求出， 设杆对A、B两球做功分别为，。根据动能定理，对A有 对B有 解得， 则轻杆对球A做正功，轻杆对球B做负功，AB正确，D错误； C．当杆转到竖直位置时B的向心力向上，而 可知OB杆的拉力大于BA杆的拉力，C正确。 故选ABC。 11．(1) 乙 交流 D (2) 7.62J 7.57J (3)存在空气阻力，纸带和打点计时器之间有摩擦阻力 【详解】（1）[1]A、在用自由落体“验证机械能守恒定律”时，我们是利用自由下落的物体带动纸带运动，通过打点计时器在纸带上打出的点求得动能及变化的势能；对于方案乙，能确保纸带处于竖直面上，所以乙所示安装方案更好一些。 [2]B、将打点计时器接到交流电源。 [3]以上操作步骤中，操作不当的是D，应先接通电源，再释放纸带。 （2）[1]重力势能的减小量 [2]D点的瞬时速度 则重锤动能的增加量 （3）存在空气阻力，纸带和打点计时器之间有摩擦阻力 12．(1)A (2)2.0 (3) 0.6 0.7 (4)9.8 【详解】（1）A． 选择密度较大的重物，可以减小空气阻力对实验的影响，故A正确； B． 本实验验证系统机械能守恒，表达式为 ，质量无法约去，必须测量重物质量，故B错误； C． 实验操作要求先接通电源，待打点稳定后再释放纸带，故C错误； D． 若用 求瞬时速度，相当于直接用机械能守恒的结论验证机械能守恒，属于循环论证，故D错误。 故选A。 （2） 每相邻两计数点间还有4个点，因此相邻计数点的时间间隔 中间时刻瞬时速度等于这段的平均速度，得B点速度 （3）[1] 系统动能增加量 [2] 下降，上升，因此系统重力势能减少量 （4） 由机械能守恒得 整理得 因此图像的斜率 由图丙得 ，代入， 解得 13．(1) (2) (3) 【详解】（1）推力F对物体做功为 解得 （2）前3m内，摩擦力 支持力 摩擦做功为 后4.8m内，摩擦力 摩擦做功为 所以全过程中摩擦力对物体所做的功 （3）有推力作用时，合外力对物体做的总功为 解得 14．(1) (2) (3) 【详解】（1）当汽车达到最大速度时，加速度为0，牵引力等于阻力，即 由额定功率，解得 （2）汽车匀加速阶段，牵引力F恒定，由牛顿第二定律，得 解得加速度 当功率增大到额定功率时，匀加速结束，此时 得匀加速末速度 由匀变速直线运动速度与时间的关系，得 解得 （3）由匀变速直线运动位移与时间的关系，可得0~6s匀加速的位移 牵引力做功 6~10s功率恒定，运动时间 牵引力做功 总功 15．(1) (2) (3) 【详解】（1）滑块从A到B，由动能定理得 解得 （2）由于BC段光滑，所以小滑块第一次脱离弹簧离开B点时的速度大小为，滑块上滑过程中，根据动能定理可得 解得 （3）滑块速度最大时合力为0，设此时弹簧压缩量为x，有kx=mgsinθ 从B点到速度最大位置，由动能定理得 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 $