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

**基本信息** 人教版必修二《机械能守恒定律》单元卷，以毕节本地真实情境（响水滩瀑布、打陀螺等）创设问题，原创题占比高，适配单元复习，强化能量观念与科学推理。 **题型特征** |题型|题量/分值|知识覆盖|命题特色| |----|-----------|----------|----------| |单选|7/28|重力做功与势能变化、机械能变化|以响水滩瀑布等本地场景命题，基础巩固| |多选|3/15|弹簧系统能量、圆周运动机械能|结合摩天轮等生活情境，考查科学论证| |实验题|2/15|验证机械能守恒、斜面下滑能量变化|注重科学探究，含误差分析与表达式推导| |计算题|3/42|自由落体、平抛与圆周运动综合|15题要求两种思路求解，体现质疑创新，强化综合应用|

人教版必修二《机械能守恒定律》单元测试卷 答案及解析 1.答案：A 解析：水流从高处自然下落时，位移方向竖直向下，重力方向也竖直向下，因此重力与位移方向夹角为0°，重力做正功。 根据：重力做正功，物体的重力势能减小；重力做负功，重力势能增大。 因此水流下落过程中重力势能减小，对应选项A。 2.答案：D 解析：机械能 = 动能 + 重力势能 动能：水匀速上升，速度大小不变，质量不变，由动能保持不变。 重力势能：水的质量不变，高度逐渐升高，由 Ep = mgh ，重力势能逐渐增大。 机械能为动能与重力势能之和，动能不变、重力势能增大，因此机械能逐渐增大，对应选项D。 3.答案：B 解析：对A选项：石块自由下落，重力做正功，根据动能定理，动能随重力做功而增大，故A错。 对B选项：下落过程中只有重力做功，机械能守恒；重力势能不断减小，动能不断增加，故B对。 对C选项：由运动学公式 = 2gh ，得落地速度 v = 20m/s，不是15m/s，故C错。 对D选项：重力做功 W = mgh= 1000J，不是100J，故D错。 故B正确。 4.答案：A 解析：货物随传送带匀速向上运动，速度大小不变，质量不变，根据动能公式 ，动能保持不变。货物质量不变，高度随传送带上升而增大，根据重力势能公式Ep = mgh ，重力势能不断增大。 机械能为两者之和，动能不变、重力势能增大，故机械能一直增大。 5.答案：A 解析：对A选项：重力做功只与初末位置的高度差有关，公式为 W = mgh=2400J。 故A对。 对B选项：学生匀速下滑，合外力为零，故合外力做功为0，故B错。 对C选项：匀速下行时动能不变，重力势能减小，机械能（动能+重力势能）减小；同时摩擦力对学生做负功，机械能减少，故C错。 对D选项：支持力始终与斜面垂直，学生的位移沿斜面向下，故支持力不做功，故D错。 故A正确。 6.答案：D 解析：陀螺在水平地面做匀速圆周运动：匀速圆周运动的线速度大小不变，质量不变，由 可知，动能不变。 运动过程中陀螺始终在水平地面上，高度不变，重力势能不变。故陀螺的动能和重力势能都不变，故D正确。 7.答案：C 解析：用动能定理直接求合速度：从抛出到落地，只有重力做功，合外力做功等于动能变化：mgh = - 两边约去 (m)，代入数据：v = 30m/s 故C正确。 8.答案：BD 解析：对A选项：物块压缩弹簧时，位置持续降低，重力势能 Ep = mgh 随高度 h 减小而减小，不是增大。故A错。 对B选项：接触弹簧前，物块只受重力，只有重力做功，满足机械能守恒条件，机械能守恒。，故B正确。 对C选项：压缩弹簧的全过程中，只有重力和弹簧弹力做功，因此物块、弹簧组成的系统总机械能守恒。故C错误。 对D选项：接触弹簧后，物块受到向下的重力 G 和向上的弹力F 初始阶段 mg > kx，合力向下，速度增大，动能增大；当 mg = kx时，速度达到最大，动能最大；之后mg < kx，合力向上，速度减小，动能减小。 故动能先增大后减小。D正确。 9.答案：AB 解析 1. 对A选项：乘客在竖直平面内运动，高度随位置不断变化，由 Ep = mgh可知，重力势能随位置不断变化。A正确。 1. 对B选项：匀速圆周运动动能不变，但重力势能不断变化，因此机械能总量时刻变化。B正确。 1. 对C选项：匀速圆周运动的线速度大小不变，乘客质量不变，由知，动能大小不变。C错误。 1. 对D选项：摩天轮的转动需要电动机持续做功，乘客和摩天轮组成的系统机械能不守恒。D错误。 故选AB。 10.答案：AD 解析：对A选项：重力势能的增加量等于克服重力做的功： Ep = mgh，A正确。 对B选项：滑动过程中存在摩擦力做功，机械能不守恒，B错误。 对C选项：物体沿斜面向上滑动，动能减小，由动能定理可知，动能减小说明合外力做负功，C错误。 对D选项：机械能的减少量等于克服摩擦力做的功，因此机械能减少了15J，D正确。 故选AD。 11.(1) 答案：A 解析：验证机械能守恒的核心公式为： [ mgh = 公式两边的重物质量 m可以直接约去，因此本实验不需要测量重物质量，对应选项A。下落高度 (h) 需要通过纸带测量（对应选项B、C）； 重物下落的时间可以通过打点计时器的打点周期计算，也可用于求速度（对应选项D）。 (2) 答案：重力势能的减少量 和 动能的增加量 解析：实验的核心逻辑是：重物自由下落过程中，若机械能守恒，则重力势能的减少量等于动能的增加量。 (3) 答案： ① 存在空气阻力的影响② 长度测量存在误差 12.(1) 答案：守恒 解析：物块沿光滑斜面下滑时，只有重力做功，因此机械能守恒。 (2) 答案：减少；原因：物块沿粗糙斜面下滑时，需要克服摩擦力做功，机械能转化为内能，因此机械能减少。 解析：粗糙斜面对物块有滑动摩擦力，摩擦力对物块做负功，机械能的减少量等于克服摩擦力做的功，因此机械能减少。 (3) 答案：mgh = 13.(1) 水球下落过程中重力做的功 重力做功公式：W = mgh=600J (2) 水球到达瀑布底端时的瞬时速度大小 方法一：动能定理 重力做功等于动能的变化：由mgh = 得 14.(1) 物块下滑到B点时的速度大小 对物块从A到B的过程用动能定理： 重力做功 W = mgh，斜面摩擦力做功 由Mgh-.L=-0 得 (2) 水平面BC的长度 物块恰好通过圆弧最高点 D，重力提供向心力，即 mg = m，得 =2m/s 对物块从B到D的过程用动能定理： 得 答案：BC长度为11m (3) 物块到达圆弧轨道最低点C时对轨道的压力 对物块从C到D的过程用机械能守恒： 得 在C点，轨道支持力 与重力的合力提供向心力： 代入数据得N=600N 根据牛顿第三定律，物块对轨道的压力大小等于N，方向竖直向下。 答案：物块在C点对轨道的压力为 600N，方向竖直向下。 15.(1) 石块从抛出到圆弧轨道最低点过程重力做的功 重力做功只与竖直方向的高度差有关。 从抛出点到圆弧最低点，总竖直下落高度： 重力做功：=336J 答案：重力做功为336J (2) 石块到达圆弧轨道最低点的速度大小 方法一：动能定理 得 方法二：机械能守恒定律 取圆弧最低点为重力势能零点： 得 答案：最低点速度大小为 (3) 石块能不能通过圆弧轨道最高点？ 首先，石块能通过竖直圆周轨道最高点的临界条件：重力恰好提供向心力，即 mg = m 解得临界速度：v=m\s 接下来求石块到达最高点D的速度 与v 比较。 方法一：机械能守恒定律 以圆弧最低点为重力势能零点： 由 得 因为 大于v，所以石块能通过最高点。 方法二：动能定理 得 因为 大于v，所以石块能通过最高点。 答案：石块能通过圆弧轨道最高点，到达最高点时的速度为 学科网（北京）股份有限公司 $ 《机械能守恒定律》单元测试卷双向细目表 题号 题型 分值 知识点/考点 难度系数（预估） 1 单选 4 重力做功与重力势能变化的关系 0.75 2 单选 4 匀速运动中机械能的变化分析 0.55 3 单选 4 自由落体运动中动能、重力势能、重力做功的综合判断 0.75 4 单选 4 传送带匀速提升物体过程中机械能变化分析 0.6 5 单选 4 重力做功、合外力做功、机械能变化、支持力做功的综合分析 0.65 6 单选 4 水平匀速圆周运动中动能、重力势能的变化判断 0.75 7 单选 4 动能定理/运动学公式求解合速度 0.8 8 多选 5 物块接触弹簧下落过程中重力势能、机械能、动能的变化分析 0.75 9 多选 5 竖直平面匀速圆周运动中重力势能、动能、机械能的变化分析（非重力做功） 0.65 10 多选 5 粗糙斜面上滑过程中重力势能变化、机械能变化、合外力做功的判断 0.65 11 实验题 6 验证机械能守恒定律实验 0.65 12 实验题 9 机械能变化规律、机械能守恒表达式 0.7 13 计算题 12 自由落体运动中重力做功、瞬时速度计算 0.65 14 计算题 12 斜面+水平面+竖直圆周运动综合：动能定理的应用、临界条件分析 0.55 15 计算题 18 平抛+竖直圆周运动综合，功能关系 0.5 学科网（北京）股份有限公司 $ 人教版必修二《机械能守恒定律》单元测试卷 时长：75分钟 满分：100分 一、单项选择题（共7小题，每小题4分，每题只有一个选项正确，共28分） 1.（原创）如图是位于贵州省毕节市七星关城区响水滩瀑布，水流从瀑布高处自然下落，不计空气阻力，下落过程中重力做功与重力势能变化规律为（） A. 重力做正功，重力势能减小 B. 重力做负功，重力势能增大 C. 重力做正功，重力势能不变 D. 重力不做功，重力势能不变 2.毕节市七星关区某市民匀速将井中水向上提起，水匀速上升过程中，机械能是怎么变化的？（） A.保持不变 B. 逐渐减小 C. 先减少后增大 D. 逐渐增大 3.如图是位于响水滩上游的悬崖，悬崖高为20米，一质量为5Kg的小石块从悬崖边缘由静止自由下落，（g取），有关石块下落过程中下列说法正确的（） A. 动能不断减小 B. 不动能断增加 C. 落地时速度为15m/s D.重力做功为100J 4.在响水滩瀑布下游某工厂利用倾斜传送带将货物匀速向上传递，物体向上运动的过程中物体机械能如何变化（） A. 一直增大 B. 保持不变 C. 一直减小 D. 先减小后增加 5.（原创）一质量为60Kg的学生沿响水滩瀑布下游的某一倾斜坡面匀速下滑，坡面倾角为53度，下行竖直高度差4m，(g取),下行过程中下列做功与能量计算正确的是（） A. 重力做功为2400J B. 合外力做功为3000J C. 机械能全程保持不变 D. 支持力对物体做负功 6.（原创）如图是某市民打陀螺的情景，陀螺在水平地面做匀速圆周运动，运动过程中陀螺的（） A. 动能减小，重力势能不变 B. 动能不变，重力势能减小 C. 动能增加，重力势能不变 D. 动能不变，重力势能不变 7. 某游客将质量为2Kg的石块从悬崖边缘以初速度为10m/s水平抛出，竖直下落高度为40m，不计空气阻力，(g取)，其落地时的瞬时速度大小为（） A. 15m/s B. 20m/s C.30m/s D. 40m/s 二、多项选择题（共3小题，每小题5分，选对但不全得3分，选错0分，共15分） 8.将一物块从竖直弹簧正上方某一高度处由静止释放，物块自由下落接触弹簧到将弹簧压缩到最短的过程中，不计空气阻力，下列关于能量变化的说法正确的是（） A. 物块压缩弹簧的过程中，物块的重力势能持续增大 B. 物块接触弹簧前的下落过程中，只有重力做功，物块机械能守恒 C. 物块压缩弹簧的全过程，物块、弹簧组成的系统总机械能增加 D.物块接触弹簧向下压缩的过程中，物块的动能先增大后减小 9.某娱乐场摩天轮搭载乘客在竖直平面内做匀速圆周运动，运动过程中相关能量判断正确的是（） A. 乘客重力势能随位置不断变化 B. 乘客机械能总量时刻发生变化 C. 乘客动能会发生变化 D. 全过程满足机械能守恒定律 10.（原创）质量为5Kg的物体沿粗糙斜面以一定的初速度向上滑动，斜面倾角为60度，竖直上升高度为1.5m，滑动过程中克服摩擦力做功15J，(g取)，下列说法正确的是（） A. 物体重力势能增加75J B. 全过程机械能守恒 C. 合外力对物体做正功 D. 物体机械能总量减少15J 三、实验题（第11题6分，第12题9分，共15分） 11.如图某物理小组利用电火花打点计时器装置验证重物下落过程机械能守恒，选用质量已知的重物自由下落，打出清晰纸带，完成实验探究： (1) 本实验不需要测量的物理量是（） A. 重物质量 B. 下落高度 C. 纸带上记数点间距离 D. 重物下落的时间 (2) 实验中需对比__________和__________的数值，验证机械能是否近似相等； (3) 分析本实验主要系统误差来源（至少写出二条）：________________________。 12.某中学实验小组探究物体沿斜面下滑时机械能变化规律，让同一质量为m的物块先后沿光滑斜面、粗糙斜面从同一高度h处静止释放，其中斜面裙倾角为θ，重力加速度为g。 (1) 物块沿光滑斜面下滑时，机械能__________（选填“守恒”“不守恒”）； (2) 物块沿粗糙斜面下滑机械能__________ （选填“增加”“减少”），原因是____________________； (3) 在光滑斜面下滑时，机械能守恒的表达式满足____________________ 。 四、计算题（第13题12分，第14题12分，第15题18分，共42分） 13.贵州省毕节市一年一度的响水滩音乐节已经拉开了帷幕，响水滩瀑布是罕见的城市天然瀑布，现有一质量m=2kg的水球，从响水滩瀑布竖直高度h=30m处由静止自由下落，不计空气阻力。(g取)，求： (1) 水球下落过程中重力做的功。 (2) 水球到达瀑布底端时的瞬时速度大小。（结果可以用根号表示） 14.如图一质量m=10kg的小物块从斜坡顶端A由静止滑下，物块与斜面摩擦因数为0.4，斜面高为6m，斜面底角为。物块与水平面间摩擦因数为0.2，水平面BC长为3.2m，物块恰好通过圆弧轨道D点，其中圆弧轨道半径为2m且圆弧轨道光滑。(g取) 求： (1) 物块下滑到B点时的速度大小； A D (2) 水平面BC的长度； (3) 物块到达圆弧轨道最低点C时对轨 道的压力。 B C 15.如图为贵州省毕节市响水滩瀑布上游的一崖壁，一质量4kg的小石块，从响水滩上游悬崖边缘以V0=8m/s水平抛出，竖直下落6.4m后，平滑进入半山腰相连的竖直光滑圆弧轨道内做圆周运动，圆弧轨道半径为2m，石块运动过程中不计空气阻力与摩擦，(g取) 。（计算结果可以用根号表示） 求： (1) 石块从抛出到圆弧轨道最低点过程重力做的功； (2) 石块到达圆弧轨道最低点的速度大小； (3) 石块能不能通过圆弧轨道最高点？（请分别用机械能守恒定律、动量定理两种思路求解） 学科网（北京）股份有限公司 $