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

**基本信息** 机械能守恒定律单元检测，75分钟100分，覆盖动能、势能、机械能守恒等核心知识，通过原创情境（如2026年机器狗山地运送）和实验探究（验证机械能守恒），适配高中物理单元复习，强化物理观念与科学思维。 **题型特征** |题型|题量/分值|知识覆盖|命题特色| |----|-----------|----------|----------| |选择题|10/43|机械能守恒条件、动能概念、功的计算|结合科技情境，基础与能力题梯度分布，第8-10题考查科学推理| |非选择题|5/57|验证机械能守恒实验、功率计算、动能定理综合应用|实验题注重科学探究，综合题（如极限运动轨道模型）融合多过程分析，贴近高考命题趋势|

机械能守恒定律单元检测 考试时间为75分钟，满分100分 一、选择题：本题共10小题，共43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5分，全部选对的得5分，选对但不全的得3分，有选错的得0分。 1．在下列运动中，物体的机械能守恒的是( ) A.树叶从高处飘落 B.石块在水中下沉 C.铅球沿光滑的斜面下滑 D.孔明灯在空中匀速上升 2．关于动能，下列选项正确的是(      ) A.物体做曲线运动，动能一定变化 B.物体的速度变化越大，动能变化越大 C.两物体动能相同，速度的大小也一定相同 D.洒水车在匀速向前洒水的过程中，动能在减小 3．（原创）如图所示，在推力F的作用下，小车减速发生一段位移L，F与竖直方向夹角θ，F在该过程所作功为(      ) A. B.- C. D.- 4．（原创）2026 年国产宇树 As2 四足机器狗开展山地物资运送测试，从山脚沿崎岖山路驶向救援点位，全程耗时1.5h，竖直爬升高度900m。机器狗与搭载救援物资总质量80kg，重力加速度g取10m/s2，下列说法正确的是（） A. 机器狗位移大小等于900m B. 机器狗克服重力做功7.2×105 J C. 克服重力做功平均功率80W D. 运动过程中物体重力势能不断减小 5．如图所示，在水平桌面上的A点有一个质量为m的物体以初速度被抛出，不计空气阻力，当它到达B点时，其动能为(      ) A. B. C. D. 6．如图所示，长为L的木板水平放置，在木板的A端放置一个质量为m的小物块，现缓慢地抬高A端，使木板以左端为轴转动，当木板转到与水平面的夹角为α时小物块开始滑动，此时停止转动木板，小物块滑到底端的速度为v，则在整个过程中，下列说法不正确的是(      ) A.木板对小物块做功为 B.摩擦力对小物块做功为mgLsinα C.支持力对小物块做功为mgLsinα D.滑动摩擦力对小物块做功为 7．如图甲所示，一滑块沿光滑的水平面向左运动，与轻弹簧接触后将弹簧压缩到最短，然后反向弹回，弹簧始终处在弹性限度内，图乙为测得的弹簧的弹力与弹簧压缩量之间的关系图像，则弹簧的压缩量由8cm变为4cm时，弹簧所做的功以及弹性势能的变化量分别为(      ) A.3.6J、-3.6J B.-3.6J、3.6J C.1.8J、-1.8J D.-1.8J、1.8J 8．机车以恒定加速度启动，在达到额定功率之前的过程中，下列机车牵引力—时间、机车功率—时间图像中正确的是(      ) A.B.C. D. 9．如图所示,两质量相同的小球A、B用线悬在等高的O1、O2点,A球的悬线比B球的长。把两球的悬线均拉到水平后将小球无初速释放,则经最低点时(以悬点为零势能参考平面)(   ) A.A球的速度大于B球的速度 B.A球的动能大于B球的动能 C.A球的机械能大于B球的机械能 D.A球的机械能小于B球的机械能 10．如图，一质量为M、长为l的木板静止在光滑水平桌面上，另一质量为的小物块（可视为质点）从木板上的左端以速度开始运动。已知物块与木板间的滑动摩擦力大小为f，当物块从木板右端离开时(      ) A.木板的动能一定等于fl B.木板的动能一定小于 C.物块的动能一定大于 D.物块的动能一定小于 二、非选择题：本题共5小题，共57分。 11．某实验小组采用课本上介绍的参考案例：利用重锤的自由落体运动来验证机械能守恒定律。请回答下列问题： (1)实验中除了铁架台、电磁打点计时器、纸带、重锤、复写纸、夹子、低压交流电源等实验器材外，还需要(      ) A.天平 B.秒表 C.毫米刻度尺 (2)下列操作正确的是________________。 A. B. C. (3)实验时，下列操作正确的是(      ) A.实验时，应选择密度小体积大的塑料球 B.实验时，应先释放重锤再接通电源 C.释放重锤时，重锤尽量远离打点计时器 D.释放重锤前，应保持纸带沿竖直方向 (4)某一次实验时，打出的纸带如图所示，已知交流电源的频率为50Hz，图中的各点均为计时点，其中计时点3、4、5到O点的距离分别为35.18cm、40.02cm、46.08cm，O点为起始点，若重锤的质量为200g，重力加速度取，则打下第4点时重锤的动能为__________J，该过程重锤减小的重力势能为___________J（以上结果均保留两位小数）；由此计算你得出的结论是______________。 (5)实验中某同学的实验数据结果显示重物动能的增加量大于重力势能的减少量，则可能的原因________________（多选）。 A.电源的频率小于50Hz B.利用公式计算重物速度 C.O点初速度不为0 D.空气对重物有阻力和打点计时器对纸带有阻力 (6)另一同学通过分析，利用图像处理实验数据，通过得到的实验数据，描绘了图像，该图像为一条过原点的倾斜直线，斜率为，若机械能守恒，则重力加速度为____________（结果保留一位小数）；通过计算发现与g不相等，请说出原因：____________________（写出一个理由即可）。 12．（12分）某列车的总质量，列车以额定功率在平直轨道上行驶，轨道对列车的阻力是，取重力加速度大小，求： (1)列车匀速行驶时的速度大小v； (2)当列车的速度大小时，列车的加速度大小a。 13．（12分）如图所示，物体沿光滑的曲面从A点无初速度滑下，B点为曲面的最低点，物体最终滑至水平面上的C点处停下，下滑的高度为5m，物体的质量为1kg，水平面的摩擦因数为0.4，g取，求： （1）物体从A下滑至B的过程中重力做的功； （2）物体滑至曲面的最低点B时的速度； （3）物体在水平面上滑行的距离。 14．（14分）在极限运动竞技场中，选手通过操控物块完成三个阶段的挑战，分别是极速下滑、障碍滑行和凌空飞跃。现简化运动轨道模型如图所示，在竖直平面内，光滑斜面下端与水平面平滑连接于B点，水平面与光滑半圆弧轨道相切于C点，E点在圆心O点正上方，D点与圆心等高。一物块（可看作质点）从斜面A点由静止释放，物块通过半圆弧轨道的E点且沿水平方向飞出，最后落到水平面上的F点处（图中未标出）。已知F、C两点距离，圆弧轨道半径，斜面上A点距离水平面的高度，B、C两点距离，重力加速度g取。求： (1)通过E点时的速度； (2)物块与水平面间的动摩擦因数； (3)将物块仍从斜面A点上由静止释放，调节半圆弧轨道与B点的距离，使得物块在半圆弧轨道上运动时不脱离轨道，则水平面的长度应满足的条件 学科网（北京）股份有限公司 $ 机械能守恒定律单元检测答案解析 考试时间为75分钟，满分100分 一、选择题：本题共10小题，共43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5分，全部选对的得5分，选对但不全的得3分，有选错的得0分。 1．（4分）在下列运动中，物体的机械能守恒的是( ) A.树叶从高处飘落 B.石块在水中下沉 C.铅球沿光滑的斜面下滑 D.孔明灯在空中匀速上升 答案：C 解析：A.树叶从高处飘落，空气阻力对树叶做功，机械能不守恒，故A错误；B.石块在水中下沉，阻力和浮力对石块做功，机械能不守恒，故B错误；C.铅球沿光滑的斜面下滑，只有重力做功，机械能守恒，故C正确；D.孔明灯在空中匀速上升，动能不变、重力势能增大，机械能增大，故D错误。故选C。 2．（4分）关于动能，下列选项正确的是(      ) A.物体做曲线运动，动能一定变化 B.物体的速度变化越大，动能变化越大 C.两物体动能相同，速度的大小也一定相同 D.洒水车在匀速向前洒水的过程中，动能在减小 答案：D 解析：A.物体做曲线运动时，其速度大小有可能不变，如匀速圆周运动，若物体的质量也不变，则其动能也不变，故A错误, B.速度为矢量，速度变化大，速度大小的变化不一定大，其动能变化不一定大，故B错误 C.两物体的动能相同，若两物体的质量不相等，则其速度大小不相同，故C错误; D.洒水车在匀速向前喷水的运动过程中，洒水车的总质量变小，故洒水车的速度不变，质量变小，洒水车的动能在减小，故D正确。 故选D。 3．（4分）如图所示，在推力F的作用下，小车减速发生一段位移L，F与竖直方向夹角θ，F在该过程所作功为(      ) A. B.- C. D.- 答案：C 解析：根据功的定义式可知，F在该过程所作功为故选C。 4．（4分）2026 年国产宇树 As2 四足机器狗开展山地物资运送测试，从山脚沿崎岖山路驶向救援点位，全程耗时1.5h，竖直爬升高度900m。机器狗与搭载救援物资总质量80kg，重力加速度g取10m/s2，下列说法正确的是（） A. 机器狗位移大小等于900m B. 机器狗克服重力做功7.2×105 J C. 克服重力做功平均功率80W D. 运动过程中物体重力势能不断减小 答案：B 解析： A山路轨迹弯曲，位移大于竖直高度 900m，错误. B W=mgh=7.2×105 J ，正确 C. t=1.5h=5400s，p=w/t=133.3W 错误 D.位置升高，重力势能增大。错误 5．（4分）如图所示，在水平桌面上的A点有一个质量为m的物体以初速度被抛出，不计空气阻力，当它到达B点时，其动能为(      ) A. B. C. D. 答案：B 解析：小球在空气中运动的过程中，只受重力，其机械能守恒，取地面为参考面，即得解得故选B。 6．（4分）如图所示，长为L的木板水平放置，在木板的A端放置一个质量为m的小物块，现缓慢地抬高A端，使木板以左端为轴转动，当木板转到与水平面的夹角为α时小物块开始滑动，此时停止转动木板，小物块滑到底端的速度为v，则在整个过程中，下列说法不正确的是(      ) A.木板对小物块做功为 B.摩擦力对小物块做功为mgLsinα C.支持力对小物块做功为mgLsinα D.滑动摩擦力对小物块做功为 答案：B 解析：A.在整个过程中物体受到重力、支持力和摩擦力的作用，重力做功为零，因此木板对物体做功为，A不符合题意； B.由题意可知，摩擦力对物体做负功，B符合题意； C.在抬高过程中，由动能定理可知支持力做功等于物体克服重力做功，大小为，C不符合题意； D.以下滑过程为研究对象，应用动能定理可知，滑动摩擦力对小物块做功为，D不符合题意。故选B。 7．（4分）如图甲所示，一滑块沿光滑的水平面向左运动，与轻弹簧接触后将弹簧压缩到最短，然后反向弹回，弹簧始终处在弹性限度内，图乙为测得的弹簧的弹力与弹簧压缩量之间的关系图像，则弹簧的压缩量由8cm变为4cm时，弹簧所做的功以及弹性势能的变化量分别为(      ) A.3.6J、-3.6J B.-3.6J、3.6J C.1.8J、-1.8J D.-1.8J、1.8J 答案：C 解析：图像与x轴围成的面积表示弹簧弹力做的功，题述过程中弹簧弹力做正功，；根据弹力做功与弹性势能变化的关系可知，弹性势能的变化量为，C正确。 8．（5分）机车以恒定加速度启动，在达到额定功率之前的过程中，下列机车牵引力—时间、机车功率—时间图像中正确的是(      ) A.B.C. D. 答案：BD 解析：AB.机车保持加速度不变启动，根据牛顿第二定律可得可得牵引力为 可知在达到额定功率之前的过程中，牵引力保持不变，故A错误，B正确； CD.在达到额定功率前机车一直做匀加速直线运动，则有机车的功率为 可知机车的功率随时间均匀增大，故C错误，D正确。 故选BD。 9．（5分）如图所示,两质量相同的小球A、B用线悬在等高的O1、O2点,A球的悬线比B球的长。把两球的悬线均拉到水平后将小球无初速释放,则经最低点时(以悬点为零势能参考平面)(   ) A.A球的速度大于B球的速度 B.A球的动能大于B球的动能 C.A球的机械能大于B球的机械能 D.A球的机械能小于B球的机械能 答案：AB 解析：因为A球的悬线比B球的长,所以各自摆到最低点时,重力对A球做的功比对B球做的功多,根据动能定理可知,经最低点时A球的动能大于B球的动能,所以AB正确;由于两球在摆动过程中,只有重力做功,机械能守恒,所以CD错误。 10．（5分）如图，一质量为M、长为l的木板静止在光滑水平桌面上，另一质量为的小物块（可视为质点）从木板上的左端以速度开始运动。已知物块与木板间的滑动摩擦力大小为f，当物块从木板右端离开时(      ) A.木板的动能一定等于fl B.木板的动能一定小于 C.物块的动能一定大于 D.物块的动能一定小于 答案：B 解析：AB.画出物块与木板运动示意图和速度图像，如图所示 对物块，由动能定理可得 对木板，由动能定理可得 由图可得， 所以木板的动能 所以木板的动能一定小于，故A错误，B正确； CD.对系统，由能量守恒定律可得 由于木板的动能一定小于，即 所以，故CD错误。 故选B。 二、非选择题：本题共5小题，共57分。 11．某实验小组采用课本上介绍的参考案例：利用重锤的自由落体运动来验证机械能守恒定律。请回答下列问题： (1)实验中除了铁架台、电磁打点计时器、纸带、重锤、复写纸、夹子、低压交流电源等实验器材外，还需要(      ) A.天平 B.秒表 C.毫米刻度尺 (2)下列操作正确的是________________。 A. B. C. (3)实验时，下列操作正确的是(      ) A.实验时，应选择密度小体积大的塑料球 B.实验时，应先释放重锤再接通电源 C.释放重锤时，重锤尽量远离打点计时器 D.释放重锤前，应保持纸带沿竖直方向 (4)某一次实验时，打出的纸带如图所示，已知交流电源的频率为50Hz，图中的各点均为计时点，其中计时点3、4、5到O点的距离分别为35.18cm、40.02cm、46.08cm，O点为起始点，若重锤的质量为200g，重力加速度取，则打下第4点时重锤的动能为__________J，该过程重锤减小的重力势能为___________J（以上结果均保留两位小数）；由此计算你得出的结论是______________。 (5)实验中某同学的实验数据结果显示重物动能的增加量大于重力势能的减少量，则可能的原因________________（多选）。 A.电源的频率小于50Hz B.利用公式计算重物速度 C.O点初速度不为0 D.空气对重物有阻力和打点计时器对纸带有阻力 (6)另一同学通过分析，利用图像处理实验数据，通过得到的实验数据，描绘了图像，该图像为一条过原点的倾斜直线，斜率为，若机械能守恒，则重力加速度为____________（结果保留一位小数）；通过计算发现与g不相等，请说出原因：____________________（写出一个理由即可）。 答案：(1)C (2)B (3)D (4)0.74；0.78；在实验误差允许的范围内，重物下落过程中机械能守恒 (5) AC (6) 9.6；重物下落时受阻力作用 解析 （1）除了图中的实验器材外，测量纸带需要毫米刻度尺；要验证的关系两边都有质量m，可以约掉，不需要天平，同时打点计时器可以记录时间，不需要秒表。 故选C。 (2)B (3)A.实验时，应选择密度大体积小的金属球，以减小阻力的影响，故A错误； B.实验时，应先接通电源再释放重锤，故B错误； C.释放重锤时，重锤尽量靠近打点计时器，以充分利用纸带，故C错误； D.释放重锤前，应保持纸带沿竖直方向，以减小纸带与打点计时器间的摩擦，故D正确。 (4)交流电源的频率为50Hz，所以打点周期为 所以打下第4点时重锤的速度为 动能为 该过程减小的重力势能为 由以上分析可知，重锤下落过程中减少的重力势能和增加的动能在误差允许的范围内近似相等，所以可得出结论：在实验误差允许的范围内，重物下落过程中机械能守恒。 (5)A.电源频率小于50Hz，实际打点周期大于0.02s，而计算速度时用了这个偏小的周期，会使速度计算值偏大，所以最终测得的动能增加量就会大于重力势能的减少量，故A正确。 B.利用公式计算重物速度，相当于默认了机械能守恒，再去验证机械能守恒，算出的结果应为重物动能的增加量等于重力势能的减少量，故B错误； C.如果O点初速度不为0，那么重物在O点有初动能，下落过程中，除了重力势能转化的动能，还加上了初始的动能，所以最终测得的动能增加量就会大于重力势能的减少量，故C正确； D.由于空气对重物有阻力和打点计时器对纸带有阻力，重锤下落过程中需克服阻力做功，所以空气阻力和纸带阻力会使动能增加量小于重力势能的减少量，故D错误； 故选AC。 (6) 若机械能守恒，则满足 所以 根据题意可得 所以 通过计算发现g′与g不相等，原因是重物下落时受阻力作用。 12．（12分）某列车的总质量，列车以额定功率在平直轨道上行驶，轨道对列车的阻力是，取重力加速度大小，求： (1)列车匀速行驶时的速度大小v； (2)当列车的速度大小时，列车的加速度大小a。 答案：(1) (2) 解析：(1)列车以额定功率匀速行驶时，牵引力与阻力大小相等，根据 解得 (2)列车的速度大小时，列车的牵引力大小 根据牛顿第二定律有 联立解得 13．（12分）如图所示，物体沿光滑的曲面从A点无初速度滑下，B点为曲面的最低点，物体最终滑至水平面上的C点处停下，下滑的高度为5m，物体的质量为1kg，水平面的摩擦因数为0.4，g取，求： （1）物体从A下滑至B的过程中重力做的功； （2）物体滑至曲面的最低点B时的速度； （3）物体在水平面上滑行的距离。 答案：（1）50J（2）10m/s（3）12.5m 解析：（1）物体从A下滑至B的过程中重力做的功 （2）由动能定理可得 解得 （3）全过程由动能定理可得 解得 14．（14分）在极限运动竞技场中，选手通过操控物块完成三个阶段的挑战，分别是极速下滑、障碍滑行和凌空飞跃。现简化运动轨道模型如图所示，在竖直平面内，光滑斜面下端与水平面平滑连接于B点，水平面与光滑半圆弧轨道相切于C点，E点在圆心O点正上方，D点与圆心等高。一物块（可看作质点）从斜面A点由静止释放，物块通过半圆弧轨道的E点且沿水平方向飞出，最后落到水平面上的F点处（图中未标出）。已知F、C两点距离，圆弧轨道半径，斜面上A点距离水平面的高度，B、C两点距离，重力加速度g取。求： (1)通过E点时的速度； (2)物块与水平面间的动摩擦因数； (3)将物块仍从斜面A点上由静止释放，调节半圆弧轨道与B点的距离，使得物块在半圆弧轨道上运动时不脱离轨道，则水平面的长度应满足的条件 答案：(1) (2) (3)或 解析：（1）物块从E点飞出到落在F点，做平抛运动，则有， 解得物块通过E点时的速度大小为 （2）物块从A点到E点过程，根据动能定理可得 解得物块与水平面间的动摩擦因数为 （3）若物块刚好通过E点，则有 解得 该过程根据动能定理可得 解得 若物块刚好可以运动到与圆心等高处，根据动能定理可得 解得 若物块刚好可以运动到C点，根据动能定理可得 解得 综上分析可知，要物块在半圆弧轨道上运动时不脱离轨道，水平面的长度应满足或。θ 学科网（北京）股份有限公司 $Sheet1 题号 题型 分值 知识点 难度系数（预估） 1 单选题 4 机械能守恒条件判断 0.8 2 单选题 4 动能的概念 0.8 3 单选题 4 功的计算 0.8 4 单选题 4 重力做功与重力势能变化、平均功率计算（P=tW​） 0.75 5 单选题 4 动能定理应用 0.75 6 单选题 4 功能关系，动能定理综合应用 0.75 7 单选题 4 弹力做功与弹性势能变化、变力做功 0.6 8 多选题 5 机车恒定加速度启动 0.8 9 多选题 5 机械能守恒（单摆模型） 0.75 10 多选题 5 板块模型、动能定理、能量守恒 0.75 11 实验题 19 验证机械能守恒定律 0.55 12 计算题 12 机车额定功率行驶 0.8 13 计算题 12 动能定理综合应用 0.75 14 计算题 14 动能定理、机械能守恒综合应用 0.6 Sheet2 Sheet3 $