专题05 机械能及其守恒定律（期末真题汇编-湖南专用）高一物理下学期

**基本信息** 机械能专题试题汇编，涵盖功与功率等4大高频考点，11道题精选湖南多地期末真题，以翼装飞行、消防演练等真实情境考查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（含单选、多选）|11题|功与功率（2题）、重力势能（3题）、动能和动能定理（3题）、机械能守恒定律（3题）|结合工人拖动货物（考点01）、过山车运动（考点02）等情境，注重模型建构（如光滑球抛出模型）与科学推理（动能定理应用）|

专题05 机械能及其守恒定律 4大高频考点概览 考点 01 功与功率 考点 02 重力势能 考点 03 动能和动能定理 考点 04 机械能守恒定律 地 城 考点01 功与功率 1．（25-26高一下·湖南·期末）如图1所示，一工人用滑轮装置拖动质量为的货物，绕过滑轮的轻绳足够长且一端水平固定在墙面上，另一端在工人施加的水平恒力作用下，货物由静止开始沿水平方向做匀变速直线运动。货物与地面之间的动摩擦因数为0.2，货物速度随时间的变化关系如图2所示，不计滑轮质量和滑轮与轻绳间的摩擦，重力加速度g取。由此可知（    ） A．工人拉绳子的加速度大小为1m/s2 B．恒力的大小为 C．前内做功 D．前内做功的平均功率为 【答案】D 【详解】A．图像的斜率表示加速度，由图可得货物加速度 工人拉绳子的加速度大小为，故A错误； B．根据牛顿第二定律得 所以，故B错误； C．内物体的位移 所以内做的功大小为，故C错误； D．因为，故D正确。 故选D。 2．如图所示，小卖部的阿姨用拖车运送货物。已知拖车和货物的总质量为m，阿姨用与水平面夹角为θ的恒力F拖动小车，小车水平向右移动了一段距离L，此过程小车受到的摩擦力大小恒为f。则拖车和货物受到的（　　） A．重力做功为 B．拉力做功 C．滑动摩擦力做功为 D．支持力做功为0 【答案】D 【详解】A．由于运动方向与重力垂直，所以重力做功为0，故A错误； B．拉力做功，故B错误； C．滑动摩擦力做功为，故C错误； D．由于运动方向与支持力垂直，所以支持力做功为0，故D正确。 故选D。 地 城 考点02 重力势能 3．（25-26高一上·湖南邵阳·期末）如图所示是高空翼装飞行爱好者在空中滑翔的情景，滑翔爱好者在空中长距离无动力滑翔的过程中，下列说法正确的是（　　） A．克服阻力做的功等于机械能的减小量 B．重力势能的减小量小于重力做的功 C．重力势能的减小量等于动能的增加量 D．动能的增加量大于合力做的功 【答案】A 【详解】A．滑翔爱好者在滑翔过程中只受重力和空气阻力，根据功能关系可知，克服阻力做的功等于机械能的减少量，故A正确； B．根据重力做功与重力势能变化的关系可知，重力势能的减小量等于重力做的功，故B错误； C．根据能量守恒可知，重力势能的减少量等于动能的增加量与克服阻力做的功之和，故重力势能的减小量大于动能的增加量，故C错误； D．根据动能定理可知，动能的增加量等于合力做的功，故D错误。 故选A。 4．（25-26高一上·湖南株洲·开学考试）（多选）如图是模拟游乐场里过山车运动的过程，过山车从A处由静止释放沿轨道先后经过B、C、D，最后停在E处。下列关于过山车说法正确的是（　）    A．在A点时的重力势能最大 B．从B点到C点动能在不断增大 C．D点和E点的重力势能相同 D．停在E点时的惯性最小 【答案】AC 【详解】A．由题图可知，过山车在A点的高度最高，根据重力势能与高度的关系可知，在A点时的重力势能最大，故A正确； B．根据题图可知，从B点到C点，高度不断增加，重力势能增加，速度不断减小，则动能不断减小，故B错误； C．根据题图可知，D点和E点的高度相同，可知D点和E点的重力势能相同，故C正确； D．由于惯性的大小由物体的质量决定，而过山车的质量没有变，可知其惯性大小不变，故D错误。 故选AC。 5．如图所示，在高出地面H的A点将小球m竖直上抛，初速度为，上升一段距离h后落回地面。下列说法中正确的是（　　） A．小球在A点时，重力势能为 B．整个运动过程中，重力势能的变化量为 C．整个运动过程中，重力势能的变化量为 D．整个运动过程中，动能的变化量为 【答案】C 【详解】A．当没有说明零势能位置时，一般以地面为零势能参考面，则小球在A点时，重力势能为，A错误； BC．整个运动过程中，重力势能的变化量 B错误，C正确； D．整个运动过程中，根据动能定理有 可知，动能的变化量为mgH，D错误。 故选C。 地 城 考点03 动能和动能定理 6．（25-26高一上·湖南邵阳·期末）（多选）如图，一儿童在内横截面为圆形的光滑水泥筒的最低点以一定水平初速度踢出球，可使球未完成一圈就正好落入位于圆心O处的背兜。已知内截面圆的半径，忽略一切阻力，将球看作质点，重力加速度g取，则下列说法正确的是（　　） A．小球与水泥筒脱离后做斜上抛运动 B．小球与水泥筒脱离瞬间重力提供向心力 C．小球的初速度大小为 D．若初速度大于，小球可做完整的圆周运动 【答案】ACD 【详解】A．小球与水泥筒脱离后只受重力，有斜向上的速度，做斜上抛运动，故A正确； B．小球与水泥筒脱离瞬间由重力垂直接触面方向的分力提供向心力，故B错误； C．由题意可知球第一阶段先做圆周运动后第二阶段脱离水泥筒做斜抛运动落入圆心O处的背兜。在第一阶段结束时球即将脱离水泥筒的瞬间，设此时速度方向与水平方向夹角为，如图所示 则在脱离瞬间重力在指向圆心方向的分力提供向心力，即 第二阶段斜抛运动，在水平方向做匀速直线运动，竖直方向为竖直上抛运动，有， 方程联立解得，， 小球从踢出瞬间到脱离水泥筒根据动能定理可知 代入题中数据，解得，故C正确； D．小球恰好能通过最高点时，有 从最低点到最高点的过程，由动能定理 可得初速度 故小球初速度大于可做完整的圆周运动，故D正确。 故选ACD。 7．（25-26高一下·湖南湘潭·期末）（多选）某次消防演练时，着火点在离地高度为10m的平台上，横截面如图所示，平台AB边足够长，水枪喷出的水柱与AB边在同一竖直面内，水枪离地高度忽略不计.水从水枪枪口射出的初速度大小恒为20m/s，水的射出速度方向与水平方向夹角α可调节，水枪的水平距离也可调，不计空气阻力。下列说法正确的是（    ） A．只要能落到AB边上，α越大，水在空中运动时间越长 B．只要能落到AB边上的水速度大小都为 C．当α=45°时，水在AB边上的落点距A点最远 D．水在AB边上的落点距A点最远为20m 【答案】ABD 【详解】A．水能落在平台上，竖直方向位移相同，由 可知越大，越大，故A正确； B．设水枪喷出的质量为的水，从喷出至落到边的过程，由动能定理可得 解得，故B正确； CD．水在边上的落点距点最远时，轨迹必经过A点，如图所示，从A点开始到落回到平台，设时间为t，A点位置速度与水平方向的夹角为θ 水平方向有 竖直方向有 根据抛体运动的特点，有 解得 当θ=45°时，有 根据抛体运动的特点可知α>45° ，故C错误，D正确。 故选D。 8．（多选）如图所示，半径为R的光滑球固定在水平面上的A点，球上B点与球心O等高，C点位于A点正上方，水平面上距A点x处的P点与O、A在同一竖直面内。在POA面内将小球从P点以某一速度抛出，要使小球能够到达球的右侧，下列说法正确的是（　　） A．小球抛出的最小速度为 B．若小球恰好从C点掠过球面，则抛出的最小速度为 C．若，小球恰好从C点掠过球面，则抛出速度大小为 D．小球抛出后可从圆弧B点以上任一点切入球面，沿球面到达右侧 【答案】ABC 【详解】A．当小球与球面相切，且恰好到达C点时，速度最小为零，根据动能定理有 因小球恰好到达C点时有水平速度，解得，故A正确； B．若小球恰好从C点掠过球面，则在C点有 根据动能定理有 解得此时抛出的最小速度为，故B正确； C．若x=3R，小球恰好从C点掠过球面，则竖直初速度大小为： 上升到最高点的时间为： 水平速度 则抛出速度大小为，故C正确； D．小球抛出后可从圆弧B点以上任一点切入球面，若小球所受合力不足以提供向心力，则小球不能沿球面到达右侧，故D错误。 故选ABC。 地 城 考点04 机械能守恒定律 9．（25-26高一上·湖南衡阳·期末）如图所示，一个上表面光滑的斜面体M置于水平地面上，它的两个斜面与水平面间的夹角分别为、，且，M的顶端装有一定滑轮，一轻质细绳跨过定滑轮后连接A、B两个小物块，细绳与各自的斜面平行，不计绳与滑轮间的摩擦，A、B恰好在同一高度处于静止状态，剪断细绳后，A、B滑至斜面底端，M始终保持静止，下列说法正确的是（　　） A．物块A的质量等于B的质量 B．物块A对斜面体M的压力小于B对斜面体M的压力 C．物块A比B先滑到斜面底端 D．在滑块A、B下滑的过程中，斜面体受到水平面向左的摩擦力 【答案】D 【详解】A．滑块A和滑块B沿着斜面方向的分力等大，故 由于，故，故A错误； B．滑块A对斜面体的压力等于重力垂直斜面的分力，滑块B对斜面体的压力也等于重力垂直斜面的分力，因，故 且，故A对斜面的压力大于B对斜面的压力，故B错误； C．滑块下滑过程机械能守恒，有 故 由于两个滑块的高度差相等，故落地速度相等；由牛顿第二定律得 由于，则 物体的运动时间 则，故C错误； D．滑块A对斜面体的压力等于重力垂直斜面的分力，滑块B对斜面体的压力也等于重力垂直斜面的分力，如图所示 则 由于，故 故在滑块A、B下滑的过程中，斜面体相对地面有向右运动的趋势，斜面体受到水平面向左的摩擦力，故D正确。 故选D。 10．（25-26高一上·湖南永州·期末）如图所示，水平光滑长直杆上套有一物块Q。一根轻绳跨过悬挂于O点的固定轻小光滑圆环，轻绳的一端连接Q，另一端悬挂一物块P。设轻绳的左边部分与水平方向的夹角为θ，初始时θ很小。现将P、Q由静止同时释放，关于P、Q以后的运动，下列说法正确的是（　　） A．当θ=90°时，Q的速度最大 B．当θ=30°时，P、Q的速度之比是 C．当θ向90°增大的过程中，P一直处于失重状态 D．当θ向90°增大的过程中，Q的合力一直增大 【答案】A 【详解】A．P、Q只有重力做功，系统的机械能守恒，P的机械能最小时，即为Q到达O点正下方时，此时Q的速度最大，即当时，Q的速度最大，故A正确； B．P、Q用同一根绳连接，根据投影定理可知，Q沿绳子方向的速度与P的速度相等，如图所示 则当时，可知 解得，故B错误； C．根据投影定理可知，Q沿绳子方向的速度与P的速度相等，当时，Q沿绳子方向的分速度为零，由于P的速度即绳子的速度，则P的速度为零，可知P先加速后减速，所以P先失重后超重，故C错误； D．当θ向90°增大的过程中，Q的合力逐渐减小，当时，Q的速度最大，加速度最小，合力最小，故D错误。 故选A。 11．（25-26高一上·湖南邵阳·期末）如图所示，钉子A、B相距5l，处于同一高度。细线的一端系有质量为M的小物块，另一端绕过A固定于B。质量为m的小球固定在细线上C点，B、C间的线长为3l。用手竖直向下拉住小球，使小球和物块都静止，此时与水平方向的夹角为。松手后，小球运动到与A、B相同高度时的速度恰好为零，然后向下运动。忽略一切摩擦，重力加速度为g，取，。下列说法正确的是（　　） A．小球运动到与A、B相同高度时加速度为0 B．小球向上运动的过程中，细线对小球做正功 C．物块和小球的质量之比 D．小球向下运动到最低点时，物块M所受的拉力大小 【答案】D 【详解】A．小球运动到与A、B相同高度时加速度为g，故A错误； B．小球向上运动的过程中，细线BC对小球的拉力与速度垂直不做功，故B错误； C．小球运动到与A、B相同高度过程中，小球上升高度，物块下降高度，根据机械能守恒定律有 解得，故C错误； D．根据机械能守恒定律，小球能回到起始点。设此时方向的加速度大小为a，M受到的拉力为T，对M有 小球受的拉力 对m有 联立解得，故D正确。 故选D。 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 $ 专题05 机械能及其守恒定律 4大高频考点概览 考点 01 功与功率 考点 02 重力势能 考点 03 动能和动能定理 考点 04 机械能守恒定律 地 城 考点01 功与功率 1．（25-26高一下·湖南·期末）如图1所示，一工人用滑轮装置拖动质量为的货物，绕过滑轮的轻绳足够长且一端水平固定在墙面上，另一端在工人施加的水平恒力作用下，货物由静止开始沿水平方向做匀变速直线运动。货物与地面之间的动摩擦因数为0.2，货物速度随时间的变化关系如图2所示，不计滑轮质量和滑轮与轻绳间的摩擦，重力加速度g取。由此可知（    ） A．工人拉绳子的加速度大小为1m/s2 B．恒力的大小为 C．前内做功 D．前内做功的平均功率为 2．如图所示，小卖部的阿姨用拖车运送货物。已知拖车和货物的总质量为m，阿姨用与水平面夹角为θ的恒力F拖动小车，小车水平向右移动了一段距离L，此过程小车受到的摩擦力大小恒为f。则拖车和货物受到的（　　） A．重力做功为 B．拉力做功 C．滑动摩擦力做功为 D．支持力做功为0 地 城 考点02 重力势能 3．（25-26高一上·湖南邵阳·期末）如图所示是高空翼装飞行爱好者在空中滑翔的情景，滑翔爱好者在空中长距离无动力滑翔的过程中，下列说法正确的是（　　） A．克服阻力做的功等于机械能的减小量 B．重力势能的减小量小于重力做的功 C．重力势能的减小量等于动能的增加量 D．动能的增加量大于合力做的功 4．（25-26高一上·湖南株洲·开学考试）（多选）如图是模拟游乐场里过山车运动的过程，过山车从A处由静止释放沿轨道先后经过B、C、D，最后停在E处。下列关于过山车说法正确的是（　）    A．在A点时的重力势能最大 B．从B点到C点动能在不断增大 C．D点和E点的重力势能相同 D．停在E点时的惯性最小 5．如图所示，在高出地面H的A点将小球m竖直上抛，初速度为，上升一段距离h后落回地面。下列说法中正确的是（　　） A．小球在A点时，重力势能为 B．整个运动过程中，重力势能的变化量为 C．整个运动过程中，重力势能的变化量为 D．整个运动过程中，动能的变化量为 地 城 考点03 动能和动能定理 6．（25-26高一上·湖南邵阳·期末）（多选）如图，一儿童在内横截面为圆形的光滑水泥筒的最低点以一定水平初速度踢出球，可使球未完成一圈就正好落入位于圆心O处的背兜。已知内截面圆的半径，忽略一切阻力，将球看作质点，重力加速度g取，则下列说法正确的是（　　） A．小球与水泥筒脱离后做斜上抛运动 B．小球与水泥筒脱离瞬间重力提供向心力 C．小球的初速度大小为 D．若初速度大于，小球可做完整的圆周运动 7．（25-26高一下·湖南湘潭·期末）（多选）某次消防演练时，着火点在离地高度为10m的平台上，横截面如图所示，平台AB边足够长，水枪喷出的水柱与AB边在同一竖直面内，水枪离地高度忽略不计.水从水枪枪口射出的初速度大小恒为20m/s，水的射出速度方向与水平方向夹角α可调节，水枪的水平距离也可调，不计空气阻力。下列说法正确的是（    ） A．只要能落到AB边上，α越大，水在空中运动时间越长 B．只要能落到AB边上的水速度大小都为 C．当α=45°时，水在AB边上的落点距A点最远 D．水在AB边上的落点距A点最远为20m 8．（多选）如图所示，半径为R的光滑球固定在水平面上的A点，球上B点与球心O等高，C点位于A点正上方，水平面上距A点x处的P点与O、A在同一竖直面内。在POA面内将小球从P点以某一速度抛出，要使小球能够到达球的右侧，下列说法正确的是（　　） A．小球抛出的最小速度为 B．若小球恰好从C点掠过球面，则抛出的最小速度为 C．若，小球恰好从C点掠过球面，则抛出速度大小为 D．小球抛出后可从圆弧B点以上任一点切入球面，沿球面到达右侧 地 城 考点04 机械能守恒定律 9．（25-26高一上·湖南衡阳·期末）如图所示，一个上表面光滑的斜面体M置于水平地面上，它的两个斜面与水平面间的夹角分别为、，且，M的顶端装有一定滑轮，一轻质细绳跨过定滑轮后连接A、B两个小物块，细绳与各自的斜面平行，不计绳与滑轮间的摩擦，A、B恰好在同一高度处于静止状态，剪断细绳后，A、B滑至斜面底端，M始终保持静止，下列说法正确的是（　　） A．物块A的质量等于B的质量 B．物块A对斜面体M的压力小于B对斜面体M的压力 C．物块A比B先滑到斜面底端 D．在滑块A、B下滑的过程中，斜面体受到水平面向左的摩擦力 10．（25-26高一上·湖南永州·期末）如图所示，水平光滑长直杆上套有一物块Q。一根轻绳跨过悬挂于O点的固定轻小光滑圆环，轻绳的一端连接Q，另一端悬挂一物块P。设轻绳的左边部分与水平方向的夹角为θ，初始时θ很小。现将P、Q由静止同时释放，关于P、Q以后的运动，下列说法正确的是（　　） A．当θ=90°时，Q的速度最大 B．当θ=30°时，P、Q的速度之比是 C．当θ向90°增大的过程中，P一直处于失重状态 D．当θ向90°增大的过程中，Q的合力一直增大 11．（25-26高一上·湖南邵阳·期末）如图所示，钉子A、B相距5l，处于同一高度。细线的一端系有质量为M的小物块，另一端绕过A固定于B。质量为m的小球固定在细线上C点，B、C间的线长为3l。用手竖直向下拉住小球，使小球和物块都静止，此时与水平方向的夹角为。松手后，小球运动到与A、B相同高度时的速度恰好为零，然后向下运动。忽略一切摩擦，重力加速度为g，取，。下列说法正确的是（　　） A．小球运动到与A、B相同高度时加速度为0 B．小球向上运动的过程中，细线对小球做正功 C．物块和小球的质量之比 D．小球向下运动到最低点时，物块M所受的拉力大小 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 $ 专题05 机械能及其守恒定律 地 城 考点01 功与功率 1．D 2．D 地 城 考点02 重力势能 3．A 4．AC 5．C 地 城 考点03 动能和动能定理 6．ACD 7．ABD 8．ABC 地 城 考点04 机械能守恒定律 9．D 10．A 11．D 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 $