第七章 机械能守恒定律 单元基础测试 -2025-2026学年高一下学期物理沪科版必修第二册

**基本信息** 本单元卷聚焦沪科版必修第二册第七章“机械能守恒定律”，通过选择、实验、计算等题型，结合苏炳添短跑、高铁等真实情境，覆盖重力势能、动能定理等核心知识点，强化物理观念与科学思维，适配单元复习巩固。 **题型特征** |题型|题量|知识覆盖|命题特色| |----|----|----------|----------| |选择题|12|重力势能、动能定理、机械能守恒条件|结合东京奥运会、短道速滑等情境，考查概念辨析与科学推理| |填空与实验题|2|弹簧动态分析、机械能守恒验证实验|实验题含误差分析与图像验证，培养科学探究能力| |计算题|3|功、功率、动能定理、能量守恒|综合皮带传动、变力做功等模型，提升问题解决能力|

第七章 机械能守恒定律 基础-2025-2026学年物理沪科版（2019）必修第二册 一、选择题。 1、一个100 g的球从1.8 m 的高处落到一个水平板上又弹回到1.25 m的高度，则整个过程中重力对球所做的功及球的重力势能的变化是(g取10 m/s2)(　　) A.重力做功为1.8 J B.重力做了0.55 J的负功 C.物体的重力势能一定减少0.55 J D.物体的重力势能一定增加1.25 J 2、如图所示，长为L的轻质细绳一端固定在O点，O点离地高度为H，另一端系一质量为m的小球，将细绳拉至水平，由静止释放小球，小球到达最低点时，细绳刚好被拉断，小球水平飞出。若忽略空气阻力，则（　　） A．细绳所能承受的最大拉力F＝2mg B．改变绳长L，则L越大小球落地时的速度越大 C．改变绳长L，当时，小球平抛过程中的水平位移最大 D．当时，小球在下落过程中重力的最大功率为 3、下列关于重力势能的说法正确的是(　　) A．物体的位置一旦确定，它的重力势能的大小也随之确定 B．物体与零势能面的距离越大，它的重力势能也越大 C．一个物体的重力势能从－5 J变化到－3 J，重力势能增加了 D．在地面上的物体具有的重力势能一定等于零 4、如图所示，在短道速滑运动中，“接棒”的运动员甲提前站在“交棒”的运动员乙前面，并且开始向前滑行，待乙追上甲时，乙猛推甲，甲获得更大的速度向前冲出。不计冰面阻力，则在乙推甲的过程中(　　) A.甲对乙做正功，甲的动能增大 B.甲对乙做正功，乙的动能增大 C.乙对甲做正功，甲的动能增大 D.乙对甲做正功，乙的动能增大 5、在如图所示的物理过程示意图中，甲图为一端固定有小球的轻杆，从右偏上30°释放后绕光滑支点摆动；乙图为末端固定有小球的轻质直角架，释放后绕通过直角顶点的固定轴O无摩擦转动；丙图为置于光滑水平面上的A、B两小车，B静止，A获得一向右的初速度后向右运动，某时刻连接两车的细绳绷紧，然后带动B车运动；丁图为置于光滑水平面上的带有竖直支架的小车，把用细绳悬挂的小球从图示位置释放，小球开始摆动．则关于这几个物理过程(空气阻力忽略不计)，下列判断中正确的是(　　) A．甲图中小球机械能守恒 B．乙图中小球A的机械能守恒 C．丙图中两车组成的系统机械能守恒 D．丁图中小球的机械能守恒 6、一质量均匀不可伸长的绳索，固定在A、B两端，重为G，A、B两端固定在天花板上，如图所示．今在最低点C施加一竖直向下的力，将绳索缓慢拉至D点，在此过程中，绳索AB的重心位置将(　　) A．升高 B．降低 C．先降低后升高 D．始终不变 7、2021年东京奥运会上，中国奥运代表队共收获了38金32银18铜的出色成绩。在田径男子100米半决赛中，中国短跑运动员苏炳添跑出了9秒83的个人最好成绩，刷新了亚洲纪录。以下说法正确的是（　　） A．苏炳添赢得第一是因为冲过终点线时的速度大于其他人 B．百米赛跑由于是直跑道，所以位移就是路程 C．苏炳添起跑加速过程中，地面对他的摩擦力做正功 D．苏炳添起跑瞬间，地面对他的支持力大于他的重力 8、起重机将质量为50 kg的物体从地面提升到10 m高处，在这个过程中，下列说法中正确的是(g取10 m/s2)(　　) A．重力做正功，重力势能减少5.0×103 J B．重力做正功，重力势能增加5.0×103 J C．重力做负功，重力势能减少5.0×103 J D．重力做负功，重力势能增加5.0×103 J 9、如图所示，某人骑自行车下坡，坡长l＝500 m，坡高h＝8 m，人和车总质量为100 kg，下坡时初速度为4 m/s，人不踏车的情况下，到达坡底时车速为10 m/s，g取 10 m/s2，则下坡过程中阻力所做的功为(　　) A.－4 000 J B.－3 800 J C.－5 000 J D.－4 200 J 10、如图所示，木块静止于光滑水平面上，与之相连的轻质弹簧处于自然伸直状态，现用恒定的水平外力F作用于弹簧右端，在向右移动一段距离的过程中拉力F做了10J的功．在上述过程中（ ） A．弹簧的弹性势能增加了10J B．滑块的动能增加了10J C．滑块和弹簧组成的系统机械能增加了10J D．滑块和弹簧组成的系统机械能守恒 11、如图所示，固定的倾斜光滑杆上套有一个质量为m的圆环，圆环与竖直放置的轻质弹簧一端相连，弹簧的另一端固定在地面上的A点，弹簧处于原长时，圆环高度为h.让圆环沿杆滑下，滑到杆的底端时速度为零．则在圆环下滑到底端的过程中(杆与水平方向夹角为30°)(　　) A．圆环机械能守恒 B．弹簧的弹性势能先减小后增大 C．弹簧的弹性势能变化了mgh D．弹簧与光滑杆垂直时圆环动能最大 12、连淮扬镇高铁扬州段12月11日正式开通，如图所示，“复兴号”列车正沿直线驶出扬州东站，假设列车质量为m，牵引电机的输出功率恒为P，所受阻力恒为f。某时刻速度为v1、加速度为a1，一段时间t后速度为v2，在这段时间内位移为x。下列关系式正确的是（　　） A．＝ B．a1＝－ C．x＝v1t＋a1t2 D．Pt＝mv22－mv12 二、填空与实验题。 13、如图所示，轻质弹簧的两端分别与小物块B、C相连，并放在足够长的光滑斜面上，弹簧与斜面平行，C靠在固定的挡板P上，绕过定滑轮的轻绳一端与B相连，另一端与悬空的小物块A相连。开始时用手托住A，使滑轮右侧的轻绳恰好伸直且无弹力，滑轮左侧轻绳沿竖直方向，然后由静止释放A，当C刚要离开挡板时，A的速度恰好达到最大。斜面的倾角为30°，B、C的质量均为m，弹簧的劲度系数为k，重力加速度大小为g，A、B、C均视为质点。不计一切摩擦，不计空气阻力，弹簧始终处在弹性限度内。 填空：①释放A的瞬间，A的加速度大小为______；②B的最大速度为______。 14、某实验小组“用落体法验证机械能守恒定律”，实验装置如图甲所示．实验中测出重物自由下落的高度h及对应的瞬时速度v，计算出重物减小的重力势能mgh和增加的动能mv2，然后进行比较，如果两者相等或近似相等，即可验证重物自由下落过程中机械能守恒．请根据实验原理和步骤完成下列问题： 甲 乙 丙 (1)(多选)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小的木块 B．重物的质量可以不测量 C．实验中应先接通电源，后释放纸带 D．可以利用公式v＝来求解瞬时速度 (2)如图乙是该实验小组打出的一条点迹清晰的纸带，纸带上的O点是起始点，选取纸带上连续的点A、B、C、D、E、F作为计数点，并测出各计数点到O点的距离依次为27.94 cm、32.78 cm、38.02 cm、43.65 cm、49.66 cm、56.07 cm.已知打点计时器所用的电源是50 Hz的交流电，重锤的质量为0.5 kg，则从计时器打下点O到打下点D的过程中，重物减小的重力势能ΔEp＝ J；重物增加的动能ΔEk＝ J，两者不完全相等的原因可能是： 。(重力加速度g取9.8 m/s2，计算结果保留三位有效数字) (3)实验小组的同学又正确计算出图乙中打下计数点A、B、C、D、E、F各点的瞬时速度v，以各计数点到A点的距离h′为横轴，v2为纵轴作出图象，如图丙所示，根据作出的图线，能粗略验证自由下落的物体机械能守恒的依据是： 。 三、计算题。 15、如图所示，在光滑的水平面上，质量m＝3 kg的物体，在水平拉力F＝6 N 的作用下，从静止开始运动，经过3 s运动了9 m。求： 初速度为0 (1)力F在3 s内对物体所做的功； (2)力F在3 s内对物体做功的平均功率； (3)在3 s末，力F对物体做功的瞬时功率。 16、如图甲所示，在水平地面上放置一个质量为m＝4 kg的物体，让其在随位移均匀减小的水平推力作用下运动，推力F随位移x变化的图像如图乙所示，已 F与位移关系图线围成的面积表示功。 知物体与地面之间的动摩擦因数为μ＝0.5，g取10 m/s2，求： (1)出发时物体运动的加速度大小； (2)物体能够运动的最大位移。 17、如图所示，皮带的速度是3 m/s，两圆心的距离s＝4.5 m，现将m＝1 kg的小物体轻放在左轮正上方的皮带上，物体与皮带间的动摩擦因数μ＝0.15，电动机带动皮带将物体从左轮运送到右轮正上方时，求：(g取10 m/s2) (1)小物体获得的动能Ek； (2)这一过程摩擦产生的热量Q； (3)这一过程电动机消耗的电能E. 第七章 机械能守恒定律 基础-2025-2026学年物理沪科版（2019）必修第二册 一、选择题。 1、一个100 g的球从1.8 m 的高处落到一个水平板上又弹回到1.25 m的高度，则整个过程中重力对球所做的功及球的重力势能的变化是(g取10 m/s2)(　　) A.重力做功为1.8 J B.重力做了0.55 J的负功 C.物体的重力势能一定减少0.55 J D.物体的重力势能一定增加1.25 J 【答案】C 2、如图所示，长为L的轻质细绳一端固定在O点，O点离地高度为H，另一端系一质量为m的小球，将细绳拉至水平，由静止释放小球，小球到达最低点时，细绳刚好被拉断，小球水平飞出。若忽略空气阻力，则（　　） A．细绳所能承受的最大拉力F＝2mg B．改变绳长L，则L越大小球落地时的速度越大 C．改变绳长L，当时，小球平抛过程中的水平位移最大 D．当时，小球在下落过程中重力的最大功率为 【答案】C 3、下列关于重力势能的说法正确的是(　　) A．物体的位置一旦确定，它的重力势能的大小也随之确定 B．物体与零势能面的距离越大，它的重力势能也越大 C．一个物体的重力势能从－5 J变化到－3 J，重力势能增加了 D．在地面上的物体具有的重力势能一定等于零 【答案】C　 4、如图所示，在短道速滑运动中，“接棒”的运动员甲提前站在“交棒”的运动员乙前面，并且开始向前滑行，待乙追上甲时，乙猛推甲，甲获得更大的速度向前冲出。不计冰面阻力，则在乙推甲的过程中(　　) A.甲对乙做正功，甲的动能增大 B.甲对乙做正功，乙的动能增大 C.乙对甲做正功，甲的动能增大 D.乙对甲做正功，乙的动能增大 【答案】C 5、在如图所示的物理过程示意图中，甲图为一端固定有小球的轻杆，从右偏上30°释放后绕光滑支点摆动；乙图为末端固定有小球的轻质直角架，释放后绕通过直角顶点的固定轴O无摩擦转动；丙图为置于光滑水平面上的A、B两小车，B静止，A获得一向右的初速度后向右运动，某时刻连接两车的细绳绷紧，然后带动B车运动；丁图为置于光滑水平面上的带有竖直支架的小车，把用细绳悬挂的小球从图示位置释放，小球开始摆动．则关于这几个物理过程(空气阻力忽略不计)，下列判断中正确的是(　　) A．甲图中小球机械能守恒 B．乙图中小球A的机械能守恒 C．丙图中两车组成的系统机械能守恒 D．丁图中小球的机械能守恒 【答案】A 6、一质量均匀不可伸长的绳索，固定在A、B两端，重为G，A、B两端固定在天花板上，如图所示．今在最低点C施加一竖直向下的力，将绳索缓慢拉至D点，在此过程中，绳索AB的重心位置将(　　) A．升高 B．降低 C．先降低后升高 D．始终不变 【答案】A　 7、2021年东京奥运会上，中国奥运代表队共收获了38金32银18铜的出色成绩。在田径男子100米半决赛中，中国短跑运动员苏炳添跑出了9秒83的个人最好成绩，刷新了亚洲纪录。以下说法正确的是（　　） A．苏炳添赢得第一是因为冲过终点线时的速度大于其他人 B．百米赛跑由于是直跑道，所以位移就是路程 C．苏炳添起跑加速过程中，地面对他的摩擦力做正功 D．苏炳添起跑瞬间，地面对他的支持力大于他的重力 【答案】D 8、起重机将质量为50 kg的物体从地面提升到10 m高处，在这个过程中，下列说法中正确的是(g取10 m/s2)(　　) A．重力做正功，重力势能减少5.0×103 J B．重力做正功，重力势能增加5.0×103 J C．重力做负功，重力势能减少5.0×103 J D．重力做负功，重力势能增加5.0×103 J 【答案】D　 9、如图所示，某人骑自行车下坡，坡长l＝500 m，坡高h＝8 m，人和车总质量为100 kg，下坡时初速度为4 m/s，人不踏车的情况下，到达坡底时车速为10 m/s，g取 10 m/s2，则下坡过程中阻力所做的功为(　　) A.－4 000 J B.－3 800 J C.－5 000 J D.－4 200 J 【答案】B 10、如图所示，木块静止于光滑水平面上，与之相连的轻质弹簧处于自然伸直状态，现用恒定的水平外力F作用于弹簧右端，在向右移动一段距离的过程中拉力F做了10J的功．在上述过程中（ ） A．弹簧的弹性势能增加了10J B．滑块的动能增加了10J C．滑块和弹簧组成的系统机械能增加了10J D．滑块和弹簧组成的系统机械能守恒 【答案】C 11、如图所示，固定的倾斜光滑杆上套有一个质量为m的圆环，圆环与竖直放置的轻质弹簧一端相连，弹簧的另一端固定在地面上的A点，弹簧处于原长时，圆环高度为h.让圆环沿杆滑下，滑到杆的底端时速度为零．则在圆环下滑到底端的过程中(杆与水平方向夹角为30°)(　　) A．圆环机械能守恒 B．弹簧的弹性势能先减小后增大 C．弹簧的弹性势能变化了mgh D．弹簧与光滑杆垂直时圆环动能最大 【答案】C　 12、连淮扬镇高铁扬州段12月11日正式开通，如图所示，“复兴号”列车正沿直线驶出扬州东站，假设列车质量为m，牵引电机的输出功率恒为P，所受阻力恒为f。某时刻速度为v1、加速度为a1，一段时间t后速度为v2，在这段时间内位移为x。下列关系式正确的是（　　） A．＝ B．a1＝－ C．x＝v1t＋a1t2 D．Pt＝mv22－mv12 【答案】B 二、填空与实验题。 13、如图所示，轻质弹簧的两端分别与小物块B、C相连，并放在足够长的光滑斜面上，弹簧与斜面平行，C靠在固定的挡板P上，绕过定滑轮的轻绳一端与B相连，另一端与悬空的小物块A相连。开始时用手托住A，使滑轮右侧的轻绳恰好伸直且无弹力，滑轮左侧轻绳沿竖直方向，然后由静止释放A，当C刚要离开挡板时，A的速度恰好达到最大。斜面的倾角为30°，B、C的质量均为m，弹簧的劲度系数为k，重力加速度大小为g，A、B、C均视为质点。不计一切摩擦，不计空气阻力，弹簧始终处在弹性限度内。 填空：①释放A的瞬间，A的加速度大小为______；②B的最大速度为______。 【答案】     14、某实验小组“用落体法验证机械能守恒定律”，实验装置如图甲所示．实验中测出重物自由下落的高度h及对应的瞬时速度v，计算出重物减小的重力势能mgh和增加的动能mv2，然后进行比较，如果两者相等或近似相等，即可验证重物自由下落过程中机械能守恒．请根据实验原理和步骤完成下列问题： 甲 乙 丙 (1)(多选)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小的木块 B．重物的质量可以不测量 C．实验中应先接通电源，后释放纸带 D．可以利用公式v＝来求解瞬时速度 (2)如图乙是该实验小组打出的一条点迹清晰的纸带，纸带上的O点是起始点，选取纸带上连续的点A、B、C、D、E、F作为计数点，并测出各计数点到O点的距离依次为27.94 cm、32.78 cm、38.02 cm、43.65 cm、49.66 cm、56.07 cm.已知打点计时器所用的电源是50 Hz的交流电，重锤的质量为0.5 kg，则从计时器打下点O到打下点D的过程中，重物减小的重力势能ΔEp＝ J；重物增加的动能ΔEk＝ J，两者不完全相等的原因可能是： 。(重力加速度g取9.8 m/s2，计算结果保留三位有效数字) (3)实验小组的同学又正确计算出图乙中打下计数点A、B、C、D、E、F各点的瞬时速度v，以各计数点到A点的距离h′为横轴，v2为纵轴作出图象，如图丙所示，根据作出的图线，能粗略验证自由下落的物体机械能守恒的依据是： 。 【答案】(1)BC　 (2)2.14　2.12　重物下落过程中受到阻力作用 (3)图象的斜率等于19.52，约为重力加速度g的两倍，故能验证 三、计算题。 15、如图所示，在光滑的水平面上，质量m＝3 kg的物体，在水平拉力F＝6 N 的作用下，从静止开始运动，经过3 s运动了9 m。求： 初速度为0 (1)力F在3 s内对物体所做的功； (2)力F在3 s内对物体做功的平均功率； (3)在3 s末，力F对物体做功的瞬时功率。 【答案】(1)54 J　 (2)18 W　 (3)36 W 【解析】(1)根据功的公式W＝Flcos α＝6×9 J＝54 J。 (2)力F在3 s内对物体做功的平均功率 P＝＝ W＝18 W。 (3)3 s末的瞬时速度为v，l＝t， 解得v＝6 m/s 则3 s末的瞬时功率 P＝Fv＝6×6 W＝36 W。 16、如图甲所示，在水平地面上放置一个质量为m＝4 kg的物体，让其在随位移均匀减小的水平推力作用下运动，推力F随位移x变化的图像如图乙所示，已 F与位移关系图线围成的面积表示功。 知物体与地面之间的动摩擦因数为μ＝0.5，g取10 m/s2，求： (1)出发时物体运动的加速度大小； (2)物体能够运动的最大位移。 【答案】(1)20 m/s2　 (2)12.5 m 【解析】(1)由牛顿第二定律得F－μmg＝ma， 当推力F0＝100 N时，物体所受的合力最大，加速度最大，代入数据得a＝20 m/s2。 (2)根据图像得推力对物体做的功等于图线与x轴围成的面积， 则推力对物体做功W＝F0x0＝250 J， 根据动能定理可得W－μmgxm＝0， 解得xm＝12.5 m。 17、如图所示，皮带的速度是3 m/s，两圆心的距离s＝4.5 m，现将m＝1 kg的小物体轻放在左轮正上方的皮带上，物体与皮带间的动摩擦因数μ＝0.15，电动机带动皮带将物体从左轮运送到右轮正上方时，求：(g取10 m/s2) (1)小物体获得的动能Ek； (2)这一过程摩擦产生的热量Q； (3)这一过程电动机消耗的电能E. 【答案】　(1)4.5 J　 (2)4.5 J　 (3)9 J 【解析】(1)设小物体与皮带达到共同速度时，物体相对地面的位移为s′. μmgs′＝mv2，解得s′＝3 m＜4.5 m， 即物体可与皮带达到共同速度，此时 Ek＝mv2＝×1×32 J＝4.5 J. (2)由μmg＝ma得a＝1.5 m/s2， 由v＝at得t＝2 s， 得Q＝μmg(vt－s′)＝0.15×1×10×(6－3) J＝4.5 J. (3)由能量守恒知 E电＝Ek＋Q＝4.5 J＋4.5 J＝9 J。 学科网（北京）股份有限公司 $