第四章 机械能及其守恒定律 单元训练题-2025-2026学年高一下学期物理粤教版必修第二册

**基本信息** 本练习通过基础概念辨析、实验技能训练及综合问题解决的三层设计，系统巩固机械能守恒定律单元知识，培养物理观念与科学思维。 **分层设计** |层次|知识覆盖|设计特色| |----|----------|----------| |基础层|重力做功、弹性势能等单一概念|选择1直接应用重力做功公式，强化能量观念| |提升层|实验验证、动能定理简单应用|填空14设计气垫导轨实验，培养科学探究能力| |综合层|多过程力学问题、模型建构|计算16整合轨道运动与机械能守恒，提升科学推理能力|

第四章 机械能及其守恒定律 训练题-2025-2026学年物理粤教版（2019）必修第二册 一、选择题。 1、如图所示，质量为20 kg的小孩沿高5 m的滑梯由静止滑下，g取10 m/s2，在此过程中(　　) A.重力做功为100 J，重力势能减少了100 J B.重力做功为－100 J，重力势能增加了100 J C.重力做功为1 000 J，重力势能减少了1 000 J D.重力做功为－1 000 J，重力势能增加了1 000 J 2、某同学用恒定的推力推橡皮，匀速擦除桌面上一段长为L的细直线痕迹，该过程中橡皮克服摩擦阻力做功为W。已知橡皮与桌面、痕迹间的动摩擦因数均为μ，不计橡皮重力，则手对橡皮推力的大小为（　　） A． B． C． D． 3、（双选）关于弹性势能，下列说法中正确的是(　　) A．任何发生弹性形变的物体，都具有弹性势能 B．任何具有弹性势能的物体，一定发生了弹性形变 C．物体只要发生形变，就一定具有弹性势能 D．弹簧的弹性势能只跟弹簧被拉伸或压缩的长度有关 4、如图所示，某同学用绳子拉动木箱，使它从静止开始沿粗糙水平路面运动至具有某一速度。木箱获得的动能一定(　　) A.小于拉力所做的功 B.等于拉力所做的功 C.等于克服摩擦力所做的功 D.大于克服摩擦力所做的功 5、滑雪运动深受人民群众喜爱，某滑雪运动员(可视为质点)由坡道进入竖直面内的圆弧形滑道AB,从滑道的A点滑行到最低点B的过程中,由于摩擦力的存在,运动员的速率不变,则运动员沿AB下滑过程中( ) A．所受合外力始终为零 B．所受摩擦力大小不变 C．合外力做功一定为零 D．机械能始终保持不变 6、（双选）如图所示，a、b两物块质量分别为m、3m，用不计质量的细绳相连接，悬挂在定滑轮的两侧．开始时，a、b两物块距离地面高度相同，用手托住物块b，然后由静止释放，直至a、b物块间高度差为h，不计滑轮质量和一切阻力，重力加速度为g.在此过程中，下列说法正确的是(　　) A．物块a的机械能守恒 B．物块b的机械能减少了mgh C．物块b机械能的减少量等于物块a机械能的增加量 D．物块a、b与地球组成的系统机械能守恒 7、质量相等的甲和乙两物体（均可视为质点）从空中自由下落，同时落至水平地面，甲、乙两物体运动的图像如图所示，不计空气阻力，下列说法正确的是（　　） A．甲和乙在空中运动时间相等 B．甲和乙速度变化快慢相同 C．甲和乙开始下落位置距离地面高度相同 D．甲和乙下落过程重力对它们做功相同 8、如图所示，撑杆跳是运动会中常见的比赛项目，用于撑起运动员的杆要求具有很好的弹性，下列关于运动员撑杆跳起过程的说法正确的是(　　) A．运动员撑杆刚刚触地时，杆弹性势能最大 B．运动员撑杆跳起到达最高点时，杆弹性势能最大 C．运动员撑杆触地后上升到最高点之前某时刻，杆弹性势能最大 D．以上说法均有可能 9、改变汽车的质量和速率，都能使汽车的动能发生变化，在下面几种情况中，汽车的动能是原来的2倍的是(　　) A.质量不变，速率变为原来的2倍 B.质量和速率都变为原来的2倍 C.质量变为原来的2倍，速率减半 D.质量减半，速率变为原来的2倍 10、关于机械能守恒定律的适用条件，下列说法中正确的是(　　) A．只有重力和弹力作用时，机械能才守恒 B．当有其他外力作用时，只要合外力为零，机械能守恒 C．当有其他外力作用时，只要其他外力不做功，机械能守恒 D．炮弹在空中飞行，不计阻力时，仅受重力作用，所以爆炸前后机械能守恒 11、如图所示，用长为L的细线，一端系于悬点A，另一端拴住一质量为m的小球，先将小球拉至水平位置并使细线绷直，在悬点A的正下方O点钉有一小钉子，今将小球由静止释放，要使小球能在竖直平面内做完整圆周运动，OA的最小距离是(　　) A. B. C.L D.L 12、如图所示。假设驴拉磨的平均作用力大小为500 N，运动的半径为1 m，则驴拉磨转动一周所做的功为 （　　） A．0 B．500J C．500πJ D．1000πJ 二、填空与实验题。 13、使用电磁打点计时器测量重力加速度g，已知该打点计时器的打点频率为。图是采用较合理的装置并按正确的实验步骤进行实验打出的一条纸带，其中打出的第一个点标为1，后面依次打下的一系列点迹分别标为2、3、4、5…经测量，第15至第17点间的距离为，第1至第16点间距离为，则打下第16个点时，重锤下落的速度大小为_____，测出的重力加速度值为_____。（要求保留两位有效数字） 14、利用气垫导轨验证机械能守恒定律，实验装置示意图如图所示． (1)实验步骤： ①将气垫导轨放在水平面上，桌面高度不低于1 m，将导轨调至水平； ②用游标卡尺测量挡光条的宽度为l＝9.30 mm； ③由导轨标尺读出两光电门中心之间的距离s＝ cm； ④将滑块移至光电门1左侧某处，待砝码静止不动时，释放滑块，要求砝码落地前挡光条已通过光电门2； ⑤从数字计时器(图中未画出)上分别读出挡光条通过光电门1和光电门2所用的时间Δt1和Δt2； ⑥用天平称出滑块和挡光条的总质量M，再称出托盘和砝码的总质量m. (2)用表示直接测量的物理量字母写出下列所示物理量的表达式： ①滑块通过光电门1和光电门2时瞬时速度分别为： v1＝ 和v2＝ 。 ②当滑块通过光电门1和光电门2时，系统(包括滑块、挡光条、托盘和砝码)的总动能分别为Ek1＝ 和Ek2＝ 。 ③在滑块从光电门1运动到光电门2的过程中，系统势能的减少量： ΔEp减＝ （重力加速度为g）。 (3)如果ΔEp减＝ ，则可认为验证了机械能守恒定律． 三、计算题。 15、质量为m＝0.5 kg的物体自由下落，不计空气阻力，重力加速度g取10 m/s2。求： (1)从物体开始下落，前3 s内重力对物体做功的平均功率P； (2)第3 s末重力对物体做功的瞬时功率P′。 16、如图所示，半径r1＝ m的圆弧轨道AB与水平轨道BC相切于B点，CD为r2＝0.40 m的半圆轨道，另一半径R＝1.00 m的圆弧轨道EF与CD靠近，E点略低于D点。一质量m＝1 kg的小物块(可视为质点)从A点以初速度v0＝2 m/s沿轨道下滑，在AB段运动过程中始终受到竖直向上的F＝10 N的力作用，进入BC段后撤去。已知AB高度为h，BC长L＝1.00 m，小物块与BC间动摩擦因数μ＝0.2，其余光滑，EF轨道对应的圆心角θ＝60°，所有轨道均固定在同一竖直平面内，不考虑小物块在各轨道相接处的速度大小的变化，忽略空气阻力，g取10 m/s2。求： (1)当小物块沿圆弧轨道AB运动到B点时，轨道对小物块的作用力大小； (2)若小物块在B点的速度为5 m/s，且在刚进入BC段时撤去力F，请通过计算判断小物块能否通过D点； (3)小物块能进入EF轨道，且不越过F点，小物块在D点的速度范围。 17、游乐场过山车的运动情况可以抽象为如图所示的模型，弧形轨道AB的下端B点与半径为R的竖直圆轨道平滑连接，质量为m的小球从弧形轨道上离水平地面高度为h的A点由静止开始滚下，小球进入竖直圆轨道后顺利通过圆轨道最高点C，不考虑摩擦等阻力，重力加速度为g.求： (1)小球位于A点时的重力势能(以水平地面为参考平面)； (2)小球从A点运动到C点的过程中，重力所做的功； (3)小球经过C点时的速度大小． 第四章 机械能及其守恒定律 训练题-2025-2026学年物理粤教版（2019）必修第二册 一、选择题。 1、如图所示，质量为20 kg的小孩沿高5 m的滑梯由静止滑下，g取10 m/s2，在此过程中(　　) A.重力做功为100 J，重力势能减少了100 J B.重力做功为－100 J，重力势能增加了100 J C.重力做功为1 000 J，重力势能减少了1 000 J D.重力做功为－1 000 J，重力势能增加了1 000 J 【答案】C 2、某同学用恒定的推力推橡皮，匀速擦除桌面上一段长为L的细直线痕迹，该过程中橡皮克服摩擦阻力做功为W。已知橡皮与桌面、痕迹间的动摩擦因数均为μ，不计橡皮重力，则手对橡皮推力的大小为（　　） A． B． C． D． 【答案】D 3、（双选）关于弹性势能，下列说法中正确的是(　　) A．任何发生弹性形变的物体，都具有弹性势能 B．任何具有弹性势能的物体，一定发生了弹性形变 C．物体只要发生形变，就一定具有弹性势能 D．弹簧的弹性势能只跟弹簧被拉伸或压缩的长度有关 【答案】AB　 4、如图所示，某同学用绳子拉动木箱，使它从静止开始沿粗糙水平路面运动至具有某一速度。木箱获得的动能一定(　　) A.小于拉力所做的功 B.等于拉力所做的功 C.等于克服摩擦力所做的功 D.大于克服摩擦力所做的功 【答案】A 5、滑雪运动深受人民群众喜爱，某滑雪运动员(可视为质点)由坡道进入竖直面内的圆弧形滑道AB,从滑道的A点滑行到最低点B的过程中,由于摩擦力的存在,运动员的速率不变,则运动员沿AB下滑过程中( ) A．所受合外力始终为零 B．所受摩擦力大小不变 C．合外力做功一定为零 D．机械能始终保持不变 【答案】C 6、（双选）如图所示，a、b两物块质量分别为m、3m，用不计质量的细绳相连接，悬挂在定滑轮的两侧．开始时，a、b两物块距离地面高度相同，用手托住物块b，然后由静止释放，直至a、b物块间高度差为h，不计滑轮质量和一切阻力，重力加速度为g.在此过程中，下列说法正确的是(　　) A．物块a的机械能守恒 B．物块b的机械能减少了mgh C．物块b机械能的减少量等于物块a机械能的增加量 D．物块a、b与地球组成的系统机械能守恒 【答案】CD　 7、质量相等的甲和乙两物体（均可视为质点）从空中自由下落，同时落至水平地面，甲、乙两物体运动的图像如图所示，不计空气阻力，下列说法正确的是（　　） A．甲和乙在空中运动时间相等 B．甲和乙速度变化快慢相同 C．甲和乙开始下落位置距离地面高度相同 D．甲和乙下落过程重力对它们做功相同 【答案】B 8、如图所示，撑杆跳是运动会中常见的比赛项目，用于撑起运动员的杆要求具有很好的弹性，下列关于运动员撑杆跳起过程的说法正确的是(　　) A．运动员撑杆刚刚触地时，杆弹性势能最大 B．运动员撑杆跳起到达最高点时，杆弹性势能最大 C．运动员撑杆触地后上升到最高点之前某时刻，杆弹性势能最大 D．以上说法均有可能 【答案】C　 9、改变汽车的质量和速率，都能使汽车的动能发生变化，在下面几种情况中，汽车的动能是原来的2倍的是(　　) A.质量不变，速率变为原来的2倍 B.质量和速率都变为原来的2倍 C.质量变为原来的2倍，速率减半 D.质量减半，速率变为原来的2倍 【答案】D 10、关于机械能守恒定律的适用条件，下列说法中正确的是(　　) A．只有重力和弹力作用时，机械能才守恒 B．当有其他外力作用时，只要合外力为零，机械能守恒 C．当有其他外力作用时，只要其他外力不做功，机械能守恒 D．炮弹在空中飞行，不计阻力时，仅受重力作用，所以爆炸前后机械能守恒 【答案】C　 11、如图所示，用长为L的细线，一端系于悬点A，另一端拴住一质量为m的小球，先将小球拉至水平位置并使细线绷直，在悬点A的正下方O点钉有一小钉子，今将小球由静止释放，要使小球能在竖直平面内做完整圆周运动，OA的最小距离是(　　) A. B. C.L D.L 【答案】D　 12、如图所示。假设驴拉磨的平均作用力大小为500 N，运动的半径为1 m，则驴拉磨转动一周所做的功为 （　　） A．0 B．500J C．500πJ D．1000πJ 【答案】D 二、填空与实验题。 13、使用电磁打点计时器测量重力加速度g，已知该打点计时器的打点频率为。图是采用较合理的装置并按正确的实验步骤进行实验打出的一条纸带，其中打出的第一个点标为1，后面依次打下的一系列点迹分别标为2、3、4、5…经测量，第15至第17点间的距离为，第1至第16点间距离为，则打下第16个点时，重锤下落的速度大小为_____，测出的重力加速度值为_____。（要求保留两位有效数字） 【答案】2.9 9.8 14、利用气垫导轨验证机械能守恒定律，实验装置示意图如图所示． (1)实验步骤： ①将气垫导轨放在水平面上，桌面高度不低于1 m，将导轨调至水平； ②用游标卡尺测量挡光条的宽度为l＝9.30 mm； ③由导轨标尺读出两光电门中心之间的距离s＝ cm； ④将滑块移至光电门1左侧某处，待砝码静止不动时，释放滑块，要求砝码落地前挡光条已通过光电门2； ⑤从数字计时器(图中未画出)上分别读出挡光条通过光电门1和光电门2所用的时间Δt1和Δt2； ⑥用天平称出滑块和挡光条的总质量M，再称出托盘和砝码的总质量m. (2)用表示直接测量的物理量字母写出下列所示物理量的表达式： ①滑块通过光电门1和光电门2时瞬时速度分别为： v1＝ 和v2＝ 。 ②当滑块通过光电门1和光电门2时，系统(包括滑块、挡光条、托盘和砝码)的总动能分别为Ek1＝ 和Ek2＝ 。 ③在滑块从光电门1运动到光电门2的过程中，系统势能的减少量： ΔEp减＝ （重力加速度为g）。 (3)如果ΔEp减＝ ，则可认为验证了机械能守恒定律． 【答案】（1）③60.00(59.96～60.04) （2）)①　 ②(M＋m)　(M＋m)　③mgs （3）)Ek2－Ek1 三、计算题。 15、质量为m＝0.5 kg的物体自由下落，不计空气阻力，重力加速度g取10 m/s2。求： (1)从物体开始下落，前3 s内重力对物体做功的平均功率P； (2)第3 s末重力对物体做功的瞬时功率P′。 【答案】(1)75 W　 (2)150 W 【解析】(1)由h＝gt2可得h＝×10×32 m＝45 m 重力所做的功为W＝mgh＝225 J 3 s内重力做功的平均功率为 P＝＝ W＝75 W。 (2)3 s末物体的速度为 v＝gt＝10×3 m/s＝30 m/s 重力在第3 s末做功的瞬时功率为 P′＝mgv＝150 W。 16、如图所示，半径r1＝ m的圆弧轨道AB与水平轨道BC相切于B点，CD为r2＝0.40 m的半圆轨道，另一半径R＝1.00 m的圆弧轨道EF与CD靠近，E点略低于D点。一质量m＝1 kg的小物块(可视为质点)从A点以初速度v0＝2 m/s沿轨道下滑，在AB段运动过程中始终受到竖直向上的F＝10 N的力作用，进入BC段后撤去。已知AB高度为h，BC长L＝1.00 m，小物块与BC间动摩擦因数μ＝0.2，其余光滑，EF轨道对应的圆心角θ＝60°，所有轨道均固定在同一竖直平面内，不考虑小物块在各轨道相接处的速度大小的变化，忽略空气阻力，g取10 m/s2。求： (1)当小物块沿圆弧轨道AB运动到B点时，轨道对小物块的作用力大小； (2)若小物块在B点的速度为5 m/s，且在刚进入BC段时撤去力F，请通过计算判断小物块能否通过D点； (3)小物块能进入EF轨道，且不越过F点，小物块在D点的速度范围。 【答案】(1)5 N　 (2)能，过程见解析 (3)2 m/s≤vD< m/s 【解析】(1)小物块从A到B，由动能定理得 mgh－Fh＝mv－mv，解得vB＝2 m/s。 在B点，由牛顿第二定律得F＋FN－mg＝m， 解得FN＝5 N。 (2)假设小物块能从B到D，由动能定理得－2mgr2－μmgL＝mv－mvB′2， 解得vD＝ m/s。 若小物块恰好过D点，则mg＝，解得vD′＝＝2 m/s＜ m/s，故小物块能通过D点。 (3)小物块恰好到F点，从E到F，由动能定理得－mgR(1－cos θ)＝0－mv， 解得vE＝ m/s，所以小物块在D点的速度范围为2 m/s≤vD＜ m/s。 17、游乐场过山车的运动情况可以抽象为如图所示的模型，弧形轨道AB的下端B点与半径为R的竖直圆轨道平滑连接，质量为m的小球从弧形轨道上离水平地面高度为h的A点由静止开始滚下，小球进入竖直圆轨道后顺利通过圆轨道最高点C，不考虑摩擦等阻力，重力加速度为g.求： (1)小球位于A点时的重力势能(以水平地面为参考平面)； (2)小球从A点运动到C点的过程中，重力所做的功； (3)小球经过C点时的速度大小． 【答案】(1)mgh　 (2)mg(h－2R)　 (3) 【解析】(1)以水平地面为参考平面，小球位于A点时的重力势能Ep＝mgh. (2) 小球从A点运动到C点的过程中，WG＝mg(h－2R)． (3)从A到C运用动能定理：WG＝mv，vC＝。 学科网（北京）股份有限公司 $