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

**基本信息** 本单元卷聚焦粤教版必修第二册第四章“机械能及其守恒定律”，通过选择、实验、计算等题型，覆盖重力势能、动能定理、机械能守恒等核心知识，注重物理观念建构与科学思维培养，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（1题）、功的正负（2题）、动能定理（4题）等|基础概念辨析，双选题考查理解深度| |填空与实验题|2|验证机械能守恒（13、14题）|科学探究能力，数据处理与误差分析| |计算题|3|汽车功率（15题）、斜面滑行（16题）、滑板运动（17题）|实际情境应用，综合考查动能定理与守恒定律|

第四章 机械能及其守恒定律 练习-2025-2026学年粤教版（2019）必修第二册物理 一、选择题。 1、升降机中有一质量为m的物体，当升降机以加速度a匀加速上升高度h时(重力加速度为g)，物体增加的重力势能为(　　) A.mgh B.mgh＋mah C.mah D.mgh－mah 2、（双选）一个力对物体做了负功，则说明(　　) A.这个力一定阻碍物体的运动 B.这个力不一定阻碍物体的运动 C.这个力与物体运动方向的夹角α<90° D.这个力与物体运动方向的夹角α>90° 3、一实心铁球与一实心木球质量相等，将它们放在同一水平地面上，下列结论正确的是(　　) A．铁球的重力势能大于木球的重力势能 B．铁球的重力势能等于木球的重力势能 C．铁球的重力势能小于木球的重力势能 D．木球的重力势能不会大于铁球的重力势能 4、关于动能定理，下列说法中正确的是（ ） A．某过程中外力的总功等于各力做功的绝对值之和 B．只要合外力对物体做功，物体的动能就一定改变 C．在物体动能不改变的过程中，动能定理不适用 D．动能定理只适用于受恒力作用而加速运动的过程 5、（双选）内壁光滑的环形凹槽半径为R，固定在竖直平面内，一根长度为R的轻杆，一端固定有质量为m的小球甲，另一端固定有质量为2m的小球乙．现将两小球放入凹槽内，小球乙位于凹槽的最低点，如图所示，由静止释放后(　　) A．下滑过程中甲球减少的机械能总是等于乙球增加的机械能 B．下滑过程中甲球减少的重力势能总是等于乙球增加的重力势能 C．甲球可沿凹槽下滑到槽的最低点 D．杆从右向左滑回时，乙球一定能回到凹槽的最低点 6、（双选）如图所示，一木块右端连接轻质弹簧，静止在倾角为θ的固定斜面上。现用力F沿斜面向上缓慢拉弹簧的上端P，直至木块沿斜面匀速上滑(滑动摩擦力等于最大静摩擦力)，此时F＝F0。从力F作用开始，至木块滑动距离L的过程中，下列说法正确的是(　　) A.木块所受摩擦力先变大后变小 B.力F做功为F0L C.当木块匀速上滑时，弹簧的弹性势能不再增加 D.弹簧和木块组成的系统的机械能一直增加 7、如图所示，力F大小相等，物体运动的位移l也相同，下列哪种情况F做功最少(　　) 8、如图所示是位于锦江乐园的摩天轮，高度为108 m，直径是98 m。一质量为50 kg的游客乘坐该摩天轮做匀速圆周运动旋转一圈需25 min。如果以地面为零势能面，则他到达最高处时的(取g＝10 m/s2)(　　) A．重力势能为5.4×104 J，角速度为0.2 rad/s B．重力势能为4.9×104 J，角速度为0.2 rad/s C．重力势能为5.4×104 J，角速度为4.2×10－3 rad/s D．重力势能为4.9×104 J，角速度为4.2×10－3 rad/s 9、关于做功和物体动能变化的关系，正确的是(　　) A．只有动力对物体做功时，物体动能可能减少 B．物体克服阻力做功时，它的动能一定减少 C．动力和阻力都对物体做功，物体的动能一定变化 D．外力对物体做功的代数和等于物体的末动能和初动能之差 10、关于机械能，以下说法正确的是(　　) A．质量大的物体，重力势能一定大 B．速度大的物体，动能一定大 C．做平抛运动的物体机械能时刻在变化 D．质量和速率都相同的物体，动能一定相同 11、图(a)中弹丸以一定的初速度在光滑碗内做复杂的曲线运动，图(b)中的运动员在蹦床上越跳越高。不计空气阻力，下列说法正确的是(　　) A．图(a)弹丸在上升的过程中，机械能逐渐增大 B．图(a)弹丸在上升的过程中，机械能保持不变 C．图(b)中的运动员多次跳跃后，机械能减小 D．图(b)中的运动员多次跳跃后，机械能不变 12、假设摩托艇受到的阻力的大小正比于它的速率。如果摩托艇发动机的输出功率变为原来的2倍，则摩托艇的最大速率变为原来的(　　) A．4倍 B．2倍 C. 倍 D. 倍 二、填空与实验题。 13、现利用如图所示装置验证机械能守恒定律。图中AB是固定的光滑斜面，斜面的倾角为30°，1和2是固定在斜面上适当位置的两个光电门，与它们连接的光电计时器都没有画出。让滑块从斜面的顶端滑下，光电门1、2各自连接的光电计时器显示的挡光时间分别为5.00×10－2 s、2.00×10－2 s。已知滑块质量为2.00 kg，滑块沿斜面方向的长度为5.00 cm，光电门1和2之间的距离为0.54 m，g取9.80 m/s2，取滑块经过光电门时的速度为其平均速度。(计算结果均保留3位有效数字) (1)滑块经过光电门1时的速度v1＝__________ m/s，通过光电门2时的速度v2＝__________ m/s。 (2)滑块通过光电门1、2之间的动能增加量为________J，重力势能的减少量为__________J。 14、某同学用图甲所示的实验装置验证机械能守恒定律。已知打点计时器所用电源的频率为50 Hz，当地重力加速度大小为g＝9.80 m/s2。实验中该同学得到的一条点迹清晰的完整纸带如图乙所示。纸带上的第一个点记为O，另选连续的三个点A、B、C进行测量，图中给出了这三个点到O点的距离hA、hB和hC的值。回答下列问题(计算结果保留3位有效数字)： (1)打点计时器打B点时，重物速度的大小vB＝________m/s。 (2)通过分析该同学测量的实验数据，他的实验结果是否验证了机械能守恒定律？简要说明分析的依据。 三、计算题。 15、一辆质量为5 t的汽车，发动机的额定功率为80 kW，汽车从静止开始以加速度a＝1 m/s2做匀加速直线运动，车受的阻力为车重的0.06倍，g取10 m/s2，求： (1)汽车做匀加速直线运动的最长时间t； (2)汽车开始运动后第5 s末的瞬时功率； (3)汽车的最大速度v. 16、如图所示： 物体在离斜面底端5 m处由静止开始下滑，然后滑上与斜面平滑连接的水平面，若物体与斜面及水平面间的动摩擦因数均为0.4，斜面倾角为37°。求物体能在水平面上滑行的距离。(sin 37°＝0.6，cos 37°＝0.8) 17、滑板是年轻人十分喜欢的极限运动，现有一场地规格如图，是用钢制作的，阻力非常小，可以忽略。取重力加速度g＝10 m/s2。 (1)一人以6 m/s的速度从4 m的高台滑下，求滑到2 m高台处其速度的大小； (2)在(1)的条件下，求他所能到达的离地最大高度为多少？ (3)若他从2 m高台开始下滑，为能到达4 m高台，求下滑最小速度是多少？ 第四章 机械能及其守恒定律 练习-2025-2026学年粤教版（2019）必修第二册物理 一、选择题。 1、升降机中有一质量为m的物体，当升降机以加速度a匀加速上升高度h时(重力加速度为g)，物体增加的重力势能为(　　) A.mgh B.mgh＋mah C.mah D.mgh－mah 【答案】A 2、（双选）一个力对物体做了负功，则说明(　　) A.这个力一定阻碍物体的运动 B.这个力不一定阻碍物体的运动 C.这个力与物体运动方向的夹角α<90° D.这个力与物体运动方向的夹角α>90° 【答案】AD 3、一实心铁球与一实心木球质量相等，将它们放在同一水平地面上，下列结论正确的是(　　) A．铁球的重力势能大于木球的重力势能 B．铁球的重力势能等于木球的重力势能 C．铁球的重力势能小于木球的重力势能 D．木球的重力势能不会大于铁球的重力势能 【答案】C　 4、关于动能定理，下列说法中正确的是（ ） A．某过程中外力的总功等于各力做功的绝对值之和 B．只要合外力对物体做功，物体的动能就一定改变 C．在物体动能不改变的过程中，动能定理不适用 D．动能定理只适用于受恒力作用而加速运动的过程 【答案】B　 5、（双选）内壁光滑的环形凹槽半径为R，固定在竖直平面内，一根长度为R的轻杆，一端固定有质量为m的小球甲，另一端固定有质量为2m的小球乙．现将两小球放入凹槽内，小球乙位于凹槽的最低点，如图所示，由静止释放后(　　) A．下滑过程中甲球减少的机械能总是等于乙球增加的机械能 B．下滑过程中甲球减少的重力势能总是等于乙球增加的重力势能 C．甲球可沿凹槽下滑到槽的最低点 D．杆从右向左滑回时，乙球一定能回到凹槽的最低点 【答案】AD　 6、（双选）如图所示，一木块右端连接轻质弹簧，静止在倾角为θ的固定斜面上。现用力F沿斜面向上缓慢拉弹簧的上端P，直至木块沿斜面匀速上滑(滑动摩擦力等于最大静摩擦力)，此时F＝F0。从力F作用开始，至木块滑动距离L的过程中，下列说法正确的是(　　) A.木块所受摩擦力先变大后变小 B.力F做功为F0L C.当木块匀速上滑时，弹簧的弹性势能不再增加 D.弹簧和木块组成的系统的机械能一直增加 【答案】CD 7、如图所示，力F大小相等，物体运动的位移l也相同，下列哪种情况F做功最少(　　) 【答案】D 8、如图所示是位于锦江乐园的摩天轮，高度为108 m，直径是98 m。一质量为50 kg的游客乘坐该摩天轮做匀速圆周运动旋转一圈需25 min。如果以地面为零势能面，则他到达最高处时的(取g＝10 m/s2)(　　) A．重力势能为5.4×104 J，角速度为0.2 rad/s B．重力势能为4.9×104 J，角速度为0.2 rad/s C．重力势能为5.4×104 J，角速度为4.2×10－3 rad/s D．重力势能为4.9×104 J，角速度为4.2×10－3 rad/s 【答案】C　 9、关于做功和物体动能变化的关系，正确的是(　　) A．只有动力对物体做功时，物体动能可能减少 B．物体克服阻力做功时，它的动能一定减少 C．动力和阻力都对物体做功，物体的动能一定变化 D．外力对物体做功的代数和等于物体的末动能和初动能之差 【答案】D　 10、关于机械能，以下说法正确的是(　　) A．质量大的物体，重力势能一定大 B．速度大的物体，动能一定大 C．做平抛运动的物体机械能时刻在变化 D．质量和速率都相同的物体，动能一定相同 【答案】D 11、图(a)中弹丸以一定的初速度在光滑碗内做复杂的曲线运动，图(b)中的运动员在蹦床上越跳越高。不计空气阻力，下列说法正确的是(　　) A．图(a)弹丸在上升的过程中，机械能逐渐增大 B．图(a)弹丸在上升的过程中，机械能保持不变 C．图(b)中的运动员多次跳跃后，机械能减小 D．图(b)中的运动员多次跳跃后，机械能不变 【答案】B　 12、假设摩托艇受到的阻力的大小正比于它的速率。如果摩托艇发动机的输出功率变为原来的2倍，则摩托艇的最大速率变为原来的(　　) A．4倍 B．2倍 C. 倍 D. 倍 【答案】D　 二、填空与实验题。 13、现利用如图所示装置验证机械能守恒定律。图中AB是固定的光滑斜面，斜面的倾角为30°，1和2是固定在斜面上适当位置的两个光电门，与它们连接的光电计时器都没有画出。让滑块从斜面的顶端滑下，光电门1、2各自连接的光电计时器显示的挡光时间分别为5.00×10－2 s、2.00×10－2 s。已知滑块质量为2.00 kg，滑块沿斜面方向的长度为5.00 cm，光电门1和2之间的距离为0.54 m，g取9.80 m/s2，取滑块经过光电门时的速度为其平均速度。(计算结果均保留3位有效数字) (1)滑块经过光电门1时的速度v1＝__________ m/s，通过光电门2时的速度v2＝__________ m/s。 (2)滑块通过光电门1、2之间的动能增加量为________J，重力势能的减少量为__________J。 【答案】(1)1.00　 2.50 　 (2)5.25　 5.29 14、某同学用图甲所示的实验装置验证机械能守恒定律。已知打点计时器所用电源的频率为50 Hz，当地重力加速度大小为g＝9.80 m/s2。实验中该同学得到的一条点迹清晰的完整纸带如图乙所示。纸带上的第一个点记为O，另选连续的三个点A、B、C进行测量，图中给出了这三个点到O点的距离hA、hB和hC的值。回答下列问题(计算结果保留3位有效数字)： (1)打点计时器打B点时，重物速度的大小vB＝________m/s。 (2)通过分析该同学测量的实验数据，他的实验结果是否验证了机械能守恒定律？简要说明分析的依据。 【答案】(1)3.90　 （2）本实验是利用自由落体运动验证机械能守恒定律，只要在误差允许范围内，重物重力势能的减少等于其动能的增加，即可验证机械能守恒定律。选B点分析，由于mvB2≈7.61 m，mghB＝7.70 m，故在误差允许范围内该同学的实验结果验证了机械能守恒定律。 三、计算题。 15、一辆质量为5 t的汽车，发动机的额定功率为80 kW，汽车从静止开始以加速度a＝1 m/s2做匀加速直线运动，车受的阻力为车重的0.06倍，g取10 m/s2，求： (1)汽车做匀加速直线运动的最长时间t； (2)汽车开始运动后第5 s末的瞬时功率； (3)汽车的最大速度v. 【答案】(1)10 s　 (2)4×104 W　 (3)26.67 m/s 【解析】(1)匀加速过程，由牛顿第二定律得： F－f＝ma， 代入数据解得：F＝8 000 N， 匀加速的最大速度：v＝＝m/s＝10 m/s， 匀加速运动的时间：t＝＝ s＝10 s； (2)5 s末汽车的速度：v′＝at′＝1×5 m/s＝5 m/s， 汽车的瞬时功率：P′＝Fv′＝8 000×5 W＝4×104 W； (3)汽车匀速运动时速度最大，由平衡条件可知， 速度最大时汽车的牵引力： F″＝f＝0.06 mg＝3 000 N， 由P＝Fv可知，汽车的最大速度： v＝＝ m/s≈26.67 m/s 16、如图所示： 物体在离斜面底端5 m处由静止开始下滑，然后滑上与斜面平滑连接的水平面，若物体与斜面及水平面间的动摩擦因数均为0.4，斜面倾角为37°。求物体能在水平面上滑行的距离。(sin 37°＝0.6，cos 37°＝0.8) 【答案】3.5 m 【解析】对物体在斜面上和水平面上受力分析如图所示。 法一：分过程 设物体滑到斜面底端时的速度为v， 物体下滑阶段FN1＝mgcos 37°， 故Ff1＝μFN1＝μmgcos 37°。 由动能定理得： mgsin 37°·x1－μmgcos 37°·x1＝mv2－0， 设物体在水平面上滑行的距离为x2， 摩擦力Ff2＝μFN2＝μmg 由动能定理得： －μmgx2＝0－mv2 由以上各式可得x2＝3.5 m。 法二：全过程 mgx1sin 37°－μmgcos 37°·x1－μmgx2＝0， 代入数值解得x2＝3.5 m。 17、滑板是年轻人十分喜欢的极限运动，现有一场地规格如图，是用钢制作的，阻力非常小，可以忽略。取重力加速度g＝10 m/s2。 (1)一人以6 m/s的速度从4 m的高台滑下，求滑到2 m高台处其速度的大小； (2)在(1)的条件下，求他所能到达的离地最大高度为多少？ (3)若他从2 m高台开始下滑，为能到达4 m高台，求下滑最小速度是多少？ 【答案】(1)8.72 m/s　 (2)5.8 m　 (3)6.32 m/s 【解析】(1)人从4 m的高台滑到2 m高台的过程，根据动能定理得： mg(h0－h1)＝mv12－mv02 代入数据解得： v1＝ m/s≈8.72 m/s。 (2)设上升离地的最大高度为H，对全过程运用动能定理得： －mg(H－h0)＝0－mv02 代入数据解得：H＝5.8 m。 (3)设下滑的最小速度为vx，根据动能定理得： －mg(h0－h1)＝0－mvx2 代入数据解得：vx≈6.32 m/s。 学科网（北京）股份有限公司 $