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

**基本信息** 本单元卷聚焦人教版必修第二册第8章“机械能守恒定律”，通过摸高、跳伞等生活情境及航母舰载机等科技案例，覆盖机械能守恒、功和功率等核心知识，适配单元复习，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|12题|重力势能图像、功的计算、机械能守恒条件|双选设计区分概念理解，如摩擦力与拉力做功分析| |填空与实验题|2题|验证机械能守恒定律（纸带、频闪照片）|结合误差分析，培养科学探究能力| |计算题|3题|链条势能变化、轨道运动守恒、舰载机运动|融合科技情境，综合应用动能定理与几何关系|

第8章 机械能守恒定律 练习-2025-2026学年人教版（2019）必修第二册物理 一、选择题。 1、物体从某高度处做自由落体运动，以地面为重力势能零点，下列所示图像中，能正确描述物体的重力势能与下落高度的关系的是(　　) 2、（双选）如图所示，质量为m的飞机在水平甲板上，受到与竖直方向成θ角的斜向下的恒定拉力F的作用，沿水平方向移动了距离s，飞机与水平甲板之间的摩擦阻力大小恒为Ff，重力加速度为g，则在此过程中(　　) A.摩擦力做的功为－Ffs B.力F做的功为Fscos θ C.重力做的功为mgs D.力F做的功为Fssin θ 3、起跳摸高是同学们经常进行的一项活动。某学生身高1.80 m，质量70 kg，他站立举臂，手指摸到的高度为2.10 m。在一次摸高测试中，如果他先下蹲，再用力蹬地向上跳起，同时举臂，离地后手指摸到的高度为2.55 m。设他从蹬地到离开地面所用的时间为0.7 s。不计空气阻力(g取10 m/s2)，该同学跳起后增加的重力势能最大值是(　　) A．1 260 J B．1 470 J C．315 J D．1 785 J 4、一物体的速度为v0时，其动能为Ek，当其速度变为2v0时，其动能变为(　　) A．2Ek B.Ek C．4Ek D.Ek 5、（双选）下列选项中物体m机械能守恒的是(均不计空气阻力)(　　) 6、有一种地下铁道，车站的路轨建得高些，车辆进站时要上坡，出站时要下坡，如图所示。已知坡高为h，车辆的质量为m，重力加速度为g，车辆与路轨间的摩擦力为Ff，进站车辆到达坡下A处时的速度为v0，此时切断电动机的电源，车辆冲上坡顶到达站台B处的速度恰好为0。车辆从A运动到B的过程中克服摩擦力做的功是(　　) A．Ffh B．mgh C．mgh－mv02 D.mv02－mgh 7、质量为0.1 kg的金属块从距水平地面50 m高处由静止开始下落，不计空气阻力，g取10 m/s2，则该金属块所受重力在从初始时刻算起的第2 s内所做的功和第2 s末的功率分别为(　　) A.20 J，20 W B.15 J，20 W C.20 J，10 W D.15 J，15 W 8、运动员跳伞将经历加速下降和减速下降两个过程。将人和伞看成一个系统，在这两个过程中，下列说法正确的是(　　) A．阻力对系统始终做负功 B．系统受到的合外力始终向下 C．重力做功使系统的重力势能增加 D．任意相等的时间内重力做的功相等 9、一质量为m的滑块，以速度v在光滑水平面上向左滑行，从某一时刻起，在滑块上作用一向右的水平力，经过一段时间后，滑块的速度变为－2v(方向与原来相反)，在这段时间内，水平力所做的功为(　　) A.mv2 B．－mv2 C.mv2 D．－mv2 10、（双选）如图所示，弹簧固定在地面上，一小球从它的正上方A处自由下落，到达B处开始与弹簧接触，到达C处速度为0，不计空气阻力，则在小球从B到C的过程中(　　) A．弹簧的弹性势能不断增大 B．弹簧的弹性势能不断减小 C．小球和弹簧组成的系统机械能不断减小 D．小球和弹簧组成的系统机械能保持不变 11、如图所示，一光滑大圆环固定在桌面上，环面位于竖直平面内，在大圆环上套着一个小环。小环由大圆环的最高点从静止开始下滑，在小环下滑的过程中，大圆环对它的作用力(　　) A．一直不做功 B．一直做正功 C．始终指向大圆环圆心 D．始终背离大圆环圆心 12、一根粗细均匀的长直铁棒重600 N，平放在水平地面上。现将一端从地面抬高0.50 m，而另一端仍在地面上，则(　　) A．铁棒的重力势能增加了300 J B．铁棒的重力势能增加了150 J C．铁棒的重力势能增加量为0 D．铁棒重力势能增加多少与参考平面选取有关，所以无法确定 二、填空与实验题。 13、某同学做“验证机械能守恒定律”实验时，不慎将一条挑选出的纸带的一部分损坏，损坏的是前端部分，剩下的一段纸带上各相邻点间的距离已测出标在图中，单位是cm。重物质量m＝1 kg，打点计时器工作频率为50 Hz，重力加速度g取9.8 m/s2。 (1)重物在2点的速度v2＝__________，在5点的速度v5＝__________，此过程中动能增加量ΔEk＝________，重力势能减少量ΔEp＝__________。(计算结果保留3位有效数字)由以上可得出实验结论_______________________________ _________________________________________________________________。 (2)重物获得的动能往往__________(填“大于”“小于”或“等于”)减少的重力势能，实验中产生系统误差的原因是____________________________________。 (3)根据实验判断下列图像正确的是(其中ΔEk表示重物动能的变化量，Δh表示物体下落的高度)(　　) 14、某同学利用竖直上抛小球的频闪照片验证机械能守恒定律，频闪仪每隔0.05 s闪光一次，如图所标数据为实际距离，该同学通过计算得到不同时刻的速度如下表。(当地重力加速度取9.8 m/s2，小球质量m＝0.2 kg，结果保留3位有效数字) 时刻 t2 t3 t4 t5 速度/(m·s－1) 4.99 4.48 3.98 (1)由频闪照片上的数据计算t5时刻小球的速度v5＝________m/s； (2)从t2到t5时间内，重力势能增量ΔEp＝________ J，动能减少量ΔEk＝________J； (3)在误差允许的范围内，若ΔEp与ΔEk近似相等，即可验证了机械能守恒定律。由上述计算得ΔEp______Ek(选填“>”“<”或“＝”)，造成这种结果的主要原因是_______________________________________________________________。 三、计算题。 15、如图所示，有一条长为L.质量为m的均匀金属链条，一半长度在光滑斜面上，斜面倾角为θ，另一半长度沿竖直方向下垂在空中，当从静止开始释放后链条滑动，以斜面最高点所在平面为重力势能的参考平面，求： (1)开始时和链条刚好从右侧全部滑出斜面时重力势能各是多大？ (2)此过程中重力势能减少了多少？ 16、如图所示，质量为m的物体，以某一初速度从A点向下沿光滑的轨道运动，不计空气阻力，若物体通过轨道最低点B时的速度为3 m/s，求： (1)物体在A点时的速度大小； (2)物体离开C点后还能上升的高度. 17、完全由我国自行设计、建造的国产新型航空母舰已完成多次海试，并取得成功。航母上的舰载机采用滑跃式起飞，故甲板是由水平甲板和上翘甲板两部分构成，如图1所示。为了便于研究舰载机的起飞过程，假设上翘甲板BC是与水平甲板AB相切的一段圆弧，示意如图2，AB长L1＝150 m，BC水平投影L2＝63 m，图中C点切线方向与水平方向的夹角θ＝12°(sin 12°≈0.21)。若舰载机从A点由静止开始做匀加速直线运动，经t＝6 s到达B点进入BC。已知飞行员的质量m＝60 kg，g＝10 m/s2，求 (1)舰载机水平运动的过程中，飞行员受到的水平力所做功W； (2)舰载机刚进入BC时，飞行员受到竖直向上的压力FN多大。 第8章 机械能守恒定律 练习-2025-2026学年人教版（2019）必修第二册物理 一、选择题。 1、物体从某高度处做自由落体运动，以地面为重力势能零点，下列所示图像中，能正确描述物体的重力势能与下落高度的关系的是(　　) 【答案】B 2、（双选）如图所示，质量为m的飞机在水平甲板上，受到与竖直方向成θ角的斜向下的恒定拉力F的作用，沿水平方向移动了距离s，飞机与水平甲板之间的摩擦阻力大小恒为Ff，重力加速度为g，则在此过程中(　　) A.摩擦力做的功为－Ffs B.力F做的功为Fscos θ C.重力做的功为mgs D.力F做的功为Fssin θ 【答案】AD 3、起跳摸高是同学们经常进行的一项活动。某学生身高1.80 m，质量70 kg，他站立举臂，手指摸到的高度为2.10 m。在一次摸高测试中，如果他先下蹲，再用力蹬地向上跳起，同时举臂，离地后手指摸到的高度为2.55 m。设他从蹬地到离开地面所用的时间为0.7 s。不计空气阻力(g取10 m/s2)，该同学跳起后增加的重力势能最大值是(　　) A．1 260 J B．1 470 J C．315 J D．1 785 J 【答案】C　 4、一物体的速度为v0时，其动能为Ek，当其速度变为2v0时，其动能变为(　　) A．2Ek B.Ek C．4Ek D.Ek 【答案】C　 5、（双选）下列选项中物体m机械能守恒的是(均不计空气阻力)(　　) 【答案】CD　 6、有一种地下铁道，车站的路轨建得高些，车辆进站时要上坡，出站时要下坡，如图所示。已知坡高为h，车辆的质量为m，重力加速度为g，车辆与路轨间的摩擦力为Ff，进站车辆到达坡下A处时的速度为v0，此时切断电动机的电源，车辆冲上坡顶到达站台B处的速度恰好为0。车辆从A运动到B的过程中克服摩擦力做的功是(　　) A．Ffh B．mgh C．mgh－mv02 D.mv02－mgh 【答案】D　 7、质量为0.1 kg的金属块从距水平地面50 m高处由静止开始下落，不计空气阻力，g取10 m/s2，则该金属块所受重力在从初始时刻算起的第2 s内所做的功和第2 s末的功率分别为(　　) A.20 J，20 W B.15 J，20 W C.20 J，10 W D.15 J，15 W 【答案】B 8、运动员跳伞将经历加速下降和减速下降两个过程。将人和伞看成一个系统，在这两个过程中，下列说法正确的是(　　) A．阻力对系统始终做负功 B．系统受到的合外力始终向下 C．重力做功使系统的重力势能增加 D．任意相等的时间内重力做的功相等 【答案】A　 9、一质量为m的滑块，以速度v在光滑水平面上向左滑行，从某一时刻起，在滑块上作用一向右的水平力，经过一段时间后，滑块的速度变为－2v(方向与原来相反)，在这段时间内，水平力所做的功为(　　) A.mv2 B．－mv2 C.mv2 D．－mv2 【答案】A　 10、（双选）如图所示，弹簧固定在地面上，一小球从它的正上方A处自由下落，到达B处开始与弹簧接触，到达C处速度为0，不计空气阻力，则在小球从B到C的过程中(　　) A．弹簧的弹性势能不断增大 B．弹簧的弹性势能不断减小 C．小球和弹簧组成的系统机械能不断减小 D．小球和弹簧组成的系统机械能保持不变 【答案】AD　 11、如图所示，一光滑大圆环固定在桌面上，环面位于竖直平面内，在大圆环上套着一个小环。小环由大圆环的最高点从静止开始下滑，在小环下滑的过程中，大圆环对它的作用力(　　) A．一直不做功 B．一直做正功 C．始终指向大圆环圆心 D．始终背离大圆环圆心 【答案】A　 12、一根粗细均匀的长直铁棒重600 N，平放在水平地面上。现将一端从地面抬高0.50 m，而另一端仍在地面上，则(　　) A．铁棒的重力势能增加了300 J B．铁棒的重力势能增加了150 J C．铁棒的重力势能增加量为0 D．铁棒重力势能增加多少与参考平面选取有关，所以无法确定 【答案】B　 二、填空与实验题。 13、某同学做“验证机械能守恒定律”实验时，不慎将一条挑选出的纸带的一部分损坏，损坏的是前端部分，剩下的一段纸带上各相邻点间的距离已测出标在图中，单位是cm。重物质量m＝1 kg，打点计时器工作频率为50 Hz，重力加速度g取9.8 m/s2。 (1)重物在2点的速度v2＝__________，在5点的速度v5＝__________，此过程中动能增加量ΔEk＝________，重力势能减少量ΔEp＝__________。(计算结果保留3位有效数字)由以上可得出实验结论_______________________________ _________________________________________________________________。 (2)重物获得的动能往往__________(填“大于”“小于”或“等于”)减少的重力势能，实验中产生系统误差的原因是____________________________________。 (3)根据实验判断下列图像正确的是(其中ΔEk表示重物动能的变化量，Δh表示物体下落的高度)(　　) 【答案】(1)1.50 m/s　2.08 m/s　1.04 J　1.06 J　 在误差允许的范围内，机械能守恒 (2)小于　纸带受到摩擦力作用　 (3)C 14、某同学利用竖直上抛小球的频闪照片验证机械能守恒定律，频闪仪每隔0.05 s闪光一次，如图所标数据为实际距离，该同学通过计算得到不同时刻的速度如下表。(当地重力加速度取9.8 m/s2，小球质量m＝0.2 kg，结果保留3位有效数字) 时刻 t2 t3 t4 t5 速度/(m·s－1) 4.99 4.48 3.98 (1)由频闪照片上的数据计算t5时刻小球的速度v5＝________m/s； (2)从t2到t5时间内，重力势能增量ΔEp＝________ J，动能减少量ΔEk＝________J； (3)在误差允许的范围内，若ΔEp与ΔEk近似相等，即可验证了机械能守恒定律。由上述计算得ΔEp______Ek(选填“>”“<”或“＝”)，造成这种结果的主要原因是_______________________________________________________________。 【答案】(1)3.48　 (2)1.24　1.28　 (3)<　存在空气阻力 三、计算题。 15、如图所示，有一条长为L.质量为m的均匀金属链条，一半长度在光滑斜面上，斜面倾角为θ，另一半长度沿竖直方向下垂在空中，当从静止开始释放后链条滑动，以斜面最高点所在平面为重力势能的参考平面，求： (1)开始时和链条刚好从右侧全部滑出斜面时重力势能各是多大？ (2)此过程中重力势能减少了多少？ 【答案】(1)－mgL(sinθ＋1)　－mgL (2)mgL－mgLsinθ 【解析】(1)以斜面最高点所在平面为重力势能的参考平面，开始时链条重力势能Ep1＝－mg·sinθ－mg·＝－mgL(sinθ＋1)；链条刚好从右侧全部滑出斜面时重力势能Ep2＝－mg·＝－mgL. (2)此过程中重力势能变化量为ΔEp＝Ep2－Ep1＝－mgL＋mgLsinθ，重力势能减少量为mgL－mgLsinθ. 16、如图所示，质量为m的物体，以某一初速度从A点向下沿光滑的轨道运动，不计空气阻力，若物体通过轨道最低点B时的速度为3m/s，求： (1)物体在A点时的速度大小； (2)物体离开C点后还能上升的高度. 【答案】(1) 　 (2)3.5R 【解析】(1)物体在运动的全过程中只有重力做功，机械能守恒，选取B点为零势能点．设物体在B处的速度为vB，则 mg·3R＋mv＝mv， 得v0＝. (2)设从B点上升到最高点的高度为HB，由机械能守恒可得： mgHB＝mv，HB＝4.5R 所以离开C点后还能上升 HC＝HB－R＝3.5R. 17、完全由我国自行设计、建造的国产新型航空母舰已完成多次海试，并取得成功。航母上的舰载机采用滑跃式起飞，故甲板是由水平甲板和上翘甲板两部分构成，如图1所示。为了便于研究舰载机的起飞过程，假设上翘甲板BC是与水平甲板AB相切的一段圆弧，示意如图2，AB长L1＝150 m，BC水平投影L2＝63 m，图中C点切线方向与水平方向的夹角θ＝12°(sin 12°≈0.21)。若舰载机从A点由静止开始做匀加速直线运动，经t＝6 s到达B点进入BC。已知飞行员的质量m＝60 kg，g＝10 m/s2，求 (1)舰载机水平运动的过程中，飞行员受到的水平力所做功W； (2)舰载机刚进入BC时，飞行员受到竖直向上的压力FN多大。 【答案】(1)7.5×104 J　 (2)1.1×103 N 【解析】(1)舰载机由静止开始做匀加速直线运动，设其刚进入上翘甲板时的速度为v，则有 ＝ ① 根据动能定理，有 W＝mv2－0 ② 联立①②式，代入数据，得 W＝7.5×104 J。 ③ (2)设上翘甲板所对应的圆弧半径为R，根据几何关系，有L2＝Rsin θ ④ 由牛顿第二定律，有 FN－mg＝m ⑤ 联立①④⑤式，代入数据，得 FN＝1.1×103 N。 ⑥ 学科网（北京）股份有限公司 $