第6章 第4课 机械能守恒定律及其应用-【知识通关宝典】2026年广东高中物理学业水平合格性考试

该高中物理高考复习讲义聚焦机械能守恒定律及应用核心考点，涵盖机械能守恒条件、能量转化、功和功率计算等内容，按概念规律梳理、典型例题解析、真题实战训练的逻辑架构组织，通过知识点填空巩固基础，例题精讲提炼方法，分层练习强化应用，系统构建能量观念体系。 讲义以学业考真题为载体，如蹦床运动能量转化分析、连接体机械能守恒判断等实例，培养学生科学推理与模型建构能力，设置单选、多选分层练习适配不同学情，助力学生高效突破能量问题难点，为教师把控复习节奏、提升学生应考能力提供实用教学资源。

知识点4　机械能守恒定律及其应用 历年真题 1.D　【解析】重力势能随高度降低而减小,可知,运动员的重力势能减小,故A错误;自由下落阶段运动员速度增大,则动能增大,触网后,弹力从零逐渐增大,开始弹力小于重力,运动员开始做加速度减小的变加速运动,此过程,运动员动能增大,当弹力与重力平衡时,加速度为0,速度达到最大值,运动员的动能也达到最大值,随后弹力大于重力,加速度方向向上,运动员做加速度反向增大的变减速直线运动,速度减小,运动员的动能减小,故BC错误;运动员在最低点时,蹦床网的形变量最大,此时蹦床网的弹性势能最大,故D正确.故选D. 2.D　【解析】根据能量守恒定律,能量不能被创造,电池仅实现能量转化,A错误;太阳能源于太阳核聚变,可持续再生,B错误;转化率低是因能量散失(如热能),总能量守恒未被破坏,C错误;非静电力(如半导体内部电场)驱动电荷分离,将光能转化为电能,D正确.故选D. 3.BC　【解析】乙下降过程,绳对乙的拉力对乙做负功,可知,乙的机械能减小,故A错误;对甲、乙构成的系统,系统所受外力只有重力做功,甲和乙总的机械能守恒,故B正确;乙所受重力做正功,则乙的重力势能减少了2mgh,故C正确;对甲、乙构成的系统进行分析有2mgh=mv2+×2mv2,解得mv2=mgh即甲的动能增加了mgh,故D错误.故选BC. 4. C　【解析】物体所受的合外力为零,物体处于静止或匀速直线运动状态,若在竖直方向做匀速直线运动,则机械能不守恒,故A错误;物体机械能守恒的条件是只有重力或者是弹力做功,与受不受摩擦力无关,故B错误;若只有重力做功,符合机械能守恒的条件,故机械能守恒,故C正确;做匀速直线运动的物体,机械能不一定守恒,如在空中匀速下降的雨滴动能不变,重力势能减小,机械能不守恒,故D错误;故选C. 5. A　【解析】球在离手后,由于整个过程中,不计空气阻力,所以,小球只受重力作用,满足机械能守恒的条件,则球运动过程中机械能守恒,有 Ek+mgh1=Ek2+mgh2 得 Ek2=Ek+mgh1-mgh2 所以,BCD错误,A正确.故选A. 知识点梳理 1.(1)重力;弹力;动;势 (2)E1=E2;Ek1+Ep1=Ek2+Ep2 (3)重力;弹力 2.(1)转化;转移;不变 (2)方向性 模拟测试 1.B　【解析】机械能守恒的条件:只有动能和势能的相互转化或只有重力做功,机械能才守恒. 2.C 3.D　【解析】AB轨道光滑,由机械能守恒定律及牛顿第二定律有mgH=mv2和N-mg=m,可求得小球第一次到达B点时对轨道的压力为35 N,小球在A点时的机械能EA=mgH=60 J,在C点时,对轨道压力为零,则此时正好由重力提供向心力,有mg=m,可求得此时的机械能EC=mgh+m=mg·2R+mgR=2.5mgR=50 J,由此可知小球由A到D过程中,机械能不守恒,故D点离地面的高度低于12 m. 4.D　【解析】整个过程中,只有重力做功,小球机械能守恒.以桌面为零势能面,那么小球在最高点只有重力势能,大小为mg(H-h),由于机械能守恒,可知,小球落地时机械能仍为mg(H-h),故D项正确. 章末测试 1.A　【解析】盘山公路依山而建,坡度较小,主要是减小重力的下滑分力和增大垂直分力,这样,当汽车匀速上坡时,可以减小牵引力,根据P=Fv,在功率恒定的情况下,可以提高速度,故选项A正确.汽车的功率、机械效率由发动机本身决定,与路面情况无关. 2.B　【解析】物块向下运动时,N的方向始终与物块运动的方向垂直,所以N对物块没有做功;G的方向竖直向下,有沿斜面向下的分力,所以G做正功. 3.C 4.C　【解析】小球抛出过程中人对小球做的功等于刚抛出时小球的动能m,小球抛出后机械能守恒,有mgh+m=m,所以W=m=mv22-mgh,故选C. 5.A　6.D　7.C 8.D　【解析】物块向下运动时,G的方向竖直向下,有沿斜面向下的分力,所以G做正功,大小是mgH. 9.A　【解析】根据P==,可得物体做功的平均功率P==1 W. 10.D　【解析】机械能是动能和势能之和,而在下落过程中,不计空气阻力,只有重力势能与动能的转化,所以物体在A、B、C三点具有的机械能相等,遵循机械能守恒定律. 11.A　【解析】两种情况的力在水平方向的分量相同,物体在力的作用下移动的位移相同,故做功相同. 12.C　【解析】小球由A到B的过程中,只有重力做功,机械能守恒.由B到C的过程中,弹簧的弹力对小球做功,所以小球的机械能不守恒,故A错误.小球从接触弹簧开始,重力先大于弹力,加速度方向向下,向下加速运动,加速度逐渐减小,当重力与弹簧弹力相等时,速度最大,然后弹力大于重力,加速度方向向上,做减速运动,加速度逐渐增大.故小球由B到C过程中加速度先减小后增大,故B错误,C正确.小球由B到C的过程中,动能最终减小,重力势能减小,弹性势能增加,根据能量守恒定律知,动能和重力势能的减少量等于弹性势能的增加量,故D错误. 13.B　14.A　15.D 16.B　【解析】由于物体是静止的,没有动能,则机械能等于重力势能,为mgH. 17.B　【解析】小球2 s末的速度v=gt=20 m/s,则重力的瞬时功率P=mgv=20×20 W=400 W;2 s 内的平均速度v1=v=10 m/s,则重力的平均功率P1=mgv1=20×10 W=200 W. 18.A　【解析】力F与水平方向成α角,所以在水平方向的分力为F cos α,所以F做的功为Fx cos α,故A正确;物体与地面之间的摩擦力大小为μ(mg+F sin α),物体的位移的大小为x,由功的公式可得W=-μ(mg+F sin α)x,故B错误;重力和支持力都在竖直方向上,而物体在竖直方向发生的位移为0,所以重力和支持力都不做功,故C、D错误. 19.A　【解析】重力做功 WG=mgh=25×10×3 J=750 J,C项错误;小孩所受支持力方向上的位移为零,故支持力做的功为零,D项错误;合外力做的功 W合=Ek-0,即 W合=mv2=×25×22 J=50 J,A项正确; WG- W阻=Ek-0,故 W阻=mgh-mv2=750 J-50 J=700 J,B项错误. 20.C　【解析】物块从斜面体顶端沿斜面匀速滑至底端,除重力做功之外,还要克服摩擦力做功,故物块的机械能减少,A错误;物块克服摩擦力做的功等于重力所做的功,B错误;物块受到的滑动摩擦力大小与速度无关,只取决于正压力和动摩擦因数,故C正确,D错误. 21.ABC　【解析】功的正负不表示功的大小,-10 J 的功大于5 J的功,故选项A说法正确;功是标量,正、负表示动力做功还是阻力做功,故选项B说法正确、选项D说法错误;一个力对物体做了负功,则说明这个力一定是阻碍物体的运动,故选项C说法正确. 22.BC　【解析】由于拉力相同且通过相同的位移,根据W=Fl可知拉力对物体做的功一样多,但由于沿光滑水平面前进时间更短,所以P1>P2,故B、C正确. 23.BC　【解析】整个过程重力对球做正功,其大小为W=mgΔh=mg(h1-h2)=0.1×10×0.55 J=0.55 J,故选项A错误,B正确;重力做正功,重力势能减少,且重力做多少正功,重力势能就减少多少,因此球的重力势能减少0.55 J,故选项C正确,选项D错误. 24.ACD　【解析】运动员加速助跑动能增加,A正确;起跳上升过程中,杆的弹性势能先增加后减少,B错误;上升过程中,运动员的重力势能增加,C正确;下落过程中,重力势能转化为动能,D正确. 25.AB　【解析】由A点到B点的过程中,只有重力和弹簧弹力做功,系统机械能守恒,即弹簧与重物系统的总机械能守恒,故A正确.在运动的过程中,弹簧的形变量增大,则弹簧的弹性势能增加,故B正确.根据能量守恒定律知,系统机械能不变,弹簧的弹性势能增加,则重物的机械能减小,故C、D错误. 学科网（北京）股份有限公司 $ 4机械能守恒定律及其应用 1.(2025·广东学业合格考第一次)蹦床运动员保持姿态不变从最高点自由落下,直到蹦床网被压至最低点的过程中,不计空气阻力。下列说法正确的是 (　　) A.运动员的重力势能增大 B.运动员的动能一直增大 C.运动员刚触蹦床网时,动能最大 D.运动员在最低点时,蹦床网的弹性势能最大 2.(2025·广东学业合格考第一次)砷化镓薄膜电池可将太阳能转化为电能,其光电转化率高达30%。下列说法正确的是 (　　) A.电池可创造能量 B.太阳能是不可再生能源 C.此电池的光电转化率不到100%,说明能量不守恒 D.此电池通过非静电力做功把太阳能转化为电能 3.(2025·广东学业合格考第一次·多选)如图所示,水平桌面上的物体甲,用细绳与物体乙连接,甲、乙质量分别为m、2m。细绳绷紧后静止释放物体乙,物体乙下降的高度为h。不计滑轮和细绳的质量,忽略摩擦,该过程中 (　　) A.乙的机械能守恒 B.甲和乙总的机械能守恒 C.乙的重力势能减少了2mgh D.甲的动能增加了2mgh 4.(2024·广东学业合格考第二次)下列情况中,运动物体机械能一定守恒的是 (　　) A.物体所受的合外力为零 B.物体不受摩擦力 C.物体只有重力做功 D.物体做匀速直线运动 5.(2024·广东学业合格考第二次)校运会集体投篮项目深受同学们喜爱,运动会上郝准同学将篮球投出,球稳稳命中,空心入篮(球与篮板、篮筐不接触),已知球的质量为m,球出手时球心离地高度为h1,动能为Ek、篮筐距地面高度为h2.不计空气阻力,重力加速度为g.则篮球球心进筐时篮球的动能为 (　　) A.Ek+mgh1-mgh2 B. Ek+mgh2-mgh1 C.mgh1+mgh2-Ek D. mgh2-mgh1-Ek 1.机械能守恒定律 (1)内容:在只有　　　　或　　　　做功的物体系统内,　　　　能与　　　　能可以相互转化,而总的机械能保持不变.  (2)表达式:　　　　或　　　　　　　.  (3)机械能守恒的条件:只有　　　　或　　　　做功.  2.能量守恒定律与能量的转化和转移 (1)内容:能量既不会消灭,也不会创生,它只会从一种形式　　　　为其他形式,或者从一个物体　　　　到另一个物体,而在转化或转移的过程中,能量的总量　　　　.　  (2)能量的转化和转移具有　　　　.  【例题】滑雪者沿滑雪道下滑过程中,不计阻力,下列说法正确的是 (　　) A.支持力不做功,机械能不守恒 B.支持力做功,机械能不守恒 C.重力不做功,机械能守恒 D.重力做功,机械能守恒 【解析】滑雪者沿滑雪道下滑过程中,不计阻力,只有重力做正功,支持力不做功,机械能守恒,故选项A、B、C错误,选项D正确. 【答案】D 1.下列现象,机械能守恒的是(不计空气阻力)(　　) A.沿斜面匀速下滑的物体 B.抛出的钢球做平抛运动 C.跳伞运动员在空中匀速下降 2.如图所示,竖直上抛运动的物体,不考虑空气阻力,通过图中B、C两点时具有相同的 (　　) A.速度 B.动能 C.机械能 D.重力势能 3.如图所示,一个质量m=0.5 kg的小球(视为质点)从H=12 m高处,由静止开始沿光滑弧形轨道AB滑下,接着进入半径R=4 m的竖直圆环,当到达环顶C时,刚好对轨道压力为零;小球在沿左半环CB滑下后,再进入光滑弧形轨道BD且到达D点时速度为零.g取10 m/s2,下列说法正确的是(　　) A.在由A到D的过程中,小球的机械能守恒 B.D点离地面的高度是12 m C.小球第一次过B点时对轨道的压力大小是30 N D.小球从B到C的过程中克服阻力做的功是10 J 4.质量为m的小球从与桌面等高处竖直上抛,桌面离地面的高度为h,小球能到达的最大高度离地面为H.若以桌面为零势能参考平面,不计空气阻力,则小球落地时的机械能为 (　　) A.mgH　　　　　　 B.mgh C.mg(H+h) D.mg(H-h) 一、单选题 1.盘山公路依山而建,这样修建的目的是 (　　) A.减小汽车上山所需的牵引力 B.增加汽车的功率 C.减少汽车上山过程所做的功 2.如图所示,在固定的光滑斜面上,物块受到重力G和支持力N的作用.在物块下滑的过程中,下列说法正确的是(　　) A.G、N都做功 B.G做功,N不做功 C.G不做功,N做功 3.某一物体在大小为F的恒定外力作用下运动,在时间t内的位移为s,若F与s方向相同,则F在这段时间内对物体做的功W是 (　　) A.W=　　B.W=　　C.W=Fs 4.人在高h处,斜向上抛出一个质量为m的物体,物体到达最高点时速度为v1,落地时速度为v2,则人对这个物体做功为 (　　) A.m-m B.m C.m-mgh D.m-mgh 5.当汽车发动机的输出功率为30 kW时,汽车在平直公路上以30 m/s的速度匀速行驶,此时汽车牵引力是 (　　) A.1 000 N B.1 500 N C.2 000 N D.3 000 N 6.骑自行车上坡前往往要用力蹬几下,这样做的目的是 (　　) A.增大车的惯性 B.减小车的惯性 C.减小车的动能 D.增大车的动能 7.做竖直上抛运动的物体,重力对物体做功的情况是 (　　) A.上升过程做正功 B.上升过程不做功 C.下落过程做正功 D.下落过程不做功 8.如图所示,一固定光滑斜面高度为H,质量为m的小物块沿斜面从顶端滑到底端.下列说法正确的是 (　　) A.重力做功大于mgH B.重力做功小于mgH C.重力做负功,大小是mgH D.重力做正功,大小是mgH 9.(2018·广东学业水平考试1月)如图所示,重为100 N的物体P在大小为10 N的水平拉力F的作用下,在10 s内沿水平路面匀速前进了1 m,则在这段时间内拉力对物体做功的平均功率为 (　　) A.1 W B.10 W C.100 W D.1 000 W 10.如图所示,在距地面h高处以初速度v0沿水平方向抛出一个物体,不计空气阻力, 物体在下落过程中,下列说法正确的是 (　　) A.物体在C点比A点具有的机械能大 B.物体在C点比A点具有的动能小 C.物体在A、B、C三点具有的动能一样大 D.物体在A、B、C三点具有的机械能相等 11.如图所示,同一物体在大小相同、方向不同的力F的作用下,在光滑水平面上移动了一段相同的位移s,两种情况下力所做的功分别为Wa、Wb.下列表述正确的是 (　　) A.Wa=Wb B.Wa=-Wb C.Wa>Wb D.Wa<Wb 12.如图所示,一小球自A点由静止开始自由下落,到达B点时与弹簧接触,到达C 点 时弹簧被压缩至最短.若不计弹簧质量和空气阻力,在小球由A经B到C的运动过程中(　　) A.小球的机械能守恒 B.小球在B点时动能最大 C.小球由B到C加速度先减小后增大 D.小球由B到C的过程中,动能的减少量等于弹簧弹性势能的增加量 13.下列关于功的说法,正确的是 (　　) A.力越大则做的功一定多 B.功是标量,但也有正负之分 C.功的单位是牛顿 D.只要有力作用在物体上,就一定会对物体做功 14.功率的定义式为P=,由此可见 (　　) A.功率的大小可由功和做功的时间求得 B.做的功越少,功率就越小 C.做功的时间越长,功率就越小 D.物体做功的功率越大,则物体做的功一定越多 15.关于机械能是否守恒的叙述正确的是 (　　) A.只要重力对物体做了功,物体的机械能就一定守恒 B.做匀速直线运动的物体,机械能一定守恒 C.外力对物体做的功为零时,物体的机械能一定守恒 D.只有重力对物体做功时,物体的机械能一定守恒 16.如图所示,若选取地面处的重力势能为零,则图中静止在距地面H高处的物体的机械能等于(　　) A.mgh B.mgH C.mg(h+H) D.mg(H-h) 17.质量为2 kg的小铁球从某一高度由静止释放,经3 s到达地面,不计空气阻力,g取10 m/s2.则(　　) A.2 s末重力的瞬时功率为200 W B.2 s末重力的瞬时功率为400 W C.2 s内重力的平均功率为100 W D.2 s内重力的平均功率为400 W 18.如图所示,质量为m的物体,在与地面成α角斜向下的力F的作用下,由静止沿水平方向运动了距离x,物体与地面间的动摩擦因数为μ.则此过程中 (　　) A.F对物体做功为Fxcos α B.地面摩擦力对物体做功为-μmgx C.重力对物体做功为mgx D.地面支持力对物体做功为(mg+Fsin α)x 19.一个25 kg的小孩从高度为3.0 m的滑梯顶端由静止开始滑下,滑到底端时的速度为2.0 m/s.g取10 m/s2,关于力对小孩做的功,以下结果正确的是 (　　) A.合外力做功50 J B.阻力做功500 J C.重力做功500 J D.支持力做功50 J 20.如图所示,一物块从固定的斜面体顶端沿斜面匀速滑至底端的过程中,下列说法正确的是 (　　) A.此过程中物块的机械能不变 B.物块克服摩擦力做的功小于重力所做的功 C.若物块以更大速度匀速下滑,则物块受到的摩擦力不变 D.若物块以更大速度匀速下滑,则物块受到的摩擦力将变大 二、多选题 21.对于功的理解,下列说法正确的是 (　　) A.-10 J的功大于+5 J的功 B.功是标量,正、负表示动力做功还是阻力做功 C.一个力对物体做了负功,则说明这个力一定阻碍物体的运动 D.功是矢量,正、负表示方向 22.某人用同一水平力F先后两次拉同一物体,第一次使此物体沿光滑水平面前进l距离,第二次使此物体沿粗糙水平面也前进l距离.若先后两次拉力做的功为W1和W2,拉力做功的功率是P1和P2,则 (　　) A.W1>W2 B.W1=W2 C.P1>P2 D.P1=P2 23.一个质量为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的正功 C.球的重力势能一定减少0.55 J D.球的重力势能一定增加1.25 J 24.奥运会比赛项目撑竿跳高如图所示.下列说法正确的是 (　　) A.加速助跑过程中,运动员的动能增加 B.起跳上升过程中,杆的弹性势能一直增加 C.起跳上升过程中,运动员的重力势能增加 D.越过横杆后下落过程中,运动员的重力势能减少动能增加 25.如图所示,一轻弹簧一端固定于O点,另一端系一重物,将重物从与悬点O在同一水平面且弹簧保持原长的A点无初速度释放,让它自由摆下.不计空气阻力,则在重物由A点摆向最低点B的过程中 (　　) A.弹簧与重物的总机械能守恒 B. 弹簧的弹性势能增加 C.重物的机械能不变 D. 重物的机械能增加 学科网（北京）股份有限公司 $