2027届高考物理一轮复习专题模拟试卷（一）机械能守恒定律及能量守恒定律

**基本信息** 以机械能守恒及能量守恒为核心，通过多样化题型构建从概念理解到综合应用的逻辑体系，融合生活情境与实验探究，培养物理观念与科学思维。 **专项设计** |模块|题量/典例|题型特征|知识逻辑| |----|-----------|----------|----------| |概念理解|单选1-3题|结合弹簧、圆周运动等模型，考查守恒条件与状态分析|从机械能守恒到能量守恒的概念拓展，强调守恒条件判断| |模型应用|单选4-7题、多选8-10题|涉及传送带、碰撞、斜面弹簧系统，综合摩擦力与弹力做功分析|通过不同物理模型构建能量转化与守恒的定量关系| |实验探究|11-12题|验证机械能守恒与做功关系，考查数据处理与误差分析|体现科学探究流程，强化实验证据与理论推导的结合| |综合计算|13-15题|结合多体系统、传送带运输等复杂情境，需综合动量与能量规律|从单一过程到多过程问题，培养综合运用物理观念解决实际问题的能力|

专题模拟试卷（一） 机械能守恒定律及能量守恒定律 一、单选题 1．如图所示，在倾角为的光滑固定斜面上将弹簧一端固定，弹簧下面挂一质量为m的物体，开始物体在外力的作用下处于静止状态，此时劲度系数为k的弹簧处于原长状态，现在撤去外力，以后运动过程中弹簧始终在弹性限度内，重力加速度大小为g，则物体向下运动的最大距离是（     ） A． B． C． D． 2．乘坐摩天轮观光是广大青少年喜爱的一种户外活动，如图所示为长沙世界之窗内的摩天轮。现有某同学乘坐摩天轮随座舱在竖直面内做匀速圆周运动，下列说法正确的是（     ） A．摩天轮转动过程中，该同学的动能保持不变 B．摩天轮转动过程中，该同学的动量保持不变 C．摩天轮转动过程中，该同学的机械能守恒 D．摩天轮转动过程中，该同学受到的合力为恒力 3．将蹦极运动简化为直线运动。如图所示，轻质弹性绳的一端固定在点，另一端和人（视为质点）相连。人从点静止下落，经点时绳恰好伸直，到达最低点后向上运动。假设整个过程弹性绳的弹力与伸长量成正比，不计空气阻力。下列说法正确的是（     ） A．人运动到中点处速度最大 B．人在点的加速度大于在点的加速度 C．从点到点的过程中，人一直处于失重状态 D．从点到点的过程中，重力势能与弹性势能之和先减小后增大 4．斜面上，轻质弹簧的一端固定在斜面底端的挡板上，另一端连接Q，初始时，施加外力将P静置于N点，轻绳恰好伸直但无拉力，现将P由静止释放，不计一切阻力，则P从N点下滑到最低点M的过程中（     ） A．P的机械能先减小后增大 B．P的机械能一直减小 C．P、Q组成的系统机械能守恒 D．经过M点前P与Q的速度大小关系vP＜vQ 5．水平地面上轻弹簧左端固定，右端与滑块不拴接，通过滑块压缩 锁定。 时解除锁定，释放滑块。计算机通过滑块上的速度传感器描绘出滑块的速度平方与滑块位移图像如图所示，其中段为曲线，段为直线，已知滑块质量，重力加速度，不计空气阻力，最大静摩擦力等于滑动摩擦力，则下列说法正确的是（     ） A．若水平地面光滑，则在滑块向右运动的过程中（未与弹簧分离），滑块机械能守恒 B．滑块与地面间的动摩擦因数 C．弹簧锁定时具有的弹性势能为 D．滑块运动过程中加速度最大为 6．2025年春晚节目《秧BOT》中，宇树机器人UnitreeH1的表演惊艳四方，体现了科技与文化的深度融合，展示了我国在机器人领域的前沿技术。机器人将手绢斜向上抛出后，手绢在竖直面内飞行，经时间第一次飞至最高点，再经过相等时间，手绢恰好沿竖直方向下落时被机器人接住。已知手绢下落过程飞行的水平距离为，假设手绢受到的空气阻力与速度大小成正比，不考虑手绢转动的影响，下列说法正确的是（     ） A．手绢的水平速度大小不变 B．抛出点与接收点在同一高度 C．整个过程，机器人机械臂向前移动的距离大于 D．手绢经过点时，空气阻力的功率最小 7．如图所示，以恒定速率运行的传送带上有甲、乙两物块，二者与传送带相对静止，由不可伸长轻绳连接，之间无间隙。甲、乙质量均为，与传送带间的动摩擦因数分别为、。某时刻，对乙施加水平向右的外力使其以恒定加速度（为重力加速度大小）运动，经时间撤去外力、再经时间绳绷直。甲、乙均可视为质点、传送带足够长。则（     ） A．和满足 B．从撤去外力到绳绷直，因摩擦产生的热量为 C．绳绷直后瞬间甲的动能为 D．绳绷直以后甲、乙不会发生碰撞 二、多选题 8．如图所示，足够长的水平传送带顺时针转动，加速度，当传送带的速度为时，在传送带左端轻轻放上一个可视为质点的煤块，此时开始计时。已知煤块与传送带之间的动摩擦因数，煤块的质量，重力加速度，下列说法正确的是（     ） A．时，煤块的速度是 B．时，煤块的速度是 C．时，煤块在传送带上留下的痕迹长米 D．时，煤块和传送带因摩擦而产生的热量是 9．电梯的渐进式安全钳系统常利用“楔形结构”来进行紧急制动（图甲）。如图所示（图乙）为该装置的简化原理模型图，该装置将其置于水平工作台上，由A、B两部分组成。A固定在水平桌面上，可移动部分B的质量为，其上下表面均为直角三角形，其顶角大小为，与、与桌面之间的动摩擦因数均为。现用垂直于外侧面的水平推力推B，使其在桌面上沿楔形接触面的尖端发生滑动。重力加速度为，下列说法正确的是（     ） A．当B沿接触面匀速滑动时，的大小为 B．当沿接触面匀速滑动时，受到摩擦力大小为 C．当沿接触面以速度匀速滑动时，的功率为 D．当沿接触面匀速滑动时，对做功为 10．如图所示，一轻弹簧下端固定在倾角为的斜面底端，一质量为m可视为质点的物块从距弹簧上端d处从静止释放。当弹簧压缩量为d时，物块运动到最低点。物块与斜面间的动摩擦因数为，且弹簧始终在弹性限度内。已知劲度系数为k的弹簧，形变量为x时的弹性势能为，取，，重力加速度为g。从释放物块到物块第一次到达最低点的过程中，下列说法正确的是（       ） A．摩擦产生的热量为 B．物块和弹簧组成的系统机械能减少量为 C．物块的最大动能为 D．物块的最大速度为 三、实验题 11．在“探究加速度与力、质量的关系”和用橡皮筋“探究做功与物体速度变化的关系”实验中 （1）都是通过分析纸带上的点来测量物理量，下列说法正确的是______ A．都需要分析打点计时器打下的第一个点    B．都不需要分析打点计时器打下的第一个点 C．一条纸带都只能获得一组数据    D．一条纸带都能获得多组数据 （2）如图是两条纸带的一部分，A、B、C、…、G是纸带上标出的计数点，每两个相邻的计数点之间还有4个打出的点未画出。其中图_____（填“甲”或“乙”）所示的是用橡皮筋“探究做功与物体速度变化的关系”的实验纸带。“探究加速度与力、质量的关系”实验中，小车的加速度大小a=_____m/s2（保留2位有效数字）。 （3）在用橡皮筋“探究做功与物体速度变化的关系”实验中，平衡阻力后，小车与橡皮筋组成的系统在橡皮筋恢复形变前机械能_____（填“守恒”或“不守恒”）。 12．某同学采用如图甲所示装置验证动滑轮下方悬挂的物块A与定滑轮下方悬挂的物块B（带有遮光条）组成的系统机械能守恒。图中光电门安装在铁架台上且位置可调，滑轮质量不计且滑轮凹槽中涂有润滑油，以保证细线与滑轮之间的摩擦可以忽略不计，细线始终伸直。A、B（含遮光条）质量相等，测得遮光条宽度为，实验时将物块B由静止释放。已知当地重力加速度为。 (1)释放物块B之前该同学发现动滑轮中心与定滑轮中心的高度差约为15 cm，遮光条到光电门的距离约为35 cm，则该同学应该________（填字母）。 A．调节光电门位置向上 B．向下调节物块B的初始位置 C．释放物块B，并继续进行后续步骤 (2)释放后，A、B开始运动，若测得光电门的中心与遮光条释放点的竖直距离为，遮光条通过此光电门的挡光时间为，物块A、B（含遮光条）的质量均为，则从释放点下落至遮光条通过此光电门中心时，系统动能的增加量________，系统重力势能的减少量________。（用题中所给物理量的字母表示） (3)改变光电门与物块B之间的高度，重复实验，测得各次遮光条的挡光时间，以为横轴、为纵轴建立平面直角坐标系，在坐标系中作出图像，如图乙所示，该图像的斜率为，在实验误差允许范围内，若________（用含、字母的表达式表示），则验证了机械能守恒定律。 四、解答题 13．如图所示，质量为的小车静止在光滑水平面上，其上表面有长为的粗糙水平轨道与半径为的光滑四分之一圆弧轨道，一质量也为 的物块静止于小车最右端；一质量为的小球用不可伸长、长为的轻质细线悬挂于O点正下方，并轻靠在物块右侧。现将细线拉直到水平位置，由静止释放小球，小球运动到最低点时与物块发生对心弹性碰撞。不计空气阻力，重力加速度g取。 (1)求小球与物块碰撞后的瞬间物块速度的大小； (2)为使物块能进入圆弧轨道，且不脱离小车，求物块与水平轨道间的动摩擦因数的取值范围。 14．如图所示，质量为的木板上放有一个质量为的机器人，木板始终受到水平向右、大小为的恒力作用。初始时木板与机器人一起以的速度沿水平地面向右匀速运动。机器人正上方有一个沿竖直方向可以伸缩、水平向右速度恒为的机械夹爪。某时刻夹爪将机器人向上提起，后放回木板，同时夹爪缩回，机器人在摩擦力的作用下最终与木板相对静止。取，机器人可视为质点，机器人被提起和放下瞬间竖直方向速度均为零。求 (1)机器人被提起的内，木板位移的大小。 (2)从机器人被放回木板到与木板相对静止的过程中，摩擦力对机器人所做的功。 15．一倾斜传送带装置如图所示，AB区域的长度为6 m，倾角，工作时传送带向上运行的速度保持不变。现将质量均为的小货箱（可视为质点）逐个地从A处轻放到传送带上，放置小货箱的时间间隔均为，放置时初速度为零，小货箱一到达B处立即被取走。已知小货箱刚放在A处时，前方相邻的小货箱还处于匀加速运动阶段，此时两者相距，传送带装置由电动机带动，传送带与轮子间无相对滑动，不计轮轴处摩擦，取。 (1)求小货箱在传送带上匀加速运动阶段的加速度大小； (2)求每运送一个小货箱电动机对外多消耗的电能； (3)第一个箱子到达顶端后，求电动机的平均输出功率。 参考答案 题号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 答案 B A D B D C D BD BD AD 11． BC 甲 0.40 不守恒 12．(1)A (2) (3) 13．(1) (2) 【详解】（1）设小球与物块碰撞前瞬间的速度为，则小球下落过程由机械能守恒定律有 设小球与物块碰撞后瞬间的速度分别为、，则小球与物块发生弹性碰撞过程，根据动量守恒定律有 根据机械能守恒定律有 代入数据联立解得小球与物块碰撞后的瞬间物块速度的大小为 （2）若物块在左侧圆弧最低点与小车共速，则根据动量守恒定律有 根据能量守恒定律有 代入数据联立解得此时物块与水平轨道间的动摩擦因数为 若物块在圆弧最高点与小车共速，则根据动量守恒定律有 根据能量守恒定律有 代入数据联立解得此时物块与水平轨道间的动摩擦因数为 若物块冲上圆弧后又返回水平轨道在粗糙平面的右端与小车共速，则根据动量守恒定律有 根据能量守恒定律有 代入数据联立解得此时物块与水平轨道间的动摩擦因数为 所以为使物块能进入圆弧轨道，且不脱离小车，物块与水平轨道间的动摩擦因数的取值范围为。 14．(1) (2) 【详解】（1）根据题意，设木板与地面间的摩擦因数为，则有 解得 机器人被提起时，对木板有 解得 机器人被提起的2s内，木板位移的大小 （2）机器人被放回木板时，木板的速度为 机器人被放回木板后，恒力与地面对木板的摩擦力平衡，机器人和木板组成的系统所受合力为零，则由动量守恒定律有 解得 对机器人，由动能定理可得，摩擦力对机器人所做的功 15．(1) (2) (3) 【详解】（1）小货箱刚放在处时，前方相邻的小货箱已经运动了时间，有 解得加速度大小 （2）设货箱受到的滑动摩擦力大小为，由牛顿第二定律得 解得 每运送一个箱子产生的热量为 货箱匀加速运动阶段的时间 此阶段传送带运动距离 小货箱移动的距离， 根据能量关系，电机多消耗的电能等于摩擦产生的热、小货箱动能增加量、重力势能增加量三部分，即 解得 （3）放置小货箱的时间间隔为，则每隔时间T就有一个小货箱到达处，则每个T的时间间隔电机对外做功 电动机的平均输出功率 学科网（北京）股份有限公司 $