測試六 機械能守恒定律-2025年高考物理一輪復(fù)習(xí)（解析版）

第六章機械能守恒定律

質(zhì)量監(jiān)測試卷

本試卷分第I卷（選擇題）和第n（非選擇題）兩部分。滿分：100分；考試時間：75分鐘

注意事項：

1.答題前，考生先將自己的姓名.班級.座號.準考證號填寫在答題卡上。

2.答選擇題時，必須使用2B鉛筆填涂；答非選擇題時，必須使用0.5毫米的黑色簽字筆書寫；必須在題號

對應(yīng)的答題區(qū)域內(nèi)作答，超出答題區(qū)域書寫無效；保持答卷清潔.完整。

3.考試結(jié)束后，將答題卡交回（試題卷自己保存，以備評講）。

第I卷（選擇題，共43分）

一、單項選擇題：（本題共7小題，每小題4分，共28分.在每小題給出的四個選項中，只

有一項是符合題目要求）

1.如圖所示，物體以速度%沖向與豎直墻壁相連的輕質(zhì)彈簧，壓縮彈簧至最短的過程中（）

/Vo

/7—

/____

^/z/z/zz/z/z/z/z/zz/z/z

A.彈簧彈力對物體做正功B.彈簧的彈性勢能增加

C.合外力對物體做正功D.物體的機械能守恒

【答案】B

【詳解】AB.物體向左運動，彈力方向向右，故彈力做負功，彈簧的彈性勢能增加，故A錯誤，B正確；

C.根據(jù)動能定理

%=0-5*<0

所以合外力對物體做負功，故C錯誤；

D.因彈力對物體做負功，則物塊的機械能減小，故D錯誤。

故選B。

2.在籃球比賽中，某位同學(xué)獲得罰球機會，他站在罰球線處用力將籃球投出，籃球約以2m/s的速度撞擊

籃筐。已知籃球質(zhì)量約為0.6kg,籃筐離地高度約為2.3m,該同學(xué)身高約為1.8m,忽略籃球受到的空氣阻

力，則該同學(xué)罰球時對籃球做的功最接近（g取10m/s2）（）

A.4JB.1.2JC.12JD.不確定

【答案】A

【詳解】設(shè)該同學(xué)罰球時對籃球做的功為W,對整個投籃過程根據(jù)動能定理有

12

W-mgAh=—mv-0

其中籃球上升的高度和撞擊籃筐時的速度分別為

A/z=2.3m-1.8m=0.5m,v=2m/s

代入數(shù)值解得

W=4.2J?4J

故選Ao

3.如圖所示，某一斜面的頂端到正下方水平面。點的高度為人斜面與水平面平滑連接。一小木塊從斜面

的頂端由靜止開始滑下，滑到水平面上的/點停止。已知斜面傾角為。，小木塊質(zhì)量為小，小木塊與斜面、

水平面間的動摩擦因數(shù)均為〃，/、。兩點的距離為X。在小木塊從斜面頂端滑到/點的過程中，下列說法

正確的是（）

A.如果人和必一定，。越大，x越大B.如果人和〃一定，。越大，x越小

C.摩擦力對木塊做功為-〃加gxcosdD.重力對木塊做功為

【答案】D

【詳解】AB.對小木塊運動的整個過程,根據(jù)動能定理有

0-0=mgh-pmgcos0------〃加g（x---------）

sin0tan6

解得

h=/LIX

所以x與。無關(guān)，故AB錯誤；

CD.根據(jù)前面分析可知重力對木塊做功為

WG=mgh=/Mgx

摩擦力對木塊做功為

W{=-WG=-mgh=-/jngx

故C錯誤，D正確。

故選D。

4.光滑水平面上質(zhì)量分別為機、的甲、乙兩個物體，在相同的水平拉力廠的作用下從靜止開始運動，

甲、乙分別經(jīng)過人2/時間的動能之和為耳，則乙從靜止經(jīng)過夕時間的動能為（）

3417

A.-EkB.-EkC.—EkD.3線

【答案】A

【詳解】設(shè)在相同的水平拉力廠的作用下甲乙兩個物體的加速度分別為％、出，根據(jù)題意由牛頓第二定律

可得

%=2%

從靜止開始運動，甲、乙分別經(jīng)過人2f時間的位移分別為

122

X]=5"=aj

2

X]=2a2t

根據(jù)動能定理可得

2

Ek=Fxx+FX2=3Fa2t

設(shè)乙從靜止經(jīng)過3f時間的動能為瓦，則

,1,3,3

22

￡k=F--a2(3?)=--3Fa2t=-Ek

故選Ao

5.將一小球從距水平地面某一高處由靜止釋放。=0),不計空氣阻力，以水平地面為零勢能面。下列關(guān)

于小球在空中運動時的位移大小小速度大小V、動能心和重力勢能丸隨運動時間/變化的關(guān)系圖線正確的

【答案】C

【詳解】A.小球從距水平地面某一高處由靜止釋放，不計空氣阻力，可知小球做自由落體運動，由自由落

體運動的位移時間關(guān)系可得，小球在空中運動時的位移大小為

12

x=2gr

可知小球在空中運動時的位移大小與時間的平方成正比，可知位移與時間成二次函數(shù)關(guān)系，則XT圖像應(yīng)

是拋物線，A錯誤；

B.由自由落體運動的速度時間公式v=gl可知，速度與時間成正比，則有V—圖像應(yīng)是一條過原點的傾斜

直線，其圖像斜率是g,B錯誤；

c.由動能公式可得，動能4與時間的關(guān)系

1

E=-mv2

k22

可知&T圖像應(yīng)是過原點開口向上的一條拋物線，C正確;

D.以水平地面是零勢能面，可知小球開始下落時的重力勢能最大，設(shè)為

4?=mgH

隨時間的增大，下落的高度增大，則重力勢能減小，可得

Ev=mg{H-li)=mgH-mgh=Efm-

可知重力勢能與時間不是一次函數(shù)關(guān)系，D錯誤。

故選C。

6.某學(xué)校師生參加建模大賽制作了一輛由清潔能源驅(qū)動的小車，模型展示環(huán)節(jié)小車能在平直軌道上由靜止

開始沿直線加速行駛，經(jīng)過時間:速度剛好達到最大值％。設(shè)在此加速過程中小車電動機的功率恒為尸，小

車質(zhì)量為加,運行中所受阻力恒定，則下列說法中正確的是（）

A.加速過程中小車所受合外力恒定不變B.加速過程中小車前進的距離為:%/

P

C.加速過程中小車所受阻力恒為一D.加速過程中小車合外力做功為尸才

%

【答案】C

【詳解】A.這一過程中電動機的功率恒為P,根據(jù)

P=Fv

可知隨著小車速度的增加，小車受到的牽引力逐漸減小，而阻力恒定，故加速過程中小車所受合外力發(fā)生

變化，故A錯誤；

C.當牽引力等于阻力時，速度最大，則加速過程中小車所受阻力為

/=-

%

故C正確；

BD.加速過程中，根據(jù)動能定理可得小車受到的合外力所做的功為

19

%,=Pt-fa=5冽

可得小車受到的牽引力做的功為

19

%=Pt=fa+-mvm

解得

mvL

x=vt------

m2P

故BD錯誤。

故選c。

7.如圖所示，水平地面上有一傾角為6=37。的傳送帶，以%=16m/s的速度逆時針勻速運行。將一煤塊從

為=20.4m的高臺由靜止開始運送到地面，煤塊可看做質(zhì)點，已知煤塊的質(zhì)量為%=1kg,煤塊與傳送帶之間

的動摩擦因數(shù)為〃=0.25,重力加速度為g=10m/s:sin37"=0.6,cos370=0.8,煤塊由高臺運送到地面

的過程中，下列說法正確的是（）

A.運送煤塊所用的時間為4.125s

B.煤塊與傳送帶之間因摩擦產(chǎn)生的熱量為32J

C.摩擦力對煤塊做的功為-4J

D.煤塊的機械能減少了36J

【答案】C

【詳解】A.煤塊剛放上傳動帶時，受到的滑動摩擦力沿斜面向下，根據(jù)牛頓第二定律得

mgsin37°+pimgcos37°=max

解得

2

ax=8m/s

則煤塊從o加速到與傳送帶共速需要

—=2s

ax

煤塊的位移為

由于

mgsin37°>/zmgcos37°

可知煤塊與傳送帶共速后繼續(xù)做勻加速運動，摩擦力沿斜面向上，根據(jù)牛頓第二定律得

mgsin37°-//mgcos37°=mc^

解得

2

a2=4m/s

根據(jù)

12,

X2—+~。2’2=L-X]

解得

t2=Is

共計

t=t1+t2=3s

故A錯誤;

B.第一個過程傳送帶的位移為

x3==32m

煤塊與傳送帶的相對位移為

?=x3-x1=16m

第二個過程傳送帶的位移

x4=v0t2=16m

相對位移

AX2=x2-x4=2m

第一個過程摩擦生熱為

Qi=Fj\xx=32J

第二個過程摩擦生熱為

Q2=FJ-AX2=4J

故總產(chǎn)熱量為

2=2+2=36J

故B錯誤;

CD.摩擦力大小為

工=//mgcos37°=2N

第一個過程摩擦力對煤塊做功

Wx=Ffxx=32J

第二個過程摩擦力對煤塊做功

W2=-Ffx2=-36J

故全程摩擦力對煤塊做功為-4J,煤塊的機械能減少了4J,故C正確，D錯誤。

故選Co

二、多項選擇題（本題共3小題，每小題5分，共15分.在每小題給出的四個選項中，有多

項符合題目要求.全部選對的得5分，選對但不全的得3分，有選錯的得0分）

8.如圖所示，質(zhì)量為別的物體（可視為質(zhì)點）以某一速度從N點沖上傾角為30。的固定斜面，其運動的加

速度大小為g,沿斜面上升的最大高度為力，重力加速度為g,則此過程物體（）

A.克服摩擦力做功加B.重力勢能增加了

C.動能減小了2mghD.機械能減少了；mgh

【答案】AC

【詳解】A.對物體進行分析，根據(jù)牛頓第二定律有

mgsin30°+f=mg

解得

mg

/=T

則物體克服摩擦力做功

h

%=/---------=mgh

克sin30°

故A正確；

B.重力做負功，重力勢能增大，可知，重力勢能增加了加g〃，故B錯誤；

C.根據(jù)動能定理有

_町-mgh=A￡k

解得

AEk=，2mgh

可知,動能減小了2"zg〃，故C正確；

D.結(jié)合上述可知，物體克服摩擦力做功加g/z,則機械能減少了機g〃，故D錯誤。

故選AC。

9.如圖1所示，在傾角6=30。的斜面頂端平臺固定一電動機，現(xiàn)工人師傅將質(zhì)量皿=150kg的貨物放置在

斜面底端，開動電動機使其保持功率不變，貨物在繩子的拉力作用下從靜止開始沿斜面向上運動，經(jīng)過f=2s

后貨物開始做勻速直線運動，在l=3s時，突然電動機轉(zhuǎn)輪卡殼不動（繩子的拉力瞬間變?yōu)榱悖?，貨物又向?/p>

運動一段時間后停在斜面上，貨物運動的V—圖像如圖2所示。已知重力加速度g取10m/s"下列說法正

確的是（）

A.貨物與斜面之間的動摩擦因數(shù)為

3

B.電動機的額定功率為2000W

C.貨物在斜面上一共前進了6m

D.當貨物加速到lm/s時，其加速度大小為5m/s2

【答案】AC

【詳解】A.由圖2可知，電動機在r=3s時卡殼，卡殼后貨物在摩擦力和重力分力作用下做勻減速直線運

動，根據(jù)牛頓第二定律

mgsin0+pimgcos0=mq

結(jié)合圖2可知

%=-^-=-^-m/s2=10m/s2

兩式聯(lián)立解得

故A正確；

B.勻速時電動機對貨物的拉力

F=mgsinO+jumgcos3=1500N

勻速時速度

%=2m/s

電動機功率

尸=尸.%=3000W

故B錯誤；

C.整個過程應(yīng)用動能定理得

^-^5=0-0

且

71a=b=1500N

解得

s=6m

故C正確；

D.當貨物速度為lm/s時，其牽引力

P

耳=一=3000N

v

貨物所受合力

產(chǎn)=￡一加=150(^

加速度

F',2

a-——=10m/s

m

故D錯誤。

故選AC。

10.如圖，傾角為37。的光滑斜面固定放置，一輕繩跨過兩定滑輪，兩端分別與質(zhì)量為M的物塊和質(zhì)量為加

的沙袋連接（二者均視為質(zhì)點）。物塊從斜面上由靜止下滑至/點時速度大小為%=平，此時細繩恰好與

斜面垂直。當物塊滑至3點時，輕繩與斜面的夾角為37。。已知河=401^,機=201^,/、3兩點之間的距

離為￡=3.3m,重力加速度g=10nys2,sin37°=0.6,cos37°=0.8,物塊下滑過程中始終未離開斜面，與沙

袋總在同一豎直面內(nèi)運動。不計一切摩擦，輕繩一直處于伸直狀態(tài)，則（）

A.從/點運動到5點，物塊的機械能增加

B.從N點運動到8點，物塊重力勢能的減少量大于沙袋重力勢能的增加量

C.從N點運動到8點，物塊重力勢能的減少量等于沙袋重力勢能的增加量

D.在8點時，物塊的動能為370J

【答案】BD

【詳解】A.從4點運動到8點，除重力以外其他力做的功等于拉力做的功，拉力與運動方向成鈍角，故

拉力做負功，物塊的機械能減小，故A錯誤；

BC.從N點運動到8點，物塊重力勢能的減少量

3

珥減=Afe￡sin37°=40x10x3.3x-J=792J

沙袋重力勢能的增加量

T153

轉(zhuǎn)增=mg（——-Ztan37°）=mg￡（—tan37°）=20x10x3.3（廣科=330J

因為

792A330J

所以從4點運動到5點，物塊重力勢能的減少量大于沙袋重力勢能的增加量，故B正確，C錯誤；

D.如圖所示

將物塊到達B點的速度力分解為沿著繩子的分速度和垂直與繩子的分速度，可得此時沙袋的速度大小等于

物塊沿著繩子的分速度唳cos37。。從N點運動到8點，物塊和沙袋組成的系統(tǒng)機械能守恒，可得

MgLsin31°-mg（———Ltan37°）=-Wv>Kn（y聲os37°）2-Ufvj

cos37°222

解得

vB=J18.5m/s

在8點時，物塊的動能為

1,

%=5苗琮=3701

故D正確。

故選BD?

第n卷（非選擇題，共57分）

三、實驗題（本大題共2小題，共16分）

11.（6分）如圖1所示為驗證機械能守恒定律的實驗裝置。

圖2

（1）如圖2,釋放紙帶前的瞬間，重錘和手的位置合理的是；

（2）由于受阻力的影響，重錘增加的動能A￡k與減少的重力勢能△丸的大小關(guān)系為狙/（選填“大

于,,、“小于,，或“等于,,）

（3）如圖是某次實驗中打出的一條紙帶，。點是打下的第一個點，打點計時器打點的時間間隔為7,重力加

速度為g，要驗證O點到B點過程機械能是否守恒，則需要驗證等式是否成立。

AB

s2―>

【答案】(1)丙

⑵小于

(電+J)

(3)g(%+Si)=

8T

【詳解】(1)在驗證機械能守恒定律的實驗裝置中，為了保證重錘和紙帶下落過程中，盡可能只受到重力

的作用，且保證能充分利用紙帶打出較多清晰的點，減小實驗誤差，釋放前必須保持提起的紙帶處于豎直

位置，并且使重物靠近打點計時器，故合理的位置為丙圖。

(2)由于受阻力的影響，重錘的一部分重力勢能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，導(dǎo)致增加的動能公心小于減少的重力勢能叫。

(3)重錘下落到2點時的速度大小為

s,+s,

v?=———=-

2T

要驗證。點到B點過程機械能是否守恒，則需要驗證等式

12

機gGo+S|)=-mv

2BR

即驗證表達式

G+S?)

g(s0+Si)=

獷

成立即可。

12.(10分)某學(xué)習(xí)小組用如圖所示的實驗裝置來驗證機械能守恒定律。實驗操作步驟如下：

①用天平測出滑塊和遮光條的質(zhì)量M、鉤碼的質(zhì)量加；

②調(diào)整氣墊導(dǎo)軌水平，按圖連接好實驗裝置，固定滑塊；

③測量遮光條中點與光電門之間距離Z及遮光條寬度力將滑塊由靜止釋放，光電門記錄遮光條遮光時間八

④改變遮光條中點與光電門之間距離Z,進行多次實驗。

數(shù)字計時器

氣墊］軌光手把］滑飛哼,條

T~n-T\

二連氣源

刻度尺

鉤碼

根據(jù)上述實驗操作過程，回答下列問題:

(1)下列關(guān)于該實驗的說法正確的是

A.本實驗必須測量M和加的質(zhì)量

B.實驗中必須保證“2遠小于M

C.滑塊運動過程中速度大小等于鉤碼速度大小的一半

D.本實驗的研究對象為滑塊

（2）在調(diào)整氣墊導(dǎo)軌水平時，滑塊不要連接鉤碼，打開氣泵，待氣流穩(wěn)定后調(diào)節(jié)氣墊導(dǎo)軌，直至看到導(dǎo)軌

上的滑塊保持靜止或者勻速運動，表示氣墊導(dǎo)軌已經(jīng)調(diào)節(jié)水平。

（3）某同學(xué)測量得滑塊和遮光條的質(zhì)量M=300.0g、鉤碼的質(zhì)量加=50.0g,遮光條寬度”=0.48cm,某次

實驗中，滑塊靜止時遮光條中點與光電門的距離￡=93.00cm,遮光條通過光電門過程中遮光時間

?=4.0X10-3S,當?shù)刂亓铀俣萭=9.8m/s2。測量過程中系統(tǒng)重力勢能的減少量'0=J,滑塊

和鉤碼增加的動能總和為陽=Jo（結(jié)果均保留三位有效數(shù)字）

（4）多次改變擋光條到光電門的距離，重復(fù)步驟③、④，測出多組工和乙作出:隨Z的變化圖像如圖所

示，圖線為過坐標原點的直線，圖像的斜率為左，如果在誤差允許的范圍內(nèi)當?shù)氐闹亓铀俣却笮間=_

時，可以判斷鉤碼帶動滑塊運動的過程中機械能守恒。（用字母加、M、k、d表示）

【答案】A0.2280.225+m）k'

4m

【詳解】（1）[1]A.實驗中需要驗證的關(guān)系為

L1”21（1Y

222（2J

可知本實驗必須要測量M和加，故A正確；

B.本實驗不需要用鉤碼的重力代替繩的拉力，實驗中不需要保證相遠小于“，故B錯誤;

C.滑塊運動過程中速度大小始終是鉤碼速度的2倍，故C錯誤；

D.本實驗的研究對象為滑塊和鉤碼組成的系統(tǒng)，故D錯誤。

故選Ao

（3）[2]測量過程中系統(tǒng)重力勢能的減少量

To07

AE=mg-=50x10-3義98x—J=0.228J

p22

[3]遮光條通過光電門時

0.48x10-

4.0x10-3m/s=1.2m/s

滑塊和鉤碼增加的動能總和為

AE.=-Mv2+-m（-）2=0.225J

k222

（4）［4］滑塊經(jīng)過光電門時的速度為

d

v=—

t

槽碼帶動滑塊運動過程中，若機械能守恒，有

2

機g；Afv+［砥彳）2

整理有

14mg

——-----------------------?L

t2（AM+m）d2

結(jié)合題圖，圖像的斜率為

卜_4mg

（AM+m^d2

解得

（4M+m）kd2

g=-----------

4m

四、解答題（本大題共3小題，共41分。解答應(yīng)寫出必要的文字說明、方程式和重要的演算步驟。只寫出

最后答案不能得分。有數(shù)據(jù)計算的題，答案中必須明確寫出數(shù)值和單位）

13.（10分）在陸上模擬著艦訓(xùn)練中，某質(zhì)量為加的航母艦載機著陸時的水平速度大小為w，在阻攔索的阻

力和其他阻力作用下沿直線滑行距離S/后停止；如果不用阻攔索，在其他阻力作用下沿直線滑行距離S2后

停止。若艦載機所受其他阻力視為恒力。求:

（1）不用阻攔索時艦載機的滑行時間；

（2）艦載機所受其他阻力的大??；

（3）阻攔索的阻力對艦載機做的功。

【答案】（1）辿；⑵磬；（3）

%2s22s2

【詳解】（1）根據(jù)

v+0

防=—0——t

一2

可得不用阻攔索時艦載機的滑行時間為

（2）如果不用阻攔索時，由動能定理得

-A=°--wvo

可得艦載機所受其他阻力的大小為

2S2

（3）在阻攔索的阻力和其他阻力作用下，由動能定理

1,

W-fs^Q-^mv-

可得阻攔索的阻力對艦載機做的功為

2s2

14.（14分）如圖所示，從/點以速度%=2m/s水平拋出一質(zhì)量用=2kg的小物塊，小物塊恰好沿切線方向從

B點進入固定的光滑圓弧軌道3C,經(jīng)圓弧軌道后滑上與C點等高固定在水平面上的長木板上，圓弧軌道C

端切線水平，已知48兩點距C點的高度分別為〃=2.5m,〃=1.5m,小物塊與長木板之間的動摩擦因數(shù)

〃=0.4,部分上表面光滑，在長木板尸端豎直擋板固定著一?輕彈簧。彈簧的自由長度與。尸等長。

LCD=1.5m,LDF-0.5m,取重力加速度g=lOm/s?。求

（1）小物塊運動至B點時的速度大??；

（2）小物塊在長木板上運動過程中輕彈簧的最大彈性勢能；

（3）小物塊最終停在長木板上距離C點多遠。

【答案】（1）2癡m/s;（2）綜=42］；（3）0.75m

【詳解】（1）小物塊從幺到5的過程中，由動能定理有

22

mg（H—〃）=gmvB-gmv0

解得

vB=J2g（〃一〃）+短

代入得

vB=j2xl0xl+4m/s=2遙m/s

（2）根據(jù)題意可知，由于長木板固定，則當小物塊速度為零時，彈性勢能最大，由動能定理有

12

mgH-jumgLCD-Ep=0