专题06 机械能守恒定律 能量守恒定律（测试）（解析版）-2024年高考物理二轮复习讲练测（新教材新高考）

资料整理【淘宝店铺：向阳百分百】资料整理【淘宝店铺：向阳百分百】专题06机械能守恒定律能量守恒定律（考试时间：75分钟试卷满分：100分）一、单项选择题（本题共12小题，每小题5分，共60分。每小题列出的四个备选项中只有一个是符合题目要求的,不选、多选、错选均不得分）1．（2024·浙江·模拟预测）如图所示是“弹簧跳跳杆”，杆的上下两部分通过弹簧连结。当人和跳杆从一定高度由静止竖直下落时，弹簧先压缩后弹起。则人从静止竖直下落到最低点的过程中（）

A．弹簧弹性势能一直增加 B．杆下端刚触地时人的动能最大C．人的重力势能一直减小 D．人的机械能保持不变【答案】C【详解】A．由静止竖直下落时，在没接触地面之前，弹簧的形变量不变，弹性势能不变，A错误；B．杆下端刚触地后继续加速，当弹簧弹力等于重力时，加速度为零，速度最大，人的动能最大，B错误；C．人从静止竖直下落到最低点的过程中，人的重力势能一直减小，C正确；D．跳跳杆对人做功，所以人的机械能要变化，D错误。故选C。2．（2024·浙江·校联考一模）2023年9月，杭亚会滑板男子碗池决赛，中国年仅15岁的小将陈烨以84.41分夺冠。图示为陈烨在比赛中腾空越过障碍物，若忽略空气阻力，那么腾空过程中（）A．在最高点的时候人的速度为零，但加速度不为零B．运动员和滑板构成的系统机械能守恒C．运动员和滑板构成的系统动量守恒D．上升过程是超重状态，滑板对人的作用力不为零【答案】B【详解】A．在最高点的时候人的竖直方向的速度为零，水平方向的速度不为零，故在最高点的时候人的速度不为零，受到重力作用，加速度为重力加速度，加速度不为零，故A错误；B．运动员和滑板构成的系统只有重力做功，系统机械能守恒，故B正确；C．在开始起跳到脱离滑板瞬间，在竖直方向上运动员和滑板所受合力不为零，故运动员和滑板构成的系统动量不守恒，故C错误；D．上升过程是运动员只受重力作用，有竖直向下的重力加速度，运动员处于完全失重状态，滑板对人的作用力为零，故D错误。故选B。3．（2024·广东江门·统考模拟预测）如图所示，质量为m的跳伞运动员，由静止开始下落，假设在打开伞之前受大小为的恒定阻力作用，在运动员下落高度为h的过程中，下列说法正确的是（）A．运动员的动能增加了B．运动员的重力势能减小了C．运动员的机械能减少了D．运动员克服阻力所做的功为【答案】A【详解】A．根据动能定理有，此过程中合外力做正功，运动员的动能增加，可知运动员的动能增加了，故A正确；B．重力做正功重力势能减小，重力做负功重力势能增加，即有，该过程中重力做正功，则可知，运动员的重力势能减小了，故B错误；CD．若只有重力做功则运动员机械能守恒，而该过程中除了重力做功，还有阻力做负功，则可知，机械能的减少量等于克服阻力所做的功，即为，故CD错误；故选A。4．（2023·浙江绍兴·统考模拟预测）如图所示，儿童沿倾斜的滑梯匀加速下滑。下列关于滑板与儿童裤料之间的动摩擦因数、儿童的速度大小、重力势能和机械能随运动时间的变化关系中正确的是（）A． B．C． D．【答案】C【详解】B．儿童下滑过程中做匀加速直线运动，即加速度不变，则根据匀变速直线运动规律可知故与成正比，故B错误；A．设滑梯与水平面倾斜角为，根据牛顿第二定律可知儿童所受合力为，则，加速度不变则动摩擦因数不变。故A错误；C．设初始重力势能为，则重力做正功，重力势能减小，即，整理得，可知图像应该是向下开口的抛物线。故C正确；D．设初始机械能为，除重力和系统内弹力以外的其他力做功机械能改变，即，整理得，可知图像应该是向下开口的抛物线。故D错误。故选C。5．（2023·浙江温州·统考二模）如图所示，一轻弹簧竖直放置，下端固定在水平地面上，自然伸长时弹簧上端处于A点。时将小球从A点正上方O点由静止释放，时到达A点，时弹簧被压缩到最低点B。以O为原点，向下为正方向建立x坐标轴，以B点为重力势能零点，弹簧形变始终处于弹性限度内。小球在运动过程中的动能、重力势能、机械能及弹簧的弹性势能变化图像可能正确的是（）

A．

B．

C．

D．

【答案】B【详解】A．小球在到达A点前做自由落体运动，速度一直在增大，动能在增大，在到达A点后弹簧弹力小于小球重力，小球仍然向下做加速运动，经过平衡位置后弹簧弹力大于小球重力，小球做减速运动，动能在减小，所以时动能不是最大，故A错误；B．以B点为重力势能零点，可知小球在下降的过程中有,可知图像为一条直线，故B正确；C．小球在到达A点前，只有重力做功，机械能守恒，接触弹簧后，弹力做负功，小球的机械能在减小，故C错误；D．设弹簧的劲度系数为k，小球接触到弹簧后，根据弹簧的弹性势能公式有,可知图像不是直线，故D错误。故选B。6．（2024·浙江·校联考模拟预测）某地区常年有风，风速基本保持在4m/s，该地区有一风力发电机，其叶片转动可形成半径为10m的圆面，若保持风垂直吹向叶片，空气密度为1.3kg/m3，风的动能转化为电能的效率为20%.现用这台风力发电机给一水泵供电，使水泵从地下10m深处抽水，水泵能将水抽到地面并以2m/s的速度射出，出水口的横截面积为0.1m2，水的密度为1×103kg/m3，水泵及电机组成的抽水系统效率为80%，则下列说法正确的是（

）A．该风力发电机的发电功率约为12.8kWB．每秒钟水流机械能增加400JC．风力发电机一天的发电量可供该水泵正常工作约3hD．若风速变为8m/s，则该风力发电机的发电功率变为原来的4倍【答案】C【详解】AD．单位时间内冲击风力发电机叶片圆面的气流的体积为,单位时间内冲击风力发电机叶片圆面的气流的动能为,依题意，此风力发电机发电的功率为,若风速变为8m/s，则该风力发电机的发电功率变为原来的8倍；故AD错误；B．每秒钟水流机械能增加约为,其中,解得,故B错误；C．水泵正常工作每秒钟耗电为,风力发电机一天的发电量为,解得,故C正确；故选C。7．（2023上·海南省直辖县级单位·高三校考阶段练习）如图所示，一半径为R的四分之三圆弧形槽放置在足够粗糙的水平地面上（圆弧形槽不会沿水平方向滑动），OA和OB为圆弧的两个半径，OA水平，OB竖直，圆弧形槽内壁光滑。现从A点以竖直向下的初速度（大小未知）释放一质量为m的小球（可视为质点），当小球上升到最高点B时圆弧型槽对地面的压力刚好为零。已知圆弧型槽的质量为5m，重力加速度为g，则小球的初速度大小为（）

A． B． C． D．【答案】D【详解】小球运动到B点时，圆弧型槽对地面的压力刚好为零，可知小球在最高点B时对槽的压力大小为5mg，且满足,小球从A点运动到最高点B，根据机械能守恒得,解得.故选D。8．（2024·陕西汉中·统考一模）如图所示，物块A套在光滑水平杆上，连接物块A的轻质细线与水平杆间所成夹角为,细线跨过同一高度上的两光滑定滑轮与质量相等的物块B相连，定滑轮顶部离水平杆距离为，现将物块B由静止释放，物块A、B均可视为质点，重力加速度，不计空气阻力，则（）A．物块A与物块B速度大小始终相等B．物块A能达到的最大速度为C．物块B下降过程中，重力始终大于细线拉力D．当物块A经过左侧滑轮正下方时，物块B的速度最大【答案】B【详解】AD．根据题意可知，物块A与物块B速度关系为，两物块速度不相等，当物块A经过左侧滑轮正下方时，有，故AD错误；B．当物块A运动到左侧定滑轮正下方时，物块B下降的距离最大，物块A的速度最大，根据机械能守恒有，解得，故B正确；C．由上述分析可知，当物块A经过左侧滑轮正下方时，物块B的速度为0，则物块B向下先加速后减速，则物块B减速下降过程中，重力会小于细线拉力，故C错误。故选B。9．（2023·江苏盐城·统考三模）现体从离地高H处的M点开始做自由落体运动，下落至离地高度为处的N点，下列能量条形图表示了物体在M和N处的动能虽和重力势能E的相对大小关系，可能正确的是（）A．

B．

C．

D．

【答案】D【详解】A．由题意可知，物体重力势能变为原来的，A错误；BC．由于机械能守恒，动能与重力势能之和应等于释放时的机械能，BC错误；D．设释放位置所在平面为零势能面，则机械能为零，D正确。故选D。10．（2023·北京海淀·统考一模）在一轻弹簧下挂一重物，将它从位置处放开，它将迅速下降，直至位置后再返回（如甲图所示）。若我们用手托着该重物使它缓缓下降，最终它在达到位置后就不再运动了（如乙图所示）。记弹簧的弹性势能为、物体和地球的重力势能为、物体的动能为，弹簧始终处于弹性限度内，关于两次实验，下列说法正确的是（）A．甲图里重物从到的过程中，持续减小B．乙图里重物从到的过程中，持续增大C．甲图里重物从到的过程中，保持不变D．乙图里重物从到的过程中，保持不变【答案】C【详解】A．由题意可知，甲图里重物在达到位置处，弹簧的弹力与重物的重力大小相等，此时重物的速度最大，则有在重物从到的过程中，弹力大于重力，重物做减速运动，动能减小，重物与弹簧组成的系统机械能守恒，由机械能守恒定律可知，持续增大，A错误；B．乙图里重物从到的过程中，用手托着该重物使它缓缓下降，重物动能不变，可手对重物的支持力对重物做负功，则系统的机械能减小，则有持续减小，B错误；C．甲图里重物从到的过程中，重物与弹簧组成的系统机械能守恒，则有保持不变，C正确；D．乙图里重物从到的过程中，手对重物的支持力对重物做负功，因此系统的机械能减小，则有减小，D错误。故选C。11．（2024·辽宁鞍山·统考二模）如图所示，上表面粗糙的长木板B静止在光滑的水平面上，物块A叠放在长木板右端，轻弹簧一端连接在物块A上，另一端连接在竖直墙面上，开始时弹簧处于原长，现对B施加一水平向右恒定的拉力F，弹簧始终处于弹性限度内且只分析A未离开B的过程，则正确的说法是（）

A．施加拉力后最初的一段时间内，物块A和木板B一定无相对滑动B．施加拉力的瞬间，物块A所受的摩擦力为零C．施加拉力后的某一过程中，拉力做的功一定不小于A、B和弹簧整体机械能的增量D．施加拉力后，在A与B相对滑动过程中，A对B的摩擦力做功的绝对值等于A、B间产生的热量【答案】C【详解】A．由题干可知，施加水平向右的恒力F后，在物块A与木板B未分离过程中，即施加力F后，物块A与木板B即发生相对滑动，故A项错误；B．由上述分析可知，施加拉力后，两者之间即发生相对滑动，此时物块A与木板间存在滑动摩擦力，故B项错误；C．由能量守恒可知，拉力F所做的功等于物块A与木板B、弹簧整体机械能的增量以及A、B物体之间摩擦产生的热，即施加拉力后的某一过程中，拉力做的功一定不小于A、B和弹簧整体机械能的增量，故C项正确；D．由功能关系可知，A、B之间产生的热等于A、B之间摩擦力与A、B两物体间的相对位移的乘积即，故D项错误。故选C。12．（2024·四川成都·石室中学校考一模）如图所示，固定光滑斜面顶端有一轻质光滑定滑轮，质量为的物块P和质量为的物块Q用轻质细绳相连，外力作用于P，使P、Q均静止，某时刻撤去外力，当Q下降的高度为时，细绳断裂，重力加速度为g，，P、Q均可视为质点，斜面足够长，则（）

A．物块沿斜面上升的最大高度为B．当细绳断裂的瞬间，物块的重力的功率为C．在细绳断裂后，物块沿斜面向上运动的时间为D．当物块运动至最高点时，物块的机械能相对时刻减少了【答案】C【详解】A．根据题意可知，当下降的高度为时，细绳断裂，根据几何关系得，上升的高度，细绳断裂的瞬间速度大小相等，对整体，根据机械能守恒有，解得，细绳断裂后，还能上升的最大高度满足，解得，则物块沿斜面上升的最大高度，故A错误；B．当细绳断裂的瞬间，物块重力做功的功率，故B错误；C．细绳断裂后，物块在斜面上的运动时间。故C正确；D．根据题意可知，细绳断裂前组成的系统机械能守恒，细绳断裂后，物块、Q的机械能均守恒，则当物块运动至最高点时，物块增加的机械能等于物块的机械能相对时刻减少量，即故D错误。故选C。二、多项选择题（本题共2小题,每小题5分,共10分。每小题列出的四个备选项中至少有一个是符合题目要求的。全部选对的得5分,选对但不全的得3分,有选错的得0分）13．（2024·辽宁·模拟预测）（多选）如图所示，在匀速转动的电动机带动下，足够长的水平传送带以恒定速率v1=2m/s匀速向右运动，一质量为m=1kg的滑块从传送带右端以水平向左的速率v2=3m/s滑上传送带，最后滑块返回传送带的右端。关于这一过程，下列判断正确的有（）A．滑块返回传送带右端的速率为2m/sB．此过程中传送带对滑块做功为2.5JC．此过程中滑块与传送带间摩擦产生的热量为12.5JD．此过程中电动机对传送带多做功为10J【答案】ACD【详解】A．由于传送带足够长，滑块匀减速向左滑行，直到速度减为零，然后滑块在滑动摩擦力的作用下向右匀加速，由于，所以，当滑块速度增大到等于传送带速度时，物体还在传送带上，之后不受摩擦力，物体与传送带一起向右匀速运动，所以滑块返回传送带右端时的速率等于2m/s，故A正确；B．此过程中只有传送带对滑块做功，根据动能定理得，传送带对滑块做功为，故B错误；C．设滑块向左运动的时间为t1，位移为x1，则，该过程中传送带的位移为，，摩擦生热为，返回过程，当物块与传送带共速时，物块与传送带摩擦生热为，则此过程中滑块与传送带间摩擦产生的热量为，故C正确；D．此过程中电动机对传送带多做功为，故D正确。故选ACD。14．（2023·广东广州·统考二模）（多选）如图，广州地铁3号线北延段使用了节能坡。某次列车以64.8km/h（18m/s）的速度冲上高度为4m的坡顶车站时，速度减为7.2km/h（2m/s），设该过程节能坡的转化率为（列车重力势能的增加量与其动能减小量之比），则（）A．该过程列车的机械能守恒B．该过程列车的机械能减少C．η约为10%D．η约为25%【答案】BD【详解】AB．列车在冲上坡顶站时，需要克服阻力做功，减小的动能一部分转化成了列车的重力势能，一部分克服了阻力做功，该过程中列车增加的重力势能与减小的动能之间的关系为，因此该过程列车的机械能减少，故A错误，B正确；CD．该过程重力势能的增加量为，动能的减少量为，则该过程节能坡的转化率为，故C错误，D正确。故选BD。三、计算题（本题包括3小题，10分+10分+10分共30分，解答过程请写出必要的文字说明和必需的物理演算过程，只写出最终结果的不得分）15．（2023·北京西城·统考一模）滑雪是人们喜爱的一项冬季户外运动．如图所示，一位滑雪者，人与装备的总质量为，沿着倾角的平直山坡直线滑下，当速度达到时他收起雪杖自由下滑，在此后的时间内滑下的路程为。将这内滑雪者的运动看作匀加速直线运动，g取．求这内（1）滑雪者的加速度大小a；（2）滑雪者受到的阻力大小F；（3）滑雪者损失的机械能。【答案】（1）；（2）；（3）【详解】（1）滑雪者做匀加速直线运动，则由位移与时间的关系式可得解得（2）根据牛顿第二定律，有解得（3）滑雪者损失的机械能16．（2023·广东广州·统考模拟预测）如图，ABCD为跳台滑雪的滑道简化示意图。滑道最低点C处附近是一段半径为R的圆弧，A与C的高度差为H，D与C的高度差为h。质量为m的运动员从A处由静止滑下，离开D点时速度方向与水平方向夹角为30°。不计滑道摩擦和空气阻力，重力加速度为g，求：（1）运动员滑到C点时对轨道的压力；（2）运动员滑离D点后到达最高点时的速率；（3）运动员滑离D点后到达最高点时与C点的高度差。

【答案】（1），方向竖直向下；（2）；（3）【详解】（1）运动员到达C点时，根据机械能守恒定律可得在C点根据合力提供向心力有联立可得根据牛顿第三定律可得运动员滑到C点时对轨道的压力为，方向竖直向下；（2）运动员从A到D根据根据机械能守恒定律可得可得离开D点时速度方向与水平方向夹角为30°，则运动员做斜抛运动，可得动员滑离D点后到达最高点时的速率为（3）运动员滑离D点后到达最高点时，此过程中只有重力做功，根据机械能守恒定律可得解得17．