2023-2024学年高一物理人教版2019试题第八章机械能守恒定律（基础达标练）-1

第八章机械能守恒定律（基础达标练）（知识点）序号知识点分值分值占比对应题号1功的定义及理解18.4分18.4%1,2,3,6,8,10,11,18,222重力势能的概念和表达式3.4分3.4%2,4,153机械能守恒的条件4.0分4.0%2,6,124功的计算10.2分10.2%3,5,10,16,17,18,225动能的概念和表达式0.7分0.7%46机械能的概念2.2分2.2%4,127功能关系的应用3.2分3.2%4,16,178竖直上抛运动0.9分0.9%59单个物体机械能守恒问题0.7分0.7%510平均功率与瞬时功率7.6分7.6%5,9,18,2211动能定理的应用7.6分7.6%7,13,14,1812重力做功与重力势能的关系3.5分3.5%7,15,1613牛顿第二定律4.0分4.0%7,2314共点力的平衡的应用0.6分0.6%1815验证机械能守恒定律16.0分16.0%19,2016应用动能定理处理单个物体多过程的运动4.0分4.0%2117用牛顿运动定律分析斜面模型4.0分4.0%2118向心力3.0分3.0%2319机械能守恒定律3.0分3.0%2320动能和动能定理3.0分3.0%23

绝密★启用前第八章机械能守恒定律（基础达标练）（解析版）考试时间：2023年X月X日命题人：审题人：本试题卷分选择题和非选择题两部分，共12页，满分100分，考试时间90分钟。考生注意：1.答题前，请务必将自己的姓名、准考证号用黑色字迹的签字笔或钢笔分别填写在试题卷和答题纸规定的位置上。2.答题时，请按照答题纸上“注意事项”的要求，在答题纸相应的位置上规范作答，在本试题卷上的作答一律无效。3.非选择题的答案必须使用黑色字迹的签字笔或钢笔写在答题纸上相应的区域内，作图时先使用2B铅笔，确定后必须使用黑色字迹的签字笔或钢笔描黑。4.可能用到的相关参数：重力加速度g均取10m/s2。第I卷（选择题部分）一、单选题（本题共18小题，每小题3分，共54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.下列关于力对物体做功的说法正确的是(

)A.力越大，力对物体做功越多

B.力对物体不做功，物体一定无位移

C.静摩擦力不可能对物体做功

D.力做功要有一个时间过程，所以功是过程量【答案】D

【解析】明确功的公式W=FLcosθ，根据公式可知，功取决于力、位移及二者间的夹角；再根据摩擦力、作用力和反作用力的性质进行分析即可。本题考查功的公式及摩擦力、作用力和反作用力做功情况，要注意明确摩擦力可以做正功、负功也可以不做功。【解答】A.功取决于力、位移及二者的夹角；故力大时，做功不一定多，故A错误；

B.若力与位移的方向垂直，力对物体不做功，故B错误；C.物体在静摩擦力作用下也可以运动；即静摩擦力也可以做功，故C错误；D.根据W=FScosθ可知，做功总是对应位移，在某过程中完成的，所以功是一个过程量，故D正确。故选D。

2.如图所示，某同学从一滑坡的顶端由静止开始下滑，然后沿水平面滑动了一段距离后停下来。在整个运动过程中(

)

A.支持力对他做正功 B.他的重力势能一直不变

C.他的机械能守恒 D.他的机械能减小【答案】D

【解析】下滑过程中支持力总是垂直于运动方向，支持力不做功，而重力做正功，该同学的重力势能将减小，选项A、B错误.取地面为零势能参考平面，设滑坡高度为h，则他在滑坡顶端时机械能为E1=mgh，到达水平面停下来时机械能为E3.如图所示，货物放在自动扶梯的水平台阶上，随扶梯一起沿斜向上方向做匀速直线运动，下列说法正确的是(

)A.重力对货物做正功 B.摩擦力对货物做负功

C.支持力对货物做正功 D.合外力对货物做正功【答案】C

【解析】货物放在自动扶梯上，货物相对于扶梯处于静止状态，静止的物体受到平衡力的作用，所受到的合力为零，再根据功的公式确定做功情况。

货物放在台阶式的扶梯上和货物放在斜面式的扶梯上受力情况是不同的：货物放在台阶式的扶梯上，货物受到重力和支持力作用；货物放在斜面式的扶梯上，货物有下滑的趋势，所以货物除受到重力和支持力作用，还受摩擦力作用。

【解答】货物放在自动扶梯上，货物受到竖直向下的重力作用和竖直向上的支持力作用，货物相对于扶梯是静止的，没有相对运动也没有相对运动趋势，货物不受摩擦力作用，所以重力和支持力是一对平衡力，合力为零；因重力与位移夹钝角，故重力对货物做负功；支持力对货物做正功；合力不做功；故C正确，ABD错误。

故选C。

4.“嫦娥三号”探测器是我国第一个月球软着陆无人登月探测器。如图，当它接近月球表面时，可打开反冲发动机使探测器减速下降。探测器减速下降过程中，它在月球上的重力势能、动能和机械能的变化情况是(

)A.动能增加、重力势能减小

B.动能减少、重力势能增加

C.机械能增加

D.机械能减少【答案】D

【解析】解：根据题意可知，探测器减速下降，速度减小，则动能减小，下降过程，高度降低，则重力势能减小，因为机械能等于重力势能与动能之和，所以机械能减小，故ABC错误，D正确；

故选：D。

动能等于Ek=12mv5.小物体A沿高为h、倾角为θ的光滑斜面以初速度v0从顶端滑到底端，而相同的物体B以同样大小的初速度从同等高度处竖直上抛，则(

)

A.两物体落地时速度相同

B.从开始至落地，重力对它们做功相同

C.两物体落地时重力的瞬时功率相同

D.从开始运动至落地过程中，重力对它们做功的平均功率相同【答案】B

【解析】两个物体在运动的过程中机械能守恒，可以判断它们的落地时的速度的大小，再由平均功率和瞬时功率的公式可以得出结论。

在分析功率的时候，一定要注意公式的选择，P=Wt只能计算平均功率的大小，而P=Fv可以计算平均功率也可以是瞬时功率，取决于速度是平均速度还是瞬时速度。

【解答】

A、两个小球在运动的过程中都是只有重力做功，机械能守恒，所以根据机械能守恒可以知两物体落地时速率相同，但速度方向不同，故速度大小相等，但方向不同，故A错误。

B、重力做功只与初末位置有关，物体的起点和终点一样，所以重力做的功相同，所以B正确。

C、由于两个物体落地时的速度的方向不同，由瞬时功率的公式可以知道，重力的瞬时功率不相同，所以C错误。

D、平均功率等于做功的大小与所用的时间的比值，物体重力做的功相同，但是时间不同，所以平均功率不同，所以D错误。

故选：6.如图所示，光滑斜面置于光滑水平地面上，现有一物体从斜面顶端由静止释放，在物体下滑过程中，不计空气阻力，下列说法正确的是(

)A.物体的重力势能减少，动能增加，机械能守恒

B.斜面对物体的支持力垂直于接触面，不对物体做功

C.物体对斜面的压力要做功，斜面的机械能不守恒

D.物体和斜面组成的系统机械能不守恒【答案】C

【解析】只有重力或只有弹力做功时，系统的机械能守恒，对物体进行受力分析，根据机械能守恒条件分析答题。

本题的关键的地方在于斜面置于光滑水平地面上，在物体的作用下斜面会向右加速运动，不是静止不动，由此可知物体的机械能不守恒，但是系统的机械能是守恒的。

【解答】ABC、物体下滑时，重力做正功，物体的重力势能减小，动能增加，由于地面光滑，斜面将向右后退，所以物块对斜面的压力做正功，斜面机械能增加，斜面对物体的支持力将对物体做负功，物体的机械能减小，故AB错误，C正确；

D、在整个运动过程中，物体和斜面组成的系统，只有重力做功，物体和斜面组成的系统机械能守恒，故D错误。

7.用起重机将一个质量为m的物体以加速度a竖直向上匀加速提升高度H，重力加速度为g，在这个过程中，以下说法错误的是(

)A.起重机对物体的拉力大小为ma

B.物体的重力势能增加了mgH

C.物体的动能增加了maH

D.物体的重力做功为-mgH【答案】A

【解析】根据牛顿第二定律求出起重机对物体的拉力大小；根据动能定理可知合力做功等于物体的动能变化；重力做功量度重力势能的变化。

【解答】A.设起重机对物体的拉力F，由牛顿第二定律得F-mg=ma，即F=m(g+a)，A错误，符合题意；C.由动能定理得ΔEBD.物体上升H，则重力做功W=-mgH，重力做负功，重力势能增加mgH，BD正确，不符合题意。

8.“给你一个上天的机会，圆你飞行梦”，这是杭州一家风洞体验馆的宣传语。室内风洞体验是模拟真实跳伞的一种新型安全的极限运动，深受年轻人的喜爱。如图所示，体验者在风力作用下漂浮在半空。若减小风力，体验者在加速下落过程中(

)A.合力做正功且动能增加量大于重力势能减少量

B.合力做正功且动能增加量小于重力势能减少量

C.合力做负功且动能增加量小于重力势能减少量

D.合力做负功且动能增加量大于重力势能减少量【答案】B

【解析】本题考查力做功的正负判断。明确位移方向和力的方向关系，可以判断力做功的正负。体验者加速下落，所以合力做正功；因为体验者在加速下落过程中风力做负功，机械能减小，所以可以判断动能增加量与重力势能减小量的大小关系。

【解答】若减小风力，体验者在加速下落过程动能增加，所以合力做正功，由于风阻力做负功，所以重力势能减少量大于动能增加量，故选项ACD错误，B正确。

故选B。

9.汽车以80 kW的恒定功率沿平直公路做匀速直线运动，其速度大小为20 m/s，则汽车在该公路上行驶时所受的阻力为(

)A.1600 N B.2500 N C.4000 N D.8000 N【答案】C

【解析】本题考查的是汽车启动问题，当汽车以最大速度匀速行驶时，汽车受到的阻力的大小和汽车的牵引力大小相等，由P=Fv与F=f可以求得此时汽车受到的阻力的大小。

本题就是对功率公式的直接的考查，题目比较简单。

【解答】汽车匀速运动，说明汽车处于受力平衡状态，此时汽车受到的阻力的大小和汽车的牵引力大小相等，所以F=f由P=Fv可得P=fv所以f=Pv

10.一物体在运动中受水平拉力F的作用，已知F随运动距离x的变化情况如图所示，则在这个运动过程中F做的功为(

)

A.4 J B.18

J C.20 J D.22

J【答案】B

【解析】根据功的定义，力与力方向上的位移的乘积，直接计算即可。

本题考查功的相关知识，恒力做功，根据功的公式直接计算即可，比较简单。

【解答】由图可知F在整个过程中做功分为三个小过程，分别做功为W1=2×2J=4J，W2=-1×2J=-2J，W311.将两个足够长的斜面体按如图所示的方式固定在水平面上，现将一小球从左侧斜面体的h高度处由静止释放，小球沿轨道运动到右侧斜面体上的最高点距离地面h4。上述过程小球的重力做功为(

)A.mgh4 B.3mgh4 C.mgh【答案】B

【解析】重力做功W=mgh，h是物体下落的高度。重力做功与路径无关，只和初末位置的高度有关。

解题的关键是知道重力做功特点。

【解答】重力共做功W=mg(h-112.下列实例中，机械能守恒的是(

)A.气球匀速上升. B.物体沿光滑斜面自由下滑

C.物体在竖直面内做匀速圆周运动 D.汽车沿斜坡匀速向下行驶【答案】B

【解析】根据机械能的定义或机械能守恒的条件逐一判断即可。

本题考查了机械能守恒的条件，熟悉机械能守恒的条件是解题的关键。

【解答】

A、气球匀速上升时动能不变、重力势能增大，故机械能增大，A错误；

C、物体沿光滑斜面自由下滑时，受到重力和支持力作用，支持力不做功，只有重力做功，故机械能守恒，故B正确。

B、物体在竖直平面内做匀速圆周运动时动能不变，而重力势能随高度变化，故机械能也随高度变化，C错误；

D、汽车匀速向下行驶，动能不变、重力势能减少，故机械能减少，D错误。

故选B。

13.在离地面高度为h处斜向上抛出一质量为m的物体，抛出时的速度为v0，当它落到地面时的速度为v，用g表示重力加速度，则在此过程中空气阻力对物体做的功为(

)A.mgh-12mv2-【答案】D

【解析】本题考查动能定理的应用，基础题。

分析物体受力以及各力做功情况，对砖块从抛出到平台过程中运用动能定理列式求解即可。

【解答】在物体下落过程中，重力做正功，根据动能定理得：Wf+mgh=1214.木块在水平恒力F的作用下，沿水平路面由静止出发前进了l，随即撤去此恒力，木块沿原方向又前进了2l才停下来，设木块运动全过程中地面情况相同，则摩擦力的大小Ff和木块所获得的最大动能Ekm分别为(

)A.Ff=F2Ekm【答案】C

【解析】对物体运动的整个过程由动能定理可以求出摩擦力大小；当撤去拉力的瞬间，物体的速度最大，动能最大，由动能定理可以求出物体的最大动能。

拉力对物体做正功，摩擦力对物体做负功，撤去拉力的瞬间物体的动能最大，由动能定理可以正确解题。

【解答】在物体的整个运动过程中，由动能定理得：Fl-f(l+2l)=0-0，f=F3；

从物体开始运动到撤去外力的过程中，由动能定理得：Fl-fl=Ek15.一个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=10 m/s2)A.重力做功为1.8 J B.重力做了0.55 J的负功

C.物体的重力势能一定减少0.55 J D.物体的重力势能一定增加1.25 J【答案】C

【解析】由重力做功的公式WG=mgh可求得重力所做的功；再由重力做功与重力势能的关系可分析重力势能的变化．

本题考查重力做功与重力势能变化的关系，在解题时一定要明确重力做功与路径无关，只与初末状态的高度差有关．

【解答】整个过程中，物体的高度下降了h=1.8m-1.25m=0.55m；则重力对物体做正功为：W=mgh=0.1×10×0.55J=0.55J；而重力做功多少等于重力势能的减小量，故小球的重力势能一定减少0.55J，故C正确，ABD错误。

故选：16.质量为2 kg的物体在竖直向上的拉力作用下以一定初速度竖直向上减速运动，物体的加速度大小为4 m/s2，不计一切阻力，g=10 m/s2，在向上运动A.合外力对物体做功24 J B.合外力对物体做功16 J

C.物体机械能增加了24 J D.物体重力势能增加了4 J【答案】C

【解析】根据牛顿第二定律先求合外力，然后根据功的公式计算合外力所做的功，由功能关系求物体机械能的变化，由重力做功求重力势能的变化即可。解决本题的关键是根据牛顿第二定律求合外力，从而求出物体受到的拉力的大小。【解答】AB.设物体受到的合外力为F，由牛顿第二定律F=ma得：物体受到的合外力为：F=ma=2×4N=8N，方向向下，根据动能定理得：W=Fh=-8×2J=-16J，故A、B错误；C.设物体受到的拉力为F1，由牛顿第二定律可知：mg-F1=ma，所以F1D.物体的重力做功为WG=-mgh=-20×2J=-40J，即物体克服重力做功40J，重力势能增加了故选C。

17.一质量为m的滑雪运动员，从高为h的斜坡顶端静止自由下滑。下滑过程中受到的阻力大小为f，斜坡倾角为θ，重力加速度为g。运动员滑至坡底的过程中(

)A.重力做功为mghsinθ B.支持力做功为mghcosθ

C.合力做功为【答案】D

【解析】解决本题时要知道重力做功与初末位置有关，与路径无关。也可以根据各力做功的代数和来求总功。

根据W=mgh来求重力对他做的功；运动员下滑的过程中，只有重力和摩擦力对他做功，求出合力，即可求得总功；根据功能关系可求得机械能减少。

【解答】A.运动员滑至坡底的过程中，根据重力做功的特点可知重力做功为WGB.运动员滑至坡底的过程中，支持力垂直于斜面向上，运动员在支持力方向上没有位移，故支持力做功为0，选项B错误；C.运动员滑至坡底的过程中，合力做功为W合D.运动员滑至坡底的过程中，机械能的减少等于克服阻力做的功，所以机械能减少了ΔE=W

18.如图所示，质量m=10 kg的物体在F=100 N斜向下的推力作用下，沿水平面以v=1 m/s的速度匀速前进x=1 m，已知F与水平方向的夹角θ=30°，重力加速度g=10 m/s2，则(

)

A.推力F做的功为100 J B.推力F的功率为100 W

C.物体与水平面间的动摩擦因数为33 D.物体克服摩擦力做功为【答案】C

【解析】本题考查功和功率的计算以及力的平衡条件的应用，掌握相关公式是解题的关键。

由功的定义W=Fxcosθ得到推力F所做的功；由P=Fv得到推力F的功率；根据力的平衡条件得到物体与水平面间的动摩擦因数；由动能定理得到物体克服摩擦力所做的功。

【解答】

A.推力W=Fxcos30°=503J，故A错误；

B.推力F的功率为P=Fvcos30°=503W，故B错误；

C.根据力的平衡条件，有：Fcos30°-μ(mg+Fsin30°)=0，代入数据解得：μ=33，故C正确；第II卷（非选择题）二、实验题（本题共2小题，共16分）19.小刘同学在实验室利用气垫导轨验证机械能守恒定律。实验装置示意图如图1所示：(1)实验步骤：A.将气垫导轨放在足够高的水平桌面上，将导轨调至水平。B.用游标卡尺测量挡光条宽度如图2所示，宽度d=__________mm。C.由导轨标尺读出两光电门中心之间的距离sD.将滑块从光电门1左侧某处由从静止释放。E.从数字计时器(图中未画出)上分别读出挡光条通过光电门1和光电门2所用的时间并计算滑块通过两光电门的速度v1和vF.用天平称出滑块和挡光条的总质量M、托盘和砝码的总质量m。(2)若当地重力加速度为g，在滑块从光电门1运动到光电门2的过程中，系统势能减少ΔEp=__________，如果ΔEp=__________【答案】(1)3.30；(2)mgs；12【解析】本题考查验证机械能守恒定律实验，解题的关键是掌握实验的原理，知道游标卡尺读数方法。

(1)B.根据游标卡尺读数规则直接得出；

(2)结合题设计算系统势能的减少量和动能的增加量，结合机械能守恒条件得出需要验证的表达式。

【解答】

(1)B.挡光条宽度d=3mm+6×0.05mm=3.30mm；

(2)系统势能的减少ΔEp=mgs，经过两个光电门的速度分别为：v1、v2，动能的增加量为：ΔE20.利用如图所示装置做“验证机械能守恒定律”的实验．

(1)为验证机械能是否守恒，需要比较重物下落过程中任意两点间的_____(填选项前的字母)．A.动能变化量与重力势能变化量B.速度变化量和重力势能变化量C.速度变化量和高度变化量(2)在实验中，已知重物质量m=1 kg，在纸带上打出一系列的点，O为起点，如图所示(单位为cm，打点时间间隔为0.02 s)，重力加速度g取9.8 m/s2，那么从打O点到打B点的过程中：①打点计时器打下计数点B时，重物的速度vB=________ m/s；重物的重力势能变化量ΔEp=________ J，动能变化量②大多数学生的实验结果显示，重力势能的减少量大于动能的增加量，原因是________(填选项前的字母)．A.利用公式v=gt计算重物速度

B.利用公式v=2ghC.存在空气阻力和摩擦阻力的影响

D.没有采用多次实验取平均值的方法【答案】(1)A；(2)①0.98；0.49；0.48；②C。

【解析】(1)验证机械能守恒定律即验证动能的增加量和重力势能的减小量是否相等。

(2)根据平均速度公式求解B点的速度，再根据动能表达式求出动能，再根据下落的高度求解重力势能的减小量；

(3)通过能量守恒的角度分析重力势能的减小量大于动能增加量的原因。

本题考查验证机械能守恒定律的实验，要注意明确实验原理以及实验中的注意事项，明确数据分析的基本方法和误差原因，以及掌握纸带的处理方法，会通过纸带求解瞬时速度的大小，关键是匀变速直线运动推论的运用。【解答】解：(1)为验证机械能是否守恒，需要比较重物下落过程中任意两点间动能的增加量和重力势能的减小量是否相等，

故选：A。

(2)①利用匀变速直线运动的推论B点的速度等于AC间的平均速度，故

vB=xAC2T=7.06-3.142×0.02×10-2

m/s=0.98m/s

重力势能减小量ΔEp=mgh=1×9.8×0.0501J≈0.49J。

EkB=1三、计算题（本大题共3小题，8分+10分+12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）21.如图所示，斜面倾角为θ，滑块质量为m，滑块与斜面间的动摩擦因数为μ，从距挡板P为s0的位置以v0的速度沿斜面向上滑行。设重力沿斜面的分力大于滑动摩擦力，且每次与P碰撞前后的速度大小保持不变，挡板与斜面垂直，斜面足够长。求滑块从开始运动到最后停止滑行的总路程s【答案】解：由于重力沿斜面的分力大于滑动摩擦力，故滑块最终停止在挡板P处．

在整个过程中，受重力、摩擦力和斜面支持力作用，其中支持力不做功．设其经过的总路程为L，

对全过程，由动能定理得：mgs0sinθ-μmgLcosθ=0-【解析】滑块所受摩擦力小于重力沿斜面向下的分力，滑块与挡板碰撞后向上运动的过程中，不能停在最高点，又向下滑动，最终滑块停在斜面底部．应用动能定理求解．

本题首先要通过分析判断出滑块最终停在斜面的底部；二要抓住滑动摩擦力做功与总路程有关。

22.如图所示，质量为m=10kg的物块静止在范围足够宽的水平地面上，物块与水平地面之间的动摩擦因素为μ=0.5，现在用一个大小为F=100N方向与水平面成θ=370的拉力拉动物块，t=5s之后撤去拉力，结果物块再运动一段时间就停了下来，已知，sin370=0.6，cos370=0.8，g=10m/s2，求：【答案】解：物块在拉力撤去前的运动过程中，

(1)由牛顿第二定律可得：Fcosθ-μ(mg-Fsinθ)=ma

由