2025-2026学年鲁科版高中物理必修第二册课时达标：科学验证：机械能守恒定律

L5科学验证：机械能守恒定律

一.选择题

1.如图所示，下列关于机械能是否守恒的判断正确的是（

甲火箭升空的过程乙力F拉着物体匀速上升

丙小球在水平面内做圆丁光清平面上A、B两小

周运动，其速度大小不变车在轻弹簧的作用下被弹开

A.甲图中，火箭升空的过程，若匀速升空机械能守恒，若加速升空机械能

不守恒

B.乙图中，物体匀速运动，机械能守恒

C.丙图中，小球做圆周运动，其速度大小不变，机械能守恒

D.丁图中，轻弹簧将A、8两小车弹开，两小车组成的系统机械能守恒

2.如图所示的四个选项中，木块均在固定的斜面上运动，其中A、B、C中

的斜面是光滑的，D中的斜面是粗糙的，A、B中的产为木块所受的外力，方向

如图中箭头所示，A、B、D中的木块向下运动，C中的木块向上运动。运动过

程中机械能守恒的是（）

%

3.如图所示，在光滑水平面上有一物体，它的左端连接着一轻弹簧，弹贯

的另一端固定在墙上，在力尸作用下物体处于静止状态，当撤去力R后，物体

将向右运动，在物体向右运动的过程中，下列说法正确的是（）

A.弹簧的弹性势能逐渐减少

B.物体的机械能不变

C.弹簧的弹性势能先增加后减少

D.弹簧的弹性势能先减少后增加

4.两物体质量之比为1:3,它们距离地面高度之比也为1：3,让它们自

由下落，它们落地时的动能之比为（）

A.1：3B.3：1

C.1：9D.9：1

5.在运动员完成撑竿跳高比赛的过程中，有关能量关系的描述正确的是

（）

A.加速助跑过程中，运动员的动能和重力势能不断增加

B.起跳上升过程中，竿的弹性势能先增加后减小

C,起跳上升过程中，运动员的重力势能和动能之和保持不变

D.运动员到达横杆正上方时，动能为零

6.如图所示，一个质量为m的物体在水平桌面上的A点以初速度如被他出

（方向未知），不计空气阻力，以地面为零势能面，当它到达8点时，其机械能为

（）

A.4-mgHB.gm诏+加

C.mgH—mghD.

7.在“验证机械能守恒定律”的实验中，某同学依据纸带求得相关各点

的瞬时速度以及与此相对应的下落距离江以〃为纵轴，以〃为横轴.建立坐标

系，描点后画出关系图线，从而验证机械能守恒定律。若所有操作均正确，则得

到的研一人图像应是图中的（）

oh

AB

CD

8.（双选）如图所示，小球自〃点由静止自由下落，到b点时与弹簧接触，

到c点时弹簧压缩到最短，若不计弹簧质量和空气阻力，在小球由。一…的

过程中（）

O—a

16

I—c

'/，，//，，/

A.小球在〃点时动能最大

B.小球的重力势能随时间均匀减少

C.小球和弹簧组成的系统总机械能守恒

D.到c点时小球重力势能的减少量等于弹簧弹性势能的增加量

9.某抽水蓄能电站全面投产，其工作原理是：在用电低谷时（如深夜），电

站利用电网多余电能把水抽到高处蓄水池中，到用电高峰时，再利用蓄水池中的

水发电。如图所示，若该电站蓄水池（上水库）有效总库容量（可用于发电）为

8.78X106m3,发电过程中上下水库平均水位差671m,年抽水用电为3.2X10。

kW・h,年发电量为2.5X109kW・h,水的密度为〃=1.0x103kg/m3,重力加

速度为g=10m/s2,相当于给华东电网建了一个“大蓄电池”，以下水库水面为

零势能面，则下列说法正确的是（）

A.抽水蓄能电站的总效率约为65%

B.发电时流入下水库的水流速度最大可达15（）m/s

C.蓄水池中能用于发电的水的重力势能约为EP=6.0X1（户j

D.该电站平均每天所发电能可供给一个大城市居民用电（电功率以IO6kW

计算)约7h

二.非选择题

10.某同学用如图甲所示的实验装置验证机械能守恒定律。己知打点计时器

所用电源的频率为50Hz,当地重力加速度为g=9.80m收。实验中该同学得到

的一条点迹清晰的完整纸带如图乙所示。纸带上的第一个点记为O,另选连续的

三个点A、B、C进行测量，图中给出了这三个点到O点的距离自、麻和柝的

值。回答下列问题(计算结果保留三位有效数字)：

(1)打点计时器打B点时，重物速度的大小力=m/so

(2)通过分析该同学测量的实验数据，他的实验结果是否验证了机械能守恒

定律;简要说明分析的依据：

11.如图所示是上海“明珠线”某轻轨车站的设计方案，与站台连接的轨道

有一个小坡度，电车进站时要上坡，出站时要下坡，如果坡高2m,电车到。点

的速度是25.2km/h,此后便切断电动机的电源。如果不考虑电车所受的摩擦力，

则：

a

(1)电车到。点电源切断后，能不能冲上站台？

(2)如果能冲上，它到达〃点时的速度是多大？m10m/s2)

12.现利用如图所示装置验证机械能守恒定律。图中AB是固定的光滑斜面，

斜面的倾角为30。，1和2是固定在斜面上适当位置的两个光电门，与它们连接

的光电计时器都没有画出。让滑块从斜面的顶端滑下，光电门1、2各自连接的

光电计时器显示的挡光时间分别为5.00X10-2s.2.00X10飞。已知滑块质量为2.0()

kg,滑块沿斜面方向的长度为5.()0cm,光电门1和2之间的距离为0.54m,g

取9.80m/s2,取滑块经过光电门时的速度为其平均速度(计算结果均保留三位有

效数字)。

(1)滑块经过光电门1时的速度。1=m/s,通过光电门2时的速度s

=m/so

(2)滑块通过光电门1、2之间的动能增加量为J,重力势能的减少量

为Jo

13.蹦极是一种既惊险乂刺激的运动，深受年轻人的喜爱。如图所示，一质

量为m=60kg的蹦极者在距水面H=40m高度的位置。点被原长为/,=12m

的弹性绳固定住后跳下站台，到达A处时弹性绳刚好伸直，继续下降到最低点B

处时，距离水面还有〃=4m。已知弹性绳的劲度系数k为75N/m,蹦极者可视

为质点，取g为lOm/s?。求：

p

L

II

上用

(1)蹦极者速度达到最大时，距离水面的高度;

(2)蹦极者到达A处时的速度；

⑶弹性绳的最大弹性势能。

参考答案

1.C［题图甲中.不论是匀速还是加速，由于推力对火箭做功，火箭的机

械能不守恒，是增加的，故A错误；题图乙中，物体沿斜面匀速上升，动能不

变，重力势能增加，则机械能必定增加，故B错误；题图丙中，小球在水平面

内做匀速圆周运动的过程中，细线的拉力不做功，机械能守恒，故C正确；题

图丁中，轻弹簧将A、8两小车弹开，弹簧的弹力对两小车做功，则两小车组成

的系统机械能不守恒，但对两小车和弹簧组成的系统机械能守恒，故D错误。］

2.C［除重力做功外，A、B均有外力厂参与做功，D中有摩擦力做功，

故A、B、D中机械能不守恒，C中机械能守恒。］

3.D［因弹簧的左端固定在墙上，右端与物体连接，故撤去尸后，物体向

右运动过程中，弹簧先恢复到原长后，再被物体拉伸，其弹性势能先减少后增加，

物体的机械能先增加后减少，故D正确，A、B、C错误。］

4.C［只有重力做功，机械能守恒。取地面为零势能面，则落地时动能,之

比等于初位置重力势能之比，据Ep=mgh,有EPi：EP2=1：9,所以Eki:反2

=1：9,C正确。］

5.B［加速助跑过程中，运动员的动能不断增加，重力势能不变，选项A

错误；起跳上升过程中.竿先逐渐弯曲然后伸直，则竿的弹性势能先增加后减小，

选项B正确：起跳上升过程中，运动员和竿组成的系统动能、重力势能和弹性

势能之和守恒，因竿的弹性势能先增加后减小，则运动员的重力势能和动能之和

先减小后增加，选项C错误；运动员到达横杆正上方时，由于有水平速度，则

动能不为零，选项D错误。］

6.A［小球运动过程中，只受重力，机械能守恒，物体在3点的机械能等

于在4点的机械能，所以笳，故选A。］

7.C［若满足机械能守恒，应有32=g〃，即方与〃成正比，c正确。］

8.CD［小球下落到与弹簧接触后，受重力和向上的弹力作用，在小原下

落阶段，先是重力大于弹力，然后是弹力大于重力，故小球在由b到c的过程中，

动能先增大后减小，所以A错误；小球从〃到。的过程中，重力势能一直减少，

但不随时间均匀减小，B错误；小球在下落的整个过程中，由于只有重力和弹簧

弹力做功，小球和弹簧组成的系统机械能守恒，C正确；小球在。点和c点时动

能为零，故由。到c的过程中，减少的重力势能全部转化为弹簧的弹性势能，D

正确。］

9.D［已知年抽水用电为3.2X109kw-h,年发电量为2.5X1()9kW・h,

则抽水蓄能电站的总效率为〃=：；：：：：黑10°%08%,故A错误；若没有

任何阻力，由机械能守恒得〃吆/7=［租1;2,得v=yj2gh=V2x10x671116m/s,

故B错误；蓄水池中能用于发电的水的重力势能为EP=m^h=pVgh=

1.0X103X8.78X106X10X671J^5.9XIO13J,故C错误；该电站平均每天所发

电量为E=2.5X1O9kW・h,可供给一个大城市居民用电(电功率以］()6kW计算)的

365

25、1。9kW•h

时间为l=3：o6卜卬弋7.0h,故D正确。故选D。］

10.解析：(1)由匀变速直线运动中间时刻的瞬时速度等于平均速度可知VB

=”士，由电源频率为5()Hz可知7=0.02s,代入数据解得08=3.90m/s

2To

(2)本实脸是利用自由落体运动脸证机械能守恒定律，只要在误差允许范围

内，重物重力势能的减少量等于其动能的增加量，即可验证机械能守恒定律。选

B点分析，由于gm诣七7.6Im,mghB=7.70m,故该同学的实验结果脸证了机械

能守恒定律。

答案：⑴3.90(2)验证了机械能守恒定律依据为?g7.61(m/十，

g/?B=7.7()(m/s)2,因为;zn诏弋mg/m,所以验证了机械能守恒定律

11.解析：(1)取〃所在水平面为零重力势能的参考平面，电车在〃点的机

械能为

E\=^mvl

式中vi=25.2km/h=7m/s

将这些动能全部转化为重力势能，据机械能守恒定律有

7ngi=gm说

所以h,=—=^—m=2.45m

2g2x10

因为h'>h,所以电车能够冲上站台。

(2)设电车到达b点时的速度为P2,根据机械能守恒定律有

-1mvf2=mgfi>+।-1mvf?

所以02=Jug-2g/i=V72-2x10x2m/s=3m/s。

答案：(1)能(2)3m/s

12.解析：(1)z?i=—=500x10m/s=1.00m/so

—G5.00X10-2

L5.00X10-21ru八/

V2=—=------rm/s=2.50m/s。

t22.00x10-2

(2)动能增加量