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专题 06 机械能
1.（2024年新课标考题）2. 福建舰是我国自主设计建造 的首艘弹射型航空母舰。借助配重小车可以
进行弹射测试，测试时配重小车被弹射器从甲板上水平弹出后，落到海面上。调整弹射装置，使小车水平
离开甲板时的动能变为调整前的4倍。忽略空气阻力，则小车在海面上的落点与其离开甲板处的水平距离
为调整前的（ ）
A. 0.25倍 B. 0.5倍 C. 2倍 D. 4倍
【答案】C
【解析】动能表达式为：
由题意可知小车水平离开甲板时的动能变为调整前的4倍，则离开甲板时速度变为调整前的2倍；小
车离开甲板后做平抛运动，从离开甲板到到达海面上时间不变，根据
可知小车在海面上的落点与其离开甲板处的水平距离为调整前的2倍。
故选C。
2.（2024年安徽卷考题）2. 某同学参加户外拓展活动，遵照安全规范，坐在滑板上，从高为h的粗
糙斜坡顶端由静止下滑，至底端时速度为v．已知人与滑板的总质量为m，可视为质点．重力加速度大小为
g，不计空气阻力．则此过程中人与滑板克服摩擦力做的功为（ ）
A. B. C. D.
【答案】D
【解析】人在下滑的过程中，由动能定理可得
可得此过程中人与滑板克服摩擦力做的功为
故选D。
3.(2024浙江1月考题) 3. 如图所示，质量为m的足球从水平地面上位置1被踢出后落在位置3，在
空中达到最高点2的高度为h，则足球（ ）
A. 从1到2动能减少 B. 从1到2重力势能增加
C. 从2到3动能增加 D. 从2到3机械能不变更多全科试卷及资料，请关注公众号：高中试卷君
【答案】B
【解析】AB．由足球的运动轨迹可知，足球在空中运动时一定受到空气阻力作用，则从从1到2重力
势能增加 ，则1到2动能减少量大于 ，A错误，B正确；
CD．从2到3由于空气阻力作用，则机械能减小，重力势能减小mgh，则动能增加小于 ，选项CD
错误。
故选B。
4.（2024年江西卷考题）5. 庐山瀑布“飞流直下三千尺，疑是银河落九天”瀑布高150m，水流量
10m3/s，假设利用瀑布来发电，能量转化效率为70%，则发电功率为（ ）
A. 109 B. 107 C. 105 D. 103
【答案】B
【解析】由题知，Δt时间内流出的水量为 m = ρQΔt = 1.0×104Δt
发电过程中水的重力势能转化为电能，则有
故选B。
5.(2024年江苏卷考题) 8. 在水平面上有一个U形滑板A，A的上表面有一个静止的物体B，左侧用轻
弹簧连接在滑板A的左侧，右侧用一根细绳连接在滑板B的右侧，开始时弹簧处于拉伸状态，各表面均光
滑，剪断细绳后，则（ ）
A. 弹簧原长时物体动量最大 B. 压缩最短时物体动能最大
C. 系统动量变大 D. 系统机械能变大
【答案】A
【解析】对整个系统分析可知合外力为0，A和B组成的系统动量守恒，得
设弹簧的初始弹性势能为 ，整个系统只有弹簧弹力做功，机械能守恒，当弹簧原长时得
联立得 ，故可知弹簧原长时物体速度最大，此时动量最大，动能最大。
故选A。
6.（2024全国甲卷考题）4. 如图，一光滑大圆环固定在竖直平面内，质量为m的小环套在大圆环
上，小环从静止开始由大圆环顶端经Q点自由下滑至其底部，Q为竖直线与大圆环的切点。则小环下滑过
程中对大圆环的作用力大小（ ）更多全科试卷及资料，请关注公众号：高中试卷君
A. 在Q点最大 B. 在Q点最小 C. 先减小后增大 D. 先增大后减小
【答案】C
【解析】方法一（分析法）：设大圆环半径为 ，小环在大圆环上某处（ 点）与圆环的作用力恰好
为零，如图所示
设图中夹角为 ，从大圆环顶端到 点过程，根据机械能守恒定律
在 点，根据牛顿第二定律
联立解得
从大圆环顶端到 点过程，小环速度较小，小环重力沿着大圆环圆心方向的分力大于小环所需的向心
力，所以大圆环对小环的弹力背离圆心，不断减小，从 点到最低点过程，小环速度变大，小环重力和大
圆环对小环的弹力合力提供向心力，所以大圆环对小环的弹力逐渐变大，根据牛顿第三定律可知小环下滑
过程中对大圆环的作用力大小先减小后增大。
方法二（数学法）：设大圆环半径为 ，小环在大圆环上某处时，设该处与圆心的连线与竖直向上的
夹角为 ，根据机械能守恒定律
在该处根据牛顿第二定律
联立可得
则大圆环对小环作用力的大小
根据数学知识可知 的大小在 时最小，结合牛顿第三定律可知小环下滑过程中对大圆环的
作用力大小先减小后增大。
故选C。更多全科试卷及资料，请关注公众号：高中试卷君
7.（2024年安徽卷考题）7. 在某地区的干旱季节，人们常用水泵从深水井中抽水灌溉农田，简化模
型如图所示。水井中的水面距离水平地面的高度为H。出水口距水平地面的高度为h，与落地点的水平距离
约为l。假设抽水过程中H保持不变，水泵输出能量的 倍转化为水被抽到出水口处增加的机械能。已知
水的密度为 ，水管内径的横截面积为S，重力加速度大小为g，不计空气阻力。则水泵的输出功率约为
（ ）
A. B.
C. D.
【答案】B
【解析】设水从出水口射出的初速度为 ，取 时间内的水为研究对象，该部分水的质量为
根据平抛运动规律
解得
根据功能关系得
联立解得水泵的输出功率为
故选B。
8.（2024年广东卷考题）10. 如图所示，光滑斜坡上，可视为质点的甲、乙两个相同滑块，分别从
、 高度同时由静止开始下滑。斜坡与水平面在O处平滑相接，滑块与水平面间的动摩擦因数为
，乙在水平面上追上甲时发生弹性碰撞。忽略空气阻力。下列说法正确的有（ ）更多全科试卷及资料，请关注公众号：高中试卷君
A. 甲在斜坡上运动时与乙相对静止 B. 碰撞后瞬间甲的速度等于碰撞前瞬间乙的速度
C. 乙的运动时间与 无关 D. 甲最终停止位置与O处相距
【答案】ABD
【解析】A．两滑块在光滑斜坡上加速度相同，同时由静止开始下滑，则相对速度为0，故A正确；
B．两滑块滑到水平面后均做匀减速运动，由于两滑块质量相同，且发生弹性碰撞，可知碰后两滑块
交换速度，即碰撞后瞬间甲的速度等于碰撞前瞬间乙的速度，故B正确；
C．设斜面倾角为θ，乙下滑过程有
在水平面运动一段时间t后与甲相碰，碰后以甲碰前速度做匀减速运动 t，乙运动的时间为
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由于t与 有关，则总时间与 有关，故C错误；
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D．乙下滑过程有
由于甲和乙发生弹性碰撞，交换速度，则可知甲最终停止位置与不发生碰撞时乙最终停止的位置相
同；则如果不发生碰撞，乙在水平面运动到停止有
联立可得 ，即发生碰撞后甲最终停止位置与O处相距 。故D正确。
故选ABD。
9.（2024年山东卷考题）7. 如图所示，质量均为m的甲、乙两同学，分别坐在水平放置的轻木板
上，木板通过一根原长为l的轻质弹性绳连接，连接点等高且间距为d（d
