2024年中考物理大一轮复习：真题解析04 机械能及其转化da

回归教材重难点04机械能及其转化机械能及其转化是第十一章功和机械能的重点内容，同样也是中学物理重点内容。通过对机械能及其转化的讲解，要求考生熟悉动能的概念和影响物体动能大小的因素；熟悉势能的概念和影响势能大小的因素；理解动能和势能之间的转化以及机械能守恒。在机械能转化和守恒考题中，注意把物体的实际运动与生活实际，把所学知识与生活相结合。考生掌握机械能及其转化的知识点为后续能量守恒定律的学习奠定基础。本考点是中考五星高频考点，难度中等偏下，在全国各地中考试卷中多次考查，考查形式主要是选择题、填空题。1.动能和势能（1）动能：物体由于运动而具有的能（2）影响动能的因素：质量和速度（3）重力势能：物体由于被举高而具有的能量（4）影响重力势能的因素：质量和高度（5）弹性势能：物体由于发生弹性形变，而具有的能（6）弹性势能的大小与弹性形变的程度有关2.机械能转化和守恒（1）动能和势能可以相互转化，在转化的过程中一个大小增加，另一个大小减小；（2）机械能守恒：如果一个过程中，只有动能和势能相互转化，机械能的总和就保持不变，这个规律叫做机械能守恒。在考题中若出现光滑、不计阻力等词一般考虑机械能守恒。（3）在机械能转化过程中机械能守恒，若只涉及一个物体即该物体机械能守恒；若涉及多个物体，则所有物体看成一个整体，整体机械能守恒。一、单选题1．（2022·内蒙古兴安盟·统考中考真题）荡秋千是中小学生喜欢的游戏，如图为荡秋千的简化模型。摆球从A点由静止释放，到达D点后返回，B、C两点等高。下列说法正确的是（）A．球在B、C两点的机械能相等 B．球在A、D两点的重力势能相等C．球从B点到O点的过程中机械能减少 D．球从O点到D点的过程中动能增加【答案】C【详解】A．B、C两点高度相同，小球质量相同，因而重力势能相同；但小球在B点的速度大于在C点的速度，即小球在B点的动能大于在C点的动能，所以小球在B、C两点的机械能不相等，故A错误；B．A、D两点高度不同，A点的重力势能大于D点的重力势能，故B错误；C．球从B点到O点的过程中，由于存在阻力，机械能减少，故C正确；D．球从O点到D点的过程中，质量不变，速度减小，动能减小，故D错误。故选C。2．（2022·江苏盐城·统考中考真题）在北京冬奥会上苏翊鸣获得单板滑雪冠军，如图所示是他从高处加速下落时的情景，下列关于苏翊鸣说法正确的是（）A．动能增加，重力势能减小 B．动能增加，重力势能增加C．动能减小，重力势能增加 D．动能减小，重力势能减小【答案】A【详解】苏翊鸣从高处加速下落时，质量不变，高度变小，重力势能减小，速度变大，动能增加，故A正确。故选A。3．（2022·贵州六盘水·统考中考真题）如图所示是小明端午小长假在游乐园乘坐过山车时的情景，过山车在粗糙轨道的顶端由静止滑下，途中经过A、B、C三点，其中A点与B点等高，C点在水平轨道上。在此过程中保证绝对安全，不计空气阻力，下列关于过山车分析正确的是（）A．重力势能全部转化为动能 B．A点和B点的速度相等C．在B点时受三个力作用 D．在C点时受平衡力作用【答案】C【详解】A．轨道粗糙，过山车在滑下的过程中摩擦生热，重力势能转化为动能和内能，故A错误；B．因为轨道粗糙，克服摩擦不断消耗机械能，因此机械能不守恒，B点机械能小于A点，A、B高度相同，重力势能相等，因此B点动能低于A点，所以B点速度低于A点速度，故B错误；C．过山车在B点时受到自身重力、轨道支持力和摩擦力，故C正确；D．当物体处于静止状态或匀速直线运动时，物体受力平衡，题干未说明C点的状态，因此不能确定C点是否受平衡力，故D错误。故选C。4．（2022·湖南张家界·统考中考真题）我国2022年正在进行空间站的在轨建造，建成国家太空实验室，并将开展系列太空实验。关于神舟十四号飞船的相关说法，不正确的是（）A．火箭在加速上升过程中，动能增大，机械能增大B．火箭通过向下喷气获得向上的推力C．飞船与空间站交会对接后，飞船相对空间站是运动的D．太空实验实况直播通过电磁波传回地面【答案】C【详解】A．火箭在加速上升过程中，速度在增大，高度在增大，质量不变，动能增大，重力势能增大，机械能增大，故A正确，不符合题意；B．火箭向下喷出燃气时，给燃气向下的作用力，根据力的作用是相互的，燃气给火箭一向上的作用力，使火箭获得向上的推力，故B正确，不符合题意；C．飞船与空间站交会对接后，飞船相对于空间站没有位置的变化，所以飞船相对于空间站是静止的，故C错误，符合题意；D．由于电磁波可以在真空中传播，而且电磁波能传递信息，所以太空实验实况直播的实况是通过电磁波传到地面的，故D正确，不符合题意。故选C。5．（2023·安徽合肥·统考二模）如图所示，将一轻质弹簧，下端固定于水平地面上呈竖直状态，在弹簧上端放一小钢球，发现钢球压缩弹簧，竖直向下运动达到A点后竖直向上运动，达到O点又向A点运动，这样往复运动，但每次运动的距离在减小，最后静止在OA正中。则下列分析正确的是（）A．小球运动至O点时，处于静止状态B．小球刚运动至A点时，所受重力大于弹簧弹力C．小球从A点向上运动过程中，动能先增大后减小D．小球在OA间运动，机械能不变【答案】C【详解】A．小球运动至O点最高点时只受重力的作用，不受平衡力，所以不是处于静止状态，故A错误；B．小球被释放后会加速向上运动，则被释放瞬间，小球所受重力小于弹簧的弹力，故B错误；C．不计空气阻力，小球在从A点向上运动到O点的过程中，受到竖直向下的重力和竖直向上的弹力，开始向上运动时，弹力大于重力，小球所受合力方向向上，速度不断增大；当弹力小于重力时，其所受合力方向向下，速度不断变小；当离开O点后，小球只受重力作用，重力的方向与小球运动方向相反，速度继续减小；由此可知，整个向上运动的过程中，小球的速度先增大后减小，则小球的动能先增大后减小，故C正确；D．小球在OA间运动，弹簧的弹性势能转化为小球的机械能，所以小球的机械能是变化的，故D错误。故选C。6．（2023·江苏南京·统考一模）如图所示，小球沿轨道从A处运动到D处的过程中，忽略所有阻力，以下说法正确的是（）A．小球从A到B的过程中机械能逐渐变小B．在B处小球受到的重力和支持力为一对平衡力C．小球速度D．D处小球对轨道的压力和轨道对小球的支持力为一对相互作用力【答案】D【详解】A．忽略所有阻力，小球从A到B的过程中机械能守恒，机械能不变，故A错误；B．在B处小球不是平衡状态，受到的重力和支持力不是一对平衡力，故B错误；C．CD两处的高度相同，小球在CD两处的重力势能相同，忽略所有阻力，小球运动过程中机械能不变，机械能包括动能和势能，所以小球在CD两处的动能相同，动能与质量和速度有关，质量不变，所以小球在CD两处的速度相同，故C错误；D．D处小球对轨道的压力和轨道对小球的支持力大小相等，方向相反，作用在同一条直线上，作用在两个物体上，是一对相互作用力，故D正确。故选D。7．（2023·北京海淀·统考一模）如图所示，我国自主研制的“鲲龙”AG600M大型水陆两栖飞机，在水面高速滑行后，腾空而起，沿水平方向匀速飞行一段时间后减速下降。下列说法正确的是（）A．飞机腾空而起的过程中，其重力势能转化为动能B．飞机沿水平方向匀速飞行时，其所受重力不做功C．飞机减速下降的过程中，其重力势能增加D．飞机只要加速飞行，其重力势能就一定减小【答案】B【详解】A．腾空而起的过程，飞机的质量不变，高度变大，重力势能增大，故不是重力势能转化为动能，故A错误；B．飞机沿水平方向匀速飞行时，飞机没有在重力方向上移动，所以重力不做功，故B正确；C．减速下降的过程，飞机的质量不变，高度变低，重力势能减小，故C错误；D．飞机加速飞行，质量不变，若其高度增大，则重力势能增加，故D错误。故选B。二、填空题8．（2022·山东济南·统考中考真题）把常用的按钮式圆珠笔笔尖朝上用力按下后放手，它会弹起很高。把它拆开后发现，它能弹起的原因是内部装有一根弹簧，如图甲所示。小强仔细观察后发现，圆珠笔弹起的过程可以分为“A：按下后放手”到“B：获得一个向上的速度”再到“C：向上运动到达最高点”，如图乙所示。圆珠笔在“A→B”阶段，___________转化为动能；圆珠笔在“B→C”阶段，动能转化为___________。【答案】弹性势能；重力势能【详解】[1]A到B阶段，弹簧形变所具有的弹性势能转化为圆珠笔的动能。[2]B到C阶段，圆珠笔的质量不变，速度变小，高度变大，动能减小，重力势能增大，动能转化为重力势能。9．（2023·广东东莞·统考一模）“神舟十五号”宇宙飞船于2022年11月29日由长征二号运载火箭发射升空。飞船加速上升时，它的机械能逐渐__________，到达预定轨道后与天宫空间站对接成组合体（如图甲所示）。当空间站组合体在运行轨道上由近地点向远地点运行的过程中（如图乙所示），空间站组合体的动能__________（以上两空均填“增大”、“减小”或“不变”），空间站上硕大的太阳能电池板在空间站电路中的作用相当于__________（选填“电源”或“用电器”）。【答案】增大；减小；电源【详解】[1]飞船加速上升时，质量不变，速度增大，则动能增大；同时高度增大，其重力势能增大；因机械能等于动能与势能的总和，所以它的机械能增大。[2]当空间站组合体在运行轨道上由近地点向远地点运行的过程中（如图乙所示），空间站组合体速度减小，质量不变，它的动能减小。[3]太阳能电池板可将太阳能转化为电能，太阳能电池板在空间站电路中提供电能，太阳能电池板的作用相当于电源。10．（2023·广东东莞·统考模拟预测）嫦娥五号返回器用类似“打水漂”的方式着陆地球，其着陆过程的部分轨迹简化为如图所示。AB段返回器的动能_______（选填“变大”“不变”或“变小”）；BC段返回器的机械能_______（选填“变大”“不变”或“变小”），CD段返回器动能增加量_______（选填“大于”“等于”或“小于”）重力势能的减小量。【答案】变小；不变；小于【详解】[1]AB段，返回器的质量不变，高度变大，重力势能变大，是返回器的动能转化为重力势能，所以返回器的动能变小。[2]BC段没有受到空气的阻力，机械能是守恒的，保持不变。[3]CD段，质量不变，高度变小，重力势能减小，速度变大，动能变大，是重力势能转化为动能，由于克服空气阻力做功，一部分重力势能转化为内能，所以返CD段返回器动能增加量小于重力势能的减小量。11．（2023·江苏扬州·统考一模）如图，我国首架自主研发的大型运输机“运20”试飞成功，飞机在飞行时其机翼__________（选填“上”或“下”）方空气流速大；飞机在减速下降、准备着陆的过程中，其动能__________，机械能__________（选填“增大”“减小”或“不变”）；降落后由于__________运输机需要滑行较长的一段距离才能停下来。【答案】上；减小；减小；惯性【详解】[1]飞机机翼上方凸起、路程长，下方平整、路程短，上下表面的空气流过机翼前后的时间相同，因此上方空气流速大于下方空气流速。[2][3]飞机在减速下降、准备着陆的过程中，质量不变，速度减小，动能减小；高度降低，重力势能减小，因此机械能减小。[4]降落后，运输机由于具有惯性，要保持原来的运动状态，所以需要滑行较长的一段距离才能停下来。12．（2023·江西南昌·校考模拟预测）如图所示为蹦极运动的简化示意图，弹性绳一端系在运动员双脚上，另一端固定在跳台O点。运动员由静止开始自由下落，A点处弹性绳正好处于原长；B点处运动员受到的重力与弹性绳对运动员的拉力大小相等；C点处是蹦极运动员到达的最低点。（整个过程忽略空气阻力，弹性绳的自重不计）从A点到C点的过程中，弹性绳的弹性势能___________（选填“增大”“减小”“不变”或“先增大后减小”，下同）；运动员的动能___________。【答案】增大；先增大后减小【详解】[1]在从A点至C点运动员的动能和重力势能转化为绳的弹性势能，所以弹性绳的弹性势能增大。[2]A点到B点的过程中，重力大于弹性绳对运动员拉力，因此速度越来越大，动能越来越大；到达C点动能变为0，弹性势能增大到最大值，所以从A点到C点的过程中，弹性绳的弹性势能增大，而运动员的动能先增大后减小。13．（2023·广东佛山·统考模拟预测）弹跳杆运动是一项广受欢迎的运动。其结构如图甲所示，图乙是小