2021年中考物理复习 单摆、过山车、卫星机械能转化

第十二章机械能和内能--单摆、过山车、卫星机械能分析

1、（2021八下•蜀山期末）一人造地球卫星沿椭圆轨道运行,我们把卫星运行过程中离地球最近的一点

叫近地点，最远的一点叫远地点（如图所示）。已知卫星在运行过程中机械能保持不变，下列说法中错误

远地点

A.卫星在远地点的势能最大、动能为零

B.卫星在近地点的动能最大、势能最小

C.卫星从近地点向远地点运动过程中，高度增大、速度减小

D.卫星从远地点向近地点运动过程中，动能增大、势能减小

2、（2021•房山模拟）人造地球卫星沿椭圆轨道绕地球运行时,离地球最近的一点叫近地点，最远的一点

叫远地点，如图所示。卫星在大气层外运行，不受空气阻力，只有动能和势能的相互转化。关于运行的卫

星，下列说法中正确的是（）

.近地点

A.卫星绕地球运行的过程中，不受力的作用

B.卫星从近地点向远地点运动的过程中，动能增加

C.卫星从远地点向近地点运动的过程中，势能转化为动能

D.卫星在远地点和近地点的机械能不相等

3、（2021八卜•北脩期末）2019年5月7日23时48分，我国在西昌卫星发生中心用长征三号丙运载

火箭，成功发射了第四十五颗北斗导航卫星.卫星在加速升空的过程中，下列说法正确的是（）

A.动能不变，重力势能增加，机械能增加

B.动能增加,重力势能不变，机械能增加

C.动能增加,重力势能增加，机械能增加

D.动能不变,重力势能不变，机械能不变

4、（2021八下•东丽期末）人造地球卫星在大气层外环绕外环绕地球运行。卫星在大气层外环绕地球运

行时，不受空气阻力，只有动能和势能的转化，因此机械能守恒。若某卫星沿椭圆轨道从远地点向近地点

运动时（）

A.动能减小，势能减小，机械能减小

B.动能减小，势能增大，机械能不变

C.动能增大，势能减小，机械能减小

D.动能增大，势能减小，机械能不变

5、（2021八卜•福田期末）如图所示,过山车是现代较为流行的娱乐项目。关于过山车，以下说法正确

的是（）

A.过山车由最高点加速下滑的过程中，其重力势能转化为动能

B.轨道最高点的大气压大于最低点的大气压

C.乘客座位上的安全锁制作的又宽又软是为了增大压强

D.轨道和轮子每隔段时间需要涂抹润滑油是为了减小它们之间的摩擦

6、（2021八下•天泮期末）如图所示，当过山车从轨道顶端向下运动时，游客和过山车的（）

A.动能增加,重力势能增加

B.动能减少,重力势能减少

C.动能增加,重力势能减少

D.动能减少，重力势能增加

7、（2020•西乡塘模拟）如图所示,过山车是一项惊险刺激的游戏项目，下列关于过山车的机械能说法

正确的是（）

A.刚开始过山车匀速被拉升时，机械能不变

B.过山车在运行过程中机械能守恒

C.通过环形轨道最高点时，重力势能最大，动能为0

D.过山车向下俯冲时，重力势能转化为动能

8、（2020•北京）如图所示为游乐园的过山车运行的情境,下列说法正确的是（）

A.过山车从高处加速滑下的过程中，动能增加

B.过山车从高处加速滑下是由于受到惯性的作用

C.过山车从低处上升的过程中，重力势能增加

D.过山车从低处上升的过程中，重力势能转化为动能

9、游乐场中的翻滚过山车是一种惊险、刺激的游戏，如图是翻滚过山车的简化模型，图中B点为最低点,

C点为轨道弧形部分的最高点。翻滚过山车在运动过程中。下列说法正确的是（）

A.运动到B点时，动能最大

B.运动到C点时，重力势能最大

C.从B点到C点，重力势能减小，动能增大

D.从A点到B点，重力势能增大，动能减小

10、如图所示，过山车是一项富有刺激性的娱乐工具。那种风驰电掣、有惊无险的快感令不少人着迷。如

果你对物理学感兴趣的话，那么在乘坐过山车的过程中不仅能够体验到冒险的快感，还有助于理解力学定

律。实际上，过山车的运动包含了许多物理学原理，人们在设计过山车时巧妙地运用了这些原理。如果能

亲身体验一下由能量守恒、加速度和力交织在一起产生的效果，那感觉真是妙不可言。这次同物理学打交

道不用动脑子，只要收紧你的腹肌，保护好肠胃就行了。当然，如果你受身体条件和心理承受能力的限制1，

无法亲身体验过山车带来的种种感受，你不妨站在一旁仔细观察过山车的运动和乘坐者的反应。

在刚刚开始时，过山车的小列车是依靠一个机械装置的推力推上最高点的，但在第一次下行后，就再也没

有任何装置为它提供动力了。事实上，从这时起，带动它沿轨道行驶的唯一的“发动机”将是重力势能，

即由重力势能转化为动能、又由动能转化为重力势能这样一种不断转化的过程构成的。重力势能是物体因

其所处位置而自身拥有的能量，它是由于物体和地球的引力相互作用而产生的。对过山车来说，它的重力

势能在处于最高点时达到了最大值，也就是当它爬升到“山丘”的顶峰时最大。当过山车开始下降时，它

的重力势能就不断地减少（因为高度下降了），但能量不会消失，而是转化成了动能，也就是运动的能量。

不过，在能量的转化过程中，由于过山车的车轮与轨道的摩擦而产生了热量，从而损耗了少量的机械能（动

能和重力势能）。这就是为什么在设计中随后的小山丘比开始时的小山丘略矮一点的原因。

过山车最后一节小车厢里是过山车赠送给勇敢的乘客最为刺激的礼物。事实上，下降的感受在过山车的尾

部车厢最为强烈。因为最后一节车厢通过最高点时的速度比过山车头部的车厢要快，这是由于过山车中部

的重心最高时，重力势能最大，而当尾部到达最高点时，重心位置已经不在最高位置，已经有一部分重力

势能转化为动能了。这样，乘坐在最后一节车厢的人就能够快速地达到和跨越最高点，从而就会产生一种

要被抛离的感觉，因为重心正在加速向下运动。尾部车厢的车轮是牢固地扣在轨道上的，否则在到达顶峰

附近时，小车厢就可能脱轨飞出去。中前部的车厢情况就不同了，过山车的重心在“身后”，在短时间内，

它虽然处在下降的状态，但是它要“等待”重心越过高点被重力推动。

（1）过山车上升阶段，其重力势能。（填“增加”、“减少”、“不变”）

（2）过山车在轨道的最低处，运动最快，动能最大，说明物体的动能同有关.

（3）设计师所设计的过山车轨道中，过山车依次通过的竖直回环的高度一次比一次低的原因

是。

（4）在过山车运行起来以后，坐在过山车不同位置的乘客，通过某一竖直回环的最高点时，乘坐在

（选填“车中部”、“车尾部”）通过时速度最大。

11、（2016八下•东湖期末）如图是武汉市欢乐谷的双木质过山车--木翼双龙.

（1）过山车的小列车首先是依靠电动机将其推上长为50m、高30nl的斜面顶端，当小列车在顶端静止时,

小列车的动能（选填“为零”或“不为零”），惯性（选填“有”或“没有”）.

（2）小列车从顶端向下运动时，动能逐渐,重力势能逐渐（两空均选填“变大”、

“变小”或“不变”）.

（3）如果电动机做功将重为3X10"N的乘客和小列车匀速推上斜面顶端需要32s,那么此时克服重力做功

至少为J.

12、（2020九上•广东开学考）如图所示,单摆中的小球在ABC间不停地往复运动，如果不考虑阻力的

影响以下说错误的是（）

A

A.小球在B处只受重力作用

B.小球运动到C处时，如果受到的外力全部消失，将保持静止

C.小球在A,C处的势能最大

D.小球由A到B过程中，重力势能转化为动能

13、（2021•瑶海模拟）用一根不可伸缩的细线一端系着一定质量的小球,并将细线的另一端固定起来,

制成一个可以在ACB间往复运动的单摆，如图所示。若不计空气阻力，下列说法正确的是（）

A.小球从A点运动到B点的过程中，重力势能转化为动能

B.小球在A点和B点的重力势能相等，且其动能均为零

C.小球在C点的动能最大，且此时小球只受到重力的作用

D.小球运动到C点时，若突然细线断了小球将竖直下落

14、（2020九上•常熟期中）如图所示的单摆,让小球从A点静止释放，小球从A点向B点摆动的过程

中，小球受到的重力对小球功，细绳对小球的拉力功（均选填“做”、“不做”兀

当小球摆动到最低点B点时，绳子突然断裂且所有外力均消失，则小球的机械能将（选填“增大”、

“减小”或“不变”）。

15、（2020•安顺）小明在实验室看到一科学玩具--牛顿摆，如图1甲所示，它由支架、细线和5个

完全相同的钢球组成，每个钢球通过两根无弹性细线固定在支架上，并紧挨着排列在同一水平直线上。拉

起最左侧的钢球，释放后，它像单摆一样向右摆动撞击相邻钢球，仅把最右侧的钢球撞出，其他球几乎静

止不动。

甲图1乙

这引发了小明的思考：为什么碰撞后仅有一个球摆动，而其余球仍然保持静止？于是他提出问题：被撞而

摆动的钢球数量与哪些因素有关？接着他作出以下猜想：

I.可能与撞击球撞击时的速度大小有关

II.可能与撞击球的数量多少有关

将牛顿摆等效为单摆模型，如图1乙所示是一个钢球撞击其它钢球的情形，五个钢球自左向右标为A~E球。

若不考虑能量损失，请回答下列问题：

（1）将A球作为撞击球拉至一定的高度（保持细线绷直），释放后，A球向右摆动过程中，将

能转化为动能。

（2）探究猜想I时，为了改变撞击球撞击时的速度，你的操作办法是：。释放后，当钢

球发生碰撞时，仅有E球被撞出，由此可判断：被撞而摆动的钢球数量与撞击球的速度

（选填：“有关”或“无关”）。

（3）通过上述实验，小明还是不明白为什么仅有一个球被撞出，于是他向老师请教，老师说：牛顿摆的

钢球间发生碰撞时，撞击球的速度被大小不变地依次“传递”给下一个球，所以最终只有一个钢球被撞出。

根据老师的讲解，小明继续探究猜想口，将A、B两球作为撞击球紧挨着拉起一定高度后同时释放，A、B

球向右摆动并与C球相撞，则此时可观察到的现象是如图2中的（选填：“甲”、“乙”或

“丙”）；请闸述你选择的理由：。

用2

16、.（2018八下•黄埔月考）如图所示,小华和小静在用单摆做动能和势能转化的实验中，注意到小球

往返摆动的时间很有规律，由此做出猜想：小球往返摆动一次的时间可能与小球质量、摆长L和小球摆动

的幅