初中物理专题11.4 机械能及其转化

第十一章功和机械能第4节机械能及其转化1．机械能包括：___________和__________。2．动能和势能可以相互转化。如果只有动能势能相互转化，机械能的总和保持___________，或者说机械能是__________的。动能势能不变守恒动能与势能转化问题的分析：（1）首先分析决定动能大小的因素，决定重力势能（或弹性势能）大小的因素——看动能和重力势能（或弹性势能）如何变化。（2）还要注意动能和势能相互转化过程中的能量损失和增大——如果除重力和弹力外没有其他外力做功（即：没有其他形式能量补充或没有能量损失），则动能势能转化过程中机械能不变。（3）题中如果有“在光滑斜面上滑动”则“光滑”表示没有能量损失——机械能守恒；“斜面上匀速下滑”表示有能量损失——机械能不守恒。【例题】如图所示，跳伞运动员在空中匀速下落的过程中，他的A．动能增大，重力势能减小，机械能不变B．动能减小，重力势能增大，机械能不变C．动能不变，重力势能减小，机械能不变D．动能不变，重力势能减小，机械能减小参考答案：D1．下列现象中，由动能转化为重力势能的是A．动车匀速上坡B．脚踩滑板从高处滑下C．滚摆自下而上运动D．火箭加速升空2．如图所示，人造卫星沿椭圆轨道绕地球运行．它从远地点向近地点运动过程中A．动能增大，势能减小，机械能不变B．动能减小，势能增大，机械能不变C．动能不变，势能增大，机械能变大D．动能减小，势能不变，机械能变小3．如图所示的滚摆实验中，关于滚摆的能量转化情况，下列说法正确的是A．滚摆上升时动能转化为重力势能B．滚摆下降时动能转化为重力势能C．滚摆上升、下降交替运动过程中机械能不断增加D．滚摆运动时，其他形式的能转化为滚摆的机械能4．下列现象中机械能没有发生变化的是A．物体沿斜面匀速下滑B．物体从高处自由下落，不计空气阻力C．火箭加速升空D．降落伞运动员跳伞后匀速下降阶段5．不计空气阻力，下列运动过程中机械能守恒的是A．苹果自由下落B．树叶匀速飘落C．汽车匀速上坡D．足球在草地上越滚越慢6．下列过程中，属于物体的重力势能转化为动能的是A．拉弯的弓把箭射出去B．钟表里发条带动齿轮转动C．火箭发射升天D．小孩荡秋千从高处向低处落下7．下列过程中，动能转化为重力势能的是A．直升飞机匀速上升B．人骑车匀速下桥C．火车徐徐进站D．将小球向上抛出，小球在上升阶段8．2017年5月4日14时许，我国自主研制的新一代喷气式大型客机C919在上海浦东机场首飞成功，这标志着中国的“大飞机梦”得以实现，C919在高空中加速爬升时，机械能___________（“增大”、“减小”或“不变”），大飞机刚着陆瞬间，机场地面上留下了一道道黑色的机轮印迹，这是通过增大___________（“压强”、“压力”、“摩擦力”）而造成的。9．蹦床运动被喻为“空中芭蕾”。运动员从高点静止下落至再次回到高点，会经历几个过程：①高点下落至接触床面，②接触床面到下落至最低点，③最低点反弹至离开床面，④离开床面至再次回到高点。若不计空气阻力，整个过程中运动员的机械能___________（选填“守恒”或“不守恒”）。整个过程中，运动员动能最大在___________过程中。10．如图所示，弹簧将小球弹起，说明力的作用效果是______________________；小球离开弹簧继续上升过程中的能量转化是______________________。（不计空气阻力）11．如图所示的是拉弓射箭的情景，弓弦被拉弯时，将___________能转化为___________能。12．在空中水平匀速飞行的救灾飞机不停地往灾区丢救灾物资，在此过程中，飞机的机械能___________（选填“变大”“变小”“不变”）。13．下列情况中，机械能发生变化的是A．跳伞运动员匀速降落B．物体从光滑斜面上自由滑下C．物体在光滑的水平面上匀速运动D．物体在真空中自由下落14．如图所示，小球从光滑斜面上A处由静止滚下，经过B处，最终停在粗糙水平面上的C处。下列说法正确的是A．小球由A处运动到C处，机械能不变B．小球由B处运动到C处，重力对小球做了功C．小球由A处运动到B处，速度先变大后变小D．小球停在C处，球受到的支持力和球对水平面的压力是一对相互作用力15．物体在平衡力作用下运动，则物体的机械能A．一定增加B．一定不变C．一定减小D．增加、不变、减小均有可能16．跳伞运动员跳出飞机后，立即打开降落伞，下降过程中所受空气阻力随运动速度增大，直至与重力等大，在整个下落过程中，运动员和降落伞的A．势能不断减少，动能不断增加，机械能不变B．势能不断减少，动能不断增加，机械能减少C．势能不断减少，动能先增加然后保持不变，机械能减少D．势能不断减少，动能先增加后减少，机械能减少17．如图所示，小球在一个光滑没有摩擦的轨道上从O点由静止释放，小球始终没有离开轨道，你认为小球最远可以滚到A．a点 B．b点 C．c点 D．d点18．如图所示，单摆（图1）在竖直平面内左右摆动，滚摆（图2）在竖直平面内上下往复运动。请回答：（1）这两个实验可以说明的同一个物理问题是：___________；（2）滚摆从最低点摆到最高点的过程中，是___________能转化为___________能。（3）在单摆左右摆动和滚摆上下往复运动的过程中，你将会看到它们上升的高度逐渐降低。产生此现象的原因是：______________________，使___________逐渐减少。19．小资料：车型机动车道与非机动车道分隔设施的道路其他道路小型客车70km/h60km/h大型客车、载货车60km/h50km/h………用物理学的术语解释，为什么要对机动车的行驶速度进行限制？为什么在同样的道路上，不同车型的限制车速不一样？20．立定跳远是体育测试项目之一，如图所示是某个同学立定跳远的情景图。（1）请你说明该同学在腾起和下落过程中动能和重力势能是如何转化的？（2）由于存在空气阻力，该同学在空中运动过程中，机械能大小有何变化？（3）此项运动中涉及许多物理知识，示例：运动员腾起后最终会落地，原因是受到重力作用。请你根据示例，再列举一条此项运动中涉及到的其他相关物理知识。21．（2017·乐山卷）如甲图所示，小球从竖直放置的弹簧上方一定高度处由静止开始下落，从a处开始接触弹簧，压缩至c处时弹簧最短。从a至c处的过程中，小球在b处速度最大。小球的速度v和弹簧被压缩的长度△L之间的关系如乙图所示。不计空气阻力，则从a至c处的过程中，下列说法中正确的是A．小球所受重力始终大于弹簧的弹力B．小球的重力势能先减小后增大C．小球减少的机械能转化为弹簧的弹性势能D．小球的动能一直减小22．（2017·酒泉卷）在中考体育考试中，小刚投出的实心球在空中的运动轨迹如图所示。若不考虑空气阻力，则实心球从离开手后到达最高点的过程中，球受________个力的作用，球的机械能__________（填“增大”“减小”或“不变”），在最高点时，球的动能____________（填“大于”或“等于”）零。23．（2017·北部湾卷）如图所示，在“探究物体的动能跟哪些因素有关”的实验中，将小钢球从高度为h的同一斜面上由静止开始滚下，推动同一小木块向前移动一段距离s后停下。完成甲、乙、丙所示的三次实验，其中h1＝h3＞h2，mA＝mB＜mC。（1）小钢球在滚下斜面的过程中，它的_______能转化为动能，其动能大小是通过__________（填“高度h”或“距离s”）大小来反映的；（2）小钢球在水平面上不能立即停下，是因为小钢球具有__________，小木块最终会停下来是因为受到__________力的作用；（3）分析比较甲和乙两组实验可得，物体质量相同时，速度越大，动能越__________；（4）分析比较__________两组实验可得出物体的动能与质量的关系；（5）综合上述可知，如图所示的交通标志牌是交通管理部门对不同车型设定的最高__________。2．A【解析】人造卫星沿椭圆形的轨道绕地球运行时，没有克服摩擦做功，机械能守恒．所以它由远地点向近地点运动过程中，质量不变，相对地面的高度减小，势能减小；速度增大，动能增大，总机械能不变。故选A。4．B【解析】A、物体沿斜面匀速下滑，速度不变，动能不变，高度降低，重力势能减小，所以机械能减小，故A不合题意；B、物体从高处自由下落，不计空气阻力，重力势能全部转化为动能，机械能的总量不变，故B符合题意；C、火箭加速升空，速度和高度都增大，动能和重力势能都变大，所以机械能变大，故C不合题意；D、降落伞运动员跳伞后匀速下降阶段，速度不变，动能不变，高度降低，重力势能减小，所以机械能减小，故D不合题意。故选B。5．A【解析】A．苹果自由下落时，只有重力做功，苹果的机械能守恒，故A正确；B．树叶匀速飘落时，不止重力做功，树叶受到的阻力也要做功，则树叶的机械能不守恒，故B错误；C．汽车匀速上坡时，不止重力做功，受到的牵引力和摩擦力均做功，则汽车的机械能不守恒，故C错误；D．足球在草地上越滚越慢，重力不做功，受到的阻力做功，则足球的机械能不守恒，故D错误。故选A。6．D【解析】A、拉弯的弓把箭射出去，弓恢复原状，弓的弹性势能减小，箭的质量不变，速度变大，弓的弹性势能转化为动能，不符合题意；B、钟表里发条带动齿轮转动，发条的弹性势能转化为齿轮的动能，不符合题意；C、火箭发射升天，燃料燃烧转化为火箭的动能与重力势能，不符合题意；D、小孩荡秋千从高处向低处落下，小孩的质量不变，高度减小，重力势能减小，速度增加，动能增加，重力只能转化为动能，符合题意；故选D。7．D【解析】动能转化为重力势能必然是动能减少而重力势能增加。A、直升飞机匀速上升：飞机速度不变，所以动能不变；高度增加，所以重力势能增大．不符合题意；B、人骑车匀速下桥：速度不变，动能不变；高度减小，重力势能减小．不符合题意；C、火车徐徐进站：速度是不变的，动能不变；站台一般较高，重力势能增大．不符合题意；D、将小球向上抛出，小球在上升阶段：小球上升时，速度在减小，动能减小；高度在增加，重力势能增大。故选D。8．增大摩擦力【解析】C919在高空中加速爬升的过程中，客机的质量不变，速度变大，动能变大；同时其质量不变，高度增加，重力势能变大，故机械能变大；机场地面上留下了一道黑色的机轮印迹，这是通过增大接触面的粗糙程度来增大摩擦的。9．守恒①10．改变物体的运动状态动能转化为重力势能【解析】原来小球是静止的，小球被弹起的过程中，速度不断增大，弹簧的弹力改变了小球的运动状态；小球离开弹簧由于惯性继续上升过程中，小球的速度减小，高度增大，动能减小，重力势能增大，动能转化为重力势能。11．动弹性势【解析】将弓拉弯时，人对弓做功，弓形状发生改变，产生了弹性势能，是动能转化成了弹性势能。12．变小【解析】飞机在空中沿水平方向匀速飞行，同时往地面投放救灾物资，飞行过程中，质量不断减小，速度不变，高度不变，动能减小，重力势能减小，机械能的总量变小。13．A【解析】A、跳伞运动员匀速降落时，其质量不变，速度不变，动能不变；但所处高度降低，重力势能减小，所以其机械能减小，故A符合题意；B、物体从光滑斜面上自由滑下时，重力势能转化为动能，没有摩擦生热现象，机械能守恒，机械能大小不变，故B不符合题意；C、物体在光滑的水平面上匀速运动时，其质量、速度、所处高度都不变，所以其机械能不变，故C不符合题意；D、物体在真空中自由下落时，也不会有能量的消耗，机械能守恒，机械能大小不变，故D不符合题意。故选A。14．D【解析】A、小球由A处运动到C处，高度降低、速度变大，重力势能转化为动能，由于水平面粗糙，克服摩擦力，所以机械能减小，故A错误；B、小球由B处运动到C处，小球在水平面上运动过程中受到重力的作用，但沿重力的方向没有距离，所以重力没有做功，故B错误；C、小球由A处运动到B处的过程中，速度增大，故C错误；D、小球停在C处时，球受到的支持力和球对水平面的压力，大小相等、方向相反、在同一直线上，是一对相互作用力的关系，故D正确。故选D。15．D【解析】在平衡力作用下，①在水平面上匀速运动的物体，它的机械能和动能相等，都不变；②物体匀速上升时，物体的动能不变，但是重力势能增加，所以机械能增加；③物体匀速下降时，物体的动能不变，但是重力势能减小，所以机械能减小。因此，在平衡力的作用下，物体的机械能可能增加、可能减小，也可能不变。故选D。学科*网16．C【解析】由于运动员在空中飞速下落，质量没发生变化，速度先逐渐增大后保持不变，故动能先增大后保持不变；在下落过程中，高度降低，所以重力势能减小，机械能等于动能和重力势能之和，所以机械能也是减小。故选C。17．C【解析】本实验中，由于轨道是光滑的，没有摩擦力，所以小球的机械能守恒，故小球从O点由静止释放，始终没有离开轨道，最远可以滚到与O点等高的c点。故选C。18．（1）动能和势能可以相互转化（2）动重力势（3）克服摩擦阻力做功机械能19．物体的动能越大，它能做的功就越多，发生交通事故时造成的损失就越大，所以对机动车的行驶速度要进行限制，也就是限制它动能的大小。对质量较小的车，其允许的速度可大些。【解析】对机动车的行驶速度进行限制，可用影响动能的因素分析，由于动能与质量和速度有关，对于质量较大的车，允许的速度就比质量较小的车的速度低。20．（1）该同学在腾起的过程中，动能转化为重力势能；他在下落过程中，重力势能转化为动能；（2）该同学在空中运动过程中，机械能会减小；（3）物理知识：同学在空中做曲线运动，原因是力可以改变物体的运动状态。【解析】（1）该同学在腾起的过程中，质量不变，速度减小，高度增加，所以是动能转化为重力势能；他在下落过程中，质量不变，高度减小，速度增大，所以是重力势能转化为动能；（2）该同学在空中运动过程中，克服空气阻力做功，消耗一部分机械能，所以机械能会减小；（3）物理知识：同学在空中做曲线运动，原因是力可以改变物体的运动状态；物理知识：同学腾空后继续向前，原因是具有惯性。21．C【解析】在小球向下压缩弹簧的过程中，小球受竖直向上的弹簧的弹