11.4机械能及其转化（基础练习）

人教版八年级物理下册第11章《功和机械能》第4节机械能及其转化（同步基础练习）姓名：学校：老师：题型选择题填空题作图题实验题计算题总计题数20604535一、选择题（共20小题）：1．下列现象中，发生的能量转化属于机械能转化为内能的是（）A．冰块在橙汁中熔化B．刀在磨石上摩擦后温度升高C．汽油机的做功冲程D．灯泡通电后发光【答案】B【解析】机械能为动能和势能的和；内能的大小与温度、质量、状态等因素有关。解：A、冰块在橙汁中熔化，冰块吸收热量，没有能量的转化，只有能量的转移，故A错误；B、刀在磨石上摩擦后温度升高，克服摩擦做功，机械能转化为内能，故B正确；C、汽油机的做功冲程中，内能转化为机械能，故C错误；D、灯泡通电后发光，是电能转化为光能、内能，故D错误。故选：B。2．下列情况中机械能不发生变化的是（）A．汽车刹车后在水平地面上向前滑行B．抛向空中正在上升的石块（不计空气阻力）C．小孩从滑梯上匀速滑下D．用滑轮组把物体匀速提高【答案】B【解析】动能和势能统称为机械能，由机械能的守恒定律可知守恒的条件，如果不满足条件则不守恒。解：A、刹车时由于摩擦力做功，消耗机械能转化为内能，故机械能减小，A错。B、石块在空中不受阻力，则只有重力做功，故机械能守恒，B对。C、小孩从滑梯上匀速滑下，动能不变，势能减小，故不守恒，C错。D、物体被匀速提高，动能不变，势能增加，机械能不守恒，D错。故选：B。3．从起跳到越过横杆过程中以下有关能量转换正确说法的是（）A．起跳时动能全部转换成重力势能 B．撑杆跳高比普通跳高跳的高的原因主要是撑杆跳高在空中还消耗了人体更多的化学能最终转换成了人体的机械能 C．人体在最高点时动能为0 D．若忽略空气的阻力，人在撑杆跳高的过程中人体的机械能是守恒的【答案】B【解析】（1）动能与物体的质量和速度有关；重力势能与质量和被举高度有关；机械能为动能和势能的和；不计空气阻力，人和撑杆的机械能是守恒的。（2）撑杆跳高的过程中，人会消耗化学能。解：A、起跳时，撑杆发生了弹性形变，人的动能会转化为重力势能和撑杆的弹性势能，故A错误；B、撑杆跳高比普通跳高跳的高，其原因主要是人在起跳时，人体更多的化学能转为了撑杆的弹性势能，撑杆的弹性势能转化为人的机械能，故B正确；C、人体在最高点时在水平方向上有一定的速度，动能不为0，故C错误；D、若忽略空气的阻力，人在撑杆跳高的过程中人体的机械能会转化为撑杆的弹性势能，所以人的机械能是不守恒的，故D错误。故选：B。4．如图所示是战斗机在巡航过程中用加油机加油的情况，下列的说法错误的是（）A．加油过程中，战斗机保持在同一高度匀速直线运动，机械能不变 B．以加油机为参照物，战斗机是静止的 C．加油机升空的原理是机翼上方的空气流速大，压强小 D．加完油后，加油机的质量减小，惯性也减小【答案】A【解析】（1）机械能＝动能+势能，动能大小的影响因素：质量、速度；重力势能大小的影响因素：质量、被举得高度；（2）解答此题的关键是看被研究的物体与所选的标准，即参照物之间的相对位置是否发生了改变，如果发生改变，则物体是运动的；如果未发生变化，则物体是静止的；（3）流体流速越快的位置压强越小；（4）惯性是物体本身的一种基本属性，其大小只与质量有关，质量越大、惯性越大；解：A、加油过程中，战斗机保持在同一高度匀速直线运动，质量增加，动能和重力势能增加，机械能增加，故A错误；B、加油过程中，加油机和战斗机没有发生位置的改变，以加油机为参照物，战斗机是静止的，所以B正确；C、飞机起飞时，机翼上方的空气流速大压强小，机翼下方的空气流速小压强大，从而产生向上的升力，故C正确；D、加完油后，加油机的质量减小，惯性也减小，故D正确。故选：A。5．如图所示，蹦床运动逐渐进入了大众生活，不计空气阻力，下列对蹦床者的相关分析，正确的是（）A．在空中上升过程中，重力势能转化为动能 B．下落到与蹦床接触的瞬间时，重力势能最小 C．被蹦床弹起的过程中，弹性势能转化为重力势能 D．从接触蹦床到下落至最低处的过程中，动能和重力势能转化为弹性势能【答案】D【解析】（1）动能大小的影响因素：质量、速度。质量越大，速度越大，动能越大。（2）重力势能大小的影响因素：质量、被举得高度。质量越大，高度越高，重力势能越大。（3）弹性势能大小的影响因素：弹性形变的程度。物体弹性形变的程度越大，弹性势能越大。解：A、运动员在空中上升的过程中，质量不变，速度变小，动能减小，同时其高度变大，重力势能增大，所以动能转化为重力势能，故A错误；B、下落到与蹦床接触的瞬间时，不是最低点，重力势能不是最小，故B错误；C、运动员被蹦床弹起的过程中，人从开始弹起到速度最大的过程中，速度变大，动能增大，高度增大，重力势能增大，蹦床的弹性势能减小，是弹性势能转化为动能和重力势能；从速度最大到离开蹦床时，弹性势能减小，速度变小，动能减小，重力势能增大，弹性势能继续转化为重力势能，离开蹦床后，人的重力势能增大，动能减小，动能转化为重力势能，故C错误；D、运动员从接触蹦床到下落到最低处的过程中，速度先增大后最终减小为0，动能先变大后减小，同时高度变小，重力势能变小，蹦床的弹性形变变大，弹性势能增大，重力势能先转化为动能和弹性势能，达到最大速度继续向下运动的过程中，是动能和重力势能转化为弹性势能，故D正确。故选：D。6．2020年5月5日18时00分，中国载人空间站工程研制的相当于18层楼高的长征五号B运载火箭，搭载新一代载人飞船试验船和柔性充气式货物返回舱试验舱，在文昌航天发射场点火升空。在现役的各国运载火箭中，长征五号B运载火箭的运力是世界一流水平，如图所示是火箭发射时的情景，关于试验船加速上升的过程中，下列说法正确的是（）A．动能变大，势能变大，机械能变大 B．动能变小，势能变大，机械能变大 C．动能变大，势能变小，机械能保持不变 D．动能变小，势能变大，机械能保持不变【答案】A【解析】（1）动能大小的影响因素：质量、速度。质量越大，速度越大，动能越大。（2）重力势能大小的影响因素：质量、被举得高度。质量越大，高度越高，重力势能越大。（3）机械能＝动能+势能。解：试验船加速上升的过程中，实验船的质量不变，速度增大，动能增大；高度增大，重力势能增大；实验船升空时，没有发生弹性形变，不具有弹性势能；机械能＝动能+重力势能，机械能增大。故选：A。7．苹果由静止开始下落，每隔0.1s记录一次苹果的位置，如图所示。关于苹果下落的过程，下列说法中正确的是（）A．苹果的动能始终保持不变 B．苹果的动能转化为苹果的重力势能 C．相等的时间间隔内，苹果所受的重力做功相等 D．苹果所受的重力做功越来越快【答案】D【解析】（1）机械能包括动能和势能；动能的大小与质量和速度有关，质量越大、速度越快，动能就越大；重力势能大小与质量和高度有关；在一定条件下，动能和势能间可相互转化；（2）根据W＝Gh判定做功的大小；根据P=W解：A、由图可知，苹果下落过程中，相同时间内通过的路程变大，速度变大，质量不变，动能变大，故A错误；B、苹果的高度减小，质量不变，重力势能减小，速度变大，动能变大，重力势能转化为动能，故B错误；C、相等的时间间隔内，通过的路程变大，根据W＝Gh可知，苹果所受的重力做功不相等，故C错误；D、相等的时间间隔内，通过的路程变大，做功变大，根据P=W故选：D。8．如图所示的单摆，摆球从A点静止释放、经过最低点B到达C点后返回，下列说法正确的是（）A．细绳对球的拉力是细绳的形变产生的 B．球在A、B两点的机械能相等 C．球在B点时，若受到的力突然全部消失，球将竖直下落 D．球在C点时处于平衡状态【答案】A【解析】（1）弹力是物体由于发生弹性形变而产生的力；（2）机械能是动能和重力势能的和，在摆球运动的过程中，克服空气阻力做功，所以机械能不守恒；（3）小球摆到B位置时，若受到的力突然全部消失，小球由于惯性要保持力消失前的运动状态，继续向前运动；（4）物体受到平衡力作用时能保持平衡状态。解：A、细绳对球的拉力是由于细绳的形变产生的，A正确；B、由于存在空气的摩擦，摆球在摆动的过程中，机械能转化为内能，机械能会逐渐减小；由于机械能逐渐减小，则摆球在B点的机械能小于在A点的机械能，故B错误；C、当小球摆至B点时，若受到的力突然全部消失，小球由于惯性，将沿水平方向做匀速直线运动；故C错误；D、球在C点时受到的重力和细绳的拉力不在一条直线上，摆球受力不平衡，不是平衡状态，故D错误。故选：A。9．如图所示是荡秋千的简化模型，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两点的动能相等 B．球在A、D两点的机械能相等C．球从A点到O点的过程中机械能不变 D．球从O点到D点的过程中机械能减少【答案】D【解析】（1）影响动能大小的因素：质量和速度，质量越大，速度越大，动能越大。（2）影响重力势能大小的因素：质量和高度，质量越大，高度越高，重力势能越大。（3）机械能是动能和重力势能的和，在秋千运动的过程中，克服空气阻力做功，所以机械能不守恒。解：由于存在空气的摩擦，秋千在摆动的过程中，机械能转化为内能，机械能会逐渐减小；A、球在B、C两点高度相同，重力势能相同，B的机械能大于C的机械能，B的动能大于C的动能，故A错误；B、由于机械能逐渐减小，则A的机械能大于D的机械能，故B错误；C、球从A点到O点的过程中，克服摩擦做功，机械能减少，故C错误；D、球从O点到D点的过程中，动能转化为重力势能，由于空气阻力的存在，机械能减少，故D正确。故选：D。10．小金将一金属块放在木板上，逐渐抬高木板右端至图示位置，发现金属块静止不动，稍用力推金属块后，金属块恰好能匀速下滑。下列说法正确的是（）A．金属块静止时，重力与支持力平衡 B．金属块匀速下滑的过程中，重力势能转化为动能 C．金属块静止与匀速下滑时，受到的摩擦力大小相等、方向相同 D．金属块匀速下滑时，若抬高木板，金属块下滑的速度保持不变【答案】C【解析】（1）对铁块进行受力分析，然后结合二力平衡条件分析解答；（2）动能的大小与质量、速度有关，重力势能的大小与质量、高度有关；（3）物体处于静止状态，受到的合力为0，在斜面的倾角不变时，支持力不变，物体的重力不变，据此分析摩擦力的大小变化和方向；（4）铁块下滑时，再抬高木板，则木板与地面的夹角变小，摩擦力变小，根据力的合成分析解答。解：A、铁块静止时，一定受到平衡力的作用，分析可知，铁块受到竖直向下的重力、垂直于斜面向上的支持力、平行于斜面向上的摩擦力，此时铁块处于静止状态，即重力与支持力和摩擦力的合力平衡，故A错误；B、金属块匀速下滑的过程中，质量不变，速度不变，动能不变，高度减小，重力势能减小，不是重力势能转化为动能，故B错误；C、两种情况都是平衡状态，且重力大小不变，倾斜角度不变，支持力大小不变，且重力、支持力和摩擦力的合力为0，据此说明摩擦力的大小不变，方向不变，故C正确；D、若铁块下滑时，再抬高木板，则木板与地面的夹角变大，铁块对木板的压力变小，摩擦力变小，而支持力变小，重力不变，铁块受到的合力方向向下，则铁块下滑的速度会变大，故D错误。故选：C。11．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使一对相互作用力【答案】D【解析】（1）动能的影响因素是质量和速度、重力势能的影响因素是质量和高度，二者可以相互转化；（2）做功的条件是：作用在物体上有力，物体沿力的方向移动一段距离；（3）根据小球有机械能转化情况可判断其速度的变化；（4）一个物体处于平衡状态，受平衡力，一对平衡力的大小相等、方向相反、作用在同一直线上。解：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，由于斜面粗糙，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。12．如图是跳远运动中运动员助跑、起跳、经过空中最高点到落地四个阶段，则运动员（）A．在助跑过程中机械能不变，惯性增大 B．起跳时受到地面的弹力大于自身重力 C．在空中运动经过最高点时的动能为零 D．从最高点下落过程中受到的重力变大【答案】B【解析】（1）影响动能的因素是物体的质量和物体运动的速度，影响重力势能的因素是物体的质量和物体的高度，其中动能和势能统称为机械能，在分析各个能量的变化时，根据各自的影响因素进行分析；惯性的大小只与物体的质量有关；（2）地面对运动员的弹力和运动员对地面的压力是一对作相互作用力，大小相等，方向相反，由于运动员用力蹬地面，因此运动员对地面的压力等于重力产生的压力和腿向下蹬的力这两个力之和，所以地面对运动员的弹力大于自身重力；（3）重力是一种非接触力，在空中运动的物体与它静止在地面上时所受重力相等。解：A、助跑过程中，运动员的质量不变，速度越来越快，高度不变，动能增加，重力势能不变，因此运动员的机械能增加，惯性不变，故A错误；B、起跳时受到地面的弹力大于自身重力时，人才可以向上运动，故B正确；C、经过最高点时，运动员的速度并不为零（还具有水平方向的速度），因此动能不为零；故C错误；D、从最高点下落过程中受到的重力不变，故D错误。故选：B。13．在中国科技馆的展厅里，摆着一个如图所示叫做“最速降线”的展品：两个并排轨道的起点高度一样，终点高度也一样；一个是倾斜的直轨道，另一个是向下弯曲的弧形轨道；将甲、乙两个完全相同的小球同时分别从直轨道和弧形轨道的起点释放，弧形轨道上的乙球先到达终点。若不计一切摩擦阻力，则关于两小球从起点至终点的运动过程中，下列说法正确的是（）A．甲球所受重力对甲球做的功比乙球所受重力对乙球做的功少 B．甲球所受重力对甲球做功比乙球所受重力对乙球做功快 C．甲球的动能一直变大，机械能守恒 D．乙球的重力势能转化为动能，机械能不守恒【答案】C【解析】（1）功等于力与距离的乘积，据此判断其做功的多少；（2）根据路程和运动时间可判断其速度的大小，进而判断功率大小；（3）动能的影响因素是质量和速度；重力势能的影响因素是质量和高度；据此判断动能和重力势能的大小；若不计一切摩擦阻力，机械能是守恒的。解：由题意可知，两球的重力相同，最初的高度相同；A、两球的重力相同，在起点处小球甲与小球乙的高度相同，因此它们的重力势能相同，到最低点时重力所做的功相同，故A错误；B、下降过程中，乙先到达终点，则乙的速度大，两球的重力相同，根据P＝Fv可知，重力对小球乙做功的功率比对小球甲做功的功率大，故B错误；C、下降过程中甲球、乙球的高度不断减小，势能一直减小，动能一直增大，重力势能转化为动能，不计阻力和摩擦，机械能守恒，故C正确，D错误。故选：C。14．如图所示，光滑桌面上一小球被弹出后，经过A点水平运动到B点，然后落到地面弹起，图中虚线为小球的运动轨迹，其中D、E是同一高度的两点。则小球（）A．从A点到B点的过程中速度增大 B．在D点速度大于在E点速度 C．从C点到D点重力势能转化为动能 D．在D点的机械能等于E点的机械能【答案】B【解析】（1）力是改变物体运动状态的原因，物体不受力，运动状态不变。（2）影响重力势能的因素：质量、高度；影响动能的因素：质量、速度；小球弹跳的高度会越来越低，这说明在势能和动能的转化过程中有能量的消耗，所以小球的机械能一次比一次少。解：A、小球从A点运动到B点过程中，因光滑桌面没有摩擦阻力，小球的速度不变，故A错误；BD、小球向右运动过程中，弹起的高度逐渐减小，这是因为小球受到空气阻力的作用会损失一部分机械能，同时与地面碰撞时也会损失一部分机械能，即小球的机械能不守恒，所以D点时具有的机械能大于E点具有的机械能；小球在D点和E点的高度相同，小球的质量不变，所以重力势能相同；机械能等于动能和重力势能的和，所以D点的动能大于E点的动能，小球在D点速度大于在E点的速度，故B正确，D错误；C、小球从C点到D点过程中质量不变，高度变大，重力势能变大；质量不变，速度变小，动能变小，所以动能转化为重力势能，故C错误。故选：B。15．一个篮球不小心被水打湿，小明继续使用该篮球进行训练。球离手后，发现篮球在干燥的地面上向前弹跳的过程中（如图所示），地面上留下了一个个“印迹”。以下判断正确的是（不考虑篮球质量的变化）（）A．篮球在B点时的动能等于它在C点时的动能 B．篮球从A点到B点的过程中，只有篮球的重力势能与动能之间的相互转化 C．1、2、3三个“印迹”大小相同 D．D点时篮球的动能不为0【答案】D【解析】（1）篮球弹跳的高度会越来越低，这说明在势能和动能的转化过程中有能量的消耗，所以篮球的机械能一次比一次少。（2）机械能包括物体的动能和势能。动能的大小和物体的质量以及运动的速度快慢有关，判断动能的大小看它的质量和运动快慢是否变化就可以了；重力势能的大小和物体的质量以及所处位置的高度有关，判断重力势能是否改变，看它的质量和高度是否变化就可以了。（3）判断是哪种能量转化成了另一种能量的标准是：减小的转化为增多的。解：A、从图可知，篮球在干燥的地面上向前弹跳的过程中，弹跳的高度会越来越低，所以篮球的机械能越来越小，故B点时的机械能大于C点时的机械能，而B点和C点高度相同，重力势能相等，所以，B点时的动能大于C点时的动能，故A错误。B、A点到B点的过程先是重力势能转化为动能，后是动能转化为重力势能，由于篮球与空气的摩擦以及篮落到地面与地面撞击，篮球的一部分机械能会转化为内能，所以A点到B点不单是是重力势能与动能之间的相互转化，故B错误。C、由于与空气的摩擦，在弹跳的过程中机械能转化为其他形式的能，所以机械能逐渐减小，而A、B、C、D高度相等，重力势能相等，则动能不断变小，所以1、2、3三个“印迹”越来越小，故C错误。D、篮球在D点时在水平方向有一定的速度，所以动能不为零，故D正确。故选：D。16．如图所示，用轻质弹簧（弹簧质量和空气阻力忽略不计）把小球挂在天花板上，当小球从如图水平位置放手后摆动到最低点的过程中，下列说法正确的是（）A．小球的机械能守恒 B．小球重力势能的减少量等于小球动能的增加量 C．小球重力势能的减少量大于小球动能的增加量 D．小球重力势能的减少量小于弹簧弹性势能的增加量【答案】C【解析】小球下降过程中，重力和弹簧弹力做功，小球和弹簧系统机械能守恒。据此结合以下知识分析解答：（1）动能大小的影响因素：质量、速度。质量越大，速度越大，动能越大；（2）重力势能大小的影响因素：质量、被举得高度。质量越大，高度越高，重力势能越；（3）弹性势能的大小与物体的形变程度有关，形变程度越大，弹性势能越大；（4）不计空气阻力时，机械能没有转化为内能，机械能守恒。解：A、当小球从如图水平位置放手后摆动到最低点的过程中，小球的质量不变，速度变大，同时高度降低，弹簧的弹性形变变大，故小球的重力势能减小、动能增加，弹簧弹性势能增加，即小球的重力势能一部分转化为小球的动能另一部分转化为弹簧的弹性势能；弹簧质量和空气阻力忽略不计，小球和弹簧系统机械能守恒，但小球的机械能不守恒。故A错误；B、C、D、当小球从如图水平位置放手后摆动到最低点的过程中，重力势能减小，动能增加，弹性势能增加，重力势能的减小量等于小球动能的增加量与弹簧弹性势能增加量之和，所以小球重力势能的减小量大于小球动能的增加量，小球重力势能的减小量也大于弹簧弹性势能的增加量，故B、D错误，C正确。故选：C。17．如图所示是蹦极运动的简化示意图。弹性绳一端固定在O点，另一端系住运动员，运动员从O点自由下落，到A点处弹性绳自然伸直。B点是运动员受到的重力与弹性绳对运动员拉力相等的点，C点是蹦极运动员到达的最低点（忽略空气阻力），下列说法正确的是（）A．从O点到A点运动员的机械能不变 B．从O点到C点运动员的机械能一直在增大 C．从O点到C点运动员的机械能一直在减小 D．从O点到C点运动员速度一直减小【答案】A【解析】机械能包括动能和势能，动能与质量和速度有关，重力势能与质量和高度有关，弹性势能与物体弹性形变的程度有关；在势能与动能的转化过程中，若忽略空气阻力和摩擦，机械能保持不变。解：A、从O点到A点，运动员的重力势能转化为动能，由于忽略空气阻力，所以运动员的机械能不变，故A正确。BC、从O点到A点，运动员的机械能不变；从A点到C点过程中，弹性绳的弹性形变增大，其弹性势能增大，该过程中运动员的机械能转化为绳的弹性势能，则该过程中运动员的机械能逐渐减小；由此可知，整个过程中运动员的机械能先不变再减小，故BC错误。D、从O点到C点运动员速度先增大后减小，故D错误。故选：A。18．如图所示情景是一种游戏，叫做蹦极。游戏者将一根有弹性的绳子一端系在身上，另一端固定在高处，从高处跳下。图中a点是弹性绳子自然下垂时绳下端的位置，c点是游戏者所到达的最低点。对于游戏者离开跳台至最低点的过程，下列正确的是（）A．游戏者的动能一直在增加 B．游戏者减少的重力势能全部转化为动能 C．游戏者通过a点之后，绳子具有弹性势能 D．游戏者到a点时，他的动能最大【答案】C【解析】（1）动能大小的影响因素：质量、速度。质量越大，速度越大，动能越大。（2）重力势能大小的影响因素：质量、高度。质量越大，高度越高，重力势能越大。（3）弹性势能大小的影响因素：弹性形变的大小，发生弹性形变的难易程度。形变越大，越难，弹性势能越大。解：AD、a点过后，动能还会继续增加，然后等到绳子拉力等于重力时，速度最大，动能最大，当拉力大于重力时，动能才开始减小，到C点动能为零，故AD说法错误；B、从跳台至a点的过程中，减小的重力势能全部转化为动能；从a点至c点的过程中，减小的重力势能将转化弹性势能、和游戏者的动能，到达c点时，重力势能全部转化为弹性势能，故B说法错误；C、游戏者通过a点后，绳子逐渐被拉长，具有弹性势能，故C正确。故选：C。19．如图，轻质弹簧竖直放置如图所示，轻质弹簧竖直放置，下端与水平地面相连，让小球从距离弹簧上端一定高度自由下落，直至到弹簧被压缩到最大的整个下落过程中（弹簧始终在弹性限度内），下列说法正确的是（）（不计空气阻力）A．小球的机械能守恒 B．小球、弹簧组成的系统机械能守恒 C．小球的动能一直增大 D．小球的机械能一直减小【答案】B【解析】对于小球从接触弹簧到将弹簧压缩到最短的过程中，小球的动能、重力势能和弹簧的弹性势能这三种形式的能量相互转化，没有与其他形式的能发生交换，也就说小球的动能、重力势能和弹簧的弹性势能之和保持不变。对于小球从接触弹簧到将弹簧压缩到最短的过程中，弹簧是一直被压缩的，所以弹簧的弹性势能一直在增大。解：AC、对于小球从接触弹簧到将弹簧压缩到最短的过程中，小球的高度不断减小，重力势能不断减小；小球的速度最终变为零，动能变为零，故小球的机械能不守恒，故AC错误；B、不计空气阻力，小球从接触弹簧到将弹簧压缩到最短的过程中，小球的动能、重力势能和弹簧的弹性势能这三种形式的能量相互转化，没有与其他形式的能发生交换，也就说小球、弹簧组成的系统机械能守恒，故B正确；D、小球在接触弹簧前，不计空气阻力，其机械能是不变的，只有当接触弹簧后，小球的机械能才开始转化为弹簧的弹性势能，故D错误。故选：B。20．如图所示是一个传送带，A、B轮转动带动物体C向右上方匀速运动，物体C没有在皮带上发生滑动，皮带与轮之间不打滑，物体C的重力势能不断增加，这是因为（）A．摩擦力做功的缘故B．支持力做功的缘故C．重力做功的缘故D．动能转化为势能的缘故【答案】A【解析】①对物体进行受力分析，判断物体所受力是否做功。若物体在力的作用下，沿力的方向运动了一段距离，我们才说这个力做了功。②摩擦力的方向不一定跟物体运动的方向相反，但一定跟物体相对运动的方向或趋势相反。解：货物随传送带一起匀速斜向上运动，受到重力、支持力和摩擦力的作用，如图所示：A、因为物体C向右上方匀速运动，物体运动方向与摩擦力方向一致，摩擦力对物体做功，使得物体C的重力势能不断增加，故A正确。B、由于货物运动方向与支持力的方向垂直，货物在支持力的方向上没有移动距离，支持力不做功，故B错误；C、货物受到的重力方向是竖直向下，虽然重力做功，但不是使货物向上运动的原因，不是物体C重力势增加的原因，故C错误；D、因为物体匀速运动所以物体的动能不变，并非动能转化为物体的重力势能，故D错误。故选：A。二、填空题（共6小题）：21．2021年1月1日起我国《民法典》将高空抛物列入违法行为。若不计空气阻力，从高空抛下的物体，在加速下落的过程中，对物体做功，使转化为动能。【答案】重力；重力势能。【解析】重力势能的大小与质量、高度有关；动能的大小与质量、速度有关；物体在重力的方向上通过距离，则重力对物体做功。解：从高空抛下的物体，在加速下落的过程中，物体在重力的方向上通过了距离，重力对物体做功；物体的质量不变，高度变小，重力势能变小，速度变大，动能变大，重力势能转化为动能。故答案为：重力；重力势能。22．如图是世界首款新型空气动力汽车，它利用压缩空气膨胀推动活塞做功提供动力，将空气的能转化为机械能，在能量的转化过程中，能的总量（填“变大”“变小”或“不变”）。【答案】内；不变。【解析】热机就是利用内能来工作的机器；压缩空气做功，内能转化为机械能。能量既不能凭空产生，也不能凭空消失，它只会从一种形式转化为另一种形式或是从一个物体转移到另一个物体，能量的总量不变。解：由题可知，空气动力汽车在工作时将空气的内能转化为车的机械能；能量既不能凭空产生，也不能凭空消失，它只会从一种形式转化为另一种形式或是从一个物体转移到另一个物体，能量的总量不变。故答案为：内；不变。23．图为卫星绕地球飞行的轨道示意图：卫星在飞行过程中机械能，当卫星运行到近地点时，其动能最（选填“大”或“小”）【答案】不变；大。【解析】（1）在动能和重力势能的转化过程中，如果没有能量的损失，机械能将不变。（2）卫星从远地点运行到近地点的过程中，重力势能转化为动能。解：卫星在飞行过程中，只有动能和重力势能间的转化，故机械能不变。卫星从远地点运行到近地点的过程中，重力势能转化为动能；故当卫星运行到近地点时，其动能最大。故答案为：不变；大。24．如图所示，把一个铁锁用绳子悬挂起来，将铁锁拉到自己的鼻子附近，稳定后松手，铁锁向前摆去，铁锁摆回时（选填“会”或“不会”）打到自己的鼻子。铁锁在摆动过程中，机械能是（选填“守恒”或“不守恒”）的。【答案】不会；不守恒。【解析】（1）动能大小的影响因素：质量和速度。质量越大，速度越大，动能越大。（2）重力势能大小的影响因素：质量和高度。质量越大，高度越高，重力势能越大。（3）物体上升过程中动能转化为重力势能；物体下落时重力势能转化为动能；不计摩擦时，机械能的总量是不变的。解：铁锁在摆动过程，不断与空气摩擦，有一部分机械能转化为内能，机械能减小，即机械能不守恒；鼻子和铁锁的初始高度相同，整个过程中铁锁的机械能减小，所以铁锁摆回时重力势能也会减小，达不到鼻子的高度，故铁锁摆回时不会打到鼻子。故答案为：不会；不守恒。25．如图所示，杂技表演者A在离开跳板后的上升过程中，能转化为能。能量间的相互转化都是通过过程来完成的。【答案】动；重力势；做功。【解析】动能与质量和速度有关，重力势能与高度和质量有关。我们可以从影响能量大小的因素来分析能量的变化，找到能量转化的方向。解：杂技表演者A在离开跳板后的上升过程中，质量不变，速度变小，动能变小，高度增大，重力势能增大，是动能转化为重力势能；能量间的相互转化都是通过做功的过程来完成的。故答案为：动；重力势；做功。26．如图所示，弹簧的左端固定，右端连接一个小球，把它们套在光滑的水平杆上，a是压缩弹簧后小球静止释放的位置，b是弹簧原长时小球的位置，c是小球到达最右端的位置。则从b到c的过程中，小球的动能转化为弹簧的。【答案】弹性势能。【解析】动能的影响因素是质量和速度，弹性势能的影响因素是物体发生弹性形变的程度，据此可结合物体的运动情况做出判断解：小球从b运动到c时，弹簧被拉伸，小球的动能逐渐转化为弹簧的弹性势能。故答案为：弹性势能。三、实验探究题（共4小题）：27．如图所示是“探究影响重力势能大小因素”的实验，装置：由沙子，铁块，铁钉组成（mA＝mC＜mB，hA＝hB＜hC），下面是猜想：猜想一：重力势能大小与物体质量有关猜想二：重力势能大小与物体所处高度有关猜想三：重力势能大小与物体密度有关（1）物体重力势能大小通过反映。（2）验证猜想一可选择两幅图，得出的结论是。（3）实验室还提供了与A，C质量相同的铜块和铝块：①为验证猜想三，请设计实验记录表格。②通过实验得出的结论是。【答案】（1）铁钉陷入沙子深度；（2）①②；当物体所处高度相同时，物体质量越大，重力势能越大；（3）①如上表所示；②当物体所处高度和质量相同时，重力势能与物体密度无关。【解析】（1）根据转换法，通过铁钉陷入沙面的深度来反映重力势能的大小；（2）物体的重力势能大小与物体质量和物体所处高度有关，研究与其中一个因素的关系时，要控制另外一个因素不变；结合转换法得出结论；（3）①为验证猜想三，即重力势能大小与物体密度有关，要控制物体质量和物体所处高度相同，结合转换法设计表格；②物体的重力势能大小与物体质量和物体所处高度有关，与其他因素无关。解：（1）根据转换法，通过铁钉陷入沙面的深度来反映重力势能的大小；（2）研究物体的重力势能大小与物体质量有关，要控制物体所处高度相同，而铁块的质量不同，可选择①②两幅图，因mA＜mB，且B铁钉陷入沙面的深度更大，故得出的结论是：当物体所处高度相同时，物体质量越大，重力势能越大；（3）①为验证猜想三，即重力势能大小与物体密度有关，要控制物体质量和物体所处高度相同，选用质量相同而密度不同的铜块和铝块，使物体处于同一高度，表格设计如下所示：材料质量m/g物体所处高度h/cm铁钉陷入沙子深度h/cm铜块铝块②通过实验得出的结论是：当物体所处高度和质量相同时，重力势能与物体密度无关。故答案为：（1）铁钉陷入沙子深度；（2）①②；当物体所处高度相同时，物体质量越大，重力势能越大；（3）①如上表所示；②当物体所处高度和质量相同时，重力势能与物体密度无关。28．如图甲所示，质量不计的弹簧竖直固定在水平面上，t＝0时刻，将金属小球从弹簧正上方某一高度处静止释放，小球落到弹簧上压缩弹簧到最低点。通过安装在弹簧下端的压力传感器得到弹簧弹力F随时间t变化的图像用速度探测仪得到小球速度v随时间t变化的图像，如图乙。（g＝10N/kg）（1）从小球接触弹簧到将弹簧压缩至最短的过程中，小球的机械能在（选填“t1”、“t2”或“t3”）时刻最大，小球动能的变化情况是。A.增大B.减小C.先增大后减小D.先减小后增大（2）实验中所用小球的质量为kg。（3）由图可知，当弹簧的压缩量最大时，小球的速度为0，此时，小球处于状态（选填“平衡”或“非平衡”）。【答案】（1）t1；C；（2）5；（3）非平衡。【解析】（1）根据机械能与其它能量的转化和转移情况，可判断机械能大小的变化；动能大小的影响因素：质量、速度。质量越大，速度越大，动能越大；（2）小球先自由下落，与弹簧接触后，弹簧被压缩，在下降的过程中，弹力不断变大，当弹力小于重力时，物体加速下降，当弹力等于重力时，速度达到最大，之后小球由于惯性继续下降，弹力变得大于重力，合力变为向上且不断变大，小球做减速运动；从图像中得出速度最大时弹簧的弹力即为小球的重力，根据重力公式G＝mg变形公式m=G（3）物体受到的力平衡时，物体处于平衡状态，物体受到的力不平衡时，物体处于非平衡状态。解：（1）小球与弹簧接触后，弹簧被压缩，小球的机械能转化为弹簧的弹性势能，小球的机械能减小，所以在t1时刻小球的机械能最大；由图可知，在t1～t2时间段内，小球的速度增加，到t2末，速度达到最大值，在t2～t3时间段内，小球的速度减小，到t3末，速度变为0．到达最低点，即小球的速度先增大后减小，所以小球动能的变化情况是先增大后减小；（2）当弹力等于重力时，速度最大，此时为t2时刻，由图可知此时G＝F＝50N，则小球的质量为：m=G（3）由图可知，当弹簧的压缩量最大时，小球的速度为0，此时为t3时刻，小球受到的弹力为80N，受到的重力为50N，弹力和重力不平衡，所以小球处于非平衡状态。故答案为：（1）t1；C；（2）5；（3）非平衡。29．演绎式探究﹣﹣研究机械能守恒与平抛运动：（1）如图甲，质量为m的小球从高度为h的光滑斜面顶端由静止自由滑下，到达斜面底端的速度为v。此过程机械能守恒，关系式mgh=12mv2成立，则一个物体从高0.2m的光滑斜面顶端自由下滑到斜面底端时的速度为（2）如图乙，将物体以一定的初速度v0沿水平方向抛出（不计阻力），物体做平抛运动，在水平方向运动的距离x＝v0t，在竖直方向下落得高度y=12gt2，则y与t2的关系可用丙图中的图线（3）如图丁，小球沿倾角为θ、长度为L的光滑斜面AB由A端静止自由滑下，滑到斜面底端B点时的速度为（用已知的物理量表示）【答案】（1）2；（2）b；（3）20Lsinθ。【解析】（1）（3）因为斜面光滑，根据能量守恒定律，动能和势能相互转化时能量守恒解得；（2）根据yt2与的函数关系确定图象。解析：（1）因为质量为m的小球从高度为h的光滑斜面顶端由静止自由滑下，到达斜面底端的速度为v，过程中机械能守恒，所以，mgh=12mv将h＝0.2m，g＝10m/s2代入，解得，v＝2m/s；（2）将物体以一定的初速度v0沿水平方向抛出（不计阻力），物体做平抛运动，在水平方向运动的距离x＝v0t，因为运动时间为t＝xv0，所以，在竖直方向下落得高度y=12gt2=12g（3）因为斜面光滑，根据能量守恒得mgh=12m10N/kg×Lsinθ=1解得V1=20Lsinθ故答案为：（1）2；（2）b；（3）20Lsinθ。30．阅读以下材料，并回答相应的问题：材料一：研究发现，当只有重力做功的时候，物体的动能和重力势能可以相互转化，但机械能的总量保持不变。在物理学中把这个规律叫做机械能守恒定律。现有一小球在没有空气阻力的情况下，沿无摩擦轨道运动。（1）如图1甲所示，小球从A点静止释放，在从A到C的运动过程中，动能大小的变化情况是，到达与A等高的C点时速度零（选填“大于”、“小于”或“等于”）；（2）若将轨道BC段改为水平，如图1乙所示，小球仍从A点静止释放，小球经过M点时的机械能A点的机械能（选填“大于”、“小于”或“等于”）；（3）以小球经过M点时为计时起点，大致在图1丙中画出小球在MN段运动的速度﹣时间图像。材料二：进一步研究发现，动能EK的大小与物体质量m和速度v的具体关系为：EK=12mv2；重力势能Ep的大小与物体的质量m和相对高度h的关系为：E（1）如图2甲所示，小球A在真空中自由下落，另一个完全相同的小球B在阻力很大的液体中匀速下落，它们都由高度为h1处下落到高度为h2处，在这两种情况下，小球（填“A”或“B”）的机械能守恒。（2）如图2乙所示，一个物体从高为h的光滑斜面顶端，由静止开始滑下，不计空气阻力，物体滑到斜面底端时的速度v＝。（3）把一个小球用细线悬挂起来，就成为一个单摆，如图2丙所示。若摆长为L1＝1m，将小球拉至离原竖直方向L2＝0.6m距离，静止释放，不计空气阻力，则当小球运动到最低处时的速度v＝m/s。【答案】材料一：（1）先变大后变小；等于；（2）等于；（3）图像见上图。材料二：（1）A；（2）2gh；（3）2。【解析】材料一：（1）在不计阻力和摩擦的情况下，机械能是守恒的。（2）动能和势能之间可以相互转化，根据其不同运动阶段可判断其机械能转化情况；（3）据牛顿第一运动定律可知，一切物体在没有受到外力时，总保持静止状态或匀速直线运动状态；材料二：（1）当物体运动过程中，没有任何阻力时，动能和势能的转化过程中，机械能保持守恒；（2）（3）根据机械能守恒的计算公式进行分析解答。解：材料一：（1）小球从A点静止释放，在从A到B的运动过程中，速度变大，则动能变大，从B到C的运动过程中，速度减小，则动能变小，所以，在从A到C的运动过程中，动能先变大后变小；由于不计空气阻力和摩擦，没有机械能的损失，所以小球到达C点时速度是0；（2）据题目可知，由于不计空气阻力和摩擦，机械能是守恒的，所以小球经过M点时的机械能是等于其在A点的机械能的。（3）由于不计空气阻力和摩擦力，小球原来是运动的，所以小球在MN段做匀速直线运动，如下图：材料二：（1）小球A在下落过程中，不受阻力作用，机械能守恒，B受阻力，匀速下落，机械能减小；（2）物体从斜面滑下机械能守恒：则mgh=12mv解得v=2gh（3）设小球在最低点时为零势能面，如图所示：由图知OA为1m，AB为0.6m，根据勾股定理知OB为0.8m，因为不计空气阻力，机械能守恒，所以mg×（1m﹣0.8m）=12mv解得：v＝2m/s。故答案为：材料一：（1）先变大后变小；等于；（2）等于；（3）图像见上图。材料二：（1）A；（2）2gh；（3）2。四、计算题（共5小题）：31．在一次物理拓展课上，老师用如图所示的装置为大家讲解了重力势能和动能的计算公式。已知重力势能的表达式Ep＝mgh，动能的表达式为EK=12mv（1）小物块在A点的重力势能；（2）小物块经过B点时的速度大小；【答案】（1）小物块在A点的重力势能为9J；（2）小物块经过B点时的速度大小为3m/s。【解析】（1）根据Ep＝mgh算出小物块在A点的重力势能；（2）根据能量守恒，根据EK=12mv解：（1）小物块在A点的重力势能：Ep＝mgh＝2kg×10N/kg×0.45m＝9J；（2）因为轨道AB光滑，即物体下滑时不受摩擦力，所以物块下滑时机械能守恒，重力势能全部转化为动能，即Ep＝EK=12mv则小物块经过B点时的速度大小：v=2答：（1）小物块在A点的重力势能为9J；（2）小物块经过B点时的速度大小为3m/s。32．已知物体的重力势能表达式为Ep＝mgh，动能表达式为EK=12mv（1）证明：小物块从斜面顶端A由静止下滑到底端B时的速度v=（2）若一质量为0.4kg的小物体从距离地面2m高度的斜面顶端A点以3m/s的初速度出发，求其导斜面底端B时的速度【答案】（1）证明过程见上面的解析；（2）若一质量为0.4kg的小物体从距离地面2m高度的斜面顶端A点以3m/s的初速度出发，求其导斜面底端B时的速度是7m/s；【解析】（1）小木块下滑过程中，只有重力做功，所以机械能守恒，故据机械能守恒计算出小木块的速度大小即可；（2）小滑块从A点运动到B点的过程中机械能也是守恒的，故据机械能守恒的关系分析即可计算。解：（1）证明：由题意知，小滑块从A点下滑到B点的过程中，机械能是守恒的，则EA＝EB；即0+mgh=12mvB故12mvB2所以vB=2gh（2）小滑块从A点运动到B点的过程中机械能也是守恒的，EA＝EB；即12mvA2+mghA=12mv所以vB=v答：（1）证明过程见上面的解析；（2）若一质量为0.4kg的小物体从距离地面2m高度的斜面顶端A点以3m/s的初速度出发，求其导斜面底端B时的速度是7m/s；33．绕一个悬点来回摆动的物体，称为摆。如图，用一根不可伸长的细线系住一个小球，在A位置由静止自由向下摆动，到达最低点O，然后向右摆动到右端最高点B．如果忽略空气阻力和绳子固定点的摩擦，整个过程机械能守恒。设摆长为L，摆角为θ，动能用EK表示，重力势能用EP表示，若物体的动能Ek与物体的质量m、速度v的定量关系可表示为Ek=12mv（1）请证明：小球到达最低点O的速度大小v与小球质量m的大小无关