4.3.2机械能-机械能及其转化（难点练）（练习）（原卷版）

4.3.2机械能机械能及其转化（难点练）一、单选题1．如图所示是蹦床运动员正在比赛中的情景，运动员从最高点竖直落到蹦床上直至最低点的过程中（不计空气阻力），下列说法正确的是（）A．在此过程中运动员的重力势能一直减小，动能一直增大B．最高点时，运动员速度为0，受平衡力的作用C．在运动员与蹦床刚要接触时，运动员具有的动能最大D．在此过程中，运动员的机械能先不变再减小2．乒乓球发球机在同一高度朝不同方向分别发出甲、乙、丙三个相同的小球，三个小球落地时的速度大小均相等。若不计空气阻力，则三球的发球速度大小关系是（）A．v甲>v乙>v丙 B．v丙>v乙>v甲C．v甲=v乙=v丙 D．v丙>v甲=v乙3．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，如图所示，当用手将小球拉到水平位置静止，弹簧刚好处于原长状态，放手后小球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．小球的重力势能的减少量大于小球动能的增加量C．小球的重力势能的减少量等于弹簧弹性势能的增加量D．小球的重力势能的减少量小于弹簧弹性势能的增加量4．如图甲所示，将一个带孔的金属球和一根弹簧套在铁架台的金属杆上，现将小球提到A点后松手，小球的高度随时间变化情况如图乙所示，下列说法正确的是（）A．弹簧的原长为50cmB．0～t1过程中，小球的动能先增大后减小C．0～t1过程中，小球的减少的机械能等于弹簧增加的弹性势能D．小球在t1时刻的动能大于在t2时刻的动能5．如图所示，钩码B的重力大于钩码A，用手托钩码B使两者处于静止状态。若不计摩擦、绳重和空气阻力，放手后钩码A加速上升，在钩码A碰到滑轮前的过程中，下列说法正确的是（）A．钩码A的机械能保持不变B．钩码B的机械能保持不变C．钩码A的动能增加，机械能增加D．钩码B的动能增加，机械能增加6．如图所示，小明在做模拟“蹦极”“的小实验，一根橡皮筋一端系一个小石块，另一端固定在A点。B点是橡皮筋不系小石块自然下垂时下端所在的位置，C点是小石块从A点自由释放后所能达到的最低点，关于小石块从A点到C点的运动过程，下列说法中正确的是（）A．小石块在B点时的动能最大B．小石块在C点时的动能最大C．从A点下落到C点的过程中，小石块的动能一直在增大D．从B点下落到C点的过程中，小石块的动能先增大后减小7．用甲、乙、丙三个木块将相同弹簧压缩到图示位置后由静止释放，沿光滑水平轨道滑行，可冲到光滑斜面上。若三个木块能到达斜面的最大高度分别是h甲、h乙、h丙，且h乙＞h丙，弹簧的压缩量分别为l1、l2、l3，且l1＜l2＝l3，甲、乙的质量m甲＝m乙。以下判断正确的是（）A．甲、乙能到达斜面的最大高度h甲＞h乙B．乙离开弹簧时的动能比丙大C．甲、乙离开弹簧时的速度v甲＞v乙D．乙、丙的质量m乙＜m丙8．如图所示，金属小球从导轨的a处自由滑下，依次经过b处、c处，到达d处时恰好停下，则（）A．从a到d的过程中，小球的机械能守恒B．在c点时，动能为0C．从a到b的过程中，小球将重力势能全部转化为小球的动能D．在b到c过程中，小球增加的重力势能小于小球减小的动能9．如图所示，木块以一定的速度滑过AB点，到C点滑出下落至D点。A和B，C和D之间的垂直距离均为h，则木块在运动过程中能量变化的分析，正确的是（）A．D点与C点相比，机械能增大B．B点的动能一定大于A点的动能C．B点的动能可能等于D点的动能D．A点到B点减少的重力势能小于C点到D点减少的重力势能10．如图所示，一个小球放在粗糙水平木板上，木板固定不动，弹簧与水平木板不接触，弹簧的一端与小球相连，另一端固定在墙壁上，弹簧保持自然长度时小球刚好在A点，现把小球向左拉至C点后释放，小球就由C运动到A，再由A运动到B，由B到A，A到D，D到……，不计空气阻力，在此过程中，下列分析正确的是（）A．从C到A和从A到B小球受到弹簧的弹力方向相同B．小球最后一定会停在A处C．弹簧的弹性势能最终转化为小球的机械能D．C到A，B到A，小球动能都是先增大后减小二、填空题11．如图，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。则小球从a运动到c的过程中，在______（选填“a”、“b”或“c”）位置动能最大；从b到c的过程中，小球的动能转化为弹簧的______，小球从a运动到b的过程机械能总量______（选填“变大”、“变小”或“不变”）。12．如图甲所示，将一根弹簧和一个质量为1kg的金属球（球上有小孔）套在铁架台的金属杆AB上面。现将小球提到B端后松手，小球的高度随时间变化情况如图乙所示，弹簧原来的长度___________（选填“大于”、“小于”或“等于”）40cm，在0～t1过程中，小球的动能___________（选填“增大”、“减小”、“先增大后减小”或“不变”），此过程中小球动能的变化量___________（选填“大于”、“小于”或“等于”）重力势能变化量。13．甲、乙是两个完全相同的网球。如图所示，在同一高度同时以大小相等的速度，将甲球竖直向下抛出，乙球竖直向上抛出，不计空气阻力。抛出时甲球的机械能______乙球的机械能；落地时甲球的机械能______乙球的机械能。（均选填“大于”、“等于”或“小于”）14．如图所示，质量为1kg的滑块在倾角为30°的光滑斜面上，从a点由静止开始下滑，到b点开始压缩轻弹簧，到c点时达到最大速度。到d点（图中未画出）开始弹回，返回b点离开弹簧，恰能再回到a点。则：（1）物体从a到b点，物体的重力势能转化为___________能；（2）物体从c到d点，弹簧的________能变大；（3）物体在d点___________（选填“是平衡状态”或“不是平衡状态”）。15．如图甲所示，小球从某高度处静止下落到竖直放置的轻弹簧上并压缩弹簧。从小球刚接触到弹簧到将弹簧压缩最短的过程中，得到小球的速度v和弹簧被压缩的长度△l之间的关系图象，如图（不计空气阻力，弹簧始终发生弹性形变）(1)b为曲线最高点，此时小球受到的重力______弹力。(2)请写出b→c发生的能量转化过程______。16．如图AOB是光滑轨道，A点的高度H大于B点的高度h，让小钢球从A点由静止开始自由滑下，沿轨道AOB到达B点后离开（不计空气阻力）。(1)小钢球从A点滑到O点的过程中动能______，重力势能______；（选填“变大”或“变小”）(2)查阅资料得知：物体的动能、重力势能的表达式分别为EK＝mv2、EP＝mgh，m为物体的质量，v为物体的速度，h为物体距离水平面的高度，物体的机械能是它的动能和重力势能之和。上述轨道是光滑的，则小钢球沿斜面下滑的过程中机械能守恒（即在轨道任一个位置小钢球的机械能的值不变）。若已知A点高度为1m，B点高度为55cm，则小球到达B点的速度是______m/s；（g＝10N/kg）(3)小钢球离开B点后的运动轨迹最符合实际的是______。17．“蹦极”是当前在青年人中流行的一种惊险、刺激运动。跳跃者把一端固定的长弹性绳绑在踝关节等处，从几十米高处跳下的一种极限运动。如图所示是某运动员做蹦极运动的v﹣t图象（忽略空气阻力），规定运动员速度方向向下为正，由该图象可知在时间0﹣t1内运动员______能转化为______能，______时刻弹性绳的弹性势能最大，此时运动员的动能为______J，______和______时刻运动员受到的重力等于弹性绳的拉力，______时刻运动员再次达到最高点。18．阅读短文小明想研究物体从高空抛下落地速度，则查阅资料：动能的大小和速度与质量有关，翻阅资料后得到动能大小与速度质量公式为，重力势能大小与质量与高度有关，重力势能与质量高度的公式为，机械能是动能与势能之和，在机械能守恒时，弹性势能不变的情况下，动能和重力势能的总和不变.例如一个质量为m小球在h的高度落下，落到地面上（忽略空气阻力），它的重力势能全部转化为动能，所以落地时就有，得落地时速度为：，所以高度越高落地时候的速度就越大.（1）小球的质量为2kg，速度为2m/s，求小车的动能____________.（2）小球落地时候的速度与质量有没有关系：_______________（选填“有”/“没有”）（3）如图一个质量为m的小球在轨道上运动，从如图所示位置释放，此时距离地面高度为h,圆形轨道半径为r，若物体从释放可以运动到圆形轨道的最高点A点时，此过由于摩擦机械能损耗为W，请用以上条件来表示小球到达圆形轨道最高点A点的速度_________________.（4）高空抛物是城市上空的痛，请为杜绝高空抛物写一句标语：___________.三、实验题19．在探究物体的动能大小跟哪些因素有关的实验中，同学们设计了如图实验。实验中让钢球从斜面上某个高度由静止沿斜面滚下，在底部与静止在水平面上的木块发生碰撞，木块沿水平方向向右运动直至停止，其中、h2＞h1（不考虑空气阻力）。（1）实验中是通过观察_______来判断钢球的动能大小；（2）用来研究超速安全隐患时，我们应选择_______两图所示实验来进行比较；（3）在图甲、丙中，小球下滑到斜面底端时的速度，若，则表明物体的动能与质量的关系是：_______；（4）实验中钢球碰撞木块后继续向前运动一段距离，则开始时钢球的重力势能_______木块克服摩擦力所做的功（选填：“＞”“＜”或“＝”）；（5）小敏利用丁图来研究动能和势能相互转化，图中两个相同的光滑弧形槽，一个为凸形，一个为凹形，A、B两个相同的钢球分别进入两弧形槽的速度都为v，运动到槽的末端速度也都为v，A小球通过凸形槽的时间为t1，B小球通过凹形槽的时间t2，则时间较长的是：_______（选填“t1”或“t2”）。20．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。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？接着他做出以下猜想：①可能与撞击球撞击时的速度大小有关；②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），由静止开始释放。释放后，A球向右摆动过程中，将___________能转化为动能。（2）探究猜想①时，必须先控制每次撞击球的___________相等，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A以不同速度发生碰撞时，每次均仅有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②，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”）；请阐述你选择的理由：___________。21．（1）发生弹性形变的物体具有弹性势能．同学们为了研究弹性势能的大小与哪些因素有关，通过有关实验探究，数据如下：材料弹簧长度的变化量弹簧的刚性系数弹性势能铜1×102904.5×103钢2×102459×103铜1×1021809×103钢6×102180324×103铜2×1029018×103分析数据可知___________，k=______________．（2）动能与m、v的关系式．重力势能与m、h的关系是．当只有动能和势能相互转化时，机械能守恒，如图甲，一钢性系数为200N/m，长度为25cm的弹簧固定在光滑的水平面上，一个质量为2kg的小球从光滑曲面顶端由静止滑下，已知曲面高度为h为20cm．（不计能量损失）如图乙，小球从曲面顶端滑到水平面时的速度为_________m/s．如图丙，当下滑的小球速度减为零时，弹簧的长度为_________cm．22．小罗在玩“水枪”玩具时，发现“水枪”水平放置，推动活塞的速度越快，水枪离地面的高度越高，水就会射得越远，据此，他提出了如下猜想：在空中水平抛出的物体，落地的水平距离与抛出的初速度及抛出点离地面的高度有关。为验证猜想，小罗找来了如图所示装置进行实验。(1)让小球从斜槽上自由滚下，是为了使小球到达水平槽时具有一定的______；不计摩擦，小球从斜槽滚下，重力势能______，机械能______（填“增大”“减小”或“不变”）；(2)让小球分别从斜槽上的A、B、C位置自由滚下，保持小球______不变，分别测出小球落地的水平距离sA、sB、sC，发现sA>sB>sC。这表明：空中水平抛出的物体，落地的水平距离与______有关；(3)逐步降低抛出点离地面的高度，分别为h1、h2、h3，每次都让同一小球从斜槽上A处由静止自由滚下，分别测出小球落地的水平距离s1、s2、s3，发现s1>s2>s3。这表明：空中水平抛出的物体，落地的水平距离与______有关；(4)若在水平槽铺上毛巾，使抛出点离地面的高度为h3，让同一小球从斜槽上A处由静止自由滚下，测出小球落地的水平距离为s4，根据上述实验的结果，应该有s4______（填“>”“<”或“=”）s3；(5)如图乙，不改变抛出点离地面的高度，在A点多次放置质量不同的小球并让它自由滚下，小明发现每次小球落地的位置都相同，这表明：在空中水平抛出的物体，落地的水平距离与其质量_____