4.3.2机械能-机械能及其转化（难点练）（备作业）（原卷版）

4.3.2机械能机械能及其转化（难点练）一、单选题1．频闪照相是研究物体运动的重要手段之一，如图是频闪照片记录竖直下落的小球每隔相等时间的位置（不计空气阻力），则在下落过程中，小球（）A．动能逐渐减小 B．a位置没有能量C．重力在bc段做功比在cd段慢 D．重力在ab段做功比在bc段多2．图甲单车脚踏可在竖直平面内转动，如图乙（脚踏用点表示）。当脚踏静止在位置1时，握住脚踏使其逆时针加速转动，当脚踏转动到位置2时松手，脚踏转动经过位置3．则（）A．由位置1到位置2，动能减小B．由位置2到位置3，重力势能增大C．由位置2到位置3，机械能减小D．由位置2到位置3，机械能守恒3．一小球被竖直上抛，先后经过P、Q两点，到达最高点后又落回抛出点，如图所示。整个运动过程忽略空气阻力，则（）

A．小球上升经过PQ的过程，其所受的重力不做功B．小球先后两次经过Q点时的速度大小是不同的C．上升时，小球在Q点的机械能一定大于在P点时的动能D．在整个运动的过程，小球的动能在不断减少4．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5．一名游客蹦极时下落过程的vt图像（忽略空气阻力）如图所示。已知t1时刻，弹性绳处于自然伸直状态；t3时刻，游客达到最低点。则下列说法正确的是（）A．在0~t3时间段内，人的动能一直在增大B．在t1~t3时间段内，弹性绳弹性势能逐渐增大C．在t2~t3时间段内，重力不做功D．在t2时，弹性绳弹性势能最大6．如图，质量为m的小环穿在固定的光滑曲杆上，从某点A静止释放后沿曲杆运动。若不计空气阻力，则环在运动过程中，下列判断正确的是（）A．只要A点高于D点，小环就一定能到达D点B．小环从A点到B点，动能一直增加，机械能不变C．小环从A点到D点，重力势能一直减小，机械能不变D．若小环能到达D点，离开D点后将竖直向下运动7．如图所示，a、b为竖直向上抛出的小石块在上升过程中动能和重力势能随高度变化的两条图线（不计空气阻力），下列说法中正确的是（）

A．a图线是重力势能——高度关系图线B．b图线是动能——高度关系图线C．小石块在各点时的机械能均为2JD．小石块达到的高度可大于4m8．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．绳的拉力对小球做了功C．球从B点到O点的过程中机械能减少D．球从O点到C点的过程中重力势能减少9．如图所示，质量为m的小球从静止下落，落在与A点等高处、竖直放置静止的轻弹簧上，到达与B点等高处时小球重力与弹簧的弹力大小相等，图中与C点等高处是小球到达的最低点（不计空气阻力）。下列说法正确的是（）A．到达A点时，小球的动能最大B．下落过程中，小球重力势能一直减小、动能先增大后减小、小球与弹簧机械能守恒C．到达C点时，小球的动能为零，受到的重力与弹簧的弹力是一对平衡力D．从A到B，小球减少的重力势能等于增加的动能10．如图，弹簧的左端固定，右端连接一个小球，把它们套在粗糙的水平杆上（小球与地面不接触且不计空气阻力），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。则下列说法正确的是（）A．小球从a运动到c的过程中，小球机械能最大的位置在a点B．小球从a运动到c的过程中，小球机械能最大的位置在b点C．小球从a运动到c的过程中，小球机械能最大的位置在b点左侧D．小球从a运动到c的过程中，小球机械能最大的位置在b点右侧二、填空题11．运动物体在一对平衡力的作用下直线运动，机械能将_________改变（选填“可能”、“一定不”或“一定”）：当撤掉这一对平衡力时，该物体将_____，动能将________（选填“变大”、“变小”或“不变”）。竖直向上抛出的篮球在空中上升时的动能_______，重力势能__________（选填“变大”、“变小”或“不变”）。12．如图所示，粗糙的弧形轨道竖直固定在水平面上，钢球从C点由静止释放，经过B点到达最低点O，然后到达另一侧与B点等高的点A时刚好速度为零。由O到A点过程中，______能转化为重力势能，______点的动能最大，从C点到B点的过程中，机械能的总量______（选填“变大”、“变小”或“不变”）。13．如图所示是某商场的自动扶梯，扶梯的部分几何尺寸如图所示，重500N的小华站在该扶梯上从商场一楼到二楼，已知扶梯以1m/s的速度匀速上行，则扶梯对他做的功是______J，对他做功的功率是______W，小华上升过程中动能大小______（选填“变大”、“变小”或“不变”），机械能大小______（选填“变大”、“变小”或“不变”）。14．甲站在0.5m/s匀速上行的自动扶梯上，乙站在0.7m/s匀速下行的自动扶梯上．甲、乙两人质量相等，甲上行中动能_____（填“增加”“不变”或“减少”）．某时刻他们的位置如图所示，该时刻甲的重力势能____乙的重力势能，甲的机械能___乙的机械能（填“大于”“等于”或“小于”）．15．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”）。16．如图所示是蹦极过程的示意图，其中A点为弹性绳上端的固定点，B点为弹性绳下端没有人的时候自然下垂时下端的位置，C点为弹性绳下端有人的时候自然下垂静止时的位置，D点为蹦极过程中人能够达到的最低点，则蹦极过程中速度最大的位置是____（选填“A”、“B”、“C”或“D”），从B到C的过程中的能量转化情况是______．（不计空气阻力）17．如图所示，原长为L的轻质弹簧一端固定在竖直墙面上，另一端与水平面上的木块相连。推动木块压缩弹簧，其左端至A点时，弹簧具有的弹性势能为22J；松手后，木块在弹簧的作用下往复运动若干次后静止，此时弹簧具有的弹性势能为2J，则木块运动过程中克服阻力做的功是______J。整个运动过程中木块速度最大时其左端可能位于______（选填：“B”、“C”或“D”）点。18．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______。三、实验题19．小明在老师的指导下用小球和弹簧等器材进行了如下实验与探究（不考虑空气阻力，g=10N/kg）；让小球从某高度处由静止开始下落到竖直放置的轻弹簧上（如图甲），在刚接触轻弹簧的瞬间（如图乙），小球速度为5m/s，从小球接触弹簧到将弹簧压缩至最短（如图丙）的整个过程中，得到小球的速度v和弹簧缩短的长度∆x之间的关系如图丁所示，其中A为曲线的最高点，已知轻弹簧每受到0.1N的压力就缩短1cm，并且轻弹在全过程中始终发生弹性形变。

（1）从小球接触弹簧到将弹簧压缩至最短的过程中，小球动能的变化情况是___________，小球机械能的变化情况是___________；（2）实验中所用小球的质量为___________kg，全过程中，弹簧中弹力的最大值为___________N；（3）如图，当弹簧的压缩量最大时，小球的速度为0，此时，小球处于___________（填“平衡”或“非平衡”）状态。20．小明在老师的指导下用小球和弹簧等器材进行了如下实验与探究（不考虑空气阻力，g取10N/kg）：让小球从某高度处由静止开始下落到竖直放置的轻弹簧上（如图甲），在刚接触轻弹簧的瞬间（如图乙），小球速度为5m/s。从小球接触弹簧到将弹簧压缩至最短（如图丙）的整个过程中，得到小球的速度和弹簧缩短的长度△x之间的关系如图丁所示，其中A为曲线的最高点。已知该轻弹簧每受到0.1N的压力就缩短1cm，并且轻弹簧在全过程中始终发生弹性形变。（1）从小球接触弹簧到将弹簧压缩至最短的过程中，小球动能的变化情况是_________，小球机械能的变化情况是______________。（2）实验中所用小球的质量为_____kg，全过程中，弹簧中弹力的最大值为_____N。（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______态（选填“平衡”或“非平衡”）。（4）已知物体的重力势能表达式为EP=mgh，动能表达式为：；其中m为物体的质量，h为物体距离水平地面的高度，v为物体的运动速度，g为常量，取10N/kg。若本题中弹簧的原长为1m，则本题的小球是从距离地面________m的位置下落的。21．小静和小雷观看台球比赛时发现：有时运动的白球去撞击一个静止的彩球后，白球会立即静止在碰撞时的位置，而被撞的彩球似乎接替了白球，沿白球原来的运动方向，以几乎相同的速度向前运动，如图甲所示。小静据此设计了如图乙所示的实验装置（将一个两端翘起、中间水平的轨道固定在水平桌面上，取两个小球A、B，将B球静置于轨道的水平部分，将小球A从斜面的某一高度h1处静止释放，撞击后，B球向前运动并冲上轨道右端斜面最大高度h2），探究动能与势能转化和转移时的规律。

（1）A球从斜面滑下的过程中，______能转化为动能；（2）B球由静止变为运动是因为B球在碰撞中获得了______能，这也说明力能改变物体的______；（3）实验时发现撞击后，h2小于h1小静猜想这可能是小球运动过程中克服______做功造成的。为了验证这一猜想，小静操作如下：a、控制A球从斜面上的______（选填“同一”或“不同”）高度自由滚下；b、改变小球运动导轨的粗糙程度，并记录B球在斜面上的最高高度h2小静在多次实验后发现：导轨越光滑，h2越接近h1由此可推论得出：在动能与势能的相互转化过程中，若没有摩擦阻力影响，物体的机械能将______（选填“变小”“不变”或“变大”）；（4）小雷猜想白球与彩球碰撞后的运动情况可能与两球的质量有关。于是小雷找来天平测量了白球和彩球的质量，发现它们质量相同，因此他认为白球与彩球碰撞后的运动情况与两球的质量无关。你认为小雷的结论是______（选填“正确”或“错误”）的。22．物理兴趣小组研究物块从斜面由静止下滑至底端过程中势能变化量与动能变化量的大小关系。他们选取了倾角、长度相同但材料不同的斜面进行实验，已知玻璃表面最光滑，木板表面其次，石板表面较为粗糙。他们将物块放在斜面A位置由静止下滑，如图所示，用传感器测出物块在A、B、C、D、E五个位置时的势能Ep、动能Ek大小，并将数据记录在表格中。物块位置势能Ep/焦动能Ek/焦（玻璃表面）动能Ek/焦（木板表面）动能Ek/焦（石板表面）A1.000.000.00B0.750.170.150.12C0.500.340.300.24D0.250.510.450.36E0.000.680.600.48①请填写表格中空缺的数据______；②请分析物块的势能、动能的大小变化情况，______；③分析表中数据及相关条件，物块从同斜面由静止下滑至底端过程中与的大小关系是______；请分析前面一空中的与的大小关系的原因：______。23．在观察如图小球摆动时动能和势能转化的实验中，小明发现小球每摆一个来回的时间似乎都相同，于是他产生了猜想，小球每摆动一次所用的时间t（a）可能跟小球的质量m有关：（b）可能跟绳子的长度L有关；（c）可能跟小球移开的距离s有关．为验证自己的猜想，他在竖起的木板上画出方格，用瓶子代替小球，并在瓶内装大米来改变质量，则：（1）除图中所示的器材外，还需要的测量器材有____________，____________．（2）在测出不同条件下，瓶子来同摆动一次所用的时间后，得到表中的数据，则：为了研究与L关系，需选择序号为____________的三组实验数据进行分析；序号瓶子质量m/g移开距离s/格悬线长度L/格来回时间t/s1203122.12403122.13603122.14602122.15601122.1660391.9760361.5（3）通过分析表中的数据可以得出初步的结论：t与_______无关而与_______有关．（均填字母）（4）实验中发现，瓶子摆动一次的时间很难测准，请你帮他想个更准确的测量方法____________．24．阅读短文，回答问题小华在观看台球比赛时发现：有时运动的白球去撞击一个静止的球后，白球会立即静止在碰撞时的位置，而被撞的球似乎接替了白球，沿白球原来的运动方向，以几乎相同的速度向前运动，如图甲所示．小华想：白球碰撞后立即静止，被撞的球是以白球撞前相同大小的速度运动出去的吗？通过了解和初步实验，小华发现只有当体积和质量均相同的两球，而且球心在同一直线上相碰时，才可能出现上述现象．为进一步探究，她设计了下述实验方案：将一个两端翘起、中间水平的轨道固定在水平桌面上，取两个相同的台球A、B，将B球静置于轨道的水平部分，A球置于轨道左端斜面上某处，测出该点到水平桌面的高度h1，如图乙所示，释放A球，撞击后，A球静止，B球向前运动并冲上轨道右端斜面能到达的最高点，测出该点的高度h2．通过比较h2与h1的大小关系即可作出判断．请你作答以下问题：（1）A球从斜面滑下的过程中，_______能转化为动能．（2）B球由静止变为运动是因为B球在碰撞中获得了_______能．（3）已知重力势能的计算公式为EP=mgh，动能的计算公式为Ek=1/2mv2．若轨道光滑，则碰撞前瞬间A球运动速度的表达式VA=________；若h2=h1，则说明B球被撞后开始运动的速度VB_______VA（选填“＞”、“=”或“＜”）．（4）在实际实验中，测出的h2总小于h1，若导致这一现象的原因是轨道不光滑，那么，在阻力不可避免的情况下，你认为小华的设计是否还有价值？_______25．某小组同学发现，水平抛出的物体，其落地点的远近往往是不同的，如图所示。为了研究水平抛出的物体在水平方向上通过的距离s与哪些因素有关，他们用质量m不同的钢珠，在不同的高度h处，以不同的水平速度v抛出，利用实验室频闪照片记录下物体的运动轨迹，经测量计算后将相关数据记录在表格中：实验序号123456789钢珠质量m(克)302010101010101010高度h(厘米)454545202020808040水平速度v(厘米/秒)303030204080408080水平距离s(厘米)99948161632(1)分析比较表中实验序号1、2与3中数据及相关条件可知，水平抛出物体的s与m_____关(选填“有”或“无”)；(2)分析比较表中实验序号4、5与6中数据及相关条件可知：水平抛出的物体，___________；(3)分析比较表中实验序号________中数据及相关条件，可得出水平抛出物体的s与h的关系。请判断表中实验序号10中s_______(选填“大于”、“等于”或“小于”)16厘米。26．某小组同学用实验小车去撞击同一木块来研究小车的动能与小车的质量和速度之间的关系，实验时利用DIS装置精确地测出了小车撞击木块时的速度，小车撞击木块后与木块一起向前滑动，该同