11.4机械能及其的转化

11.4机械能及其转化【巩固精练】人造卫星沿椭圆轨道绕地球运行。它从近地点向远地点运动过程中（）A．动能增大，势能减小，机械能不变B．动能增小，势能减大，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【答案】B【解析】从动能和势能大小的影响因素进行判断：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。势能大小的影响因素：质量、相对高度。质量越大，相对高度越高，势能越大。人造卫星在太空运行时，没有克服摩擦做功，机械能守恒。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。所以它由近地点向远地点运行时，质量不变，相对地面的高度增大，势能增大；速度减小，动能减小，总机械能不变。

故选：B。如图是皮球落地后弹起过程中每隔相等时间曝光一次所拍摄的照片．由图可知，下落过程中，皮球的速度，离开地面上升的过程中，皮球重力势能，动能．皮球运动过程中的机械能（均选填“增大”、“减小”或“不变”）。【答案】增大；增大；减小；减小。【解析】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。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。机械能等于动能和势能之和，不计阻力，机械能守恒。皮球下落过程中，由于受到重力的作用，皮球的速度越来越大；皮球离开地面上升的过程中，质量不变，高度增加、速度减小，因此重力势能增大，动能减小，由于空气阻力的作用，机械能减小。

故答案为：增大；增大；减小；减小。如图所示，捻动滚摆的轴使它升高后释放，可以观察到滚摆沿着悬线向下运动，此过程中，它的能减小，能增加。滚摆到最低点后又上升，每次上升的高度逐渐减小，这说明滚摆具有的机械能（填“减小”、“增大”或“不变”）。【答案】重力势；动；减小。【解析】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。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。机械能＝动能＋势能，物体没有发生弹性形变时，势能只考虑重力势能。滚摆沿着悬线向下运动的过程中，质量不变，高度减小，速度增大，故重力势能减小，动能增加；说明重力势能转化为了动能；滚摆到最低点后又上升，每次上升的高度逐渐减小，说明存在阻力，故机械能减小。

故答案为：重力势；动；减小。在一次军事演习中，一架飞机沿水平方向一边匀速飞行一边投放军用物资，在此过程中飞机的动能（选填“变大”、“变小”或“不变”），飞机的重力势能_______（选填“变大”“变小”或“不变”），物资在加速下落过程中，动能和重力势能之间的转化情况是：。【答案】变小；变小；

重力势能转化成动能。【解析】影响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；影响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。飞机沿水平方向一边匀速飞行一边投放军用物资，在此过程中飞机的速度不变，质量变小，所以动能变小；物资在加速下落过程中，质量不变，高度变小，重力势能变小，但速度越来越快，动能越来越大，所以，重力势能转化为动能。故答案为：变小；变小；

重力势能转化成动能。如图是竖直向上抛出的小球上升过程中每隔相等的时间曝光一次所得的照片。从图中可以判断：小球在a、b位置间的平均速度

（选填“大于”、“小于”或“等于”）在c、d位置间的平均速度；在上升过程中，小球的重力势能

（选填“逐渐增大”、“逐渐减小”或“不变”）。【答案】大于；逐渐增大。【解析】比较物体运动快慢的方法：一是在相同时间内比路程，路程越大，速度越大；二是在相同路程内比时间，时间越短速度越大；重力势能的大小和物体的质量、高度有关。由图可以看出，在相同时间内，小球在ab位置间运动的路程大于小球在cd间运动的路程，所以小球在a、b位置间的平均速度大于在c、d位置间的平均速度；在上升过程中，小球的质量不变，高度逐渐变大，所以小球的重力势能逐渐增大。

故答案为：大于；逐渐增大。重庆市主城区“半小时交通”的又一里程碑重庆轻轨，如图1所示，东起渝中区较场口，西至大渡口新山村，运行线路如图2所示．轻轨一期工程将于2004年6月完成并运行（东起较场口，西至大堰村），列车全程运行时间为30min（包括停车时间）．已知从较场口发车到牛角沱需10min（包括停车时间），较场口到牛角沱的轻轨铁路长约5km，则较场口到大堰村的轻轨线长约为____________km．（假设运行中各段的平均速度都相等）如何有效地提高能量利用率是人类所面临的一项重要任务．图3是某轻轨车站的设计方案示意图，该图表明与站台前后连接的轨道都有一个小坡度．请你说明这种设计可以节能的理由_____________________。【答案】15；车进站时将动能转化为重力势能，出站时将重力势能转化为动能。【解析】根据速度公式先算出列车从较场口到牛角沱这段时间的平均速度，再由速度公式的变形公式s＝vt求出较场口到新山村的轻轨线长。车进站时，车要停下来，而车此时是有很大的动能，若刹车，就把这些动能转化为内能而损耗，如果进站是上坡，可以把动能转化为重力势能贮存起来，在出站时若是下坡，则可以把重力势能转化为动能，起到节能的作用。较场口到牛角沱的路程s＝5km，车的运动时间t＝10min，平均速度：，列车全程运行时间30min，较场口到大堰村的轻轨线长约为；车进站时的部分动能转化为重力势能，减小因刹车消耗的机械能（动能）；车出站时储存的重力势能又转化为动能，起到节能的作用。

故答案为：15；车进站时将动能转化为重力势能，出站时将重力势能转化为动能。有一种运动叫蹦极，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，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，运动员从O点到C点的运动过程中忽略空气阻力，则（）A.从O至C运动员速度一直减小B.从O点至A点运动员机械能不守恒,从A点至C点机械能守恒C.从O至A过程中运动员速度增大，从A至C过程中运动员速度减小D.从O至B过程中运动员速度增大，从B至C过程中运动员速度减小【答案】D【解析】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；影响弹性势能的因素是弹性形变的程度。根据动能、重力势能弹性势能影响因素的情况得出动能、重力势能、弹性势能的大小情况。再根据能量变化的规律：减小的能量转化为增大的能量得出答案。当重力大于弹性绳对运动员拉力时，运动员做加速运动；当弹性绳对运动员拉力大于重力时，运动员做减速运动。从O至A的过程中，忽略空气阻力，运动员质量不变，做加速运动，速度增大，动能增大，高度变小，重力势能减小，重力势能转化为动能，机械能守恒；

从A点至C点时人的机械能转化为弹性绳的弹性势能，所以运动员的机械能不守恒；

由题知，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；

从A至B的过程中，重力大于弹性绳对运动员的拉力，运动员做加速运动，速度增大；

从B至C的过程中，弹性绳对运动员的拉力大于重力，运动员做减速运动，速度逐渐减小；

综上分析可知，从O至B过程中运动员速度增大，从B至C过程中运动员速度减小；

综上所述故ABC错误，D正确。

故选：D。一根细长绳的下端系一金属小球，上端固定，制成一个摆，把小球拉离竖直位置松手，让他摆动起来，如图所示，可以观察到小球摆动过程中摆动的幅度会逐渐减小，最终停下来，对于小球在摆动过程中的能量转化情况，下列说法不正确的是（）A.小球从高处向低处摆动过程中，势能部分转化为动能B.小球从低处向高处摆动过程中，动能部分转化为势能C.小球摆动过程中机械能守恒D.小球依次经过最低点时，动能会逐渐减少【答案】C【解析】物体的动能由质量和速度决定，重力势能由质量和高度决定，分析摆动过程中质量、速度、高度的变化，判断出动能和重力势能的转化；机械能守恒的条件：只有动能和势能的相互转化或者只有重力做功，机械能才守恒。A选项，小球从高处向低处摆动过程中，质量不变，高度降低，重力势能减小，速度增大，动能增大，所以是重力势能转化为动能；

B选项，小球从低处向高处摆动过程中，质量不变，高度升高，重力势能增大，速度减小，动能减小，所以是动能转化为重力势能；

C选项，小球在摆动过程中，除重力做功外，还有空气阻力做功，所以机械能不守恒；

D选项，由于小球在摆动过程中，机械能越来越小，所以到达最低点的动能会逐渐减小。

故选：C。【能力进阶】如图所示，苹果树上结有甲、乙、丙三个质量相等的苹果，哪一个苹果的重力势能最大（）A．甲B．乙C．丙D．一样大【答案】C【解析】根据重力势能的大小和质量以及物体所处的高度有关进行解答。甲、乙、丙三个苹果的质量相等，从图上可以看出丙所处的位置高度最高，所以丙的重力势能最大。

故选：C。【思维拓展】在探究“物体动能的大小与哪些因素有关”的实验中，小丽同学设计了如图所示甲、乙、丙三次实验。让铁球从同一斜面上某处由静止开始向下运动，然后与放在水平面上的纸盒相碰，铁球与纸盒在水平面上共同移动一段距离后静止。hhS2hS1mS3m甲乙丙要探究动能大小与物体质量的关系应选用_____________两图；实验中应保证______

________________相同，为了达到这一目的所采取的具体操作方法是______________________

____________________。⑵选用甲、丙两次实验可以得出的结论是________________________________。⑶该实验是通过观察______________________________来比较铁球动能的大小，从而得出结论的。下面的四个实例中也采用这种研究方法的是。⑷若水平面绝对光滑，铁球将做_______________________________运动。【答案】（1）甲、乙铁球在水平面开始运动时的速度相同（铁球到达水平面时具有相同的初速度）让铁球从同一斜面的同一高度由静止开始运动（2）质量相同的物体，运动的速度越大，它具有的动能就越大（3）纸盒被撞击后移动的距离转换法（4）要探究动能大小与物体质量的关系，需保持物体的速度相同；质量不同，所以应使质量不同的小球从斜面的同一高度由静止滚下；要探究动能大小与物体质量的关系，应保持小球的速度相同，（2）分析图甲、丙所示两次实验，根据实验控制的变量与实验现象分析答题；由图示实验可知，甲、丙两次实验，球的质量相同，甲滚下的高度大于丙滚下的高度，甲将纸盒推动得更远，说明动能更大，可得质量相同的物体，运动速度越大，它具有的动能就越大；

（3）掌握转换法在实验中的应用，通过对纸盒做功的多少，来体现小球动能的大小，该实验是通过观察纸盒被撞击后移动的距离来比较铁球动能的大小的，这种方法是转换法；

（4）水平面光滑，则不存在摩擦力，铁球与纸盒做匀速直线运动。故答案为：（1）甲、乙铁球在水平面开始运动时的速度相同（铁球到达水平面时具有相同的初速度）让铁球从同一斜面的同一高度由静止开始运动（2）质量相同的物体，运动的速度越大，它具有的动能就越大（3）纸盒被撞击后移动的距离转换法（4）李明等几位同学准备探究“弹簧弹性势能的大小与什么因素有关”．同学们猜想：弹簧弹性势能可能与弹簧长度变化量和弹簧粗细有关．他们设计的实验装置如图，弹簧左端固定在墙上，放在水平面上，水平面A点左侧光滑，右侧粗糙．物体P压缩弹簧到B点后从静止释放，运动到C点弹簧恢复到原长与物体脱离，物体运动到D点停止．请补充完成他们的探究过程：⑴对同一根弹簧，物体P压缩弹簧至B点，从静止释放，运动到D点．测量之间的距离和之间的距离，并改变之间的距离，测多组数据，分析数据得到：弹簧长度变化量越大，弹性势能越大．⑵对原长相同、只有粗细不同的两根弹簧，物体P分别压缩弹簧至同一位置B点，从静止释放，运动到D点．分别测量之间的距离，改变压缩量，重复试验，分析数据得到：弹性势能与弹簧粗细有关．【答案】（1）BC；AD；BC；（2）AD。【解析】（1）弹性势能的大小和发生弹性形变的大小有关，弹簧被压缩的距离（BC）越大，弹性势能越大；本实验探究的是弹性势能和弹簧长度变化量之间的关系，所以必须测出弹簧长度变化量，即BC间的距离；弹性势能通过弹簧推动物体在粗糙表面上运动的距离远近来体现，所以必须测出AD间的距离；为了使结论具有普遍性，