专题12机械能及能量守恒（第4期）

专题12机械能及能量守恒（解析版）（第4期）一、选择题1.（2022·株洲）如图甲和乙分别表示巩立姣用力推铅球过程中的两个时刻。在由甲至乙的过程中（）。A.运动员对铅球没有做功；B.铅球运动状态没有发生变化；C.铅球的机械能逐渐增大；D.以持球的手掌为参照物铅球是静止的【答案】CD。【解析】A．推铅球时，对铅球施加了力，铅球在力的方向上通过了距离，所以运动员对铅球做了功，故A错误；B．推铅球的过程中，铅球运动的速度发生了变化，运动状态发生了改变，故B错误；C．推铅球的过程中，运动员对铅球做功，铅球的质量不变，速度变大，动能变大，高度变大，重力势能变大，机械能变大，故C正确；D．以持球的手掌为参照物，铅球与手之间没有位置的变化，所以铅球是静止的，故D正确。故选CD。2.（2022·张家界）我国2022年正在进行空间站的在轨建造，建成国家太空实验室，并将开展系列太空实验。关于神舟十四号飞船的相关说法，不正确的是（）。A.火箭在加速上升过程中，动能增大，机械能增大；B.火箭通过向下喷气获得向上的推力；C.飞船与空间站交会对接后，飞船相对空间站是运动的；D.太空实验实况直播通过电磁波传回地面【答案】C。【解析】A．火箭在加速上升过程中，速度在增大，高度在增大，质量不变，动能增大，重力势能增大，机械能增大，故A正确，不符合题意；B．火箭向下喷出燃气时，给燃气向下的作用力，根据力的作用是相互的，燃气给火箭一向上的作用力，使火箭获得向上的推力，故B正确，不符合题意；C．飞船与空间站交会对接后，飞船相对于空间站没有位置的变化，所以飞船相对于空间站是静止的，故C错误，符合题意；D．由于电磁波可以在真空中传播，而且电磁波能传递信息，所以太空实验实况直播的实况是通过电磁波传到地面的，故D正确，不符合题意。故选C。3.（2022·抚顺、葫芦岛）2022年6月5日11时许，整流罩打开，神舟十四号飞船成功入轨，展开太阳能帆板。飞船将在大气层外沿椭圆形轨道绕地球运动。下列说法正确的是（）。A.整流罩与大气层摩擦后温度升高，是通过做功的方式使其内能增加的；B.太阳能电池板可将光能转化为电能；C.太阳能是可再生能源；D.飞船从近地点向远地点运动时，动能增大，势能减小【答案】ABC。【解析】A．整流罩与大气层发生剧烈摩擦，温度升高，克服摩擦做功，机械能转化成内能，内能增加，所以是通过做功的方式使其内能增加的，故A正确；B．太阳能电池板将太阳能中的光能转化为电能，故B正确；C．太阳能可以在自然界源源不断地从自然界中获得，所以是可再生能源，故C正确；D．飞船在大气层外绕地球运动，不受空气阻力，机械能保持不变，从近地点向远地点运动时，速度变小，动能变小；高度变大，重力势能变大，动能转化为重力势能，故D错误。故选ABC。4.（2022·济南）爸爸开车带着小明行驶在高速公路上，小明看到图所示的限速标志，想起了学过的“动能”的知识，也产生了一系列有关的问题。其中最有探究价值且易于探究的是（）。A.物体的动能与物体的形状是否有关？B.物体的动能与它的速度有什么关系？C.物体的动能与它的质量和速度有什么关系？D.物体的动能与哪些因素有关？【答案】C。【解析】ABC．由图可知，三种汽车质量不同，限制的速度不同，从质量和速度两个方面进行探究动能，动能的大小与物体的形状无关，最有探究价值且易于探究的是物体的动能与它的质量和速度有什么关系，故C符合题意，AB不符合题意；D．“物体的动能与哪些因素有关？”这问题不具体，范围较广，故D不符合题意。故选C。5.（2022·菏泽）2022年4月16日神舟十三号飞船返回舱在东风着陆场平安落地，标志着我国空间站关键技术验证阶段的最后一次飞行任务结束。在返回舱减速下落的过程中（）。A.动能减少，重力势能不变 B.动能不变，重力势能减少C.机械能不变 D.机械能减少【答案】D。【解析】在返回舱减速下落的过程中，质量不变，速度变小，故动能变小；因高度变小，故重力势能变小；动能和势能统称为机械能，故机械能变小。故ABC不符合题意，D符合题意。故选D。6.（2022·潍坊）图甲所示为工人师傅乘坐吊篮在高空粉刷楼体外墙的情景，吊篮可在电动机的作用下实现升降，其简化结构原理如图乙所示。吊篮的质量为，两名工人及工具的总质量为，某次吊升过程中，吊篮在内匀速上升了。不计滑轮重、绳重和摩擦，关于该过程的分析正确的是（）。A.吊篮的动能不变 B.吊篮的机械能守恒C.电动机对绳子的拉力为 D.电动机拉动绳子的功率为【答案】AD。【解析】AB．吊篮匀速上升的过程，质量不变，速度不变，高度升高，所以动能不变，重力势能变大，机械能变大，机械能不守恒，故A正确，B错误；C．由图示知，承重绳子为4根。不计滑轮重、绳重及摩擦时，电动机对绳子的拉力故C错误；D．绳子在30s内移动的距离s=4h=4×6m=24m绳子移动的速度电动机拉动绳子的功率P=Fv=600N×0.8m/s=480W故D正确。故选AD。7.（2022·烟台）如图所示，用绳子把一块橡皮悬挂起来把橡皮贴近自己的鼻子稳定后松手，头保持不动，橡皮向前摆去又摆回来，不会碰到鼻子。下列说法正确的是（）。A.橡皮在摆动的过程中机械能保持不变；B.橡皮摆动到最低点时动能最小；C.橡皮在下降过程中，重力势能转化为动能；D.橡皮在上升过程中，重力势能转化为动能【答案】C。【解析】A．由于在摆动中，橡皮受到了空气阻力，故机械能不守恒，故A错误；

B．橡皮在最低点时，高度最低，速度最快，所以重力势能最小，动能最大，故B错误；C．橡皮在下降过程中，重力势能减小，动能增加，即重力势能转化为动能；故C正确；D．橡皮在上升过程中，重力势能增加，动能减小，是动能转化为重力势能；故D错误。故选C。8.（2022·南通）下列四个情境中，属动能转化为势能的是（）。A.拉弓放箭 B.踩板下滑C.秋千上摆 D.弹簧拉车【答案】C。【解析】A．拉弓放箭过程是将弓的弹性势能转化为箭的动能，故A不符合题意；B．踩板下滑的过程是重力势能转化为动能，故B不符合题意；C．秋千上摆的过程，是动能转化为重力势能，故C符合题意；D．弹簧拉车的过程是弹簧的弹性势能转化为车的动能，故D不符合题意。故选C。9.（2022·日照）“粽叶又飘香，颗粒正归仓。建设新时代，农民丰收忙。”如图所示，斜向上的传送带将小麦匀速运送到高处粮仓的过程中，其中1kg小麦的（）。A.动能不变 B.重力势能不变C.机械能不变 D.动能与重力势能的和不变【答案】A。【解析】A．1kg小麦的质量不变，匀速上升时速度不变，因此动能不变，故A符合题意；B．1kg小麦的质量不变，高度变大，因此重力势能变大，故B不符合题意；CD．物体的机械能是物体的动能和势能之和，由于小麦的动能不变，重力势能变大，因此小麦的机械能变大，动能与重力势能的和变大，故CD不符合题意。故选A。10.（2022·滨州）2022年2月北京冬奥会，中国代表团共收获9金4银2铜共15枚奖牌，金牌数和奖牌数均创历史新高。如图为高速摄影机记录的单板滑雪男子大跳台金牌得主苏翊鸣在比赛中，从跳台起跳到落地过程的情景。下列关于这一过程说法正确的是（）。A.他从起跳到最高点的过程中，动能逐渐转化成重力势能；B.他起跳后到达最高点时，机械能最大；C.他从空中下落过程中，重力做功越来越慢；D.他从起跳到落地的整个过程中，机械能是守恒的【答案】A。【解析】A．他从起跳到最高点的过程中，质量不变，速度逐渐变小，高度逐渐升高，动能逐渐变小，重力势能逐渐增大，动能逐渐转化成重力势能，故A正确；B．由于存在阻力，他起跳后到达最高点的过程中，机械能不断减小，在最高点机械能最小，故B错误；C．他从空中下落过程中，速度越来越大，由得，重力做功越来越快，故C错误；D．由于存在阻力，他从起跳到落地的整个过程中，机械能不断减小，机械能不守恒，故D错误。故选A。11.（2022·攀枝花）2022年北京冬奥会赛场上，我国选手谷爱凌摘得自由式滑雪大跳台比赛的金牌。谷爱凌离开跳台后，从低处向高处跃起后下落，在此过程中（）。A.动能一直减小 B.重力势能一直减小C.动能先减小后增大 D.重力势能先减小后增大【答案】C。【解析】AC．谷爱凌离开跳台后，从低处运动到高处时，质量不变，速度减小，动能减小，从高处运动到低处时，质量不变，速度增大，动能增大，所以整个过程动能先减小后增大，故C符合题意，A不符合题意；BD．谷爱凌离开跳台后，从低处运动到高处时，质量不变，高度增大，重力势能增大，从高处运动到低处时，质量不变，高度减小，重力势能减小，所以整个过程重力势能先增大后减小，故BD不符合题意。故选C。12.（2022·镇江）如图1所示，物体M静止在电梯底部，其上表面通过轻质弹簧与电梯顶部相连。M对电梯底部的压力用F表示，忽略M和电梯的形变，0~t1内，电梯静止，弹簧处于伸长状态，t1时刻后电梯由静止开始沿竖直方向运动。0~t4内，F随时间t变化的图线如图2所示，则（）。A.t1~t2内，电梯可能向上运动 B.t2~t3内，M的机械能保持不变C.t3~t4内，电梯一定做加速运动 D.t1~t4内，弹簧对M的拉力不变【答案】D。【解析】A．物体M静止在电梯底部，弹簧处于伸长状态，0~t1内，电梯静止，物体也处于静止，受力平衡，则受到重力G，地面的支持力F和弹簧的拉力T，由于压力与支持力是相互作用力，大小是相等的，则有G=F2+T当t1~t2内，压力变为小于F2的F1，弹力和重力不变，此时G>F1+T则物体受力不平衡，由静止变为运动，速度变大了，则运动方向与较大的力方向相同，说明电梯是向下加速运动的，故A不符合题意；B．t2∼t3内，压力恢复到静止时的大小，说明受力平衡，因而是匀速下降，动能不变，而重力势能减小，机械能减小，故B不符合题意；C．t3∼t4内，压力F3大于F2，此时G<F3+T如果电梯向下运动则是减速运动，如果向上运动，则是加速运动，，故C不符合题意；D．由于忽略M和电梯的形变，因而弹簧的长度始终不变，形变大小不变，因而弹簧的弹力保持不变，t1∼t4内，弹簧对M的拉力不变，故D符合题意。故选D。13.（2022·襄阳）一辆新能源电动汽车匀速驶上斜坡的过程中（）。A.动能增大 B.动能减小C.重力势能增大 D.重力势能减小【答案】C。【解析】汽车匀速驶上斜坡的过程中，汽车的质量不变、速度不变，动能不变；汽车的质量不变、高度增大，重力势能增大，故C符合题意，ABD不符合题意。故选C。14.（2022·青岛）北京冬奥会的成功举办，大大激发了国民参与冰雪运动的热情。某滑雪爱好者从雪坡高处的A点由静止自由滑下，经坡底的B点后，继续在水平滑道上滑行，最后停在C点。关于滑雪者的机械能，下列分析正确的是（）。A.在A点动能为零，重力势能最大 B.从A到B的过程中重力势能逐渐减小C.从B到C的过程中动能逐渐增大 D.从A到C的过程中机械能不变【答案】AB。【解析】A．A点由静止自由滑下，A点的速度为零，故滑雪者的动能为零，高度最高，故重力势能最大，故A正确；B．从A到B的过程中，质量不变，高度越变越小，故重力势能逐渐减小，故B正确；C．从B到C的过程中，需要克服摩擦力做功，故动能逐渐减小，故C错误；D．由于到C点就停止了，说明在滑雪的过程中，受到了摩擦力，克服摩擦力做功，从A到C的过程中机械能转化为内能，机械能逐渐减小，机械能不守恒，故D错误。故选AB。15.（2022·呼和浩特）荡秋千是一种喜闻乐见的运动，在越荡越高的欢乐中，享受的是激情与健身的欢欣。如图所示，晨光同学在荡秋千。他从A点自由出发，经过最低点B和与A点等高的C点，到达右侧最高点D返回。经测量，D点高于A点和C点。晨光同学从A到D的过程中，下列判断正确的是（）。A.A点和D点机械能相等；B.到达B点时，受力平衡；C.在此过程中，只有机械能与内能之间相互转化；D.从A点到D点，其机械能增加【答案】C。【解析】ACD．晨光同学在当秋千的过程中，克服重力和空气阻力做功，机械能逐渐转化为内能，机械能不断减小，故AD错误，C正确；B．到达B点时，晨光同学没有保持静止或者匀速直线运动状态，处于非平衡状态，受力不平衡，故B错误。故选C。二、填空题16.（2022·铜仁）目前，中国是世界上高铁规模最大、发展速度最快的国家。坐在行驶列车上的乘客以自己为参照物，列车是（选填“静止的”或“运动的”）；列车进站时动能______（选填“增大”“不变”或“减小”）候车时，需站在安全黄线以外，是因为列车经过时，空气流速变大，压强变______，形成压强差，造成安全事故。【答案】①.静止的；②.减小；③.小。【解析】[1]坐在行驶列车上的乘客，与列车之间的位置没有发生变化，以乘客为参照物，列车是静止的。[2]动能的大小与速度和质量有关，质量越大，速度越大，动能越大；列车进站时，速度减小，动能减小。[3]根据流体压强与流速的关系可知，流速大的地方，压强小，列车经过时，人与列车之间的空气流速大，压强小，人身后的空气流速小，压强大，所以人容易被前后的压强差压向列车，造成安全事故。17.（2022·淮安）如图所示，排球课的垫球基本动作训练中，离开胳膊后的排球能继续向上运动，是因排球具有______，排球上升过程中，具有的动能逐渐______（选填“变小”“不变”或“变大”）。【答案】①.惯性；②.变小。【解析】[1]惯性是物体的固有属性，离开胳膊后的排球能继续向上运动，是由于排球具有惯性，因而能够保持原来的运动状态向上运动。[2]排球上升过程中，高度变大，重力势能增大，速度变小，动能减小，动能转化为重力势能。18.（2022·金昌）频频发生高空抛物坠物致人伤亡事件严重危害人民群众生命财产安全，原因是物体所处的高度越高，物体所具有的重力势能越______（选填“大”或“小”），当高处的物体坠落时，因重力势能转化为______能，从而带来安全隐患。【答案】①.大；②.动。【解析】[1]重力势能大小与物体的质量及高度有关，质量不变时，物体所处的高度越高，具有的重力势能越大。[2]当高处的物体坠落时，质量不变，高度减小，重力势能减小；速度增大，动能增大，所以这个过程中物体的重力势能转化为动能。19.（2022·济南）把常用的按钮式圆珠笔笔尖朝上用力按下后放手，它会弹起很高。把它拆开后发现，它能弹起的原因是内部装有一根弹簧，如图甲所示。小强仔细观察后发现，圆珠笔弹起的过程可以分为“A：按下后放手”到“B：获得一个向上的速度”再到“C：向上运动到达最高点”，如图乙所示。圆珠笔在“A→B”阶段，___________转化为动能；圆珠笔在“B→C”阶段，动能转化为___________。【答案】①.弹性势能；②.重力势能。【解析】[1]A到B阶段，弹簧形变所具有的弹性势能转化为圆珠笔的动能。[2]B到C阶段，圆珠笔的质量不变，速度变小，高度变大，动能减小，重力势能增大，动能转化为重力势能。三、实验题20.（2022·金昌）如图所示，摆线的长度L相同，小球A、B的质量mA＜mB，悬线与竖直方向之间的夹角θ1＜θ2。（1）图甲、乙中，同时由静止释放A、B两球，观察到它们并排摆动且始终相对静止，同时到达竖直位置，这表明两小球在摆动过程中任一时刻速度大小与小球的______无关；（2）小强设计用如图所示装置探究“物体的动能大小与哪些因素有关”。小球按图示位置由静止释放，当小球摆动到竖直位置时，恰好与静止在水平面上的木块C发生碰撞，木块都会在水平面上滑行一定距离后停止，本实验中通过比较______反映小球撞击木块C前的动能大小，这种研究方法叫______（选填“控制变量法”或“转换法”）；（3）根据乙、丙所示的探究过程，他观察到图丙中木块C撞得更远，可得出结论：小球的动能大小与______有关（选填“速度”、“高度”或“质量”）；（4）若水平面绝对光滑且足够长，木块C被撞击后，它将做______直线运动（选填“减速”、“匀速”或”“加速”）；（5）在探究小球动能与质量的关系时，有同学提议可以在水平面桌面上将同一根弹簧压缩相同的程度，分别弹出质量不同的小球去撞击木块，撞击木块时小球的动能______（选填“相等”或“不相等”），该方案______（选填“正确”或“错误”）。【答案】①.质量；②.木块移动的距离；③.转换法；④.速度；⑤.匀速；⑥.相同；⑦.错误。【解析】（1）[1]图甲、乙中，小球A、B的质量不同，但从相同的高度同时由静止释放，它们并排摆动且始终相对静止，同时到达竖直位置，说明两个小球在任一时刻速度相同，这表明两小球在摆动过程中任一时刻速度大小与小球的质量无关。（2）[2][3]小球与木块碰撞，小球动能越大，对木块做的功越多，木块移动的距离越大，所以通过比较木块移动的距离可以比较小球撞击木块C前的动能大小；通过木块移动的距离比较小球动能的大小，这种研究方法叫转换法。（3）[4]因为θ1＜θ2，所以图丙中小球比图乙中小球释放时的高度更高，小球摆动到竖直位置时的速度更大，把木块撞得更远，说明小球的动能大小与速度有关。（