作业10机械能及其转化

完成时间：月日天气：作业10机械能及其转化一、机械能动能、重力势能和弹性势能统称为机械能。二、动能和势能之间的相互转化1、在一定的条件下，动能和重力势能之间可以相互转化。如将一块小石块，从低处抛向高处，再从高下落的过程中，先是动能转化为重力势能后，后来又是重力势能转化为动能。2、在一定的条件下，动能和弹性势能之间可以相互转化。如跳板跳水运动员，在起跳的过程中，压跳板是动能转化为弹性势能，跳板将运动员反弹起来是弹性势能转化为动能。3、机械能守恒。如果一个过程中，只有动能和势能相互转化，机械能的总和就保持不变。这个规律叫做机械能守恒。4、水能和风能的利用：自然界的流水和风能都是具有大量机械能的天然资源。利用水能发电，一定量的水，上、下水位差越大，水的重力势能越大，能发出的电就越多。利用风能发电，在风力资源丰富的地区，可以同时安装几十台到几百台风力发电机，组成“风车田”联在一起供电。一、选择题1．关于机械能，下列说法正确的是（

）A．一个物体只具有动能，不能说就具有机械能B．一个物体只具有重力势能，也不能说是具有机械能C．一个物体只具有弹性势能，也不能说就是具有机械能D．以上说法都是错误的【答案】D【详解】A.动能属于机械能的一种，一个物体只具有动能，可以说它具有机械能；故A错误；B.重力势能属于机械能的一种，一个物体只具有重力势能，可以说它具有机械能；故B错误；C.弹性势能属于机械能的一种，一个物体只具有弹性势能，可以说它具有机械能；故C错误；D.ABC的说法都是错误的；故D正确．故选D.2．跳伞运动员在空中匀速下落的过程中（）A．重力势能不变 B．动能增加 C．机械能减小 D．机械能不变【答案】C【详解】跳伞运动员在空中匀速下落的过程中，质量不变，速度不变，高度减小，所以，动能不变，重力势能减小，机械能减小。故选C。3．2021年10月16号我国成功将神舟13号发射升空，在火箭加速上升过程中（）A．神舟13号的动能增大，重力势能减小B．神舟13号的动能减小，重力势能增大C．神舟13号的动能和重力势能都增大D．神舟13号的动能转化为重力势能【答案】C【详解】ABC．神州13号加速上升，质量不变，速度增加，高度增加，所以动能和势能均增加，故AB不符合题意，C符合题意；D．因为动能和势能均增加，所以不存在动能转化为重力势能，故D不符合题意。故选C。4．小明背着书包从教学楼的一楼匀速爬到三楼，此过程中，以书包为研究对象，其（）A．动能增加，重力势能增加，机械能增加B．动能增加，重力势能不变，机械能增加C．动能不变，重力势能增加，机械能增加D．动能不变，重力势能不变，机械能不变【答案】C【详解】动能与物体的质量和速度有关，由于物体质量不变，但是在竖直方向上速度大小不变，故动能不变。重力势能与物体的质量和高度有关，物体质量不变，但是高度增加，故其重力势能增加，机械能增加。故ABD不符合题意，C符合题意。故选C。5．科技助力农业生产，如图是无人机喷洒农药的场景。在无人机沿着水平方向匀速飞行喷洒农药的过程中，它的（）A．动能不变、机械能不变 B．动能减小、机械能减小C．动能增大、机械能增大 D．动能减小，机械能不变【答案】B【详解】无人机沿着水平方向匀速飞行喷洒农药的过程中，高度不变，质量逐渐减小，重力势能减小；速度不变，质量逐渐减小，动能减小，因此机械能也减小，故ACD不符合题意，B符合题意。故选B。6．战斗飞机从2000m高空匀速降落在“辽宁”号航母的过程中（）A．动能减小，重力势能减小 B．动能不变，重力势能减小C．动能增大，重力势能减小 D．动能不变，重力势能不变【答案】B【详解】战斗飞机匀速降落，速度保持不变，动能不变，高度下降，重力势能减小，故ACD不符合题意，B符合题意。故选B。7．在学校足球比赛中，足球被运动员踢飞离开脚直到上升到最高点的过程如图所示。下列说法正确的是（

）A．足球的重力势能不断减小 B．足球的动能不断增大C．足球的机械能不断减小 D．运动员对足球做了功【答案】C【详解】ABC．足球被运动员踢飞离开脚直到上升到最高点的过程，质量不变，高度变大，重力势能变大，速度变小，动能变小；由于克服空气阻力做功，一部分机械能转化为内能，使得足球的机械能逐渐减小，故AB错误、C正确；D．当足球离开运动员的脚之后，运动员对足球没有施加力，所以不做功，故D错误。故选C。8．如图所示，运动员进行蹦床比赛（不计空气阻力）。下列说法中正确的是（）A．运动员离开蹦床后上升过程中，蹦床对运动员做功B．运动员从最高点下落到最低点过程中，其机械能守恒C．运动员在空中下落过程中（未接触蹦床前），重力势能转化为动能D．运动员落到蹦床上继续向下运动的过程中，动能一直在减小【答案】C【详解】A．运动员离开蹦床后上升过程中，是由于惯性向上运动，没有力对运动员做功，故A错误；BD．运动员从最高点到落到蹦床之前，因不计空气阻力，所以机械能守恒；运动员落到蹦床上继续向下运动的过程中，重力势能先转化成动能和弹性势能，当速度达到最大后，动能再转化为弹性势能，所以动能先增大后减小，机械能不守恒，故BD错误；C．运动员在空中下落过程中，质量不变，速度越来越大，所以动能越来越大，而高度越来越小，所以重力势能减小，重力势能转化为动能，故C正确。故选C。9．一辆汽车匀速上坡，关于它的动能、重力势能和机械能，下列说法正确的是（）A．动能增加，重力势能增加，机械能增加B．动能减少，重力势能不变，机械能不变C．动能不变，重力势能增加，机械能增加D．动能不变，重力势能减少，机械能减少【答案】C【详解】汽车匀速爬坡的过程中，汽车的质量不变，速度不变，所以动能不变；高度增加，重力势能增加；由于机械能等于动能与势能之和，机械能也增加。故ABD错误，C正确。故选C。10．如图所示，滚摆由最高点释放，旋转着下降到最低点后又上升，每次上升的最大高度逐渐降低。下列说法正确的是（）A．下降过程中动能转化为重力势能B．下降时减少的重力势能等于增加的动能C．上升时减少的动能等于增加的重力势能D．上升的最大高度逐渐降低说明机械能不守恒【答案】D【详解】AB．滚摆下降时，质量不变，速度变大，高度减小，即动能变大，重力势能减小，将重力势能转化为动能；由于存在摩擦，故一部分重力势能转化内能，减少的重力势能大于增加的动能，故AB错误；C．滚摆上升时，由于存在摩擦，故一部分动能转化内能，减少的动能大于增加的重力势能，故C错误；D．上升的最大高度逐渐降低，说明机械能转化为其他形式的能，故机械能不守恒，故D正确。故选D。11．2020年6月23日，我国北斗三号全球卫星导航系统最后一颗组网卫星成功发射。如图1所示是北斗卫星在随火箭加速上升的情景。如图2所示是人造地球卫星沿椭圆轨道绕地球运行时，离地球最近的一点叫近地点，最远的一点叫远地点。下列说法正确的（）A．如图1北斗卫星上升过程中，重力势能变大，动能变小B．如图2人造地球卫星运行中，重力势能变大，动能变大C．如图2人造地球卫星运行中，从远地点向近地点运动时，速度变大D．图1、图2中卫星的机械能都不变【答案】C【详解】A．北斗卫星在随火箭加速上升的过程中，北斗卫星质量不变，速度变大、高度增加，故动能和重力势能都变大，故A错误；BC．卫星从远地点向近地点运动时，质量不变，高度变小，重力势能减少，减少的重力势转化为动能，所以动能变大，速度变大，故B错误，C正确；D．由A知，如图1北斗卫星在随火箭加速上升的过程中，动能和重力势能都变大，所以机械能变大；如图2，由于人造地球卫星在大气层外运行，不受空气阻力，机械能是守恒的，故D错误。故选C。12．将皮球从离地某一高度O点水平抛出，球落地后又弹起。它的部分运动轨迹如图所示，下列说法正确的是（）

A．皮球经过相同高度的A、B两点时，动能相等B．皮球在第一次反弹后到达最高点P点时的速度为零C．皮球在D点时的机械能小于在C点时的机械能D．皮球从P点运动到C点的过程中，动能转化为重力势能【答案】C【详解】A．由图可知，每次小球反弹后到达的最高点都比上一次的最高点要低，说明机械能逐渐变小，在A点的机械能大于B点的机械能，机械能是物体动能与势能的总和，在A、B两点高度相同则重力势能相同，所以在A点的动能大于B点的动能，故A错误；B．从轨迹来看，小球既有竖直方向的速度又有水平方向的速度，小球在最高点时，竖直方向速度为零，但是仍然能向右运动，说明小球还具有水平方向速度，所以皮球第一次反弹后到达最高点P时，动能不为零，故B错误；C．小球先运动到C点后运动到D点，故在D点的机械能小于在C点的机械能，故C正确；D．皮球从P点运动到C点的过程中，高度降低、速度变大，是重力势能转化为动能，故D错误。故选C。二、填空题13．动能、重力势能和统称机械能；人们修筑拦河坝来提高上游的水位，在坝底通过水轮机带动电动机发电，一定量的水，上、下游水位差越大，水的越大，发电量越多。【答案】弹性势能重力势能【详解】[1]机械能包括动能和势能，势能又分为重力势能和弹性势能。[2]一定质量的水，水电站发电时，水位差越大，水的重力势能越大，发电量越多。14．“神舟十号”飞船的发射成功，标志着我国在载人航天领域迈进了一大步．“神舟十号”飞船在加速升空的过程中，其动能，势能，机械能．（选填“增大”、“减小”或“不变”）【答案】增大增大增大【详解】影响动能大小的因素是质量和速度，影响重力势能大小的因素是质量和高度．“神舟十号”飞船在加速升空的过程中，速度增大，其动能增大；高度升高，所以势能增大；机械能是动能和势能和，所以机械能增大．【点睛】重点是还是掌握好影响动能和势能大小的因素，即影响动能大小的因素是质量和速度，影响重力势能大小的因素是质量和高度，影响弹性势能大小的因素是弹性形变的大小．15．在中考体育考试中，小刚投出的实心球在空中的运动轨迹如图所示。若不考虑空气阻力，则实心球从离开手后到达最高点的过程中，球受个力的作用，球的机械能（选填“增大”、“减小”或“不变”）；在最高点时，球的动能（选填“大于”或“等于”）零；实心球下落时，越来越快是因为能转化为能。【答案】1不变大于重力势动【详解】[1]不考虑空气阻力，实心球离开手后，手的作用力消失，实心球靠惯性向前飞行，此过程中只受到竖直向下的重力。[2]离开手后的实心球斜向上方运动过程中动能转化为重力势能；从最高点向下运动的过程中重力势能转化为动能，如果不考虑空气阻力，球的机械能总量保持不变。[3]球在最高点时，仍有向前的速度，所以动能大于零。[4][5]实心球下落时，不考虑空气阻力，只受到重力作用，机械能守恒，其质量不变，高度减小，即重力势能减小；同时质量不变，其运动速度越来越快，所以动能变大，故他的重力势能转化为动能。16．小明依靠自身的重力挤压蹦蹦杆下端的弹簧时，原有的重力势能就以的形式储存在弹簧中；当弹簧恢复原长后，在上升过程中，转化为重力势能。【答案】弹性势能弹性势能【详解】[1][2]重力势能与物体的质量和高度有关；弹性势能与物体的弹性形变程度有关。小明依靠自身的重力挤压蹦蹦杆下端的弹簧时，小明的质量不变，所处的高度变小，所以重力势能减小，弹簧的形变量变大，弹性势能变大，所以原有的重力势能就以弹性势能的形式储存在弹簧中；当弹簧恢复原长后，弹簧的形变量变小，弹性势能变小，在上升过程中，小明的质量不变，所处的高度变大，重力势能变大，此时弹性势能转化为重力势能。17．“引体向上”是我市体育中考今年新增的可选项目之一。在做引体向上时，如果身体匀速竖直上升，则所受的拉力重力（选填“大于”“小于”或“等于”）；上升过程中，身体的重力势能（选填“变大”“变小”或“不变”）。选考这个项目有优势的身体条件是（写出一点）。【答案】等于变大体重小/双臂有力量【详解】[1]身体匀速竖直上升，所受的重力与拉力平衡，大小相等，所以所受的拉力等于重力。[2]上升过程中，质量不变，高度变大，所以身体的重力势能变大。[3]在“引体向上”项目中，需克服自身重力做功，所以自身重力越小，克服重力做的功越少，所以选考这个项目有优势的身体条件是体重小，双臂有力量。18．如图所示，轻质弹簧一端固定，另一端连接一小木块，O点为弹簧在原长时物块的位置。木块由A点静止释放沿粗糙程度相同的水平面向右运动，最远到达B点。在从A到B的过程中，弹簧的弹性势能，弹簧和木块的机械能（填变化情况）。【答案】先减小后增大减小【详解】[1]木块由A点静止释放沿粗糙程度相同的水平面被弹簧推着向右运动，到达O点时，弹簧的弹性势能转化成木块的动能，弹簧的弹性势能减小，O点是弹簧原长时木块的位置，此时弹簧的弹性势能为0；木块到达O点后由于惯性继续向右运动，所以弹簧逐渐被拉伸，弹性势能逐渐变大，所以弹簧的弹性势能先减小后增大。[2]木块在从A到B的过程中，物块克服摩擦做功，一部分机械能转化为内能，所以弹簧和木块的机械能减小。19．北京冬奥会的赛场上，中国选手谷爱凌在自由式滑雪U型场地比赛中获得95.25分，刷新了U型场地技巧比赛的历史最高纪录。如图所示，若把运动员和滑板当做一个整体，用“小方块”表示。当运动员沿着U形赛道斜面向上滑时，在图中作出“小方块”所受的支持力和摩擦力的示意图。运动员从U形赛道的最低端向上滑的过程中，动能，重力势能，机械能。（以上三空均选填：“变大”“变小”“不变”）【答案】变小变大变小【详解】[1]运动员沿着U形赛道斜面向上滑时，摩擦力方向沿斜面向下，支持力方向垂直于斜面向上，两个力都等效作用在物体重心上。[2]运动员从U形赛道的最低端向上滑的过程中，速度减小，则动能减小。[3]运动员从U形赛道的最低端向上滑的过程中，高度变大，则重力势能增加。[4]运动员在滑动过程中会受到摩擦阻力的作用，一部分机械能转化为内能，则机械能减小。20．过山车当你在游乐场乘过山车奔驰之际，你是否会想到：过山车为什么不需要引擎来推动就能“翻山越岭”呢？过山车在开始旅行时，是靠一个机械装置推上最高点的，但在第一次下行后，就再没有任何装置为它提供动力了，从这时起带动它沿轨道行驶的唯一“发动机”就是重力势能。过山车的重力势能在处于最高点时达到最大值，当它开始下行时，它的势能不断减小，动能不断增大；由于摩擦，损耗了少量的机械能，所以随后的“小山丘”设计的比开始时的“小山丘”低（如图所示）：（1）过山车从A到B的过程它的重力势能先后，动能先后（以上均选填“变大”“变小”或“不变”）；（2）从过山车在轨道的最低处，运动最快，动能最大，说明物体的动能与有关，后面的“小山丘”设计的比开始时的“小山丘”低，这是因为过山车在运动过程中会将部分机械能转化为。【答案】变小变大变大变小速度内能【详解】（1）[1][2][3][4]动能的影响因素是物体的质量和速度，质量越大，速度越大，动能越大；重力势能的影响因素是物体的质量和高度，质量越大，高度越高，重力势能越大；过山车从A到B的过程中，高度先变小后变大，所以重力势能先变小后变大；速度先变大后变小，所以动能是先变大后变小。（2）[5]过山车在轨道的最低处，运动最快，速度最大，动能最大，说明物体的动能与速度有关。[6]后面的“小山丘”设计的比开始时的“小山丘”低，这是因为过山车在运动过程中会克服摩擦做功，将部分机械能转化为内能，使得机械能减小。三、实验题21．小苏同学的物理兴趣小组准备探究“弹簧弹性势能的大小与什么因素有关”。他们猜想：弹簧弹性势能可能与弹簧长度变化量、弹簧螺纹圈直径、弹簧的材料等因素有关。他们的实验装置如图所示，把弹簧放在水平面上，其左端固定在墙上，AO等于弹簧原长，水平面O点左侧光滑，右侧粗糙。将物体M从O点压缩弹簧到P点，然后由静止释放，当物体M运动到O点与弹簧分开，最终运动到Q点静止。请补充完成他们的探究过程：（1）弹簧弹性势能的大小是通过来衡量的；（2）探究弹簧弹性势能与弹簧长度变化量的关系，应该选用（选填“相同”或“不同”）弹簧进行实验。并先后改变之间的距离，测出OQ的距离，重复实验，测量多组数据并记录；（3）物体M从P点运动到O点过程中，弹性势能转化为物体的能，物体M机械能（选填“变大”、“不变”或“变小”）。【答案】物体M被弹出的距离相同AP动变大【详解】（1）[1]实验中弹性势能的大小时通过物体M被弹出的距离来间接反映的，这用到了转换法。（2）[2][3]探究弹性势能和弹簧长度变化量之间的关系时，必须控制弹簧的螺纹圈直径、弹簧的材料相同即相同的弹簧，改变弹簧长度变化量，即AP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OQ间的距离；为了使结论具有普遍性，应改变弹簧长度变化量，即AP间的距离，多测几组数据。（3）[4][5]物体M从P点运动到O点过程中，由于接触面光滑，整个装置的机械能是守恒的；弹簧的形变程度变小，弹性势能变小，物体M的速度变大，质量不变，动能变大，高度不变，重力势能不变，所以物体M的机械能变大。22．在探究物体的重力势能与其质量是否有关时，实验台上有大小相同、质量不同的实心铁块和实心木块各一个，小桌、装有细沙的玻璃容器、记号笔各一个，小敏利用上述器材，设计了自己的实验方案，如图甲、乙所示：（1）本实验方案中通过反映物体重力势能的大小，这是物理实验中常用到的“转换法”，即物理量不能直接测量时，把它们转换成其他可测量的物理量，从而进行研究比较。下列实验中也利用了转换法的是（填字母）；A．用海绵凹陷的深度来表示压力产生效果的强弱B．测量出100张纸的厚度后除以张数得出一张纸的厚度C．探究浮力大小与物体排开液体的体积的关系时要保持液体密度不变（2）小敏所画的实验设计方案存在的问题是；（3）铁块在下落过程中减少的重力势能主要转化为；（4）本实验可得出的结论是：当高度相同时，，物体的重力势能越大。【答案】小桌陷入细沙中的深度A物体下落的高度不同动能质量越大【详解】（1）[1]实验中用到了转换法，把无法测量的物体重力势能的大小转换为可以测量的小桌陷入细沙中的深度。[2]A．用海绵凹陷的深度来表示压力产生效果的强弱，运用了转换法，故A符合题意；B．测量出100张纸的厚度后除以张数得出一张纸的厚度，运用了积累法，积少成多取平均值，故B不符合题意；C．探究浮力大小与物体排开液体的体积的关系时要保持液体密度不变，运用了控制变量法，故C不符合题意。故选A。（2）[3]小敏所画的实验设计方案中，研究重力势能与质量的关系时，没有控制物体下落的高度相同。（3）[4]铁块在下落过程中，高度降低，速度增大，所以减少的重力势能主要转化为动能。（4）[5]当物体下落的高度相同，物体质量不同时，可得出的结论是：当高度相同时，物体质量越大，物体的重力势能越大。23．在探究“物体动能的大小与什么因素有关”的实验中，小宇设计了如图所示甲、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，然后与放在水平木板上的木块相碰，铁球与木块在水平木板上共同移动一段距离后静止：（1）实验中铁球动能的大小是通过观察比较反映出来的。这种研究问题的方法为；（2）分析乙、丙两图，得到的实验结论是。由此联想到高速公路限速牌上标明“120”和“100”字样，（选填“大客车”或“小轿车”）的限速为100km/h；（3）若斜面光滑，乙图中铁球从B处滚到底端的过程中，铁球的能转化为动能，机械能（选填“守恒”或“不守恒”）；（4）如果做乙、丙两图实验时，丙图中木块被撞后滑出木板，为了使木块不滑出木板，需要改进丙图实验，再与乙图实验对比。在不改变木板长度的情况下，应采用以下方法（填写正确选项前的字母）。A．换用质量小于m的钢球B．给水平木板铺上毛巾C．适当降低钢球的高度D．换用一个较重的硬纸盒【答案】木块滑动距离转换法当速度相等时，物体质量越大，动能越大大客车重力势守恒A【详解】（1）[1][2]铁球斜面上滑下，与放在水平木板上的木块相碰，木块滑动一定距离，铁球动能越大，木块滑动距离越大，所以实验通过观察木块滑动距离来比较动能的大小，这种物理方法叫做转换法。（2）[3]由乙、丙两图可知，小球从斜面下滑的高度相同，到达水平面的速度相同，而小球的质量不同，故探究的是动能与质量的关系，丙中小球的质量大，木块滑动距离远，故得出的结论是：当速度相等时，物体质量越大，动能越大。[4]因速度相同时，质量越大，动能越大，越不容易刹车，因大客车的质量更大，故限制的速度要越小，大客车的限速应该是。（3）[5][6]若斜面光滑，乙图中铁球从B处滚到底端的过程中，铁球的质量不变，高度变小，重力势能变小，质量不变，速度变大，动能变大，重力势能转化为动能，由于斜面是光滑的，则机械能守恒。（4）[7]A．由图乙、丙可知，两图中小球在斜面上的高度相等，小球的质量不同，所以乙、丙两次实验探究的是动能与质量的关系，所以改进丙图实验时，仍需控制其他条件相同，两球的质量不同，换用质量小于m的钢球，丙图中钢球从斜面上滑到底端时的动能减小，可防止木块滑落，且乙、丙两次实验中，只有质量不同，其他条件相同，故A符合题意；B．给水平木板铺上毛巾，不能与乙控制相同的接触面，变量不唯一，故B不符合题意；C．如果做乙图实验时，为防止木块滑落，可适当降低钢球的高度，这样小球的动能减小，撞击纸盒后前进的距离变小，就不会掉落了。适当降低钢球的高度，不能与乙控制相同的高度，变量不唯一，故C不符合题意；D．换用一个较重的硬纸盒，不能与乙控制相同质量的硬纸盒，变量不唯一，故D不符合题意。故选A。24．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”）。【答案】木块滑行距离远近甲乙运动速度相同的物体，质量越大，动能越大>t1【详解】（1）[1]物体动能的大小无法直接体验，所以通过小球对木块做功的多少来体现小球动能的多少，即通过木块被推动的距离来判断小球动能的大小，所用方法为转换法。（2）[2]超速是指汽车的质量一定，速度越大，动能越大，所以应选择质量相等、速度不同的小球进行实验，据此可知应甲、乙两图进行比较。（3）[3]在图甲、丙中，小球的质量不同，下滑的高度相同，小球下滑到斜面底端时的速度，若，这说明丙中小球对木块所做的功多，丙中小球的动能大，故结论为：物体速度相同时，质量越大，动能越大。（4）[4]钢球滚下时，钢球的重力势能转化为钢球的动能，钢球与木块碰撞后继续运动，钢球的一部分动能转化为木块的动能，木块克服摩擦力运动过程中，动能转化为内能，所以钢球的动能大于木块克服摩擦力所做的功，钢球的动能是由钢球的重力势能转化而来的，故开始时钢球的重力势能大于木块克服摩擦力所做的功。（5）[5]在凸形滑道运动的物体，在运动到最高点的过程中，要将动能转化为重力势能，最高点的运动速度小于初速度；在下落过程中不计滑道的摩擦，机械能守恒，重力势能再全部转化为动能，末端的速度等于初速度；整个过程的平均速度小于初速度v；在凹形滑道运动的物体，在加速运动到最低点的过程中，要将重力势能转化为动能，最低点的运动速度大于初速度；在减速上升过程中不计滑道的摩擦，机械能守恒，动能再转化为重力势能，末端的速度等于初速度；整个过程的平均速度大于初速度v；因此在凸形滑道运动物体的平均速度小于在凹形滑道运动物体的平均速度，由可知，通过A滑道用的时间t1大于通过B滑道用的时间为t2。一、选择题1．如图，木块以一定的速度滑过A、B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。若忽略空气阻力，则对木块在运动过程中能量变化的分析，正确的是（）

A．D点与A点相比，动能增加，势能减少，机械能不变B．A点到C点减少的重力势能大于C点到D点减少的重力势能C．B点的动能可能等于A点的动能，但一定大于C点的动能D．B点的动能可能等于D点的动能，但一定大于A点的动能【答案】C【详解】A．D点与A点相比，高度减小，则重力势能减少；由于接触面可能存在摩擦，则部分机械能可能会转化为内能，机械能可能减小，故A错误；B．A和B、C和D之间的垂直距离均为h，则A点到C点减少的重力势能等于C点到D点减少的重力势能，故B错误；C．木块以一定的速度滑过AB点，若AB是粗糙的，木块可能进行匀速直线运动，B点的动能可能等于A点的动能；BC段粗糙，木块运动过程中会有一部分机械能转化为内能，而B、C两点高度相等，重力势能相等，所以B点的动能大于C点的动能，故C正确；D．木块从B到C，若木块与地面有摩擦，则C处的动能小于B处的动能，从C到D，由于忽略空气阻力，木块的重力势能减小，动能增加，故D点动能大于C点动能，但与A点的动能不确定，故D错误。故选C。2．如图所示，用手将一重为G的铁球缓慢放在一弹簧上，放手后，铁球从A位置开始向下运动，到B位置速度达到最大，到达C位置小球的速度变为零。已知AC间的高度差为h，若整个过程中不计能量损耗，下列说法正确的是（）

A．从A位置到B位置铁球的重力势能全部转化为弹簧的弹性势能B．在此过程中弹簧的弹性势能增加量为GhC．小球到达B点时；小球的重力大于弹簧的弹力，所以小球继续下落D．B到C过程中弹簧的弹性势能都由小球的重力势能转化而来【答案】B【详解】A．从A位置到B位置的过程中，铁球的重力势能转化成铁球的动能和弹簧的弹性势能，故A错误；B．铁球在A位置时具有重力势能、动能为零，弹簧无弹性势能，铁球在B位置时具有重力势能、弹簧具有弹性势能，由A位置到C位置的过程中，不计能量损失，由机械能守恒可得，在此过程中弹簧的弹性势能增加量等于铁球重力势能的减少量，其大小为Gh，故B正确；C．铁球到达B位置的瞬间，速度达到最大，此时为弹簧的原长，重力和弹力是一对平衡力，二者大小相等，故C错误；D．B到C过程中弹簧的弹性势能都由小球的动能和重力势能转化而来，故D错误。故选B。

3．如图是滑雪运动的轨道。某运动员从高处A点由静止滑下，经过B点到达最低点，然后到达另一侧与B点等高的C点时速度刚好为零。下列说法正确的是（）

A．从A点到O点的过程，动能转化为重力势能B．从A点到O点的过程，动能不断增大C．B点和C点的机械能相等D．从O点到C点的过程，机械能不断增加【答案】B【详解】AB．从A点到O点的过程，运动员的质量不变，高度变小，速度变大，则重力势能减少，动能增加，将重力势能转化为动能，故A错误，B正确；CD．运动员从A点由静止下滑，到达C点时速度为0，A点和C点的动能为0，A点的重力势能大，机械能等于动能和势能之和，则A点的机械能大于C点的机械能，说明整个运动过程中机械能不守恒，一部分机械能因克服摩擦转化为内能，整个过程中机械能不断减小，因此B点的机械能大于C点的机械能，故CD错误。故选B。4．将小球水平抛出，其部分运动轨迹如图所示，位置①和③离地高度相等。小球在运动过程中经过M、N两点，其动能和重力势能的参数如图所示，且M、N两点分别为图中“①”、“②”或“③”点中的某一点。则小球（）

A．经过的M点就是“③”点 B．整个运动过程中，机械能是守恒的C．在M点的重力势能大于在N点的 D．在N点的机械能为1000J【答案】A【详解】B．根据小球水平抛出其部分运动轨迹可知，小球反弹起的最大高度越来越小，说明机械能越来越小，整个运动过程中，机械能是不守恒的，故B不符合题意；C．在M点时，由图知，重力势能占机械能的比为动能的3倍，因重力势能为240J，故动能为80J，在M点时机械能为WM=240J+80J=320J在N点时，动能为200J，则重力势能为故在M点的重力势能240J小于在N点的重力势能300J，故C不符合题意；D．在N点时的机械能为WN=200J+300J=500J故D不符合题意；A．因小球在M的重力势能小于N点的重力势能，根据影响重力势能大小的因素，故N点的高度要高，已知位置①和③离地高度相等，故N点在②，小球在M点的机械能320J小于在N点的机械能500J，因机械能越来越小，故可知M点在③处。故A符合题意。故选A。5．蹦极是一项很受年轻人喜爱的运动项目，如图是蹦极运动的简化示意图，弹性绳一端系在运动员双脚上，另一端固定在跳台O点。运动员由静止开始自由下落，A点处弹性绳正好处于原长；B点处运动员受到的重力与弹性绳对运动员的拉力大小相等；C点处是蹦极运动员到达的最低点。（整个过程忽略空气阻力，弹性绳的自重不计）下列说法正确的是（）

A．从O点到C点的过程中，运动员的机械能不变B．从A点到B点的过程中，运动员的动能不断减小C．运动员在B点时动能最大D．运动员在C点时速度为0，处于平衡状态【答案】C【详解】A．O点到A点，运动员自由下落，其重力势能转化为动能，由于不计空气阻力和弹性绳的自重，所以运动员的机械能不变；A点至C点运动员的动能和重力势能转化为绳的弹性势能，运动员的机械能减小，故A错误；BC．A点到B点的过程中，重力大于弹性绳对运动员拉力，因此速度越来越大，动能越来越大；到达B时速度达到最大，动能最大，故B错误，C正确；D．到达C点速度为0，运动员受到的拉力大于自身重力，处于非平衡状态，故D错误。故选C。6．如图所示，将一根弹簧和一只质量为的金属球（球上有一直小孔）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的情况如图乙所示。下列说法正确的是（）

A．小球在过程中时刻机械能最大B．弹簧原来的长度为C．在过程中小球的动能先增大后减小，重力势能的变化量小于动能变化量D．在、、三个时刻，小球的动能在时刻最大【答案】D【详解】A．小球在B点时，重力势能最大，松手后，小球运动过程中要克服空气阻力和弹簧的阻力做功，消耗掉一部分机械能，因此小球在运动过程中机械能减小，在B点时机械能最大，故A错误；B．由图可知当弹力与重力平衡时，弹簧的长度为40cm，由于此时弹簧处于压缩状态，所以弹簧原来的长度应大于40cm，故B错误；C．在过程中，小球向下做加速运动，动能逐渐增大，小球高度减小，重力势能减小，在时刻之前，小球就与弹簧接触，接触后弹簧的形变程度增大，弹簧的弹性势能增大，因此在过程中，小球的重力势能转化为小球的动能和弹簧的弹性势能，因此小球重力势能的变化量大于其动能变化量，故C错误；D．在、、三个时刻，小球的机械能逐渐减小，而三个时刻小球的重力势能相等，因此在t1时刻小球的动能最大，故D正确。故选D。二、填空题7．如图所示，在同一高度以大小相同的初速度v0分别竖直向上和斜向上将同一小球抛出，不计空气阻力。小球上升时，小球的能转化为重力势能；小球竖直向上、斜向上到达最高点时距水平地面的高度分别为h1和h2，速度为v1和v2；小球又下落到离地等高度时的速度大小分别为和，则h1h2，v1v2，（选填“大于”、“等于”或“小于”）。【答案】动大于小于等于【详解】[1]在同一高度以大小相同的初速度v0分别竖直向上和斜向上将同一小球抛出，因质量和抛出的速度相同，故小球的动能相同，不计空气阻力，故机械能守恒。小球上升时，小球的高度变大，重力势能变大，动能转化为重力势能。[2][3]小球竖直向上运动到最高点时速度为0，动能为0；而小球斜向上到达最高点时速度不为0，故v1小于v2；小球斜向上到达最高点时有一定的动能，因机械能守恒，故竖直向上运动的小球运动到最高点时具有的重力势能比斜向上运动的小球到达最高点时的重力势能大，根据影响重力势能的大小，故有h1大于h2。[4]小球又下落到离地等高度时重力势能相等，因机械能守恒，故两种情况下此时的动能相同，根据影响动能大小的因素，故速度相同，即等于。8．如图，半径为R的光滑圆环竖直放置，质量为m的一个小球在其轨道内运动，小球在最高点A时的速度，小球的机械能守恒，已知物体动能大小，重力势能。（1）小球从最高点A运动到最低点C时，能转化为能；（2）小球经过最低点C时的速度vC＝m/s。【答案】重力势动【详解】（1）[1][2]小球从最高点A运动到最低点C时，小球的质量不变，高度变小，重力势能变小；质量不变，速度变大，动能变大；此过程中重力势能转化为动能。（2）[3]小球从最高点运动到最低点的过程中机械能守恒，设小球到达最低点时的速度大小为vC，根据机械能守恒定律可知则解得9．“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图像（忽略空气阻力），规定运动员速度方向向下为正，由该图像可知在时间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，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。

【答案】重力势动【详解】[1][2]由图可知，在时间内运动员的速度越来越大，高度越来越小，而运动员质量不变，其动能不断增大，重力势能不断减小，故是重力势能转化为动能。[3]时刻是弹性绳自然伸直状态，运动员继续向下运动，弹性绳逐渐被拉长，弹性形变逐渐增大，弹性势能不断增大，时刻运动员到达最低点，此时弹性绳的弹性形变最大，弹性绳的弹性势能最大。[4]时刻运动员到达最低点，此时运动员速度为0，不计空气阻力，其所有的动能均转化为势能，故动能为0。[5]时刻以后，运动员向上运动，所受拉力逐渐减小，时刻是弹性绳自然伸直状态，此时运动员受到的重力等于弹性绳的拉力。[6]时刻拉力逐渐增大，时刻时刻运动员速度为0，再次达到最高点。10．如图，弹簧左端固定于竖直墙壁，右端与物块M连接，置于粗糙水平面上，当M位于O点时弹簧恰好不发生形变。现将物块M拉至Y处由静止释放，M向左最远可运动至X点。则物块从Y点运动至X点的过程中，弹簧的弹性势能的变化是（选填字母：A．一直变小、B．先逐渐变小后逐渐变大、C．先逐渐变大后逐渐变小），速度v随位置s变化的图像为。【答案】BB【详解】[1]物块M由Y点到O点的过程中，弹簧的弹性形变越来越小，则弹簧的弹性势能越来越小；由O点运动到X点的过程中，弹簧的弹性形变越来越大，则弹簧的弹性势能越来越大，所以，弹簧的弹性势能先逐渐变小后逐渐变大，故AC不符合题意，B符合题意。故选B。[2]物块M由Y点到O点的过程中，其受到向左的拉力和向右的摩擦力；开始一段时间内拉力大于摩擦力，物块向左做加速运动；在此过程中弹簧的形变程度变小，则物块M受到的向左拉力变小，当拉力小于摩擦力时，弹簧开始做减速运动；所以，物块M速度最大的位置并不是在弹簧原长位置O点，而是在它运动到O点之前的某个位置；物块由O点运动到X点的过程中，受到向右的弹力和摩擦力的共同作用，物块做减速运动，到X点时速度变为0，所以物块从Y点运动至X点的过程中，物块的速度先变大后变小，故ACD不符合题意，B符合题意。故选B。三、实验题11．小玲、小红和小丽在操场上玩荡秋千，小丽把小玲、小红分别轻轻推了一下，细心的小丽发现，她俩往返摆动一次的时间几乎一样，那么秋千往返摆动一次的时间与哪些因素有关呢？三人对此问题进行研究，提出了以下猜想：猜想1：秋千往返摆动一次所用的时间可能与人的质量有关；猜想2：秋千往返摆动一次所用的时间可能与秋千的绳长有关；猜想3：秋千往返摆动一次所用的时间可能与秋千摆动时离开中心线的最大距离有关。为了验证上述猜想，他们来到实验室，找来刻度尺、秒表、细线、小球，依照物理学习中的科学方法，进行了实验探究，得到下表中的数据：实验序号小球质量m/g秋千的绳长L/m小球摆动距中心线最大距离s/m小球往返摆10次所用的时间t/s小球往返摆动1次所用的时间t′/s1200.80.1018.01.802201.00.1420.02.003201.20.1022.02.204301.00.1420.02.005301.00.1020.02.00请你通过分析回答以下问题：（1）当选用实验序号为2、4的两组实验数据进行对比，是为了分析验证上述三个猜想中的猜想；（2）为了验证猜想3，应选用实验序号两组实验数据进行对比分析；（3）比较数据1和3，可以初步得出结论：秋千往返摆动一次的时间与有关；（4）在上述探究过程中，总要控制某些因素不变，而找出其中两个因素的关系，这种科学方法叫做。【答案】14和5秋千的绳长控制变量法【详解】（1）[1]由表中2、4两组实验数据可知，绳长、小球摆动距中心线最大距离相同，小球的质量不同，可以验证秋千往返摆动一次所用的时间可能与人的质量有关，故验证猜想1。（2）[2]要验证猜想3，秋千往返摆动一次所用的时间可能与秋千摆动时离开中心线最大距离有关时，应控制小球质量和绳子的长度相同，改变小球摆动时离开中心线最大距离，表中4、5两组实验数据符合要求。（3）[3]比较数据1和3知，小球的质量相同、小球摆动时距中心线的最大距离相同，绳长不同，小球往复摆动的时间不同，故可以初步得出结论：秋千摆动一次的时间与绳长有关。（4）[4]由（1）（2）（3）的分析知，该实验控制某些因素不变，所以利用的实验研究方法是控制变量法。12．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，小静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）若h2=h1，