专题04 《机械能与内能热传递》压轴培优题型训练【十一大题型】（解析版）

专题04《机械能与内能

热传递》压轴培优题型训练【十一大题型】TOC\o"1-3"\h\u【题型1动能和势能的转化】 1【题型2探究影响物体动能大小的因素】 7【题型3探究影响物体势能大小的因素】 11【题型4机械能的概念】 15【题型5机械能的转化】 21【题型6机械能守恒条件】 25【题型7分子间的作用力】 29【题型8分子动理论的基本观点】 33【题型9温度、热量与内能的关系】 36【题型10热传递的概念与方式】 39【题型11热传递改变物体内能】 42【题型1动能和势能的转化】 1．（2023春•高新区期末）如图甲所示，小球从某高度处由静止下落到竖直放置的轻弹簧上并压缩弹簧。从小球接触弹簧开始直至将弹簧压缩到最短的过程中，小球的速度v和弹簧被压缩的长度ΔL之间关系如图乙所示，其中b为曲线最高点。不计空气阻力，弹簧在整个过程中始终发生弹性形变。则下列说法正确的是（）A．小球在b点时重力大于弹力 B．小球接触弹簧后动能就开始减小 C．在运动过程中小球的重力势能一直在减小 D．小球在最低点时，速度为零，处于平衡状态【答案】C【分析】（1）在小球接触弹簧向下运动过程中，受竖直向上的弹簧的弹力、竖直向下的重力；开始的一段时间内，重力大于弹力，合力向下，小球做加速运动，其速度增大；随弹簧压缩量的增大，弹力越来越大，当弹力与重力相等时，合力为零，速度最大；小球再向下运动，弹力大于重力，合力向上，小球做减速运动，其速度减小直至为0。（2）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。（3）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。【解答】解：A．小球从a到b的过程中，受竖直向上的弹簧的弹力，竖直向下的重力，重力大于弹力，合力向下，小球速度越来越大。随弹簧压缩量的增大，弹力越来越大，当小球到达b点时，弹力与重力相等，故A错误；B．小球接触弹簧后开始的一段时间内，重力大于弹力，合力向下，小球做加速运动，其速度增大；当弹力与重力相等时，合力为零，速度最大；小球再向下运动，弹力大于重力，合力向上，小球做减速运动，其速度减小直至为0。所以小球的速度先变大后变小，动能也先变大后变小，故B错误；C．从小球接触弹簧开始直至将弹簧压缩到最短的过程中，高度一直在减小，所以小球的重力势能一直在减小，故C正确；D．小球在最低点时，将弹簧压缩至最短，即弹簧的压缩量最大，小球的速度为0，此时，小球受到的弹力大于其重力，所以小球处于非平衡状态，故D错误。故选：C。2．（2023•新城区校级模拟）如图，质量不计的弹簧竖直固定在一压力传感器上，压力传感器是电阻阻值随受到压力的增大而减小的变阻器（压力不超过最大值），压力传感器、电流表、定值电阻和电源组成一电路。压力传感器不受力时电流表示数是I0．t＝0时刻，将一金属小球从弹簧正上方某一高度由静止释放，小球落到弹簧上压缩弹簧到最低点，然后又被弹起离开弹簧，上升到一定高度后再下落，如此反复。整个过程中，不计能量损失，电流表示数I随时间t变化的图像如图乙所示，则（）A．t1时刻，小球动能最小 B．t2时刻，弹簧的弹性势能最小 C．t2～t3这段时间内，弹簧的弹性势能先增加后减少 D．t2～t3这段时间内，小球增加的动能小于弹簧减少的弹性势能【答案】D【分析】（1）当电流表示数为I0时，表示压力传感器不受力，也就是小球没有落在弹簧上，小球处于上升或者下落状态。（2）当电流表示数变大时，表示压力传感器的电阻阻值减小，表明压力传感器受到的压力增大，说明此时小球处于下落压缩弹簧的过程；电流表示数最大时，说明小球下落到最低点。（3）当电流表示数变小时，表示压力传感器的电阻阻值增大，表明压力传感器受到的压力减小，说明此时是弹簧把小球弹起的过程，小球处于上升过程。【解答】解：A、t1时刻时，电流表示数为I0，表示压力传感器不受力，也就是小球没有落在弹簧上，小球处于上升或者下落状态。此时小球的速度可能增大，也可能减小，因此动能无法判断。故A错误B、t2时刻时，电流表示数最大，表示压力传感器的电阻阻值最小，表明压力传感器受到的压力最大，说明此时小球把弹簧压缩到最低点，弹簧的弹性形变程度最大，弹性势能最大。故B错误C、t2～t3这段时间内，电流表示数变小，表示压力传感器的电阻阻值增大，表明压力传感器受到的压力减小，说明此时是弹簧把小球弹起的过程，弹性势能转化成动能和重力势能，因此小球增加的动能小于弹簧减少的弹性势能。故C错误，D正确。故选：D。3．（2023春•安阳期末）（多选）如图所示为冬奥会一男子滑雪轨迹，空气阻力不计，下列正确的是（）​A．①到②，运动员重力势能全部转化为动能 B．③运动员在空中只受到重力作用 C．④到⑤，运动员停下来是因为受到摩擦阻力的作用 D．⑤运动员失去惯性【答案】BC【分析】（1）物体克服摩擦做功，机械能会转化为内能，机械能减小；（2）地面附近的物体都受到重力的作用；（3）力是改变物体运动状态的原因；（4）惯性是一切物体保持原来运动状态不变的性质，一切物体都具有惯性。【解答】解：A、①到②的过程中，运动员质量不变、高度减小、速度增大，其重力势能大部分转化为动能，由于受到雪地的摩擦，还会有一部分转化为内能，故A错误；B、由于不计空气阻力，在③位置，即运动员在空中，此时运动员只受重力，故B正确；C、④到⑤过程中，运动员停下来是因为摩擦力的作用，是摩擦力改变了运动员的运动状态，故C正确；D、惯性是一切物体保持原来运动状态不变的性质，一切物体都具有惯性，因此在⑤位置时，运动员仍有惯性，故D错误。故选：BC。4．（2023•石峰区模拟）如图所示，一小球从直立于水平地面的轻质弹簧正上方的某一高处由静止开始下落，直至将弹簧压缩到最短（忽略空气阻力）。在这个的过程中，图中的曲线③表示小球动能、曲线②表示小球重力势能、曲线①表示小球机械能、曲线④表示弹簧弹性势能随小球下落高度的变化关系图线。​​​【答案】③；②；①；④。【分析】（1）对于小球和弹簧组成的系统，只有重力和弹力做功，系统的机械能守恒，判断小球的机械能如何变化；（2）重力势能的大小与物体的质量和高度有关；动能的大小与物体的质量和速度有关；弹性势能的大小与物体发生弹性形变的程度有关。【解答】解：（1）因为整个过程中忽略阻力，在小球没有碰到弹簧之前，小球的重力势能全部转化为小球的动能，当小球刚接触弹簧时，弹簧形变量较小，弹力小于重力，小球的重力势能一部分转化成小球的动能，一部分转化成弹簧的弹性势能，但是当弹簧形变量较大，弹力大于重力，小球的动能开始转化为弹簧的弹性势能，所以整个过程中小球的动能变化情况为：先增大加快，随后增大较慢，最后开始减小，所以，曲线③表示小球动能；（2）由于将弹簧压缩至最低的过程中，小球一直在向下运动，相对地面的高度是越来越小，故重力势能一直减小，所以，曲线②表示小球重力势能；（3）因为整个过程中忽略阻力，在小球没有碰到弹簧之前，小球的重力势能转化为小球的动能，此时机械能不变，但是当小球碰到弹簧后，小球的机械能转化成弹簧的弹性势能，小球的机械能开始减小，所以小球的机械能先不变后减小，所以，曲线①表示小球机械能；（4）小球没有接触到弹簧时，弹簧的弹性势能为0，小球接触弹簧至弹簧压缩最低点的过程中弹簧的形变量越来越大，弹性势能也越来越大，所以弹簧的弹性势能先为0后增大，所以，曲线④表示弹簧弹性势能随小球下落高度的变化关系图线。故答案为：③；②；①；④。5．（2023•天宁区校级二模）在同一粗糙水平面固定两个不同斜面，小华同学研究相同的两个小球A、B分别沿不同的斜面运动，用频闪照相机每隔0.1s拍摄了小球滚动时的不同位置，图上数字为闪光时刻编号，位置间距如图所示：（1）比较甲、乙两图，A、B两小球可能做匀速直线运动的是A（A/B）球；乙图中B小球从位置1到达位置4整个过程的平均速度为0.6m/s；（2）乙图中小球B沿斜面运动过程中的动能增加，重力势能减小（选填“增加”、“减小”或“不变”）；（3）若两个小球从斜面上运动到斜面底部时与相同的木块碰撞，经分析碰撞之后图乙（甲/乙）中木块运动距离较大。【答案】（1）A；0.6；（2）增加；减小；（3）乙。【分析】（1）①比较A、B球在相同时间内通过的路程，判断A、B球在斜面上运动的速度变化；②测量长度的工具是刻度尺；（2）比较B球在相同时间内通过的路程，判断B球在斜面上运动的速度变化，然后根据动能和势能大小的影响因素判断其动能和势能的大小变化；（3）首先根据摩擦力大小的影响因素判断两木块受到的摩擦力大小，然后据图比较两球从斜面上运动到斜面底部时的速度大小，动能大小，进而得出结论。【解答】解：（1）由甲图可知，A球在相同时间内通过的路程相等，所以，A球在斜面上运动的速度不变（即A球做匀速直线运动），B球在相同时间内通过的路程不相等，所以B球在斜面做变速运动；由题图可知，B小球从位置1到达位置4整个过程通过的距离为s＝2cm+6cm+10cm＝18cm＝0.18m，时间t＝3×0.1s＝0.3s，则乙图中B小球从位置1到达位置4整个过程的平均速度为v＝＝＝0.6m/s；（2）由乙图可知，B球在相同时间内通过的路程越来越大，所以，B球在斜面上运动的速度不断变大，B球在运动过程中质量不变、速度变大，故动能增加；同时，高度减小，重力势能减小；（3）由图可知，两个小球从斜面上运动到斜面底端时图乙中的B球速度大（原因是B球在相同时间内通过的路程更长），又知A、B质量相同，所以B球动能大；而两木块相同，水平面的粗糙程度相同，B球滑到底端时动能大，对木块做的功多，所以，碰撞之后图乙中木块运动距离较大。故答案为：（1）A；0.6；（2）增加；减小；（3）乙。6．（2022•南海区校级二模）2017年5月5日，凝聚着国人梦想的国产大飞机C919首飞成功。（1）C919试飞时，返回首飞现场时，现场见证者心情越发激动，随着声音的响度（填“响度”或“频率”）越来越大，飞机开始着陆，最终首飞取得圆满成功。十年心血，终于破茧成蝶，现场C919研发专家们流下了激动和幸福的泪水，对于他们来说，C919发动机的轰鸣声属于乐音（填“乐音”或“噪音”）。（2）若不计飞机质量的变化，当C919在水平跑道上加速滑行时，动能变大，（填“变大”、“变小”或“不变”）；当C919腾空加速上升时，重力势能变大。（填“变大”、“变小”或“不变”）（3）大飞机的机翼的横截面设计成如图乙所示的形状，是利用了在气体中流速越大的地方压强越小的原理，为飞机提供升力。为了获得更大的升力，飞机起飞时应让飞机逆风（选填“逆风”或“顺风”）起飞。【答案】见试题解答内容【分析】（1）声音是由物体振动产生的；声音的传播需要介质；从环保角度来看，凡是妨碍人们正常的学习、休息和工作的声音，都属于噪声。（2）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；动能和势能统称为机械能；（3）流体流速越大，流体压强越小。【解答】解：（1）C919首飞时，由于发动机的振动而产生的轰鸣声是通过空气传入人耳；响度与振幅、距离发声体的距离有关，C919返回首飞现场时，现场见证者与飞机距离越来越近，所以响度越来越大，飞机开始着陆；现场研发专家们流下了激动和幸福的泪水，对于他们来说，C919发动机的轰鸣声是他们想听到的声音，所以属于乐音。（2）若不计飞机质量的变化，当C919在水平跑道上加速滑行时，高度不变，重力势能不变，速度增大，动能增加；当C919腾空加速上升时，速度增大，高度增大，动能和重力势能都增大；（3）机翼的横截面形状，利用了在气体中流速越大的地方压强越小的原理；飞机逆风起飞时飞机的速度不需要加速到很大，飞机就可相对空气有一个较大的相对速度，从而获得足够的升力。故答案为：（1）响度；乐音；（2）变大；变大；（3）越大；逆风。【题型2探究影响物体动能大小的因素】 7．（2023•大冶市模拟）在探究“物体动能的大小与哪些因素有关”的实验中，小明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，然后与放在水平桌面上的纸盒相碰，铁球与纸盒在水平面上共同移动一段距离后静止。（1）该实验是通过观察纸盒移动的距离来比较铁球动能的大小，从而得出结论的。下面的三个实例中也采用这种研究方法的是C。A．卢瑟福建立原子的核式结构模型B．用磁感线来描述磁场C．探究电功大小与哪些因素有关时，通过小灯泡的亮度来判断电流做功的多少D．探究压力作用效果与压力大小有关时，在桌面上增减砝码都要保证桌腿向下压在沙中（2）比较甲、乙两次实验可以得出的结论：当速度相同时，质量越大，物体的动能越大。（3）若桌面过于光滑，则不利于（选填“更利于”、“不利于”）探究得出结论。（4）三次实验中，铁球与纸盒一起在水平面上滑行的过程中克服摩擦力做功不相等（选填“相等”或“不相等”）。（5）实验结束后，该同学拿走纸盒，先后将同一小球从同一斜面的不同高度处静止释放，记录小球在相同表面上滑行到静止的距离，如图丁所示，根据此现象，小刚得出了动能与速度有关的结论。你认为该同学实验方案是否合理合理（选填“合理”或“不合理”）。【答案】见试题解答内容【分析】（1）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；（2）探究动能与质量关系时，需要控制速度不变；（3）如果水平面光滑，木块将做匀速直线运动；（4）直接比较小球在三个表面上克服摩擦力做功是否相等不好确定，可根据重力势能大小关系及能量的转化分析；（5）相同的表面对小球的阻力是相同的，通过观察小球滑行到静止的距离大小也可以判断出小球的动能大小。【解答】解：（1）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。A．卢瑟福建立原子的核式结构模型，采用的是模型法；B．用磁感线来描述磁场，采用的是模型法；C．探究电功大小与哪些因素有关时，通过小灯泡的亮度来判断电流做功的多少，采用的是转换法；D．探究压力作用效果与压力大小有关时，在桌面上增减砝码都要保证桌腿向下压在沙中，采用的是控制变量法；故选C；（2）探究动能与质量关系时，需要控制速度不变，改变质量的大小，即使质量不同的小球从同一斜面的相同高度由静止滚下，故选甲乙；（3）若水平面光滑，纸盒不受摩擦力，由牛顿第一定律可知木块将做匀速直线运动，永远运动下去；无法通过移动距离比较动能大小；（4）由于小球的质量和小球下落的高度不同，则具有的重力势能不同，克服摩擦所做的功也不同；（5）相同的表面对小球的阻力是相同的，通过观察小球滑行到静止的距离大小可以判断出小球的动能大小，即球滑行到静止的距离越大，小球的动能越大；可以得出动能与速度的关系，该实验方案正确。故答案为：（1）纸盒移动的距离；C；（2）甲、乙；（3）不利于；（4）不相等；（5）合理。8．（2023春•埇桥区期末）小华总结所做过的力学探究实验，发现：（1）图甲实验：让同一小车从同一斜面的同一高度由静止滑下后，分别在毛巾、棉布、木板上滑行直到静止。由实验可知：平面越光滑，小车所受的阻力越小，速度减小的越慢，小车运动的距离越远。（2）图乙实验：用弹簧测力计拉着木块在水平桌面上做匀速直线运动，根据二力平衡原理可知弹簧测力计的示数就等于摩擦力的大小。（3）图丙实验：让质量相同的钢球从同一斜面的不同高度滑下，是为了探究动能与速度的关系，钢球动能的大小是通过木块被撞击后移动的距离来判断的。【答案】（1）远；（2）二力平衡；（3）速度；木块被撞击后移动的距离。【分析】（1）知道阻力大小与表面光滑程度的关系以及运动的距离与阻力大小的关系，结合实验现象做出解答；（2）做匀速直线运动的物体受到的力平衡力，此实验的思路是让木块保持匀速直线运动。利用二力平衡的条件，通过弹簧测力计的示数来得到摩擦力的大小。（3）动能与质量和速度有关，注意控制变量法，速度通过小球滚下的高度来调控，动能的大小通过小球撞击木块移动的距离来体现。【解答】解：（1）由实验现象可知，平面越光滑，小车所受的阻力就越小，速度减小得越慢，小车运动的距离就越远；（2）用弹簧测力计拉动木块，使其做匀速直线运动，所以拉力和摩擦力是一对平衡力，摩擦力大小等于拉力。（3）让质量相同的钢球从同一斜槽的不同高度滑下，小球的质量相同，速度不同，研究动能大小与速度的关系，用到了控制变量法；观察木块被撞击后移动的距离来判断钢球动能的大小，用到了转换法。故答案为：（1）远；（2）二力平衡；（3）速度；木块被撞击后移动的距离。9．（2023•吴江区校级模拟）在物理学中斜面是一个很重要的模型，在生产、生活中也有着大量的应用，如盘山公路、供轮椅通过的斜坡，等等。在初中物理的学习中与斜面有关的实验也有很多：（1）如图甲所示利用斜面测小车的平均速度，为了提高实验测量的准确度，可以减小（增加/减小）斜面坡度，让小车从斜面顶端由静止开始滑下．（2）如图乙所示利用斜面研究阻力对物体运动的影响，小车从同一斜面的相同（相同/不同）高度由静止滑下，在毛巾、棉布、木板等表面上运动不同的距离后停止，小车受到的阻力越小，运动的路程越远；小明在某次实验中，发现小车滑出水平木板右端而掉落下去，无法测出滑行的距离，小明是否需要重新调试实验装置再次测量，为什么？（3）如图丙所示是探究“物体动能大小与哪些因素有关”实验。让质量为m小球分别从斜面上不同高度静止滚下，小球撞击放在水平木板上的木块，虚线位置为木块滑动一段距离后停止的位置如图丙。则下列说法正确的是D。A.S1＞S2B.S1＝S2C.S1＜S2D.无法判断【答案】（1）减小；（2）相同；远；不需要，因为小车在水平木板上滑出，说明木板上的滑行距离明显大于毛巾、棉布，能研究阻力对物体运动的影响；（3）D。【分析】（1）如果斜面坡度太大，物体运动时间太短，不容易计时；（2）根据控制变量法可知相同条件下，小车所受阻力越小，速度减小的越慢，运动的路程越远；实验时通过小车滑行的距离来反映阻力对小车运动的影响，采用了转换法，小车滑出水平木板右端而掉落下去，说明木板上的滑行距离明显大于毛巾、棉布，据此分析；（3）动能大小与质量和速度有关，在质量不变时，速度越大，物体所具有的动能越大；实验中动能的大小是通过木块移动的距离来反映的，两次木块放置的位置不一样，水平面的摩擦力对小球的速度（动能）有影响。【解答】解：（1）在利用斜面测平均速度时，斜面的坡度越小，小车运动速度越慢，运动时间越长，便于计时，实验测量的准确度越高，故应减小斜面坡度；（2）根据控制变量法可知相同条件下，小车所受阻力越小，速度减小的越慢，所以小车从同一斜面的相同高度由静止滑下使小车达到水平面的速度相同，在毛巾、棉布、木板等表面上运动不同的距离后停止，小车受到的阻力越小，运动的路程越远；实验时通过小车滑行的距离来反映阻力对小车运动的影响，这采用了转换法；由题知，小车在毛巾、棉布上滑行时均未滑出，而在水平木板上滑出，可知木板上的滑行距离明显大于毛巾、棉布，能研究阻力对物体运动的影响，因此不需要重新实验；（3）让质量为m小球分别从斜面上不同高度静止滚下，小球撞击放在水平木板上的木块，根据控制变量法可知，这是探究动能大小与速度的关系，且动能的大小是通过木块移动的距离来反映的；图丙b图中小球从更高的高度由静止滑下，则到达斜面底端时的速度更大，但两图中木块放置的位置不同，图b中木块到斜面底端的距离更远，小球在水平面上运动时因受到摩擦力而减速，则不能判断小球碰撞木块前的速度大小（即动能大小），所以无法判断木块滑行距离的大小，故D正确。故答案为：（1）减小；（2）相同；远；不需要，因为小车在水平木板上滑出，说明木板上的滑行距离明显大于毛巾、棉布，能研究阻力对物体运动的影响；（3）D。【题型3探究影响物体势能大小的因素】 10．（2023•金坛区二模）某兴趣小组提出利用“研究动能的大小与哪些因素有关”的实验装置（如图所示）与所需器材（斜面、木块、不同质量的小钢球）来做探究“影响重力势能大小的因素”的实验。请你帮助完成如下实验方案：（1）实验中通过观察木块被推出的距离的大小，来判断小球重力势能的大小。（2）实验中为了要探究重力势能大小与物体质量大小的关系，要选用上述图乙（甲/乙），具体的操作方法是让小球从相同（相同/不同）的高度由静止滚下。（3）要探究重力势能大小与物体高度的关系要选用上述图甲（甲/乙），具体的操作方法是让小球从不同（相同/不同）的高度由静止滚下。（4）通过比较分析可以得出完整的结论重力势能的大小与物体的质量和高度有关。【答案】（1）木块被推出的距离；（2）乙；相同；（3）甲；不同；（4）重力势能的大小与物体的质量和高度有关。【分析】（1）若一个物体能够对外做功，我们就说该物体具有能量，在实验中我们一般将物体具有能量的多少转化为其能对外做功的多少，故此实验把物体具有重力势能的大小转换为木块被撞击后运动的距离，距离越远表明小球的重力势能越大。（2）（3）掌握控制变量法在此实验中的应用，重力势能与物体的质量和被举高度有关，在探究重力势能与其中一个量的关系时，另一个量保持不变，改变要探究的量。（4）重力势能的大小与物体的质量和高度有关。【解答】解：（1）在该实验中我们用到了转换的方法，即将小球重力势能的大小转化为其对木块做功的多少来比较，即小球推动木块越远，其对木块所做的功就越多，即具有的重力势能就越大；反之就越少；（2）为了探究重力势能与质量的关系，实验中采用质量不同的小球，在探究过程中要注意保持物体从同一高度由静止滚下；所以应选择乙图进行实验；（3）若要探究物体重力势能大小与物体高度的关系，则需让同一小球从不同高度滚下，所以应选择甲图进行实验；（4）通过比较分析可以得出的结论是：重力势能的大小与物体的质量和高度有关。故答案为：（1）木块被推出的距离；（2）乙；相同；（3）甲；不同；（4）重力势能的大小与物体的质量和高度有关。11．（2022春•丰台区期末）同学们所用的笔，有些在靠近笔端的地方装有一个轻质弹簧，如图甲所示。小文和小军各自拿自己装有弹簧的笔玩弹笔游戏。结果发现小军的笔弹得高一些。小文分析：笔弹起的高度与笔内弹簧的弹性势能的大小有关，那么弹簧弹性势能的大小又跟什么因素有关呢？小文猜想：①弹簧弹性势能的大小可能跟它的材料有关；②弹簧弹性势能的大小可能跟它弹性形变的程度有关。为了验证猜想②，小文利用两个外形完全相同但材料不同的弹簧A和B、一个小钢球、一个轻木块，在同一水平面上进行了如图乙所示的实验：a．将小球置于弹簧A的右端，使弹簧被压缩的长度为2cm，放手后小球被弹出，并与一木块相碰，木块被推动了一段距离S1；b．将另一个弹簧B压缩的程度稍大一些，把小球置于弹簧的右端，观察小球撞击木块后木块移动的距离S2；（1）在实验中，小文通过观察木块被推动的距离来反映弹簧弹性势能大小，采用的物理方法是B；（选填选项前面字母）A．图像法B．转换法C．放大法D．类比法（2）请你指出小文实验中存在的问题；（3）写出改进措施。【答案】见试题解答内容【分析】（1）由于弹性势能的大小不便用仪器测量，本实验中把弹性势能的大小转换为观察木块被推动的距离，这种研究方法叫转换法；（2）根据猜想，弹簧的弹性势能可能与弹簧的材料、弹性形变的程度有关，所以在探究过程中要用控制变量法；探究弹性势能的大小与弹簧被压缩的程度有关，要控制弹簧的材料相同，改变弹簧的形变大小，放手后小球被弹出，并与一木块相碰，观察木块被推动距离的远近来比较弹性势能的大小。【解答】解：（1）由于弹性势能的大小不便用仪器测量，本实验中把弹性势能的大小转换为观察木块被推动的距离，这种研究方法叫转换法；（2）要探究猜想②：弹簧弹性势能的大小可能跟它弹性形变的程度有关，应控制弹簧的材料相同，改变弹簧的形变大小，放手后小球被弹出，并与一木块相碰，观察木块被推动距离的远近来比较弹性势能的大小；题目中利用两个外形完全相同但材料不同的弹簧A和B，没有控制弹簧的材料相同；（3）应选取同一根弹簧分别压缩不同的程度释放弹出小钢珠，比较轻木块被小钢珠撞击后移动的距离，如果木块被撞击后移动的距离不同，说明弹簧弹性势能与弹簧弹性形变的程度有关；反之则无关。故答案为：（1）B；（2）没有控制弹簧材料相同；（3）选取同一根弹簧分别压缩不同的程度释放弹出小钢珠，比较轻木块被小钢珠撞击后移动的距离。12．（2021秋•怀集县期末）在研究物体的重力势能与哪些因素有关的实验中，三个相同的木桩被从空中静止释放的铁块撞击，陷入沙坑中的情况如图所示。（1）在此实验中，研究对象是铁块（选填“铁块”或“木桩”），我们是通过观察木桩陷入沙坑中的深度来比较研究对象重力势能的大小。（2）若A、B两铁块质量相等，则两铁块下落高度的关系是hA＜hB。（3）若A、C两铁块下落的高度相同，则两铁块的质量关系是mA＜mC。（4）下列实验用到的方法和问题（1）中相同的是B。A．研究滑动摩擦力跟什么因素有关；B．探究正在发声的音叉放入水中溅起水花；C．探究杠杆的平衡条件；D．牛顿第一定律的得出。【答案】见试题解答内容【分析】（1）本题是把铁块的重力势能转化成木桩陷进沙坑的深度来比较各铁块重力势能的大小的，这种研究问题的方法叫转换法；（2）（3）重力势能的大小与物体的质量，物体被举起的高度有关，当高度相同时，物体的质量越大，重力势能越大；当质量相同时，物体被举得越高，重力势能越大，结合图象进行分析判断。（4）由（1）知此实验用到了转换法，分析选项中符合题意的。【解答】解：（1）在此实验中，铁块撞击木桩时，铁块的重力势能转化为木桩的动能，故研究对象是铁块；铁块的重力势能就越大，说明木桩获得的能量就越多，木桩陷入沙坑越深，即我们是通过观察木桩陷入沙坑中的深度来比较铁块重力势能的大小；（2）由图可知，B撞击木桩陷入沙坑的深度大，说明B的重力势能大，若A、B两铁块质量相等，则铁块B下落的高度大，即hA＜hB；（3）若A、C两铁块下落的高度相等，C撞击木桩陷入沙坑的深度大，说明C的重力势能大，则铁块C的质量大，即mA＜mC；（4）由（1）知此实验用到了转换法；A、影响滑动摩擦力的因素有：压力和接触面的粗糙程度，则研究滑动摩擦力跟什么因素有关时，用到了控制变量法，故A不符合题意；B．音叉的振动看不见，用看得见的“水花溅起”来说明音叉的振动，用到了转换法，故B符合题意；C．探究杠杆的平衡条件，用到了归纳法，故C不符合题意；D．牛顿第一定律的得出用到了实验推理法，故D不符合题意。故选B。故答案为：（1）铁块；木桩陷入沙坑中的深度；（2）＜；（3）＜；（4）B。【题型4机械能的概念】 13．（2023秋•雁塔区校级月考）如图所示，质量一定的木块放在粗糙程度不同的水平桌面上，AB的距离等于BC的距离。木块在水平恒力F作用下从静止开始从A连续运动到C，AB过程中加速运动，BC过程中匀速运动。下列说法中（）①木块在AB段所受的摩擦力等于在BC段所受的摩擦力②水平拉力F在AB段做的功等于在BC段做的功③木块在AB段与桌面有摩擦，它的机械能逐渐减小④水平拉力F在AB段的平均功率小于在BC段的功率A．只有①②正确 B．只有①③正确 C．只有②④正确 D．只有③④正确【答案】C【分析】（1）木块在AB段做加速运动，木块受力不平衡，则木块受到的摩擦力小于水平拉力的大小；木块在BC段做匀速运动，此时木块受力平衡，则木块受到的摩擦力大小等于水平拉力的大小，由此可得出结论；（2）木块在AB段和BC段运动的距离相等，拉力F是恒力，根据W＝Fs可知做功的大小关系；（3）木块在AB段做加速运动，木块的动能增加，木块的势能不变，机械能等于动能与势能之和，由此可得出结论；（4）木块在AB段做加速运动，在BC段做匀速运动，整个过程中速度的变化是连续的（即在BC段木块是以到达B点时的速度做匀速运动），则木块在AB段的平均速度小于BC段的速度，根据功率公式P＝Fv可比较功率的大小关系。【解答】解：①木块在AB段做加速运动，木块受力不平衡，则木块受到的摩擦力小于水平拉力的大小，即fAB＜F；木块在BC段做匀速运动，此时木块受力平衡，则木块受到的摩擦力大小等于水平拉力的大小，即fBC＝F；因水平拉力F大小不变，所以木块在AB段受到的摩擦力小于木块在BC段的摩擦力，故①错误；②木块在AB段和BC段运动的距离相等，拉力F是恒力，则根据W＝Fs可知，水平拉力F在AB段做的功等于在BC段做的功，故②正确；③木块在AB段做加速运动，则木块的动能增大；木块的高度不变，质量不变，则木块的势能不变；因机械能等于动能与势能之和，所以木块在AB段的机械能逐渐增大，故③错误；④由题知，木块在AB段做加速运动，在BC段做匀速运动，整个过程中速度的变化是连续的（即在BC段木块是以到达B点时的速度做匀速运动），所以木块在AB段的平均速度小于BC段的速度；拉力F是恒力，则根据公式P＝Fv可知，水平拉力在AB段的功率小于在BC段的功率，故④正确。故选：C。14．（2023•如东县二模）球竖直向上运动并落回地面的过程中，先后经过A、B两点。小球在这两点的动能和重力势能如图所示，下列说法正确的是（）A．小球在A、B两点的动能相等 B．从A点到B点小球的机械能不变 C．小球在A点的速度比在B点小 D．小球在B点的离地高度比在A点高【答案】C【分析】（1）动能大小跟物体的质量和速度有关，在质量一定时，速度越大，动能越大；在速度一定时，质量越大，动能越大；（2）重力势能跟物体的质量和高度有关，在质量一定时，高度越大，重力势能越大；在高度一定时，质量越大，重力势能越大；（3）机械能等于动能和势能之和，物体不发生弹性形变时，机械能等于动能和重力势能之和。本题用柱状图高度表示动能、重力势能的大小。【解答】解：AC、由图可知，球的质量不变，球在A点的动能小于B点动能，所以球在A点的速度小于B点速度，故A错误，C正确；B、球在运动过程中没有发生弹性形变，所以机械能等于动能和重力势能之和，由图知，球在A点动能和B点重力势能相等，A点的重力势能大于B点的动能，所以A点的机械能大于B点的机械能，故B错误。D、A点的重力势能大于B点的重力势能，球的质量不变，所以球在A点的高度大于B点的高度，故D错误。故选：C。15．（2023春•沈河区校级期中）（多选）如图，A、B是两个质量和表面粗糙程度都相同的物体，把它们叠放在水平桌面上，当右端挂重8N的物体C时，A、B恰好能一起向右做匀速直线运动，绳与滑轮之间的摩擦不计，则下列说法正确的是（）A．物体A与B之间的摩擦力为0 B．若剪断绳子，A、B在桌面上会逐渐停止运动，减速时A会受到水平向左的摩擦力C．A、B向右匀速运动时，A、B、C总的机械能保持不变 D．若使A、B向左做匀速直线运动，需对物体B施加一个水平向左16N的拉力【答案】ABD【分析】摩擦力产生的条件：两个物体之间有压力，且发生了相对滑动或有相对滑动的趋势；物体A、B在物体C的作用下向右做匀速直线运动，物体B在水平方向上受到水平向右的拉力和水平向左的摩擦力作用，根据二力平衡条件求出摩擦力大小；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。机械能等于动能和势能之和。【解答】解：A．因为A、B恰好能一起向右做匀速直线运动，A、B间没有发生相对运动，也没有相对运动的趋势，故物体A与B之间的摩擦力为0，故A正确；B．若剪断绳子，由于受到摩擦力的作用，A、B在桌面上会逐渐停止运动，说明A在水平方向上向右做减速运动，受到非平衡力的作用，根据力与运动的关系可知，物体A在水平方向上受到向左的力的作用，由图可知，A受到水平向左的滑动摩擦力的作用，故B正确；C．A、B向右匀速运动时，A、B质量和高度不变，动能和势能不变，A、B的机械能不变；C的重力势能减小，动能不变，C的机械能减小，故总的机械能减小，故C错误；D．当A、B向右做匀速直线运动时，有F拉＝F摩擦＝GC＝8N，若使A、B向左做匀速直线运动，则需对物体B施加一个水平向左的拉力为F拉′＝F拉+F摩擦＝8N+8N＝16N，故D正确。故选：ABD。16．（2023春•虹口区校级期末）体重相同的小施和小裴进行爬竿比赛（竿是相同的），假设他们做匀速直线运动，小施比小裴先爬到竿顶。则小施克服重力做的功W1与小裴克服重力做的功W2相比，W1＝W2；小施爬竿的功率P1与小裴爬竿的功率P2相比，则P1大于P2（选填“大于”、“等于”或“小于”）。小施爬杆的过程中机械能增大（选填“增大”、“减小”或“不变”）。【答案】＝；＞；增大。【分析】已知体重相同的小明比小军先爬到竿顶说明两者的上升的高度相同、小明比小军用的时间少，根据W＝Gh可知两者所做功的大小关系，根据P＝比较两者的功率关系。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；机械能等于动能与势能之和。【解答】解：体重相同的小施和小裴进行爬竿比赛，因为两人的重力相同，爬竿的高度也相同，所以根据W＝Gh可知：两者做的功相等，即W1＝W2；因为小施比小裴先爬到竿顶，小施用的时间就少，所以根据P＝可知，小施做功的功率大于小裴的做功功率，即Pl＞P2；体重相同的小施和小裴进行爬竿比赛（竿是相同的），他们做匀速直线运动的过程中，他们的质量不变，速度不变，动能不变；同时高度增大，重力势能增大；因为机械能等于动能与重力势能之和，所以他们的机械能增大。故答案为：＝；＞；增大。17．（2020秋•东台市期中）阅读短文，回答问题：飞轮飞轮是安装在机器回转轴上的具有较大转动惯性的轮状蓄能器。图甲是热机飞轮的实物图，当机器转速增高时，飞轮的动能增加，把能量贮蓄起来；当机器转速降低时，飞轮动能减少，把能量释放出来。飞轮可以用来减少机械运转过程的速度波动。在制造飞轮过程中，开始时，飞轮的重心（重力的作用点）与轴心总不会重合，重心位置与轴心位置有微小的偏差，这样的飞轮如果高速转动，运行将不稳定，而且轴受到很大的作用力，加速轴的磨损。在机械制造中有一个给飞轮定重心的工序，目的是使飞轮的重心发生微小的位置变化，以使它的重心准确位于轴心上。如图乙是给飞轮定重心的模型图，将飞轮单独固定在某一轴上，飞轮可在竖直平面内绕轴心（图中两虚线的交点）自由转动。用力推动一下飞轮，飞轮转动若干周后停止。重复多次，发现飞轮边缘上的标记F总是停在图示位置。（1）当机器转速降低时，飞轮自身的机械能B。A．不变B．变小C．变大D．无法确定（2）根据以上情况，可以初步确定飞轮重心P可能在图乙中A。A．轴心正下方的某一位置B．轴心正上方的某一位置C．轴心右侧的某一位置D．轴心左侧的某一位置（3）有一飞轮的重心与轴心不重合，静止的飞轮在外力作用下，在竖直平面内绕轴心自由转动一圈后，不计摩擦阻力和空气阻力，飞轮自由转动第二圈时的动能C。A．一直不变B．先变大后变小C．先变小后变大D．无规律、无法判断（4）工人在不影响飞轮转动情况下，在飞轮边缘上的某点E处，打磨去小部分金属块后，再用力推动飞轮，当观察到每次推动飞轮后，飞轮边缘上的标记F可以停在任意位置时，说明飞轮的重心已调整到轴心上了。（5）请在乙图中标出E的位置。【答案】见试题解答内容【分析】（1）动能和势能统称为机械能；影响动能大小的因素：质量和速度；影响重力势能大小的因素：质量和高度；（2）杠杆平衡条件：动力×动力臂＝阻力×阻力臂；（3）影响动能大小的因素：质量和速度；（4）如果重心在轴心处，则停止时，飞轮可以停在任意位置，即F可能出现在任意位置；（5）重心在最低点时，飞轮才能静止，因此每次F都与转轴在同一水平面上，则说明重心应在轴心的正下方。【解答】解：（1）当机器转速降低时，其质量不变、高度不变，重力势能不变，动能减小，故飞轮自身的机械能变小，故应该选B。（2）由于飞轮可在竖直平面内绕轴心自由转动，所以可将飞轮看作杠杆，所以如果重心在轴心的左侧或右侧时，杠杆不能平衡，仍会继续转动。只有重心在最低处且与轴心在同一竖直线上时，飞轮才能静止，所以重心应在轴心正下方的某个位置。故应该选A。（3）静止的飞轮在外力作用下绕轴心转动第二圈时，由于飞轮的重心与轴心不重合，此时转速变小；但同时轴受到很大的作用力，加速轴的磨损，当转速减小到一定时又开始变大，所以飞轮自由转动第二圈时的动能先变小后变大，故应该选C。（4）如果重心在轴心处，则停止时，飞轮可以停在任意位置，即F可能出现在任意位置。即每次推动飞轮后，当观察到飞轮边缘上的标记F可以停在任意位置时，说明飞轮的重心已调整到轴心上了。（5）重心在最低点时，飞轮才能静止，因此每次F都与转轴在同一水平面上，则说明重心应在轴心的正下方，E的位置如图所示：故答案为：（1）B；（2）A；（3）C；（4）每次推动飞轮后，飞轮边缘上的标记F可以停在任意位置；（5）。【题型5机械能的转化】 18．（2023秋•海淀区校级月考）跳远运动的几个阶段如图所示，则有关运动员机械能的说法错误的是（）A．加速助跑阶段机械能增大 B．起跳时机械能为零 C．经过最高点时重力势能最大 D．下降过程中，重力势能转化为动能【答案】B【分析】机械能包括动能和势能；动能的大小与质量和速度有关，质量越大、速度越快，动能就越大；重力势能大小与质量和高度有关，质量越大，高度越高；重力势能就越大。【解答】解：A、助跑阶段运动员的速度在增大，所以动能变大，重力势能不变；所以机械能将增大，故A正确；B、起跳时，运动员的速度达到最大值，动能达到最大值，重力势能不变，机械能达到最大值，故B错误；C、经过最高点时，运动员的高度最大，重力势能最大，故C正确；D、下降过程中，重力势能减小，动能增大，是重力势能转化为动能，故D正确。故选：B。19．（2023•高邮市模拟）如图甲所示，为了探究机械能量的转化，小明将小铁块绑在橡皮筋中部，并让橡皮筋穿入铁罐，两端分别固定在罐盖和罐底上实验装置做好后让它从不太陡的斜面上滚下，如图乙所示，发现橡皮筋被铁块卷紧了，接着铁罐居然能从斜面底部自动滚上去；铁罐上下滚动几次后最终停了下来。以下说法不正确的（）A．铁罐从斜面上最高处滚下时，会先由慢到快、后由快到慢 B．铁罐在斜面上从最高处滚到最低处，是重力势能与动能之间的转化 C．铁罐从斜面底部自动滚上去的过程中，是弹性势能转化为重力势能 D．铁罐在斜面上滚上滚下的过程中，机械能是不守恒的【答案】B【分析】利用控制变量法判断影响动能、重力势能、弹性势能的各因素的变化；如本题对于同一个铁罐，其质量一定，只通过比较铁罐的速度、所处的高度和橡皮筋的形变程度来判断铁罐的动能、重力势能和弹性势能的变化。【解答】解：AB、铁罐不太陡的斜面上滚下，是从最高处滚下时：上一段滚动主要是重力势能减小，铁罐的动能和橡皮筋的弹性势能增加，铁罐由慢到快；下一段滚动主要是重力势能和铁罐的动能减小，橡皮筋的弹性势能增加，由快到慢滚到最低点；A正确；综上铁罐在斜面上从最高处滚到最低处，主要是重力势能最终转化为弹性势能。故B错误；C、铁罐由斜面底部自动滚上去，是从最低处滚上时，铁罐先由慢到快、后由快到慢滚到最高点，下一段向上滚动主要是橡皮筋的弹性势能减小，铁罐的动能和重力势能增加；上一段滚动主要是橡皮筋的弹性势能和铁罐的动能减小，重力势能增加；铁罐在斜面上从最低处滚到最高处，主要是弹性势能转化为重力势能，故C正确；D、铁罐在斜面上滚上滚下的过程中，要克服摩擦做功而使机械能转化为内能，故机械能的总量不断减小的，因而是不守恒的，故D正确。故选：B。20．（2022春•吉州区校级期末）如图甲所示，物体沿斜面从顶端下滑至底端。在某时间段，物体的动能Ek随时间t的变化如图乙所示，则下列说法正确的是（）A．物体的重力势能逐渐减少 B．物体下滑过程速度逐渐增大 C．物体的重力势能全部转化为动能 D．物体的机械能不变【答案】A【分析】分析EK﹣t图象中图线的含义，然后分析物体下滑的情况，结合对动能、势能影响因素的掌握和对做功与能量转化的认识可得出符合题意的答案。【解答】解：AC、物体重力势能减小量主要用来克服摩擦做功，将一部分机械能转化为内能，因此，物体重力势能减小量等于物体和斜面内能的增加量，或者说，物体克服摩擦力做功多少等于重力势能减小量，故C错误，A正确。B、读EK﹣t图象可知，物体的动能不随时间变化，由动能只与物体的质量和速度有关可知，物体的速度不变，即物体做匀速直线运动，故B错误；D、物体的动能不变，高度降低，所以重力势能减小，由于机械能等于动能与势能之和，所以机械能变小，故D错误；故选：A。21．（2023春•涿州市期末）（多选）“蹦极”被称为“勇敢者的游戏”，如图所示，人将一根有弹性的绳了系在身上，另一端固定在跳台上。人从跳台跳下，落至图中A点时弹性绳刚好被拉直，下落至图中B点时弹性绳对人的拉力与人受到的重力大小相等，图中C点是人能达到的最低点。不计空气阻力，下列说法正确的是（）A．从A点到B点，绳子弹性势能增大，重力做功变快 B．到达C点时，人的动能为零，受到的合力为零 C．从B点到C点，人的重力势能转化为动能 D．从B点到C点，人的动能一直在减小【答案】AD【分析】先分析该人下落过程中的受力情况，注意合力的大小和方向；蹦极者从最高点到A时，只受重力，重力势能转化为动能。从A点到C点的过程中，人受到弹力和重力作用，分成两段：上段受到向下的合力做加速运动，速度越来越快；下段受到向上的合力做减速运动，速度越来越慢，到最低点速度为零。【解答】解：A、蹦极者从最高点到A时，重力势能转化为动能，重力势能越来越小，动能越来越大；从A点到B点的过程中，受到向下的合力做加速运动，所以速度越来越快，动能越来越大；在B点时，合力为零；在B点以下，受到向上的合力做减速运动，速度越来越小，动能越来越小，最低点时速度为零。所以蹦极者从A到B过程中，动能增大；在B到C的过程中动能减少，在C点动能为零。综上所述，从A点到B点，绳子弹性势能增大，重力做功变快，即重力做功的功率增大，A正确；B、到达C点时，人的动能为零，但受到的合力不为零，B错误；C、从B点到C点，动能减少，故不是重力势能转化为动能，C错误；D、从B点到C点，人的动能一直在减少，D正确。故选：AD。22．（2023•孟津县一模）若将皮球从离地某一高度的O点处抛出，皮球落地后又弹起。它的部分运动轨迹如图所示，皮球经过同一高度的A、B两点时，在A点时的速度大于（选填“大于”、“等于”或“小于”）B点时的速度。在反弹的最高点P点的速度不等于（选填“等于”或“不等于”）零，你的判断依据是小球在最高点P时仍然能往右运动。【答案】大于；不等于；小球在最高点P时仍然能往右运动。【分析】由图知，每次小球反弹后到达的最高点都比上一次的最高点要低，说明小球运动时受到空气阻力，其机械能逐渐变小；动能的大小与质量、速度有关；机械能是动能与势能的总和。【解答】解：（1）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，小球运动时受到空气阻力，其机械能逐渐变小，则在A点的机械能大于在B点的机械能；同一小球在A、B两点的高度相同则重力势能相同，因机械能是物体动能与势能的总和，所以在A点的动能大于在B点的动能；又因为动能的大小与质量和速度有关，而小球的质量不变，所以在A点时的速度大于B点时的速度。（2）小球在最高点时，竖直方向的速度为零，但是仍然能往右运动，说明小球还具有水平方向速度，所以皮球反弹后到达最高点P点时速度不等于零。故答案为：大于；不等于；小球在最高点P时仍然能往右运动。23．（2020•高邑县校级模拟）阅读短文并回答下列问题。蹦极蹦极（Bungeejμmping），也叫机索跳，是近些年来新兴的一项非常刺激的户外休闲活动。运动员站在约40m以上（相当于10层楼）高度的桥梁、塔顶、高楼、吊车甚至热气球上，把一端固定的一根长长的橡皮绳绑在踝关节处，然后两臂伸开、双腿并拢、头朝下跳下去。绑在运动员踝部的橡皮绳很长，足以使运动员在空中享受几秒钟的“自由落体”。当人体落到离地面一定距离时，橡皮绳被拉开、绷紧，阻止人体继续下落，当到达最低点时橡皮绳再次弹起，人被拉起，随后又落下，这样反复多次直到静止，这就是蹦极的全过程。（1）蹦极运动员在跳下直到橡皮绳被拉到原长的过程中，是将运动员的重力势能转化为动能。（不计空气阻力）（2）从橡皮绳被拉开到最低点的过程中，运动员做先加速再减速（选填“匀速”“加速”或“先加速再减速”）运动。在速度最大时，运动员受到橡皮绳的弹力等于（选填“大于”“小于”或“等于”）运动员受到的重力。（3）从高处落到最低点时，运动员的重力势能全部转化为（橡皮绳的）弹性势能。【答案】见试题解答内容【分析】对人进行受力分析，判断人的运动状态；分析能量的转化过程。【解答】解：（1）运动员在跳下直到橡皮绳被拉到原长的过程中，高度降低，运动的速度变快，运动员的重力势能转化为弹性势能；（2）橡皮绳被拉开，产生弹力，且伸长的长度越长，弹力越大；所以在橡皮绳被拉开到最低点的过程中，一开始伸长的长度较短，产生的弹力较小，弹力小于重力，运动员向下加速运动；当绳子继续伸长，在某一时刻，弹力等于重力，此时二力平衡，运动员不再加速运动，运动速度最大；当绳子继续伸长，弹力大于重力，运动员向下减速运动，直至减速到0，到达最低点；（3）因为不计空气阻力，所以机械能总量不变，最高处时运动员的重力势能，落到最低点时，运动员的重力势能全部转化为橡皮绳的弹性势能；故答案为：（1）动；（2）先加速后减速；等于（3）（橡皮绳的）弹性势。【题型6机械能守恒条件】 24．（2023•广陵区二模）跳远运动员的几个阶段可以简化为如图所示，a为助跑点，b为起跳点，不计空气阻力，则（）A．助跑（a→b）是为了让运动员获得较大的惯性 B．在空中飞行过程中（b→d），运动员受到平衡力的作用 C．起跳后升空的过程中（b→c），运动员的一部分动能转化为其重力势能 D．整个过程中，运动员的机械能守恒【答案】C【分析】（1）动能与物体的质量和速度有关，质量越大，速度越大，物体的动能也就越大；（2）重力势能与物体的质量和高度有关，质量越大，高度越大，物体的重力势能越大；（3）不考虑摩擦阻力和空气阻力，机械能守恒。【解答】解：A、助跑过程中（a→b），运动员的质量不变，速度逐渐增大，则动能增大，此过程中运动员质量不变，惯性大小不变，故A错误。B、不计空气阻力，在空中飞行过程中（b→d），运动员只受重力作用，受力不平衡，故B错误。C、起跳后升空的过程中（b→c），运动员的速度减小（且在最高点c时运动员的速度不为零），高度增加，所以运动员的一部分动能转化为重力势能，故C正确；D、助跑过程中（a→b），运动员质量不变，速度变大，动能变大，重力势能不变，机械能增大；不计空气阻力，在空中飞行过程中（b→d），运动员机械能守恒，故D错误。故选：C。25．（2023春•芝罘区期末）如图，兴趣小组的同学们设想利用升降台让球越弹越高。将球从M点竖直向下以某速度抛出，球经静止在位置a的台面反弹后，到达的最高点为N。则N可能比M高（选填“可能”、“不可能”）。球从N点下降时，台面已升至合适的位置b并保持静止，球再次经反弹后，到达的最高点P不可能比N高（选填“可能”、“不可能”）。若不计阻力，从球出手到球到达P点的过程中，球的机械能守恒（选填“守恒”、“减小”或“增大”）。【答案】可能；不可能；守恒。【分析】（1）物体的质量越大，速度越大，物体具有的动能就越大；（2）物体的质量越大，所处的高度越高，物体的重力势能就越大；（3）不计空气阻力时，机械能没有转化为内能，机械能守恒。【解答】解：将球从M点竖直向下以某一速度抛出，此时具有的机械能为动能和重力势能之和，球经静止在位置a的台面反弹后，在上升过程，球的速度减小，球的动能减小，小球在运动过程中要克服摩擦阻力做功，所以小球的机械能减小，若克服摩擦阻力做功小于最开始的动能，到达的最高点为N点比M点高，若克服摩擦阻力做功大于最开始的动能，到达的最高点为N点比M点低，若克服摩擦阻力做功等于最开始的动能，到达的最高点为N点与M点一样高；球从N点下降时，台面已升至合适的位置b并保持静止，球再次经台面反弹后，由于不计阻力，小球在运动过程中不需要克服摩擦阻力做功，小球的机械能守恒。故答案为：可能；不可能；守恒。26．（2021•荆州）体育课上，小明在同一位置用相同的力多次将足球踢出，发现足球斜向上飞出的角度越大，球运动得越高，但并不能运动得越远。小明查阅资料后知道：足球所做的运动叫做斜抛运动，其运动轨迹如图所示。足球起始运动方向与水平方向的夹角叫做抛射角，抛出点到落地点的水平距离叫做射程，射程与抛出速度和抛射角的大小有关。若物体的动能大小EK＝mv2，重力势能大小Ep＝mgh，不计空气阻力，g＝10N/kg，则：（1）若将质量为0.4kg足球从地面踢出时，具有的动能是120J，踢出后能达到的最大高度是5m，则足球在最高点时具有的动能是100J；（2）若足球的射程x与抛出速度、抛射角θ之间满足公式x＝，当足球以20m/s的速度且与水平方向成45°角被踢出，足球的射程是40m；（3）足球运动的速度v可以分解成水平速度vx和竖直速度vy，三者可构成如图所示的矩形。足球在空中飞行时，水平速度保持不变，竖直速度先减小后增大。若足球在地面以10m/s的速度且与水平方向成45°角被踢出，当足球的速度与水平方向夹角为30°角时，此时足球距地面的高度是3.33m。（小数点后保留2位数字）【答案】（1）100J；（2）40m；（3）3.33。【分析】（1）当只有重力做功或弹簧的弹力做功时，物体的机械能守恒，取地面为零势能面可知足球具有的重力势能，足球踢出后能达到的最大高度是5m，根据EP＝mgh求出此时足球具有的重力势能，不计空气阻力时足球的机械能守恒，据此得出等式即可求出足球在最高点时具有的动能；（2）当足球以20m/s的速度且与水平方向成45°角踢出，根据射程公式求出足球的射程；（3）若足球在地面以10m/s的速度且与水平方向成45°角被踢出，根据三角函数关系求出水平方向的速度，根据“足球在空中飞行时，水平速度保持不变”可知当足球的速度与水平方向夹角为30°角时水平方向的速度，再根据三角函数关系求出此时小球的速度，不计空气阻力时足球的机械能守恒，据此结合动能和重力势能的表达式得出等式即可求出此时足球距地面的高度。【解答】解：（1）取地面为零势能面，从地面踢出时足球具有的动能EK1＝120J，具有的重力势能EP1＝0J，足球踢出后能达到的最大高度是5m，具有的重力势能EP2＝mgh＝0.4kg×10N/kg×5m＝20J，因不计空气阻力时足球的机械能守恒，所以，有E1＝E2，即EK1+EP1＝EK2+EP2，则足球在最高点时具有的动能EK2＝EK1+EP1﹣EP2＝120J+0J﹣20J＝100J；（2）当足球以20m/s的速度且与水平方向成45°角被踢出，足球的射程x＝＝＝40m；（3）若足球在地面以10m/s的速度且与水平方向成45°角被踢出，则水平方向的速度vx＝v′cos45°＝10m/s×＝10m/s，因足球在空中飞行时，水平速度保持不变，所以，当足球的速度与水平方向夹角为30°角时，足球的速度v″＝＝＝m/s，因不计空气阻力时足球的机械能守恒，所以，有EK1′+EP1′＝EK2′+EP2′，即m（v′）2+0＝m（v″）2+mgh′，此时足球距地面的高度h′＝＝＝m≈3.33m。故答案为：（1）100J；（2）40m；（3）3.33。【题型7分子间的作用力】 27．（2023春•淮南期末）下列有关说法中正确的是（）A．原子是保持物质化学性质不变的最小微粒 B．固体和液体很难被压缩，说明分子间没有空隙 C．露珠呈球状，说明液体分子间只存在引力，没有斥力 D．天晴花更香是因为温度越高，分子的无规则运动越剧烈【答案】D【分析】（1）分子是保持物质化学性质的最小微粒；（2）分子间存在间隙；（3）分子间同时存在着相互作用的斥力和引力；（4）温度越高，分子的无规则运动越剧烈。【解答】解：A、能保持物质化学性质不变的最小微粒是分子，故A错误；B、固体和液体很难被压缩，说明分子间的作用力很大，故B错误；C、露珠呈球状，说明液体分子间有引力，故C错误；D、天晴花更香是因为温度越高，分子的无规则运动越剧烈，故D正确。故选：D。28．（2022•东昌府区一模）（多选）图中哪个图是能说明分子间有引力的实验（）A．抽出玻璃管后二氧化氮和空气混合 B．两个压紧的铅块下面能挂起钩码 C．提起水表上的玻璃板的一刻测力计示数增大 D．压缩瓶内的空气，棉花燃烧【答案】BC【分析】分子间有相互作用的引力和斥力；分子间作用力的大小与分子间的距离有关。根据分子力的表现，判断分子力的性质。【解答】解：A、如图所示的实验中，抽去中间的玻璃板，过一会儿下方玻璃杯中的二氧化氮气体颜色变浅，上方玻璃杯中的空气颜色变深，说明空气分子运动到下面的瓶子中，下面的二氧化氮分子运动到上面的瓶子中，表明气体分子在不停地做无规则运动，故A错误；B、当玻璃接触水面时，由于水分子和玻璃分子距离较近，故两种分子之间会产生相互作用的引力，弹簧测力计要将玻璃拉起需提供比玻璃重力大的力。故说明玻璃和水的接触面之间存在相互作用的分子引力；故B正确；C、两个表面光滑的铅块紧压后，由于分子间存在相互的引力而使两块铅块粘在一起，故C正确；D、当用力把活塞迅速按下时，活塞对空气做功，使空气内能增加，温度升高，达到棉花的燃点，棉花就燃烧起来，故D错误。故选：BC。29．（2023•浉河区校级三模）早春的清晨，树叶上凝结着晶莹的球形露珠如图所示，露珠呈球形是因为分子间存在引力，随着气温的升高露珠会很快消失，发生的物态变化是汽化。【答案】引力；汽化。【分析】分子间存在着相互作用的引力和斥力；物质从液态直接变为气态的过程称之为汽化。【解答】解：露珠呈球形是因为分子间存在引力；露珠会很快消失，发生的物态变化是汽化。故答案为：引力；汽化。30．（2023春•射阳县校级期中）阅读短文，回答问题。水膜的奥秘2021年12月9日，航天员王亚平在中国空间站里把一个金属圈插入饮用水袋中，慢慢抽出金属圈，形成了一个水膜。接着，她往水膜表面贴上一片和女儿一起完成的花朵折纸。在水膜试验中，如图甲，这朵花在太空中“绽放”。液体跟气体接触的表面存在一个薄层，叫做表面层（如图乙），表面层里的分子比液体内部稀疏，表面层分子间的相互作用表现为引力。就像你要把弹簧拉开些，弹簧反而表现具有收缩的趋势。由于分子间作用，液体会产生使表面尽可能缩小的力，这个力称为“表面张力”，水膜形成的本质原因是液体的表面张力。液体与固体接触处，也有奇妙的现象。先后向一块洁净的璃板上和一块涂了石蜡的玻璃上滴一滴水，晃动玻璃板，洁净的玻璃板上这滴水散开，石蜡上的则是滚来滚去（如图丙）。像这种液体会润湿某种固体并附着在固体的表面上的现象叫作浸润；如果液体不会润湿某种固体，也就不会附着在这种固体的表面，这种现象叫作不浸润。所以水能浸润玻璃，但水不能浸润石蜡。当液体和与之接触的固体的相互作用比液体分子之间的相互作用强时，液体能够浸润固体。反之，液体则不浸润固体。（1）液体表面比内部的分子距离大（大/小）。（2）水滴在石蜡表面时，水和石蜡的相互作用小于（大于/小于/等于）水分子之间的相互作用。（3）如图所示，金属框上阴影部分表示肥皂膜。它被棉线分割成a、b两部分。若将肥皂膜的a部分用热针刺破，棉线的形状是下列选项中的D。（4）下列说法正确的是AB。A．小昆虫能在水面上自由来往而不陷入水中靠的是液体的表面张力作用B．清晨的露珠看起来近似球状主要是因为液体内部分子之间的相互作用力C．回形针浮在水面上不下沉是重力和水的浮力平衡的结果D．小木块能够浮于水面上是液体表面张力与其重力平衡的结果（5）如图丁是酱油滴在A、B两种材料表面的油滴形状。小明发现倒酱油的时候总会有一些酱油沿着瓶口流到瓶子外面，他认为选用材料B做酱油瓶的瓶口就能保持瓶子清洁。他选择的理由是酱油不能浸润材料B。【答案】（1）大；（2）小于；（3）D；（4）AB；（5）酱油不能浸润材料B。【分析】（1）液体跟气体接触的表面存在一个薄层，叫做表面层，表面层里的分子比液体内部稀疏，据此分析；（2）当液体和与之接触的固体的相互作用比液体分子之间的相互作用强时，液体能够浸润固体；反之，液体则不浸润固体；水不能浸润石蜡，据此分析；（3）液体跟气体接触的表面存在一个薄层，叫做表面层，表面层里的分子比液体内部稀疏，分子间的距离比液体内部大一些，分子间的相互作用表现为引力，即是表面张力，表面张力的存在使液体表面象被拉伸的弹簧一样，总有收缩的趋势；（4）①②③由于分子间作用，液体会产生使表面尽可能缩小的力，这个力称为“表面张力”；④二力平衡的条件：两个力大小相等、方向相反，作用在同一物体，作用在同一直线；（5）如果液体不会润湿某种固体，也就不会附着在这种固体的表面，这种现象叫作不浸润。【解答】解：（1）液体跟气体接触的表面存在一个薄层，叫做表面层，表面层里的分子比液体内部稀疏，因此液体表面比内部的分子距离大；（2）当液体和与之接触的固体的相互作用比液体分子之间的相互作用弱时，液体不能够浸润固体，而水不能浸润石蜡，因此水滴在石蜡表面时，水和石蜡的相互作用小于水分子之间的相互作用；（3）当用热针刺破a部分肥皂膜时，b部分的肥皂膜失去a部分肥皂膜的表面张力，而表面张力使肥皂膜收缩，因此肥皂膜形状应为D图；（4）A、小昆虫能在水面上自由来往而不陷入水中，原因是液体表面张力在起作用，故A正确；B、分子间同时存在着引力和斥力，露珠看起来呈球状，此种情况下主要表现水分子与水分子间有相互作用的引力，由于分子间作用，液体会使表面尽可能缩小，故B正确；C、回形针浮在水面上不下沉是由于受到液体的表面张力，故C错误；D、小木块能够浮于水面上是小木块受到的浮力与其重力平衡的结果，故D错误。故选：AB。（5）根据酱油滴在A、B两种材料表面的油滴形状可知，酱油能浸润材料A，但不能浸润材料B，因此选用材料B做酱油瓶的瓶口就能保持瓶子清洁。故答案为：（1）大；（2）小于；（3）D；（4）AB；（5）酱油不能浸润材料B。【题型8分子动理论的基本观点】 31．（2022春•鲤城区校级期末）关于下列现象的解释，正确的是（）A．海绵易被压缩说明分子间存在间隙 B．擦黑板时，粉笔灰到处飞扬，说明物质的分子在永不停息地做无规则运动 C．两个表面光滑的铅块相互紧压会粘在一起，说明分子间存在引力 D．“破镜不能重圆”是因为玻璃分子间存在较大排斥力【答案】C【分析】（1）分子间存在间隙。（2）分子运动属于扩散现象，是肉眼看不见的运动，机械运动是物质的运动，是宏观上的运动，是看的见的运动；（3）分子间存在相互作用的引力和斥力，只有在达到一定距离时，这种力才能表现出来。【解答】解：A．海绵内部有大量肉眼可见的气孔，海绵被压缩只是气孔变小了，并不是分子间隙变小，因此不能说明分子间有间隙，故A错误；B．粉笔灰是固体小颗粒，并不是分子，分子不能用肉眼直接看到，因此粉尘飞扬不是分子的无规则运动，不能说明物质的分子在永不停息地做无规则运动，故B错误；C．两个表面光滑的铅块相互紧压而粘在一起，就是由于分子间有相互作用的引力，故C正确；D．“破镜不能重圆”是因为分子之间间隔过大，而使分子之间的引力和斥力都太小，所以“破镜不能重圆”，故D错误。故选：C。32．（2022春•泗洪县期中）回忆图中实验，解答下列问题。（1）图甲所示，酒精和水混合后总体积与混合前相比将减小，说明分子间有间隙；（2）图乙是扩散现象，能说明分子处在不停地做无规则的运动；（3）图丙两个表面光滑的铅块会粘在一起，说明分子间存在着引力。【答案】（1）间隙；（2）扩散；不停地做无规则的运动；（3）引。【分析】分子热运动理论的内容：一是物质是由分子构成的；二是构成物质的分子都在不停地做无规则运动；三是分子间存在相互作用力﹣﹣引力和斥力。不同物体互相接触时彼此进入对方的现象叫扩散，扩散现象说明分子在不停地做无规则运动，温度越高，分子运动越剧烈。【解答】解：（1）酒精和水混合后，总体积减小，是因为分子到彼此的间隙里去了，这一现象直接说明分子间有间隙；（2）美味佳肴香气扑鼻是扩散现象，因为香气分子运动的缘故，说明分子在不停地做无规则的运动；（3）两个表面光滑的铅块相互紧压后，它们会黏在一起，是分子运动的结果，说明了分子间有引力。故答案为：（1）间隙；（2）扩散；不停地做无规则的运动；（3）引。33．（2020•响水县一模）阅读短文，回答问题：水面上方同时进行着两种相反的过程：一方面，水分子从液面飞出来；另一方面，有的水分子撞到水面又回到水中。一瓶矿泉水喝了一半后，把瓶盖拧紧，随着水的不断蒸发，水面上方的水分子数目不断增多，回到水中的水分子也逐渐增多，最后，当气态水分子的数量增大到一定程度时，在相同时间内回到水中的水分子数等于从水面飞出的水分子数，这时，水蒸气的密度不再增大，水蒸气产生的压强就不变，水也不再减少，水与水蒸气达到平衡状态，蒸发停止。处于平衡状态的水蒸气叫做水的饱和汽，在一定温度下，水的饱和汽的压强是一定的，这个压强叫做水的饱和汽压P0，P0随温度变化而变化，温度升高时，液体分子运动加剧，单位时间内从液面飞出的分子数增多，原来的平衡被破坏，液体继续蒸发，水蒸气的压强继续增大，直至达到新的平衡。影响蒸发快慢以及人们对于干爽与潮湿感受的因素，是空气中水蒸气的压强p1与同一温度下水的饱和汽压p0的比值（）。因此，人们用（Rk＝）来描述空气的潮湿程度，Rk越小，人体表面的水分蒸发得越快，感觉干爽；Rk越大，人体表面的水分蒸发得越慢，人就感觉潮湿。（1）水蒸发时，有（有/没有）水分子从空气进入水中。（2）文中半瓶矿泉水上方形成了水的饱和汽，下列描述正确的是D。A．形成了水的饱和汽后，没有水分子回到水中B．从水中飞出的分子数小于回到水中的分子数C．水蒸气的密度减小，水蒸气的压强增大D．水蒸气的密度不变，水蒸气的压强不变（3）当温度降低时，密封水瓶内液面上方的饱和气压p0将减小（增大/减小/不变）。（4）2020年4月16日下午2时，我县的气温为15℃，Rk＝0.46，下午6时气温下降为12℃，经测量当天空气中水蒸气的压强p1保持不变，则下午6时的Rk大于0.46（大于/小于/等于）。（5）下列图象中能解释在潮湿天气里衣服不易晾干原因的是A。【答案】见试题解答内容【分析】（1）根据水面上方同时进行着两种相反的过程得出答案；（2）由题意可知，温度降低时，液体分子运动减慢，原来的平衡被破坏，液体能继续蒸发，水蒸气的压强继续减小，直至到达新的平衡，据此进行解答；（3）根据平衡状态在相同时间内回到水中的水分子数和从水面飞出的水分子数的关系；在一定温度下，饱和蒸气的分子数密度是一定的，因而其压强也是一定的，这个压强叫做饱和蒸气压强；（4）根据水的饱和气压与温度的关系进行解答；（5）同一温度下水的饱和气压一定，潮湿天气里空气中水蒸气的压强较大，根据Rk＝可知空气的潮湿程度，进一步得出答案。【解答】解：（1）水面上方，一方面水分子从液面飞出来，另一方面有的水分子撞到水面又回到水中，则水蒸发时，有水分子从空气进入水中；（2）AB、半瓶矿泉水上方形成了水的饱和汽时，在相同时间内回到水中的水分子数等于从水面飞出的水分子数，即水分子还会从水面飞出，故AB错误；CD、由于从水中飞出的分子数等于回到水中的分子数，所以水蒸气的密度不变，水蒸气的压强不变，故C错误，D正确。故选：D；（3）由题意可知，温度降低时，液体分子运动减慢，原来的平衡被破坏，液体能继续蒸发，水蒸气的压强继续减小，直至到达新的平衡，所以，水的饱和气压随温度的降低而减小；（4）题意可知，下午6时气温25℃低于下午2时的气温，由水的饱和气压随温度的降低而减小可知，下午6时水的饱和气压小于下午2时的饱和气压，当天空气中水蒸气的压强p1保持不变，所以，变大，即下午6时Rh一定大于0.46；（5）当空气中水蒸气的压强p1为0，所以其比值Rk也为0；而同一温度下水的饱和气压一定，潮湿天气里空气中水蒸气的压强较大，由Rk＝可知，Rk越大，湿衣服表面的水分蒸发得越慢，衣服不容易晾干，故选A。故答案为：（1）有；（2）D；（3）减小；（4）大于；（5）A