2024年中考物理一轮专题复习 第9单元 机械能

第9单元 机械能 e要点归纳 知 识 点 名师点睛 机械能 1. 了解动能、重力势能的概念及其影响因素. 2. 初步了解弹性势能及其影响因素. 3. 初步了解动能、重力势能、弹性势能之间可以相互转化. 典型母题 母题 1 如图所示，一个玩具弹簧放在斜面上端，将弹簧弯曲一定程度后释放，弹簧沿斜面向下翻滚.弹簧在运动过程中，有哪些机械能发生了转化 ( ) A.只有动能和重力势能 B.只有动能和弹性势能 C.只有重力势能和弹性势能 D.动能、重力势能和弹性势能都发生了转化 【解答】 D 【要点剖析】 玩具弹簧放在斜面上端，将弹簧弯曲一定程度后释放，弹簧沿斜面向下翻滚.弹簧在运动过程中，质量不变，速度变大，动能变大；弹簧高度降低，重力势能变小；同时弹簧要恢复原来的形状，形变变小，故弹性势能变小. 母题 2 如图所示的滚摆实验中，关于滚摆的能量转化情况，下列说法正确的是 ( ) A.滚摆上升时动能转化为重力势能 B.滚摆下降时动能转化为重力势能 C.滚摆上升、下降交替运动过程中机械能不断增加 D.滚摆运动时，空气的内能转化为滚摆的机械能 【解答】 A 【要点剖析】 滚摆上升时，越滚越慢，质量不变、速度减小，动能减小；质量不变、高度增大，重力势能增大，故动能转化为重力势能，故 A 正确；滚摆下降时，越滚越快，质量不变、速度增大，动能增大；质量不变、高度减小，重力势能减小，故重力势能转化为动能，故B错误；由于空气作用的缘故，机械能转化为内能，机械能会减小，滚摆上升、下降交替运动一段时间后，将静止不动，故C错误；滚摆运动时，与空气摩擦，将机械能转化为内能，故D错误. 母题3 如图所示，是某同学制作的一个会跳的卡片.将卡片反过来，用手把它压平在桌面上，使橡皮筋伸长，迅速松开手，卡片会跳起来.关于它的能量转化，下列说法正确的是 ( ) A.橡皮筋恢复原状时弹性势能转化成动能 B.橡皮筋恢复原状时动能转化成弹性势能 C.橡皮筋恢复原状后卡片上升时重力势能转化成动能 D.橡皮筋恢复原状后卡片上升时弹性势能转化成重力势能 【解答】 A 【要点剖析】 由图中可知要利用橡皮筋的弹性势能，只有把橡皮筋拉开才会有弹性势能，所以要把卡片按平后放在水平面上然后松开，松开后，橡皮筋的弹性势能转化为纸片的动能，所以卡片能跳起来，跳起来以后又转变为卡片的重力势能. 母题4 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，如图所示.不计空气阻力，下列说法正确的是 ( ) A.只要 A 点高于 D 点，小环就能到达 D点 B.若小环能到达 D点，离开 D点后将竖直向下运动 C.小环从 A 点到D 点，重力势能一直减小，机械能不变 D.小环从 A点到B点，动能一直增加，机械能不变 【解答】 D 【要点剖析】 质量为m的小环在光滑曲杆上，从某点A 静止释放后沿曲杆运动，不计空气阻力，小环在运动过程中机械能是守恒的，由A到B，小环的重力势能转化为动能，动能增加，机械能保持不变，故D正确；由 B 到C点动能转化为重力势能，重力势能增加，故C错误；由C到D点重力势能转化为动能，由于机械能守恒，所以只要A点与C点高度相同，小环就能到达C点，从而到达D点，故 A 错误；小环到达D点后，由于惯性会继续沿CD方向运动一段距离，故B错误. 母题5 橡皮筋两头分别固定在罐子的顶部和底部，中间系一个钩码，就做成了图示的能自动回头的“魔罐”.当将“魔罐”在水平地面上滚出后，它在水平面上滚动的速度会 (选填“不变”“越滚越快”或“越滚越慢”).稍后，它又能自动滚回来，此过程中的能量转化形式为 能转化为 能. 【解答】 越滚越慢；弹性势；动 【要点剖析】 魔罐在开始滚动的时候，具有动能，滚动的过程中，罐子动能转化为橡皮筋的弹性势能，故它在水平面上滚动的速度会越来越慢，当动能为0时，弹性势能最大，魔罐开始向回滚动，在魔罐滚回来的过程中橡皮筋弹性势能减小，罐子动能增大，弹性势能转化为动能. 母题 6 如图是人造地球卫星的轨道示意图.卫星在大气层外运行，不受空气阻力，只有动能和势能的转化，因此机械能守恒.卫星在远地点时 能最大，从远地点向近地点运动时，它的势能减小、 能增大，速度也就增大. 【解答】 重力势；动 【要点剖析】 卫星在远地点时，距地球最远，因此势能最大；从远地点向近地点运动时，质量不变，速度增大，动能增大，同时距离变近，重力势能减小. 母题7 小夏同学在体育活动中，从铅球下落陷入沙坑的深度情况受到启发，并产生了如下猜想. 猜想一：物体的重力势能与物体的质量有关 猜想二：物体的重力势能与物体的下落高度有关 猜想三：物体的重力势能与物体的运动路径有关 为此小夏设计了如图所示的实验：用大小、形状相同的A、B、C、D 四个铅球分别从距离沙表面某高度处静止释放，其中 D球从光滑弯曲管道上端静止滑入，最后从管道下端竖直落下(球在光滑管道中运动的能量损失不计). 实验数据如下表： 实验序号 铅球代号 铅球质量 下落高度/m 陷入沙中的深度/m ① A 200 0.5 0.1 ② B 400 0.5 0.25 ③ C 200 1 0.2 ④ D 200 1 0.2 (1)本实验中，采用的研究问题的方法是 .(写出一种方法即可) (2)本实验中，铅球的重力势能大小是通过 来反映的. (3)为验证猜想二，应比较 (填实验序号)，得到的结论是：当物体质量相同时， . (4)比较③④,得到的结论是 . (5)经进一步实验和分析，小夏大胆给出重力势能(Ep)的表达式“ 并去办公室询问了老师，得以证实，小夏高兴不已.回到教室后，根据学过的知识又算出了各小球落到沙表面时的势能，其中 B球的势能为 J.(忽略空气阻力,g=10N/kg) 【解答】 (1)控制变量法；(2)铅球陷入沙中的深度；(3)①③；物体所处的高度越高，重力势能越大；(4)物体的重力势能与物体运动的路径无关；(5)2 【要点剖析】 (1)物理学中对于多因素或多变量的问题，常常采用控制因素(变量)的方法，把多因素的问题变成多个单因素的问题.每一次只改变其中的某一个因素，而控制其余几个因素不变，从而研究被改变的这个因素对事物的影响，分别加以研究，最后再综合解决，这种方法叫控制变量法，该实验中用到了控制变量法. (2)本实验中，铅球的重力势能大小是通过球陷入沙中的深度来反映的. (3)要探究物体的重力势能与物体下落高度有关，需控制其他量不变，只改变下落高度，即应比较①③.得到的结论是：当物体质量相同时，物体所处的高度越高，重力势能越大. (4)比较③④两球，两球的质量相同，下落高度也相同，发现两球运动的路径不同，但陷入沙中的深度相同，由此可得出结论：物体的重力势能与物体运动的路径无关. (5) 根据. 可得，B球的势能Ep=mgh=0.4kg×10N/kg×0.5m=2J. 高分必刷 必 刷 基 础 题 必刷 1 下列物体具有动能的是 ( ) A.静止不动的课桌 B.挂在树上的椰子 C.拉长了的橡皮筋 D.正在行驶的汽车 必刷 2 2016年 8月 16 日，我国用长征二号丁运载火箭成功将世界首颗量子科学实验卫星(简称“量子卫星”)“墨子号”发射升空，如图所示，火箭在加速上升的过程中 ( ) A.动能不变，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.动能增加，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 必刷3 投实心球是中考体育项目之一，投掷出去的实心球从a处出手后，在空中的运动轨迹，如图所示，不计空气阻力，下列说法正确的是 ( ) A.实心球从a到b机械能转化为重力势能 B.实心球在b处时动能为零 C.实心球在a处和c 处时动能相等 D.实心球在b处时的机械能大于在c 处时的机械能 必刷4 如图是上海“明珠线”某轻轨车站的设计方案图，与站台连接的轨道有一定坡度，从节能的角度分析，这样的设计可以让列车无动力滑行进站时将 能转化为 能储存起来，此过程中机械能总量 . 必刷5 用细线悬挂的小球从图中所示位置静止释放，若忽略空气阻力，那么小球在最高点的势能 下降至最低点的动能；实际上，小球在摆动过程中，会与空气摩擦产生热，摆幅逐渐减小，最终停下来，那么在摆动过程中由于摩擦而转化的内能 小球在最高点所具有的势能.(均选填“大于”“等于”或“小于”) 必刷 6 如图甲所示，在“探究物体的动能跟哪些因素有关”的实验中，将小钢球从高度为h的同一斜面上由静止开始滚下，推动同一小木块向前移动一段距离s后停下.完成甲、乙、丙所示的三次实验，其中 (1)小钢球在滚下斜面的过程中，它的 能转化为动能，其动能大小是通过 (选填“高度h”或“距离s”)大小来反映的. (2)小钢球在水平面上不能立即停下，是因为小钢球具有 ，小木块最终会停下来是因为受到 力的作用. (3)分析比较甲和乙两组实验可得，物体质量相同时，速度越大，动能越 . (4)分析比较 两组实验可得出物体的动能与质量的关系. (5)综合上述可知，如图丁所示的交通标志牌是交通管理部门对不同车型设定的最高 . 必 刷 提 优 题 必刷7 如图所示，是小球在地面弹跳的情景.小球在A点的机械能为120J，当小球由A 点运动到B点时，机械能变为100J，则小球由 B点运动到C点时，其机械能可能为 ( ) A. 120J B. 100J C. 90J D. 80J 必刷8 如图是杂技演员演出时的过程示意图，男演员从甲处用力向上起跳，落下后踩在跷跷板的a端，能把站在b端的女演员弹上乙处.由于存在阻力，故 ( ) A.男演员的质量必须要大于女演员的质量 B.甲处男演员的势能一定要大于乙处女演员的势能 C.男演员离开跳台时的机械能一定大于乙处女演员的势能 D.女演员弹起时的动能与她站在乙处时的机械能相等 必刷 9 一高尔夫球以二百多公里的时速水平撞击钢板，图为球撞击过程中的三个状态，其中甲是刚要撞击的时刻，乙是球的形变最大的时刻，丙是刚撞击完的时刻.已知撞击时间非常短，若忽略球的机械能损失，则 ( ) A.球在甲、丙两个时刻的动能相等 B.球在甲时刻的动能较丙时刻的大 C.球在甲时刻的动能较丙时刻的小 D.条件不足，无法比较球在甲、丙两个时刻的动能大小 必刷10 如图所示，物体沿光滑斜面从顶端下滑至底端.在这个过程中，物体的速度 v、通过的距离 s、机械能 E和动能Eₖ随时间t的变化如图所示，则错误的是( ) 必刷11 某运动员做蹦极运动，如图甲所示，从高处O点开始下落，A点是弹性绳的自由长度，在 B点运动员所受弹力恰好等于重力，C点是第一次下落到达的最低点.运动员所受弹性绳弹力 F的大小随时间t 变化的情况如图乙所示(蹦极过程视为在竖直方向的运动).下列判断正确的是 ( ) A.从 A 点到B 点过程中运动员减速下落 B.从 B点到C 点过程中运动员动能增大 C.t₀时刻运动员动能最大 D. 运动员重力大小等于0.6F₀ 必刷12 图甲是小丽探究动能大小与速度关系时的实验场景：斜面上有两平行轨道，将两小球①、②从轨道上由静止释放，与放置在水平木板上的两个相同木块①、②发生碰撞，两个木块初始位置到斜面底端的距离相等. (1)为完成实验，应使两个质量 的小球从轨道上 高度由静止释放.(均选填“相同”或“不同”) (2)由图甲场景可知，碰撞木块前瞬间，小球 的动能较大，两木块通过A、B两点处所受的滑动摩擦力大小分别为FA、FB,则 FA FB,滑行中,木块的动能转化成 能. (3)图乙是某次实验的场景：将两小球从图中E、F处静止释放，最终木块①从水平木板的右端滑出，小丽用质量更大的木块③替换木块①后继续此次实验，将两小球仍从图中E、F 处由静止释放，木块③未滑出木板，小丽的实验改进有一处遗漏，它是 . 第9单元 机械能 必刷基础题 1.【解答】 D 【要点剖析】 物体由于运动而具有的能量叫动能，A、B、C、D四个选项中，只有正在行驶的汽车是运动的. 2.【解答】 C 【要点剖析】 火箭在加速上升的过程中，速度变快，动能变大；高度增加，重力势能变大；动能和势能统称为机械能，所以机械能变大. 3.【解答】 C 【要点剖析】 实心球从a到b过程中，质量不变，速度减小，高度升高，所以动能变小，势能变大，动能转化为重力势能，机械能不变，故 A错误；据图可知，球在b点时，虽然在最高点，但在水平方向上仍有速度，所以此时的动能不为零，故B错误；不计空气阻力，即说明球在空中的机械能是守恒的，在a、c处的机械能相等；由于a、c处高度相同，则重力势能相等，因而实心球在a处和c处时动能相等，故C正确；不计空气阻力，实心球在b处的机械能等于在c处的机械能,故 D错误. 4.【解答】 动；重力势；减少 【要点剖析】 列车进站时爬坡，速度减小，高度增大，通过爬坡将动能转化为重力势能储存起来；出站时下坡，高度降低，速度增大，再将储存的重力势能转化为动能；列车在运动的过程中克服摩擦做功，机械能转化为内能，机械能会减少. 5.【解答】 等于;小于 【要点剖析】 用细线悬挂的小球从图中所示位置静止释放，若忽略空气阻力，那么机械能守 恒，所以小球在最高点的势能等于下降至最低点的动能；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，小球摆动过程中，重力势能一部分转化为动能，一部分转化为内能，所以内能小于小球在最高点的势能. 6.【解答】 (1) 重力势;距离s;(2) 惯性;阻;(3)大;(4) 甲、丙;(5)车速 【要点剖析】 (1)小钢球从斜面滚下过程中，质量不变，高度减小，故重力势能减小，同时速度变大，动能增加，所以是将重力势能转化为动能的过程；其动能大小是通过小木块移动的距离s大小来反映的. (2)小钢球在水平面上不能立即停下，是因为小钢球具有惯性；小木块最终会停下来是因为受到阻力的作用. (3)分析比较甲和乙两组实验可得，物体质量相同时，速度越大，动能越大. (4)甲、丙两组实验中物体的质量不同，其高度相同，分析比较甲、丙实验可得出物体的动能与质量的关系. (5)图丁所示的交通标志牌是交通管理部门对不同车型设定的最高车速. 必刷提优题 7.【解答】 C 【要点剖析】 小球由 A到B 的过程中，弹跳的高度大于由B到C过程中的高度，小球弹跳的越高克服空气阻力做功越多，机械能损失越多，小球由A 到B 的过程中机械能减少了20J，小球由B到C的过程中机械能的损失应小于 20J，所以小球由B点运动到C点时，其机械能可能为90J，故C正确. 8.【解答】 C 【要点剖析】 由于存在阻力，克服阻力做功，机械能转化为内能，机械能不断减小，所以男演员离开跳台时的机械能一定大于乙处女演员的势能，只有C符合题意. 9.【解答】 B 【要点剖析】 由题意可知，忽略球的机械能损失，高尔夫球的机械能守恒；甲是刚要撞击的时刻，此时的甲具有动能，不具有弹性势能；丙是刚撞击完的时刻，此时高尔夫球发生了形变，高尔夫球的动能转化弹性势能，动能减小，弹性势能增加，故球在甲、丙两个时刻的动能不相等，球在甲时刻的动能较丙时刻的大，故只有B正确. 10.【解答】 B 【要点剖析】 物体从光滑的斜面滑下来做加速运动，故 A 正确，B错误；物体下滑过程中，质量不变，速度增加，动能增加，高度降低，重力势能减小，重力势能全部转化为动能，机械能不变，故C、D正确. 11.【解答】 D 【要点剖析】 B点弹力等于重力，A到 B 点过程中，重力大于弹力，运动员做加速运动，A错误；从B点到C点过程中，由于弹力大于重力，所以物体的运动速度减小，故动能减小，B错误；由图乙知，t₀时刻，绳的弹性势能最大，应达到了最低点，此时动能为零，C错误；由图知，最后绳的弹性势能几乎不变，说明此时运动员已经静止下来，此时拉力与重力平衡，由图像知，重力等于 0.6F₀,D正确. 12.【解答】 (1) 相同;不同;(2) ①;=;内;(3)没有将木块②也更换为与木块③相同的木块【要点剖析】 (1)探究动能大小与速度关系时，应控制质量不变，改变速度，故应使两个质量相同的小球从轨道上不同高度由静止释放. (2)碰撞木块前瞬间，小球①是从较高处滑下的，速度较大，动能较大，两木块通过 A、B两点处所受的滑动摩擦力大小分别为FA、FB，由于压力大小和接触面的粗糙程度相同，故摩擦力相同，即 fA=∫B，滑行中，木块克服摩擦做功，木块的动能转化成内能. (3)由图可知，图乙实验探究的是动能大小与速度的关系，此时应控制质量相同，故实验的遗漏为：没有将木块②也更换为与木块③相同的木块. 学科网（北京）股份有限公司 $$