专项练习：机械能---天体运动过程中能量转化问题 ----2024-2025学年苏科版物理九年级上学期

物理题型专项练习：机械能---天体运动过程中能量转化问题 1．如图2是人造地球卫星沿椭圆轨道绕地球运行，离地球最近的一点叫近地点，最远的一点叫远地点。下列说法正确的是（　　） A．如图1卫星加速上升过程中，动能转化为重力势能 B．如图2人造地球卫星运行中，只有动能和势能的转化 C．如图2人造地球卫星运行中，从远地点向近地点运行时，机械能减小，动能增大 D．图1，图2中卫星的机械能都不变 2．2011年4月10月，我国在西昌卫星发射中心用“长征三号甲”运载火箭，成功将北斗八号导航卫星发射到预定椭圆轨道，该椭圆轨道近地点约200千米，远地点约3599千米，如图是北斗八号一导航卫星的轨道示意图。已知该卫星沿椭圆轨道绕地球运行是在太空中进行的，则关于该卫星从远地点向近地点运行过程中势能、动能、机械能的变化是（   ） A．势能增加、动能减小、机械能减小 B．势能减小、动能增加、机械能增加 C．势能减小、动能增加、机械能不变 D．势能不变、动能不变、机械能不变 3．我国的“天问一号”火星探测器已在火星停泊轨道运行超过两个月，如图是其轨道示意图。“天问一号”从近地点向远地点运动的过程中，若只有动能和势能相互转化，下列说法正确的是（　） A．“天问一号”在向远地点运动过程中势能越来越小 B．“天问一号”在向近地点运动过程中动能越来越小 C．“天问一号”在向远地点运动过程中机械能越来越大 D．“天问一号”在向近地点运动过程中速度越来越大 4．黑洞是宇宙中一种神秘的天体，很多黑洞都具有极其强大的引力，连它周围的恒星也不得不绕着它运动，就像人造地球卫星绕着地球运动一样。科学家对某颗恒星进行了长期观测，发现它每隔一年的位置如图所示，其运动轨迹是一个椭圆，从而推测该恒星附近有一个黑洞。忽略恒星质量的变化，则下列说法中正确的是（　　） A．该恒星1995年时的动能大于2001年时的动能 B．该恒星1995年时的势能小于2001年时的势能 C．黑洞在椭圆形轨迹内部D点的位置 D．黑洞在椭圆形轨迹内部A点的位置 5．如图是神舟十三号飞船返回地球时的一张照片，在降落伞打开，飞船匀速下降的过程中（　　） A．动能不断增加 B．重力势能转化为动能 C．重力势能的变化量大于动能的变化量 D．机械能不变 6．我国完成了北斗全球卫星导航系统全部卫星的发射，全面建成了北斗系统。关于如图所示的情景，下列说法正确的是（　　） A．火箭加速上升的过程中火箭的动力大于重力 B．如果北斗卫星所受的力全部消失，将会一直绕地球做匀速圆周运动 C．北斗卫星绕地球运行时受到非平衡力的作用 D．北斗卫星从近地点向远地点运行时，动能增大，势能减小 7．2024年6月6日，在西昌卫星发射中心，我国成功发射TEE-01B星、纳星三号A星、B星三颗卫星。如图1所示是卫星在随火箭加速上升的情景。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，如图2所示。下列说法正确的是（    ） A．图1中卫星加速上升的过程中，卫星的重力势能变大，动能变大 B．图2中卫星由远地点向近地点运行过程中，重力势能转化为动能 C．图2中卫星由近地点向远地点运行过程中，重力势能转化为动能 D．图1中卫星运行时机械能变小，图2中卫星运行时机械能不变 8．航天科技：火箭发射升空——在轨运行——返回舱返回。 (1)（火箭发射升空）火箭在加速升空的过程中，对于火箭搭载的卫星来说，动能 ，重力势能 （以上两空均选填“增大”“减小”或“不变”）；燃料燃烧产生的内能转化为火箭的 能，这一过程中火箭的机械能 （选填“守恒”或“不守恒”）； (2)（在轨运行）如图所示，人造地球卫星沿椭圆轨道绕地球运行，卫星在大气层外运行不受空气阻力，只有动能和势能的相互转化，因此机械能 （选填“守恒”或“不守恒”）；当卫星从近地点向远地点运行时，卫星的动能会 ，机械能 （后两空均选填“增大”“减小”或“不变”）； (3)（返回舱返回）返回舱在加速穿越稠密的大气层时，与空气剧烈摩擦，温度能达到几千摄氏度，此时返回舱机械能的总量将 。返回舱打开降落伞减速后，若在一段时间内的运动可看作是竖直向下的匀速运动，则返回舱在这段时间内动能 ，重力势能 ，机械能 （均选填“增大”“不变”或“减小”）。 9．中国的载人航天技术已经取得了举世瞩目的成就，其中，返回技术已经处于世界领先水平，其着陆过程的部分轨迹简化为如图所示，AB段返回器的动能 （选填“变大”“不变”或“变小”）：BC段返回器的机械能 （选填“变大”“不变”或“变小”）； 段返回器动能增加量 （选填“大于”“等于”或“小于”）重力势能的减小量。    10．“嫦娥奔月”的梦想 2013年12月2日11时30分，“嫦娥三号”探测器从西昌卫星发射中心发射升空（如甲所示），奔向38万千米外的月球，12月15日4时35分“嫦娥三号”着陆器和巡视器成功分离，巡视器顺利驶抵月球表面，实现了中国人“嫦娥奔月”的梦想。 （1）“长征三号乙”运载火箭的动力由燃料燃烧的 能转化为 能；从能量的角度考虑，用液氢作为燃料的原因是：液态氢的 ； （2）“嫦娥三号”在关闭发动机后，其绕月球运动的轨道一般不是正圆，而是如图丙所示的椭圆，则其在从远月点到近月点的绕月轨道飞行中，“嫦娥三号”的 。 A．重力势能减少，动能增大，机械能减少 B．重力势能增大，动能减小，机械能不变 C．重力势能减少，动能增大，机械能不变 D．重力势能增大，动能不变，机械能增大 试卷第1页，共3页 试卷第1页，共3页 学科网（北京）股份有限公司 参考答案： 题号 1 2 3 4 5 6 7 答案 B C D C C AC AB 1．B 【详解】A．卫星加速上升过程中，其质量不变，速度增大，则动能增大；同时高度增大，重力势能增大；因卫星的动能与重力势能都增大，所以不是动能转化为重力势能，且卫星的机械能增大，故A错误； BC．太空中是真空，卫星沿椭圆轨道绕地球运行过程中，不受空气阻力，机械能守恒，只有动能和势能的相互转化，故B正确，C错误； D．图1中卫星的机械能增加，图2中卫星的机械能不变，故D错误。 故选B。 2．C 【详解】卫星在太空中运行时，不受阻力，机械能守恒。卫星从远地点向近地点运行过程中，高度降低，质量不变，则势能减小，因为机械能守恒，所以动能增大。故C符合题意，ABD不符合题意。 故选C。 3．D 【详解】A．“天问一号”在向远地点运动过程中高度升高，重力势能变大，故A错误； BD．“天问一号”在向近地点运动过程中，质量不变，速度变大，动能变大，故B错误，D正确。 C．“天问一号”在向远地点运动过程中没有外力做功，机械能守恒，即机械能不变，故C错误； 故选D。 4．C 【详解】从图片中可以看出，在相同的一年时间内，该恒星在靠近D点的附近位置运动时速度越来越快，恒星在椭圆轨道上运动时，恒星质量不变，离黑洞越近，其速度会越快，速度越快，动能越大。在椭圆轨道上，且该恒星1995年时的速度小于2001年时的速度，而宇宙为真空，恒星运动时机械能守恒，故该恒星从1995年到2001年运动时，动能增大，而重力势能减小，是将重力势能转化为动能，因此该恒星1995年时的势能大于2001年时的势能，故可以推断D点更靠近黑洞，因此可以推断黑洞在椭圆形轨迹内部D点的位置，故ABD错误，C正确。 故选C。 5．C 【详解】ABD．机械能是动能与势能的总和，飞船匀速下降的过程中，质量不变，动能不变，高度降低，重力势能减小，机械能减小，故ABD不符合题意； C．飞船匀速下降时，动能不变，重力势能减小，所以重力势能的变化量大于动能的变化量，故C符合题意。 故选C。 6．AC 【详解】A．根据合力知识可知，火箭加速上升，说明合力方向向上，即动力大于重力，故A正确； B．如果北斗卫星所受的力全部消失，根据牛顿第一定律可知，卫星将做匀速直线运动，故B错误； C．北斗卫星绕轨道运行时，运动的方向和速度发生了变化，受到非平衡力的作用，故C正确； D．北斗卫星绕轨道从近地点向远地点运行时，机械能守恒，质量不变，速度变小，动能变小，质量不变，高度变大，重力势能变大，故D错误。 故选AC。 7．AB 【详解】A．卫星加速上升的过程中，质量不变，高度升高，重力势能变大，速度变大，动能变大，故A正确； B．卫星由远地点向近地点运行过程中，高度降低，重力势能变小，重力势能转化为动能，故B正确； C．卫星由近地点向远地点运行过程中，高度升高，重力势能变大，动能转化为重力势能，故C错误； D．图1中卫星加速上升的过程中，重力势能变大，动能变大，机械能变大；图2中卫星处于真空环境，运行时机械能不变，故D错误。 故选AB。 8．(1) 增大 增大 机械 不守恒 (2) 守恒 减小 不变 (3) 减小 不变 减小 减小 【详解】（1）[1][2]火箭在加速升空的过程中，对于火箭搭载的卫星来说，质量不变，速度增大，动能增大，高度增加，重力势能增大。 [3][4]根据能量转化可知，燃料燃烧产生的内能转化为火箭的机械能，由于需要克服空气摩擦力做功，所以，这一过程中火箭的机械能不守恒。 （2）[1]由于卫星不受空气阻力，不需要克服空气阻力做功，只有动能和势能的相互转化，因此机械能守恒。 [2][3]当卫星从近地点向远地点运行时，质量不变，速度减小，动能减小，高度增大，重力势能增大。减小的动能转化为增加的重力势能，机械能不变。 （3）[1]返回舱在加速穿越稠密的大气层时，与空气剧烈摩擦，需克服空气阻力做功，部分机械能转化为内能，此时返回舱机械能的总量将减小。 [2][3][4]返回舱打开降落伞减速后，若在一段时间内的运动可看作是竖直向下的匀速运动，则返回舱在这段时间内，质量不变，速度不变，动能不变，高度减小，重力势能减小，由于机械能是动能与势能之和，所以，机械能减小。 9． 变小 不变 CD 小于 【详解】[1]从图中可以看到，AB段返回器所处的高度在增加，返回器自身的质量不变，重力势能在增加，这过程返回器与大气有摩擦，返回器的内能在增加，返回器的动能转化为重力势能和内能，返回器的动能变小。 [2]BC段返回器，不在大气层，与大气没有摩擦，这过程机械能是守恒的，BC段返回器的机械能不变。 [3][4]从图中可以看到，CD段返回器所处的高度在减小，自身质量不变，重力势能在减小，动能在增大，这过程与大气层有摩擦，重力势能除了转化为动能，还转化为内能，则这过程返回器动能增加量，小于重力势能的减小量。 10． 化学 内 热值大 C 【详解】（1）[1][2]燃料内部具有化学能。氢燃料燃烧过程中，将氢燃料的化学能转化为燃气的内能。 [3]由于液态氢的热值较大，与相同质量的其他燃料相比，氢燃料完全燃烧时释放的热量较多，所以火箭一般使用液态氢作为燃料。 （2）[4]因为“嫦娥三号”绕月球运动的轨道是椭圆的，则在近月点时，速度最快，高度最小，所以动能最大，重力势能最小；在远月点时，速度最慢，高度最高，所以动能最小，重力势能最大；在整个过程中，因为外太空没有能量的消耗，所以机械能是守恒的，故C符合题意，ABD不符合题意。 故选C。 答案第1页，共2页 答案第1页，共2页 学科网（北京）股份有限公司 $$