第4节 机械能及其转化（大单元分层作业）物理人教版2024八年级下册

【八年级物理大单元设计】 11.4 机械能及其转化 目录 【基础达标练】 1 题型1：动能和重力势能的相互转化 1 题型2：动能和弹性势能的相互转化 2 题型3：动能、重力势能和弹性势能间的转化 3 题型4：机械能守恒的理解与应用 4 题型5：自然界中机械能的开发与利用 5 【能力提升练】 6 【中考真题练】 13 【基础达标练】 题型1：动能和重力势能的相互转化 1．如图所示，为滚摆沿竖直方向运动的情景。在滚摆向上减速运动的过程中，下面的说法中正确的是（　　） A．滚摆的动能增大，重力势能减小 B．滚摆的动能增大，重力势能增大 C．滚摆的动能减小，重力势能减小 D．滚摆的动能减小，重力势能增大 2．人造地球卫星的能量转化 （1）从近地点到远地点：卫星的动能 ，重力势能增大，动能转化为重力势能。 （2）从远地点到近地点：卫星的重力势能减小，动能 ，重力势能转化为动能。 （3）整个过程中机械能总量 。 3．荡秋千时的能量转化过程可以简化为小球摆动时的能量转化过程，如图所示，小球从A点向B点运动过程中，重力势能转化为 能，小球从B点向C点运动过程中， 。（不计空气阻力） 4．如图所示，光滑弧形轨道AOB与粗糙斜面BC相连，钢球自C点由静止释放，经过最低点O，然后到达另一侧与B等高点A。从C到B点过程中， 能转化为动能；重力势能变化量 动能变化量（选填“>”“<”或“=”）。整个运动过程从C点到A点钢球机械能变化情况 。 题型2：动能和弹性势能的相互转化 5．（24-25九年级上·江苏盐城·期中）“反向蹦极”是一项比蹦极更刺激的运动。如图所示，将弹性轻绳的上端固定在O点，拉长后将下端固定在体验者的身上，并与固定在地面上的扣环相连。打开扣环，体验者从A点由静止释放，像火箭一样被“竖直发射”，经过B点时轻绳的弹力等于人的重力，最高能到达C点。对此过程，下列描述正确的是（　　） A．弹性绳的弹性势能在B点时最大 B．人从B到C的过程中，动能一直减少 C．人从A到B的过程中，动能先增加后减少 D．人从A到C的过程中，重力势能增加，动能一直减少 6．（23-24八年级下·河北保定·期末）蹦床是一项传统的奥运比赛项目。如图所示，在一次比赛中，运动员从高处下落到蹦床上又被弹起。在这个过程中，下列说法正确的是（　　） A．运动员从高处下落到刚接触蹦床，重力势能转化为动能 B．运动员从刚接触蹦床到下落到最低点，蹦床的弹性势能减小 C．运动员被蹦床弹起过程中机械能守恒 D．运动员被弹起离开蹦床后，弹性势能转化为动能 7．（24-25九年级上·广东清远·阶段练习）如图所示，“蹦床”不仅是奥运会的正式比赛项目，也是小朋友非常喜欢的游戏项目。小朋友通过对蹦床施力，蹦床发生弹性形变，因而具有 能；同时由于力的作用是 的，蹦床对小朋友也施力，把小朋友弹到高处，小朋友由于被弹到高处而具有重力势能，小朋友达到最高点时动能大小为 J。 8．如图所示，质量为1 kg的滑块在倾角为30°的光滑斜面上，从a点由静止开始下滑，到b点开始压缩轻弹簧，到c点时达到最大速度。到d点（图中未画出）开始弹回，返回b点离开弹簧，恰能再回到a点。则： （1）物体从a到b点，物体的重力势能转化为 能； （2）物体从c到d点，弹簧的 能变大； （3）物体在d点 （选填“是平衡状态”或“不是平衡状态”）。 题型3：动能、重力势能和弹性势能间的转化 9．如图所示，是街边常见的一种“套圈”游戏，套中玩具时，即可获得该玩具。“套圈”出手后，从a点到c点的过程中（不计空气阻力），下列说法正确的是（　　） A．从a到c的过程中，“套圈”不受力的作用 B．从a到c的过程中，“套圈”的动能保持不变 C．在最高点b时，“套圈”的重力势能最大 D．在最高点b时，“套圈”的机械能最大 10．在粗糙程度相同的水平面上，手推木块向右压缩轻质弹簧至图甲所示位置；松手后，木块最终静止在图乙所示位置。下列说法错误的是（　　） A．如图甲，弹簧被压缩过程中，长度变短，弹簧的弹性势能变大 B．木块被弹簧弹离的瞬间，如果它受到的力全部消失，木块将静止 C．木块从被弹簧弹离至最终静止的过程中，速度减小，动能减小 D．整个运动过程中木块的动能先变大后变小，机械能不守恒 11．上图为我国东方航空使用的C919大型客机。在C919飞机加速起飞过程中随着高度的增加，飞机的重力势能 ，随着速度的增加动能将 ，在C919飞机在空中水平匀速飞行的过程中（不计燃料损耗），飞机的重力势能 。（均选填“增大”“减小”或“不变”） 12．如图所示，粗糙的弧形轨道竖直固定在水平面上，钢球从C点由静止释放，经过B点到达最低点O，然后到达另一侧与B点等高的A点时刚好速度为零。由C点到B点过程中，一部分 能转化为动能，整个过程中 点的动能最大，从最低点O到A点的过程中，机械能的总量 （选填“变大”“变小”或“不变”），理由是 。 题型4：机械能守恒的理解与应用 13．（2024·江苏无锡·一模）如图是小明用易拉罐制作的“魔罐”，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，当小明将“魔罐”在水平地面上滚出后，它能自动滚回来，下列说法中正确的是（　　） A．“魔罐”滚动过程中机械能保持不变 B．“魔罐”滚出去的过程中，主要是弹性势能转化为动能 C．“魔罐”滚回来的过程中，主要是动能转化为弹性势能 D．“魔罐”滚至最远时，橡皮筋的弹性势能最大 14．如图所示，光滑水平桌面上的弹性小球被弹出后，经过A点和B点后落到地面，又被多次弹起，图中虚线为小球的运动轨迹。下列有关小球的运动，描述正确的是（　　） A．小球反弹经过D点时动能为零 B．小球从A点运动到B点的过程中机械能不断减少 C．若将弹性小球表面涂黑，则会在C、F两点留下等大的黑色圆斑 D．小球经过E点的机械能大于经过G点的机械能 15．如图所示的是弹性小球在地面弹跳时的频闪照片，掉在地面上的弹性小球会跳起，但是越跳越低。若A、B两点为等高点，C点为某次弹跳的最高点，那么小球在A点的机械能 在B点的机械能，小球在B点的动能 在C点的动能。（均选填“大于”“小于”或“等于”） 16．如图所示是自由式滑雪运动员正在备战2022年第24届北京冬奥会的情景。在比赛过程中，从a点静止滑下到f点停止的运动轨迹，如果不计空气阻力，则： （1）从a运动到b点， 能转化为动能。 （2）在整个滑行过程中，c点的机械能 d点的机械能（选填“>”或“=”或“<”）。 （3）运动员落地后由于 ，不能立刻停下来。 （4）当滑雪板压在雪上时会把雪内的空气压挤出来停止点在滑雪板与雪地之间形成一个暂时的“气垫”，这是通过使接触面分离的方法来 雪地对滑雪板的摩擦。 题型5：自然界中机械能的开发与利用 17．如图所示，置于光滑水平桌面上一小球被弹出后，经过A点运动到B点，落到地面后弹起，图中虚线为小球的运动轨迹，C、E是同一高度的两点。则小球 （    ） A．从A点到B点的过程中速度增大 B．在C点速度大于在E点速度 C．从C点到D点动能转化为重力势能 D．在C点的机械能等于E点的机械能 18．小明用力把球竖直向上抛出，球被抛出后沿竖直方向上升并落回地面。球离手后先后经过N、M、S三点，球在这三点的动能和重力势能如图所示（N点动能大小未画出）。则球（　　） A．在M点的速度大于S点的速度 B．在N点的动能大于S点的动能 C．在N点的离地高度大于S点的离地高度 D．从M点运动至S点的过程中，只有动能和重力势能的相互转化 19．（22-23九年级下·福建宁德·期中）如图，小明用滑雪板滑雪，从点C处由静止滑下，经过B点到达最低点O，然后到达另一侧与B点等高的点A时刚好速度为零。则由C 到B点过程中， 能转化为动能，从C到A点的过程中，机械能的总量 （选填“变大”、“变小”或“不变”） 20．如图所示，与传送带等高的光滑水平台上有一物块以v0速度滑上传送带，传送带的接触面粗糙程度均匀，不计空气阻力。当传送带静止时，物块离开传送带后落在地面上P点。若传送带逆时针匀速转动，物块以同样的速度v0滑上传送带，并最终落到地面上，物块将落在（    ） A．P点 B．P点的右侧 C．P点的左侧 D．P点或P点的左侧 【能力提升练】 一、单选题 1．打篮球是很多同学喜爱的运动项目，某次打篮球过程中，篮球的部分运动轨迹如图所示。下列说法正确的是（　　） A．篮球经过相同高度的B、C两点时，机械能相等 B．篮球第一次反弹后到达最高点D时，动能为0 C．篮球经过B、E两点时，动能可能相等 D．篮球在整个过程中机械能保持不变 2．如图所示，小明将一个铁锁用绳子悬挂起来，将铁锁拉到自己的鼻子附近A处，稳定后松手，铁锁来回摆动，则下列说法正确的是（　　） A．铁锁从A处摆动到B处，重力势能先变大后变小 B．铁锁从A处摆动到B处，动能先变大后变小 C．若不计空气阻力，铁锁可能会打到小明 D．铁锁的质量再大一些，有可能会打到小明 3．“神舟”十七号载人飞船成功返航，实现了中国人几千年的“飞天梦”。在飞船返航的过程中，有一段时间匀速降落，在这段时间内，航天员的（   ） A．动能不变，重力势能减少 B．动能增加，重力势能减少 C．动能减少，重力势能不变 D．重力势能和动能都不变 4．如图，一木块从斜面上匀速滑下，下列说法正确的是（　　） A．木块只受到重力和斜面的支持力 B．下滑过程中，木块的重力势能转化为动能 C．下滑过程中，木块的动能转化为重力势能 D．下滑过程中，木块的机械能减小 5．如图所示，老师在课堂上给同学们做了一个“过山车”的小实验。小钢球从A点处由静止状态开始下滑，依次经过B点、C点，最后到达轨道的最低点D。若不计空气阻力和摩擦，下列说法正确的是（　　） A．小球在A点时，具有的机械能是0J B．小球由A点到B点的过程中，重力势能转化为动能 C．小球由B点到C点的过程中，动能一直增大 D．小球由A点到D点的过程中，机械能减小 6．“反向蹦极”是一项比蹦极更刺激的运动。如图所示，弹性轻绳的上端固定在O点，拉长后将下端固定在体验者的身上，并与固定在地面上的扣环相连，打开扣环，人A点由静止释放，像火箭一样被“竖直发射”，经B点上升到最高位置C点，在B点时速度最大。对此过程，下列描述正确的是（　　） A．弹性绳的弹性势能在B点时最大 B．到达B点时，弹性绳处于原长位置 C．人从A到B的过程中，动能增加，重力势能增加 D．人从A到C的过程中，重力势能增加，动能一直减少 二、填空题 7．如图是欧洲中世纪建筑城堡和教堂时所使用的脚踩吊车，当重物被匀速上吊时重物的动能 ，机械能 。（均选填“增大”“减小”或“不变”） 8．［教材“想想做做”改编］如图甲所示，滚摆由最高点释放，旋转着下降到最低点后又上升，滚摆在下降过程中 能主要转化为 能。如图乙所示，将一个单摆从A点放手，能摆到B点，若在O点放一小棒抵住细绳，不考虑空气阻力与摩擦，小球 （选填“能”或“不能”）摆到C点。    9．如图所示为玩溜溜球的情景。放手后，溜溜球在重力的作用下展开绳子下降至最低点的过程中（不考虑空气阻力），重力势能转化为 ；接着溜溜球自动缠绕绳子上升的过程中，溜溜球的 能增加。 10．如图是北京冬奥会上的高台滑雪项目。滑雪运动员沿斜坡从A点由静止自由滑下，到达B点后会沿曲线 （选填“a” “b”或“c”）继续运动。运动员到达最高点时动能 （填“为”或“不为”）0。假如运动员到达最高点时所有外力突然全部消失，你推测他将会 。 11．如图所示是一种“回力”玩具车，先用手按住它在水平地面上往后拉一下，松手后它就能往前跑。“用手按住它在地面往后拉一下”，可能使小车存贮了 ；“松手后它就能往前跑”，说明存贮的能量转化为 。（均选填“动能”“弹性势能”或“重力势能”） 12．小明用力向右上方斜抛出一个小球，运动轨迹如图甲所示，它在运动过程中，先后经过M、N和S三点，其中M、S两点的能量如图乙所示。则M点的机械能 （选填“>”“<”或“=”）S点的机械能，N点的机械能大小在 J之间。 13．如图所示为小明乘坐过山车的情景，游玩过程中，他对过山车的动力来源产生思考。据此请回答下列问题： (1)过山车的车厢首先依靠电动机牵引至长为50m、高30m的斜面顶端A点，当车厢在顶端静止时，车厢的 （选填“动”“重力势”或“弹性势”）能最大，此后车厢靠 完成整个滑行过程； (2)车厢从顶端向下运动过程中，在A、B、C、D四处中机械能最大的是 处，如果B、D两处高度相同，则过山车在这两处的动能大小关系是 （选填“B处大”“D处大”或“一样大”）。 (3)如果电动机输出45kW的功率，做功将重为3×104N的乘客和车厢匀速推上斜面顶端需要32s，那么此过程中电动机所做的功为 J（不考虑空气阻力）。 三、实验题 14．几名同学在荡秋千时，感到秋千往返摆动的时间是有规律的，于是他们进行了如图甲所示实验，将细绳一端固定在O点，另一端拴一小球制成一个摆，让小球自由往返摆动，摆球往返摆动一次的时间叫周期，记录的数据如表所示。 实验序号 摆长l/m 摆球质量/g 摆幅/m 周期/s 1 0.7 20 0.05 1.7 2 1.0 20 0.08 2.0 3 1.0 30 0.05 2.0 4 1.0 30 0.08 2.0 5 1.3 20 0.05 2.3 请回答下列问题： (1)在探究过程中，每次只改变一个因素，保持其他因素不变，这种方法叫 法； (2)探究摆球摆动周期与摆长的关系，应该选择 两次实验，得到的结论是：在 、 相同时，摆长越长，摆球摆动周期 ； (3)第2、4两次实验表明，摆球摆动周期与摆球质量 （选填“有关”或“无关”）。 15．【探究名称】探究物体入水时溅起水花的高度与哪些因素有关 【问题】如图甲，跳水运动员全红婵入水时溅起来的水花很小，于是小明和同学们猜想物体入水时溅起水花的高度与哪些因素有关，已知物体从距水面相同高度自由下落，达到水面的速度相等。 小明和同学们提出如下猜想： 猜想1：与物体的质量有关； 猜想2：与物体的入水快慢有关； 猜想3：与物体的入水方向有关； 猜想4：与物体的形状有关；     【证据】（1）为了验证上述猜想3是否正确，小明将同一块橡皮泥捏成球形分别从a、b、c三条光滑通道从水面上方相同高度由静止释放（如图乙），这是为了控制其他因素不变，只改变物体的 ，发现溅起水花的高度依次变小，说明猜想3是 的（选填“正确”或“错误”）； （2）小明将橡皮泥分别捏成球形、锥形、柱形从不同高度自由下落水面，测出溅起水花的高度，进行多次实验。记录的部分数据如表： 实验序号 物体质量m/g 物体形状 下落高度h1/cm 溅起水花高度h2/cm 1 20 球形 20 6 2 20 柱形 20 4 3 20 锥形 20 9 4 50 柱形 20 9 5 100 柱形 20 18 6 90 柱形 25 22 【解释】①分析表格数据，物体入水快慢是通过 来改变的； ②比较实验序号为 的三组数据，可得出的结论是：物体入水时溅起水花的高度与物体的形状有关； ③比较实验序号为2、4、5的三组数据，可得出的结论是 ； ④比较实验序号为5、6的两组数据， （选填“能”或“不能”）验证猜想2是否正确，理由是 。 16．小萌同学利用甲图探究“物体的弹性势能的大小与弹性形变程度的关系”。将弹簧和金属球（球上有一直小孔）套在铁架台的金属杆AB（足够长）上面，每次将小球压缩弹簧后松手。 （1）实验时每次将弹簧压缩 （填“相同”或“不同”）的长度，分析比较 （“小球第一次弹起的高度”、“小球最终静止时的高度”或“任意某一次的弹起高度”），从而比较弹簧的弹性势能大小； （2）当压缩的弹簧x=5.00cm时，小球离开弹簧后继续向上运动，达到最高点H时，弹性势能全部转化为 能。小萌记录小球的高度随时间变化的情况如图乙所示。在整个过程中，小球在“t1”、“t2”、“t3”时刻的动能最大的是 时刻； （3）请推理，表格中第5次实验小球上升的高度应为 cm。 实验次数 弹簧压缩量x（cm） 上升的高度h（cm） 1 1.00 1.50 2 2.00 6.00 3 3.00 13.50 4 4.00 24.00 5 5.00 四、计算题 17．跳伞是一项极具挑战性的运动，现在越来越受到人们的喜爱。在某次跳伞训练过程中，一名重力为500N的运动员从空中悬停的直升机上由静止开始竖直跳下，其速度与时间的关系如图所示，经15s下落210m后，开始竖直向下做匀速直线运动直至落地，整个过程用时30s。 (1)求运动员下落的平均速度； (2)求运动员的重力做的功； (3)求匀速下降时运动员的重力做功的功率； (4)跳伞运动员在跳伞后的加速下落阶段，其机械能是如何转化的？ 【中考真题练】 1．（2024·四川绵阳·中考真题）2024年4月30日，载有3名航天员的神舟十七号载人飞船返回舱，安全着陆于东风着陆场，任务取得圆满成功。在离地10公里左右，返回舱的引导伞、减速伞和主伞相继打开，使返回舱减速下落，此过程中，返回舱的（　　） A．动能减小，重力势能增大，机械能不变 B．动能增大，重力势能减小，机械能不变 C．动能减小，重力势能增大，机械能减小 D．动能减小，重力势能减小，机械能减小 2．（2024·内蒙古通辽·中考真题）小丽站在自动扶梯上随扶梯一起向上匀速运动，如图。下列关于她的机械能说法正确的是（　　） A．动能增大，机械能增大 B．重力势能增大，机械能增大 C．动能减小，机械能不变 D．重力势能减小，机械能增大 3．（2024·山东济南·中考真题）2024年2月，国内首颗X波段合成孔径雷达卫星“济高科创号”发射成功。如图所示，“济高科创号”卫星在随火箭加速直线升空的过程中（　　） A．动能减小，重力势能减小，机械能减小 B．动能减小，重力势能增大，机械能不变 C．动能增大，重力势能增大，机械能增大 D．动能增大，重力势能减小，机械能不变 4．（2024·山东青岛·中考真题）如图是小明家附近山景公园的等高线图．周末小明爬山锻炼身体，他的质量60kg，在他匀速下山过程中，下列判断不正确的是（　　） A．小明的机械能守恒 B．小明的动能逐渐增大 C．小明的重力势能逐渐减小 D．小明从B点到A点重力做功 5．（2024·山东潍坊·中考真题）弹簧置于光滑管内，下端固定在水平地面上，上端与管口平齐。如图所示，将一直径略小于管的小球放在弹簧上端，先后两次向下按压弹簧到不同位置后释放小球，小球沿竖直方向运动，第一次小球到达的最高点为a，第二次小球到达的最高点为b，c为小球运动路径上的一点，小球所受空气阻力忽略不计，则先后两次（    ） A．第一次释放小球时弹簧的弹性势能大 B．小球由c到b过程，弹性势能转化为重力势能 C．小球上升过程，经过c点时的重力势能相等 D．小球上升过程，经过c点时的机械能相等 6．（2024·山东东营·中考真题）我国自行研制的C919客机已投入商业运营。如图所示，飞机减速着陆时，机械能 （选填“增大”或“减小”）；以航站楼为参照物，它是 （选填“静止”或“运动”）的。 7．（2024·江苏无锡·中考真题）如图所示，将摆球从A点静止释放，经过最低点O到达B点，A、B两点等高，摆球到达B点时动能为 J；摆球从A点到O点的过程中， 能转化为动能。整个过程中，摆球的机械能大小 （选填“不变”或“减小”）。 / 学科网（北京）股份有限公司 $$ 【八年级物理大单元设计】 11.4 机械能及其转化 目录 【基础达标练】 1 题型1：动能和重力势能的相互转化 1 题型2：动能和弹性势能的相互转化 3 题型3：动能、重力势能和弹性势能间的转化 5 题型4：机械能守恒的理解与应用 7 题型5：自然界中机械能的开发与利用 9 【能力提升练】 11 【中考真题练】 22 【基础达标练】 题型1：动能和重力势能的相互转化 1．如图所示，为滚摆沿竖直方向运动的情景。在滚摆向上减速运动的过程中，下面的说法中正确的是（　　） A．滚摆的动能增大，重力势能减小 B．滚摆的动能增大，重力势能增大 C．滚摆的动能减小，重力势能减小 D．滚摆的动能减小，重力势能增大 【答案】D 【详解】滚摆向上减速运动的过程中，速度减小，动能减小；高度增加，重力势能增大；故ABC错误，D正确。 故选D。 2．人造地球卫星的能量转化 （1）从近地点到远地点：卫星的动能 ，重力势能增大，动能转化为重力势能。 （2）从远地点到近地点：卫星的重力势能减小，动能 ，重力势能转化为动能。 （3）整个过程中机械能总量 。 【答案】 减小 增大 不变 【详解】[1]人造地球卫星绕地球的椭圆轨道运行，从近地点向远地点运动时，质量不变，高度变高，速度变小，所以它的重力势能增大，动能减小，动能转化为重力势能。 [2]从远地点向近地点运动时，质量不变，高度变低，速度变大，所以它的重力势能减小，动能增大，重力势能转化为动能。 [3]人造卫星在太空中运动，不受空气阻力，机械能守恒，整个过程中机械能总量不变。 3．荡秋千时的能量转化过程可以简化为小球摆动时的能量转化过程，如图所示，小球从A点向B点运动过程中，重力势能转化为 能，小球从B点向C点运动过程中， 。（不计空气阻力） 【答案】 动 动能转化为重力势能 【详解】[1]小球从A点向B点运动过程中，高度降低，重力势能减小，速度变大，动能变大，重力势能转化为动能。 [2]小球从B点向C点运动过程中，高度变高，速度变小，故动能变小，重力势能变大，故是动能转化为重力势能。 4．如图所示，光滑弧形轨道AOB与粗糙斜面BC相连，钢球自C点由静止释放，经过最低点O，然后到达另一侧与B等高点A。从C到B点过程中， 能转化为动能；重力势能变化量 动能变化量（选填“>”“<”或“=”）。整个运动过程从C点到A点钢球机械能变化情况 。 【答案】 重力势 > 先变小后不变 【详解】[1]动能与物体的质量和速度有关；重力势能与物体的质量和高度有关。钢球从C点到B点的过程中，质量不变，高度变小，速度变大，故钢球的重力势能变小，动能变大，则该过程中重力势能转化为动能。 [2]钢球从C到B的过程中，由于斜面粗糙，钢球受摩擦力的作用，需要克服摩擦力做功，一部分机械能转化为其他形式的能，所以钢球的机械能变小，故重力势能变化量大于动能变化量。 [3]钢球从C 到B的过程中，由于克服摩擦力做功，机械能减小；从B到A的过程中，弧形轨道AOB光滑，只有动能和重力势能的相互转化，机械能不变。所以整个运动过程机械能变化情况是先变小后不变。 题型2：动能和弹性势能的相互转化 5．（24-25九年级上·江苏盐城·期中）“反向蹦极”是一项比蹦极更刺激的运动。如图所示，将弹性轻绳的上端固定在O点，拉长后将下端固定在体验者的身上，并与固定在地面上的扣环相连。打开扣环，体验者从A点由静止释放，像火箭一样被“竖直发射”，经过B点时轻绳的弹力等于人的重力，最高能到达C点。对此过程，下列描述正确的是（　　） A．弹性绳的弹性势能在B点时最大 B．人从B到C的过程中，动能一直减少 C．人从A到B的过程中，动能先增加后减少 D．人从A到C的过程中，重力势能增加，动能一直减少 【答案】B 【详解】A．扣环打开前，弹性绳的弹性形变程度最大，弹性势能最大，经过B点时轻绳的弹力等于人的重力，在B点时速度最快，弹性形变不是最大，弹性势能不是最大，故A错误； B．B点时弹性轻绳对人的弹力等于人的重力，速度最大，人从B到C的过程中，质量不变，高度增大，重力势能增大，速度减小，动能减小，故B正确； C．人从A到B的过程中，质量不变，高度增大，重力势能增大，速度增大，动能增大，故C错误； D．人从A到C的过程中，质量不变，高度增大，重力势能增加；AB段速度逐渐变大，动能逐渐变大；BC段速度逐渐变小，动能逐渐变小，故D错误。 故选B。 6．（23-24八年级下·河北保定·期末）蹦床是一项传统的奥运比赛项目。如图所示，在一次比赛中，运动员从高处下落到蹦床上又被弹起。在这个过程中，下列说法正确的是（　　） A．运动员从高处下落到刚接触蹦床，重力势能转化为动能 B．运动员从刚接触蹦床到下落到最低点，蹦床的弹性势能减小 C．运动员被蹦床弹起过程中机械能守恒 D．运动员被弹起离开蹦床后，弹性势能转化为动能 【答案】A 【详解】A．运动员从高处下落到刚接触蹦床，质量不变，高度变小，速度变大，重力势能变小，动能变大，是重力势能转化为动能，故A正确； B．运动员从刚接触蹦床到下落到最低点，蹦床的弹性形变程度变大，蹦床的弹性势能增大，故B错误； C．运动员被蹦床弹起过程中，运动员的机械能与蹦床的弹性势能之间的相互转化，所以机械能会改变，故C错误； D．运动员被弹起离开蹦床后，动能转化为重力势能，故D错误。 故选 A。 7．（24-25九年级上·广东清远·阶段练习）如图所示，“蹦床”不仅是奥运会的正式比赛项目，也是小朋友非常喜欢的游戏项目。小朋友通过对蹦床施力，蹦床发生弹性形变，因而具有 能；同时由于力的作用是 的，蹦床对小朋友也施力，把小朋友弹到高处，小朋友由于被弹到高处而具有重力势能，小朋友达到最高点时动能大小为 J。 【答案】 弹性势 相互 0 【详解】[1]物体发生弹性形变而具有的能叫弹性势能，小朋友落下接触到蹦床后，蹦床发生弹性形变，故具有了弹性势能。 [2]由于力的作用是相互的，蹦床对小朋友施加相反的作用力，小朋友被弹起时，蹦床的弹性势能减小，减小的弹性势能转化为小朋友的动能，把小朋友弹到高处，动能转化为重力势能，所以小朋友由于被弹到高处而具有重力势能。 [3]小朋友达到最高点时质量不变，速度为0，动能为0J。 8．如图所示，质量为1 kg的滑块在倾角为30°的光滑斜面上，从a点由静止开始下滑，到b点开始压缩轻弹簧，到c点时达到最大速度。到d点（图中未画出）开始弹回，返回b点离开弹簧，恰能再回到a点。则： （1）物体从a到b点，物体的重力势能转化为 能； （2）物体从c到d点，弹簧的 能变大； （3）物体在d点 （选填“是平衡状态”或“不是平衡状态”）。 【答案】 动 弹性势 不是平衡状态 【详解】（1）[1]物体从a到b点，物体的高度减小，速度增大，它的重力势能减小，动能增大，所以物体的重力势能转化为动能。 （2）[2]物体从c到d点，弹簧被压缩，到d点（图中未画出）开始弹回，故d点弹簧的弹性形变程度最大，故物体从c到d点，弹簧的弹性势能变大。 （3）[3]物体在d点时，速度为零，此时开始向上做加速运动，所以在d点不是平衡状态。 题型3：动能、重力势能和弹性势能间的转化 9．如图所示，是街边常见的一种“套圈”游戏，套中玩具时，即可获得该玩具。“套圈”出手后，从a点到c点的过程中（不计空气阻力），下列说法正确的是（　　） A．从a到c的过程中，“套圈”不受力的作用 B．从a到c的过程中，“套圈”的动能保持不变 C．在最高点b时，“套圈”的重力势能最大 D．在最高点b时，“套圈”的机械能最大 【答案】C 【详解】AD．不计空气阻力，从a到c的过程中，不需要克服阻力做功，“套圈”的机械能不变，但受到重力的作用，AD错误； B．“套圈”由a到c过程中，“套圈”的质量不变，速度先变小后变大，所以动能先变小后变大，B错误； C．“套圈”在最高点b时，高度最高，则重力势能最大，C正确。 故选C。 10．在粗糙程度相同的水平面上，手推木块向右压缩轻质弹簧至图甲所示位置；松手后，木块最终静止在图乙所示位置。下列说法错误的是（　　） A．如图甲，弹簧被压缩过程中，长度变短，弹簧的弹性势能变大 B．木块被弹簧弹离的瞬间，如果它受到的力全部消失，木块将静止 C．木块从被弹簧弹离至最终静止的过程中，速度减小，动能减小 D．整个运动过程中木块的动能先变大后变小，机械能不守恒 【答案】B 【详解】A．弹簧被压缩过程中，长度变短，弹性形变变大，所以弹簧的弹性势能增大，故A正确，不符合题意； B．木块被弹簧弹离的瞬间，如果它受到的力全部消失，由牛顿第一定律可知，木块将做匀速直线运动，故B错误，不符合题意； C．动能大小与质量和速度有关，木块从被弹簧弹离至最终静止的过程中，速度减小，质量不变，所以动能减小，故C正确，不符合题意； D．整个运动过程中木块的动能先变大后变小，克服摩擦做功，机械能减小，故D正确，不符合题意。 故选B。 11．上图为我国东方航空使用的C919大型客机。在C919飞机加速起飞过程中随着高度的增加，飞机的重力势能 ，随着速度的增加动能将 ，在C919飞机在空中水平匀速飞行的过程中（不计燃料损耗），飞机的重力势能 。（均选填“增大”“减小”或“不变”） 【答案】 增大 增大 不变 【详解】[1]重力势能的大小与物体的质量和高度有关，质量越大、高度越高，重力势能越大。飞机加速起飞过程中，飞机的质量不变，高度不断增加，所以飞机的重力势能增大。 [2]动能的大小与物体的质量和速度有关，质量越大、速度越大，动能越大。飞机加速起飞过程中，质量不变，速度不断增加，所以动能将增大。 [3]当 飞机在空中水平匀速飞行时（不计燃料损耗），飞机的质量不变，高度不变，所以飞机的重力势能不变。 12．如图所示，粗糙的弧形轨道竖直固定在水平面上，钢球从C点由静止释放，经过B点到达最低点O，然后到达另一侧与B点等高的A点时刚好速度为零。由C点到B点过程中，一部分 能转化为动能，整个过程中 点的动能最大，从最低点O到A点的过程中，机械能的总量 （选填“变大”“变小”或“不变”），理由是 。 【答案】 重力势 O 变小 见解析 【详解】[1]粗糙的弧形轨道竖直固定在水平面上，钢球从C点由静止释放，由C到B点过程中，高度减小，速度增大，重力势能转化为动能。 [2]钢球在整个运动过程中，由于轨道粗糙，存在摩擦力。钢球从C点到O点的过程中，重力势能转化为动能和内能，到达O点时重力势能全部转化为动能和内能，此时动能最大。从O点到A点，动能又转化为重力势能和内能。所以整个过程中O点的动能最大。 [3][4]从最低点O到A点的过程中，钢球需要克服摩擦力做功，机械能转化为内能，所以机械能的总量变小。 题型4：机械能守恒的理解与应用 13．（2024·江苏无锡·一模）如图是小明用易拉罐制作的“魔罐”，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，当小明将“魔罐”在水平地面上滚出后，它能自动滚回来，下列说法中正确的是（　　） A．“魔罐”滚动过程中机械能保持不变 B．“魔罐”滚出去的过程中，主要是弹性势能转化为动能 C．“魔罐”滚回来的过程中，主要是动能转化为弹性势能 D．“魔罐”滚至最远时，橡皮筋的弹性势能最大 【答案】D 【详解】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，当动能为0时，即滚动至最远时，橡皮筋的弹性势能最大，“魔罐”开始向回滚动，在“魔罐”滚回来的过程中橡皮筋的弹性势能减小，罐子的动能增大，弹性势能转化为动能，整个滚动过程中要克服摩擦做功，机械能减小。故ABC错误，D正确。 故选D。 14．如图所示，光滑水平桌面上的弹性小球被弹出后，经过A点和B点后落到地面，又被多次弹起，图中虚线为小球的运动轨迹。下列有关小球的运动，描述正确的是（　　） A．小球反弹经过D点时动能为零 B．小球从A点运动到B点的过程中机械能不断减少 C．若将弹性小球表面涂黑，则会在C、F两点留下等大的黑色圆斑 D．小球经过E点的机械能大于经过G点的机械能 【答案】D 【详解】A．从轨迹来看，小球既有水平方向的速度又有竖直方向的速度，小球在最高点时，竖直方向速度为零，水平方向速度不为零，则小球在 D点的动能不为零，故A错误； B．小球从A点运动到B点的过程中，因光滑桌面没有摩擦阻力，小球处于平衡状态，其速度大小不变，又高度不变，所以动能和重力势能不变，故机械能不变，故B错误； C．弹性势能大小与弹性形变程度有关，黑色圆斑的大小能反映小球弹性形变程度，圆斑越大，形变越大，小球在C点与在F点时相比较，小球的动能与重力势能都为零，而每次小球反弹到的最高点都比上一次的最高点低，说明小球机械能逐渐变小，所以小球到达C点前的机械能大于到达F点前的机械能，故小球在C点的弹性势能大于在F点的弹性势能，小球在 C点的圆斑要大于在F点的圆斑，故C错误； D．小球在多次弹起过程中，机械能逐渐变小，而E点在G点之前，故小球经过E点的机械能大于经过G点的机械能，故D正确。 故选D。 15．如图所示的是弹性小球在地面弹跳时的频闪照片，掉在地面上的弹性小球会跳起，但是越跳越低。若A、B两点为等高点，C点为某次弹跳的最高点，那么小球在A点的机械能 在B点的机械能，小球在B点的动能 在C点的动能。（均选填“大于”“小于”或“等于”） 【答案】 大于 大于 【详解】[1][2]由图可知，小球跳起的高度越来越小，说明机械能是减小的，机械能不守恒，所以小球在A点时的机械能大于在B点时的机械能，B点的机械能大于在C点的机械能；由图可知，B到C的过程中，小球上升，重力势能增大，所以B点重力势能小于在C点的重力势能，因为B点的机械能大于在C点的机械能，故B点的动能大于C点的动能。 16．如图所示是自由式滑雪运动员正在备战2022年第24届北京冬奥会的情景。在比赛过程中，从a点静止滑下到f点停止的运动轨迹，如果不计空气阻力，则： （1）从a运动到b点， 能转化为动能。 （2）在整个滑行过程中，c点的机械能 d点的机械能（选填“>”或“=”或“<”）。 （3）运动员落地后由于 ，不能立刻停下来。 （4）当滑雪板压在雪上时会把雪内的空气压挤出来停止点在滑雪板与雪地之间形成一个暂时的“气垫”，这是通过使接触面分离的方法来 雪地对滑雪板的摩擦。 【答案】 重力势 = 惯性 减小 【详解】（1）[1]从a运动到b点，高度减小，重力势能减小，速度变大，动能变大，重力势能转化为动能。 （2）[2]由于从b运动到c点的过程中，不计空气阻力，滑雪运动员只受重力作用，只有重力势能和动能的转化，机械能保持不变，故c点的机械能等于d点的机械能。 （3）[3]运动员落地后速度不为0，由于惯性保持原来的运动状态继续运动，故不能立刻停下来。 （4）[4]滑雪板可以轻易在雪地上滑行，是因为滑雪板与雪地之间形成气垫，相当于采用了使接触面相分离的方法，减小了滑雪板与雪地的摩擦。 题型5：自然界中机械能的开发与利用 17．如图所示，置于光滑水平桌面上一小球被弹出后，经过A点运动到B点，落到地面后弹起，图中虚线为小球的运动轨迹，C、E是同一高度的两点。则小球 （    ） A．从A点到B点的过程中速度增大 B．在C点速度大于在E点速度 C．从C点到D点动能转化为重力势能 D．在C点的机械能等于E点的机械能 【答案】B 【详解】A．因为水平桌面光滑，所以小球从A点到B点的过程中水平方向不受摩擦力，合力为0，所以小球将做匀速直线运动，故A错误； BCD．由图可知，小球被弹起的最大高度在减小，说明小球运动过程中受到阻力，机械能有一部分转化为内能，机械能减小，在C点的机械能大于E点的机械能，因为C、E是同一高度的两点所以小球在这两点的重力势能相等，因此在C点动能大于在E点动能，即在C点速度大于在E点速度，从C点到D点，重力势能主要转化为动能，故B正确，CD错误。 故选B。 18．小明用力把球竖直向上抛出，球被抛出后沿竖直方向上升并落回地面。球离手后先后经过N、M、S三点，球在这三点的动能和重力势能如图所示（N点动能大小未画出）。则球（　　） A．在M点的速度大于S点的速度 B．在N点的动能大于S点的动能 C．在N点的离地高度大于S点的离地高度 D．从M点运动至S点的过程中，只有动能和重力势能的相互转化 【答案】B 【详解】A．由图可知，M点的动能小于S点的动能，质量一定，所以球在M点的速度比在S点小，故A错误； B．由图可知，N点的重力势能和S点的重力势能相同，由于整个过程中，克服空气的摩擦做功，机械能会变小，所以在N点的动能大于S点的动能，故B正确； C．在N点的重力势能等于S点的重力势能，由于质量不变，所以N点的离地高度等于S点的离地高度，故C错误； D．球在运动的过程中，克服空气阻力做功机械能为转化为内能，机械能会变小，所以从M点运动至S点的过程中，不只是动能和重力势能的相互转化，故D错误。 故选B。 19．（22-23九年级下·福建宁德·期中）如图，小明用滑雪板滑雪，从点C处由静止滑下，经过B点到达最低点O，然后到达另一侧与B点等高的点A时刚好速度为零。则由C 到B点过程中， 能转化为动能，从C到A点的过程中，机械能的总量 （选填“变大”、“变小”或“不变”） 【答案】 重力势能 变小 【详解】[1]由C 到B点过程中，高度变小，重力势能变小，速度变大，动能变大，故重力势能转化为动能。 [2]从C点到A点的过程中，运动员需要克服阻力做功，机械能减小。 20．如图所示，与传送带等高的光滑水平台上有一物块以v0速度滑上传送带，传送带的接触面粗糙程度均匀，不计空气阻力。当传送带静止时，物块离开传送带后落在地面上P点。若传送带逆时针匀速转动，物块以同样的速度v0滑上传送带，并最终落到地面上，物块将落在（    ） A．P点 B．P点的右侧 C．P点的左侧 D．P点或P点的左侧 【答案】A 【详解】当传送带静止时，物块离开传送带后落在地面上P点，此时物块经过传送带减速，克服摩擦力做功，动能减小；若传送带逆时针匀速转动，物块以同样的速度v0滑上传送带，并最终落到地面上，物块对传送带的压力与接触面粗糙度不变，相对地面经过的水平距离也不变，克服摩擦力做功不变，则离开传送带时的动能也不变，则物块仍将落在P点。 故选A。 【能力提升练】 一、单选题 1．打篮球是很多同学喜爱的运动项目，某次打篮球过程中，篮球的部分运动轨迹如图所示。下列说法正确的是（　　） A．篮球经过相同高度的B、C两点时，机械能相等 B．篮球第一次反弹后到达最高点D时，动能为0 C．篮球经过B、E两点时，动能可能相等 D．篮球在整个过程中机械能保持不变 【答案】C 【详解】AD．由图可知，每次篮球反弹后到达的最高点都比上一次的最高点要低，说明篮球的机械能不断减小，因此在B点的机械能大于在C点的机械能，故AD错误； B．篮球在最高点时，竖直方向速度为零，但在水平方向上速度不为零，所以篮球第一次反弹后到达最高点D时动能不为零，故B错误； C．在B点的机械能大于在E点的机械能；在B、E两点高度不相同，则重力势能不相同，即B点的重力势能大于E点的重力势能，机械能是物体动能与势能的总和，因此在B点的动能可能等于在E点的动能，故C正确。 故选C。 2．如图所示，小明将一个铁锁用绳子悬挂起来，将铁锁拉到自己的鼻子附近A处，稳定后松手，铁锁来回摆动，则下列说法正确的是（　　） A．铁锁从A处摆动到B处，重力势能先变大后变小 B．铁锁从A处摆动到B处，动能先变大后变小 C．若不计空气阻力，铁锁可能会打到小明 D．铁锁的质量再大一些，有可能会打到小明 【答案】B 【详解】AB．铁锁从A处摆动到最低点时，质量不变，速度变大，动能变大，高度变小，重力势能变小；铁锁从最低点摆动到B处时，质量不变，速度减小，动能减小，高度升高，重力势能增大；所以铁锁从A处摆动到B处，重力势能先变小后变大，动能先变大后变小，故A错误，B正确； C．不考虑空气阻力，铁锁来回摆动过程中的最高点保持不变，机械能守恒，所以铁锁摆回时不会打到小明，故C错误； D．铁锁的质量再大一些，铁锁来回摆动过程中机械能守恒，铁锁来回摆动过程中的最高点保持不变，所以不会打到小明，故D错误。 故选B。 3．“神舟”十七号载人飞船成功返航，实现了中国人几千年的“飞天梦”。在飞船返航的过程中，有一段时间匀速降落，在这段时间内，航天员的（   ） A．动能不变，重力势能减少 B．动能增加，重力势能减少 C．动能减少，重力势能不变 D．重力势能和动能都不变 【答案】A 【详解】飞船匀速降落，质量不变，速度不变，动能不变；高度降低，重力势能减少。故A符合题意，BCD不符合题意。 故选A。 4．如图，一木块从斜面上匀速滑下，下列说法正确的是（　　） A．木块只受到重力和斜面的支持力 B．下滑过程中，木块的重力势能转化为动能 C．下滑过程中，木块的动能转化为重力势能 D．下滑过程中，木块的机械能减小 【答案】D 【详解】A．由图可知，一木块从斜面上匀速滑下，其受到重力、支持力和摩擦力的作用，故A错误； B．匀速下滑过程中，木块的速度不变，所以动能不变，不是重力势能转化为动能，故B错误； CD．下滑过程中，木块的高度降低，重力势能减小，而动能不变，所以机械能减小；此过程中没有动能转化为重力势能，故C错误，D正确。 故选D。 5．如图所示，老师在课堂上给同学们做了一个“过山车”的小实验。小钢球从A点处由静止状态开始下滑，依次经过B点、C点，最后到达轨道的最低点D。若不计空气阻力和摩擦，下列说法正确的是（　　） A．小球在A点时，具有的机械能是0J B．小球由A点到B点的过程中，重力势能转化为动能 C．小球由B点到C点的过程中，动能一直增大 D．小球由A点到D点的过程中，机械能减小 【答案】B 【详解】A．小球在A点时，速度为0，动能为0，高度最大，重力势能最大，具有的机械能不为0，故A错误； B．小球由A点到B点的过程中，质量不变，高度减小，重力势能减小，速度增大，动能增大，重力势能转化为动能，故B正确； C．小球由B点到C点的过程中，高度先减小后增大，速度先增大，后减小，动能先增大，后减小，故C错误； D．根据机械能守恒，若不计空气阻力和摩擦，小球由A点到D点的过程中，只有机械能的转化，机械能将保持不变。故D错误。 故选B。 6．“反向蹦极”是一项比蹦极更刺激的运动。如图所示，弹性轻绳的上端固定在O点，拉长后将下端固定在体验者的身上，并与固定在地面上的扣环相连，打开扣环，人A点由静止释放，像火箭一样被“竖直发射”，经B点上升到最高位置C点，在B点时速度最大。对此过程，下列描述正确的是（　　） A．弹性绳的弹性势能在B点时最大 B．到达B点时，弹性绳处于原长位置 C．人从A到B的过程中，动能增加，重力势能增加 D．人从A到C的过程中，重力势能增加，动能一直减少 【答案】C 【详解】A．弹性绳在A点的弹性形变最大，故弹性绳的弹性势能在A点时最大，故A错误； B．到达B点时速度最大，此时弹力和重力相等，说明B点时弹性绳有形变，不是原长位置，故B错误； C．人从A到B的过程中，人的质量不变，速度由0变为最大，所以动能在增加；人的高度不断升高，所以重力势能也在增加，故C正确； D．人从A到C的过程中，人的质量不变，高度在升高，所以重力势能在增加；但速度在B点时最大，C点为最高点，速度为0，故速度是先变大，后变小，所以动能也是先变大，后变小，故D错误。 故选C。 二、填空题 7．如图是欧洲中世纪建筑城堡和教堂时所使用的脚踩吊车，当重物被匀速上吊时重物的动能 ，机械能 。（均选填“增大”“减小”或“不变”） 【答案】 不变 增大 【详解】[1][2]重物被匀速上吊时，质量不变，速度不变，动能不变。高度越来越大，重力势能越来越大，机械能等于动能与重力势能之和，所以机械能增大。 8．［教材“想想做做”改编］如图甲所示，滚摆由最高点释放，旋转着下降到最低点后又上升，滚摆在下降过程中 能主要转化为 能。如图乙所示，将一个单摆从A点放手，能摆到B点，若在O点放一小棒抵住细绳，不考虑空气阻力与摩擦，小球 （选填“能”或“不能”）摆到C点。    【答案】 重力势 动 不能 【详解】[1][2]滚摆在下降过程中，高度逐渐减小，重力势能减小，速度越来越大，动能增大，滚摆的重力势能主要转化为动能。 [3]若在O点放一小棒抵住细绳，不考虑空气阻力及摩擦，小球摆过最低点后动能转化为重力势能，因为机械能守恒，所以仍只能摆到B点。 9．如图所示为玩溜溜球的情景。放手后，溜溜球在重力的作用下展开绳子下降至最低点的过程中（不考虑空气阻力），重力势能转化为 ；接着溜溜球自动缠绕绳子上升的过程中，溜溜球的 能增加。 【答案】 动能 重力势 【详解】[1]溜溜球在下降过程中，质量不变，高度降低，速度增大，将重力势能转化为动能。 [2]溜溜球在上升的过程中，质量不变，高度升高，速度减小，将动能转化为重力势能，因此溜溜球的重力势能增加。 10．如图是北京冬奥会上的高台滑雪项目。滑雪运动员沿斜坡从A点由静止自由滑下，到达B点后会沿曲线 （选填“a” “b”或“c”）继续运动。运动员到达最高点时动能 （填“为”或“不为”）0。假如运动员到达最高点时所有外力突然全部消失，你推测他将会 。 【答案】 a 不为 做匀速直线运动 【详解】[1]滑雪运动员沿斜坡从A点由静止自由滑下，由于受到空气阻力和雪地的摩擦阻力，机械能不断减小，在右侧上坡后，不能达到原来高度，所以，到达B点后会沿曲线a继续运动。 [2]运动员到达最高点时具有水平方向的速度，质量也不为零，所以，动能不为0。 [3]运动员到达最高点时具有水平方向的速度，假如运动员到达最高点时所有外力突然全部消失，他将沿水平方向做匀速直线运动。 【点睛】 11．如图所示是一种“回力”玩具车，先用手按住它在水平地面上往后拉一下，松手后它就能往前跑。“用手按住它在地面往后拉一下”，可能使小车存贮了 ；“松手后它就能往前跑”，说明存贮的能量转化为 。（均选填“动能”“弹性势能”或“重力势能”） 【答案】 弹性势能 动能 【详解】[1][2]“用手按住回力在地面往后拉一下”此时内部弹簧被迫发生弹性形变，使小车存贮了弹性势能；“松手后它就能往前跑”，此时弹簧逐步恢复原来长度，说明存贮的弹性势能转化为小车动能。 12．小明用力向右上方斜抛出一个小球，运动轨迹如图甲所示，它在运动过程中，先后经过M、N和S三点，其中M、S两点的能量如图乙所示。则M点的机械能 （选填“>”“<”或“=”）S点的机械能，N点的机械能大小在 J之间。 【答案】 > 1~1.2 【详解】[1]由图乙可知，M点的动能，重力势能，则M点的机械能为 S点的动能，重力势能，则S点的机械能为 则M点的机械能大于S点的机械能 [2]由于小球在运动过程中受到空气阻力作用，机械能越来越小，且N点在M点和S点之间，因此N点的机械能在1~1.2J之间。 13．如图所示为小明乘坐过山车的情景，游玩过程中，他对过山车的动力来源产生思考。据此请回答下列问题： (1)过山车的车厢首先依靠电动机牵引至长为50m、高30m的斜面顶端A点，当车厢在顶端静止时，车厢的 （选填“动”“重力势”或“弹性势”）能最大，此后车厢靠 完成整个滑行过程； (2)车厢从顶端向下运动过程中，在A、B、C、D四处中机械能最大的是 处，如果B、D两处高度相同，则过山车在这两处的动能大小关系是 （选填“B处大”“D处大”或“一样大”）。 (3)如果电动机输出45kW的功率，做功将重为3×104N的乘客和车厢匀速推上斜面顶端需要32s，那么此过程中电动机所做的功为 J（不考虑空气阻力）。 【答案】(1) 重力势 惯性 (2) A B处大 (3)1.44×106 【详解】（1）[1][2]当车厢在顶端静止时，质量不变，高度最大，重力势能最大，物体保持原来运动状态不变的性质叫惯性，越过顶点，此后车厢靠惯性完成整个翻滚穿越过程。 （2）[1][2]越过顶点后，由于受到摩擦力的作用，机械能不断减小，故A点机械能最大；如果B、D两处高度相同，过山车的质量不变，则过山车在这两处的重力势能大小关系是一样大，整个过山车在运行过程中，总的机械能是逐渐减小的，所以B处的动能大。 （3）电动机所做的总功W总=Pt=45×103W×32s=1.44×106J 三、实验题 14．几名同学在荡秋千时，感到秋千往返摆动的时间是有规律的，于是他们进行了如图甲所示实验，将细绳一端固定在O点，另一端拴一小球制成一个摆，让小球自由往返摆动，摆球往返摆动一次的时间叫周期，记录的数据如表所示。 实验序号 摆长l/m 摆球质量/g 摆幅/m 周期/s 1 0.7 20 0.05 1.7 2 1.0 20 0.08 2.0 3 1.0 30 0.05 2.0 4 1.0 30 0.08 2.0 5 1.3 20 0.05 2.3 请回答下列问题： (1)在探究过程中，每次只改变一个因素，保持其他因素不变，这种方法叫 法； (2)探究摆球摆动周期与摆长的关系，应该选择 两次实验，得到的结论是：在 、 相同时，摆长越长，摆球摆动周期 ； (3)第2、4两次实验表明，摆球摆动周期与摆球质量 （选填“有关”或“无关”）。 【答案】(1)控制变量 (2) 1、5 摆球的质量 摆幅 越长 (3)无关 【详解】（1）因为存在多个可能得影响因素，物理实验中每次只改变一个因素，保持其他因素不变继而进行探究的实验方法叫做控制变量法。 （2）[1]由控制变量法可知，在探究摆球摆动周期与摆长的关系时，应当保证摆球质量与摆幅不变，只改变摆长，所以应选择1、5两次实验进行探究。 [2][3][4]分析1、5两次实验的实验数据可知，当摆球质量与摆幅都相同时，摆长越长，摆球的摆动周期就越长。 （3）分析第2次实验与第4次实验的实验数据可知，两次实验的摆长与摆幅都相同，只有摆球质量不同，最后两次实验得到的摆球摆动周期相同，这说明摆球摆动周期与摆球质量无关。 15．【探究名称】探究物体入水时溅起水花的高度与哪些因素有关 【问题】如图甲，跳水运动员全红婵入水时溅起来的水花很小，于是小明和同学们猜想物体入水时溅起水花的高度与哪些因素有关，已知物体从距水面相同高度自由下落，达到水面的速度相等。 小明和同学们提出如下猜想： 猜想1：与物体的质量有关； 猜想2：与物体的入水快慢有关； 猜想3：与物体的入水方向有关； 猜想4：与物体的形状有关；     【证据】（1）为了验证上述猜想3是否正确，小明将同一块橡皮泥捏成球形分别从a、b、c三条光滑通道从水面上方相同高度由静止释放（如图乙），这是为了控制其他因素不变，只改变物体的 ，发现溅起水花的高度依次变小，说明猜想3是 的（选填“正确”或“错误”）； （2）小明将橡皮泥分别捏成球形、锥形、柱形从不同高度自由下落水面，测出溅起水花的高度，进行多次实验。记录的部分数据如表： 实验序号 物体质量m/g 物体形状 下落高度h1/cm 溅起水花高度h2/cm 1 20 球形 20 6 2 20 柱形 20 4 3 20 锥形 20 9 4 50 柱形 20 9 5 100 柱形 20 18 6 90 柱形 25 22 【解释】①分析表格数据，物体入水快慢是通过 来改变的； ②比较实验序号为 的三组数据，可得出的结论是：物体入水时溅起水花的高度与物体的形状有关； ③比较实验序号为2、4、5的三组数据，可得出的结论是 ； ④比较实验序号为5、6的两组数据， （选填“能”或“不能”）验证猜想2是否正确，理由是 。 【答案】 入水方向 正确 下落高度 1、2、3 见解析 不能 没有控制物体的质量相同 【详解】（1）[1]小明将同一块橡皮泥捏成球形分别从a、b、c三条光滑通道从水面上方相同高度由静止释放时，橡皮泥入水的方向不同，所以这是为了控制其他因素不变，只改变物体的入水方向。 [2]当其他因素不变，入水方向不同时，溅起水花的高度不同，所以说明猜想3是正确的。 （2）①[3]由表格数据可知，物体入水快慢是通过下落高度来改变的，下落时，物体的重力势能转化为动能，所以下落高度越高则入水越快。 ②[4]探究物体入水时溅起水花的高度与物体的形状的关系，则需控制物体质量和物体下落高度相同，而形状不同；所以选择1、2、3三组数据进行探究。 ③[5]比较实验序号为2、4、5的三组数据，物体的质量不同，其他因素相同，结果溅起水花的高度不同；可得出的结论是：物体入水时溅起水花的高度与物体的质量有关。 ④[6][7]比较实验序号为5、6的两组数据，可知物体的质量和物体的下落高度两个因素都不同，所以不能由这两组数据验证猜想2是否正确，因为没有控制物体的质量相同。 16．小萌同学利用甲图探究“物体的弹性势能的大小与弹性形变程度的关系”。将弹簧和金属球（球上有一直小孔）套在铁架台的金属杆AB（足够长）上面，每次将小球压缩弹簧后松手。 （1）实验时每次将弹簧压缩 （填“相同”或“不同”）的长度，分析比较 （“小球第一次弹起的高度”、“小球最终静止时的高度”或“任意某一次的弹起高度”），从而比较弹簧的弹性势能大小； （2）当压缩的弹簧x=5.00cm时，小球离开弹簧后继续向上运动，达到最高点H时，弹性势能全部转化为 能。小萌记录小球的高度随时间变化的情况如图乙所示。在整个过程中，小球在“t1”、“t2”、“t3”时刻的动能最大的是 时刻； （3）请推理，表格中第5次实验小球上升的高度应为 cm。 实验次数 弹簧压缩量x（cm） 上升的高度h（cm） 1 1.00 1.50 2 2.00 6.00 3 3.00 13.50 4 4.00 24.00 5 5.00 【答案】 不同 小球第一次弹起的高度 重力势 t1 37.50 【详解】（1）[1][2]弹簧压缩程度不同，具有的弹性势能不同，在此过程中通过小球上升高度，反映弹簧弹性势能的大小；小球离开弹簧后可以继续向上运动，但是小球每一次反弹的高度逐渐变小，因此实验时每次将弹簧压缩不同的长度，分析比较小球第一次弹起的高度，从而比较弹性势能的大小。 （2）[3][4]小球离开弹簧后继续向上运动，达到最高点H时，弹性势能全部转化为重力势能；小球离开弹簧后可以继续向上运动，但是小球每一次反弹的高度逐渐变小，因为有空气阻力，在此过程中小球的机械能转化为内能；在整个过程中小球的动能不断减小，所以动能最大时是在t1时刻。 （3）[5]由表中数据可知，弹簧的弹性势能E与压缩量x的平方成正比，表格中第5次实验中压缩量由1.00cm变为5.00cm，压缩量变为5倍，所以反映弹簧弹性势能大小的小球的高度应是原来的25倍，所以小球上升的高度应为 1.50cm×25＝37.50cm 四、计算题 17．跳伞是一项极具挑战性的运动，现在越来越受到人们的喜爱。在某次跳伞训练过程中，一名重力为500N的运动员从空中悬停的直升机上由静止开始竖直跳下，其速度与时间的关系如图所示，经15s下落210m后，开始竖直向下做匀速直线运动直至落地，整个过程用时30s。 (1)求运动员下落的平均速度； (2)求运动员的重力做的功； (3)求匀速下降时运动员的重力做功的功率； (4)跳伞运动员在跳伞后的加速下落阶段，其机械能是如何转化的？ 【答案】(1)10m/s (2) (3) (4)重力势能转化为动能 【详解】（1）由图可知，15s~30s时间段内，运动员的下落速度为6 m/s，下落时间为15s，下落高度为 整个过程下落的高度为 运动员下落的平均速度为 （2）运动员的重力做的功为 （3）匀速下降时运动员的重力做功为 匀速下降时运动员的重力做功的功率为 （4）跳伞运动员在跳伞后的加速下落阶段，质量不变，高度减小，重力势能减小，速度增加，动能增大，因此重力势能转化为动能。 【中考真题练】 1．（2024·四川绵阳·中考真题）2024年4月30日，载有3名航天员的神舟十七号载人飞船返回舱，安全着陆于东风着陆场，任务取得圆满成功。在离地10公里左右，返回舱的引导伞、减速伞和主伞相继打开，使返回舱减速下落，此过程中，返回舱的（　　） A．动能减小，重力势能增大，机械能不变 B．动能增大，重力势能减小，机械能不变 C．动能减小，重力势能增大，机械能减小 D．动能减小，重力势能减小，机械能减小 【答案】D 【详解】降落伞打开后，神舟十七号载人飞船返回舱在减速降落过程中，质量不变，速度减小，所以动能减小；高度减小，则重力势能减小；机械能等于动能和势能之和，由于动能和重力势能都减小，所以机械能减小，故ABC不符合题意，D符合题意。 故选D。 2．（2024·内蒙古通辽·中考真题）小丽站在自动扶梯上随扶梯一起向上匀速运动，如图。下列关于她的机械能说法正确的是（　　） A．动能增大，机械能增大 B．重力势能增大，机械能增大 C．动能减小，机械能不变 D．重力势能减小，机械能增大 【答案】B 【详解】小丽站在自动扶梯上随扶梯一起向上匀速运动，质量不变，速度不变，则动能不变；高度升高，则重力势能增大；由于机械能为动能与势能之和，所以机械能增大，故B正确，ACD错误。 故选B。 3．（2024·山东济南·中考真题）2024年2月，国内首颗X波段合成孔径雷达卫星“济高科创号”发射成功。如图所示，“济高科创号”卫星在随火箭加速直线升空的过程中（　　） A．动能减小，重力势能减小，机械能减小 B．动能减小，重力势能增大，机械能不变 C．动能增大，重力势能增大，机械能增大 D．动能增大，重力势能减小，机械能不变 【答案】C 【详解】“济高科创号”卫星在随火箭加速直线升空的过程中，质量不变，速度不断增大，动能增大；卫星的高度升高，因此它的重力势能增大；卫星的机械能等于动能与势能之和，因此卫星的机械能增大，故C符合题意，ABD不符合题意。 故选C。 4．（2024·山东青岛·中考真题）如图是小明家附近山景公园的等高线图．周末小明爬山锻炼身体，他的质量60kg，在他匀速下山过程中，下列判断不正确的是（　　） A．小明的机械能守恒 B．小明的动能逐渐增大 C．小明的重力势能逐渐减小 D．小明从B点到A点重力做功 【答案】ABD 【详解】ABC．小明在匀速下山的过程中，质量不变，速度不变，动能不变，高度减小，重力势能减小，下山的过程中需要克服摩擦力做功，机械能会减小，故AB错误，符合题意，C正确，不符合题意； D．由等高线图可知，B点的高度为200m，A点的高度为100m。从B点到A点高度下降100m，重力做功为 故D错误，符合题意。 故选ABD。 5．（2024·山东潍坊·中考真题）弹簧置于光滑管内，下端固定在水平地面上，上端与管口平齐。如图所示，将一直径略小于管的小球放在弹簧上端，先后两次向下按压弹簧到不同位置后释放小球，小球沿竖直方向运动，第一次小球到达的最高点为a，第二次小球到达的最高点为b，c为小球运动路径上的一点，小球所受空气阻力忽略不计，则先后两次（    ） A．第一次释放小球时弹簧的弹性势能大 B．小球由c到b过程，弹性势能转化为重力势能 C．小球上升过程，经过c点时的重力势能相等 D．小球上升过程，经过c点时的机械能相等 【答案】AC 【详解】A．按压弹簧到不同位置后释放小球，小球沿竖直方向运动，直到运动到最高点的过程中，空气阻力忽略不计，弹簧的弹性势能转化成小球的动能，再转化成小球的重力势能，第一次小球到达的最高点为a，第二次小球到达的最高点为b，由图可知，a高于b，则第一次小球到达最高点时的重力势能较大，由机械能守恒可知，第一次释放小球时弹簧的弹性势能大，故A正确，符合题意； B．小球由c到b过程，质量不变，速度减小，动能减小，高度增大，重力势能增大，动能转化为重力势能，故B错误，不符合题意； C．小球上升过程，经过c点时，高度相等，质量相等，小球的重力势能相等，故C正确，符合题意； D．第一次释放小球时弹簧的弹性势能大，由机械能守恒可知，第一次释放小球后，上升经过c点时的机械能较大，故D错误，不符合题意。 故选AC。 6．（2024·山东东营·中考真题）我国自行研制的C919客机已投入商业运营。如图所示，飞机减速着陆时，机械能 （选填“增大”或“减小”）；以航站楼为参照物，它是 （选填“静止”或“运动”）的。 【答案】 减小 运动 【详解】[1]飞机减速着陆时，质量不变，速度减小，动能减小；高度减小，重力势能减小；因机械能是动能与势能之和，所以，飞机的机械能减小。 [2]以航站楼为参照物，飞机与航站楼的相对位置发生变化，飞机是运动的。 7．（2024·江苏无锡·中考真题）如图所示，将摆球从A点静止释放，经过最低点O到达B点，A、B两点等高，摆球到达B点时动能为 J；摆球从A点到O点的过程中， 能转化为动能。整个过程中，摆球的机械能大小 （选填“不变”或“减小”）。 【答案】 0 重力势 不变 【详解】[1]小球在A点时静止，动能为零，从A点由静止释放，能达到与A点等高的B点，说明没有能量损失，即机械能守恒。由于B点与A点等高，重力势能相等，所以B点动能与A点相同也为0。 [2]摆球从A点运动到O点的过程中，摆球的质量不变，高度减小，重力势能逐渐减小，速度变大，动能逐渐变大。此过程中，重力势能转化为动能。 [3]如图所示，摆球由A点静止释放，经过最低点O到达B点，A、B两点等高。说明摆球在运动过程中没有能量损失，整个过程中，动能和势能相互转化，机械能守恒，因此摆球的机械能不变。 / 学科网（北京）股份有限公司 $$