第四节 机械能转化及其应用（高效培优讲义)物理沪科版2024八年级全一册

第4节 机械能转化及其应用 【题型导航】 【重难题型讲解】 1 题型1 机械能及其转化 1 题型2 机械能守恒 4 【能力培优练】 7 【链接中考】 26 【重难题型讲解】 题型1 机械能及其转化 1.机械能：动能、重力势能和弹性势能统称为机械能. 2.一个物体具有的机械能是动能和势能之和。 3.动能和重力势能的相互转化。 观察滚摆的运动，讨论滚摆在运动过程中动能和势能的相互转化 把滚摆从某一高度释放，开始释放滚摆时，滚摆在最高点静止，此时滚摆只有重力势能，没有动能。理想情况下，每次应上升到原来的高度，因空气阻力，每次上升的高度都比上次低。 （1）滚摆在下降时：它的高度变小，速度变大，即重力势能减小，动能增大。滚摆的重力势能转化为动能。 （2）滚摆在上升时：它的高度变大，速度变小，即重力势能增大，动能减小。滚摆的动能转化为重力势能。 结论:滚摆的动能和重力势能可以相互转化。 观察单摆的运动，讨论摆球在运动过程中动能和势能的相互转化。 如上图所示，摆球在A点时静止，此时摆球只有重力势能，没有动能。 （1）摆球从A点摆到B点时：它的高度减小，速度变大，即重力势能减小，动能增大。摆球的重力势能转化为动能。 （2）摆球摆到最低点B点时，重力势能最小，动能最大 （3）摆球从B点摆到点C时：它的高度变大，速度变小，即重力势能增大，动能减小。摆球的动能转化为重力势能。 由以上分析可知，摆球的动能和重力势能可以相互转化。 【典例1-1】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， 能转化为 能。 【答案】 重力势 重力势 动 【详解】[1][2][3] 卫星在远地点时，离地球的高度最大，速度最小，故重力势能最大，动能最小；卫星从远地点向近地点运动时，高度变小，速度变大，重力势能减小，动能增大，重力势能转化为动能。 【典例1-2】一个圆环穿在竖直放置的固定光滑曲杆上，从A点处由静止释放后沿曲杆运动，A、B、C、D位置关系如图所示。不计空气阻力（　　） A．运动至B点时，圆环的机械能最大 B．圆环不一定能到达D点 C．圆环离开D点时的速度大于圆环在B点的速度 D．AB段增加的动能大于BC段增加的势能 【答案】D 【详解】A．不计空气阻力及摩擦，圆环的机械能守恒，各处机械能相等，故A不符合题意； B．圆环的机械能守恒，且A点高于B、C、D点高度，所以圆环一定能到达D点，故B不符合题意； C．圆环的机械能守恒，D点的高度高于B点的高度，即D点的重力势能大于B点的重力势能，则D点的动能小于B点的动能，离开D点时的速度小于圆环在B点的速度，故C不符合题意； D．因为AB段的高度大于BC段的高度，AB段重力势能的变化大于BC段重力势能的变化，AB段增加的动能等于AB段减少的重力势能，所以AB段增加的动能大于BC段增加的势能，故D符合题意。 故选D。 跟踪训练1在如图所示的滚摆上升、下降的实验中，以下说法正确的是（　　） A．上升时，滚摆机械能在增加 B．上升时，滚摆动能转化为重力势能 C．下降时，滚摆动能转化为重力势能 D．上升、下降时，其他形式的能转化为机械能 【答案】B 【详解】AD．滚摆在上升、下降时，要克服阻力做功，机械能减小，不会增加，故AD错误； B．滚摆在上升时，质量不变，速度越来越小，高度越来越大，所以动能减小，重力势能增大，动能转化为重力势能，故B正确； C．滚摆在下降时，质量不变，速度越来越大，高度越来越小，所以动能增大，重力势能减小，重力势能转化为动能，故C错误。 故选B。 跟踪训练2弹跳杆运动是一项广受欢迎的运动。其结构如图甲所示。图乙是小金玩弹跳杆时由最低位置上升到最高位置的过程，其中b是弹簧处在原长的状态，针对此过程分析正确的是（　　） A．a→b，小金的机械能不断增加，在b时重力势能最大 B．b→c，弹簧的弹性势能转化为小金的重力势能 C．a在状态时弹簧的弹性势能最大，人的动能最小 D．c在状态时小金受力平衡，故速度为零 【答案】C 【详解】A．a→b的过程中，弹簧的形变程度减小，弹簧的弹性势能减小，弹簧的弹性势能不断转化为小金的机械能，故小金的机械能不断增加；开始一段时间内，弹簧的形变量较大，向上的弹力大于向下的重力，小金做加速运动；随着弹簧形变量的减小，弹力减小，当弹力等于重力时，小金的速度达到最大，此时动能最大；弹力继续减小，当向上的弹力小于向下的重力时，小金做减速运动；所以，a→b的过程中，小金先加速后减速，在b状态时速度并不是最大，此时弹簧恢复到原长，无弹力，人只受重力作用，处于减速阶段，故在b时动能不是最大，故A错误； B．b→c的过程中，即人离开地面上升的过程，小金的速度减小，动能减小，高度增大，重力势能增大，所以该过程中是动能转化为人的重力势能，故B错误； C．a是最低位置，此时弹簧的形变程度最大，所以在a状态时弹簧的弹性势能最大；此时人的速度为零，其动能最小，故C正确； D．在c状态时，小金只受到重力作用，受力不平衡，故D错误。 故选C。 题型2 机械能守恒 （1）在以上单摆、滚摆事例中，动能和势能相互转化的过程中，由于不可避免地要克服阻力对外做功，消耗一部分自身的机械能，所以机械能总量会变小，直至全部转化为其他形式的能。 （2）机械能守恒：如果只有动能和势能的转化，即机械能未与其他形式的能量发生相互转化时，机械能的总量保持不变。在理想情况下(忽略对外所做的功)，可以认为在动能和势能相互转化过程中，机械能的总量保持不变。 点拨 1.机械能总量不变，不代表机械能守恒。如水平面匀速行驶的汽车，有牵引力和摩擦力这些外力做功，机械能不守恒。但是因为动能不变，重力势能不变，机械能的总量不变。 2.机械能不守恒的情况：实际生活中，在机械能的相互转化过程中，往往要克服摩擦力，机械能总和减小。 （1）机械能转化为其他能。例如：滚摆在摆动时与空气摩擦，机械能转化为空气的内能，最后会停下来。 （2）其他能转化为机械能。例如：火箭升空，燃料的能量转化为机械能。 【典例2-1】如图所示，一名运动员投掷铅球的过程示意图。铅球在b点离手，c点是铅球运动的最高点，不计空气阻力。在a到d的整个过程中，下列说法不正确的是（　　） A．只有在a到b的过程中，运动员对铅球做了功 B．在b到c的过程中，铅球的动能减少 C．在c到d的过程中，铅球的重力势能减少 D．在b到d的过程中，铅球的机械能先增加后减 【答案】D 【详解】A．只有在a到b的过程中，运动员对铅球有力且让铅球移动了一段距离，做了功，A正确，故A不符合题意； B．在b到c的过程中，铅球的高度增加，重力势能增加，而动能减小，B正确，故B不符合题意； C．在c到d的过程中，铅球的高度降低，重力势能减小，C正确，故C不符合题意； D．在b到d的过程中，因为不计空气阻力，铅球的机械能是守恒的，D错误，故D符合题意。 故选D。 【典例2-2】中国女篮获世界杯亚军，振奋全国人民。如图1所示，离手后的篮球在空中依次从A点运动到D点 点动能最大。图2为它在等高点B和D的能量柱状图，则篮球在B点的机械能 （填“大于”“等于”或“小于”）在D点的机械能。整个过程机械能 （填“守恒”或“不守恒”）。 【答案】 A 大于 不守恒 【详解】[1]刚出手的篮球速度最大，离手后的篮球在空中依次从A点运动到D点，在A点时速度最大，动能最大。 [2][3]从图2可以看到，位置B和点D的重力势能相同，但位置B的动能较大，而物体机械能为动能和重力势能之和，所以篮球在B点的机械能大于在D点的机械能，即整个过程机械能不守恒。 跟踪训练1图是某城市铁路车站的设计方案，进站和出站的轨道都与站台构成一个缓坡、火车进站时靠惯性就能冲上缓坡，把 能转化成重力势能，使速度 （选填“增大”“减小”或“不变”）；出站时，又把储存的 能转化成动能，有效地利用了能量。 【答案】 动 减小 重力势 【详解】[1][2][3]在进站时，列车的质量不变、高度升高，把列车的动能转化成了列车的重力势能，列车的动能减小，速度减小；当出站时，从斜坡上下来，高度减小，又把列车的重力势能转化成了动能，提高了车速，从而有效节约能量。 跟踪训练2如图所示，金属小球从光滑轨道中的A点处由静止滑下，经过B点，到达最低点C后，再沿轨道向上运动。若不计空气阻力，则下列说法中正确的是（　　） A．小球不能沿轨道向上运动到E点处 B．小球从A点加速下滑到C点时，重力没有对小球做功 C．小球到达C点时，它的动能最小，重力势能最大 D．小球到达D点时的机械能大于它到达B点时的机械能 【答案】A 【详解】AD．因为是光滑的轨道，不计空气阻力，小球在轨道上运动没有机械能的损耗，则小球的机械能守恒，所以小球能到达的最高点应与A点在同一水平直线上，不能沿轨道向上运动到E点；因小球的机械能守恒，所以小球到达D点时的机械能等于它到达B点时的机械能，故A正确，D错误； B．小球从A点加速下滑到C点时，小球受竖直向下的重力，小球向下移动了距离，所以重力对小球做了功，故B错误； C．小球到达C点（最低点）时，质量不变，此时速度最大，高度最小，所以它的动能最大，重力势能最小，故C错误。 故选A。 【能力培优练】 1．《清明上河图》记录了中国十二世纪北宋都城汴京（今河南开封）的城市面貌和当时社会各阶层人民的生活状况。下图为《清明上河图》中荡秋千的场景，下列判断中正确的是（    ） A．运动到最高点时，人的动能为零、重力势能最大 B．运动到最低点时，人的动能最大、人的惯性最大 C．运动到最低点时，人对秋千的压力大于秋千对人的支持力 D．荡秋千的整个过程中，人的机械能总和保持不变 【答案】A 【详解】A．运动到最高点时，人的质量不变，速度为零，动能为零；质量不变，高度最大，所以重力势能最大，故A正确； B．惯性的唯一衡量标准是质量。运动到最低点时，人的质量不变，速度最大，动能最大；此时人的质量不变，惯性大小不变，故B错误； C．运动到最低点时，此时人对秋千的压力和秋千对人的支持力是一对相互作用力，因此大小相等，故C错误； D．在荡秋千的整个过程中，由于存在阻力，克服阻力做功，机械能变小，故D错误。 故选A。 2．如图甲为乒乓球发球机，某次发出一个乒乓球在空中的运动轨迹先后经过a、b位置如图乙所示，乒乓球的能量情况如图丙。下列说法正确的是（    ） A．乒乓球能继续飞行是受到惯性作用 B．a至b之间有力改变乒乓球的运动状态 C．乒乓球在空中运动的过程中机械能保持不变 D．乒乓球到达最高点时的动能为零 【答案】B 【详解】A．乒乓球能继续飞行是由于乒乓球具有惯性，而不是受到惯性作用。惯性是物体的一种固有属性，不是一种力，不能说“受到惯性作用”，故A错误； B．乒乓球从a至b的运动过程中，受到重力和空气阻力的作用，所以a至b之间有力改变乒乓球的运动状态，故B正确； C．乒乓球在空中运动时，会受到空气阻力的作用，需要克服空气阻力做功，一部分机械能会转化为内能，所以机械能不守恒，即机械能会减小，故C错误； D．乒乓球到达最高点时，仍有水平方向的速度，所以动能不为零，故D错误。 故选B。 3．如图所示，舰载机在“山东舰”航母上起飞，其在加速上升过程中（　　） 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．动能增大，重力势能增大，机械能增大 D．动能减小，重力势能减小，机械能减小 【答案】C 【详解】舰载机加速上升时，它的质量不变，速度增大，则动能增大，高度升高，则重力势能增大，机械能等于动能与势能之和，所以机械能增大，故C符合题意，ABD不符合题意。 故选C。 4．如图所示，跳台滑雪运动中，运动员从助滑开始，直到下落至着陆坡的运动过程中经过了各个不同的位置。不考虑摩擦和空气阻力，则运动员动能最大的位置为（        ） A．位置A B．位置B C．位置C D．位置D 【答案】D 【详解】不考虑摩擦和空气阻力，整个过程只有动能和势能的相互转化，质量不变，当高度最低时，此时速度最大，动能最大，故D位置动能最大，故ABC不符合题意，D符合题意。 故选D。 5．无人驾驶扫地车在平直的路面上匀速前进，并将地面上的垃圾吸入车内，在此过程中，扫地车整体的（　　） A．动能不变，机械能不变 B．动能不变，机械能增大 C．动能增大，机械能增大 D．动能增大，机械能不变 【答案】C 【详解】动能大小与质量和速度有关，无人驾驶扫地车匀速前进速度不变，但将垃圾吸入车内，质量增大，所以动能增大；重力势能的大小与质量和高度有关，扫地车的高度不变，但质量增大，所以重力势能增大；机械能等于动能与势能之和，所以机械能增大。故C符合题意，ABD不符合题意。 故选C。 6．在体育课上，小康用胳膊将排球向上垫起后，排球上升过程中运动得越来越慢。下列说法中正确的是（　　） A．排球在脱离胳膊后的上升过程中，动能逐渐减小 B．排球在脱离胳膊后的上升过程中，受到方向向上的力 C．排球在脱离胳膊后的上升过程中，重力势能逐渐减小 D．排球上升到最高点时，速度为零，合力为零 【答案】A 【详解】AC．排球在脱离胳膊后的上升过程中，球的质量不变，高度变大，重力势能逐渐变大；质量不变，速度变小，动能变小，故A正确，C错误； B．排球在脱离胳膊后的上升过程中，受到重力和空气的阻力，二者的方向都是向下的，故B错误； D．排球上升到最高点时，速度为零，此时排球只受到重力作用，合力不为零，故D错误。 故选A。 7．如图甲是运动员在自由式滑雪大跳台训练的情景。运动员从60米高的跳台上的A点自由滑下，从B点冲出，如图乙所示，下列说法正确的是（　　） A．运动员在空中上升到最高点时，处于平衡状态 B．运动员从高处加速滑下是由于受到惯性的作用 C．运动员从高处下滑的过程中，重力对运动员做功，运动员动能增加 D．运动员在空中运动的过程中，能达到和A点等高的C处 【答案】C 【详解】A．运动员在空中上升到最高点时，受重力和空气阻力作用，且二力不在一条直线上，因此受力不平衡，处于非平衡状态，故A错误； B．运动员从高处加速滑下是由于受到重力的作用，惯性不是力，不能说受到惯性的作用，故B错误； C．运动员从高处下滑的过程中，在重力的方向上通过了距离，重力对运动员做功；此过程中运动员质量不变，速度变大，所以运动员动能增加，故C正确； D．因为存在阻力，运动员在空中运动的过程中，需要克服阻力做功，机械能减小，所以不能达到和A点等高的C处，故D错误。 故选C。 8．如图所示是荡秋千的简化模型，摆球从A点由静止释放，到达D点后返回，B、C两点等高，下列说法正确的是（  ） A．球到达D点时处于平衡状态 B．球在B、C两点的重力势能相等，动能也相等 C．球从A点到O点的过程中，重力势能全部转化为动能 D．球从O点到D点的过程中，动能和重力势能之和在减少 【答案】D 【详解】A．摆球到达D点时受到竖直向下的重力和沿绳子方向的拉力，两个力不是平衡力，所以摆球到达D点时没有处于平衡状态，故A错误； B．摆球在B、C两点高度相等，重力势能相等，由于存在空气的阻力，在摆动的过程中，克服摩擦做功，机械能会逐渐减小，故B的机械能与C的机械能不相等，机械能包括动能和势能，所以动能不相等，故B错误； C．球从A点到O点的过程中，由于存在空气的阻力，克服摩擦做功，机械能会逐渐减小，重力势能一部分转化为动能，故C错误； D．球从O点到D点的过程中，由于存在空气的阻力，克服摩擦做功，机械能会逐渐减小，即动能和重力势能之和在减少，故D正确。 故选D。 9．如图所示，物体A从光滑的斜面上滑到光滑的水平面上，在这个过程中，物体A在a、b、三点的速度大小关系是（　　） A． B． C． D． 【答案】D 【详解】物体在光滑斜面下滑时，因无摩擦力，速度逐渐增大，到达水平面的a点时速度达到最大；进入光滑水平面后，水平方向不受摩擦力，根据牛顿第一定律，物体将保持匀速直线运动状态，因此a、b、c三点的速度大小相等，故D符合题意，ABC不符合题意。 故选D。 10．如图所示，弧形轨道，段光滑无摩擦，BC段有摩擦，轨道竖直固定于水平面上，小球由A点以速度v沿轨道滚下，经过右侧等高点B后到达最高点C，下列分析正确的是（    ） A．小球由A点到点的过程中，动能先减小后增大 B．小球从点到点的过程中，机械能不断减小 C．小球在A、B、C三点的机械能相同 D．小球在C点时的重力势能最小 【答案】B 【详解】A．小球由A点到点的过程中，质量不变，速度先增大后减小，则动能先增大后减小，故A错误； BC．段光滑无摩擦，小球由A点到点的过程中，机械能守恒。BC段有摩擦，小球从点到点的过程中，要克服阻力做功，机械能不断减小，所以小球在A、B两点的机械能相同，在C点的机械能最小，故B正确，C错误； D．小球质量不变，在C点时高度最大，则小球在C点时的重力势能最大，故D错误。 故选B。 11．在某学校举办的“以体育人，成为更好的自己”主题活动中，学生进行了蹲踞式跳远专项训练。如图所示，学生助跑后单脚起跳，起跳腿屈膝前摆在空中形成蹲踞式，然后小腿自然前伸落地。关于该跳远训练，下列说法正确的是（    ） A．学生起跳前助跑是为了增大自己的惯性 B．学生从最高点到落地过程中动能转化为重力势能 C．学生的运动状态改变是因为受到惯性力的作用 D．学生跳到最高点时若力全部消失，学生将做匀速直线运动 【答案】D 【详解】A．惯性大小只与物体的质量有关，与物体的运动速度无关。学生助跑是为了利用惯性使自己跳得更远，而不是增大惯性，故A错误； B．学生从最高点到落地过程中，高度降低，重力势能减小，速度增大，动能增大，重力势能转化为动能，而不是动能转化为重力势能，故B错误； C．惯性是一种性质，不是力，不能描述成受到惯性力的作用。学生的运动状态改变是因为受到力的作用，故C错误； D．学生跳到最高点时，竖直方向上速度为0，但水平方向上速度不为0，若此时力全部消失，根据牛顿第一定律，学生将沿水平方向做匀速直线运动，故D正确。 故选D。 12．2024年8月，我国运动员郑钦文夺得巴黎奥运会网球女单冠军。如图是某次网球落地后又弹起的频闪照片，A、C两点高度相同。分析可知（   ） A．在B点时网球的动能为零 B．在A、C两点网球的动能相等 C．小球最终静止时，重力势能为零 D．网球在此运动过程中，只有动能和重力势能的相互转化 【答案】C 【详解】A．在B点时，网球在竖直方向上的速度为0，水平方向的速度不为0，所以，网球在B点时的动能不为0，故A不符合题意； B．A、C两点高度相同，网球的重力势能相等，但网球在运动过程中克服空气阻力做功，消耗了部分机械能，机械能一直在减小，所以网球在A点的动能大于在C点的动能，故B不符合题意； C．小球最终静止时，高度为零，故重力势能为零，故C符合题意； D．网球在运动过程中，网球每次弹跳的最大高度逐渐降低，说明机械能不守恒，则网球在此运动过程中还需克服空气阻力做功，将机械能转化为其它形式的能，故D不符合题意。 故选C。 13．很多游乐场都有儿童蹦床。如图所示是儿童从最高点A下落至蹦床平面B点后最后到达最低点C的简化图，不计空气阻力，下列关于此过程的相关分析，正确的是（　　） A．儿童下落到B点时，动能最大 B．儿童从A点到C点的整个过程中机械能不变 C．儿童从A点到C点的过程中，儿童的机械能转化为蹦床的弹性势能 D．儿童从B点到C点的过程中，儿童的动能转化为儿童的重力势能和蹦床的弹性势能 【答案】C 【详解】A．儿童从最高点A下落到B点的过程中，重力势能转化为动能，动能逐渐增大；当儿童接触蹦床后，蹦床产生弹力，弹力方向向上，阻碍儿童向下运动，在弹力小于重力时，儿童仍加速向下运动，儿童的速度继续增大，而儿童的质量不变，则儿童的动能继续增大；当弹力等于重力时，儿童的速度达到最大，动能最大，此时儿童的位置在B点下方，所以儿童下落到B点时，动能不是最大，故A错误。 BC．儿童从A点到C点的过程中，儿童的质量不变，高度降低，重力势能减小，速度先增大后减小，动能先增大后减小，最终动能减小为0，而蹦床的弹性形变程度不断增大，弹性势能增大，所以儿童的机械能转化为蹦床的弹性势能，儿童的机械能减小，故B错误，C正确； D．儿童从B点到C点的过程中，儿童的质量不变，高度继续降低，重力势能减小，速度先增大后减小，动能先增大后减小，蹦床的弹性形变程度增大，弹性势能增大，则是儿童的动能和重力势能转化为蹦床的弹性势能，故D错误。 故选C。 14．如图所示，在模拟“蹦极”的实验中，将一根橡皮筋一端系一个小球，另一端固定在点，点是橡皮筋不系小球自然下垂时所在的位置，点是小球从点静止释放后所能达到的最低点，不考虑空气阻力。关于小球从点运动到点的过程，下列说法正确的是（　　） A．小球从点下落到点的过程中，机械能不变 B．小球从点下落到点的过程中，受到重力和弹力的作用 C．小球从点下落到点的过程中，速度一直减小 D．小球从点下落到点的过程中，动能转化为重力势能 【答案】A 【详解】A．小球从A点下落到B点的过程中，橡皮筋处于自然长度（未拉伸），弹力为零，仅受重力作用且不考虑空气阻力，因此只有重力做功，机械能守恒，此过程中小球重力势能转化为动能，总机械能保持不变，故A正确； BD．小球从A点下落到B点的过程中，橡皮筋处于自然长度（未拉伸），弹力为零，小球只受到重力的作用，小球做加速运动，小球高度下降，所以在这一阶段，小球的重力势能转化为小球的动能，故BD错误； C．小球从B点下落到C点的过程中，弹力逐渐变大，但还小于重力时，合外力向下，小球做加速运动，直到BC之间某一点时，重力等于弹力，过了这一点，弹力大于重力，合外力向上，小球才做减速运动，所以小球从B点下落到C点的过程中，小球先加速后减速，故C错误。 故选A。 二、多选题 15．扔实心球是淄博市初中学生体育考试的项目之一，小强将球抛出后，球运动的轨迹如图所示，不忽略空气阻力。则下列说法正确的是（　　） A．球在上升的过程中，重力势能增大 B．球在下落的过程中，重力势能转化为动能 C．球在空中运动的整个过程中，机械能守恒 D．球在空中运动的整个过程中，小强对球做了功 【答案】AB 【详解】A．球在上升的过程中，质量不变，高度增加，根据重力势能的影响因素可知，重力势能增大，故A正确； B．球在下落的过程中，质量不变，高度降低，速度增大，重力势能减小，动能增大，所以重力势能转化为动能，故B正确； C．因为不忽略空气阻力，球在空中运动时，克服空气阻力做功，一部分机械能转化为内能，机械能不守恒，故C错误； D．球在空中运动的整个过程中，小强对球不再有力的作用，球是由于惯性在空中运动，所以小强对球没有做功，故D错误。 故选AB。 16．如图，一款铁皮弹跳青蛙玩具内部有一个发条机制。当发条上紧时，它会通过齿轮带动曲柄旋转，从而使青蛙的后腿摆动，产生跳跃的动作。下列说法正确的是（    ） A．发条上紧时，发条弹簧被压缩，弹簧具有了弹性势能 B．青蛙的后腿摆动时，弹性势能转化为动能 C．青蛙向上跳动时，动能转化为重力势能 D．青蛙弹跳一会后静止了，此时青蛙的机械能最大 【答案】ABC 【详解】A．上紧发条时，弹簧被压缩，发生了弹性形变，具有了弹性势能，故A正确； B．发条释放时，弹簧的弹性势能转化为动能，带动青蛙后腿摆动，故B正确； C．青蛙向上跳起时，速度减小，动能减少，高度增加，重力势能增加，动能转化为重力势能，故C正确； D．青蛙静止时速度为零，动能为零，静止在地面上，重力势能也最小，则机械能最小，故D错误。 故选ABC。 三、填空题 17．2025年4月20日，我国完全自主研制的大型水陆两栖灭火飞机AG600“鲲龙”，圆满完成从研制到“市场准入”的关键跨越。该飞机： (1)在水平跑道上静止时，飞机所受的重力与地面对它的 是一对平衡力。轮胎上的花纹是通过增大接触面的粗糙程度来 摩擦的。 (2)在跑道上加速运动时，飞行员的动能 。同时飞行员的身体向后倾斜，这是由于飞行员具有 。 (3)飞行时机翼获得升力的原因：流体流速越大的位置压强越 。 【答案】(1) 支持力 增大(2) 增大 惯性(3)小 【详解】（1）[1]飞机在跑道上静止，处于平衡状态，竖直方向上受到的重力和地面对它的支持力是一对平衡力。 [2]轮胎上的花纹是在压力一定时，通过增大接触面的粗糙程度来增大摩擦力。 （2）[1]动能大小与质量和速度有关，飞机加速运动时，飞行员也加速运动，质量不变，速度增加，则动能增大。 [2]飞机加速运动时，飞行员下半身跟随飞机一起加速向前，飞行员的上半身由于惯性保持原来的运动状态，所以飞行员的身体向后倾斜。 （3）流体中，流速越大的位置压强越小。飞机机翼上凸下平，流经机翼上方空气流速大，压强小，流经机翼下方空气流速小，压强大，由此产生向上的压强差，产生向上的升力。 18．抖空竹是中国传统游戏（图甲），早在宋代的《梦粱录》中便有详细记载。空竹以竹木制成，外侧分布着若干方形哨口（图乙），哨口内藏有大小各异的气腔（图丙），空竹转动时发出悦耳的嗡嗡声。玩家操控绳索，可让空竹做多样动作，尽显物理之美。 (1)抖动空竹转动时，空竹发出嗡嗡声是由于气腔内的空气 产生的，转动的越快，发出声音的音调越 ； (2)当空竹被抛向高处的过程中，空竹的 能逐渐减小，重力势能逐渐 ；到达最高处，空竹处于 （选填“平衡”或“非平衡”）状态。 (3)停止抖动绳子，空竹仍能持续转动一段时间，这是由于空竹具有 。 【答案】(1) 振动 高 (2) 动 增加 非平衡 (3)惯性 【详解】（1）[1][2]声音是由物体振动产生的，抖动空竹转动时，空竹发出嗡嗡声是由于气腔内的空气振动产生的；物体振动发出声音的音调，与发声体振动的频率有关，转动的越快，空气振动的频率越高，发出声音的音调越高。 （2）[1][2]当空竹被抛向高处的过程中，空竹的质量不变，速度不断变小，则动能逐渐减小，同时其高度不断变大，则重力势能逐渐增加。 [3]到达最高处，空竹受到重力和空气阻力的作用，这两个力不是一对平衡力，所以处于非平衡状态。 （3）停止抖动绳子，空竹仍能持续转动一段时间，这是由于空竹具有惯性，仍然要保持原来的运动状态。 19．如题图所示，鹊桥二号中继卫星在环月大椭圆冻结轨道上从远月点向近月点运动时，机械能 ，势能 ，卫星的速度 （选填“变大”“变小”或“不变”）。 【答案】 不变 变小 变大 【详解】[1][2][3]鹊桥二号中继卫星在环月大椭圆轨道上从远月点向近月点运动时，卫星不受阻力作用，机械能没有损失，则卫星的机械能不变，卫星的质量不变，高度降低，则重力势能变小；重力势能转化为动能，卫星的动能变大，质量不变，所以卫星的速度变大。 20．如图所示是我国自主研制的大型水陆两栖飞机“鲲龙”AG600。它装有4台国产WJ6涡轮螺旋桨发动机，是国家为满足森林灭火和水上救援的迫切需要，研制的大型特种用途民用飞机，它能从空中下落，停留在水面上，也能从水面上起飞，上升到高空，当然也能在陆地上起降，是一艘会飞的船。在AG600飞机执行森林灭火的投水任务中，飞机投水位置应选着火点的 （选填“前方”、“正上方”或“后方”）投放，在喷水过程中飞机在空中水平匀速飞行，则飞机的机械能 （选填“变大”、“不变”或“变小”）。 【答案】 前方 变小 【详解】[1]飞机将水投出后，由于水具有惯性，会继续向前运动，所以飞机投水位置应选着火点的前方投放。 [2]在喷水过程中，飞机在空中水平匀速飞行，质量减小，速度不变，则动能减小，高度不变，则重力势能减小，所以飞机的机械能变小。 21．嫦娥五号返回器关闭发动机后，用“打水漂”的方式着陆地球，其着陆过程的轨迹简化为如图所示，进入大气层后到达A点，接着由B点离开大气层，再由C点进入大气层，随后经过D点后着陆。段返回器的动能 （选填“增大”“减小”或“不变”，下同）；段返回器的机械能 ，段重力势能 。 【答案】 减小 不变 减小 【详解】[1]返回器在AB段高度增加，重力势能增加；由于重力和空气阻力的作用，返回器速度减小，质量不变，动能减小。 [2]BC段返回器在大气层外，不需要空气阻力做功，只有动能和重力势能发生相互转化，机械能守恒，所以机械能不变。 [3] CD段返回器高度降低，质量不变，所以重力势能减小。 22．极限跳伞是一项惊险体育运动。如图所示，跳伞员从高空匀速下落过程中，他的惯性 ，机械能 （均选填“变大”“变小”或“不变”）。 【答案】 不变 变小 【详解】[1]惯性与质量有关，跳伞员从高空匀速下落过程中，质量不变，他的惯性不变。 [2]跳伞员从高空匀速下落过程中，质量不变，速度不变，动能不变，同时高度降低，重力势能变小，机械能变小。 23．甲、乙、丙是三个完全相同的网球，如图所示，在同一高度以大小相等的速度，将甲球竖直向下抛出、乙球竖直向上抛出，丙球斜向上抛出，不计空气阻力。落地前的运动过程中，甲球的动能 （增大/不变/减小），乙、丙两球上升的最大高度 （相等/不相等）。 【答案】 增大 不相等 【详解】[1]不计空气阻力，落地前的运动过程中，甲球向下做加速运动，质量不变，速度变大，故甲球的动能增加。 [2]不计空气阻力，乙、丙两球的机械能是守恒的，抛出时乙、丙两球的高度、质量、速度均相同，动能、重力势能相等，乙球做竖直向上运动，故运动到最高点时速度为零，动能全部转化为重力势能；丙球做曲线运动，曲线运动的最高点速度不为零，动能没有全部转化为重力势能，故丙球的高度比乙球低，即乙、丙两球上升的最大高度不相等。 24．如图所示是运动员在进行蹦床比赛时的情景。在比赛过程中，运动员借助弹力床的弹力将身体弹向空中，在空中做各种体操动作和翻筋斗的竞技运动。 (1)当运动员从高处落向蹦床（未接触蹦床）的过程中，将 能转化为 能。 (2)当运动员落在蹦床上后，蹦床逐渐向下凹陷，说明力可以改变物体的 ；当蹦床被压到最低位置时，蹦床具有最大的 能。 (3)离开蹦床向上运动时，运动员克服重力做功的功率逐渐变小，表示做功在逐渐变 。 【答案】(1) 重力势 动 (2) 形状 弹性势 (3)慢 【详解】（1）[1][2]当运动员从高处落向蹦床的过程中，运动员质量不变，高度变小，重力势能变小，速度变大，动能变大，所以将重力势能转化为动能。 （2）[1]当运动员落在蹦床上后，蹦床逐渐向下凹陷，形状发生了变化，说明了力可以改变物体的形状。 [2]当蹦床被压到最低位置时，蹦床的弹性形变程度最大，具有的弹性势能最大。 （3）离开蹦床向上运动时，运动员克服重力做功的功率逐渐变小，功率表示做功的快慢，所以表示做功在逐渐变慢。 25．如图是过山车运行的情景，过山车要从高处的站台出发，是为了利用过山车的 能；过山车在从高处向下运动的过程中，由于 力做功，过山车的速度越来越快。 【答案】 重力势 重 【详解】[1]过山车从高处向下运动行时，质量不变，高度降低，则重力势能减小；速度增大，则动能增大，所以是将重力势能转化为动能，故过山车要从高处的站台出发，是为了利用过山车的重力势能。 [2]过山车在从高处向下运动的过程中，受到重力的作用，重力方向竖直向下，过山车运动方向向下，所以过山车在重力的方向上有移动的距离，故重力做了功，使过山车的动能增大，速度越来越快。 26．如图所示是《天工开物》中古代炼铁工艺的示意图，匠人在打铁成型时，会将手中的重锤高高举起，然后重重落下这一过程中，重锤的重力势能转化为 ，使得铁器在受到重锤打击时能够发生形变，达到成型的目的。同时，这种反复的打击也能够增加铁器的密度和硬度，提高其使用性能。重锤在A、B两点时的机械能 （选填：“A点更大”“B点更大”或“一样大”） 【答案】 动能 A点更大 【详解】[1]匠人将重锤高高举起时，重锤具有较大的重力势能；当重锤重重落下的过程中，其高度降低，速度增大，重力势能减小，动能增大，因此这一过程中重锤的重力势能转化为动能。 [2]重锤从A点运动到B点的过程中，在B点会打击铁器，对铁器做功，一部分机械能会转化为其他形式的能，导致重锤的机械能减少，所以重锤在A点时的机械能比在B点时更大。 27．南水北调穿黄工程是人类历史上最宏大的穿河水利工程，如图所示，进水口、穿黄隧洞和出水口 （选填“能”或“不能”）构成一个连通器，隧洞中水流的动能由水的 能转化而来。黄河堤坝设计成上窄下宽，是因为液体压强与 有关。 【答案】 能 重力势 液体深度 【详解】[1]连通器是两端开口，底部相连通的两个容器，由图可知，进水口和出水口之间由穿黄隧洞连接，且两端开口，可组成连通器 [2] 进水口水位较高，出水口水位较低，水从进水口流向出水口，水的高度减小，重力势能转化为动能。因此隧洞中水流的动能由水的重力势能转化而来。 [3]由液体压强的特点可知，压强随深度增加而增大，越往底部，堤坝所受到的压强越大，为了能承受更大的水压。黄河堤坝设计成上窄下宽。 28．如图所示为蹦床运动简化示意图，运动员在点时速度为零，点是蹦床不发生形变时的原位置，点是运动员受到的重力与蹦床对运动员的弹力相等处，点是运动员到达的最低点。若整个过程忽略空气阻力，则： (1)从点下落到点的过程中，运动员的重力势能转化为 能； (2)从点到点的过程中，蹦床的弹性势能 （选填“增大”“减小”或“不变”），在 （选填“A”“B”或“C”）点时运动员的机械能最大。 【答案】(1)动 (2) 增大 A 【详解】（1）从O点下落到A点的过程中，运动员的质量不变，高度降低，重力势能减小，速度增加，动能增加，其重力势能转化为动能。 （2）[1]从点到点的过程中，蹦床发生弹性形变的程度变大，蹦床的弹性势能增大。 [2]运动员经过A点后，将机械能逐渐变化为蹦床的弹性势能，运动员的机械能逐渐变小，因此运动员在A点时机械能最大。 29．将小球水平抛出，其部分运动轨迹如图甲所示，小球在运动过程中经过A、B两点，在这两点的动能和重力势能的关系如图乙所示，在A点的动能 （选填“大于”“等于”或“小于”）在B点的动能；若A、B两点为图甲中“①、②、③”点中的某两点，则A点可能是其中的 （选填“①”“②”或“③”）点。 【答案】 小于 ③ 【详解】[1]由图乙可知，A点重力势能为200J，占机械能的，则A点机械能大小为 则A点的动能大小为 B点的动能为150J，所以A点的动能小于B点的动能。 [2]B点的动能为150J，占机械能的，则B点机械能大小为 B点的重力势能大小为 所以A点的动能小于B点动能，A点的机械能小于B点的机械能，且A点的重力势能小于B点的重力势能，重力势能与质量、高度有关，小球质量不变，所以A点的高度小于B点的高度，小球在运动过程中要克服空气阻力做功，机械能减小，所以B点在前，A点在后，所以A点在③，B点在②。 30．如图所示，两个相同的光滑弧形槽，一个为A1B1C1凸形，一个为A2B2C2凹形，两个相同小球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，小球通过凸形槽的时间为t1，通过凹形槽的时间为t2，则t1 t2（选填“>”“<”“=”或“无法确定”） 【答案】> 【详解】在凸形光滑弧形槽中运动的小球，从以速度v进入弧形槽到运动到最高点的过程中，动能转化为重力势能，运动速度减小，小于初速度；在从最高点运动到槽末端的过程中，小球的重力势能再转化为动能，到达槽末端时，速度又增大到初速度v；在凹形光滑弧形槽中运动的小球，从以速度v进入轨道到运动到最低点的过程中，重力势能转化为动能，速度变大，大于初速度；在从最低点运动到弧形槽末端的过程中，小球的动能转化为重力势能，速度变小，到达槽末端时，速度减小到初速度v；由以上分析可知：在凸形光滑轨道中运动的小球，平均速度v凸小；在凹形光滑弧形槽中运动的小球，平均速度v凹大；即v凸<v凹，因为两小球的路程s相等，由公式知，在凸形轨道的小球运动时间t1大，在凹形轨道中的小球运动时间小t2，即t1>t2。 【链接中考】 1．（2025·四川·中考真题）如图所示，在2025年春节联欢晚会上，机器人手持手绢欢快地扭秧歌。抛出的手绢在加速下落过程中（　　） A．重力势能不变 B．重力势能转化为动能 C．动能减小 D．重力势能变大 【答案】B 【详解】手绢加速下落的过程中，质量不变，高度减小，重力势能减小；速度变大，动能变大。所以重力势能转化为动能，故B符合题意，ACD不符合题意。 故选B。 2．（2025·四川广元·中考真题）如图所示是电影《哪吒1》中哪吒与敖丙踢毽子的场景，下列说法正确的是（   ） A．敖丙对毽子的作用力改变了毽子的运动状态 B．敖丙踢出毽子后，毽子在空中飞行，是因为敖丙在持续对毽子做功 C．毽子运动到最高点时受平衡力作用 D．毽子从低到高的运动过程中，重力势能转化成动能 【答案】A 【详解】A．敖丙将毽子踢飞，对毽子施加了力的作用，毽子的运动状态发生了改变，这说明敖丙对毽子的作用力改变了毽子的运动状态，故A正确； B．敖丙踢出毽子后，毽子由于惯性在空中飞行，此时敖丙对毽子没有力的作用，不对毽子做功，故B错误； C．当毽子运动到最高点时，具有水平方向的速度，受到竖直向下的重力以及向后的阻力，这两个力方向不是相反的，也不共线，不是一对平衡力，所以毽子运动到最高点时受平衡力作用，故C错误； D．毽子从低到高的运动过程中，质量不变，速度减小，动能减小；高度变大，重力势能增大，所以此过程动能转化为重力势能，故D错误。 故选A。 3．（2025·湖北武汉·中考真题）2025年5月1日，世界第一高坝——“双江口大坝”完成首次蓄水，蓄水量达到1.1亿立方米，如图所示。双江口水电站建成后大坝总高达315米，最高蓄水深度可达240米，从侧剖面来看，坝体是一个上窄下宽的梯形，坝底厚度达到1400米，坝顶厚度仅有16米。建成后的双江口水电站总装机容量为200万千瓦，年发电量可达77亿度。下列说法错误的是（    ） A．大坝设计成上窄下宽的形状是因为水的深度越深，压强越大 B．最高蓄水位时，坝底受到水的压强为 C．水从高处流下的过程中，水的重力势能转化为动能 D．若水库中100t水下落240m，水的重力做功 【答案】D 【详解】A．同种液体中，液体压强随液体深度的增加而增大，故双江口大坝设计成上窄下宽的形状，故A正确，不符合题意； B．最高蓄水位时，坝底受到水的压强为p=ρgh=1.0×103kg/m3×10N/kg×240m=2.4×106Pa 故B正确，不符合题意； C．水从高处流下的过程中，水的质量不变，速度增大，高度减小，故重力势能减小，动能增加，所以是将重力势能转化为动能，故C正确，不符合题意； D．若水库中100t水下落240m，水的重力做功W=Gh=mgh=100×103kg×10N/kg×240m=2.4×108J 故D错误，符合题意。 故选D。 4．（2025·山东威海·中考真题）溜索曾经是劳动人民跨越峡谷的重要工具，人们借助滑轮利用自身重力沿溜索无动力滑行，利用木片等与溜索之间的摩擦减速，如图所示。某村寨的特色旅游项目，需修建两条溜索方便游人从村寨（甲）前往茶园（乙）并返回。已知甲乙海拔相差约30m、相距约150m，峡谷深约800m。最合理的溜索设计方案是（　　） A．B．C．D． 【答案】C 【详解】A．图中上面溜索甲的位置较高，乙的位置较低，可以从甲滑动到乙，下面的溜索乙位置低，甲位置高，设计为“V”形，从乙滑动到甲，由于乙的机械能小于甲的机械能，乙无法自动滑动到甲，故A不符合题意； B．图中两条溜索都是甲的位置较高，乙的位置较低，可以从甲滑动到乙，无法从乙滑动到甲，故B不符合题意； C．图中上面溜索乙的位置较高，甲的位置较低，可以从乙滑动到甲，下面的溜索甲位置低，乙位置高，可以从甲滑动到乙，坡度较小，设计方案合理，故C符合题意； D．图中可以从甲滑动到乙，也可以从乙滑动到甲，但是两条溜索有交叉部分，会互相干扰，起点的位置距离较远，坡度较大，滑动到终点速度较大，会有危险，故D不符合题意。 故选C。 5．（2025·辽宁·中考真题）在2025年世界乒乓球锦标赛中，我国运动员获得4枚金牌。比赛时，运动员抛出的乒乓球在上升的过程中（　　） A．运动状态保持不变 B．受到惯性的作用 C．重力势能变大 D．质量不变 【答案】CD 【详解】A．乒乓球在空中运动的过程中，速度大小和运动方向发生改变，运动状态发生改变，故A不符合题意； B．惯性是物体保持原有运动状态的性质，并非 “力”，不能表述为 “受到惯性的作用，故B不符合题意； CD．运动员抛出的乒乓球在上升的过程中，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CD符合题意。 故选CD。 6．（2025·天津·中考真题）我国大力发展新质生产力。最新研发的人形机器人，关节处有液态润滑剂形成的润滑膜，可减小 ，使其动作更灵活；山区果农用无人机将一筐橙子从山上运往山下的过程中，这筐橙子的重力势能 （选填“增大”“减小”或“不变”）。 【答案】 摩擦 减小 【详解】[1]“液态润滑剂形成的润滑膜”将两个相互接触的表面分开，可以减小摩擦。 [2]“橙子从山上运往山下的过程中”，橙子的质量不变，位置变低，则重力势能减小。 / 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $$ 第4节 机械能转化及其应用 【题型导航】 【重难题型讲解】 1 题型1 机械能及其转化 1 题型2 机械能守恒 3 【能力培优练】 5 【链接中考】 26 【重难题型讲解】 题型1 机械能及其转化 1.机械能：动能、重力势能和弹性势能统称为机械能. 2.一个物体具有的机械能是动能和势能之和。 3.动能和重力势能的相互转化。 观察滚摆的运动，讨论滚摆在运动过程中动能和势能的相互转化 把滚摆从某一高度释放，开始释放滚摆时，滚摆在最高点静止，此时滚摆只有重力势能，没有动能。理想情况下，每次应上升到原来的高度，因空气阻力，每次上升的高度都比上次低。 （1）滚摆在下降时：它的高度变小，速度变大，即重力势能减小，动能增大。滚摆的重力势能转化为动能。 （2）滚摆在上升时：它的高度变大，速度变小，即重力势能增大，动能减小。滚摆的动能转化为重力势能。 结论:滚摆的动能和重力势能可以相互转化。 观察单摆的运动，讨论摆球在运动过程中动能和势能的相互转化。 如上图所示，摆球在A点时静止，此时摆球只有重力势能，没有动能。 （1）摆球从A点摆到B点时：它的高度减小，速度变大，即重力势能减小，动能增大。摆球的重力势能转化为动能。 （2）摆球摆到最低点B点时，重力势能最小，动能最大 （3）摆球从B点摆到点C时：它的高度变大，速度变小，即重力势能增大，动能减小。摆球的动能转化为重力势能。 由以上分析可知，摆球的动能和重力势能可以相互转化。 【典例1-1】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， 能转化为 能。 【典例1-2】一个圆环穿在竖直放置的固定光滑曲杆上，从A点处由静止释放后沿曲杆运动，A、B、C、D位置关系如图所示。不计空气阻力（　　） A．运动至B点时，圆环的机械能最大 B．圆环不一定能到达D点 C．圆环离开D点时的速度大于圆环在B点的速度 D．AB段增加的动能大于BC段增加的势能 跟踪训练1在如图所示的滚摆上升、下降的实验中，以下说法正确的是（　　） A．上升时，滚摆机械能在增加 B．上升时，滚摆动能转化为重力势能 C．下降时，滚摆动能转化为重力势能 D．上升、下降时，其他形式的能转化为机械能 跟踪训练2弹跳杆运动是一项广受欢迎的运动。其结构如图甲所示。图乙是小金玩弹跳杆时由最低位置上升到最高位置的过程，其中b是弹簧处在原长的状态，针对此过程分析正确的是（　　） A．a→b，小金的机械能不断增加，在b时重力势能最大 B．b→c，弹簧的弹性势能转化为小金的重力势能 C．a在状态时弹簧的弹性势能最大，人的动能最小 D．c在状态时小金受力平衡，故速度为零 题型2 机械能守恒 （1）在以上单摆、滚摆事例中，动能和势能相互转化的过程中，由于不可避免地要克服阻力对外做功，消耗一部分自身的机械能，所以机械能总量会变小，直至全部转化为其他形式的能。 （2）机械能守恒：如果只有动能和势能的转化，即机械能未与其他形式的能量发生相互转化时，机械能的总量保持不变。在理想情况下(忽略对外所做的功)，可以认为在动能和势能相互转化过程中，机械能的总量保持不变。 点拨 1.机械能总量不变，不代表机械能守恒。如水平面匀速行驶的汽车，有牵引力和摩擦力这些外力做功，机械能不守恒。但是因为动能不变，重力势能不变，机械能的总量不变。 2.机械能不守恒的情况：实际生活中，在机械能的相互转化过程中，往往要克服摩擦力，机械能总和减小。 （1）机械能转化为其他能。例如：滚摆在摆动时与空气摩擦，机械能转化为空气的内能，最后会停下来。 （2）其他能转化为机械能。例如：火箭升空，燃料的能量转化为机械能。 【典例2-1】如图所示，一名运动员投掷铅球的过程示意图。铅球在b点离手，c点是铅球运动的最高点，不计空气阻力。在a到d的整个过程中，下列说法不正确的是（　　） A．只有在a到b的过程中，运动员对铅球做了功 B．在b到c的过程中，铅球的动能减少 C．在c到d的过程中，铅球的重力势能减少 D．在b到d的过程中，铅球的机械能先增加后减 【典例2-2】中国女篮获世界杯亚军，振奋全国人民。如图1所示，离手后的篮球在空中依次从A点运动到D点 点动能最大。图2为它在等高点B和D的能量柱状图，则篮球在B点的机械能 （填“大于”“等于”或“小于”）在D点的机械能。整个过程机械能 （填“守恒”或“不守恒”）。 跟踪训练1图是某城市铁路车站的设计方案，进站和出站的轨道都与站台构成一个缓坡、火车进站时靠惯性就能冲上缓坡，把 能转化成重力势能，使速度 （选填“增大”“减小”或“不变”）；出站时，又把储存的 能转化成动能，有效地利用了能量。 跟踪训练2如图所示，金属小球从光滑轨道中的A点处由静止滑下，经过B点，到达最低点C后，再沿轨道向上运动。若不计空气阻力，则下列说法中正确的是（　　） A．小球不能沿轨道向上运动到E点处 B．小球从A点加速下滑到C点时，重力没有对小球做功 C．小球到达C点时，它的动能最小，重力势能最大 D．小球到达D点时的机械能大于它到达B点时的机械能 【能力培优练】 1．《清明上河图》记录了中国十二世纪北宋都城汴京（今河南开封）的城市面貌和当时社会各阶层人民的生活状况。下图为《清明上河图》中荡秋千的场景，下列判断中正确的是（    ） A．运动到最高点时，人的动能为零、重力势能最大 B．运动到最低点时，人的动能最大、人的惯性最大 C．运动到最低点时，人对秋千的压力大于秋千对人的支持力 D．荡秋千的整个过程中，人的机械能总和保持不变 2．如图甲为乒乓球发球机，某次发出一个乒乓球在空中的运动轨迹先后经过a、b位置如图乙所示，乒乓球的能量情况如图丙。下列说法正确的是（    ） A．乒乓球能继续飞行是受到惯性作用 B．a至b之间有力改变乒乓球的运动状态 C．乒乓球在空中运动的过程中机械能保持不变 D．乒乓球到达最高点时的动能为零 3．如图所示，舰载机在“山东舰”航母上起飞，其在加速上升过程中（　　） 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．动能增大，重力势能增大，机械能增大 D．动能减小，重力势能减小，机械能减小 4．如图所示，跳台滑雪运动中，运动员从助滑开始，直到下落至着陆坡的运动过程中经过了各个不同的位置。不考虑摩擦和空气阻力，则运动员动能最大的位置为（        ） A．位置A B．位置B C．位置C D．位置D 5．无人驾驶扫地车在平直的路面上匀速前进，并将地面上的垃圾吸入车内，在此过程中，扫地车整体的（　　） A．动能不变，机械能不变 B．动能不变，机械能增大 C．动能增大，机械能增大 D．动能增大，机械能不变 6．在体育课上，小康用胳膊将排球向上垫起后，排球上升过程中运动得越来越慢。下列说法中正确的是（　　） A．排球在脱离胳膊后的上升过程中，动能逐渐减小 B．排球在脱离胳膊后的上升过程中，受到方向向上的力 C．排球在脱离胳膊后的上升过程中，重力势能逐渐减小 D．排球上升到最高点时，速度为零，合力为零 7．如图甲是运动员在自由式滑雪大跳台训练的情景。运动员从60米高的跳台上的A点自由滑下，从B点冲出，如图乙所示，下列说法正确的是（　　） A．运动员在空中上升到最高点时，处于平衡状态 B．运动员从高处加速滑下是由于受到惯性的作用 C．运动员从高处下滑的过程中，重力对运动员做功，运动员动能增加 D．运动员在空中运动的过程中，能达到和A点等高的C处 8．如图所示是荡秋千的简化模型，摆球从A点由静止释放，到达D点后返回，B、C两点等高，下列说法正确的是（  ） A．球到达D点时处于平衡状态 B．球在B、C两点的重力势能相等，动能也相等 C．球从A点到O点的过程中，重力势能全部转化为动能 D．球从O点到D点的过程中，动能和重力势能之和在减少 9．如图所示，物体A从光滑的斜面上滑到光滑的水平面上，在这个过程中，物体A在a、b、三点的速度大小关系是（　　） A． B． C． D． 10．如图所示，弧形轨道，段光滑无摩擦，BC段有摩擦，轨道竖直固定于水平面上，小球由A点以速度v沿轨道滚下，经过右侧等高点B后到达最高点C，下列分析正确的是（    ） A．小球由A点到点的过程中，动能先减小后增大 B．小球从点到点的过程中，机械能不断减小 C．小球在A、B、C三点的机械能相同 D．小球在C点时的重力势能最小 11．在某学校举办的“以体育人，成为更好的自己”主题活动中，学生进行了蹲踞式跳远专项训练。如图所示，学生助跑后单脚起跳，起跳腿屈膝前摆在空中形成蹲踞式，然后小腿自然前伸落地。关于该跳远训练，下列说法正确的是（    ） A．学生起跳前助跑是为了增大自己的惯性 B．学生从最高点到落地过程中动能转化为重力势能 C．学生的运动状态改变是因为受到惯性力的作用 D．学生跳到最高点时若力全部消失，学生将做匀速直线运动 12．2024年8月，我国运动员郑钦文夺得巴黎奥运会网球女单冠军。如图是某次网球落地后又弹起的频闪照片，A、C两点高度相同。分析可知（   ） A．在B点时网球的动能为零 B．在A、C两点网球的动能相等 C．小球最终静止时，重力势能为零 D．网球在此运动过程中，只有动能和重力势能的相互转化 13．很多游乐场都有儿童蹦床。如图所示是儿童从最高点A下落至蹦床平面B点后最后到达最低点C的简化图，不计空气阻力，下列关于此过程的相关分析，正确的是（　　） A．儿童下落到B点时，动能最大 B．儿童从A点到C点的整个过程中机械能不变 C．儿童从A点到C点的过程中，儿童的机械能转化为蹦床的弹性势能 D．儿童从B点到C点的过程中，儿童的动能转化为儿童的重力势能和蹦床的弹性势能 14．如图所示，在模拟“蹦极”的实验中，将一根橡皮筋一端系一个小球，另一端固定在点，点是橡皮筋不系小球自然下垂时所在的位置，点是小球从点静止释放后所能达到的最低点，不考虑空气阻力。关于小球从点运动到点的过程，下列说法正确的是（　　） A．小球从点下落到点的过程中，机械能不变 B．小球从点下落到点的过程中，受到重力和弹力的作用 C．小球从点下落到点的过程中，速度一直减小 D．小球从点下落到点的过程中，动能转化为重力势能 二、多选题 15．扔实心球是淄博市初中学生体育考试的项目之一，小强将球抛出后，球运动的轨迹如图所示，不忽略空气阻力。则下列说法正确的是（　　） A．球在上升的过程中，重力势能增大 B．球在下落的过程中，重力势能转化为动能 C．球在空中运动的整个过程中，机械能守恒 D．球在空中运动的整个过程中，小强对球做了功 16．如图，一款铁皮弹跳青蛙玩具内部有一个发条机制。当发条上紧时，它会通过齿轮带动曲柄旋转，从而使青蛙的后腿摆动，产生跳跃的动作。下列说法正确的是（    ） A．发条上紧时，发条弹簧被压缩，弹簧具有了弹性势能 B．青蛙的后腿摆动时，弹性势能转化为动能 C．青蛙向上跳动时，动能转化为重力势能 D．青蛙弹跳一会后静止了，此时青蛙的机械能最大 三、填空题 17．2025年4月20日，我国完全自主研制的大型水陆两栖灭火飞机AG600“鲲龙”，圆满完成从研制到“市场准入”的关键跨越。该飞机： (1)在水平跑道上静止时，飞机所受的重力与地面对它的 是一对平衡力。轮胎上的花纹是通过增大接触面的粗糙程度来 摩擦的。 (2)在跑道上加速运动时，飞行员的动能 。同时飞行员的身体向后倾斜，这是由于飞行员具有 。 (3)飞行时机翼获得升力的原因：流体流速越大的位置压强越 。 18．抖空竹是中国传统游戏（图甲），早在宋代的《梦粱录》中便有详细记载。空竹以竹木制成，外侧分布着若干方形哨口（图乙），哨口内藏有大小各异的气腔（图丙），空竹转动时发出悦耳的嗡嗡声。玩家操控绳索，可让空竹做多样动作，尽显物理之美。 (1)抖动空竹转动时，空竹发出嗡嗡声是由于气腔内的空气 产生的，转动的越快，发出声音的音调越 ； (2)当空竹被抛向高处的过程中，空竹的 能逐渐减小，重力势能逐渐 ；到达最高处，空竹处于 （选填“平衡”或“非平衡”）状态。 (3)停止抖动绳子，空竹仍能持续转动一段时间，这是由于空竹具有 。 19．如题图所示，鹊桥二号中继卫星在环月大椭圆冻结轨道上从远月点向近月点运动时，机械能 ，势能 ，卫星的速度 （选填“变大”“变小”或“不变”）。 20．如图所示是我国自主研制的大型水陆两栖飞机“鲲龙”AG600。它装有4台国产WJ6涡轮螺旋桨发动机，是国家为满足森林灭火和水上救援的迫切需要，研制的大型特种用途民用飞机，它能从空中下落，停留在水面上，也能从水面上起飞，上升到高空，当然也能在陆地上起降，是一艘会飞的船。在AG600飞机执行森林灭火的投水任务中，飞机投水位置应选着火点的 （选填“前方”、“正上方”或“后方”）投放，在喷水过程中飞机在空中水平匀速飞行，则飞机的机械能 （选填“变大”、“不变”或“变小”）。 21．嫦娥五号返回器关闭发动机后，用“打水漂”的方式着陆地球，其着陆过程的轨迹简化为如图所示，进入大气层后到达A点，接着由B点离开大气层，再由C点进入大气层，随后经过D点后着陆。段返回器的动能 （选填“增大”“减小”或“不变”，下同）；段返回器的机械能 ，段重力势能 。 22．极限跳伞是一项惊险体育运动。如图所示，跳伞员从高空匀速下落过程中，他的惯性 ，机械能 （均选填“变大”“变小”或“不变”）。 23．甲、乙、丙是三个完全相同的网球，如图所示，在同一高度以大小相等的速度，将甲球竖直向下抛出、乙球竖直向上抛出，丙球斜向上抛出，不计空气阻力。落地前的运动过程中，甲球的动能 （增大/不变/减小），乙、丙两球上升的最大高度 （相等/不相等）。 24．如图所示是运动员在进行蹦床比赛时的情景。在比赛过程中，运动员借助弹力床的弹力将身体弹向空中，在空中做各种体操动作和翻筋斗的竞技运动。 (1)当运动员从高处落向蹦床（未接触蹦床）的过程中，将 能转化为 能。 (2)当运动员落在蹦床上后，蹦床逐渐向下凹陷，说明力可以改变物体的 ；当蹦床被压到最低位置时，蹦床具有最大的 能。 (3)离开蹦床向上运动时，运动员克服重力做功的功率逐渐变小，表示做功在逐渐变 。 25．如图是过山车运行的情景，过山车要从高处的站台出发，是为了利用过山车的 能；过山车在从高处向下运动的过程中，由于 力做功，过山车的速度越来越快。 26．如图所示是《天工开物》中古代炼铁工艺的示意图，匠人在打铁成型时，会将手中的重锤高高举起，然后重重落下这一过程中，重锤的重力势能转化为 ，使得铁器在受到重锤打击时能够发生形变，达到成型的目的。同时，这种反复的打击也能够增加铁器的密度和硬度，提高其使用性能。重锤在A、B两点时的机械能 （选填：“A点更大”“B点更大”或“一样大”） 27．南水北调穿黄工程是人类历史上最宏大的穿河水利工程，如图所示，进水口、穿黄隧洞和出水口 （选填“能”或“不能”）构成一个连通器，隧洞中水流的动能由水的 能转化而来。黄河堤坝设计成上窄下宽，是因为液体压强与 有关。 28．如图所示为蹦床运动简化示意图，运动员在点时速度为零，点是蹦床不发生形变时的原位置，点是运动员受到的重力与蹦床对运动员的弹力相等处，点是运动员到达的最低点。若整个过程忽略空气阻力，则： (1)从点下落到点的过程中，运动员的重力势能转化为 能； (2)从点到点的过程中，蹦床的弹性势能 （选填“增大”“减小”或“不变”），在 （选填“A”“B”或“C”）点时运动员的机械能最大。 29．将小球水平抛出，其部分运动轨迹如图甲所示，小球在运动过程中经过A、B两点，在这两点的动能和重力势能的关系如图乙所示，在A点的动能 （选填“大于”“等于”或“小于”）在B点的动能；若A、B两点为图甲中“①、②、③”点中的某两点，则A点可能是其中的 （选填“①”“②”或“③”）点。 30．如图所示，两个相同的光滑弧形槽，一个为A1B1C1凸形，一个为A2B2C2凹形，两个相同小球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，小球通过凸形槽的时间为t1，通过凹形槽的时间为t2，则t1 t2（选填“>”“<”“=”或“无法确定”） 【链接中考】 1．（2025·四川·中考真题）如图所示，在2025年春节联欢晚会上，机器人手持手绢欢快地扭秧歌。抛出的手绢在加速下落过程中（　　） A．重力势能不变 B．重力势能转化为动能 C．动能减小 D．重力势能变大 2．（2025·四川广元·中考真题）如图所示是电影《哪吒1》中哪吒与敖丙踢毽子的场景，下列说法正确的是（   ） A．敖丙对毽子的作用力改变了毽子的运动状态 B．敖丙踢出毽子后，毽子在空中飞行，是因为敖丙在持续对毽子做功 C．毽子运动到最高点时受平衡力作用 D．毽子从低到高的运动过程中，重力势能转化成动能 3．（2025·湖北武汉·中考真题）2025年5月1日，世界第一高坝——“双江口大坝”完成首次蓄水，蓄水量达到1.1亿立方米，如图所示。双江口水电站建成后大坝总高达315米，最高蓄水深度可达240米，从侧剖面来看，坝体是一个上窄下宽的梯形，坝底厚度达到1400米，坝顶厚度仅有16米。建成后的双江口水电站总装机容量为200万千瓦，年发电量可达77亿度。下列说法错误的是（    ） A．大坝设计成上窄下宽的形状是因为水的深度越深，压强越大 B．最高蓄水位时，坝底受到水的压强为 C．水从高处流下的过程中，水的重力势能转化为动能 D．若水库中100t水下落240m，水的重力做功 4．（2025·山东威海·中考真题）溜索曾经是劳动人民跨越峡谷的重要工具，人们借助滑轮利用自身重力沿溜索无动力滑行，利用木片等与溜索之间的摩擦减速，如图所示。某村寨的特色旅游项目，需修建两条溜索方便游人从村寨（甲）前往茶园（乙）并返回。已知甲乙海拔相差约30m、相距约150m，峡谷深约800m。最合理的溜索设计方案是（　　） A．B．C．D． 5．（2025·辽宁·中考真题）在2025年世界乒乓球锦标赛中，我国运动员获得4枚金牌。比赛时，运动员抛出的乒乓球在上升的过程中（　　） A．运动状态保持不变 B．受到惯性的作用 C．重力势能变大 D．质量不变 6．（2025·天津·中考真题）我国大力发展新质生产力。最新研发的人形机器人，关节处有液态润滑剂形成的润滑膜，可减小 ，使其动作更灵活；山区果农用无人机将一筐橙子从山上运往山下的过程中，这筐橙子的重力势能 （选填“增大”“减小”或“不变”）。 / 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $$