11.4 动能和势能（重难点训练）物理沪粤版2024九年级上册

11.4 动能和势能 一、探究动能的影响因素（共5小题） 二、探究重力势能的影响因素（共7小题） 三、弹性势能及影响因素（共6小题） 四、动能与势能（共8小题） 五、蹦床与蹦极（共7小题） 六、单摆与滚摆（共7小题） 七、机械能综合分析（共10小题） 一、探究动能的影响因素（共5小题） 1．图是“探究物体动能的大小与哪些因素有关”的实验装置，下列说法正确的是（　　） A．整个实验过程中机械能是守恒的 B．甲乙两图是为了探究动能的大小与速度的关系 C．乙丙两图是为了探究动能的大小与质量的关系 D．甲丙两图是为了探究动能的大小与高度的关系 【答案】BC 【详解】A．小球在斜面和水平面受到摩擦力，克服摩擦做功，机械能不守恒，故A错误； B．由图可知，甲、乙两实验的小球质量相同，从不同的高度滚下，所以到达水平面的速度不同，这样可以探究动能与速度的关系，故B正确； C．比较乙、丙两图，两小球从同一高度滚下，所以到达水平面的速度相同，而两小球的质量不同，是为了探究动能的大小与质量的关系，故C正确； D．甲和丙两图，小球的质量不同，小球滚下的高度也不同，不能探究动能的大小与高度的关系，故D错误。 故选BC。 2．为了探究物体的动能大小与哪些因素有关，小明设计了如下实验。实验中让钢球从斜面上某个高度由静止沿斜面滚下，在底部与静止在水平面上的木块发生碰撞，木块沿水平方向向右运动直至停止，其中h2＞h1不考虑空气阻力。 (1)本实验中的研究对象是________（选填“钢球”或“木块”），通过观察________来判断它的动能大小。 (2)在图甲、乙中，h2＞h1，观察实验现象，得出结论：________。 (3)实验中，钢球碰撞木块后继续向前运动一段距离，则开始时钢球的重力势能________（选填“＞”、“＜”或“＝”）木块克服摩擦力所做的功。若完成了图乙操作后，在做图丙所示的实验时，木块滑出了水平木板，如果仅对图丙所示的实验进行改进，下列措施中可行的是（填写序号）( ) A．换质量更大的木块 B．降低钢球开始的高度 C．换质量大于m2的钢球 D．换质量小于m1的钢球 (4)小华还利用图丁来研究动能和势能相互转化，图中两个相同的光滑弧形槽，一个为凸形，一个为凹形，A、B两个相同的钢球分别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，A小球通过凸形槽的时间为t1，B小球通过凹形槽的时间为t2，则通过时间较长的是小球________（选填“A”或“B”）。 【答案】(1) 钢球 木块移动的距离 (2)质量相同时，速度越大，动能越大 (3) ＞ D (4)A 【详解】（1）[1]实验中让钢球从斜面上某个高度由静止沿斜面滚下，钢球具有动能，在底部与静止在水平面上的木块发生碰撞，木块沿水平方向向右运动直至停止，通过木块移动的距离反映钢球动能的大小，所以本实验中研究对象是钢球。 [2]物体动能的大小无法直接测量，所以通过钢球对木块做功的多少来反映钢球动能的多少，即通过木块被推动的距离来判断钢球动能的大小，所用方法为转换法。 （2）图甲、乙中，h2＞h1，钢球质量相同，乙图中钢球滑到斜面低端速度大，木块被推动的距离远，说明乙图中钢球的动能大，故可得出结论：质量相同时，速度越大，动能越大。 （3）[1]钢球滚下时，钢球的重力势能转化为钢球的动能，钢球碰撞后继续运动，钢球的一部分动能转化为木块的动能，木块运动过程中，动能转化为内能，则开始时钢球的重力势能大于木块克服摩擦力所做的功。 [2]小球动能的大小是通过小球对外做功的多少来体现，实验中通过观察木块被小球推开的距离反映做功的多少，用到了转换法；动能大小的影响因素：质量和速度。质量一定时，速度越大，动能越大；速度一定时，质量越大，动能越大；若完成了图乙操作后，在做图丙所示的实验时，木块滑出了水平木板，说明钢球的动能太大，而此实验主要是研究动能大小与质量的关系，因此钢球的速度应保持不变，而让钢球的质量不同； A．换质量更大的木块，改变了木块所受摩擦力的大小，则不能通过木块滑行的距离来比较两种情况下钢球的动能大小，故A不符合题意； B．实验中需要控制速度相同，不能降低钢球的高度，故B不符合题意； C．换质量更大的钢球，则更容易使木块滑出木板，故C不符合题意； D．换质量更小的钢球，能缩短木块移动的距离，故D符合题意。 故选D。 （4）在凸形滑道运动的物体，在运动到最高点的过程中，要将动能转化为重力势能，运动速度小于初速度；在下落过程中不计滑道的摩擦，机械能守恒，重力势能再全部转化为动能，速度等于初速度。在凹形滑道运动的物体，在运动到最低点的过程中，要将重力势能转化为动能，运动速度大于初速度；在下落过程中不计滑道的摩擦，机械能守恒，动能再全部转化为重力势能，速度等于初速度；因此在凸形滑道运动物体的平均速度小于在凹形滑道运动物体的平均速度，由可知，通过时间较长的是小球A。 3．某实验小组在“探究影响动能大小的因素”实验中，准备的器材有：质量分别为m、2m的钢球、木块和斜面等。实验过程如图： (1)本实验是通过________________________来反映钢球动能大小的。 (2)为了探究物体动能大小与质量的关系，应选择________两图进行实验分析。 (3)实验中为了探究动能大小与速度的关系，应让质量相同的钢球，从同一斜面的________（选填“相同质量”或“不同高度”）由静止滚下。实验现象表明：当质量一定时，钢球速度越大，动能越________。这个结论可用来解释汽车________（选填“超速”或“超载”）带来的危害。 (4)实验装置中，如果水平面光滑，能否完成本实验的探究内容？并说明理由：___________。 【答案】(1)木块移动的距离 (2)乙、丙 (3) 不同高度 大 超速 (4)不能，理由见解析 【详解】（1）动能是物体由于运动而具有的能量，其大小无法直接用仪器测量。在实验中，钢球从斜面滚下后会撞击木块，钢球的动能越大，对木块做的功越多，木块在水平面上被推动的距离就越远。这种将“钢球动能大小”转换为“木块移动的距离”来观察和比较的方法，符合初中物理常用的转换法思路，因此通过木块移动的距离来反映钢球动能大小。 （2）探究物体动能大小与质量的关系时，根据控制变量法，需保证钢球撞击木块时的速度相同，只改变钢球的质量。实验中，钢球从斜面同一高度由静止滚下时，到达水平面的速度相同（斜面高度决定钢球到达水平面的速度，高度相同则速度相同）。乙、丙两图中，钢球质量不同（乙图为质量m的钢球，丙图为质量2m的钢球），且从斜面同一高度滚下，满足“控制速度相同、改变质量”的实验条件，因此应选择乙、丙两图进行实验分析。 （3）[1]探究动能大小与速度的关系时，需根据控制变量法保证钢球质量相同，只改变钢球的速度。钢球从斜面不同高度由静止滚下时，高度越高，钢球到达水平面时的速度越大；高度越低，速度越小。因此应让质量相同的钢球，从同一斜面的不同高度由静止滚下，以改变钢球的速度。 [2]实验中，质量相同的钢球从斜面较高处滚下时，到达水平面速度大，撞击木块后木块移动距离远；从较低处滚下时，速度小，木块移动距离近。结合转换法（木块移动距离越远，钢球动能越大），可得出结论：当质量一定时，钢球速度越大，动能越大。 [3]汽车超速是指汽车质量不变，行驶速度超过规定速度，对应实验中“质量一定时，速度越大动能越大”的结论；汽车超载是指速度不变，质量超过规定质量，对应“速度一定时，质量越大动能越大”的结论。因此该结论可用来解释汽车超速带来的危害。 （4）如果水平面光滑，根据牛顿第一定律，物体在不受力或受平衡力时，将保持静止或匀速直线运动状态。木块被钢球撞击后，在光滑水平面上不受摩擦力作用，将不会减速，而是一直以被撞击后的速度做匀速直线运动，无法通过木块移动的距离来反映钢球动能的大小，实验无法得出结论。 4．在学习了质量和速度会影响物体的动能之后，小鑫想要探究“超载”与“超速”对交通安全事故的影响，他用质量不同的两个钢球M和m（M的质量大于m），分别从不同的高度H和h（H＞h）由静止开始滚下，观察木块被撞击后移动的距离，实验过程如图所示。 (1)实验中利用的是______（选填“钢球”或“木块”）到达水平面时的动能； (2)根据甲、乙两图，小鑫得出了“超速可能会对交通事故带来影响”的初步结论，此结论还需要补充的前提条件是__________________； (3)比较______两图，可以探究超载对交通事故的影响。由（2）（3）实验联想到某段道路限速牌上标有“100”和“80”字样，则______（选填“大客车”或“小轿车”）的限速应该是80km/h； (4)实验中钢球撞击木块后，木块继续向前运动一段距离直到静止，请判断钢球在斜面起点具有的重力势能E与木块克服摩擦力所做的功W的大小关系，并说明理由：__________________。 【答案】(1)钢球 (2)质量一定 (3) 乙、丙 大客车 (4)见解析 【详解】（1）本实验所指的动能是钢球到达水平面时的动能，该动能大小通过木块被撞的距离来反映。 （2）研究超速对交通事故带来的影响时，应控制质量一定，改变速度大小。所以通过甲、乙两图出“超速可能会对交通事故带来影响”的初步结论时，还需补充前提条件是：质量一定。 （3）[1]汽车超载时的质量大，而乙、丙中钢球到达水平面时的速度相同，质量不同，结果动能不同，所以乙、丙两图可以探究超载对交通事故的影响。 [2]因速度相同时，质量越大，动能越大，行车越危险。大客车的质量较大，则限制的速度要较小，动能才不至于很大，所以大客车的限速应该是80km/h。 （4）钢球在运动过程中，重力势能E转化为钢球动能、木块动能，而木块的动能通过克服摩擦力做功转化为其他形式的能，所以钢球开始具有的重力势能E大于木块克服摩擦力做的功W。 5．小明在查找相关资料时发现，大部分重大交通事故是汽车超载、超速造成的。基于此小明猜想物体动能的大小可能与物体的质量和物体的速度有关，要进一步探究“物体动能的大小与物体质量和速度的关系”，实验装置如图所示。 (1)实验中，通过________________________控制小车的初速度，通过__________________间接反映小车动能的大小； (2)本实验使用小车相比使用小球的优点是：____________________________________； (3)实验数据如下表所示，分析第______三次实验数据，可以得出结论：当物体的速度一定时，质量越大，动能越大；分析第1、4、5三次实验数据，可以得出结论：________________________； 实验次数 1 2 3 4 5 小车的质量 10 20 30 10 10 小车释放的高度 5 5 5 10 15 木块移动的距离 10 18 29 38 86 (4)由结论可知，高速公路上小汽车限制的最高速度比大卡车限制的最高速度______（选填“大”或“小”）。 【答案】(1) 控制小车从斜面下滑的高度 木块被推出的距离 (2)小车的运动方向更容易控制 (3) 1、2、3 质量一定时，物体的速度越大，动能越大 (4)大 【详解】（1）[1]实验中，质量一定的小车在不同的斜面高度，具有不同的重力势能。小车从斜面滑下，重力势能转化为动能，滑到斜面底端时具有的动能不同，小车的初速度也就不同。所以，通过控制小车从斜面下滑的高度，能控制小车的初速度。 [2]小车的动能不易直接用肉眼判断，可借助木块被撞击后移动的距离来间接反映小车动能的大小。因为动能越大，对木块做功越多，木块被撞击后移动的距离就越远。 （2）小车的运动方向更易控制，能更准确地撞击木块，使木块沿预期方向（如沿木板长边平行方向）运动，方便观察木块移动的距离，从而更准确地间接反映小车动能的大小；而小球运动方向相对较难控制，撞击木块时易使木块运动方向偏离，影响实验数据的准确性。 （3）[1]根据控制变量法，要得出当物体速度一定时，质量越大，动能越大的结论，就需要控制小车释放的高度相同（保证速度相同），质量不同。观察表中数据，1、2、3三次实验中小车释放高度相同，质量不同。第1次小车质量最小，第3次小车质量最大，且第1次木块移动距离最小，说明动能最小，第3次木块移动距离最大，说明动能最大，从而得出当速度一定时，物体的质量越大，动能越大的结论。 [2]分析第1、4、5三次实验的数据，小车的质量相等，小车的初速度越大（也就是小车释放的高度越高），木块被推出的距离越远，即小车的动能越大。故可得出结论：小车的质量一定时，速度越大，动能越大。 （4）通过上述实验可知：物体的质量越大、速度越大，动能越大。高速公路上，小汽车质量比大卡车小，为了保证行驶过程中的动能在合理范围，质量较小的小汽车限制的最高速度就比质量较大的大卡车限制的最高速度要大。 二、探究重力势能的影响因素（共7小题） 1．在“探究影响压力作用效果因素”与“探究影响重力势能大小因素”两个实验中，均可通过如图所示器材完成实验。以下关于两个实验的四个判断中正确的是（　　） A．需要观察小桌陷入沙中的深度得结论 B．后者实验中小桌不需要倒放在沙桶中 C．前者实验不需要将木块从一定高度自由释放 D．选用大小不同的木块是为了改变相同的物理量 【答案】ABC 【详解】A．根据转换法可知，这两个实验中都是根据小桌陷入沙中的深度来反映压力的作用效果或者重力势能的大小的，故A正确； B．“探究影响重力势能大小因素”时，不需要改变受力面积的大小，所以小桌不需要倒放，故B正确； C．水平面上的物体对水平面的压力等于自身的重力，所以“探究影响压力作用效果因素”时，不需要将木块从小桌正上方一定高度自由释放，故C正确； D．“探究影响压力作用效果因素”时，选用大小不同的木块，是为了改变压力的大小，“探究影响重力势能大小因素”时，选用大小不同的木块，是为了改变质量的大小，所以改变的量是不同的，故D错误。 故选ABC。 2．随着高层建筑增多，高空抛物、坠物成为“城市上空的痛”。有报道指出，一个空易拉罐从15楼抛下可砸破头骨，从25楼抛下可致人死亡。我国已立法惩处构成犯罪的高空抛物、坠物行为。请你设计实验说明高空抛物坠物的危害，并为社区楼房外墙建设、装修时防止高空坠物提出一条合理化建议。 （1）实验器材：________________________ （2）实验步骤：________________________ （3）实验结论：________________________ （4）合理建议：________________________ 【答案】 见解析 见解析 见解析 见解析 【详解】（1）[1]实验器材：钩码、小桌、沙池、刻度尺。 （2）[2]实验步骤：重力势能的大小与高度、质量有关，探究重力势能的大小与高度的关系，需要控制质量一定。 ①将小桌置于平整沙池的表面，让钩码从距桌面h1高处自由下落，用刻度尺测出桌腿陷入沙坑的深度为L1； ②抹平沙子表面，依次增加钩码的下落高度为h2和h3，重复操作①，测出桌腿陷入沙坑的深度为L2和L3； ③比较L1、L2、L3的大小为L1<L2<L3 （3）[3]实验结论：同一物体质量一定，下落高度越高，落地时的危害越大。 （4）[4]建议：在高层建筑外墙装修时应固定好防护网，防止人员、设备等掉落。 3．在探究“物体重力势能的大小与哪些因素有关”时，让A、B两个质量不同的铅球从沙坑表面上方由静止释放，铅球落下后陷入沙子中，实验情景如图甲所示。 (1)实验中通过比较______来判断铅球重力势能的大小。 (2)由实验情景甲可得出结论：当______一定时，物体的______越大，重力势能越大。 (3)若要探究物体重力势能与高度的关系，则需用______的两个铅球，让两球___________，比较它们陷入沙子中的深度。 (4)如图乙所示，C球由静止下落，D球沿光滑弯曲管道由静止滑下。实验表明，物体重力势能的大小与____________。 【答案】(1)铅球陷入沙子中的深度 (2) 下落高度 质量 (3) 质量相同 从不同高度下落 (4)运动路径无关 【详解】（1）在探究 “物体重力势能的大小与哪些因素有关” 的实验中，由于重力势能的大小无法直接观察和测量，我们采用转换法，通过铅球陷入沙坑的深度来反映铅球重力势能的大小。铅球陷入沙坑越深，说明铅球对沙坑做的功越多，其具有的重力势能就越大。 （2）[1][2]观察图甲，A、B两个铅球下落的高度相同，B球的质量大于A球的质量，且B球陷入沙坑的深度更深。这表明当物体下落的高度一定时，物体的质量越大，其具有的重力势能就越大。 （3）[1][2]若要探究物体重力势能与高度的关系，根据控制变量法，需要控制其他因素不变，只改变高度这一变量。所以要用质量相同的两个铅球，让两球从不同高度由静止释放，然后比较它们陷入沙子中的深度，从而得出重力势能与高度的关系。 （4）观察图乙，C球由静止下落，D球沿光滑弯曲管道由静止滑下，两球的质量相同，下落的高度也相同，虽然运动路径不同，但两球陷入沙坑的深度相同。这说明物体重力势能的大小与运动路径无关。 4．高空抛物危害大，民法典规定，高空抛物造成他人伤害的，需承担法律查任。高空抛物的破坏程度与什么因素有关呢？实验小组根据生活中经验，猜想高空抛物的破坏程度可能与物体的质量、下落高度有关。利用细沙、质量不同的小球、刻度尺进行模拟实验，并设计了如下表所示的实验数据记录表格： 实验序号 1 2 3 4 5 质量 ★ 小球陷入沙坑的深度 (1)表格中，★的内容为______； (2)实验时，通过比较______反映高空抛物的破坏程度； (3)要探究高空抛物的破坏程度与物体下落高度的关系，应进行的实验操作是______。 【答案】(1)下落高度 (2)小球陷入沙坑的深度 (3)使用同一小球，分别从不同的高度自由下落 【详解】（1）高空抛物的破坏程度可能与物体的质量、下落高度有关，故表格中，★的内容为下落高度。 （2）该实验运用转换法，通过比较小球陷入沙坑的深度反映高空抛物的破坏程度。 （3）要探究高空抛物的蓝环程度与物体下落高度的关系，根据控制变量法，要控制质量相同，应进行的实验操作是使用同一小球，分别从不同的高度自由下落。 5．小泉在研学时发现，强夯机（如图a所示）在打夯时，将地面砸出的深坑。小组的同学们设计了图b所示的“模拟打桩”实验，探究物体重力势能的大小与哪些因素有关。已知物体质量m甲= m乙，实验时，让物体从木桩正上方某一高度自由下落，将木桩打入沙中。 (1)甲、乙、丙都由静止释放，目的是控制物体的初始动能为___________J；木桩下端做得尖，是为了增大___________，方便打入沙中； (2)由图b可判断：物体___________（选填“甲”“乙”或“丙”）释放前的重力势能最小，甲和丙质量的关系是m甲___________m丙。 (3)通过图b中A、B两木桩被打入沙中的深度，可以得出初步结论：物体质量相同，下落的___________越大，具有的重力势能越大；由图b中B、C两木桩被打入沙中的深度相同，物体乙、丙___________能力相同。 【答案】(1) 0 压强 (2) 甲 < (3) 高度 做功 【详解】（1）[1]静止释放，是为了控制各个物体释放时的动能相同，都为0J。 [2]木桩的下端削成尖形，是为了在压力一定时，减小受力面积来增大压强的。 （2）[1]物体下落过程中，物体的重力势能转化为动能，物体的重力势能越大，对木桩做功越多，木桩陷入沙坑越深，所以我们可以通过木桩陷入沙坑的深度观察来判断重力势能的大小；由图知，木桩A下陷深度最浅，物体甲释放前的重力势能最小。 [2]比较A、C两木桩可知，木桩C下陷深度较深，说明重力势能较大，两物体下落高度相同，说明丙物体的质量较大。 （3）[1][2]由木桩A、B可知，物体质量m甲=m乙，物体乙下落高度较高，木桩被打得越深，物体的重力势能越大，由此得出质量相同，落下的位置越高，重力势能越大；比较B、C两木桩可知，下陷深度相同，重力势能相同，物体乙、丙做功相同。 6．在探究“重力势能的大小与哪些因素有关”的实验中，重物A、B、C的质量关系为，木桩相同。木桩和重物位置如图甲所示。重物静止释放后，木桩被打击陷入沙中的情形如图乙所示，重物B、C将木桩打入沙中的深度相同。 (1)重物自由下落打击木桩，通过观察木桩陷入沙中的深度判断______（选填“重物”或“木桩”）的重力势能大小。这种研究方法是______（选填“控制变量法”或“转换法”）； (2)比较______两个重物将木桩打入沙中的深度，可判断重力势能的大小和重物下落高度的关系，得出的结论是：质量相同的物体，被提升的高度越高，重力势能越大； (3)结合（2）中的实验结论，通过比较B和C两个重物将木桩打入沙中的深度____（选填“能”或“不能”）得出物体的重力势能与其质量有关的结论； (4)如图丙所示，是某一重物从某高度处由静止下落的过程中，下落高度与时间的关系图。在下面的四个选项中，描述重力对该重物做功大小与下落时间关系最接近的图线是______； A． B． C． D． (5)结合本实验和所学知识，分析图丁所示的水坝，发电机安装在______位置较为合理（选填“C”或“D”）。 【答案】(1) 重物 转换法 (2)A、B (3)能 (4)C (5) D 【详解】（1）[1][2]物体重力势能的大小不能直接观察出来，可以通过重物撞击木桩陷入沙中的深度来比较重力势能的大小，陷入的深度越深，表明重力势能越大，这种研究物体的方法叫转换法。 （2）探究重力势能的大小和重物下落高度的关系时，根据控制变量法可知，应控制物体的质量一定，改变物体下落的高度；所以应该比较A、B两个重物将木桩打入沙中的深度。由题意和图甲可知，重物A、B质量相等，重物B的高度大于重物A的高度，由图乙可知，重物B将木桩打入沙中的深度大于重物A将木桩打入沙中的深度，所以可得出的结论是：物体的质量一定时，高度越高，重力势能越大。 （3）由（2）得出的实验结论为，物体的质量一定时，高度越高，重力势能越大。乙图中，重物B、C将木桩打入沙中的深度相同，由（2）得出的实验结论可知，若将C提高到与B相同高度，C下方木桩打入沙中的深度将更大，大于B下方木桩打入沙中的深度；结合B、C质量相等可得，当高度一定时，物体的质量越大，将木桩打入沙中的深度越大，物体的重力势能越大。 （4）结合图丙下落高度与时间的关系图像，及重力做功公式 可知，物体下落速度越来越大，重力做功增大的速度也越来越快，故ABD不符合题意，故C符合题意。故选C。 （5）与上游相同水位高度相比较，在C、D点中，上游相对于D点的高度更高，具有的重力势能更大，水下降到D点时可以转化为现多的动能，发电时可以产生更多的电能，故发电机安装在D位置较为合理。 7．在生活中有很多事件都与能量息息相关，兴趣小组的同学挑选了生活中两个跟能量有关的事件进行了分析研究。 （1）同学认为车祸的危害程度与汽车的动能大小有关，于是他们进行了如下探究： 【提出问题】汽车的动能大小跟什么因素有关？ 【猜想假设】由“十次车祸九次快”可猜想：汽车的动能可能跟________有关；由“安全驾驶莫超载”可猜想：汽车的动能可能跟________有关。 【进行实验】他们做了如图甲乙丙所示的三次实验：用小球模拟汽车，让小球从斜槽的某一高度由静止开始滚下，碰到水平面上的物块，将物块撞出一段距离。通过观察________（选填“小球”或“物块”）移动的距离来比较动能的大小。 【分析论证】分析甲、丙两图的实验现象，可以初步得到的结论是：当________相同时，速度越大，动能越大。 【实践应用】用甲、乙两图的实验现象所得到的结论，可以解释汽车________（选填“超载”或“超速”）行驶时危险性大的原因。 （2）兴趣小组的同学还认为高空抛物的危险程度与物体的重力势能大小有关，于是他们利用装有细沙的盒子、小桌、砝码等器材，探究“重力势能的大小与哪些因素有关”，其过程如图丁戊己所示。 ①兴趣小组通过观察________来判断重力势能的大小。 ②图丁和图己是探究________与重力势能大小的关系。 【答案】 速度 质量 物块 质量 超载 小桌桌腿进入细沙的深度 质量 【详解】（1）[1]“十次车祸九次快”，快指速度，猜想汽车的动能与速度有关。 [2]“安全驾驶莫超载”，超载指质量大，猜想汽车的动能与质量有关。 [3]金属球的动能大小不易观察，实验时可通过比较物块被撞击后移动的距离来反映金属球的动能大小，采用了转换法。 [4]甲、丙两图，小球质量相同（同一小球 ），丙中起始高度低，实际是甲中速度大（高度大 ），物块移动远，得结论：当质量相同时，速度越大，动能越大。 [5]甲、乙两图，小球起始高度相同（速度相同 ），甲中小球质量大，物块移动远，说明速度相同时，质量越大动能越大，可解释汽车超载危险大的原因。 （2）[6]根据转换法，可以通过观察小桌桌腿进入细沙的深度判断重力势能大小。 [7]图丁和图己，砝码质量不同，起始高度相同，根据控制变量法，可以探究质量与重力势能大小的关系。 三、弹性势能及影响因素（共6小题） 1．如图所示，在弹性限度内，橡皮筋被拉得越长，“子弹”就会被射得越远，这说明橡皮筋的弹性势能与其________有关；“子弹”被弹出去的过程中，橡皮筋的弹性势能转化为“子弹”的________能。 【答案】 形变程度 动 【详解】[1]在弹性限度内，橡皮筋被拉得越长，“子弹” 射得越远，说明橡皮筋弹性势能越大，所以橡皮筋的弹性势能与其形变程度有关 。 [2]“子弹” 被弹出去，速度增大，获得动能，这是因为橡皮筋的弹性势能转化为 “子弹” 的动能 。 2．如图所示，弹性板上压的重物越重，弹性板弯曲程度就越________（选填“大”或“小”），与重物所受重力相互平衡的是________（选填“支持力”、“压力”或“摩擦力”），弹性板弯曲时具有________能。 【答案】 大 支持力 弹性势 【详解】[1]力可以使物体发生形变，其它条件一定时，受的力越大，形变程度越大，所以弹性板上压的重物越重，弹性板弯曲程度就越大。 [2]重物受到竖直向下的重力和弹性板对其向上的支持力，因为重物静止，受力平衡，所以与重物所受重力相互平衡的是支持力。 [3]弹性板弯曲时发生弹性形变，具有弹性势能。 3．如图为撑杆跳运动员跃过横杆前的一个情景。下列说法中正确的是（   ） A．杆的形状改变是因为受到力的作用 B．杆对人没有力的作用 C．杆所发生的形变为塑性形变 D．人在上升时，杆的弹性势能逐渐增大 【答案】A 【详解】A．力可以改变物体的运动状态和形状，人对杆的力改变了物体的形状，故A正确； B．物体间力的作用是相互的，故杆对人也有力的作用，故B错误； C．杆所发生的形变，撤去外力后能恢复原来的形状，故是弹性形变，故C错误； D．人在上升时，杆的弹性形变程度减小，弹性势能逐渐减小，故D错误。 故选A。 4．小明同学发现家中的瓶装洗手液只需按下上端的出液口，洗手液就会流出，他拆开洗手液瓶子，发现其内部构造与活塞式抽水机相似。如图，当向下按压活塞时，弹簧被压缩，弹性势能变_________，单向阀门_________在液体压强作用下打开，液体向上流动，放手后，活塞在弹簧的作用下向上恢复原位，该阀门关闭，在气压作用下，液体向上流动，另一阀门打开。 【答案】 大 A 【详解】[1]当向下按压活塞时，弹簧被压缩，弹簧的形变程度增大，弹性势能变大。 [2]向下按压活塞时，活塞下的液体的体积变小，液体密度变大，液体压强变大，单向阀门A在液体压强作用下打开。 5．如图是小华制作的抛掷装置，橡皮筋一端固定在木条上，另一端可挂在位置不同的挂钩上。如图甲所示，先将小球用手指按压在木条一端的瓶盖内，橡皮筋被拉紧；松开手指后，如图乙所示，在橡皮筋的拉力作用下木条绕转轴转动，将小球抛出。下列有关说法正确的是（    ） A．手指下压木条使橡皮筋被拉紧的过程中，木条属于省力杠杆 B．橡皮筋可调的一端挂在离转轴最近的挂钩上时弹性势能最小 C．小球离开瓶盖在空中飞行时，运动状态不断发生改变 D．该抛掷装置抛出小球的整个过程中，没有对小球做功 【答案】ABC 【详解】A．手指下压木条使橡皮筋被拉紧的过程中，动力臂大于阻力臂，木条的实质是省力杠杆，故A正确； B．橡皮筋可调的一端挂在离转轴最近的挂钩上时，下压木条使橡皮筋被拉紧的过程中，橡皮筋的形变量最小，弹性势能最小，故B正确； C．小球离开瓶盖在空中飞行时，受重力作用，做抛物线运动，运动状态不断发生改变，故C正确； D．该抛掷装置抛出小球的整个过程中，抛掷装置对小球施加了力，同时小球在力的作用下移动了一段距离，装置对小球做了功，故D错误。 故选ABC。 6．小明看到运动员拉弓射箭时，弓拉得越弯，箭射得越远。小明猜想：弹性势能的大小可能与物体的弹性形变有关。 (1)为验证其猜想是否正确，他设计了如图所示的实验（弹簧被压缩后未超过其弹性限度），将同一个弹簧压缩_______（填“相同”或“不同”）的长度，将小球置于弹簧的右端，松开后小球碰到同一位置的相同木块上，分析比较木块_______，从而比较弹性势能的大小，这种比较弹性势能的物理方法称为_______。 (2)若水平面绝对光滑，本实验将_______（填“能”或“不能”）达到探究目的。为什么？_______。 (3)小明根据实验现象认为：小球推动木块移动一段距离后都要停下来，所以弹簧、小球和木块所具有的机械能最终都消失了。你认为小明的观点是_______（填“正确”或“不正确”）的。 【答案】(1) 不同 被推动的距离 转换法 (2) 不能 见解析 (3)不正确 【详解】（1）[1][2][3]实验中要改变弹簧的弹性形变大小，因此要将同一个弹簧压缩不同的长度；观察木块移动距离的远近来比较弹性势能的大小，木块移动的距离越大，说明弹簧的弹性势能越大，用到转换法。 （2）[1][2]若水平面绝对光滑，木块就会做匀速直线运动，无法比较木块移动距离的远近，达不到探究目的。 （3）小球推动木块移动一段距离后都要停下来，是因为水平面有摩擦力，木块克服摩擦做功，机械能转化为内能，而不是机械能消失了，故小明的观点是不正确的。 四、动能与势能（共8小题） 1．2025年4月30日13时08分，神舟十九号载人飞船返回舱在东风着陆场成功着陆。返回舱在进入大气层一段时间后，由于受空气阻力作用会匀速下降，此过程中，动能___________，势能___________，机械能___________（选填“增大”“减小”或“不变”）。 【答案】 不变 减小 减小 【详解】[1][2][3]返回舱受空气阻力作用会匀速下降，此过程中，它的质量不变，速度不变，所以动能不变，高度减小，它的势能减小；机械能是动能与势能的总和，所以机械能减小。 2．2025年央视春晚节目《秧BOT》将东北秧歌和现代科技元素结合。如图所示机器人将手绢旋转起来，随后抛向空中，手绢上升过程中，手绢的重力势能__________，动能___________，机器人抬起一只脚时对地面的压强___________（均选填“变大”、“不变”或“变小”）。 【答案】 变大 变小 变大 【详解】[1]重力势能的大小与物体的质量和高度有关，当手绢上升时，手绢的质量m不变，高度h不断增加，则手绢的重力势能变大。 [2]动能的大小与物体的质量和速度有关，手绢在上升过程中，由于受到重力和空气阻力的作用，速度会逐渐减小，而手绢的质量m不变，则手绢的动能变小。 [3]机器人对地面的压力等于机器人自身的重力，当机器人抬起一只脚时，机器人的重力不变，所以对地面的压力F不变。机器人抬起一只脚后，与地面的接触面积变小，即受力面积S变小。根据压强公式​，当压力F不变，受力面积S变小时，压强p会变大。 3．图甲时刻，小车A与物体B 一起向右做匀速直线运动，在图乙时刻，小车A与正前方的墙壁发生碰撞，之后物体B发生移动，最终与墙壁发生碰撞。请在图丙中画出从图甲时刻到与墙壁发生碰撞的过程中，物体B的动能随位置变化关系的大致图像。 【答案】 【详解】开始时小车A与物体B 一起向右做匀速直线运动，物体B质量不变，速度不变，动能不变；当小车A与正前方的墙壁发生碰撞，由于受力停止运动，而物体B由于惯性继续向前运动，最终与墙壁发生碰撞，此过程中物体B受到向左的摩擦力，物体B的速度减小，动能减小，即随着位置的变化，物体B的动能先不变后变小。如图所示： 4．如图所示，无人机可作为比赛现场的航拍设备。关于无人机的说法正确的是（　　） A．此无人机加速上升时，动能转化为重力势能 B．此无人机加速上升时，动能增大，机械能增大 C．此无人机匀速下降时，重力势能不变，机械能减小 D．此无人机匀速下降时，动能转化为重力势能 【答案】B 【详解】AB．当无人机加速上升时，速度增大，高度增加。动能与速度有关，速度增大则动能增大；重力势能与高度有关，高度增加则重力势能增大。机械能等于动能与势能之和，所以机械能增大。此过程中是其他形式的能转化为动能和重力势能，并非动能转化为重力势能，故A错误，B正确； CD．无人机匀速下降时，速度不变，质量不变，所以动能不变；高度降低，重力势能减小，不存在动能转化为重力势能的情况，机械能等于动能与重力势能之和，所以机械能减小，故CD错误。 故选B。 5．体积相同的实心铜球和木球在水平地面上以相同的速度做匀速直线运动，下列说法正确的是（　　） A．铜球的动能大，机械能小 B．木球的动能大，机械能小 C．铜球的动能大，机械能大 D．木球的动能大，机械能大 【答案】C 【详解】当两个物体的速度相同时，质量越大的动能越大，因体积相同，实心铜球的密度大于木球，所以实心铜球质量大于木球质量，所以铜球的动能大于木球的动能；重力势能与质量和所处高度有关，高度相同时，质量大的重力势能大，所以铜球的重力势能比木球的大；机械能包括物体的动能和重力势能，所以铜球的机械能大于木球的机械能；故ABD错误，C正确。 故选C。 6．我国于今年启动eVTOL商业化试运营。eVTOL是一种无需跑道、可垂直起降的电动飞行器。飞行器在低空水平匀速直线飞行过程中，下列说法正确的是（　　） A．飞行器的动能增大 B．乘客的重力势能增大 C．飞行器的机械能不变 D．乘客的机械能减小 【答案】C 【详解】A．飞行器在低空水平匀速直线飞行时，速度不变，质量不变，所以动能不变，故A错误； B．飞行器在低空水平匀速直线飞行时，飞行器内的乘客的高度、质量不变，所以重力势能不变，故B错误； C．飞行器在低空水平匀速直线飞行时，速度不变，高度不变，质量不变，所以动能不变，重力势能不变，所以机械能不变，故C正确； D．飞行器在低空水平匀速直线飞行时，飞行器内的乘客速度不变，高度不变，质量不变，所以乘客动能不变、重力势能不变，所以机械能不变，故D错误。 故选C。 7．我国现代农业已进入信息化和数字化时代，农用机械已能通过北斗导航系统实现精准作业，它们是利用 _____（选填“超声波”、“电磁波”或“红外线”）来传递信息的。如图所示，正在喷洒农药的无人机水平匀速飞行，无人机处于_______（选填“平衡”或“非平衡”）状态，在喷洒农药过程中无人机机械能_______（选填“增大”、“减小”或“不变”）； 喷洒农药的过程中，飞机所受的升力对飞机______ （选填“做功”或“不做功”）。 【答案】 电磁波 平衡 减小 不做功 【详解】[1]电磁波传播不需要介质，可在真空中传播，且传播距离远，北斗导航系统是通过卫星实现定位和信息传递的，卫星在太空中（真空环境），需要利用能在真空中传播的电磁波来传递信息。 [2]物体处于静止状态或匀速直线运动状态时，属于平衡状态。无人机水平匀速飞行，即处于匀速直线运动状态，处于平衡状态。 [3]机械能包括动能和势能，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。无人机水平匀速飞行，速度和高度不变，但在喷洒农药过程中，自身质量不断减小。因为速度不变，质量减小，所以无人机动能减小；又因为无人机高度不变，质量减小，所以无人机重力势能减小。无人机动能和重力势能均减小，则无人机机械能减小。 [4]做功的两个必要条件：一是物体受到力的作用；二是物体在力的方向上通过一段距离。无人机水平匀速飞行，运动方向是水平方向，在升力的竖直方向上没有移动距离（高度不变），因此升力不做功。 8．2024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。 五、蹦床与蹦极（共7小题） 1．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。 2．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。 3．如图所示，跳水运动员在向下压跳板的过程中，压跳板的力使跳板发生________，然后跳板将运动员弹向空中，从板压至最低位置开始到运动员弹起离开跳板前过程中的能量转化是：________。 【答案】 形变 弹性势能转化为动能和重力势能 【详解】[1]根据力的作用效果可知，力可以改变物体的运动状态，力可以使物体发生形变；跳水运动员在向下压跳板的过程中，跳板被压弯，形状发生改变，所以压跳板的力使跳板发生形变。 [2]跳板发生弹性形变，具有弹性势能，将运动员从最低位置弹起离开跳板前过程中，运动员加速向上运动，运动员的动能和重力势能都增大，所以将跳板的弹性势能转化为运动员的重力势能和动能。 4．蹦床属于体操运动的一种，是一项运动员利用蹦床的反弹在空中表现杂技技巧的竞技运动，有“空中芭蕾”之称。如图所示是运动员做蹦床运动的情景，他离开蹦床向上运动到一定高度又落在蹦床上，直至最低点的过程中（不计空气阻力和碰撞时的能量损失）。下列说法错误的是（　　） A．运动员从最高点到最低点的过程中，运动员的机械能不变 B．运动员离开蹦床向上运动的过程中，动能转化为重力势能 C．运动员从最高点到最低点的过程中，动能先增大后减小 D．运动员从最高点到最低点的过程中，重力势能不断减小 【答案】A 【详解】A．运动员从最高点到最低点的过程中，需要与蹦床发生碰撞，虽然不计空气阻力和碰撞时的能量损失，但运动员的机械能会转化为蹦床的弹性势能，因此运动员的机械能是减小的，故A错误，符合题意； B．运动员离开蹦床向上运动的过程中，速度减小、高度增加，动能转化为重力势能，故B正确，不符合题意； C．运动员从最高点下落时，先是重力势能转化为动能，接触蹦床后，动能转化为弹性势能，因此动能先增大后减小，故C正确，不符合题意； D．运动员从最高点到最低点的过程中，高度不断降低，重力势能不断减小，故D正确，不符合题意。 故选A。 5．蹦床运动是奥运会体操项目之一。比赛时运动员借助弹力床将身体弹向空中，在空中做各种体操动作的竞技运动。某次比赛时运动员从O点落下经弹力床最低点A后再次弹回O点，从O到A点的距离为l，如图甲所示。若不计空气阻力，请在图乙中画出此过程中运动员的动能Ek随通过的路程s变化关系的大致图像。 【答案】 【详解】不计空气阻力，运动员开始动能为零，下落过程中，速度增大，动能增大，运动员接触弹力床后并继续向下运动过程中，弹力床的形变程度增大，弹力变大，一开始，弹力小于重力，运动员继续向下做加速运动，动能继续增大，弹力等于重力时，速度最大，动能最大，之后当弹力大于重力时，运动员继续向下做减速运动，动能减小，当运动员下落到最低点时（不接触地面），速度为零，其动能为零，此后，弹力床的弹性势能又会转化为运动员的机械能，使运动员向上弹起，弹力大于重力，速度增大，动能增大，当弹力等于重力，速度最大，动能最大，当运动员离开弹力床后，不计空气阻力，机械能守恒，动能转化为重力势能，速度减小，动能减小，当到达原来的位置，速度为零，动能为零。据此画出此过程中运动员的动能Ek随通过的路程s变化关系的大致图像如下： 6．武汉一景区推出“窝囊版”蹦极，五一期间吸引很多游客纷纷打卡，其原理是通过绳索调速系统，使游客跳下后能平稳缓慢降落。如图，游客从O点自由下落较小的距离后，到达A点弹性绳自然伸直，A到B为第一缓冲区，通过B点之后以不超过5km/h的速度匀速下降到达最低点C，若不计空气阻力，下列说法正确的是（　　） A．游客从O点到A点过程中，人减小的重力势能全部转化为动能 B．到达A点时，弹性绳的弹性势能最小，人的动能最大 C．游客从O点运动到B点过程中，机械能守恒 D．游客从B点到C点过程中，人的重力势能转化为动能和弹性势能 【答案】A 【详解】A．分析图可知：游客在O点具有重力势能，游客从O点到A点过程中，若不计空气阻力，此过程中重力势能转化为动能，则人减小的重力势能全部转化为动能，故A正确； B．到达A点时，此时绳自然伸直，弹性绳的弹性势能为0，人具有重力势能和动能，由于到达A点时，弹性绳自然伸直，弹性绳没有形变，弹性绳对人没有拉力，人只受到重力，即人受到的合力向下，所以人的速度继续增大，故到达A点时，人的动能不是最大，故B错误； C．游客从O点到A点过程中，若不计空气阻力，此过程中重力势能转化为动能，则人减小的重力势能全部转化为动能，A到B为第一缓冲区，过A点后绳开始发生弹性形变，具有弹性势能，人的重力势能转化为人的动能和绳的弹性势能，故游客从O点运动到B点时，机械能先不变后减小，故C错误； D．游客通过B点之后，以不超过5km/h的速度匀速下降到达最低点C，此时游客的动能不变，则游客从B点到C点过程中，人的重力势能转化为绳的弹性势能，故D错误。 故选A。 7．如图是蹦极游戏的示意图，游戏者从高处O点开始下落，A点是弹性绳自然下垂时绳下端的位置，B点是游戏者第一次下落所能到达的最低位置。下列说法正确的是（    ） A．游戏者由O点向A点下落的过程，人的机械能转化为绳的弹性势能 B．游戏者由O点向A点下落的过程，人的重力势能逐渐转化为其动能 C．游戏者由A点向B点下落的过程，绳的弹性势能转化为人的机械能 D．游戏者由B点回弹再上升的过程，人的机械能转化为绳的弹性势能 【答案】B 【详解】A．游戏者由O点向A点下落的过程，绳没有发生弹性形变，绳的弹性势能为零，不是人的机械能转化为绳的弹性势能，故A错误； B．游戏者由O点向A点下落的过程，高度逐渐降低，速度逐渐增大，人的重力势能减小，人的重力势能逐渐转化为其动能，故B正确； C．游戏者由A点向B点下落的过程，绳子弹性形变从零逐渐增大，弹性势能逐渐增大，人的机械能转化为绳的弹性势能，故C错误； D．游戏者由B点回弹再上升的过程，绳子弹性形变逐渐减小，绳的弹性势能逐渐减小，绳的弹性势能转化为人的机械能，故D错误。 故选B。 六、单摆与滚摆（共7小题） 1．某同学组装了如图所示的滚摆，将滚摆从最高处由静止释放，观察到滚摆上下往复运动几次后最终静止下来。下列说法正确的是（    ） A．滚摆上升时，重力势能转化为动能 B．滚摆下降时，它的重力势能减小，机械能增大 C．滚摆每次到达最高点的重力势能都比上次小 D．滚摆到达最低点时，若所有外力消失，它将保持静止 【答案】C 【详解】A．滚摆上升时，质量不变，高度升高，重力势能增大，速度减小，动能减小，不是重力势能转化为动能，故A错误； B．滚摆下降时，质量不变，高度减小，它的重力势能减小，滚摆上下往复运动几次后最终静止下来，说明存在空气阻力，机械能转化为内能，机械能减小，故B错误； C．由于存在空气阻力，机械能减小，滚摆每次到达最高点时动能都为零，机械能是动能和势能的总和，因此重力势能都比上次小，故C正确； D．滚摆下降时，重力势能除转化为内能外转化为动能，除最终停下外，滚摆到达最低点时，速度是下降时的最大值，速度不为零，若所有外力消失，它将保持匀速直线运动，最终停下时，若所有外力消失，它将保持静止，故D错误。 故选C。 2．如图所示，将一个小球用细线悬挂起来，让小球从A点静止释放，小球从A点摆动到C点又往回摆动，小球左右摆动多次最终静止在B点。下列说法正确的是（　　） A．小球从A点摆动到B点，动能转化为重力势能 B．小球从B点摆动到C点，重力势能转化为动能 C．小球在C点时的重力势能小于在A点时的重力势能 D．小球摆动到C点时速度为零，受到的力是平衡力 【答案】C 【详解】A．小球从A点摆动到B点，质量不变，高度降低，重力势能减小，重力势能转化为动能，速度越来越快，故A错误； B．小球从B点摆动到C点，质量不变，高度升高，重力势能增大，动能转化为重力势能，速度越来越小，故B错误； C．由于小球左右摆动多次最终静止在B点，说明存在空气阻力，小球运动过程中机械能逐渐减小，小球在C点时和A点时的速度都为零，动能为零，小球从A点摆到C点，小球在C点时的机械能小于在A点时的机械能，机械能是动能和势能的总和，因此小球在C点时的重力势能小于在A点时的重力势能，故C正确； D．小球摆动到C点时速度为零，但受到的竖直向下的重力和沿绳方向的拉力不在一条直线上，受到的力不是平衡力，故D错误。 故选C。 3．如图所示，在竖直平面内用轻质细线悬挂一小球，将小球拉至A点，由静止释放，不计空气阻力，细线一直保持拉直状态，当小球越过竖直线OF摆动到B点时细线断裂。若A、B两点高度相等，则细线断裂后瞬间小球将大致沿_________（选填“BC”“BD”或“BE”，下同）方向运动；若B点的高度较A点低，则细线断裂后瞬间小球将大致沿_________方向运动。 【答案】 BE BC 【详解】[1]由于小球由A点静止释放，不计空气阻力，若B点与A点等高，小球的机械能是不变的，所以小球在B点时的速度为零，当细线断裂时，小球只受重力作用而竖直下落，将沿BE方向运动。 [2]若B点的高度比A点低，此时小球在B点速度不为零，速度方向是斜向上的，细线断裂后瞬间，小球由于惯性，将沿BC方向运动。 4．用绳子将一把铁锁悬挂起来，把铁锁拉到靠近鼻子的点，头保持不动，当手轻轻松开铁锁后，铁锁会摆出去。铁锁向前摆到最低点，再摆到右侧最高点，继续摆回来的过程中，请利用物理知识解释以下问题。 (1)铁锁在哪个位置的动能最大？ (2)铁锁摆回时会碰到鼻子吗？请你分析原因。 【答案】(1)B (2)见解析 【详解】（1）铁锁在摆动过程中，质量不变。从到，重力势能转化为动能，到点时，重力势能最小，动能最大；从到，动能转化为重力势能，动能减小。所以铁锁在位置的动能最大。 （2）铁锁在摆动过程中，由于受到空气阻力的作用，一部分机械能会转化为内能，机械能总量逐渐减小。铁锁摆回时，能达到的最高位置的机械能小于初始点的机械能，所以摆回时的最高点低于点，不会碰到鼻子。 5．如图是滚摆完成一次下降和上升的示意图。该过程中，滚摆处于甲、乙位置时，动能______（相同/不同），上升到最高点时滚摆的动能______（等于/不等于）0，整个过程滚摆机械能______（不变/减小）。 【答案】 不同 等于 减小 【详解】[1][2][3]整体过程中，滚摆的质量不变，由图可知，滚摆起点位置的高度大于滚摆上升的最高高度，由重力势能影响因素可知，滚摆起点位置的重力势能大于滚摆上升到最高位置的重力势能，而这两个位置时的速度为零，由动能影响因素可知，这两个位置时的动能为零，而机械能等于重力势能加动能，因此滚摆起点位置的机械能大于滚摆上升到最高位置的机械能，说明滚摆在运动的过程中机械能在不断的减小，因此滚摆乙位置时的机械性能小于在甲位置时的机械能，由于甲、乙两位置滚摆的高度相同，由重力势能影响因素可知，滚摆在甲、乙两位置时的重力势能相等，因此滚摆在乙位置时的动能小于在甲位置时动能，即该过程中，滚摆处于甲、乙位置时重力势能相同，动能不同。 6．如图所示，小明把一个铁锁用绳子悬挂起来，将铁锁拉至自己的鼻尖处A点，由静止释放，铁锁向前摆动至最高点B点。请问： (1)铁锁从A点向下摆动的过程中，重力势能和动能分别是如何变化的； (2)待铁锁再次摆回时会不会打到鼻尖，请判断并说明理由。 【答案】(1)重力势能减小，动能增大 (2)见详解 【详解】（1）铁锁从A点向下摆动到最低点的过程中，质量不变，高度变小，则重力势能减小，但速度变大，则动能增大，所以铁锁从A点向下摆动的过程中，重力势能减小，动能增大，重力势能转化为动能。 （2）铁锁在摆动过程中，要克服空气阻力等做功，机械能会减小。最初在A点时铁锁具有一定的机械能，再次摆回时机械能减小了，其能够达到的最大高度会低于A点，所以铁锁再次摆回时不会打到鼻尖，因为铁锁在摆动过程中克服阻力做功，机械能减小，再次摆回时最大高度低于A点。 7．如图所示，小球在A点由静止开始释放，向右侧摆动，B点是小球摆动的最低点，C点是小球摆动到右侧的最高点，且A、C两点到B点的竖直距离hA＞hC；在小球从A点摆动到C点的过程中，下列说法正确的是（　　） A．小球的机械能总量保持不变 B．在A点小球的机械能最大 C．小球的势能始终保持减小 D．从A到B点小球的势能全部转化为动能 【答案】B 【详解】A．如果小球没有能量损耗，那么C点的高度应该和A点的高度相同，由图可知，C点高度低于A点，则从B到C的过程中有能量损耗，机械能逐渐减小，故A错误； B．因为小球运动时不断克服空气阻力做功，从而消耗机械能，所以开始时在A点小球的机械能最大，故B正确； C．从B到C，小球的高度逐渐增大，因此它的重力势能逐渐增大，故C错误； D．从A到B的过程中，小球的重力势能转化为动能和内能，故D错误。 故选B。 七、机械能综合分析（共10小题） 1．水碓 我国古代劳动人民很早就利用动能和势能的相互转化发明了农业生产机械。上图是我国古代的一种水力舂米机械——水碓。工作时，水流推动大轮转动，带动轴上的拨板依次不断向下挤压碓杆，从而使石锤抬起，水的动能转化为石锤的___________能，然后石锤落下，石锤的重力势能又转化为石锤的___________能，石锤再对下面的米做功。 【答案】 重力势 动 【详解】[1]石锤被抬高时，质量不变，高度增大，石锤的重力势能增大，所以水的动能转化为石锤的重力势能。 [2]石锤落下时，石锤的重力势能减小，动能增大。所以石锤落下时，石锤的重力势能又转化为石锤的动能。 2．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。 3．如图为某火星探测器在轨运动的轨迹图。在远火点运动向近火点的过程中，重力势能______（选填“增大”或“减小”，下同），动能______，所以近火点的速度______（选填“>”、“<”或“=”）远火点的速度。 【答案】 减小 增大 > 【详解】[1][2][3]在远火点运动向近火点的过程中，火星探测器的质量不变，高度降低，重力势能减小，动能增大，速度增加，所以近火点的速度大于远火点的速度。 4．如图甲所示的是人造地球卫星随火箭加速上升的情景：如图乙所示的是人造地球卫星沿椭圆轨道绕地球运行的情景，离地球最近的点叫近地点，最远的点叫远地点。下列说法中正确的是（　　） A．图甲：在加速上升的过程中，人造地球卫星的动能转化为重力势能 B．图乙：在运行过程中，当人造地球卫星从远地点向近地点运行时，动能转化为重力势能 C．图乙：在运行过程中，当人造地球卫星从近地点向远地点运行时，其速度减小 D．在甲、乙两图中，人造地球卫星的机械能都不变 【答案】C 【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，故A错误； B．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。从远地点向近地点运行时，质量不变，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，故B错误； C．从近地点向远地点运行时，质量不变，高度变大，重力势能增大，速度减小，动能减小，动能转化为重力势能，故C正确； D．图甲中卫星的机械能增加，图乙中卫星的机械能不变，故D错误。 故选C。 5．2024年9月25日8时44分，我国向太平洋相关公海海域成功发射了一枚携载训练模拟弹头的东风-31AG洲际弹道导弹，引起国内外广泛关注。如图为洲际弹道导弹的飞行弹道示意图，其中AB为依靠火箭发动机助推升空的主动弹道，B为火箭发动机关机点，BD为依靠惯性飞行的被动弹道。在发射过程中，下列分析不正确的是（　　） A．导弹在BC段动能转化为重力势能 B．导弹在远地点时，若所有外力突然消失，导弹将竖直下落 C．导弹在BD段机械能不变 D．导弹在CD段重力做了功 【答案】B 【详解】A．BD段在大气层外，不受到空气阻力，且火箭发动机没有工作，所以导弹在由B到C的过程中，只存在动能和重力势能的相互转化，此过程中导弹的速度变小，位置变高，所以动能减小，重力势能变大，所以此过程中，导弹的动能转化为重力势能，故A正确，不符合题意； B．导弹在C点时，有水平方向的速度，若所有外力突然消失，根据牛顿第一定律可知，导弹将做匀速直线运动一直运动下去，故B不正确，符合题意； C．BD段在大气层外，不受到空气阻力，且火箭发动机没有工作，所以只存在动能和重力势能的相互转化，机械能守恒，故C正确，不符合题意； D．导弹受到竖直向下的重力，导弹在由C到D的过程中，在竖直方向上移动一段距离，所以此过程中重力做了功，故D正确，不符合题意。 故选B。 6．如图甲所示，在一个罐子的盖和底各开两个小洞，将小铁块用细绳绑在橡皮筋的中部穿入罐中，橡皮筋两端穿过小洞用竹签固定，如图乙为其截面图。做好后如图丙所示，将该罐子从斜面A点由静止释放，滚到水平面D点停止，然后返回，自行滚上斜面的B点停止后又滚下斜面……如此往返，最后停在水平面上。下列说法正确的是（　　） A．罐子从A点滚到D点的过程中，动能先增大后减小 B．罐子从D点滚到C点过程中，弹性势能全部转化为动能 C．第一次来回滚动过程中，两次经过C点的动能大小相同 D．罐子滚动过程中，机械能总量保持不变 【答案】A 【详解】A．罐子从A点滚到C点的过程中，重力势能一部分转化为动能，一部分转化为弹簧的弹性势能，还有一部分克服摩擦做功，动能逐渐变大，从C点到D点过程，物体需要克服阻力做功，速度逐渐变小，最后为0，动能减小，故动能先增大后减小，故A正确； B．罐子从D点滚到C点过程中，一部分弹性势能转化为动能，另一部分克服阻力做功，故B错误； CD．罐子来回滚动过程，需要克服阻力做功，机械能减小，故第一次来回滚动过程中，两次经过C点的动能大小不同，故CD错误。 故选A。 7．如图所示是高山滑雪极限运动的示意图，运动员从最高处A点下滑，经过起跳点B点后在空中飞行，再在着陆坡上C点着陆，经一段滑行后静止。则下列说法正确的是（　　） A．运动员在A点时重力势能最大 B．运动员在空中飞行过程中，动能不变 C．运动员从A点到B点的过程中，重力势能转化为动能 D．运动员从A点到C点的过程中机械能不变 【答案】A 【详解】A．重力势能的大小与物体的质量和高度有关；运动员在A点时，高度最高，质量不变，此时重力势能最大，故A正确； B．动能的大小与物体的质量和速度有关；运动员在空中飞行过程中，速度不断变化，所以动能是变化的，故B错误； C．运动员从A点到B点的过程中，高度先变小后变大，速度先增大后减小，质量不变，所以是重力势能先转化为动能，动能再转化为重力势能，故C错误； D．运动员从A点到C点的过程中，由于存在摩擦等阻力，需要克服阻力做功，机械能会减小，故D错误。 故选A。 8．“过山车”是一项惊险刺激的游乐项目。某过山车的运行轨道如图甲所示。经过安全质检后，在开始旅行时，过山车靠一个机械装置推上最高点A，此时过山车处于静止状态。但从第一次下行后，就不再有任何装置为过山车提供动力了。在过山车运动过程中，轨道随后的最高点会逐渐降低。（简易模型如图乙所示） (1)过山车第一次能够下行，动能主要来源于______能。 (2)结合能量转化的知识说明为什么相邻的B点比出发平台的A点设计得更低。 【答案】(1)重力势 (2)见解析 【详解】（1）过山车在最高点A时处于静止状态，具有重力势能。第一次下行时，重力势能转化为动能，所以动能主要来源于重力势能。 （2）因为过山车与轨道间有摩擦，部分机械能转化为内能，这样过山车就不能达到原来的高度，所以B点比A点设计得更低。 9．如图甲所示运动员的跳远抓拍，运动员在跑道上沿直线助跑，其跳远的几个阶段简化如图乙所示，若不考虑空气阻力，则下列说法正确的是（    ） A．运动员助跑后靠自身的惯性，可以提高跳远成绩 B．运动员在空中运动时，所受合力大小不变 C．运动员从起跳到最高点的过程中，动能减小，机械能减小 D．运动员从最高点到落地点的过程中，运动状态发生改变 【答案】ABD 【详解】A．运动员助跑后，由于惯性，能保持原来的运动状态，从而提高跳远成绩，故A正确； B．不考虑空气阻力，运动员在空中只受重力，合力大小等于重力大小，保持不变，故B正确； C．不考虑空气阻力，运动员从起跳到最高点的过程中，动能转化为重力势能，动能减小，但机械能守恒（机械能不变），故C错误； D．运动员从最高点到落地点的过程中，速度的大小和方向都发生变化，运动状态发生改变，故D正确。 故选ABD。 10．将皮球从离地某一高度O点处水平抛出，球落地后又弹起。它的部分运动轨迹如图所示。下列说法正确的是（    ） A．皮球经过A 点和B点时的动能相等 B．皮球从O点到D点的过程中机械能守恒 C．皮球从B点到C点的过程中重力势能一直在变大 D．若将皮球表面涂黑，则会在地面M、N两点留下两个大小不等的黑色圆斑 【答案】D 【详解】AB．如图所示，皮球弹跳高度越来越低，可知机械能逐渐减小，机械能是动能与势能之和，A点、B点高度相同，即重力势能相同，则A点动能大于B点动能，故AB错误； C．皮球从B点到C点的过程中高度先增大后降低，重力势能先增大后减小，故C错误； D．皮球在M和N点撞击地面时，动能不同，根据转换法，若将皮球表面涂黑，则会在地面M、N两点留下两个大小不等的黑色圆斑，故D正确。 故选D。 试卷第2页，共38页 / 学科网（北京）股份有限公司 $ 11.4 动能和势能 一、探究动能的影响因素（共5小题） 二、探究重力势能的影响因素（共7小题） 三、弹性势能及影响因素（共6小题） 四、动能与势能（共8小题） 五、蹦床与蹦极（共7小题） 六、单摆与滚摆（共7小题） 七、机械能综合分析（共10小题） 一、探究动能的影响因素（共5小题） 1．图是“探究物体动能的大小与哪些因素有关”的实验装置，下列说法正确的是（　　） A．整个实验过程中机械能是守恒的 B．甲乙两图是为了探究动能的大小与速度的关系 C．乙丙两图是为了探究动能的大小与质量的关系 D．甲丙两图是为了探究动能的大小与高度的关系 2．为了探究物体的动能大小与哪些因素有关，小明设计了如下实验。实验中让钢球从斜面上某个高度由静止沿斜面滚下，在底部与静止在水平面上的木块发生碰撞，木块沿水平方向向右运动直至停止，其中h2＞h1不考虑空气阻力。 (1)本实验中的研究对象是________（选填“钢球”或“木块”），通过观察________来判断它的动能大小。 (2)在图甲、乙中，h2＞h1，观察实验现象，得出结论：________。 (3)实验中，钢球碰撞木块后继续向前运动一段距离，则开始时钢球的重力势能________（选填“＞”、“＜”或“＝”）木块克服摩擦力所做的功。若完成了图乙操作后，在做图丙所示的实验时，木块滑出了水平木板，如果仅对图丙所示的实验进行改进，下列措施中可行的是（填写序号）( ) A．换质量更大的木块 B．降低钢球开始的高度 C．换质量大于m2的钢球 D．换质量小于m1的钢球 (4)小华还利用图丁来研究动能和势能相互转化，图中两个相同的光滑弧形槽，一个为凸形，一个为凹形，A、B两个相同的钢球分别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，A小球通过凸形槽的时间为t1，B小球通过凹形槽的时间为t2，则通过时间较长的是小球________（选填“A”或“B”）。 3．某实验小组在“探究影响动能大小的因素”实验中，准备的器材有：质量分别为m、2m的钢球、木块和斜面等。实验过程如图： (1)本实验是通过________________________来反映钢球动能大小的。 (2)为了探究物体动能大小与质量的关系，应选择________两图进行实验分析。 (3)实验中为了探究动能大小与速度的关系，应让质量相同的钢球，从同一斜面的________（选填“相同质量”或“不同高度”）由静止滚下。实验现象表明：当质量一定时，钢球速度越大，动能越________。这个结论可用来解释汽车________（选填“超速”或“超载”）带来的危害。 (4)实验装置中，如果水平面光滑，能否完成本实验的探究内容？并说明理由：___________。 4．在学习了质量和速度会影响物体的动能之后，小鑫想要探究“超载”与“超速”对交通安全事故的影响，他用质量不同的两个钢球M和m（M的质量大于m），分别从不同的高度H和h（H＞h）由静止开始滚下，观察木块被撞击后移动的距离，实验过程如图所示。 (1)实验中利用的是______（选填“钢球”或“木块”）到达水平面时的动能； (2)根据甲、乙两图，小鑫得出了“超速可能会对交通事故带来影响”的初步结论，此结论还需要补充的前提条件是__________________； (3)比较______两图，可以探究超载对交通事故的影响。由（2）（3）实验联想到某段道路限速牌上标有“100”和“80”字样，则______（选填“大客车”或“小轿车”）的限速应该是80km/h； (4)实验中钢球撞击木块后，木块继续向前运动一段距离直到静止，请判断钢球在斜面起点具有的重力势能E与木块克服摩擦力所做的功W的大小关系，并说明理由：__________________。 5．小明在查找相关资料时发现，大部分重大交通事故是汽车超载、超速造成的。基于此小明猜想物体动能的大小可能与物体的质量和物体的速度有关，要进一步探究“物体动能的大小与物体质量和速度的关系”，实验装置如图所示。 (1)实验中，通过________________________控制小车的初速度，通过__________________间接反映小车动能的大小； (2)本实验使用小车相比使用小球的优点是：____________________________________； (3)实验数据如下表所示，分析第______三次实验数据，可以得出结论：当物体的速度一定时，质量越大，动能越大；分析第1、4、5三次实验数据，可以得出结论：________________________； 实验次数 1 2 3 4 5 小车的质量 10 20 30 10 10 小车释放的高度 5 5 5 10 15 木块移动的距离 10 18 29 38 86 (4)由结论可知，高速公路上小汽车限制的最高速度比大卡车限制的最高速度______（选填“大”或“小”）。 二、探究重力势能的影响因素（共7小题） 1．在“探究影响压力作用效果因素”与“探究影响重力势能大小因素”两个实验中，均可通过如图所示器材完成实验。以下关于两个实验的四个判断中正确的是（　　） A．需要观察小桌陷入沙中的深度得结论 B．后者实验中小桌不需要倒放在沙桶中 C．前者实验不需要将木块从一定高度自由释放 D．选用大小不同的木块是为了改变相同的物理量 2．随着高层建筑增多，高空抛物、坠物成为“城市上空的痛”。有报道指出，一个空易拉罐从15楼抛下可砸破头骨，从25楼抛下可致人死亡。我国已立法惩处构成犯罪的高空抛物、坠物行为。请你设计实验说明高空抛物坠物的危害，并为社区楼房外墙建设、装修时防止高空坠物提出一条合理化建议。 （1）实验器材：________________________ （2）实验步骤：________________________ （3）实验结论：________________________ （4）合理建议：________________________ 3．在探究“物体重力势能的大小与哪些因素有关”时，让A、B两个质量不同的铅球从沙坑表面上方由静止释放，铅球落下后陷入沙子中，实验情景如图甲所示。 (1)实验中通过比较______来判断铅球重力势能的大小。 (2)由实验情景甲可得出结论：当______一定时，物体的______越大，重力势能越大。 (3)若要探究物体重力势能与高度的关系，则需用______的两个铅球，让两球___________，比较它们陷入沙子中的深度。 (4)如图乙所示，C球由静止下落，D球沿光滑弯曲管道由静止滑下。实验表明，物体重力势能的大小与____________。 4．高空抛物危害大，民法典规定，高空抛物造成他人伤害的，需承担法律查任。高空抛物的破坏程度与什么因素有关呢？实验小组根据生活中经验，猜想高空抛物的破坏程度可能与物体的质量、下落高度有关。利用细沙、质量不同的小球、刻度尺进行模拟实验，并设计了如下表所示的实验数据记录表格： 实验序号 1 2 3 4 5 质量 ★ 小球陷入沙坑的深度 (1)表格中，★的内容为______； (2)实验时，通过比较______反映高空抛物的破坏程度； (3)要探究高空抛物的破坏程度与物体下落高度的关系，应进行的实验操作是______。 5．小泉在研学时发现，强夯机（如图a所示）在打夯时，将地面砸出的深坑。小组的同学们设计了图b所示的“模拟打桩”实验，探究物体重力势能的大小与哪些因素有关。已知物体质量m甲= m乙，实验时，让物体从木桩正上方某一高度自由下落，将木桩打入沙中。 (1)甲、乙、丙都由静止释放，目的是控制物体的初始动能为___________J；木桩下端做得尖，是为了增大___________，方便打入沙中； (2)由图b可判断：物体___________（选填“甲”“乙”或“丙”）释放前的重力势能最小，甲和丙质量的关系是m甲___________m丙。 (3)通过图b中A、B两木桩被打入沙中的深度，可以得出初步结论：物体质量相同，下落的___________越大，具有的重力势能越大；由图b中B、C两木桩被打入沙中的深度相同，物体乙、丙___________能力相同。 6．在探究“重力势能的大小与哪些因素有关”的实验中，重物A、B、C的质量关系为，木桩相同。木桩和重物位置如图甲所示。重物静止释放后，木桩被打击陷入沙中的情形如图乙所示，重物B、C将木桩打入沙中的深度相同。 (1)重物自由下落打击木桩，通过观察木桩陷入沙中的深度判断______（选填“重物”或“木桩”）的重力势能大小。这种研究方法是______（选填“控制变量法”或“转换法”）； (2)比较______两个重物将木桩打入沙中的深度，可判断重力势能的大小和重物下落高度的关系，得出的结论是：质量相同的物体，被提升的高度越高，重力势能越大； (3)结合（2）中的实验结论，通过比较B和C两个重物将木桩打入沙中的深度____（选填“能”或“不能”）得出物体的重力势能与其质量有关的结论； (4)如图丙所示，是某一重物从某高度处由静止下落的过程中，下落高度与时间的关系图。在下面的四个选项中，描述重力对该重物做功大小与下落时间关系最接近的图线是______； A． B． C． D． (5)结合本实验和所学知识，分析图丁所示的水坝，发电机安装在______位置较为合理（选填“C”或“D”）。 7．在生活中有很多事件都与能量息息相关，兴趣小组的同学挑选了生活中两个跟能量有关的事件进行了分析研究。 （1）同学认为车祸的危害程度与汽车的动能大小有关，于是他们进行了如下探究： 【提出问题】汽车的动能大小跟什么因素有关？ 【猜想假设】由“十次车祸九次快”可猜想：汽车的动能可能跟________有关；由“安全驾驶莫超载”可猜想：汽车的动能可能跟________有关。 【进行实验】他们做了如图甲乙丙所示的三次实验：用小球模拟汽车，让小球从斜槽的某一高度由静止开始滚下，碰到水平面上的物块，将物块撞出一段距离。通过观察________（选填“小球”或“物块”）移动的距离来比较动能的大小。 【分析论证】分析甲、丙两图的实验现象，可以初步得到的结论是：当________相同时，速度越大，动能越大。 【实践应用】用甲、乙两图的实验现象所得到的结论，可以解释汽车________（选填“超载”或“超速”）行驶时危险性大的原因。 （2）兴趣小组的同学还认为高空抛物的危险程度与物体的重力势能大小有关，于是他们利用装有细沙的盒子、小桌、砝码等器材，探究“重力势能的大小与哪些因素有关”，其过程如图丁戊己所示。 ①兴趣小组通过观察________来判断重力势能的大小。 ②图丁和图己是探究________与重力势能大小的关系。 三、弹性势能及影响因素（共6小题） 1．如图所示，在弹性限度内，橡皮筋被拉得越长，“子弹”就会被射得越远，这说明橡皮筋的弹性势能与其________有关；“子弹”被弹出去的过程中，橡皮筋的弹性势能转化为“子弹”的________能。 2．如图所示，弹性板上压的重物越重，弹性板弯曲程度就越________（选填“大”或“小”），与重物所受重力相互平衡的是________（选填“支持力”、“压力”或“摩擦力”），弹性板弯曲时具有________能。 3．如图为撑杆跳运动员跃过横杆前的一个情景。下列说法中正确的是（   ） A．杆的形状改变是因为受到力的作用 B．杆对人没有力的作用 C．杆所发生的形变为塑性形变 D．人在上升时，杆的弹性势能逐渐增大 4．小明同学发现家中的瓶装洗手液只需按下上端的出液口，洗手液就会流出，他拆开洗手液瓶子，发现其内部构造与活塞式抽水机相似。如图，当向下按压活塞时，弹簧被压缩，弹性势能变_________，单向阀门_________在液体压强作用下打开，液体向上流动，放手后，活塞在弹簧的作用下向上恢复原位，该阀门关闭，在气压作用下，液体向上流动，另一阀门打开。 5．如图是小华制作的抛掷装置，橡皮筋一端固定在木条上，另一端可挂在位置不同的挂钩上。如图甲所示，先将小球用手指按压在木条一端的瓶盖内，橡皮筋被拉紧；松开手指后，如图乙所示，在橡皮筋的拉力作用下木条绕转轴转动，将小球抛出。下列有关说法正确的是（    ） A．手指下压木条使橡皮筋被拉紧的过程中，木条属于省力杠杆 B．橡皮筋可调的一端挂在离转轴最近的挂钩上时弹性势能最小 C．小球离开瓶盖在空中飞行时，运动状态不断发生改变 D．该抛掷装置抛出小球的整个过程中，没有对小球做功 6．小明看到运动员拉弓射箭时，弓拉得越弯，箭射得越远。小明猜想：弹性势能的大小可能与物体的弹性形变有关。 (1)为验证其猜想是否正确，他设计了如图所示的实验（弹簧被压缩后未超过其弹性限度），将同一个弹簧压缩_______（填“相同”或“不同”）的长度，将小球置于弹簧的右端，松开后小球碰到同一位置的相同木块上，分析比较木块_______，从而比较弹性势能的大小，这种比较弹性势能的物理方法称为_______。 (2)若水平面绝对光滑，本实验将_______（填“能”或“不能”）达到探究目的。为什么？_______。 (3)小明根据实验现象认为：小球推动木块移动一段距离后都要停下来，所以弹簧、小球和木块所具有的机械能最终都消失了。你认为小明的观点是_______（填“正确”或“不正确”）的。 四、动能与势能（共8小题） 1．2025年4月30日13时08分，神舟十九号载人飞船返回舱在东风着陆场成功着陆。返回舱在进入大气层一段时间后，由于受空气阻力作用会匀速下降，此过程中，动能___________，势能___________，机械能___________（选填“增大”“减小”或“不变”）。 2．2025年央视春晚节目《秧BOT》将东北秧歌和现代科技元素结合。如图所示机器人将手绢旋转起来，随后抛向空中，手绢上升过程中，手绢的重力势能__________，动能___________，机器人抬起一只脚时对地面的压强___________（均选填“变大”、“不变”或“变小”）。 3．图甲时刻，小车A与物体B 一起向右做匀速直线运动，在图乙时刻，小车A与正前方的墙壁发生碰撞，之后物体B发生移动，最终与墙壁发生碰撞。请在图丙中画出从图甲时刻到与墙壁发生碰撞的过程中，物体B的动能随位置变化关系的大致图像。 4．如图所示，无人机可作为比赛现场的航拍设备。关于无人机的说法正确的是（　　） A．此无人机加速上升时，动能转化为重力势能 B．此无人机加速上升时，动能增大，机械能增大 C．此无人机匀速下降时，重力势能不变，机械能减小 D．此无人机匀速下降时，动能转化为重力势能 5．体积相同的实心铜球和木球在水平地面上以相同的速度做匀速直线运动，下列说法正确的是（　　） A．铜球的动能大，机械能小 B．木球的动能大，机械能小 C．铜球的动能大，机械能大 D．木球的动能大，机械能大 6．我国于今年启动eVTOL商业化试运营。eVTOL是一种无需跑道、可垂直起降的电动飞行器。飞行器在低空水平匀速直线飞行过程中，下列说法正确的是（　　） A．飞行器的动能增大 B．乘客的重力势能增大 C．飞行器的机械能不变 D．乘客的机械能减小 7．我国现代农业已进入信息化和数字化时代，农用机械已能通过北斗导航系统实现精准作业，它们是利用 _____（选填“超声波”、“电磁波”或“红外线”）来传递信息的。如图所示，正在喷洒农药的无人机水平匀速飞行，无人机处于_______（选填“平衡”或“非平衡”）状态，在喷洒农药过程中无人机机械能_______（选填“增大”、“减小”或“不变”）； 喷洒农药的过程中，飞机所受的升力对飞机______ （选填“做功”或“不做功”）。 8．2024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 五、蹦床与蹦极（共7小题） 1．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。 2．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 3．如图所示，跳水运动员在向下压跳板的过程中，压跳板的力使跳板发生________，然后跳板将运动员弹向空中，从板压至最低位置开始到运动员弹起离开跳板前过程中的能量转化是：________。 4．蹦床属于体操运动的一种，是一项运动员利用蹦床的反弹在空中表现杂技技巧的竞技运动，有“空中芭蕾”之称。如图所示是运动员做蹦床运动的情景，他离开蹦床向上运动到一定高度又落在蹦床上，直至最低点的过程中（不计空气阻力和碰撞时的能量损失）。下列说法错误的是（　　） A．运动员从最高点到最低点的过程中，运动员的机械能不变 B．运动员离开蹦床向上运动的过程中，动能转化为重力势能 C．运动员从最高点到最低点的过程中，动能先增大后减小 D．运动员从最高点到最低点的过程中，重力势能不断减小 5．蹦床运动是奥运会体操项目之一。比赛时运动员借助弹力床将身体弹向空中，在空中做各种体操动作的竞技运动。某次比赛时运动员从O点落下经弹力床最低点A后再次弹回O点，从O到A点的距离为l，如图甲所示。若不计空气阻力，请在图乙中画出此过程中运动员的动能Ek随通过的路程s变化关系的大致图像。 6．武汉一景区推出“窝囊版”蹦极，五一期间吸引很多游客纷纷打卡，其原理是通过绳索调速系统，使游客跳下后能平稳缓慢降落。如图，游客从O点自由下落较小的距离后，到达A点弹性绳自然伸直，A到B为第一缓冲区，通过B点之后以不超过5km/h的速度匀速下降到达最低点C，若不计空气阻力，下列说法正确的是（　　） A．游客从O点到A点过程中，人减小的重力势能全部转化为动能 B．到达A点时，弹性绳的弹性势能最小，人的动能最大 C．游客从O点运动到B点过程中，机械能守恒 D．游客从B点到C点过程中，人的重力势能转化为动能和弹性势能 7．如图是蹦极游戏的示意图，游戏者从高处O点开始下落，A点是弹性绳自然下垂时绳下端的位置，B点是游戏者第一次下落所能到达的最低位置。下列说法正确的是（    ） A．游戏者由O点向A点下落的过程，人的机械能转化为绳的弹性势能 B．游戏者由O点向A点下落的过程，人的重力势能逐渐转化为其动能 C．游戏者由A点向B点下落的过程，绳的弹性势能转化为人的机械能 D．游戏者由B点回弹再上升的过程，人的机械能转化为绳的弹性势能 六、单摆与滚摆（共7小题） 1．某同学组装了如图所示的滚摆，将滚摆从最高处由静止释放，观察到滚摆上下往复运动几次后最终静止下来。下列说法正确的是（    ） A．滚摆上升时，重力势能转化为动能 B．滚摆下降时，它的重力势能减小，机械能增大 C．滚摆每次到达最高点的重力势能都比上次小 D．滚摆到达最低点时，若所有外力消失，它将保持静止 2．如图所示，将一个小球用细线悬挂起来，让小球从A点静止释放，小球从A点摆动到C点又往回摆动，小球左右摆动多次最终静止在B点。下列说法正确的是（　　） A．小球从A点摆动到B点，动能转化为重力势能 B．小球从B点摆动到C点，重力势能转化为动能 C．小球在C点时的重力势能小于在A点时的重力势能 D．小球摆动到C点时速度为零，受到的力是平衡力 3．如图所示，在竖直平面内用轻质细线悬挂一小球，将小球拉至A点，由静止释放，不计空气阻力，细线一直保持拉直状态，当小球越过竖直线OF摆动到B点时细线断裂。若A、B两点高度相等，则细线断裂后瞬间小球将大致沿_________（选填“BC”“BD”或“BE”，下同）方向运动；若B点的高度较A点低，则细线断裂后瞬间小球将大致沿_________方向运动。 4．用绳子将一把铁锁悬挂起来，把铁锁拉到靠近鼻子的点，头保持不动，当手轻轻松开铁锁后，铁锁会摆出去。铁锁向前摆到最低点，再摆到右侧最高点，继续摆回来的过程中，请利用物理知识解释以下问题。 (1)铁锁在哪个位置的动能最大？ (2)铁锁摆回时会碰到鼻子吗？请你分析原因。 5．如图是滚摆完成一次下降和上升的示意图。该过程中，滚摆处于甲、乙位置时，动能______（相同/不同），上升到最高点时滚摆的动能______（等于/不等于）0，整个过程滚摆机械能______（不变/减小）。 6．如图所示，小明把一个铁锁用绳子悬挂起来，将铁锁拉至自己的鼻尖处A点，由静止释放，铁锁向前摆动至最高点B点。请问： (1)铁锁从A点向下摆动的过程中，重力势能和动能分别是如何变化的； (2)待铁锁再次摆回时会不会打到鼻尖，请判断并说明理由。 7．如图所示，小球在A点由静止开始释放，向右侧摆动，B点是小球摆动的最低点，C点是小球摆动到右侧的最高点，且A、C两点到B点的竖直距离hA＞hC；在小球从A点摆动到C点的过程中，下列说法正确的是（　　） A．小球的机械能总量保持不变 B．在A点小球的机械能最大 C．小球的势能始终保持减小 D．从A到B点小球的势能全部转化为动能 七、机械能综合分析（共10小题） 1．水碓 我国古代劳动人民很早就利用动能和势能的相互转化发明了农业生产机械。上图是我国古代的一种水力舂米机械——水碓。工作时，水流推动大轮转动，带动轴上的拨板依次不断向下挤压碓杆，从而使石锤抬起，水的动能转化为石锤的___________能，然后石锤落下，石锤的重力势能又转化为石锤的___________能，石锤再对下面的米做功。 2．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____________。 3．如图为某火星探测器在轨运动的轨迹图。在远火点运动向近火点的过程中，重力势能______（选填“增大”或“减小”，下同），动能______，所以近火点的速度______（选填“>”、“<”或“=”）远火点的速度。 4．如图甲所示的是人造地球卫星随火箭加速上升的情景：如图乙所示的是人造地球卫星沿椭圆轨道绕地球运行的情景，离地球最近的点叫近地点，最远的点叫远地点。下列说法中正确的是（　　） A．图甲：在加速上升的过程中，人造地球卫星的动能转化为重力势能 B．图乙：在运行过程中，当人造地球卫星从远地点向近地点运行时，动能转化为重力势能 C．图乙：在运行过程中，当人造地球卫星从近地点向远地点运行时，其速度减小 D．在甲、乙两图中，人造地球卫星的机械能都不变 5．2024年9月25日8时44分，我国向太平洋相关公海海域成功发射了一枚携载训练模拟弹头的东风-31AG洲际弹道导弹，引起国内外广泛关注。如图为洲际弹道导弹的飞行弹道示意图，其中AB为依靠火箭发动机助推升空的主动弹道，B为火箭发动机关机点，BD为依靠惯性飞行的被动弹道。在发射过程中，下列分析不正确的是（　　） A．导弹在BC段动能转化为重力势能 B．导弹在远地点时，若所有外力突然消失，导弹将竖直下落 C．导弹在BD段机械能不变 D．导弹在CD段重力做了功 6．如图甲所示，在一个罐子的盖和底各开两个小洞，将小铁块用细绳绑在橡皮筋的中部穿入罐中，橡皮筋两端穿过小洞用竹签固定，如图乙为其截面图。做好后如图丙所示，将该罐子从斜面A点由静止释放，滚到水平面D点停止，然后返回，自行滚上斜面的B点停止后又滚下斜面……如此往返，最后停在水平面上。下列说法正确的是（　　） A．罐子从A点滚到D点的过程中，动能先增大后减小 B．罐子从D点滚到C点过程中，弹性势能全部转化为动能 C．第一次来回滚动过程中，两次经过C点的动能大小相同 D．罐子滚动过程中，机械能总量保持不变 7．如图所示是高山滑雪极限运动的示意图，运动员从最高处A点下滑，经过起跳点B点后在空中飞行，再在着陆坡上C点着陆，经一段滑行后静止。则下列说法正确的是（　　） A．运动员在A点时重力势能最大 B．运动员在空中飞行过程中，动能不变 C．运动员从A点到B点的过程中，重力势能转化为动能 D．运动员从A点到C点的过程中机械能不变 8．“过山车”是一项惊险刺激的游乐项目。某过山车的运行轨道如图甲所示。经过安全质检后，在开始旅行时，过山车靠一个机械装置推上最高点A，此时过山车处于静止状态。但从第一次下行后，就不再有任何装置为过山车提供动力了。在过山车运动过程中，轨道随后的最高点会逐渐降低。（简易模型如图乙所示） (1)过山车第一次能够下行，动能主要来源于______能。 (2)结合能量转化的知识说明为什么相邻的B点比出发平台的A点设计得更低。 9．如图甲所示运动员的跳远抓拍，运动员在跑道上沿直线助跑，其跳远的几个阶段简化如图乙所示，若不考虑空气阻力，则下列说法正确的是（    ） A．运动员助跑后靠自身的惯性，可以提高跳远成绩 B．运动员在空中运动时，所受合力大小不变 C．运动员从起跳到最高点的过程中，动能减小，机械能减小 D．运动员从最高点到落地点的过程中，运动状态发生改变 10．将皮球从离地某一高度O点处水平抛出，球落地后又弹起。它的部分运动轨迹如图所示。下列说法正确的是（    ） A．皮球经过A 点和B点时的动能相等 B．皮球从O点到D点的过程中机械能守恒 C．皮球从B点到C点的过程中重力势能一直在变大 D．若将皮球表面涂黑，则会在地面M、N两点留下两个大小不等的黑色圆斑 试卷第2页，共38页 / 学科网（北京）股份有限公司 $