专题05 机械能（9大考点）-【压轴挑战】2025-2026 学年九年级物理上册同步培优训练（苏科版2024）

专题05 机械能 9大高频考点概览 考点01 探究影响物体动能大小的因素（共6小题） 考点02 动能大小与速度的关系（共5小题） 考点03 探究影响物体重力势能大小的因素（共5小题） 考点04 探究影响物体弹性势能大小的因素（共3小题） 考点05 机械能的概念（共5小题） 考点06 动能和重力势能的相互转化（共6小题） 考点07 动能和弹性势能的相互转化（共6小题） 考点08 机械能的守恒（共4小题） 考点09 机械能与其他形式的能之间的转化（共3小题） 地 城 考点01 探究影响物体动能大小的因素 1．小明想要探究“动能的大小与哪些因素有关”，做了如图所示的实验。 （1）小球从光滑斜面上某一高处自由滚到斜面底端时（忽略空气阻力），小球的 　　 　　 能转化为动能。小球动能的大小可通过观察 　　 　 　 的大小来判断，这种研究方法是 　　 　 （填“控制变量法”或“转换法”）； （2）若选择甲、乙两个图进行比较，可以研究动能大小与 　 　 的关系； （3）在研究小球动能与质量的关系时，小红提议可以在光滑的水平桌面上将同一根弹簧压缩相同的程度，分别弹出质量不同的小球去撞击木块，如图丁所示。撞击木块时小球的动能 　 　 （填“相等”或“不相等”），该方案 　 　 （填“正确”或“错误”）。 2．“探究物体的动能跟哪些因素有关”的实验中，让同一钢球从斜面上不同的高度由静止滚下，碰到同一木块上。实验的目的是探究钢球动能的大小与　 　 的关系；实验时，是通过观察　　 　 　 ，来判断钢球动能的大小。物理研究方法有许多，如“控制变量法”、“模型法”、“类比法”、“转换法”和“等效替代法”等，本实验利用了控制变量法和　　 　 　 。 3．为了探究动能大小的影响因素，利用斜面、钢球、木块等器材在同一水平面上开展了如图﹣1所示的探究活动。 （1）实验中，通过观察木块移动的距离长短，来判断钢球动能的大小，这种研究方法是 　　 　　 （选填“控制变量法”或“转换法”）；若水平面绝对光滑，本实验将　 （选填“能”或“不能”）达到探究目的。 （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 　　 　　 （选填“相同”或“不同”）的钢球，从同一斜面 　　 　　 （选填“相同”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 　 　。 （4）某同学用如图﹣2所示的方法探究动能的大小与速度的关系，他将相同质量的钢球从不同高度（h2＞h1）由静止开始释放，通过观察木块在铁板和毛巾上滑行的距离来判断钢球动能的大小，这种方法是 　　 　　 （选填“正确的”或“错误的”）。 4．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）实验中通过观察　　 　　 　　 来判断　 　 （选填“钢球”或“木块”）的动能大小；用来研究超速安全隐患时，我们应选择　　 　 两图所示实验来进行比较；若将甲、乙，两图中的木块均移走，并适当调节斜面倾角和钢球释放高度，　 　（选填“能”或“不能”）研究物体的动能大小与速度的关系。 （2）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 （3）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”）。 5．在“探究物体的动能跟哪些因素有关”的实验中，让不同质量的钢球从斜槽同一高度由静止开始滚下，将静止在水平面上的木块撞出一段距离，如图所示： （1）在钢球从斜槽滚下的过程中，钢球的重力势能转化为　 　 ； （2）实验表明，钢球质量越大，将木块撞得越远，对木块做功越 　 　，钢球的动能就越　 　 ； （3）在水平面上，被撞出的木块由于受到　 　力的作用而停下。假如水平面光滑且足够长，它将做直线运动。 6．如图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，两个木块的初始位置到斜面底端的距离相等。 （1）为完成实验，应使两个质量相同的小球从轨道上　 　 高度由静止释放（选填“相同”或“不同”）。 （2）实验中是通过 　　 　　 　　 来反映动能的大小，这种研究方法称为　 　 法。 （3）由图中场景可知，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，木块滑行一段距离后停下来，木块的机械能转化成 　 　 能。 地 城 考点02 动能大小与速度的关系 7．原长为l的橡皮筋一端固定在O点，另一端悬挂一个小钢球，将钢球从O点释放，钢球运动到A点后开始向上返回，O，A两点间距离为2l，如图则能反映钢球从O点运动到A点的过程中，其动能EK随运动距离s变化的关系图象可能是（　　） A． B． C． D． 8．图甲是投掷实心球的场景（不计空气阻力）。小明分析了实心球自脱手至落地过程的能量转化，画出了其重力势能的大小随时间变化的曲线如图乙所示。请回答下列问题： （1）在A到B的过程中，人对球 　 　 （填“有”或“没有”）做功。 （2）班中其他同学也模仿着画出此过程中实心球动能的大小随时间变化的大致曲线如图①②③，请选出其中正确的曲线是图 　 　 （填“①”或“②”或“③”）。 9．爸爸开车带着小明行驶在高速公路上，小明看到如图所示的标志牌，想起了学习过的“动能”的知识，请认真观察标志牌，提出一个最具有探究价值且易于探究的问题：　　 　　 　　 　 　 ；最终通过探究可以得出的结论是 　 　　 　　 　　 　　 　　 　　 　　 。 10．九年级物理课本中给出了一些物体的动能，如下表所示： 行走的牛 约60J 跑百米的运动员 约3×103J 飞行的步枪子弹 约5×103J 请根据表中的数据和所学的相关物理知识推断： （1）在质量和速度这两个物理量中，对动能影响较大的是　 　　 （填“质量”或“速度”） （2）物体的动能（E）与物体的质量（m）和运动速度（v）的定量关系，你认为正确的是下面的哪一个　 　 。 A．E＝mv B．E C．Emv2。 11．关于安全行车有很多警示语，其中“十次车锅九次快”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。如图，汽车载着木箱A向左做匀速直线运动，画出汽车突然减速时木箱A受到的力的示意图。 地 城 考点03 探究影响物体重力势能大小的因素 12．在探究“重力势能的大小与哪些因素有关”的实验中，重物的质量关系为mA＝mB≠mC，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。下列说法错误的是（ ） A．重物下落时，重物的重力势能转化为动能 B．木桩打入沙中的深度可以反映重物重力势能的大小 C．比较A、C可知，重物下落的高度越高，重力势能越大 D．若B、C将木桩打入沙中的深度相同，则mB＜mC 13．小明同学在体育活动中，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。 为此小明设计了如图所示的实验。用大小、形状相同的A、B、C、D四个金属小球，其中A、C、D三球的质量为m，B球质量为2m，让A、B两球从距沙表面高H处由静止下落，C球从距沙表面高2H处由静止下落，D球从距沙表面高2H处的光滑弯曲管道上端静止滑入，最后从管道下端竖直地落下（球在光滑管道中运动时的能量损失不计）。实验中测得A、B两球陷入沙中深度分别为h1和h2，C、D两球陷入沙中深度均为h3，且h1＜h2＜h3。 （1）本实验是通过观察 　　 　　 　　 　　 来判断重力势能大小的。 （2）比较A、B两球，发现B球陷入沙中的深度更大，由此可得出的结论是 　　 　　 　　 　 　 　　 　　 　　 　　 　　 。 （3）为验证猜想二，应比较 　 　　 两球，可得出结论，当物体质量相同时，下落的高度越高，物体的重力势能越大。 （4）由B、C两球不能探究重力势能的大小与质量的关系，理由是 　　 　　 　　 　　 。 （5）比较C、D两球，发现两球运动的路径不同，但陷入沙中深度相同，由此可得出结论，物体的重力势能与物体运动的路径 　 　　 （填“有关”或“无关”）。 14．实验桌上有质量不同的长方体物块A和B（A的质量小于B的质量），两个完全相同且装有细沙的容器、两个完全相同的小桌及刻度尺等，小明用以上器材探究“重力势能和物体质量的关系”。 小明先让物块A从h高度由静止自由下落到平放在细沙表面的小桌上，实验过程及现象如图甲所示；然后让物块B从H（H＞h）高度由静止自由下落到平放在细沙表面的小桌上，实验过程及现象如图乙所示。 请回答如下问题： （1）实验中，通过观察桌腿下陷的深度判断　 　（填“小桌”或“物块”）的重力势能的大小。 （2）小明实验中存在主要问题是：　　 　　 　　 　　 　　 。 15．小明同学在探究重力势能的大小与哪些因素有关时，提出了如下猜想： 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所在高度有关。 为了验证上述猜想，他计划利用小桌、沙子、质量不同的铁块和刻度尺进行实验，如图甲所示，将小桌桌腿朝下放在平整的沙面上，把铁块从距桌面某一高度由静止释放，撞击在桌面的中心部位，记录桌腿陷入沙子的深度。 按上述方案进行实验，其实验数据如表所示。 序号 铁块质量（g） 铁块距桌面高度（cm） 桌腿陷入沙子的深度（cm） ① 20 20 1.9 ② 20 30 2.9 ③ 20 40 3.8 ④ 30 20 2.9 ⑤ 40 20 4.1 （1）实验探究的是 　 　 （选填“铁块”或“小桌”）的重力势能，实验中通过比较 　　 　　 　 　 　　 　　 来判断物体重力势能的大小，这种研究方法叫做 　 　 法。 （2）为了验证猜想一，需选择表中 　　 　　 （填实验序号）三组数据进行分析。 （3）分析表中①②③三组实验数据，可得出的结论是：质量相同的物体，所处高度越高，　　 　 。 （4）完成以上实验探究后，小明同学又进行了两次实验来探究动能大小与质量的关系，如图乙、丙所示，让质量不同的小球从同一高度由静止开始释放，撞击木板上放置的木块（木板固定在水平面上），并通过木块移动距离来反映小球动能的大小。该实验中小球的动能是由 　　 　　 　　 能转化而来的，实验中错误的操作是 　　 　　 　　 　　 　　 　　 。 16．如图1所示为某学习小组的晓畅同学“探究动能大小跟哪些因素有关”的实验操作，其中hA＞hB＝hC，mA＝mB＜mC； （1）实验中让小球从同一高度由静止开始滚下，目的是使小球到达水平面时具有相同的　 　。 （2）实验中通过比较木块D被小球撞击后移动的距离s来判断小球具有动能的大小，这种方法在物理学中属于 　　 　　 （选填“控制变量法”或“转换法”）。 （3）晓畅同学比较 　　 　　 两图进行的实验，可以探究小球动能大小与质量的关系。 （4）晓畅同学由此实验联想到某段道路限速牌上标明“100”和“80”字样，　　 　　 （选填“大客车”或“小轿车”）的限速应该是100km/h。 （5）该实验小组的另一名同学在探究“物体的重力势能与哪些因素有关”时，选用下列实验器材：一块厚泡沫，三个相同的铁钉，三个铝块m1、m2和m3（m1＝m2＜m3）。他做了如下实验：将铁钉插入泡沫的相同深度，分别将三个铝块由空中静止释放撞击铁钉，铁钉进入泡沫的深度如图2所示。 ①在这个实验中，铝块在下落的过程中，它的 　　 　　 能转化为动能。 ②由a、b两次实验可得到的结论是 　　 　　 　　 　　 　　 　　 　　 　 ，比较 　 　　 两次实验的情况，说明铝块高度相同时，质量越大，铝块的重力势能越大。 地 城 考点04 探究影响物体弹性势能大小的因素 17．在探究“影响弹性势能大小与形变程度的关系”的实验中，将同一根弹簧压缩不同程度，弹开贴近弹簧的静止小车，最终实验情景如图A、B所示，那么　 　（选填“C”或“B”）图中的弹簧形变程度大，当弹簧将小车弹开时，将弹簧的弹性势能转化为小车的 　　 　 。弹性势能的大小无法直接观察，我们是通过观察小车被弹开的距离来比较弹簧弹性势能大小的，下列研究实例中，同样用到此研究方法的是 　 　 （填写序号）。 ①认识声波时、用水波进行类比； ②在探究影响物体重力势能大小因素的实验中，通过桩陷入沙子的深度来反映重力势能的大小； ③用光线表示光的传播路径和方向。 18．为了“探究弹性势能与哪些因素有关”，小明在水平桌面上设计了如图甲所示的实验装置进行探究。将弹簧左端固定，用小球（小球与弹簧不连接）将弹簧压缩不同的长度，由静止释放小球，小球离开弹簧后撞击静放在桌面上的木块。分别测量出木块在水平面上滑行的距离s1，分析实验数据得出结论。 （1）实验中，弹簧弹性势能大小是通过 　　 　　 　 　 来反映的，实验中探究了弹簧弹性势能大小跟 　　 　　 　　 的关系。实验中，小明又发现在水平桌面上滚动的小球离开桌面后，会沿着曲线向前飞行并最终落到地面上，如图乙所示。小球离开桌面在水平方向飞行的距离与哪些因素有关呢？他们提出以下三个猜想： 猜想1：与小球离开桌面时的速度有关； 猜想2：与小球离地的高度有关； 猜想3：与小球的质量有关。 （2）为了验证猜想1是否正确，小明进行如下实验：保持小球质量和离地高度不变，将弹簧压缩　 　 的长度，小球离开弹簧后，若小球水平飞行的距离 　　 　 ，则说明猜想1正确；（两格均选填“相同”或“不同”） （3）为了探究猜想2，小明取质量为5g的小球，改变桌子的高度，将弹簧压缩到相同的长度释放小球，测得数据并记录如下表： 离地高度H/cm 5 20 45 80 125 水平飞行距离s/cm 5 10 15 20 25 ①根据表格数据，在图丙中作出H﹣s图像，可此得到s与H的定量关系式是：　 　 ； ②当该小球以实验中相同速度离开桌面时，小球离地面的高度H为　 　 cm时，小球水平飞行的距离s为40cm； （4）为探究猜想3，保持离地高度不变，小明用不同质量的小球将弹簧压缩到相同的长度，静止释放后比较小球水平飞行的距离与质量的关系，已知释放后弹性势能全部转化为小球的动能。你认为小明的方案存在的问题是：　　 　　 　　 　　 　　 　　 　　 。 19．小江同学利用一个弹珠、三根材料和厚度相同、长宽不同的橡皮条，探究“橡皮条的弹性势能与长度、宽度的关系。”他依次将橡皮条固定在弹弓上，如图所示，在弹性范围内，拉伸相同的伸长量，将弹珠在同一位置沿水平方向弹射出去，测得弹射的水平距离，数据如下表： 次数 橡皮条 橡皮条的宽度/cm 橡皮条的长度/cm 弹珠被弹射的水平距离/m 1 a 0.50 20.00 10.10 2 b 0.50 30.00 8.20 3 c 1.00 20.00 14.00 （1）实验中，是通过比较 　　 　　 　　 　　 来间接反映橡皮条的弹性势能大小； （2）比较1、2次实验可知，拉伸相同的伸长量，橡皮条的弹性势能与橡皮条的　 　 有关； （3）比较 　 　次实验可知，拉伸相同的伸长量，橡皮条的弹性势能与橡皮条的宽度有关； （4）用同种材料同厚度的橡皮条，拉伸相同的伸长量，弹性势能最大的橡皮条是　 　 ； A、窄面长的 B、宽面长的 C、窄面短的 D、宽面短的 （5）根据以上实验，再提出一个可以探究的科学问题：　　 　　 　　 　　 　 　 。 地 城 考点05 机械能的概念 20．如图所示，物块在光滑斜面上由静止开始下滑，依次经过a、b两点，不计空气阻力，比较物块在a、b两点的能量，下列说法正确的是（　　） A．在a点的动能大 B．在b点的重力势能大 C．在两点的机械能一样大 D．在a点的机械能大 21．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．若将皮球表面涂黑，则会在地面M、N两点留下两个大小相等的黑色圆斑 B．皮球第一次反弹后到达最高点P点时速度为零 C．皮球在D点时的机械能小于在C点时的机械能 D．皮球经过同一高度的A、B两点时动能相等 22．如图所示，质量一定的木块放在粗糙程度不同的水平桌面上，AB的距离等于BC的距离。木块在水平恒力F作用下从静止开始从A连续运动到C，AB过程中加速运动，BC过程中匀速运动。下列说法中（　　） ①木块在AB段所受的摩擦力等于在BC段所受的摩擦力 ②水平拉力F在AB段做的功等于在BC段做的功 ③木块在AB段与桌面有摩擦，它的机械能逐渐减小 ④水平拉力F在AB段的平均功率小于在BC段的功率 A．只有①②正确 B．只有①③正确 C．只有②④正确 D．只有③④正确 23．为了检验佛山新研发的ASF材料的反弹效果，如图所示，从高处释放铅球，忽略空气阻力，在铅球下落至碰到ASF材料前，铅球的动能　 　 ，机械能　 　　 ，从铅球碰到ASF材料至到达最低点的过程中，ASF材料的弹性势能 　 　 （以上均选填“变大”“变小”或“不变”）。 24．如图甲所示，质量不计的弹簧竖直固定在水平面上，t＝0时刻，将金属小球从弹簧正上方某一高度处静止释放，小球落到弹簧上压缩弹簧到最低点，通过安装在弹簧下端的压力传感器得到弹簧弹力F随时间t变化的图像，用速度探测仪得到小球速度v随时间t变化的图像，如图乙。 （1）从下落到接触弹簧过程中小球重力势能　 　，动能　 　 ，从接触弹簧到将弹簧压缩至最短的过程中小球动能 　　 　 　 （均选填“增大”、“减小”、“先增大后减小”或“先减小后增大”）。 （2）小球的机械能在 　 　（选填“t1”、“t2”或“t3”）时刻最大。 （3）小球的质量为　 　 kg。 （4）由图可知，当弹簧的压缩量最大时，小球的速度为0，此时小球处于 　　 　 　 态。（选填“平衡”或“非平衡”） 地 城 考点06 动能和重力势能的相互转化 25．某小球被水平抛出后，其部分运动轨迹如图甲所示，其中位置①和③离地高度相等，小球在运动过程中经过M、N两点，其动能和重力势能的参数如图乙所示，且M、N两点分别为图中“①”、“②”或“③”点中的两点。则小球（　　） A．经过的M点就是②点 B．小球在点③的速度比在点②的大 C．在M点的重力势能大于在N点的重力势能 D．小球在点①的动能大于260J 26．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（　　） A．重力势能不同，动能相同 B．重力势能不同，动能不同 C．重力势能相同，动能相同 D．重力势能相同，动能不同 27．如图所示，一轻质弹簧一端系在墙上的O点，自由伸长到B点，今将一小物体m连在弹簧上，并把弹簧压缩到A点，然后释放，小物体能运动到C点静止，物体与水平地面间的摩擦力恒定，下列说法中正确的是（　　） A．物体从A到B动能先增大后减小，从B到C动能一直减小 B．物体从A到B动能越来越小，从B到C动能越来越大 C．物体从A到B动能越来越大，从B到C弹性势能越来越大 D．物体从A到B弹性势能越来越大，从B到C弹性势能越来越小 28．凝聚着我国古代劳动人民智慧的世界文化遗产——都江堰水利工程，由分水鱼嘴、宝瓶口、飞沙堰等组成（如图所示）。其在引水灌溉、防洪减灾方面发挥着重要作用，枯水季节，由于内江河床较低，在水受到的　 　 力的作用下，大量的水落入内江，其重力势能　 　（选填“增大”“减小”或“不变”）。 29．如图，小苏设想利用升降台让球越弹越高。将球从M点竖直向下以某速度抛出，球经静止在位置a的台面反弹后，到达的最高点为N。经台面反弹后上升过程球的动能　 　 （选填“增大”“不变”“减小”）。球从N点下降时，台面已升至合适的位置b并保持静止，球再次经反弹后，到达的最高点P比N　 　 　 　　 高（选填“可能”“不可能”）。 30．有一种蹦极游戏，游戏者将一根有弹性的绳子一端系在身上，另一端固定在高处，从高处跳下。如图甲所示，图中a点是弹性绳自然下垂时下端的位置，c点是游戏者所到达的最低点。从a至c处的过程中，游戏者的速度v和弹性绳被拉伸的长度Δl之间的关系如乙图所示。不计空气阻力，则从a至c处的过程中，游戏者的动能 　　 　　 　　 ；游戏者的重力势能 　 　　 （以上两空均选填“变小”、“变大”、“先变大后变小”或“先变小后变大”）；在a至b处过程中游戏者动能的变化量　 　 重力势能的变化量（“大于”、“小于”或“等于”）。 地 城 考点07 动能和弹性势能的相互转化 31．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（此时弹簧处于原长位置）。下列说法中正确的是（　　） A．松手后，木块向左运动过程中没有力对木块做功 B．图乙弹簧在恢复过程中弹性势能是减小的 C．图甲和图乙中弹簧前后能量转化过程相同 D．假如图乙木块刚离开弹簧时所受外力全部消失，木块就会立即停止 32．如图所示，弹簧左端固定于竖直墙壁，右端与物块M连接，置于粗糙水平面上，当M位于O点时弹簧恰好不发生形变。现将物块M拉至Y处由静止释放，M向左最远可运动至X点。则物块从Y点运动至X点的过程中，合力F合，速度v随位置s变化的图像为（　　） A． B． C． D． 33．在一个圆柱形塑料筒中，把橡皮筋和配重螺母按图所示装配好。水平地板上向前滚动，橡皮筋逐渐拧紧，橡皮筋的弹性势能　 　 （选填“增加”或“减少”）。我们会发现圆柱形塑料筒自己还会滚动回来，甚至可以来回滚动几次。在来回滚动的过程中橡皮筋的弹性势能与　 　 能相互转化。 34．如图，弹簧的左端固定，右端连接一个小球，把它们套在光滑的水平杆上，a是压缩弹簧后小球静止释放的位置，b是弹簧原长时小球的位置，c是小球到达最右端的位置。则小球从a运动到c的过程中，在 　 　 　 （选填“a”、“b”或“c”）位置动能最大；从b到c的过程中，小球的动能转化为弹簧的 　 　 ，小球从a运动到b的过程机械能总量 　 　　 （选填“变大”、“变小”或“不变”）。 35．如图甲所示，是小明制作的“会跳的卡片”，用手把它平压在桌面上，使橡皮筋伸长，迅速松手后，卡片就会弹跳起来。右图中，A为外表面，B为内表面，实验时应把　 　 （选填“A”或“B”）面紧贴桌面，卡片跳起来的过程中，橡皮筋的　　 　　 能会转化为卡片的　 　　 能，使卡片向上运动。小明还利用相同的橡皮筋做了图乙、丙中的两张卡片，实验时　 　（选填“乙”或“丙”）图中卡片可以弹跳得更高一些，这是因为其橡皮筋的　　 　　 能较大。 36．如图，将橡皮筋套在卡片的卡口上，卡片压平后，手一松，会观察到　　 　　 　　 　 　 ，原因是　　 　　 　　 　　 　　 　　 ；若如图卡片上的两个卡口之间的间隔减小，则卡片跳起的高度　 　 。（选填“减小”或“增大”） 地 城 考点08 机械能的守恒 37．将小球水平抛出，其部分运动轨迹如图所示，位置①和③离地高度相等。小球在运动过程中经过M、N两点，其动能和重力势能的参数如图所示，且M、N两点分别为图中“①”、“②”或“③”点中的某一点。则小球（　　） A．整个运动过程中，机械能是守恒 B．经过的M点就是“①”点 C．经过的N点就是“②”点 D．在N点的机械能为1000J 38．如图甲所示，质量不计的弹簧竖直固定在一压力传感器上，压力传感器是电阻阻值随受到压力的增大而减小的变阻器（压力不超过最大值），压力传感器、电流表、定值电阻和电源组成一电路。压力传感器不受力时电流表示数是I0．t＝0时刻，将一金属小球从弹簧正上方某一高度由静止释放，小球落到弹簧上压缩弹簧到最低点，然后又被弹起离开弹簧，上升到一定高度后再下落，如此反复。整个过程中，不计能量损失，电流表示数I随时间t变化的图象如图乙所示，则（　　） A．t1时刻，小球动能最小 B．t2时刻，弹簧的弹性势能最小 C．t2～t3这段时间内，弹簧的弹性势能先增加后减少 D．t2～t3这段时间内，小球增加的动能小于弹簧减少的弹性势能 39．在冬奥会自由式滑雪比赛中，选手的运动轨迹如图所示，如果不计空气阻力，下列说法正确的是（　　） A．在a点和c点速度都为零，因此这两点动能也为零 B．在a点和e点都处于静止状态，因此机械能相等 C．从c点下落到d点过程中，机械能保持不变 D．从a点下滑到b点过程中，机械能保持不变 40．如图所示，小陈在进行弹硬币的小游戏。向上弹起的硬币在上升过程中（忽略空气阻力）重力势能越来越　 　，下降过程中动能越来越　 　（前两个空均选填“大”或“小”），在硬币被弹起的过程中，硬币的机械能 　　 　 。（选填“守恒”或“不守恒”） 地 城 考点09 机械能与其他形式的能之间的转化 41．如图所示在水平台面上，一根弹簧左端固定，右端连接一金属滑块，O点是弹簧保持原长时滑块的位置；开始时用力推滑块压缩弹簧到A位置，释放滑块，B是滑块能到达的最右端，AO＞OB，滑块从A位置滑到B位置的过程中（滑块到达某一位置是指滑块中心到达该位置上方，不计空气阻力），下列说法正确的是（　　） ①速度最快的位置在AO之间 ②弹簧对滑块弹力最大的位置在A点 ③滑块从A位置滑到B位置的过程中机械能不变 ④滑块最终可能停在O点的右侧 A．①② B．②④ C．①②④ D．①②③④ 42．如图甲所示，压力传感器能够测量出其表面受到的压力大小，与电脑连接后，放置在水平地面上，将一排球从正上方某一高度处由静止释放，落到传感器上后再竖直弹起上升，反复多次后静止在传感器上。传感器测得的弹力F的大小随时间t变化情况如图乙所示，A、B、C三点对应的时刻是t1、t2、t3，下列说法中正确的是（　　） A．t2时刻排球的重力势能最小 B．t2～t3时间内，排球的重力势能转化为动能 C．排球t1时刻的动能等于t3时刻的动能 D．整个过程中，排球的机械能守恒 43．2020年5月5日，长征五号B运载火箭，搭载新一代载人飞船，在我国文昌航天发射场点火升空，然后进入预定轨道5月8日，载人飞船的返回舱成功着陆在东风着陆场预定区域新飞船飞行试验任务取得圆满成功，在火箭加速升空过程中，火箭搭载的载人飞船的动能　 　 （不变/增大/减少）。在返回舱返回地面的过程中，由于大气摩擦，返回舱的部分机械能转化为　 　 。 试卷第1页，共3页 / 学科网（北京）股份有限公司 $ 专题05 机械能 9大高频考点概览 考点01 探究影响物体动能大小的因素（共6小题） 考点02 动能大小与速度的关系（共5小题） 考点03 探究影响物体重力势能大小的因素（共5小题） 考点04 探究影响物体弹性势能大小的因素（共3小题） 考点05 机械能的概念（共5小题） 考点06 动能和重力势能的相互转化（共6小题） 考点07 动能和弹性势能的相互转化（共6小题） 考点08 机械能的守恒（共4小题） 考点09 机械能与其他形式的能之间的转化（共3小题） 地 城 考点01 探究影响物体动能大小的因素 1．小明想要探究“动能的大小与哪些因素有关”，做了如图所示的实验。 （1）小球从光滑斜面上某一高处自由滚到斜面底端时（忽略空气阻力），小球的 　重力势　 能转化为动能。小球动能的大小可通过观察 　木块被推出距离　 的大小来判断，这种研究方法是 　转换法　 （填“控制变量法”或“转换法”）； （2）若选择甲、乙两个图进行比较，可以研究动能大小与 　速度　 的关系； （3）在研究小球动能与质量的关系时，小红提议可以在光滑的水平桌面上将同一根弹簧压缩相同的程度，分别弹出质量不同的小球去撞击木块，如图丁所示。撞击木块时小球的动能 　相等　 （填“相等”或“不相等”），该方案 　错误　 （填“正确”或“错误”）。 【答案】（1）重力势；木块被推出距离；转换法；（2）速度；（3）相等；错误。 【解答】解：（1）实验中小球从斜面上某一高处自由滚到斜面底时，小球所处的高度逐渐降低，其重力势能逐渐减小；但速度越来越快，其动能越来越大，正是小球的重力势能转化为动能。 小球撞击木块后推动木块在水平面上克服摩擦力做功，将机械能转化为内能，最后静止；所以实验中将小球动能的大小转化推动木块克服摩擦力做功的多少来比较，即小球推动木块移动的距离越远，其对木块所做的功就越多，即具有的动能就越大；反之就越少。所以小球动能的大小可通过观察木块被推出距离大小来判断，这种研究方法是转换法。 （2）小球到达水平面的速度与下落的高度有关。选择甲、乙两图进行实验，让同一小球从不同高度自由滚下，是探究物体动能大小与物体速度的关系。 如图丁所示，在光滑的水平桌面上将同一根弹簧压缩相同的程度，具有相同弹性势能。分别弹出质量不同的小球时将弹性势能转化为小球的动能去撞击木块，撞击木块时小球的动能相等。 质量不同的小球去撞击木块时动能相等但速度不同，不能控制速度相同，同时在光滑的水平桌面上撞击木块后，小球和木块将做匀速直线运动，无法比较移动的距离，故该方案错误。 故答案为：（1）重力势；木块被推出距离；转换法；（2）速度；（3）相等；错误。 2．“探究物体的动能跟哪些因素有关”的实验中，让同一钢球从斜面上不同的高度由静止滚下，碰到同一木块上。实验的目的是探究钢球动能的大小与　速度　 的关系；实验时，是通过观察　木块被推动距离的大小　 ，来判断钢球动能的大小。物理研究方法有许多，如“控制变量法”、“模型法”、“类比法”、“转换法”和“等效替代法”等，本实验利用了控制变量法和　转换法　 。 【答案】见试题解答内容 【解答】解：（1）同一钢球，质量相同，从不同的高度由静止滚下，体现了钢球到底端时的速度不同，由此可知：此实验研究的是动能大小与速度大小的关系，即此时用的是控制变量法； （2）此时采用转换法，将钢球的动能大小转换为观察木块被推动的距离远近，钢球把木块推出去的越远，钢球的动能越大。 故答案为：速度；木块被推动的距离的大小；转换法。 3．为了探究动能大小的影响因素，利用斜面、钢球、木块等器材在同一水平面上开展了如图﹣1所示的探究活动。 （1）实验中，通过观察木块移动的距离长短，来判断钢球动能的大小，这种研究方法是 　转换法　 （选填“控制变量法”或“转换法”）；若水平面绝对光滑，本实验将 　不能　 （选填“能”或“不能”）达到探究目的。 （2）为了探究物体动能大小与质量的关系，应选择 　a、c　 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　 （选填“相同”或“不同”）的钢球，从同一斜面 　不同　 （选填“相同”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 　大　 。 （4）某同学用如图﹣2所示的方法探究动能的大小与速度的关系，他将相同质量的钢球从不同高度（h2＞h1）由静止开始释放，通过观察木块在铁板和毛巾上滑行的距离来判断钢球动能的大小，这种方法是 　错误的　 （选填“正确的”或“错误的”）。 【答案】（1）转换法；不能；（2）a、c；（3）相同；不同；大；（4）错误的。 【解答】解：（1）实验中通过观察木块B移动的距离长短，来判断小球动能的大小，这里用到的物理学研究问题的方法是转换法； 若水平面绝对光滑，则木块运动时不受摩擦力作用，撞击后将保持匀速直线运动，不能通过木块移动的距离长短来判断小球动能的大小，所以本实验将不能达到探究目的。 （2）探究物体动能大小与质量的关系，应控制速度相同，所以可以选择a、c两图进行实验分析。 （3）探究动能的大小与速度的关系，应控制物体的质量相同，改变物体的速度，则应让质量相同的钢球，从同一斜面不同高度由静止滚下，分析实验现象可得结论：当质量一定时，钢球速度越大，动能越大。 （4）探究动能的大小与速度的关系，应控制物体的质量保持不变，改变物体速度，水平面的粗糙程度也要保持不变才行，否则不符合控制变量法；题中改变了水平面的粗糙程度，所以这种做法是错误的。 故答案为：（1）转换法；不能；（2）a、c；（3）相同；不同；大；（4）错误的。 4．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）实验中通过观察　木块移动的距离　 来判断　钢球　 （选填“钢球”或“木块”）的动能大小；用来研究超速安全隐患时，我们应选择　甲、乙　 两图所示实验来进行比较；若将甲、乙，两图中的木块均移走，并适当调节斜面倾角和钢球释放高度，　能　 （选填“能”或“不能”）研究物体的动能大小与速度的关系。 （2）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　D　 （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 （3）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　A　 （选填“A”或“B”）。 【答案】（1）木块移动的距离；钢球；甲、乙；能；（2）＞；D；（3）A。 【解答】解：（1）钢球撞击木块做功，所做的功越多，木块移动的距离越远，所以实验中通过观察木块移动的距离来判断钢球的动能大小，这是转换法； 用来研究超速安全隐患，即探究动能与速度的关系时，根据控制变量法可知应保持质量不变，改变钢球到达水平面的速度，则钢球从斜面静止滚下的高度不同，所以应选择甲和乙两图所示实验； 当斜面倾角足够小，钢球释放高度足够低，小球可在水平面上停下，且两次实验，小球在斜面上静止滚下的高度不同，可通过小球停下的距离来比较其动能的大小，所以能研究物体的动能大小与速度的关系； （2）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，所以钢球的动能大于木块克服摩擦力所做的功，钢球的动能是由钢球的重力势能转化而来的，故开始时钢球的重力势能大于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，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； （3）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，这个过程的平均速度小于初速度；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，最后的速度等于初速度，则这个过程的平均速度小于初速度； 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，这个过程的平均速度大于初速度，运动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，最后的速度等于初速度，则这个过程的平均速度大于初速度； 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，即通过时间较长的是小球A。 故答案为：（1）木块移动的距离；钢球；甲、乙；能；（2）＞；D；（3）A。 5．在“探究物体的动能跟哪些因素有关”的实验中，让不同质量的钢球从斜槽同一高度由静止开始滚下，将静止在水平面上的木块撞出一段距离，如图所示： （1）在钢球从斜槽滚下的过程中，钢球的重力势能转化为 　动能　 ； （2）实验表明，钢球质量越大，将木块撞得越远，对木块做功越 　多　 ，钢球的动能就越 　大　 ； （3）在水平面上，被撞出的木块由于受到 　阻　 力的作用而停下。假如水平面光滑且足够长，它将做直线运动。 【答案】（1）动能；（2）多；大；（3）阻。 【解答】解：（1）钢球从斜槽中滚下的过程中，高度降低、速度增大，所以重力势能转化成动能； （2）钢球质量越大，将木块撞得越远，根据公式W＝Fs可知，对木块做的功越多；根据转换法可知，木块被撞的越远，说明钢球的动能越大； （3）木块最终会停下来是因为受到阻力的作用。 故答案为：（1）动能；（2）多；大；（3）阻。 6．如图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，两个木块的初始位置到斜面底端的距离相等。 （1）为完成实验，应使两个质量相同的小球从轨道上 　不同　 高度由静止释放（选填“相同”或“不同”）。 （2）实验中是通过 　木块移动的距离　 来反映动能的大小，这种研究方法称为 　转换　 法。 （3）由图中场景可知，碰撞木块前瞬间小球 　①　 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，木块滑行一段距离后停下来，木块的机械能转化成 　内　 能。 【答案】（1）不同； （2）木块移动的距离；转换； （3）①；＝；内。 【解答】解：（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）实验中通过比较木块滑动的距离来反映小球动能的大小，这种研究方法叫转换法； （3）图甲中，小球①是从较高的高度滑下的，碰撞木块前瞬间，其速度较大，动能较大； 由题意可知，两个相同木块①、②被撞击后在同一木板上运动，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均相同，故摩擦力的大小相同，即fA＝fB； 滑行中，木块克服摩擦做功，木块的机械能转化成内能。 故答案为：（1）不同； （2）木块移动的距离；转换； （3）①；＝；内。 地 城 考点02 动能大小与速度的关系 7．原长为l的橡皮筋一端固定在O点，另一端悬挂一个小钢球，将钢球从O点释放，钢球运动到A点后开始向上返回，O，A两点间距离为2l，如图则能反映钢球从O点运动到A点的过程中，其动能EK随运动距离s变化的关系图象可能是（　　） A． B． C． D． 【答案】A 【解答】解： 橡皮筋的原长为l，小球从最高点下降至l过程中，在重力的作用下小球做加速运动，动能逐渐变大； 小球从l继续下降至2l过程中，开始一段距离内重力仍大于弹力，所以小球继续加速运动，动能继续增大；当重力等于弹力时，合力等于零，小球达到最大速度，因此，动能最大的点在大于l的位置；此后，重力小于弹力，小球做减速运动，动能逐渐变小； 即整个过程中小球的动能先增大后减小，且动能最大的点在大于l的位置；对照选项中的图象可知，只有A选项符合题意。 故选：A。 8．图甲是投掷实心球的场景（不计空气阻力）。小明分析了实心球自脱手至落地过程的能量转化，画出了其重力势能的大小随时间变化的曲线如图乙所示。请回答下列问题： （1）在A到B的过程中，人对球 　没有　 （填“有”或“没有”）做功。 （2）班中其他同学也模仿着画出此过程中实心球动能的大小随时间变化的大致曲线如图①②③，请选出其中正确的曲线是图 　②　 （填“①”或“②”或“③”）。 【答案】（ 1 ）没有；（2）②。 【解答】解：（1）根据图片可知，从A到B的过程中，实心球虽然通过了一定距离，但由于不受推力，所以人对球不做功； （2）根据图片可知，从A到B的过程中，动能转化为重力势能，即重力势能逐渐增大，动能逐渐减小。到达最高点时，实心球在水平方向上的速度不为零，即动能的最小值不为零。从B到C的过程中，重力势能转化为动能，即重力势能不断减少，动能不断增大，故②正确。 故选②。 故答案为：（ 1 ）没有；（2）②。 9．爸爸开车带着小明行驶在高速公路上，小明看到如图所示的标志牌，想起了学习过的“动能”的知识，请认真观察标志牌，提出一个最具有探究价值且易于探究的问题：　物体的动能和它的质量和速度有什么关系？　 ；最终通过探究可以得出的结论是 　物体的动能和质量和速度有关，质量越大，速度越大，动能越大　 。 【答案】物体的动能和它的质量和速度有什么关系？；物体的动能和质量和速度有关，质量越大，速度越大，动能越大。 【解答】解：图中的限速标志上不同的车限速不同，质量越大，限速越小，说明质量和速度都能影响物体的动能，且质量越大、速度越大，动能越大，故最具有探究价值且易于探究的问题是动能与速度和质量的关系。 故答案为：物体的动能和它的质量和速度有什么关系？；物体的动能和质量和速度有关，质量越大，速度越大，动能越大。 10．九年级物理课本中给出了一些物体的动能，如下表所示： 行走的牛 约60J 跑百米的运动员 约3×103J 飞行的步枪子弹 约5×103J 请根据表中的数据和所学的相关物理知识推断： （1）在质量和速度这两个物理量中，对动能影响较大的是　速度　 （填“质量”或“速度”） （2）物体的动能（E）与物体的质量（m）和运动速度（v）的定量关系，你认为正确的是下面的哪一个　C　 。 A．E＝mv B．E C．Emv2。 【答案】见试题解答内容 【解答】解：（1）子弹的质量很小，约是运动员质量的，子弹的速度只是运动员的80倍，而它们的动能却差不多，说明速度对物体动能的影响更大。或者：运动员的质量约是牛的质量的，运动员的速度是牛的速度的20倍，而运动员的动能却是牛动能的50倍，这说明速度对物体动能的影响更大。 （2）速度对物体动能的影响大于质量的影响，因此应该突出速度的主要，所以公式为C。 故答案为：（1）速度；（2）C。 11．关于安全行车有很多警示语，其中“十次车锅九次快”可猜想：汽车的动能可能跟 　速度　 有关；由“安全驾驶莫超载”可猜想：汽车的动能可能跟 　质量　 有关。如图，汽车载着木箱A向左做匀速直线运动，画出汽车突然减速时木箱A受到的力的示意图。 【答案】速度；质量；如上图。 【解答】解：（1）“十次车祸九次快”指的是汽车的动能与速度有关，“安全驾驶莫超载”指的是汽车的动能与质量有关； （2）木箱在竖直方向上受竖直向下的重力G，竖直向上的支持力F作用，木箱A在竖直方向上静止，处于平衡状态，由平衡条件得：F＝G； 从木箱A的重心分别沿竖直向下的方向画出重力，沿竖直向上的方向画出支持力，如图所示： 平板车向左做减速直线运动，木箱A相对于平板车向左滑动，在水平方向上受摩擦力的作用，方向向右，从木箱重心，沿水平向右的方向画一条有向线段，用f表示，即为所受摩擦力示意图； 故答案为：速度；质量；如上图。 地 城 考点03 探究影响物体重力势能大小的因素 12．在探究“重力势能的大小与哪些因素有关”的实验中，重物的质量关系为mA＝mB≠mC，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。下列说法错误的是（　　） A．重物下落时，重物的重力势能转化为动能 B．木桩打入沙中的深度可以反映重物重力势能的大小 C．比较A、C可知，重物下落的高度越高，重力势能越大 D．若B、C将木桩打入沙中的深度相同，则mB＜mC 【答案】C 【解答】解：A．重物下落时，质量不变，高度减小，重力势能减小，速度增大，动能增大，因此重物的重力势能转化为动能，故A正确； B．根据转换法的思想，可以用木桩打入沙中的深度反映重物重力势能的大小，故B正确； C．根据控制变量法的思想，A、C的重力不同，下落的高度也不同，因此比较A、C不能得出重物下落的高度越高，重力势能越大，故C错误； D．若B、C将木桩打入沙中的深度相同，则B、C的重力势能相同，C下落的高度小，因此质量大，所以m B＜m C，故D正确。 故选：C。 13．小明同学在体育活动中，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。 为此小明设计了如图所示的实验。用大小、形状相同的A、B、C、D四个金属小球，其中A、C、D三球的质量为m，B球质量为2m，让A、B两球从距沙表面高H处由静止下落，C球从距沙表面高2H处由静止下落，D球从距沙表面高2H处的光滑弯曲管道上端静止滑入，最后从管道下端竖直地落下（球在光滑管道中运动时的能量损失不计）。实验中测得A、B两球陷入沙中深度分别为h1和h2，C、D两球陷入沙中深度均为h3，且h1＜h2＜h3。 （1）本实验是通过观察 　小球陷入沙中的深度　 来判断重力势能大小的。 （2）比较A、B两球，发现B球陷入沙中的深度更大，由此可得出的结论是 　当下落高度一定时，物体的质量越大，重力势能越大　 。 （3）为验证猜想二，应比较 　A、C　 两球，可得出结论，当物体质量相同时，下落的高度越高，物体的重力势能越大。 （4）由B、C两球不能探究重力势能的大小与质量的关系，理由是 　没有控制下落高度相同　 。 （5）比较C、D两球，发现两球运动的路径不同，但陷入沙中深度相同，由此可得出结论，物体的重力势能与物体运动的路径 　无关　 （填“有关”或“无关”）。 【答案】（1）小球陷入沙中的深度；（2）当下落高度一定时，物体的质量越大，重力势能越大；（3）A、C；（4）没有控制下落高度相同；（5）无关。 【解答】解：（1）本实验中，根据转换法，小球重力势能的大小是通过小球陷入沙中的深度来反映的； （2）比较A、B两球，下落高度和运动路径相同，B球质量大于A球质量，发现B球陷入沙中的深度更大，说明当下落高度一定时，物体的质量越大，重力势能越大； （3）为验证猜想二，即研究重力势能与下落高度的关系，需要保持小球的质量和运动路径相同，改变下落的高度，由图可知应比较A、C两球； 由图可知，C球比A球陷入沙中的深度更大，说明当物体质量相同时，下落的高度越高，物体的重力势能越大； （4）研究物体重力势能与质量的关系时，需要保持物体下落高度和运动路径相同，改变物体的质量；而B、C两球下落的高度不同（即没有控制下落高度相同），所以不能研究物体重力势能与质量的关系； （5）比较C、D两球，两球的质量相同，下落高度也相同，而两球的运动路径不同，发现两球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。 故答案为：（1）小球陷入沙中的深度；（2）当下落高度一定时，物体的质量越大，重力势能越大；（3）A、C；（4）没有控制下落高度相同；（5）无关。 14．实验桌上有质量不同的长方体物块A和B（A的质量小于B的质量），两个完全相同且装有细沙的容器、两个完全相同的小桌及刻度尺等，小明用以上器材探究“重力势能和物体质量的关系”。 小明先让物块A从h高度由静止自由下落到平放在细沙表面的小桌上，实验过程及现象如图甲所示；然后让物块B从H（H＞h）高度由静止自由下落到平放在细沙表面的小桌上，实验过程及现象如图乙所示。 请回答如下问题： （1）实验中，通过观察桌腿下陷的深度判断 　物块　 （填“小桌”或“物块”）的重力势能的大小。 （2）小明实验中存在主要问题是：　没有控制A、B的下落的高度相同　 。 【答案】（1）物块；（2）没有控制A、B的下落的高度相同。 【解答】解：（1）实验中，通过观察桌腿下陷的深度判断物块的重力势能的大小； （2）“探究重力势能大小与哪些因素有关“实验时，为了探究物体重力势能大小与物体质量的关系，采用控制变量法，操作时应该让木块分别从相同高度自由下落。 故答案为：（1）物块；（2）没有控制A、B的下落的高度相同。 15．小明同学在探究重力势能的大小与哪些因素有关时，提出了如下猜想： 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所在高度有关。 为了验证上述猜想，他计划利用小桌、沙子、质量不同的铁块和刻度尺进行实验，如图甲所示，将小桌桌腿朝下放在平整的沙面上，把铁块从距桌面某一高度由静止释放，撞击在桌面的中心部位，记录桌腿陷入沙子的深度。 按上述方案进行实验，其实验数据如表所示。 序号 铁块质量（g） 铁块距桌面高度（cm） 桌腿陷入沙子的深度（cm） ① 20 20 1.9 ② 20 30 2.9 ③ 20 40 3.8 ④ 30 20 2.9 ⑤ 40 20 4.1 （1）实验探究的是 　铁块　 （选填“铁块”或“小桌”）的重力势能，实验中通过比较 　桌腿进入沙子的深度　 来判断物体重力势能的大小，这种研究方法叫做 　转换　 法。 （2）为了验证猜想一，需选择表中 　①④⑤　 （填实验序号）三组数据进行分析。 （3）分析表中①②③三组实验数据，可得出的结论是：质量相同的物体，所处高度越高，　重力势能越大　 。 （4）完成以上实验探究后，小明同学又进行了两次实验来探究动能大小与质量的关系，如图乙、丙所示，让质量不同的小球从同一高度由静止开始释放，撞击木板上放置的木块（木板固定在水平面上），并通过木块移动距离来反映小球动能的大小。该实验中小球的动能是由 　重力势能　 能转化而来的，实验中错误的操作是 　两次实验中未保持木块初始位置相同　 。 【答案】（1）铁块；桌腿进入沙子的深度；转换；（2）①④⑤；（3）重力势能越大；（4）重力势能；两次实验中未保持木块初始位置相同。 【解答】解：（1）通过小明设计的实验可以知道，他是通过比较桌腿进入沙子的深浅来比较铁块的重力势能的大小的。桌腿进入沙堆越深说明物体做的功越多，它原来具有的重力势能越大；该实验方法是转换法； （2）根据控制变量法，要验证物体的重力势能与物体的质量有关，应控制物体距桌面的高度相同，改变物体质量的大小， 故小明要完成探究，需要找数个质量不同的物体进行实验；故①④⑤三组数据符合，所以应利用①④⑤三组数据分析得出结论； （3）比较表中①②③的实验数据，可以发现，高度相同，③中桌腿进入沙子的深度更深，所以，③中的物体具有重力势能大，即可以得出的初步结论是：质量相同的物体，高度越大，重力势能越大； （4）小球在下落过程中，高度减小，速度增加，重力势能转化为动能； 因通过木块滑行距离大小来比较动能大小，故两次实验中木块初始位置应相同，图中错误的操作是两次实验中未保持木块初始位置相同； 故答案为：（1）铁块；桌腿进入沙子的深度；转换；（2）①④⑤；（3）重力势能越大；（4）重力势能；两次实验中未保持木块初始位置相同。 16．如图1所示为某学习小组的晓畅同学“探究动能大小跟哪些因素有关”的实验操作，其中hA＞hB＝hC，mA＝mB＜mC； （1）实验中让小球从同一高度由静止开始滚下，目的是使小球到达水平面时具有相同的 　速度　 。 （2）实验中通过比较木块D被小球撞击后移动的距离s来判断小球具有动能的大小，这种方法在物理学中属于 　转换法　 （选填“控制变量法”或“转换法”）。 （3）晓畅同学比较 　乙、丙　 两图进行的实验，可以探究小球动能大小与质量的关系。 （4）晓畅同学由此实验联想到某段道路限速牌上标明“100”和“80”字样，　小轿车　 （选填“大客车”或“小轿车”）的限速应该是100km/h。 （5）该实验小组的另一名同学在探究“物体的重力势能与哪些因素有关”时，选用下列实验器材：一块厚泡沫，三个相同的铁钉，三个铝块m1、m2和m3（m1＝m2＜m3）。他做了如下实验：将铁钉插入泡沫的相同深度，分别将三个铝块由空中静止释放撞击铁钉，铁钉进入泡沫的深度如图2所示。 ①在这个实验中，铝块在下落的过程中，它的 　重力势　 能转化为动能。 ②由a、b两次实验可得到的结论是 　在质量相同时，物体被举得越高，重力势能越大　 ，比较 　a、c　 两次实验的情况，说明铝块高度相同时，质量越大，铝块的重力势能越大。 【答案】（1）速度；（2）转换法；（3）乙、丙；（4）小轿车；（5）重力势能；在质量相同时，物体被举得越高，重力势能越大；a、c。 【解答】解：（1）让不同质量的两个小球从同一高度由静止滚下，使小球到达水平面时的速度是相同的； （2）木块B被小球撞击后移动的距离s越大，说明小球对木块做的功越多，也反映了小球具有的动能越大；木块的距离长短反映了物体动能的大小，这种方法叫作转换法； （3）要想判断动能大小与物体质量的关系，需控制达到斜面底端的速度相同，质量不同，故比较实验步骤乙、丙可以得出结论； （4）物体动能的大小与物体质量和速度有关，质量越大，速度越大，动能越大，所以从安全的角度考虑，大客车质量大，则需速度小，小轿车质量小，则速度大；则某段道路限速牌上标明“100”和“80”字样，小轿车的限速应该是100km/h； （5）①铝块下落过程中，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； ②a、b中金属块的质量相同，高度不同，铁钉进入泡沫深度不同，故可得到的结论：在质量相同时，物体被举得越高，重力势能越大； 根据控制变量法可知，比较a、c两次实验，金属块高度相同时，质量越大，铁钉进入泡沫的深度，说明金属块的重力势能越大。 故答案为：（1）速度；（2）转换法；（3）乙、丙；（4）小轿车；（5）重力势能；在质量相同时，物体被举得越高，重力势能越大；a、c。 地 城 考点04 探究影响物体弹性势能大小的因素 17．在探究“影响弹性势能大小与形变程度的关系”的实验中，将同一根弹簧压缩不同程度，弹开贴近弹簧的静止小车，最终实验情景如图A、B所示，那么 　B　 （选填“C”或“B”）图中的弹簧形变程度大，当弹簧将小车弹开时，将弹簧的弹性势能转化为小车的 　动能　 。弹性势能的大小无法直接观察，我们是通过观察小车被弹开的距离来比较弹簧弹性势能大小的，下列研究实例中，同样用到此研究方法的是 　②　 （填写序号）。 ①认识声波时、用水波进行类比； ②在探究影响物体重力势能大小因素的实验中，通过桩陷入沙子的深度来反映重力势能的大小； ③用光线表示光的传播路径和方向。 【答案】B；动能；② 【解答】解：由图知，B中小车被弹开的距离远一些，说明B中弹簧被压缩时的弹性势能大，弹簧的弹性形变程度大，小车被弹开的距离就远一些； 当弹簧将小车弹开时，将弹簧的弹性势能转化为小车的动能； 通过观察小车被弹开的距离来判断物体弹性势能的大小，该实验方法采用的是转换法； ①认识声波时、用水波进行类比，运用了类比法； ②在探究影响物体重力势能大小因素的实验中，通过桩陷入沙子的深度来反映重力势能的大小，体现了转换法； ③用光线表示光的传播路径和方向，运用了模型法。 故答案为：B；动能；②。 18．为了“探究弹性势能与哪些因素有关”，小明在水平桌面上设计了如图甲所示的实验装置进行探究。将弹簧左端固定，用小球（小球与弹簧不连接）将弹簧压缩不同的长度，由静止释放小球，小球离开弹簧后撞击静放在桌面上的木块。分别测量出木块在水平面上滑行的距离s1，分析实验数据得出结论。 （1）实验中，弹簧弹性势能大小是通过 　木块移动的距离　 来反映的，实验中探究了弹簧弹性势能大小跟 　弹性形变大小　 的关系。实验中，小明又发现在水平桌面上滚动的小球离开桌面后，会沿着曲线向前飞行并最终落到地面上，如图乙所示。小球离开桌面在水平方向飞行的距离与哪些因素有关呢？他们提出以下三个猜想： 猜想1：与小球离开桌面时的速度有关； 猜想2：与小球离地的高度有关； 猜想3：与小球的质量有关。 （2）为了验证猜想1是否正确，小明进行如下实验：保持小球质量和离地高度不变，将弹簧压缩 　不同　 的长度，小球离开弹簧后，若小球水平飞行的距离 　正确　 ，则说明猜想1正确；（两格均选填“相同”或“不同”） （3）为了探究猜想2，小明取质量为5g的小球，改变桌子的高度，将弹簧压缩到相同的长度释放小球，测得数据并记录如下表： 离地高度H/cm 5 20 45 80 125 水平飞行距离s/cm 5 10 15 20 25 ①根据表格数据，在图丙中作出H﹣s图像，可此得到s与H的定量关系式是：　s　 ； ②当该小球以实验中相同速度离开桌面时，小球离地面的高度H为 　320　 cm时，小球水平飞行的距离s为40cm； （4）为探究猜想3，保持离地高度不变，小明用不同质量的小球将弹簧压缩到相同的长度，静止释放后比较小球水平飞行的距离与质量的关系，已知释放后弹性势能全部转化为小球的动能。你认为小明的方案存在的问题是：　没有控制小球飞出桌面时的速度一定　 。 【答案】（1）木块移动的距离；弹性形变大小；（2）不同；正确；（3）①如上图；s； ②320；（4）没有控制小球飞出桌面时的速度一定。 【解答】解：（1）由于弹性势能的大小不便于用仪器直接测量，本实验是通过比较木块移动的距离来判断弹簧的弹性势能大小； 由实验步骤可知，本实验探究了弹簧弹性势能大小跟弹簧形变大小的关系； （2）要验证猜想1是否正确，即小球在水平方向飞行的距离与小球离开桌面时的速度有关，需要控制小球质量和离地高度不变，改变小球的速度，实验中弹簧被压缩到不同的长度，小球离开弹簧后，获得的速度不同，发现小球水平飞行的距离不相同，说明小球在水平方向飞行的距离与小球离开桌面时的速度有关，所以猜想1是正确的； （3）①利用描点法画出图像，如下图： ； 根据表格数据知离地高度H由5cm→20cm，变成原来的4倍，水平飞行距离s由5cm→10cm，变成原来的2倍， 依此类推离地高度H由5cm→45cm，变成原来的9倍，水平飞行距离s由5cm→15cm，变成原来的3倍， 离地高度H由5cm→80cm，变成原来的16倍，水平飞行距离s由5cm→20cm，变成原来的4倍， 由此可以得出离地高度H变成原来的n2倍，水平飞行距离s变成原来的n倍， 即s，代入第1组数据的5cm； 解得k＝5，则s； ②由s知当小球水平飞行的距离s为40cm时，是原来8倍，离地高度H变成原来的82＝64倍，即小球离地面的高度H为5cm×64＝320cm； （4）要探究猜想3，即小球在水平方向飞行的距离与小球的质量有关，需要控制小球的速度和离地高度不变，改变小球的质量，实验中用不同质量的小球将弹簧压缩到相同的长度，弹簧的弹性势能一定，静止释放后小球的动能相同，但由于质量不同，速度也不相同，所以存在的问题是没有控制小球飞出桌面时的速度一定，则不能比较小球水平飞行的距离与质量的关系。 故答案为：（1）木块移动的距离；弹性形变大小；（2）不同；正确；（3）①如上图；s； ②320；（4）没有控制小球飞出桌面时的速度一定。 19．小江同学利用一个弹珠、三根材料和厚度相同、长宽不同的橡皮条，探究“橡皮条的弹性势能与长度、宽度的关系。”他依次将橡皮条固定在弹弓上，如图所示，在弹性范围内，拉伸相同的伸长量，将弹珠在同一位置沿水平方向弹射出去，测得弹射的水平距离，数据如下表： 次数 橡皮条 橡皮条的宽度/cm 橡皮条的长度/cm 弹珠被弹射的水平距离/m 1 a 0.50 20.00 10.10 2 b 0.50 30.00 8.20 3 c 1.00 20.00 14.00 （1）实验中，是通过比较 　弹珠被弹射的水平距离　 来间接反映橡皮条的弹性势能大小； （2）比较1、2次实验可知，拉伸相同的伸长量，橡皮条的弹性势能与橡皮条的 　长度　 有关； （3）比较 　1、3　 次实验可知，拉伸相同的伸长量，橡皮条的弹性势能与橡皮条的宽度有关； （4）用同种材料同厚度的橡皮条，拉伸相同的伸长量，弹性势能最大的橡皮条是 　D　 ； A、窄面长的 B、宽面长的 C、窄面短的 D、宽面短的 （5）根据以上实验，再提出一个可以探究的科学问题：　橡皮条的弹性势能与橡皮条的材料是否有关　 。 【答案】（1）弹珠被弹射的水平距离；（2）长度；（3）1、3；（4）D；（5）橡皮条的弹性势能与橡皮条的材料是否有关。 【解答】解：（1）橡皮条的弹性势能的大小是通过弹珠被弹射的水平距离来反映的，弹珠射出的越远，说明橡皮条的弹性势能越大； （2）比较第1次和第2次实验可知，拉伸相同的伸长量，橡皮条宽度相同，长度不同，弹珠射出的距离不同，故橡皮条的弹性势能与橡皮条的长度有关； （3）比较第1次和第3次实验可知，拉伸相同的伸长量，橡皮长度相同，条宽不同，弹珠射出的距离不同，故橡皮条的弹性势能与橡皮条的宽度有关； （4）由以上可知，弹性势能的大小与宽度、长度有关； 根据表格数据还可知，在拉伸相同的伸长量时，宽度越宽，弹性势能越大，长度越短，弹性势能越大，故弹性势能最大的橡皮条是宽而短的，故选D。 （5）橡皮条的弹性势能可能与橡皮条的材料有关。 故答案为：（1）弹珠被弹射的水平距离；（2）长度；（3）1、3；（4）D；（5）橡皮条的弹性势能与橡皮条的材料是否有关。 地 城 考点05 机械能的概念 20．如图所示，物块在光滑斜面上由静止开始下滑，依次经过a、b两点，不计空气阻力，比较物块在a、b两点的能量，下列说法正确的是（　　） A．在a点的动能大 B．在b点的重力势能大 C．在两点的机械能一样大 D．在a点的机械能大 【答案】C 【解答】解：物块在光滑斜面上由静止开始下滑（不计空气阻力），在下滑过程中，质量不变，高度减小，重力势能减小，速度增大，动能变大，所以b点的动能比a点的动能大，b点的重力势能比a点的重力势能小，故AB错误； 因为斜面光滑，没有摩擦力；不计空气阻力，所以机械能守恒，即a、b两点的机械能一样大，故C正确，D错误。 故选：C。 21．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．若将皮球表面涂黑，则会在地面M、N两点留下两个大小相等的黑色圆斑 B．皮球第一次反弹后到达最高点P点时速度为零 C．皮球在D点时的机械能小于在C点时的机械能 D．皮球经过同一高度的A、B两点时动能相等 【答案】C 【解答】解： A、由图可知，每次小球反弹后到达的最高点都比上一次的最高点要低，说明小球受到空气阻力，机械能逐渐变小，所以小球在M点的机械能大于N点的机械能； 当皮球落到M、N两点，且皮球达到最大形变时，其动能与重力势能都为零，又因为小球在M点的机械能大于N点的机械能，所以小球在M点的弹性势能大于在N点的弹性势能，则在M点的圆斑要大于在N点的圆斑，故A错误。 B、从轨迹来看，小球在最高点时，竖直方向的速度为零，但是仍然能往右运动，说明小球还具有水平方向速度；故B错误。 C、由前面解答可知，小球的机械能逐渐变小，且C点在D点之前，所以小球在D点时的机械能小于在C点时的机械能，故C正确。 D、小球的机械能逐渐变小，且A点在B点之前，所以小球在A点的机械能大于在B点的机械能；机械能是物体动能与势能的总和，在A、B两点高度相同则重力势能相同，所以小球在A点的动能大于在B点的动能；故D错误。 故选：C。 22．如图所示，质量一定的木块放在粗糙程度不同的水平桌面上，AB的距离等于BC的距离。木块在水平恒力F作用下从静止开始从A连续运动到C，AB过程中加速运动，BC过程中匀速运动。下列说法中（　　） ①木块在AB段所受的摩擦力等于在BC段所受的摩擦力 ②水平拉力F在AB段做的功等于在BC段做的功 ③木块在AB段与桌面有摩擦，它的机械能逐渐减小 ④水平拉力F在AB段的平均功率小于在BC段的功率 A．只有①②正确 B．只有①③正确 C．只有②④正确 D．只有③④正确 【答案】C 【解答】解：①木块在AB段做加速运动，木块受力不平衡，则木块受到的摩擦力小于水平拉力的大小，即fAB＜F； 木块在BC段做匀速运动，此时木块受力平衡，则木块受到的摩擦力大小等于水平拉力的大小，即fBC＝F； 因水平拉力F大小不变，所以木块在AB段受到的摩擦力小于木块在BC段的摩擦力，故①错误； ②木块在AB段和BC段运动的距离相等，拉力F是恒力，则根据W＝Fs可知，水平拉力F在AB段做的功等于在BC段做的功，故②正确； ③木块在AB段做加速运动，则木块的动能增大；木块的高度不变，质量不变，则木块的势能不变；因机械能等于动能与势能之和，所以木块在AB段的机械能逐渐增大，故③错误； ④由题知，木块在AB段做加速运动，在BC段做匀速运动，整个过程中速度的变化是连续的（即在BC段木块是以到达B点时的速度做匀速运动），所以木块在AB段的平均速度小于BC段的速度； 拉力F是恒力，则根据公式P＝Fv可知，水平拉力在AB段的功率小于在BC段的功率，故④正确。 故选：C。 23．为了检验佛山新研发的ASF材料的反弹效果，如图所示，从高处释放铅球，忽略空气阻力，在铅球下落至碰到ASF材料前，铅球的动能 　变大　 ，机械能 　不变　 ，从铅球碰到ASF材料至到达最低点的过程中，ASF材料的弹性势能 　变大　 （以上均选填“变大”“变小”或“不变”）。 【答案】变大；不变；变大。 【解答】解：如图所示，从高处释放铅球，忽略空气阻力，在铅球下落至碰到ASF材料前，小球的质量不变，高度减小，速度变大，铅球的动能变大；只有重力做功，机械能守恒，故机械能不变，从铅球碰到ASF材料至到达最低点的过程中，ASF材料发生形变越大，弹性势能变大。 故答案为：变大；不变；变大。 24．如图甲所示，质量不计的弹簧竖直固定在水平面上，t＝0时刻，将金属小球从弹簧正上方某一高度处静止释放，小球落到弹簧上压缩弹簧到最低点，通过安装在弹簧下端的压力传感器得到弹簧弹力F随时间t变化的图像，用速度探测仪得到小球速度v随时间t变化的图像，如图乙。 （1）从下落到接触弹簧过程中小球重力势能 　减小　 ，动能 　增大　 ，从接触弹簧到将弹簧压缩至最短的过程中小球动能 　先增大后减小　 （均选填“增大”、“减小”、“先增大后减小”或“先减小后增大”）。 （2）小球的机械能在 　t1　 （选填“t1”、“t2”或“t3”）时刻最大。 （3）小球的质量为 　5　 kg。 （4）由图可知，当弹簧的压缩量最大时，小球的速度为0，此时小球处于 　非平衡　 态。（选填“平衡”或“非平衡”） 【答案】（1）减小；增大；先增大后减小；（2）t1；（3）5；（4）非平衡。 【解答】解：（1）从下落到接触弹簧过程中小球重力势能减小，动能增大，从小球接触弹簧到将弹簧压缩至最短的过程中，小球质量不变，速度先变大后变小，动能的变化情况是先变大后变小。 （2）此过程中小球对弹簧做功，小球的机械能不断减小，则小球的机械能在t1时刻最大。 （3）小球的重力等于弹力时，速度最大，由图乙得，小球在t2的速度最大，此时小球受到的弹力为50N，小球的重力为50N，由G＝mg得，小球的质量为 ； （4）由图可知，当弹簧的压缩量最大时，小球的速度为0，此时小球受到的合力大于0，处于非平衡态。 故答案为：（1）减小；增大；先增大后减小；（2）t1；（3）5；（4）非平衡。 地 城 考点06 动能和重力势能的相互转化 25．某小球被水平抛出后，其部分运动轨迹如图甲所示，其中位置①和③离地高度相等，小球在运动过程中经过M、N两点，其动能和重力势能的参数如图乙所示，且M、N两点分别为图中“①”、“②”或“③”点中的两点。则小球（　　） A．经过的M点就是②点 B．小球在点③的速度比在点②的大 C．在M点的重力势能大于在N点的重力势能 D．小球在点①的动能大于260J 【答案】D 【解答】解：AC、根据图乙可知，小球在M点时的机械能为：320J； 小球在N点的机械能为：500J，此时的重力势能势能为：500J×60%＝300J，所以小球在M点时的重力势能小于小球在N点时的重力势能；小球起跳的高度越来越低，所以机械能是逐渐减小的，N点的机械能大于M点，N点在前面，由图可知，M 只可能是③，N点是②，故AC错误； B、M点的动能为320J﹣240J＝80J，N点的动能为200J，质量不变，动能减小，故球在点③（M）的速度比在点②（N）小，故B错误； D、小球在点①的机械能大于点②，即大于500J，而重力势能与③相同，即240J，故动能大于500J﹣240J＝260J，故D正确。 故选：D。 26．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（　　） A．重力势能不同，动能相同 B．重力势能不同，动能不同 C．重力势能相同，动能相同 D．重力势能相同，动能不同 【答案】D 【解答】解：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，故D正确。 故选：D。 27．如图所示，一轻质弹簧一端系在墙上的O点，自由伸长到B点，今将一小物体m连在弹簧上，并把弹簧压缩到A点，然后释放，小物体能运动到C点静止，物体与水平地面间的摩擦力恒定，下列说法中正确的是（　　） A．物体从A到B动能先增大后减小，从B到C动能一直减小 B．物体从A到B动能越来越小，从B到C动能越来越大 C．物体从A到B动能越来越大，从B到C弹性势能越来越大 D．物体从A到B弹性势能越来越大，从B到C弹性势能越来越小 【答案】A 【解答】解：（1）物体在竖直方向受到重力与地面的支持力平衡，水平方向受到弹簧的弹力和滑动摩擦力。从A到B过程中，弹簧的弹力水平向右，摩擦力水平向左，弹簧的弹力先大于摩擦力，后小于摩擦力，故物体先加速后减速，从B到C过程，物体由于惯性继续向前运动，摩擦力方向向左，物体做减速运动；当质量一定时，速度越大动能越大，速度越小动能越小，所以物体从A到B过程中，动能先增大后减小，从B到C过程中，动能一直减小。故A正确，BC错误。 （2）物体从A到B弹簧的形变不断变小，弹性势能越来越小，从B到C弹簧的形变不断变大，弹性势能越来越大。故D错误。 故选：A。 28．凝聚着我国古代劳动人民智慧的世界文化遗产——都江堰水利工程，由分水鱼嘴、宝瓶口、飞沙堰等组成（如图所示）。其在引水灌溉、防洪减灾方面发挥着重要作用，枯水季节，由于内江河床较低，在水受到的 　重　 力的作用下，大量的水落入内江，其重力势能 　减小　 （选填“增大”“减小”或“不变”）。 【答案】重；减小。 【解答】解：水受到的重力作用下，因为重力方向竖直向下的，所以大量的水落入内江，内江河床较低，水位降低，其重力势能减小； 故答案为：重；减小。 29．如图，小苏设想利用升降台让球越弹越高。将球从M点竖直向下以某速度抛出，球经静止在位置a的台面反弹后，到达的最高点为N。经台面反弹后上升过程球的动能 　减小　 （选填“增大”“不变”“减小”）。球从N点下降时，台面已升至合适的位置b并保持静止，球再次经反弹后，到达的最高点P比N 　不可能　 高（选填“可能”“不可能”）。 【答案】减小；不可能。 【解答】解：将球从M点竖直向下以某一速度抛出，此时具有的机械能为动能和重力势能之和，球经静止在位置a的台面反弹后，在上升过程，球的速度减小，球的动能减小； 小球在运动过程中要克服摩擦阻力做功，所以小球的机械能减小，若克服摩擦阻力做功小于最开始的动能，到达的最高点为N点比M点高； 若克服摩擦阻力做功大于最开始的动能，到达的最高点为N点比M点低； 若克服摩擦阻力做功等于最开始的动能，到达的最高点为N点与M点一样高； 球从N点下降时，台面已升至合适的位置b并保持静止，球再次经台面反弹后，由于小球在运动过程中要克服摩擦阻力做功，小球的机械能减小，到达的最高点P比N点低。 故答案为：减小；不可能。 30．有一种蹦极游戏，游戏者将一根有弹性的绳子一端系在身上，另一端固定在高处，从高处跳下。如图甲所示，图中a点是弹性绳自然下垂时下端的位置，c点是游戏者所到达的最低点。从a至c处的过程中，游戏者的速度v和弹性绳被拉伸的长度Δl之间的关系如乙图所示。不计空气阻力，则从a至c处的过程中，游戏者的动能 　先变大后变小　 ；游戏者的重力势能 　变小　 （以上两空均选填“变小”、“变大”、“先变大后变小”或“先变小后变大”）；在a至b处过程中游戏者动能的变化量 　小于　 重力势能的变化量（“大于”、“小于”或“等于”）。 【答案】先变大后变小；变小；小于。 【解答】解：由图乙可知，从a至c处的过程中，游戏者的速度先变大后变小，高度一直变小，所以其动能先变大后变小，重力势能变小； 不计空气阻力，机械能守恒，但从a到b的过程中，游戏者的重力势能转化为动能和弹性势能，所以在a至b处过程中游戏者动能的变化量小于重力势能的变化量。 故答案为：先变大后变小；变小；小于。 地 城 考点07 动能和弹性势能的相互转化 31．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（此时弹簧处于原长位置）。下列说法中正确的是（　　） A．松手后，木块向左运动过程中没有力对木块做功 B．图乙弹簧在恢复过程中弹性势能是减小的 C．图甲和图乙中弹簧前后能量转化过程相同 D．假如图乙木块刚离开弹簧时所受外力全部消失，木块就会立即停止 【答案】B 【解答】解：A、松手后，木块向左运动过程中，受到向左的摩擦力，在力的方向上通过了距离，所以摩擦力对木块做了功，故A不符合题意； B、图乙弹簧在恢复过程中，弹簧的弹性形变程度减小，弹性势能减小，故B符合题意； C、图甲中手的动能转化为弹簧的弹性势能和木块与水平面间的内能；图乙中弹簧的弹性势能转化为水平面间的内能，故C不符合题意； D、假如图乙木块刚离开弹簧时所受外力全部消失，根据牛顿第一定律可知，木块将做匀速直线运动，故D不符合题意。 故选：B。 32．如图所示，弹簧左端固定于竖直墙壁，右端与物块M连接，置于粗糙水平面上，当M位于O点时弹簧恰好不发生形变。现将物块M拉至Y处由静止释放，M向左最远可运动至X点。则物块从Y点运动至X点的过程中，合力F合，速度v随位置s变化的图像为（　　） A． B． C． D． 【答案】C 【解答】解：合力F合分析：从Y点开始释放，弹簧处于拉伸状态，弹簧弹力F大于摩擦力f，合力方向向左，大小为F﹣f。随着物块向左运动，弹簧形变量减小，弹力F逐渐减小，合力逐渐减小。当运动到某一位置时，弹簧弹力F与摩擦力f相等，此时合力为0。继续向左运动，弹簧弹力F小于摩擦力f，合力方向向右，大小为f﹣F，且随着弹簧继续压缩，弹力F增大，合力逐渐增大。 速度v分析：从Y点由静止释放，在合力作用下向左加速运动，速度逐渐增大。当合力为0时，速度达到最大。之后由于合力方向向右，物块做减速运动，速度逐渐减小，直到在X点速度减为0。 根据上述分析，合力F合随位置s先减小到0，再反向增大；速度v随位置s先增大到最大值，再减小到0。所以合力F合、速度v随位置s变化的图像应该是选项C。故C符合题意，ABD不符合题意。 故选：C。 33．在一个圆柱形塑料筒中，把橡皮筋和配重螺母按图所示装配好。水平地板上向前滚动，橡皮筋逐渐拧紧，橡皮筋的弹性势能 　增加　 （选填“增加”或“减少”）。我们会发现圆柱形塑料筒自己还会滚动回来，甚至可以来回滚动几次。在来回滚动的过程中橡皮筋的弹性势能与 　动　 能相互转化。 【答案】增加；动。 【解答】解：塑料筒向前滚动时，配重螺母由于惯性不旋转，使得橡皮筋拧紧在一起，该过程主要是动能转化为弹性势能，橡皮筋的弹性势能增加；塑料筒在向后滚动时，前半段路程，橡皮筋展开，越滚越快，橡皮筋的弹性势能减少、塑料筒动能增大，弹性势能转化为动能；后半段，动能转化为弹性势能，在来回滚动的过程中橡皮筋的弹性势能与动能相互转化。 故答案为：增加；动。 34．如图，弹簧的左端固定，右端连接一个小球，把它们套在光滑的水平杆上，a是压缩弹簧后小球静止释放的位置，b是弹簧原长时小球的位置，c是小球到达最右端的位置。则小球从a运动到c的过程中，在 　b　 （选填“a”、“b”或“c”）位置动能最大；从b到c的过程中，小球的动能转化为弹簧的 　弹性势能　 ，小球从a运动到b的过程机械能总量 　不变　 （选填“变大”、“变小”或“不变”）。 【答案】见试题解答内容 【解答】解：水平杆光滑，则小球在运动过程中不受摩擦阻力，则小球的机械能守恒，即机械能总量不变； 小球从a运动到b的过程中，弹簧的形变程度减小，其弹性势能减小，小球的速度变大，动能变大，弹簧的弹性势能转化为小球的动能，而小球的重力势能不变，所以小球的机械能总量变大；到达b点时，弹簧恢复原状，不计摩擦阻力，其弹性势能全部转化为小球的动能；再从b运动到c时，弹簧被拉伸，小球的动能再逐渐转化为弹簧的弹性势能，小球从a运动到b的过程机械能总量不变。 故答案为：b；弹性势能；不变。 35．如图甲所示，是小明制作的“会跳的卡片”，用手把它平压在桌面上，使橡皮筋伸长，迅速松手后，卡片就会弹跳起来。右图中，A为外表面，B为内表面，实验时应把　B　 （选填“A”或“B”）面紧贴桌面，卡片跳起来的过程中，橡皮筋的　弹性势能　 能会转化为卡片的　动能　 能，使卡片向上运动。小明还利用相同的橡皮筋做了图乙、丙中的两张卡片，实验时　丙　 （选填“乙”或“丙”）图中卡片可以弹跳得更高一些，这是因为其橡皮筋的　弹性势　 能较大。 【答案】见试题解答内容 【解答】解：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B面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。 由于弹性势能的大小与物体发生弹性形变的程度有关，所以丙图中皮筋弹性形变的程度更大一些，所以它能够转化的动能更多，跳的更高。 故答案为：B；弹性势能；动能；丙；弹性势。 36．如图，将橡皮筋套在卡片的卡口上，卡片压平后，手一松，会观察到　卡片会跳起　 ，原因是　橡皮筋的弹性势能转化成了卡片的动能　 ；若如图卡片上的两个卡口之间的间隔减小，则卡片跳起的高度　减小　 。（选填“减小”或“增大”） 【答案】见试题解答内容 【解答】解：将卡片压平以后，橡皮筋被拉长，具有弹性势能。松手后，橡皮筋要恢复，在恢复的过程中，将弹性势能转化为卡片的动能，卡片就会跳起。 若两个卡口之间的间隔越小，卡片压平后橡皮筋发生弹性形变的程度就越小，则橡皮筋具有的弹性势能就越小，当然最终转化成卡片的能量就越小，卡片会跳得低一些。 故答案为：卡片会跳起；橡皮筋的弹性势能转化成了卡片的动能；减小。 地 城 考点08 机械能的守恒 37．将小球水平抛出，其部分运动轨迹如图所示，位置①和③离地高度相等。小球在运动过程中经过M、N两点，其动能和重力势能的参数如图所示，且M、N两点分别为图中“①”、“②”或“③”点中的某一点。则小球（　　） A．整个运动过程中，机械能是守恒 B．经过的M点就是“①”点 C．经过的N点就是“②”点 D．在N点的机械能为1000J 【答案】C 【解答】解：A．由图知，小球反弹起的最大高度越来越小，一部分机械能转化为内能，说明小球的机械能越来越小，其机械能是不守恒的，故A错误； BCD．由图可知，在M点时，重力势能占机械能的比为动能的3倍，因重力势能为240J，则此时动能为80J，所以在M点的机械能为EM＝240J+80J＝320J； 在N点时，动能为200J，此时的重力势能为，则在N点的机械能为EN＝200J+300J＝500J，故D错误； 比较可知，在M点的重力势能240J小于在N点的重力势能300J，因小球的质量不变，则由重力势能与高度的关系可知M点的高度小于N点的高度（即N点高度较大），所以经过的N点就是“②”点，故C正确； 比较可知，在M点的机械能320J小于在N点的机械能500J，因小球的机械能逐渐减小，则说明M点在N点之后，且经过的N点就是“②”点，所以，由图可知经过的M点就是“③”点，故B错误。 故选：C。 38．如图甲所示，质量不计的弹簧竖直固定在一压力传感器上，压力传感器是电阻阻值随受到压力的增大而减小的变阻器（压力不超过最大值），压力传感器、电流表、定值电阻和电源组成一电路。压力传感器不受力时电流表示数是I0．t＝0时刻，将一金属小球从弹簧正上方某一高度由静止释放，小球落到弹簧上压缩弹簧到最低点，然后又被弹起离开弹簧，上升到一定高度后再下落，如此反复。整个过程中，不计能量损失，电流表示数I随时间t变化的图象如图乙所示，则（　　） A．t1时刻，小球动能最小 B．t2时刻，弹簧的弹性势能最小 C．t2～t3这段时间内，弹簧的弹性势能先增加后减少 D．t2～t3这段时间内，小球增加的动能小于弹簧减少的弹性势能 【答案】D 【解答】解：（1）t＝0时刻，将一金属小球从弹簧正上方某一高度由静止释放；t1时刻时，电流表示数为I0，表示压力传感器不受力，也就是小球没有落在弹簧上，小球处于下落状态。此时小球的速度增大，因此动能增大。 （2）t2时刻时，电流表示数最大，表示压力传感器的电阻阻值最小，表明压力传感器受到的压力最大，说明此时小球把弹簧压缩到最低点，弹簧的弹性形变程度最大，弹性势能最大。 （3）t2～t3这段时间内，电流表示数变小，表示压力传感器的电阻阻值增大，表明压力传感器受到的压力减小，说明此时是弹簧把小球弹起的过程，弹性势能转化成动能和重力势能，因此小球增加的动能小于弹簧减少的弹性势能。 故选：D。 39．在冬奥会自由式滑雪比赛中，选手的运动轨迹如图所示，如果不计空气阻力，下列说法正确的是（　　） A．在a点和c点速度都为零，因此这两点动能也为零 B．在a点和e点都处于静止状态，因此机械能相等 C．从c点下落到d点过程中，机械能保持不变 D．从a点下滑到b点过程中，机械能保持不变 【答案】C 【解答】解：A、在a点速度为零，说明动能为零；由运动轨迹可知运动员到达c点后还会向前运动，说明在c点时水平方向速度不为零，c点动能不为零，故A错误。 B、在a点和e点都处于静止状态，说明动能都为零，因为高度不同，所以，重力势能就不相等，因此机械能不相等，故B错误。 C、从c点下落到d点过程中，重力势能转化为动能，且不计空气阻力，所以机械能守恒，故C正确。 D、从a点向b点运动过程中，重力势能大部分转化成动能，因为有滑动摩擦，少部分转化成内能，机械能减少，故D错误。 故选：C。 40．如图所示，小陈在进行弹硬币的小游戏。向上弹起的硬币在上升过程中（忽略空气阻力）重力势能越来越 　大　 ，下降过程中动能越来越 　大　 （前两个空均选填“大”或“小”），在硬币被弹起的过程中，硬币的机械能 　守恒　 。（选填“守恒”或“不守恒”） 【答案】大；大；守恒。 【解答】解：硬币在上升过程中，高度增大重力势能变大，下降过程中速度增大，动能增大，忽略空气阻力，故其机械能守恒。故答案为：大；大；守恒。 地 城 考点09 机械能与其他形式的能之间的转化 41．如图所示在水平台面上，一根弹簧左端固定，右端连接一金属滑块，O点是弹簧保持原长时滑块的位置；开始时用力推滑块压缩弹簧到A位置，释放滑块，B是滑块能到达的最右端，AO＞OB，滑块从A位置滑到B位置的过程中（滑块到达某一位置是指滑块中心到达该位置上方，不计空气阻力），下列说法正确的是（　　） ①速度最快的位置在AO之间 ②弹簧对滑块弹力最大的位置在A点 ③滑块从A位置滑到B位置的过程中机械能不变 ④滑块最终可能停在O点的右侧 A．①② B．②④ C．①②④ D．①②③④ 【答案】C 【解答】解：从A到B，因为AO＞OB，说明此过程存在摩擦力； ①②③金属滑块从A运动到O的过程中，因弹簧处于压缩状态而对滑块有水平向右的弹力；开始时用力推滑块压缩弹簧到A位置，此时弹性形变最大，弹力最大；开始时，弹力大于摩擦力，滑块做加速运动；当弹力等于摩擦力时，滑块的速度最大；继续运动到O的过程中，弹力小于摩擦力，滑块做减速运动；滑块从O运动到B的过程中，因弹簧处于伸长状态而对滑块有水平向左的弹力，则滑块的速度不断减小，所以速度最大点在AO之间，而由于摩擦力的存在，滑块和弹簧整个过程机械能逐渐减小，故①②正确，③错误； ④B是滑块能到达的最右端，速度为零，但是由于弹簧要恢复原来的形状，受到水平向左的弹力作用，所以金属滑块可能不会保持静止，有可能向左运动，直到在水平方向上受到的弹力和摩擦力相等，故物体最终可能停在O的右侧，故④正确。 综上所述，①②④说法正确，故C符合题意，A、B、D不符合题意。 故选：C。 42．如图甲所示，压力传感器能够测量出其表面受到的压力大小，与电脑连接后，放置在水平地面上，将一排球从正上方某一高度处由静止释放，落到传感器上后再竖直弹起上升，反复多次后静止在传感器上。传感器测得的弹力F的大小随时间t变化情况如图乙所示，A、B、C三点对应的时刻是t1、t2、t3，下列说法中正确的是（　　） A．t2时刻排球的重力势能最小 B．t2～t3时间内，排球的重力势能转化为动能 C．排球t1时刻的动能等于t3时刻的动能 D．整个过程中，排球的机械能守恒 【答案】A 【解答】解： A、t2时刻压力最大，故此时排球下降到最低点，排球的重力势能最小，故A正确； B、t2～t3时间内，排球向上运动，排球的动能转化为重力势能，故B错误； CD、排球运动过程有能量损失，故排球t1时刻的动能大于t3时刻的动能，排球运动过程中，机械能减小，故CD错误。 故选：A。 43．2020年5月5日，长征五号B运载火箭，搭载新一代载人飞船，在我国文昌航天发射场点火升空，然后进入预定轨道5月8日，载人飞船的返回舱成功着陆在东风着陆场预定区域新飞船飞行试验任务取得圆满成功，在火箭加速升空过程中，火箭搭载的载人飞船的动能　增大　 （不变/增大/减少）。在返回舱返回地面的过程中，由于大气摩擦，返回舱的部分机械能转化为　内能　 。 【答案】增大；内能。 【解答】解：在火箭加速升空过程中，对于火箭搭载的载人飞船试验船的速度变大，质量不变，动能增大； 在返回舱返回地面的过程中会与大气摩擦，克服摩擦做功，返回舱的部分机械能转化为内能。 故答案为：增大；内能。 试卷第1页，共3页 / 学科网（北京）股份有限公司 $