12.1 机械能 同步分层-2025-2026学年物理九年级上册苏科版（2024）

【第十二章机械能和内能】 一、机械能 一、单选题 1．2024年4月2 日晚落幕的西班牙羽毛球大师赛中，我国羽毛球队夺得两冠一亚的好成绩，图为比赛过程中羽毛球的简化运动轨迹。下列有关说法正确的是（　　） A．羽毛球在运动过程中，它的运动状态不变 B．羽毛球从最高点到落地的过程中动能变小 C．羽毛球从被击打到落地过程中，受到的重力方向不断变化 D．羽毛球在最高点，所有力都消失，它将做匀速直线运动 2．如图所示是小球从高处下落到水平地面不断弹起的过程中，每隔相等时间曝光一次所得到的 照片，小球在 1、2 位置的高度一样.下面说法正确的是（　　） A．小球运动时先后经过 1、3、2 三个位置 B．小球在 1、2 位置的动能相同，且机械能大小相同 C．小球在 1、2 位置的重力势能相同，且机械能大小也相同 D．小球在 1 位置的动能、机械能比 2 位置都小 3．下列物体只具有重力势能的是（　　） A．下落的篮球 B．拉弯的弓 C．水平路面上跑步的人 D．大坝拦住的上游水 4．如图甲所示，水平桌面上放有一内壁光滑的竖直圆筒，筒底固定一根弹簧，最高点位于A点。将一小球放置在弹簧上，静止时位于B点（如图乙）。现将小球下压至C点，并用此处的装置锁定（如图丙）。解锁后，小球向上弹出筒口（不计空气阻力），到达最高点D。下列关于上升过程中，说法正确的是（　　） A．小球的机械能先变大后不变 B．小球到达A点时动能最大 C．C到B的过程中，小球的动能转化为重力势能 D．A到D的过程中，小球的重力势能转化为动能 5．滑板是深受青少年喜欢的一项体育运动。如图是U型滑台和运动员姿势的简化示意图。运动员在滑台A处由静止自由下滑，不计滑台摩擦和空气阻力，仅依靠滑行过程中运动员姿势的自然（不用力）变化，最有可能滑到滑台C处的是（　　） A． B． C． D． 6．滑雪比赛过程中运动的轨迹如图所示下列说法正确的是（　　） A．从a点向b点运动过程中，重力势能全部转化为动能 B．在c和a点动能都为0，但c点重力势能小于a点 C．从c点下落到d点过料中，重力势能转化为动能 D．在a点和e点都处于静止状态，因此机械能相等 7．如图所示，某物理小组同学在测试无人机负重飞行能力。测试时将物体M固定在无人机上，并控制无人机完成以 4m/s的速度匀速上升、在空中悬停、以2m/s的速度匀速下降三个阶段的项目测试，并利用系统软件记录多次测量的相关信息，做出测评报告。下列说法中正确的是（　　） A．匀速上升阶段，物体M不受重力作用 B．匀速上升阶段，物体M的动能转化为重力势能 C．匀速下降阶段，物体M的机械能变小 D．物体M匀速上升阶段的动能等于匀速下降阶段的动能 8．一个木块放在粗糙程度相同的水平地面上，如果对木块施加的水平拉力为F，如图甲所示；F的大小与时间t的关系如图乙所示；木块的运动速度v与时间t的关系如图丙所示。以下说法正确的是（　　） A．当t=1s时，木块受到的摩擦力是0 B．当t在2~4s内，木块做匀速直线运动，受到的摩擦力为5N C．当t在4~6s内，拉力F的功率为6W D．当t在2~6s内，木块的机械能保持不变 二、多选题 9．2024年在南宁民生广场进行了一场数百台无人机的表演。下列说法正确的是（　　） A．无人机起飞时加速升空，动能增大，重力势能减小 B．无人机在空中悬停时，动能为零，重力势能不变 C．正在空中表演曲线变速飞行的无人机，动能和重力势能均不变 D．无人机在匀速下降时，动能不变，重力势能减小 10．如图所示，捻动滚摆的轴使其升高后释放，观察滚摆运动过程，长时间后滚摆停止上下滚动。下列说法正确的是（　　） A．滚摆下降时，重力势能减小，动能增大 B．滚摆整个运动过程中，机械能总量保持不变 C．滚摆从最低点上升时，重力势能增大动能减小 D．滚摆每次上升的高度逐渐减小，说明滚摆的机械能减小 11．滑雪比赛过程中运动的轨迹如图所示，不计空气阻力，下列说法正确的是（　　） A．从a点向b点运动过程中，重力势能全部转化为动能 B．在a和e点动能都为零，但e点重力势能小于a点 C．从c点下落到d点过程中，重力势能转化为动能 D．在a点和e点都处于静止状态，因此机械能相等 12．小原在社会实践时，用一个滑轮组匀速提升重物到一定高度，匀速提升时，向下的拉力为500N，重物的重力为1200N，不计绳重和摩擦，下列说法正确的是（　　） A．匀速提升重物时，重物的机械能不变 B．动滑轮的重力为200N C．该滑轮组的机械效率为80% D．增大匀速拉动的速度，滑轮组的机械效率不变 13．如图所示，在“探究动能的大小与什么因素有关”实验中，下列说法错误的是（　　） A．斜面和水平面必须是光滑的 B．小球静止在斜面上时没有能量 C．木块被撞击后滑行得越远，说明小球的动能越大 D．同一小球从不同高度滑下推动木块滑行的距离不同，说明动能大小与高度有关 14．如图所示，质量为的小球从某一高度静止下落，落在竖直放置的静止的轻质弹簧上，小球到达B点时，小球受到的重力与弹簧给小球的弹力大小相等，图中C点是小球到达的最低点（不计空气阻力）。下列说法正确的是（　　） A．从B点到C点，小球的重力势能与动能都减小，转化成弹簧的弹性势能 B．到达C点时，小球的动能为零，小球受到的重力大于弹簧给小球的弹力 C．下落过程中，小球的重力势能减小、动能一直增大、小球与弹簧的机械能总量增大 D．下落过程中，小球的重力势能一直减小、动能先增大后减小，小球对弹簧做功，小球与弹簧的机械能总量保持不变 15． 北京冬奥会上，我国运动员顽强拼搏、屡创佳绩。下列说法中不正确的是（　　） A．冰壶运动员将冰壶推出后，冰壶受到惯性的作用继续滑行 B．自由滑雪运动员从空中下落的过程中，机械能会减小 C．速滑运动员要不断向后蹬地才能保持速度，说明物体的运动要靠力来维持 D．花样滑冰运动员沿曲线滑行时，运动状态保持不变 三、填空题 16．如图为一辆正在匀速行驶工作的多功能雾炮车，它的动能 　 　（选填“增大”、“减小”或“不变”），水雾喷出后一会儿就消失了，其中发生的物态变化是 　 　，此过程需要吸热。 17．上海东方明珠塔总高度为468m . 小明乘坐塔内电梯匀速上升的过程中，他的动能　 　，重力势能　 　，内能　 　（均选填“增大”、“减小”或“不变”）. 18．如图所示，跳伞运动员在空中匀速直线下降，在此过程中运动员和伞的动能　 　（选填“增大”、“减小”或“不变”），重力势能　 　（选填“增大”、“减小”或“不变”）。 19．中考体育考试中，小明投出的实心球在空中的运动轨迹如图所示。由于受到空气阻力，实心球在上升过程中，它的机械能和动能均不断减小，在最高点时，球的动能　 　（选填“大于”或“等于”）零。 20．“弓开如满月，箭去似流星”形容射箭运动员拉弓放箭的情形，那么在这个过程中弓的　 　能转化为箭的　 　能。 21．人造卫星沿椭圆轨道绕地球运行，如图所示为卫星从远地点向近地点运动的过程，该过程中动能逐渐　 　，势能逐渐　 　。(选填“增大”、“减小”“不变”) 22．2024年4月25日，神舟十八号飞船搭载长征二号F遥十八运载火箭直冲云霄，在火箭加速上升的过程中，飞船的重力势能　 　，飞船的惯性　 　，（前两空均选填“增大”、“不变”或“减小”）飞船与空间站成功对接后，以空间站为参照物，神舟十八号飞船是　 　的（选填“运动”或“静止”）。 23．如图，轻质弹簧顶端固定并连接一个大小不计的重物。用手托住重物向上挤压弹簧到点a，松手后重物下落依次经过点b、c到最低点d，b是弹簧原长的位置，c是重物连接在弹簧下端静止时的位置。则重物从a运动到d的过程中，在　 　点重力势能最大，在　 　点动能最大，在　 　点机械能最大。（不计空气阻力） 四、实验探究题 24．图是探究动能大小与哪些因素有关的实验情景。 （1）实验中，小球的动能由　 　转化而来，其大小通过木块 M 　 　来反映； （2）将同一个小球放在斜面上不同高度，已知h甲 >h乙，这是为了改变小球到达水平面时的 　 　； （3）观察现象，发现图甲中木块最终停在b点位置，图乙中木块最终停在a点位置。分析可得：质量相同的物体，速度越大，动能越　 　。 25．为了模拟研究汽车超载和超速带来的安全隐患，小谢同学设计了如图所示的探究实验：将A、B、C三个小球先后从同一装置高分别为hA、hB、hC的位置滚下(mA=mB<mC，hA=hC>hB)，推动小木块运动一段距离后静止.请你根据生活经验和所学的物理探究方法，回答以下问题： （1）在图甲和图丙实验中，A球、C球刚滚到水平面时的速度　 　.小球推动小木块运动的距离越大，安全隐患　 　.用来研究超载安全隐患时，我们应选择　 　、　 　两个图所示实验进行比较. （2）用来研究超速安全隐患时，我们应选择　 　、　 　两个图所示实验进行比较. 五、计算题 26． 一辆满载后总质量为的厢式冷藏车，以的速度在平直公路上匀速行驶，冷藏车受到的牵引力为，该车柴油发动机的效率为，柴油热值取。求： （1）满载的冷藏车静止在水平地面上时，轮胎与地面的总接触面积为，则车对地面的压强是多大？ （2）牵引力做功的功率多大？ （3）要把货物送到距出发地的冷库，如果途中不加油，在出发前至少要给车加多少柴油？ 27．已知物体动能的表达式为 ， 重力势能表达式为 。如图所示，小明从高出地面3m的位置竖直向上抛出一个小球，它上升5m后回落，最后到达地面，不计空气阻力。求： （1）小球抛出时的出手速度v0； （2）小球落地时的速度v。 六、作图题 28．（1） 用如图的滑轮组使重物升高1m时，自由端可移动3m的距离。画出该滑轮组的绕绳方式。 （2） 汽车静止在水面路面上，请在图中画出汽车所受重力和支持力F支的示意图。 （3）如题图甲所示，小球沿光滑的圆弧轨道AB滑下，滑上与海平面齐平的粗糙水平轨道MN，最终停在C点，在题图乙中画出小球从O点运动到C点的过程中的“机械能--时间”的大致图像。 29．如图甲所示，一个在光滑斜面上的物体在力F的作用下沿斜面向下做匀速直线运动，以图中时刻为零时刻，物体滑到斜面底端的时间为，设物体滑到斜面底端时重力势能为零。请在图乙坐标中画出该物体从零时刻到滑到斜面底端过程中，机械能E随时间t变化的大致关系图象。（已知物体以速度v运动时的动能为） 七、综合题 30．如图，小丽站在商场的手扶电梯上，随梯匀速下楼，运动轨迹如图虚线所示。 （1）在图中画出小丽的受力示意图　 　。（图中“·”表示小丽） （2）此过程中，小丽的动能　 　（选填“增大”“不变”或“减小”），机械能　 　（选填“增大”“不变”或“减小”）。 31．如图所示。忽略空气阻力，足球以初速度v沿着凹凸不平的草地从a运动到最高点d。你回答以下问题： （1）足球在c点的重力势能　 　在d的重力势能（选填“大于”或“等于”或“小于”）； （2）从a点运动到d点的过程中，足球的机械能　 　（选填“増大”或“不变”或“减小”）； （3）足球在b点的速度　 　在d点的速度（选填“大于”或“等于”或“小于”）。 答案解析部分 1．【答案】D 【解答】A、羽毛球在运动过程中速度和方向发生改变，A错误； B、羽毛球从最高点到落地的过程中，动能变大，B错误； C、重力的方向始终竖直向下，C错误； D、羽毛球在最高点竖直方向速度为0，其他方向仍有速度，由牛顿第一定律可知，羽毛球不受力后将做匀速直线运动，D正确。 故答案为：D。 【分析】根据重力、机械能、力和运动判识选项 做曲线运动的物体的运动状态一定改变。物体从高处下落重力势能转化为动能，动能增大。重力的方向总是竖直向下的。根据牛顿第一定律分析。 2．【答案】D 【解答】小球弹跳的高度应该越来越低，因此小球运动时先后经过 2、3、1 三个位置，A不符合题意；小球在1位置的机械能小；BC不符合题意；小球在1、2位置的高度相同，所以重力势能相同；但在1处的机械能小，所以1位置的动能小．D符合题意。 故答案为：D． 【分析】小球被弹起时，机械能转化为内能，重力势能和高度、质量有关，动能和速度、质量有关. 3．【答案】D 4．【答案】A 5．【答案】B 【解答】由图知道，运动员在滑台A处站立时，具有重力势能较大，不计滑台摩擦和空气阻力，机械能守恒，到达B处时，运动员全蹲时，重心的高度小于A处重心的高度，B处运动员的重力势能小于A处重力势能，由机械能守恒知道，运动员在B处具有一定的动能，能滑到滑台C处，B符合题意，ACD不符合题意。 故答案为：B。 【分析】运动员全蹲时，重心的高度小于A处重心的高度，B处运动员的重力势能小于A处重力势能，由机械能守恒知道，运动员在B处具有一定的动能。 6．【答案】C 7．【答案】C 【解答】 A、匀速上升时物体重力做功，故A错误。 B、匀速上升时动能保持不变，不会从动能转化为重力势能，故B错误。 C、物体机械能等于动能加上重力势能，因为匀速，动能保持不变，重力势能减小，故机械能减小，故C正确。 D、上升时速度不等于下降时的速度，即动能不相同，故D错误。 答案为：C 【分析】 （1）动能与速度和质量有关。 （2）重力势能与质量和高度有关。 8．【答案】C 9．【答案】B,D 10．【答案】A,C,D 11．【答案】B,C 12．【答案】C,D 13．【答案】A,B,D 【解答】A．木块被撞击后会做匀速直线运动，无法根据木块移动的距离判定小球动能的大小，故A错误，A符合题意； B．小球静止具有重力势能，在斜面上时有一定的高度，故B错误，B符合题意； C．根据转换法可知，木块被撞击后滑行得越远，说明小球传递给木块的动能越大，故C正确，C不符合题意； D．同一小球从斜面的不同高度滑下，小球到达水平面时的速度不同，推动木块滑行的距离不同，探究的是动能与速度的关系，不是动能与高度的关系，故D错误，D符合题意。 故选ABD。 【分析】(1)根据通过小球对木块做功，来探究小球的动能大小，利用了转换法； (2)重力势能的大小与质量、高度有关，影响动能大小的因素：速度和质量；小球到达斜面底端的速度取决于小球在斜面上的高度；为了保证小球到达斜面底端具有相同的速度，可以让小球从同一高度落下。 14．【答案】A,D 15．【答案】A,C,D 【解答】A.冰壶运动员将冰壶推出后，冰壶由于具有惯性，继续滑行，A符合题意； B.自由滑雪运动员从空中下落的过程中，克服空气阻力消耗了机械能，总机械能会减小，B不符合题意； C.速滑运动员要不断向后蹬地才能保持速度，是运动时，受到了阻力的作用，需要克服阻力才前进，是力在改变物体的运动状态，C符合题意； D.花样滑冰运动员沿曲线滑行时，运动方向在改变，运动状态保持在改变，D符合题意。 故答案为：ACD. 【分析】惯性是物体继续保持原来的运动状态的性质；力是改变物体运动状态的原因。 16．【答案】减小；汽化(蒸发) 【解答】正在匀速行驶工作的多功能雾炮车，它的动能减小，水雾喷出后一会儿就消失了，其中发生的物态变化是汽化，此过程需要吸热。 【分析】物体的质量减少，动能减小；液体变为气体是汽化现象。 17．【答案】不变；增大；不变 【解答】小明乘电梯匀速上升时，小明的质量不变，速度不变，动能不变；小明上升时，质量不变，高度增大，重力势能增大；小明乘电梯匀速上升时，小明的质量不变，温度不变，内能不变 . 故答案为：不变；增大；不变 . 【分析】物体的动能与质量和运动速度有关，质量或速度增大时，物体的动能增大；物体的重力势能与质量和高度有关，物体质量或高度增大时，重力势能增大 . 18．【答案】不变；减小 19．【答案】大于 【解答】由于实心球在最高点时，仍有向前的速度，所以其动能大于零。 【分析】动能是运动的物体具有的能，运动的物体动能不为零。 20．【答案】弹性势；动 【解答】拉弯的弓具有弹性势能，箭射出去后具有动能，这一过程中是弓的弹性势能转化为箭的动能。 故答案为：弹性势能；动. 【分析】弹性势能的影响因素是物体的弹性形变程度，在弹性范围以内，弹性形变越大，弹性势能就越大；动能大小的影响因素：质量、速度.质量越大，速度越大，动能越大. 21．【答案】增大；减小 【解答】卫星从远地点向近地点运动的过程中，速度越来越快，动能增加，高度减小，重力势能减小，这是一个动能转化为势能的过程。 【分析】动能大小的影响因素：质量和速度；重力势能大小的影响因素：质量和高度。 22．【答案】增大；不变；静止 【解答】在火箭加速上升的过程中，高度增大，重力势能增大；飞船的质量不变，惯性不变。飞船与空间站成功对接后，空间站和神舟十八号飞船的运动状态相同，所以神舟十八号飞船是静止的。 综上 第1空、 增大；第2空、不变； 第3空、静止。 【分析】1、机械能：机械能为动能和：势能之和，当质量不变时，动能和速度成正比，速度不变时，动能和质量成正比；当质量不变时，重力势能和高度成正比，高度不变时，重力势能和质量成正比； 2、惯性是物体的基本属性，只有物体重力有关，当物体速度发生变化时，由于惯性物体保持原来运动状态的属性，利用惯性的实例：运动员助跑起跳，乘车系安全带可以降低司机惯性带来的伤害，惯性不是力，不能用受到惯性、惯性力的作用进行表述； 3、物体相对运动：物体与参照物运动状态不一致，所以物体相对参照物运动，物体与参照物运动状态不一致，所以物体相对参照物静止。 23．【答案】a；c；b 24．【答案】重力势能；被推动的距离；速度；大 25．【答案】（1）相等；越大；甲；丙 （2）甲；乙 【解答】（1）小球从同一高度释放，运动到水平面时，它们的速度相等；实验中通过比较滚下的小球撞击木块移动的距离，来比较小球动能的大小，在同样的平面上木块被撞得越远，小球的动能就越大，安全隐患越大；超载是指汽车的速度一定时，质量越大动能越大．选择到达水平面的速度相等，质量不同的甲和丙小球进行实验； （2）超速是指汽车的质量一定，速度越大，动能越大，应选择质量相等，且到达水平面速度不同的甲与乙小球来研究超速安全隐患。 故答案为：（1）相等；越大；甲；丙；（2）甲；乙. 【分析】动能的决定因素有两个：质量和速度，在探究“物体动能的大小与哪些因素有关”时，应该利用控制变量法的思路，去分析解决；钢球把木块推出的距离长，说明的动能大这是一种转换的方法． 26．【答案】（1）解：该货车停在水平公路上时，对地面的压力：， 对地面的压强：； 答：该货车停在水平公路上时，对地面的压强是； （2）解：因货车匀速行驶时处于平衡状态，受到的牵引力和阻力是一对平衡力， 所以，货车牵引力的大小：， 车的速度为：， 这段时间内货车牵引力的功率：； 答：这段时间内货车牵引力的功率是； （3）解：牵引力做的功：， 由可得，消耗柴油完全燃烧释放的热量：， 由可得，消耗柴油的质量：。 答：货车在这次行驶中要消耗的柴油。 【解析】【分析】（1）车对地面的压强由得出；（2）由于汽车处于平衡状态，所以根据即可求出；（3）先算出牵引力做的功W=Fs，由汽车的机械效率可以算出柴油完全燃烧释放的热量即可算出，根据，代入数值，即可求出消耗柴油的质量。 27．【答案】（1）解：小球到达最高点时，动能完全转化为重力势能，则 即 解得v0=10m/s 答：小球抛出时的出手速度v0为10m/s。 （2）解：小球落地时，重力势能转化为动能，则 即 解得 答：小球落地时的速度v为 。 【解析】【分析】（1）小球运动到最高点，动能全部转化为重力势能，列方程求解出手速度即可； （2）同理，小球下落，重力势能转化为动能，列方程求解末速度即可。 28．【答案】（1） （2） （3） 【解答】 （1）重物升高1m时，自由端可移动3m ，所以动滑轮缠绕绳子数为3，所以绳子起点为动滑轮，据此作图： （2）汽车静止在水平面上，所以重力等于支持力，重力竖直向下，所以支持力竖直向下，据此作图： （3） 小球沿光滑的圆弧轨道AB滑下，滑上与海平面齐平的粗糙水平轨道MN ，所以在光滑的轨道上小球的机械能保持不变，重力势能转化为动能，动能在粗糙水平轨道逐渐变为内能耗散，据此作图： 【分析】1、动滑轮的设计：n为动滑轮缠绕绳子数，绳子移动的距离为物体移动距离的n倍； 2、重力：由于地球的吸引而使物体受到的力，大小为自身重力、方向竖直向下，作用点位于物体重心。 3、机械能：机械能为动能和重力势能之和，当质量不变时，动能和速度成正比，速度不变时，动能和质量成正比；当质量不变时，重力势能和高度成正比，高度不变时，重力势能和质量成正比。 29．【答案】 30．【答案】（1） （2）不变；减小 【解答】（1）小丽随自动扶梯一同匀速下降，处于平衡态，所以，小娟受竖直向下的重力和竖直向上的支持力，并且二力是一对平衡力，过重心作竖直向下的重力和竖直向上的支持力，如下图 （2）下降过程中，小红的质量不变，速度不变，所以，动能不变；高度降低，重力势能减小，故机械能减小。 【分析】（1）作重力的示意图，力的作用点在物体几何中心上，方向竖直向下，重力用字母G表示。 作支持力的示意图，力的作用点在物体的几何中心上，方向与接触面垂直，指向被支持物体，用字母F表示； （2）运动的物体具有动能，物体的质量越大、速度越大，物体的动能就越大；处在高处物体具有重力势能，物体的质量越大、高度越高，物体的重力势能就越大；物体的机械能等于动能与势能之和，结合动能和势能的变化分析机械能。 31．【答案】（1）小于 （2）减小 （3）大于 【解答】(1)由图可知，c点是最低点，d点的位置较高，足球在c点的重力势能小于d点的重力势能。(2)足球从a到d的过程中，足球和草地之间存在摩擦力，克服摩擦做功，机械能转化为内能，机械能不断减小。(3)足球从b到d的过程中，足球和草地之间存在摩擦力，克服摩擦做功，机械能减小，b点和d点的高度相同，重力势能相同，所以b点的动能大于d点的动能，b点的速度大于d点的速度。 【分析】（1）质量一定时，高度越小，重力势能越小；（2）物体运动过程中有机械能损失，总机械能减少；（3）重力势能相同时，机械能越小，动能越小。 学科网（北京）股份有限公司 $