3.1～3.2 能量及其形式、机械能提升训练-2025-2026学年科学浙教版九年级上册

3.1～3.2 能量及其形式、机械能提升训练 一．选择题 1．校项目化小组为夜跑者设计制的节能夜跑灯结构图。晚上跑步时，随着手臂的摆动，磁体在水管中运动，LED灯就会发光。夜跑灯使用的过程中没有涉及到的能量形式是（　　） A．电能 B．内能 C．化学能 D．机械能 2．能量是与物体运动有关的物理量，不同的运动形态对应着不同的能量形式。下列四种能量形式中与其它三种能量形式不同的一种是（　　） A．运动场上奔跑的运动员具有的能量 B．剧烈运动的空气形成的龙卷风具有的能量 C．快速行驶的汽车具有的能量 D．核电站为我们的生活和生产提供的能量 3．氢气球下面吊着一个重物匀速升空，忽略空气阻力，若氢气球突然爆炸，爆炸后重物将（　　） A．动能一直增大，机械能不变 B．动能一直增大，机械能一直减少 C．动能先减少后增大，机械能不变 D．动能先减少后增大，机械能一直减少 4．如图是物体在空中飞行过程中动能Ek随时间t变化的曲线，运动的物体可能是（　　） A．由静止下落的乒乓球 B．竖直向上垫起的排球 C．离开脚后在地上滚动的足球 D．从肩上斜向上投掷出去的铅球 5．体育考试时，某同学将同一篮球以不同弧线从A点投向B点，空气阻力不可忽略且大小恒定，则下列说法正确的是（　　） A．篮球沿着两条弧线从A点运动到B点，机械能都先增加后减小 B．篮球在弧线1和弧线2的最高点时动能都为零 C．从A点到B点，篮球重力势能的增加量弧线1大于弧线2 D．若篮球在B点的机械能相等，则在A点弧线l的机械能大于弧线2 6．一番茄从手中由静止开始下落，撞击水面时溅起许多水珠（如图），同时番茄仍有较大速度并继续下沉。若不计一切机械能损耗，番茄从开始下落至刚好浸没时减少的势能（　　） A．等于所有溅起的水珠在撞击过程中增加的机械能总和 B．小于所有溅起的水珠在撞击过程中增加的机械能总和 C．大于所有溅起的水珠在空中上升过程中增加的机械能总和 D．等于所有溅起的水珠在空中上升过程中增加的机械能总和 7．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 8．小平同学用多个大小相同，质量不同的小球，做了如图实验：将弹簧一端固定在墙面，另一端自然伸长至A，压缩弹簧至同一位置静止释放不同小球，小球落地位置不同。若平面均光滑，不计空气阻力，下列说法正确的是（　　） A．将不同小球压缩弹簧至同一位置，弹簧的弹性势能不同 B．小球在平面上运动时，速度一直增大 C．从小球开始运动到落地前一瞬间，小球的机械能守恒 D．小球落地位置不同是由于小球的质量不同 9．在自由式滑雪比赛中，运动员的重心轨迹如图所示，图中各点中运动员的重力势能最大的是（　　） A．a点 B．b点 C．c点 D．d点 10．如图，小观在荡秋千，从左侧最高点A静止向右运动，经过最低点O摆动到右侧最高点D，再摆回到左侧最高点C（图中未画出）、图中B与D等高。则（　　） A．点C与点B重合 B．从A到O，减小的重力势能全部转化为动能 C．AD之间的高度差等于DC之间的高度差 D．从A﹣D过程中，若在P点没坐稳，最可能沿着方向3掉落 11．将甲、乙、丙三个相同的小球，从光滑斜面的顶端A点同时静止滑下，如图所示。实验发现，乙小球第一个到达底部B点，丙小球第二个到达底部B点，甲小球第三个到达底部B点，不计空气阻力，下列关于小球通过底部时的速度，说法正确的是（　　） A．v甲＞v乙＞v丙 B．v乙＞v甲＞v丙 C．v丙＞v乙＞v甲 D．v甲＝v乙＝v丙 12．某同学在科技馆看到如图所示实验装置，在左低右高的支架上放有一锥体，支架A端连接在一起，B端向两侧分开，将锥体从A端静止释放，锥体自动沿支架滚向较高的B端，不计摩擦，下列说法正确的是（　　） A．该过程锥体势能不变 B．该过程锥体动能不变 C．该过程能量不守恒 D．该过程锥体势能减小 13．如图所示，将乒乓球置于装有适量水的杯子中，一起从甲处静止释放，杯子落地后乒乓球弹起经过乙，继续向上运动，最后到达丙。乒乓球处于乙点与甲点相比，说法正确的是（　　） A．动能减小，机械能不变 B．动能不变，机械能不变 C．动能增加，机械能增加 D．动能增加，机械能不变 14．如图为桌球运动员击打白球后，白球撞击黑球的运动轨迹图，其中乙和丁点为两球撞击后的瞬间，最终分别停留在丙点和戊点。假设黑白两球完全一样，桌面粗糙程度相同。下列有关不同点对应小球机械能大小关系错误的是（　　） A．乙＞丁 B．乙＞丙 C．甲＞乙+丁 D．丙＝戊 二．填空题 15．填写下列物体或现象中所具有的能： （1）流动的河水具有　 　 ； （2）汽车油箱里的汽油具有　 　 ； （3）普照大地的阳光具有　 　 ； （4）遥控器遥控机器时，遥控器发射出电磁辐射，电磁辐射具有　 　 。 16．下列物体中只具有动能的是　 　 ；只具有势能的是　 　 。 A.飞向篮筐的篮球 B.在平直公路上行驶的汽车 C.绷紧的橡皮筋 D.安装在墙上的空调 E.正在着陆的火星探测器 17．如图甲所示，在高铁站，离站台边缘一定距离的地方有一块黄色区域，人必须站在黄色区域以外的地方候车。这是因为列车进站时车厢附近空气流速大、压强 　 　 ，乘客若离列车很近会被“推”向列车，从而发生危险。为了充分利用能量，某地高铁站火车进站和出站的轨道都与站台构成一个缓坡。如图乙所示，进站上坡前关闭发动机，列车由于具有 　 　 冲上缓坡，这样设计可以让列车无动力滑行，进站时将动能转化为 　 　 能储存起来。 18．甲站在0.5m/s匀速上行的自动扶梯上，乙站在0.7m/s匀速下行的自动扶梯上。甲的质量小于乙的质量，某时刻他们的位置如图所示，该时刻甲的重力势能　 　 乙的重力势能，甲的机械能　 　 乙的机械能（选填“大于”“等于”或“小于”）。 19．如图所示，足够高的粗糙水平桌面上静止一木块，轻质无弹性细线的一端系在木块上，另一端绕过定滑轮挂有托盘。往托盘中添加砝码后，木块向右做加速运动，在木块运动一段时间的过程中，木块增加的动能为Ek，砝码下落过程减少的重力势能为Ep，不计托盘质量、空气阻力、线与滑轮间的摩擦，则Ek　 　 Ep（选填“大于”、“小于”或“等于”），请从能量转化的角度分析阐述理由 　 　 。 20．蹦床运动有“空中芭蕾”之称，深受观众的喜爱。在2024年巴黎奥运会蹦床项目中，中国选手王梓赛、严浪宇分获银铜两枚奖牌。比赛时，运动员从蹦床反弹起来一定高度后，再完成空翻转体等技巧。如图所示，运动员从O处由静止开始下落到最低点C期间运动员用腿向下用力蹬蹦床，不考虑空气阻力及碰撞过程中能量损耗，他能反弹至比原先更高的位置。 O：运动员静止下落处 A：蹦床原位置 B：蹦床对运动员的弹力与运动员的重力大小相等处 C：运动员运动的最低点 （1）运动员从O点下落至A点过程中，运动员的机械能 　 　 （选填“守恒”或“不守恒”）； （2）运动员下落至 　 　 （选填“A”、“B”或“C”）点时其动能达到最大值； （3）某次运动员下落至A点时的动能大小为E0，后反弹至比原先更高的位置，在反弹过程中向上经过A点时的动能大小为E1，请比较E0　 　 E1（选填“大于”、“小于”或“等于”）。 21．如图所示，单摆小球从A点由静止释放经过最低点B然后到达C点（忽略空气阻力）。则小球摆动到 　 　 （选填“A”“B”或“C”）点时动能是最大的；若小球到达C点时，所受的外力突然全部消失，则小球 　 　 （选填“保持静止”、“继续做曲线运动”、“做匀速直线运动”）。若A与C等高，则小球从A运动到C过程中，机械能 　 　 （填：“守恒”或“不守恒”）（忽略绳子形变）。 22．如图是某同学玩弹弓的情景。经验表明，橡皮筋拉得越长，同样的“子弹”射得越远，这说明橡皮筋的弹性势能与　 　 有关；若橡皮筋被拉的长度相同，而所用“子弹”的质量不同，则质量大的“子弹”射出的距离较小，原因是质量大的“子弹”射出时的　 　 小。如果射出的“子弹”在空中呈抛物线飞行，最高点时，速度　 　 （填“等于0“或“大于0”）。 23．“蹦极”是一种富有刺激性的勇敢者的运动项目。如图所示，一端系住人的腰部、另一端系于跳台的是一根弹性橡皮绳。当人下落至图中Q点时，橡皮绳刚好被拉直，那么，在人越过Q点继续向下的过程中，人的动能将 　 　 ，橡皮绳的弹性势能将 　 　 。（填“变大”、“变小”“先变大后变小”、“先变小后变大”或“不变”） 24．某跳伞运动员从飞机上跳下，沿竖直方向降落，一段时间后打开降落伞，最后安全着地，跳伞过程中下降的速度与时间的关系如图甲所示。 （1） 图甲中曲线OA段运动员速度越来越大的原因是　 　 ，此过程中运动员的机械能 　 　 （选填“增大”、减小”或“不变”）。 （2）CD阶段，能量如何转化　 　 。 （3）图乙中与图甲曲线中CD阶段对应的是　 　 （选填序号）。 25．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　 　 （选填“增大”“不变”或“减小”），乙、丙两球上升的最大高度　 　 （选填“相等”或“不相等”），落地瞬间，乙球的速度　 　 （选填“大于”“等于”或“小于”）甲球的速度。 26．同一小球以同样的速度v沿着与水平方向成θ角斜向上抛出，甲图表示小球沿足够长的光滑斜面向上运动，乙图表示小球在空中的运动轨迹（空气对小球的阻力忽略不计）。 （1）小球在沿斜面上升的过程中其机械能总量 　 　 （选填“增大”、“不变”或“减小”）。 （2）小球能到达最高点的高度h1　 　 h2（选填“大于”、“等于”或“小于”）。 三．实验探究题 27．某学校科技节推出了一种新型保龄球游戏，参赛者将保龄球从一个斜坡上由静止释放，滚上另一个斜坡后撞击斜坡上的塑料瓶，撞倒塑料瓶数量多者获胜。小明提出疑问：保龄球撞倒塑料瓶的数量是否与斜坡倾角大小θ有关？于是设计了如图甲所示的装置。 （1）若不考虑阻力，保龄球在左侧斜坡下滑过程中机械能 　 　 （填“增大”“减小”或“不变”）。 （2）为保证每次保龄球冲上右侧斜坡的初速度不变，小明的做法是 　 　 。 （3）经过多次实验得到数据如图乙。小明判断将斜坡放平（θ＝0°），保龄球撞击的塑料瓶数量最多，其依据是 　 　 。 （4）若将保龄球置于Q点由静止释放，请分析是否能完成以上实验，并说明理由：　 　 。 28．小明骑自行车上学途中，要经过一段上坡路。他思考：物体冲上斜坡的最大距离可能与哪些因素有关呢？ （1）他发现车子的初始速度越大，冲上斜坡的最大距离就越长。这是因为车子的初始速度越大，它的初始动能也越大，上坡过程中 　 　 能增加的就越大。 （2）他进而又提出两个猜想： 猜想一：物体冲上斜坡的最大距离可能与物体的质量大小有关； 猜想二：物体冲上斜坡的最大距离可能与斜坡的倾角大小有关。 为了验证猜想一，他将与水平面平滑连接的长木板以一定的倾角θ固定，如图甲所示。实验时为了让不同质量的小木块以相同的初始速度滑上长木板，请你在甲图中的虚线框内为小明设计一实验装置，并说明使用该装置进行实验时的操作要点 　 　 。 小明发现当不同质量的木块以相同初始速度滑上长木板时，向上滑行的最大距离均相同。这说明猜想一是 　 　 （选填“正确”或“错误”）的。 在验证猜想二的实验中，小明让一木块以相同的初始速度分别滑上不同倾角的长木板，测得的数据记录如表： 次数 1 2 3 4 5 木板倾角θ 10° 30° 53° 75° 85° 向上滑行的最大距离s/m 0.50 0.40 0.36 0.39 0.43 根据表中数据，请在图乙中描点作出s﹣θ图象。由图象可知木块向上滑行的最大距离s与倾角θ的关系是 　 　 。 29．某同学在观看台球比赛时发现：有时运动的白球去撞击一个静止的球后，白球会立即静止在碰撞时的位置，而被撞的球似乎接替了白球，沿白球原来的运动方向，以几乎相同的速度向前运动。该同学想：白球碰撞后立即静止，被撞的球是以白球撞前相同大小的速度运动出去的吗？ 通过了解和初步实验，他发现只有当体积和质量均相同的两球，而且球心在同一直线上相碰时，才可能出现上述现象。为进一步探究，他设计了下述实验方案，将一个两端翘起、中间水平的轨道固定在水平桌面上，取两个相同的台球A、B，将B球静置于轨道的水平部分，A球置于轨道左端斜面上某处，测出该点到水平桌面的高度h1，如图所示，释放A球，撞击后，A球静止，B球向前运动并冲上轨道右端斜面能到达的最高点，测出该点的高度h2。通过比较h2与h1的大小关系即可作出判断。 （1）B球由静止变为运动是因为B球在碰撞中获得了 　 　 能。 （2）vA表示碰撞前瞬间A球运动速度，vB表示B球被撞后开始运动的速度。若h2＝h1，则vB　 　 vA（选填“＞”、“＝”或“＜”）。 （3）实际实验中，测出的h2总小于h1，若导致这一现象的原因轨道不光滑，那么在阻力不可避免的情况下，你认为该同学的设计是否还有价值？说出你的理由。 　 　 。 30．小滨与同学“探究物体下落时，其重力势能和动能的变化规律”。实验时，将铁球从某一高度释放。依次经过竖直方向上A、B、C、D、E、F、G各点，记录经过各点时的离地高度、重力势能、速度和动能的实验数据如下表： 高度（米） 重力势能（焦） 速度（米/秒） 动能（焦） A点 2.0 19.6 1.4 1.0 B点 1.6 15.7 3.1 4.9 C点 1.4 13.7 3.7 6.9 D点 1.2 11.8 4.2 8.8 E点 0.8 5.0 12.7 F点 0.4 3.9 5.8 16.7 G点 0.2 2.0 6.1 18.6 （1）小滨将铁球下落时的动能与速度的关系图线绘制在如图E﹣v图像中，分析图可知：物体的动能与其速度 　 　 正比例关系；（选填“成”或“不成”） （2）根据表中数据。将表中E点的重力势能数据补充完整 　 　 ； （3）小金利用题图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t2。则时间较长的是：　 　 （选填“t1或t2”）。 31．在《验证机械能守恒定律》实验中，小科采用如图甲所示的装置。其做法是：重物从高处由静止开始落下，重物上连着的纸带通过打点计时器时打出一系列的点 （每隔0.1秒再取另一个计数点A、B、C等），测出打点计时器在纸条上打出点的间距大小，如图乙所示，计算出重物重力势能和动能，并将重物的重力势能减少量和动能增加量进行比较。小科用质量为0.5kg和1kg的重物做了两组实验，获得表一和表二两组数据。请分析实验过程和表格数据回答下列问题： 表一：质量为0.5kg的重物 位置 A B C D E 动能增加量（焦） 0.09 0.27 0.45 0.63 0.81 重力势能减少量（焦） 0.15 0.45 0.75 1.05 1.35 表二：质量为1kg的重物 位置 A1 B1 C1 D1 E1 动能增加量（焦） 0.36 1.06 1.76 2.46 3.16 重力势能减少量（焦） 0.4 1.2 2.0 3.6 （1）请在表2中的空格上填上合适的数据　 　 。 （2）小科认为重物下落时动能增加，请从图乙中找出证据并说明理由　 　 。 （3）分析表格数据，小科发现动能增加量小于重力势能减少量，其原因是　 　 。 （4）为了使动能的增加量更接近于重力势能减少量，以便得出机械能守恒定律。现有1kg、2kg、3kg三个重物，选择哪个重物进行实验更合理？为什么？　 　 。 32．频闪摄影是研究物体运动的常用实验手段，照相机每隔一定时间曝一次光，在胶片上记录物体在曝光时刻的位置。如图1，是某实验小组探究斜抛运动规律的实验装置，分别在该装置正上方A处和右侧正前方B处各安装一个频闪相机，调整相机快门，设定相机曝光时间间隔为T。启动相机，将小球从斜槽上某一位置自由释放，得到如图所示的频闪照片，P、Q、R分别为小球运动轨迹上的三个位置。 （1）有小组同学提出，不计空气阻力，小球在水平方向上不受力，应该做匀速运动，实验中支持该同学提出的观点的证据是　 　 。 （2）有同学提出图1中，O点到P点虚线表示小球运动的轨迹，即使不考虑小球运动过程中机械能的损耗，轨迹的最高点也将低于小球出发时在斜面上的高度，请从能量转化与守恒的角度解释其原因　 　 。 （3）请在图3直角坐标图中画出小球从O点到Q点动能的大小变化情况。 33．某小球被水平抛出，其部分运动轨迹如图1所示，小球在运动过程中经过M、N两点，对应图1中①②③点处的某两个位置，其动能和重力势能的参数如图2所示。 （1）从小球的运动轨迹图可知，小球的机械能　 　 。（填“守恒”或“不守恒”） （2）根据图2计算小球在N点的机械能是多少焦？ （3）通过计算分析说明，M点在对应图1中①②③的哪个位置？ 3.1～3.2 能量及其形式、机械能提升训练 参考答案与试题解析 一．选择题（共14小题） 题号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 答案 C D C D D C C D A D D 题号 12 13 14 答案 D C A 一．选择题（共14小题） 1．校项目化小组为夜跑者设计制的节能夜跑灯结构图。晚上跑步时，随着手臂的摆动，磁体在水管中运动，LED灯就会发光。夜跑灯使用的过程中没有涉及到的能量形式是（　　） A．电能 B．内能 C．化学能 D．机械能 【答案】C 【解答】解： 设计制作节能夜跑灯，晚上跑步时，随着手臂的摆动，磁体在管中运动，线圈切割磁感线，产生感应电流使LED灯发光，是利用电磁感应原理；若磁体从图中位置向右运动时灯发光，则当它从右端运动到左端时，磁场方向没有变化，线圈切割磁感线的方向与原来相反，产生的感应电流方向与原来相反，由于LED灯具有单向导电性，所以不会发光；节能夜跑灯工作时能量的转化过程为机械能转化为电能，长时间晃动会发热，故ABD不符合题意，C符合题意。 故选：C。 2．能量是与物体运动有关的物理量，不同的运动形态对应着不同的能量形式。下列四种能量形式中与其它三种能量形式不同的一种是（　　） A．运动场上奔跑的运动员具有的能量 B．剧烈运动的空气形成的龙卷风具有的能量 C．快速行驶的汽车具有的能量 D．核电站为我们的生活和生产提供的能量 【答案】D 【解答】解：A、运动场上奔跑的运动员具有动能； B、剧烈运动的空气形成的龙卷风具有动能； C、快速行驶的汽车具有动能； D、核电站为我们的生活和生产提供电能； ABC三个选项中具有的能量形式与D选项中具有的能量形式不同，故D符合题意。 故选：D。 3．氢气球下面吊着一个重物匀速升空，忽略空气阻力，若氢气球突然爆炸，爆炸后重物将（　　） A．动能一直增大，机械能不变 B．动能一直增大，机械能一直减少 C．动能先减少后增大，机械能不变 D．动能先减少后增大，机械能一直减少 【答案】C 【解答】解：忽略空气阻力，重物除受重力外不受其它力的作用，机械能守恒，若氢气球突然爆炸，爆炸后重物由于惯性，开始时速度向上，由于重力作用，做减速运动，当速度减小为0后，向下做加速，动能先减少后增大，机械能不变，故错符合题意，ABD不符合题意。 故选：C。 4．如图是物体在空中飞行过程中动能Ek随时间t变化的曲线，运动的物体可能是（　　） A．由静止下落的乒乓球 B．竖直向上垫起的排球 C．离开脚后在地上滚动的足球 D．从肩上斜向上投掷出去的铅球 【答案】D 【解答】解：分析图象可知，动能先减小再增大。 A、由静止下落的乒乓球质量不变，速度不断变大，故其动能始终在增大，故A不合题意； B、竖直向上垫起的排球，排球质量不变，速度先减小后增大，所以动能先减小后增大，但排球运动到最高点时速度为0，动能为0，故B不合题意； C、离开脚后在地上滚动的足球，足球滚动的越来越慢，动能越来越小，故C不合题意； D、斜向上投掷出去的铅球在整个飞行过程中，质量不变，一直在运动，动能不为零（处于最高点时竖直方向速度为0，但水平方向仍然有速度，因此动能不为0）。 从出手到最高点过程中速度减小，此过程动能减小；在下落的过程中，速度不断增大，到达地面最大，此过程动能增大。整个过程动能先减小再增大。故D符合题意； 故选：D。 5．体育考试时，某同学将同一篮球以不同弧线从A点投向B点，空气阻力不可忽略且大小恒定，则下列说法正确的是（　　） A．篮球沿着两条弧线从A点运动到B点，机械能都先增加后减小 B．篮球在弧线1和弧线2的最高点时动能都为零 C．从A点到B点，篮球重力势能的增加量弧线1大于弧线2 D．若篮球在B点的机械能相等，则在A点弧线l的机械能大于弧线2 【答案】D 【解答】解：A、从A点到B点，运动过程中需要克服空气阻力做功，转化为内能机械能，机械能会减小，故A错误；B、动能与质量和速度有关，篮球在弧线1和弧线2的最高点速度不为零，动能都不为零，故B错误；C．重力势能与质量和高度有关，从A点到B点，弧线1与弧线2两种情况下，篮球的质量不变，增加的高度相同，所以篮球重力势能的增加量相等，故C错误； D．由图可知，篮球通过弧线1运动的路程较大，克服空气阻力做功消耗的机械能较多，若篮球在B点的机械能相等，则在A点弧线l的机械能大于弧线2，故D正确。 故选：D。 6．一番茄从手中由静止开始下落，撞击水面时溅起许多水珠（如图），同时番茄仍有较大速度并继续下沉。若不计一切机械能损耗，番茄从开始下落至刚好浸没时减少的势能（　　） A．等于所有溅起的水珠在撞击过程中增加的机械能总和 B．小于所有溅起的水珠在撞击过程中增加的机械能总和 C．大于所有溅起的水珠在空中上升过程中增加的机械能总和 D．等于所有溅起的水珠在空中上升过程中增加的机械能总和 【答案】C 【解答】解：AB、番茄减少的势能不仅转化为溅起水珠撞击过程增加的机械能，还有番茄自身的动能，所以番茄减少的势能大于所有溅起的水珠在撞击过程中增加的机械能总和，AB错误。 CD、水珠在空中上升过程中，机械能（动能转化为重力势能）的总和其实和撞击过程中增加的机械能总和是相关的，而番茄减少的势能转化为水珠的机械能和自身的动能，因此番茄减少的势能大于所有溅起的水珠在空中上升过程中增加的机械能总和，故C正确，D错误。 故选：C。 7．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 【解答】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．滚摆到达最低点速度不为0，假如一切外力消失，它将做匀速直线运动，故D错误。 故选：C。 8．小平同学用多个大小相同，质量不同的小球，做了如图实验：将弹簧一端固定在墙面，另一端自然伸长至A，压缩弹簧至同一位置静止释放不同小球，小球落地位置不同。若平面均光滑，不计空气阻力，下列说法正确的是（　　） A．将不同小球压缩弹簧至同一位置，弹簧的弹性势能不同 B．小球在平面上运动时，速度一直增大 C．从小球开始运动到落地前一瞬间，小球的机械能守恒 D．小球落地位置不同是由于小球的质量不同 【答案】D 【解答】解： A、将不同小球压缩弹簧至同一位置，弹簧的形变程度相同，所以弹簧的弹性势能相同，故A不符合题意； B、根据牛顿第一定律，物体不受力时将保持匀速直线运动状态，所以小球速度保持不变，并非一直增大，故B不符合题意； C、小球开始运动时动能为0，只有重力势能，后来弹簧的弹性势能转化为小球的动能，小球的重力势能不变，小球的机械能增大，再后来小球机械能不变；小球的机械能是先增大、后不变，故C错误； D、由于小球质量 m 不同，所以小球离开平面时的速度 v 不同，小球离开平面后做平抛运动，水平方向匀速运动的速度不同，导致落地位置不同。因此，小球落地位置不同是由于速度不同（由质量不同引起速度不同），本质原因是质量不同影响了速度，故D正确。 故选：D。 9．在自由式滑雪比赛中，运动员的重心轨迹如图所示，图中各点中运动员的重力势能最大的是（　　） A．a点 B．b点 C．c点 D．d点 【答案】A 【解答】解：在自由式滑雪比赛中，运动员的质量不变，由图可知，a点高度最大，所以图中各点中运动员的重力势能最大的是a点。 故选：A。 10．如图，小观在蕊秋千，从左侧最高点入静止向右运动，经过最低点O摆动到右侧最高点D，再摆回到左侧最高点C（图中未画由）、图中B与D等高。则（　　） A．点C与点B重合 B．从A到O，减小的重力势能全部转化为动能 C．AD之间的高度差等于DC之间的高度差 D．从A﹣D过程中，若在P点没坐稳，最可能沿着方向3掉落 【答案】D 【解答】解：A、在运动过程中，秋千要克服阻力做功，因此机械能不断减小，由于B点在D点后，因此B点的重力势能只能肯定小于D点的重力势能，则二者不重合，故A错误； B、从A到O，减小的重力势能转化为动能和内能，故B错误； C、由于AD之间运动的距离长，因此机械能的损失更多，AD之间的高度差大于DC之间的高度差，故C错误； D、从A﹣D过程中，若在P点没坐稳，由于小科做斜抛运动，因此在最高点时动能不为零，所以他到达的最高点肯定低于A点，最可能沿着方向3掉落，故D正确。 故选：D。 11．将甲、乙、丙三个相同的小球，从光滑斜面的顶端A点同时静止滑下，如图所示。实验发现，乙小球第一个到达底部B点，丙小球第二个到达底部B点，甲小球第三个到达底部B点，不计空气阻力，下列关于小球通过底部时的速度，说法正确的是（　　） A．v甲＞v乙＞v丙 B．v乙＞v甲＞v丙 C．v丙＞v乙＞v甲 D．v甲＝v乙＝v丙 【答案】D 【解答】解：ABC、不符合题意。 D、符合题意。将甲、乙、丙三个相同的小球，从光滑斜面的顶端A点同时静止滑下，由于高度和初速度都相同，则机械能是相同的；不计空气阻力，三个小球的机械能是守恒的，所以三个小球通过底部时的速度时，由于高度相同，重力势能相同，则动能相同，速度相同。 故选：D。 12．某同学在科技馆看到如图所示实验装置，在左低右高的支架上放有一锥体，支架A端连接在一起，B端向两侧分开，将锥体从A端静止释放，锥体自动沿支架滚向较高的B端，不计摩擦，下列说法正确的是（　　） A．该过程锥体势能不变 B．该过程锥体动能不变 C．该过程能量不守恒 D．该过程锥体势能减小 【答案】D 【解答】解： 将锥体从A端静止释放，锥体自动沿支架滚向较高的B端，该过程中锥体的重心降低，高度变低，质量不变，其重力势能变小；同时速度变大，其动能变大，不计摩擦，则锥体的机械能是守恒的，故D正确，ABC错误。 故选：D。 13．如图所示，将乒乓球置于装有适量水的杯子中，一起从甲处静止释放，杯子落地后乒乓球弹起经过乙，继续向上运动，最后到达丙。乒乓球处于乙点与甲点相比，说法正确的是（　　） A．动能减小，机械能不变 B．动能不变，机械能不变 C．动能增加，机械能增加 D．动能增加，机械能不变 【答案】C 【解答】解：水和杯子一起向下运动，落地瞬间杯子由于受到阻力停止运动，水由于惯性要继续运动，所以水对杯底要产生一个压力，因为物体间的作用力是相互的，所么用杯底对水一个反作用力，乒乓球在水的作用力的方向上移动距离，所以水对乒乓球做了功，使得乒乓球的机械能增大，到达乙位置时的机械能大于甲位置的机械能，甲、乙高度相同，重力势能相同，所以乙位置的动能大于甲位置的动能。 故选：C。 14．如图为桌球运动员击打白球后，白球撞击黑球的运动轨迹图，其中乙和丁点为两球撞击后的瞬间，最终分别停留在丙点和戊点。假设黑白两球完全一样，桌面粗糙程度相同。下列有关不同点对应小球机械能大小关系错误的是（　　） A．乙＞丁 B．乙＞丙 C．甲＞乙+丁 D．丙＝戊 【答案】A 【解答】解：白球和黑球的质量相等，高度相同，重力势能相同且不变；桌面粗糙程度相同，小球滚动过程中克服摩擦力做功，一部分机械能转化为内能； 白球从甲点运动到乙点，一部分动能转化为内能，在乙点撞击黑球后，一部分动能传递给黑球，所以白球在甲点的机械能大于白球在乙点的机械能与黑球在丁点的机械能之和，即甲＞乙+丁； 乙和丁点为两球撞击后的瞬间，最终分别停留在丙点和戊点，由图可知碰撞后黑球滚动的距离大于白球，且两球完全相同，则可知碰撞后黑球克服摩擦力做的功更多，说明碰撞后的瞬间黑球的机械能大于白球，即丁＞乙； 白球乙点的动能大于在丙点的动能，即乙＞丙； 白球和黑球最终分别停留在丙点和戊点，所以白球在丙点和黑球在戊点的机械能相等，即丙＝戊； 综上分析，A错误，BCD正确。 故选：A。 二．填空题（共12小题） 15．填写下列物体或现象中所具有的能： （1）流动的河水具有　动能　 ； （2）汽车油箱里的汽油具有　化学能　 ； （3）普照大地的阳光具有　光能　 ； （4）遥控器遥控机器时，遥控器发射出电磁辐射，电磁辐射具有　电磁能　 。 【答案】（1）动能；（2）化学能；（3）光能；（4）电磁能。 【解答】解：（1）物体由于运动而具有的能，叫做动能。流动的河水因为运动而具有动能； （2）化学能储存在物质的化学结构中，通过化学反应释放。汽车油箱里的汽油能够燃烧发生化学反应，其内部存在化学能； （3）光能是光传递的能量形式，普照大地的阳光具有光能； （4）电磁能以波的形式传播，可见光、红外线、紫外线等都是电磁能的表现形式，故遥控器发出的电磁辐射具有电磁能。 故答案为：（1）动能；（2）化学能；（3）光能；（4）电磁能。 16．下列物体中只具有动能的是　B　 ；只具有势能的是　C、D　 。 A.飞向篮筐的篮球 B.在平直公路上行驶的汽车 C.绷紧的橡皮筋 D.安装在墙上的空调 E.正在着陆的火星探测器 【答案】B；C、D。 【解答】解：A.飞向篮筐的篮球，此时篮球有高度，也有速度，所以既具有动能，又具有重力势能； B.在平直公路上行驶的汽车，此时汽车有速度，没有高度，所以只具有动能； C.绷紧的橡皮筋，橡皮筋发生了弹性形变，有弹性势能，所以只具有势能； D.安装在墙上的空调，空调有高度，没有速度，所有空调只有重力势能； E.正在着陆的火星探测器，有高度，也有一定的速度，所以既具有动能，又具有重力势能。 故答案为：B；C、D。 17．如图甲所示，在高铁站，离站台边缘一定距离的地方有一块黄色区域，人必须站在黄色区域以外的地方候车。这是因为列车进站时车厢附近空气流速大、压强 　小　 ，乘客若离列车很近会被“推”向列车，从而发生危险。为了充分利用能量，某地高铁站火车进站和出站的轨道都与站台构成一个缓坡。如图乙所示，进站上坡前关闭发动机，列车由于具有 　惯性　 冲上缓坡，这样设计可以让列车无动力滑行，进站时将动能转化为 　重力势　 能储存起来。 【答案】小；惯性；重力势。 【解答】解：人离高速列车比较近时，高速列车的速度很大，人和高速列车的之间的空气流动速度很大，压强小，人外侧的压强不变，人受到外侧压强大于人内侧受到的压强，人在较大的压强差作用下很容易被压向列车，发生交通事故。 列车进站时，关闭发动机，列车由于惯性要保持原来的运动状态，继续向前运动冲上缓坡，此时高度增大，重力势能增大，速度减小，动能减小，动能转化为重力势能。 故答案为：小；惯性；重力势。 18．甲站在0.5m/s匀速上行的自动扶梯上，乙站在0.7m/s匀速下行的自动扶梯上。甲的质量小于乙的质量，某时刻他们的位置如图所示，该时刻甲的重力势能　小于　 乙的重力势能，甲的机械能　小于　 乙的机械能（选填“大于”“等于”或“小于”）。 【答案】见试题解答内容 【解答】解： 由图可知，甲、乙的高度相同，但是甲的质量小于乙的质量，所以甲的重力势能小于乙的重力势能； 甲的质量小于乙的质量，且甲的速度小于乙的速度，所以甲的动能小于乙的动能； 因为机械能等于动能与势能的和，所以甲的机械能小于乙的机械能。 故答案为：小于；小于。 19．如图所示，足够高的粗糙水平桌面上静止一木块，轻质无弹性细线的一端系在木块上，另一端绕过定滑轮挂有托盘。往托盘中添加砝码后，木块向右做加速运动，在木块运动一段时间的过程中，木块增加的动能为Ek，砝码下落过程减少的重力势能为Ep，不计托盘质量、空气阻力、线与滑轮间的摩擦，则Ek　＜　 Ep（选填“大于”、“小于”或“等于”），请从能量转化的角度分析阐述理由 　砝码重力势能转化为木块和砝码的动能，以及木板与水平桌面摩擦做功的内能　 。 【答案】＜；砝码重力势能转化为木块和砝码的动能，以及木板与水平桌面摩擦做功的内能。 【解答】解：加砝码后，木块在桌面上运动时需要克服摩擦力，所以部分机械能转化为内能，所以砝码重力势能转化为木块和砝码的动能，以及木板与水平桌面摩擦做功的内能，故EK＜EP。 故答案为：＜；砝码重力势能转化为木块和砝码的动能，以及木板与水平桌面摩擦做功的内能。 20．蹦床运动有“空中芭蕾”之称，深受观众的喜爱。在2024年巴黎奥运会蹦床项目中，中国选手王梓赛、严浪宇分获银铜两枚奖牌。比赛时，运动员从蹦床反弹起来一定高度后，再完成空翻转体等技巧。如图所示，运动员从O处由静止开始下落到最低点C期间运动员用腿向下用力蹬蹦床，不考虑空气阻力及碰撞过程中能量损耗，他能反弹至比原先更高的位置。 O：运动员静止下落处 A：蹦床原位置 B：蹦床对运动员的弹力与运动员的重力大小相等处 C：运动员运动的最低点 （1）运动员从O点下落至A点过程中，运动员的机械能 　守恒　 （选填“守恒”或“不守恒”）； （2）运动员下落至 　B　 （选填“A”、“B”或“C”）点时其动能达到最大值； （3）某次运动员下落至A点时的动能大小为E0，后反弹至比原先更高的位置，在反弹过程中向上经过A点时的动能大小为E1，请比较E0　小于　 E1（选填“大于”、“小于”或“等于”）。 【答案】（1）守恒；（2）B；（3）小于。 【解答】解：（1）机械能守恒的条件是只有重力或弹力做功，而运动员从O点下落到A过程中，因不考虑空气阻力，只有是势能与动能之间的相互转化，故机械能守恒。 （2）运动员从O点下落到A过程中，机械能守恒，重力势能转化为动能，故速度变大，A到B点之前，重力沿运动方向的力大于弹力，所以运动员会做加速运动，动能不断增大；当到达B点时，运动员受到弹力大小等于重力，此时速度达到最大；过了B点之后，弹力会大于重力，合力向上，运动员开始做减速运动，动能减小。所以动能达到最大值的位置是B点。 （3）因为“反弹后比原先更高”，说明运动员在反弹过程中可能获得了额外的能量，使得机械能增加。当运动员下落至A点时（下落过程的A点） 动能为E0；反弹向上经过A点时，因为机械能总量增加了，在同一高度A点的重力势能是相同的，根据“机械能＝动能+重力势能”，所以向上经过A点时的动能E1会比下落经过A点时的动能E0大，即E0小于E1。 故答案为：（1）守恒；（2）B；（3）小于。 21．如图所示，单摆小球从A点由静止释放经过最低点B然后到达C点（忽略空气阻力）。则小球摆动到 　B　 （选填“A”“B”或“C”）点时动能是最大的；若小球到达C点时，所受的外力突然全部消失，则小球 　保持静止　 （选填“保持静止”、“继续做曲线运动”、“做匀速直线运动”）。若A与C等高，则小球从A运动到C过程中，机械能 　守恒　 （填：“守恒”或“不守恒”）（忽略绳子形变）。 【答案】B；保持静止；守恒。 【解答】解：小球的质量一定，摆动到B点时的速度最大，动能最大； 当小球到达C点时，速度为0，此时小球所受各力突然全部消失，根据牛顿第一定律，物体将保持这一状态，所以小球将处于静止状态； 忽略空气阻力，没有外力对小球做功，小球从A运动到C过程中机械能是守恒的。 故答案为：B；保持静止；守恒。 22．如图是某同学玩弹弓的情景。经验表明，橡皮筋拉得越长，同样的“子弹”射得越远，这说明橡皮筋的弹性势能与　橡皮筋伸长的长度　 有关；若橡皮筋被拉的长度相同，而所用“子弹”的质量不同，则质量大的“子弹”射出的距离较小，原因是质量大的“子弹”射出时的　速度　 小。如果射出的“子弹”在空中呈抛物线飞行，最高点时，速度　大于0　 （填“等于0“或“大于0”）。 【答案】橡皮筋伸长的长度；速度；大于0。 【解答】解：橡皮筋弹性势能的影响因素是橡皮筋发生形变的程度，橡皮筋形变的程度越大，橡皮筋的弹性势能就越大；“子弹”射得越远，说明橡皮筋的弹性势能越大，转化成的动能就越多，因此橡皮筋拉得越长，“子弹”射得越远，这说明橡皮筋的弹性势能与橡皮筋伸长的长度有关； 当“子弹”射出时，“子弹”具有的动能是橡皮筋的弹性势能转化来的，橡皮筋被拉的长度相同，说明橡皮筋的弹性势能相同，在理想的情况下，转化成的动能也相同，根据动能的影响因素是质量和速度，在动能相同时，“子弹”的速度与质量成反比，因此“子弹”的质量越大，“子弹”的运动速度就越小； “子弹”在空中呈抛物线飞行，最高点时，在水平方向仍然处于运动状态，速度不为零，故速度大于0。 故答案为：橡皮筋伸长的长度；速度；大于0。 23．“蹦极”是一种富有刺激性的勇敢者的运动项目。如图所示，一端系住人的腰部、另一端系于跳台的是一根弹性橡皮绳。当人下落至图中Q点时，橡皮绳刚好被拉直，那么，在人越过Q点继续向下的过程中，人的动能将 　先变大后变小　 ，橡皮绳的弹性势能将 　变大　 。（填“变大”、“变小”“先变大后变小”、“先变小后变大”或“不变”） 【答案】先变大后变小；变大。 【解答】解：人在最高点到Q点的过程中，质量不变，速度越来越大。在人越过Q点继续向下的过程中，受到绳的拉力，拉力由小变大。开始时小于重力仍加速运动，当拉力大于重力后，才减速运动。所以他的动能在前一段时间增加，后一段时间减小，是先变大后变小。 在人越过Q点继续向下的过程中，橡皮绳变长，具有的弹性势能变大。 故答案为：先变大后变小；变大。 24．某跳伞运动员从飞机上跳下，沿竖直方向降落，一段时间后打开降落伞，最后安全着地，跳伞过程中下降的速度与时间的关系如图甲所示。 （1）图甲中曲线OA段运动员速度越来越大的原因是　重力大于空气阻力　 ，此过程中运动员的机械能　减小　 （选填“增大”、减小”截“不变”）。 （2）CD阶段，能量如何转化　机械能转化为内能　 。 （3）图乙中与图甲曲线中CD阶段对应的是　③　 （选填序号）。 【答案】（1）重力大于空气阻力；减小；（2）机械能转化为内能；（3）③。 【解答】解：（1）由图甲可知，跳伞运动员在OA段处于加速降落过程中，此时运动员和跳伞设备受到的重力大于空气阻力； 此过程中，质量不变，速度不变，动能不变，高度减小，质量势能减小，机械能减小； （2）CD阶段，克服空气阻力做功，机械能转化为内能； （3）①图中降落伞打开，运动员受到的阻力大于重力，运动员处于减速降落过程，应该是图甲曲线中BC阶段，故①不符合题意； ②图中运动员已经着陆，运动员的速度为0，与图甲曲线中CD阶段不符，故②不符合题意； ③图中降落伞打开，运动员受到的阻力等于重力，运动员处于匀速降落过程，是图甲曲线中CD阶段，故③符合题意； ④图中降落伞未打开，运动员受到的阻力等于重力，运动员处于匀速降落过程，应该是图甲曲线中AB阶段，故④不符合题意； 故答案为：（1）重力大于空气阻力；减小；（2）机械能转化为内能；（3）③。 25．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　 （选填“增大”“不变”或“减小”），乙、丙两球上升的最大高度　不相等　 （选填“相等”或“不相等”），落地瞬间，乙球的速度　等于　 （选填“大于”“等于”或“小于”）甲球的速度。 【答案】增大；不相等；等于。 【解答】解： 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；不计空气阻力，乙、丙两球的机械能是守恒的，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； 甲、乙两个球整个运动过程中，不计空气阻力，机械能是守恒的，开始重力势能相同，落地时动能相同，所以落地时两球的速度大小相等，即v甲＝v乙。 故答案为：增大；不相等；等于。 26．同一小球以同样的速度v沿着与水平方向成θ角斜向上抛出，甲图表示小球沿足够长的光滑斜面向上运动，乙图表示小球在空中的运动轨迹（空气对小球的阻力忽略不计）。 （1）小球在沿斜面上升的过程中其机械能总量 　不变　 （选填“增大”、“不变”或“减小”）。 （2）小球能到达最高点的高度h1　大于　 h2（选填“大于”、“等于”或“小于”）。 【答案】（1）不变；（2）大于。 【解答】解：（1）小球在沿斜面上升的过程中，不考虑空气的阻力没有摩擦，机械能是守恒的，即小球在沿斜面上升的过程中其机械能总量不变； （2）已知小球的质量和抛出时的速度相同，所以具有的动能Ek相同，无论小球沿什么方向抛出，不考虑空气阻力，小球沿光滑的斜面上升到最高点h1时速度为零，即动能全部转化为重力势能，重力势能大，高度高；而乙到达最高处h2时在水平方向还有速度，即动能只有一部分转化为重力势能，重力势能小，因此上升高度小一些，故h1大于h2。 故答案为：（1）不变；（2）大于。 三．实验探究题（共5小题） 27．某学校科技节推出了一种新型保龄球游戏，参赛者将保龄球从一个斜坡上由静止释放，滚上另一个斜坡后撞击斜坡上的塑料瓶，撞倒塑料瓶数量多者获胜。小明提出疑问：保龄球撞倒塑料瓶的数量是否与斜坡倾角大小θ有关？于是设计了如图甲所示的装置。 （1）若不考虑阻力，保龄球在左侧斜坡下滑过程中机械能 　不变　 （填“增大”“减小”或“不变”）。 （2）为保证每次保龄球冲上右侧斜坡的初速度不变，小明的做法是 　让保龄球从同一位置由静止释放　 。 （3）经过多次实验得到数据如图乙。小明判断将斜坡放平（θ＝0°），保龄球撞击的塑料瓶数量最多，其依据是 　斜坡倾角越小，保龄球撞击的塑料瓶数量越多　 。 （4）若将保龄球置于Q点由静止释放，请分析是否能完成以上实验，并说明理由：　因为机械能守恒，保龄球在右侧能到达的最高点与Q点等高，而塑料瓶的位置高于Q点，所以保龄球无法撞击到塑料瓶，不能完成实验　 。 【答案】（1）不变；（2）让保龄球从同一位置由静止释放；（3）斜坡倾角越小，保龄球撞击的塑料瓶数量越多；（4）因为机械能守恒，保龄球在右侧能到达的最高点与Q点等高，而塑料瓶的位置高于Q点，所以保龄球无法撞击到塑料瓶，不能完成实验。 【解答】解：（1）若不考虑阻力，保龄球在左侧斜坡下滑过程中，只有重力势能与动能的相互转化，机械能守恒，所以机械能不变。 （2）为保证每次保龄球冲上右侧斜坡的初速度不变，小明应让保龄球从同一位置由静止释放。因为根据机械能守恒定律，从同一位置释放，保龄球初始的重力势能相同，到达斜坡底部时转化的动能相同，速度也就相同。 （3）根据图乙可知，斜坡倾角越小，保龄球撞击的塑料瓶数量越多。由此推测，当斜坡放平（θ＝0°）时，保龄球撞击的塑料瓶数量最多。 （4）若将保龄球置于Q点由静止释放，不能完成以上实验。因为机械能守恒，保龄球在右侧能到达的最高点与Q点等高，而塑料瓶的位置高于Q点，所以保龄球无法撞击到塑料瓶，不能完成实验。 故答案为：（1）不变；（2）让保龄球从同一位置由静止释放；（3）斜坡倾角越小，保龄球撞击的塑料瓶数量越多；（4）因为机械能守恒，保龄球在右侧能到达的最高点与Q点等高，而塑料瓶的位置高于Q点，所以保龄球无法撞击到塑料瓶，不能完成实验。 28．小明骑自行车上学途中，要经过一段上坡路。他思考：物体冲上斜坡的最大距离可能与哪些因素有关呢？ （1）他发现车子的初始速度越大，冲上斜坡的最大距离就越长。这是因为车子的初始速度越大，它的初始动能也越大，上坡过程中 　重力势　 能增加的就越大。 （2）他进而又提出两个猜想： 猜想一：物体冲上斜坡的最大距离可能与物体的质量大小有关； 猜想二：物体冲上斜坡的最大距离可能与斜坡的倾角大小有关。 为了验证猜想一，他将与水平面平滑连接的长木板以一定的倾角θ固定，如图甲所示。实验时为了让不同质量的小木块以相同的初始速度滑上长木板，请你在甲图中的虚线框内为小明设计一实验装置，并说明使用该装置进行实验时的操作要点 　让木块在轨道同一高度由静止释放　 。 小明发现当不同质量的木块以相同初始速度滑上长木板时，向上滑行的最大距离均相同。这说明猜想一是 　错误　 （选填“正确”或“错误”）的。 在验证猜想二的实验中，小明让一木块以相同的初始速度分别滑上不同倾角的长木板，测得的数据记录如表： 次数 1 2 3 4 5 木板倾角θ 10° 30° 53° 75° 85° 向上滑行的 最大距离s/m 0.50 0.40 0.36 0.39 0.43 根据表中数据，请在图乙中描点作出s﹣θ图象。由图象可知木块向上滑行的最大距离s与倾角θ的关系是 　随倾角θ的增大，木块上滑的最大距离s先减小后增大　 。 【答案】见试题解答内容 【解答】解：（1）车子上升时将动能转化为重力势能，车子的速度越大，动能就越大，从而有更多的动能转化为重力势能。所以上升的高度就越高。 （2）①木块滑动到底端的速度取决于木块初始点的高度，高度越高，到达底端时的速度越大，为了保证不同木块到达底端的速度相同，所以要可知木块滑动的初始点的高度相同，即让木块在轨道同一高度由静止释放。 ②由于不同质量的木块以相同初始速度滑上长木板时，向上滑行的最大距离均相同。所以物体冲上斜坡的最大距离可能与物体的质量大小无关，故说明猜想一是错误的。 ③利用实验中记录的数据作为横纵坐标在图象中，定点，连线得到图象。如图所示： 由实验数据可以发现，从10°到53°这个过程，物体的上升的高度随着倾斜角度的增加在减小；从53°到85°这个过程，物体的上升的高度随着倾斜角度的增加在增大；故得结论：随倾角θ的增大，木块上滑的最大距离s先减小后增大。 故答案如下：（1）重力势；（2）让木块在轨道同一高度由静止释放；错误；如图所示；随倾角θ的增大，木块上滑的最大距离s先减小后增大。 29．某同学在观看台球比赛时发现：有时运动的白球去撞击一个静止的球后，白球会立即静止在碰撞时的位置，而被撞的球似乎接替了白球，沿白球原来的运动方向，以几乎相同的速度向前运动。该同学想：白球碰撞后立即静止，被撞的球是以白球撞前相同大小的速度运动出去的吗？ 通过了解和初步实验，他发现只有当体积和质量均相同的两球，而且球心在同一直线上相碰时，才可能出现上述现象。为进一步探究，他设计了下述实验方案，将一个两端翘起、中间水平的轨道固定在水平桌面上，取两个相同的台球A、B，将B球静置于轨道的水平部分，A球置于轨道左端斜面上某处，测出该点到水平桌面的高度h1，如图所示，释放A球，撞击后，A球静止，B球向前运动并冲上轨道右端斜而能到达的最高点，测出该点的高度h2。通过比较h2与h1的大小关系即可作出判断。 （1）B球由静止变为运动是因为B球在碰撞中获得了 　动　 能。 （2）vA表示碰撞前瞬间A球运动速度，vB表示B球被撞后开始运动的速度。若h2＝h1，则vB　＝　 vA（选填“＞”、“＝”或“＜”）。 （3）实际实验中，测出的h2总小于h1，若导致这一现象的原因轨道不光滑，那么在阻力不可避免的情况下，你认为该同学的设计是否还有价值？说出你的理由。 　在阻力无法避免的情况下，用光滑程度不同的轨道多次实验，轨道越光滑，h2越接近h1，即可推理得出：当无阻力时，h2＝h1，即可判断vB＝vA 。 【答案】（1）动；（2）＝；（3）在阻力无法避免的情况下，用光滑程度不同的轨道多次实验，轨道越光滑，h2越接近h1，即可推理得出：当无阻力时，h2＝h1，即可判断vB＝vA 【解答】解：（1）B球由静止变为运动是因为B球在碰撞中获得了动能。 （2）白球从A处滚下到达B处，它的重力势能转化为动能；黑球从B点到达右侧的最高点，那么它的动能转化为重力势能。如果h2＝h1，那么白球的重力势能等于黑球的重力势能，即白球到达B点时的动能与B球开始运动时的动能相等，那么vB＝vA。 （3）我认为该同学的设计有价值，理由：在阻力无法避免的情况下，用光滑程度不同的轨道多次实验，轨道越光滑，h2越接近h1，即可推理得出：当无阻力时，h2＝h1，即可判断vB＝vA。 故答案为：（1）动；（2）＝；（3）在阻力无法避免的情况下，用光滑程度不同的轨道多次实验，轨道越光滑，h2越接近h1，即可推理得出：当无阻力时，h2＝h1，即可判断vB＝vA。 30．小滨与同学“探究物体下落时，其重力势能和动能的变化规律”。实验时，将铁球从某一高度释放。依次经过竖直方向上A、B、C、D、E、F、G各点，记录经过各点时的离地高度、重力势能、速度和动能的实验数据如下表： 高度（米） 重力势能（焦） 速度（米/秒） 动能（焦） A点 2.0 19.6 1.4 1.0 B点 1.6 15.7 3.1 4.9 C点 1.4 13.7 3.7 6.9 D点 1.2 11.8 4.2 8.8 E点 0.8 5.0 12.7 F点 0.4 3.9 5.8 16.7 G点 0.2 2.0 6.1 18.6 （1）小滨将铁球下落时的动能与速度的关系图线绘制在如图E﹣v图像中，分析图可知：物体的动能与其速度 　不成　 正比例关系；（选填“成”或“不成”） （2）根据表中数据。将表中E点的重力势能数据补充完整 　7.9　 ； （3）小金利用题图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t2。则时间较长的是：　t1 （选填“t1或t2”）。 【答案】（1）不成；（2）7.9；（3）t1。 【解答】解：（1）由图Ek﹣v图像可知，物体的动能与其速度图线不是一条过原点的斜线，故物体的动能与其速度不成正比例关系。 （2）由表中数据可知，重力势能与动能之和不变为20.6J，故E点的重力势能为：20.6J﹣12.7J＝7.9J。 （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，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，速度逐渐增加到等于初速度； 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；在上升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，速度减小到等于初速度，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速度，由可知，通过A滑道用的时间t1大于通过B滑道用的时间t2。 故答案为：（1）不成；（2）7.9；（3）t1。 31．在《验证机械能守恒定律》实验中，小科采用如图甲所示的装置。其做法是：重物从高处由静止开始落下，重物上连着的纸带通过打点计时器时打出一系列的点 （每隔0.1秒再取另一个计数点A、B、C等），测出打点计时器在纸条上打出点的间距大小，如图乙所示，计算出重物重力势能和动能，并将重物的重力势能减少量和动能增加量进行比较。小科用质量为0.5kg和1kg的重物做了两组实验，获得表一和表二两组数据。请分析实验过程和表格数据回答下列问题： 表一：质量为0.5kg的重物 位置 A B C D E 动能增加量（焦） 0.09 0.27 0.45 0.63 0.81 重力势能减少量（焦） 0.15 0.45 0.75 1.05 1.35 表二：质量为1kg的重物 位置 A1 B1 C1 D1 E1 动能增加量（焦） 0.36 1.06 1.76 2.46 3.16 重力势能减少量（焦） 0.4 1.2 2.0 3.6 （1）请在表2中的空格上填上合适的数据　2.8　 。 （2）小科认为重物下落时动能增加，请从图乙中找出证据并说明理由　图乙中相同时间内重物下降的距离越来越大，重物下落时做加速运动　 。 （3）分析表格数据，小科发现动能增加量小于重力势能减少量，其原因是　重物克服空气阻力做功，一部分重力势能转化为内能　 。 （4）为了使动能的增加量更接近于重力势能减少量，以便得出机械能守恒定律。现有1kg、2kg、3kg三个重物，选择哪个重物进行实验更合理？为什么？　3kg；根据表一和表二中的数据可知，物体的质量越大，动能增加量与重力势能减少量就越接近　 。 【答案】（1）2.8；（2）图乙中相同时间内重物下降的距离越来越大，重物下落时做加速运动；（3）重物克服空气阻力做功，一部分重力势能转化为内能；（4）3kg；根据表一和表二中的数据可知，物体的质量越大，动能增加量与重力势能减少量就越接近。 【解答】解：（1）根据表二数据分析，动能每增加0.7J，重力势能减少0.8J，故填2.8； （2）图乙中相同时间内重物下降的距离越来越大，即重物下落时做加速运动，高度变小，质量不变，重力势能减小，减小的重力势能转化为重物的动能，所以重物的动能越来越大； （3）重物从高处由静止开始落下时会受到空气阻力的作用，克服阻力做功，重物的一部分重力势能转化为内能，所以动能增加量小于重力势能减少量； （4）根据表一和表二中的数据可知，物体的质量越大，动能增加量与重力势能减少量就越接近，所以为了使动能的增加量更接近于重力势能减少量，以便得出机械能守恒定律，应选用3kg的重物进行实验。故答案为：（1）2.8；（2）图乙中相同时间内重物下降的距离越来越大，重物下落时做加速运动；（3）重物克服空气阻力做功，一部分重力势能转化为内能；（4）3kg；根据表一和表二中的数据可知，物体的质量越大，动能增加量与重力势能减少量就越接近。 四．解答题（共2小题） 32．频闪摄影是研究物体运动的常用实验手段，照相机每隔一定时间曝一次光，在胶片上记录物体在曝光时刻的位置。如图1，是某实验小组探究斜抛运动规律的实验装置，分别在该装置正上方A处和右侧正前方B处各安装一个频闪相机，调整相机快门，设定相机曝光时间间隔为T。启动相机，将小球从斜槽上某一位置自由释放，得到如图所示的频闪照片，P、Q、R分别为小球运动轨迹上的三个位置。 （1）有小组同学提出，不计空气阻力，小球在水平方向上不受力，应该做匀速运动，实验中支持该同学提出的观点的证据是　A相机照片内相邻两个小球间距相同　 。 （2）有同学提出图1中，O点到P点虚线表示小球运动的轨迹，即使不考虑小球运动过程中机械能的损耗，轨迹的最高点也将低于小球出发时在斜面上的高度，请从能量转化与守恒的角度解释其原因　由于小球在斜面上最高点时动能为零，因此斜面上最高点的重力势能等于机械能；由于小球抛出后到轨迹最高点速度不为零，仍有动能。不考虑机械能损失，抛出后轨迹最高点的机械能与斜面上最高点的机械能相等，因此斜面最高点的重力势能大于抛出后轨迹最高点的重力势能，故轨迹最高点要低于斜面最高点　 。 （3）请在图3直角坐标图中画出小球从O点到Q点动能的大小变化情况。 【答案】（1）A相机照片内相邻两个小球间距相同； （2）由于小球在斜面上最高点时动能为零，因此斜面上最高点的重力势能等于机械能；由于小球抛出后到轨迹最高点速度不为零，仍有动能。不考虑机械能损失，抛出后轨迹最高点的机械能与斜面上最高点的机械能相等，因此斜面最高点的重力势能大于抛出后轨迹最高点的重力势能，故轨迹最高点要低于斜面最高点； （3）。 【解答】解：（1）相机A拍摄的小球是水平方向上的运动图像，照相机每隔一定时间曝一次光，图中可知每相邻两个图像之间间距相同，也就是说相同时间内的位移相同，即在小球在水平方向上做匀速运动； （2）由于小球在斜面上最高点时动能为零，因此斜面上最高点的重力势能等于机械能；由于小球抛出后到轨迹最高点速度不为零，仍有动能。不考虑机械能损失，抛出后轨迹最高点的机械能与斜面上最高点的机械能相等，因此斜面最高点的重力势能大于抛出后轨迹最高点的重力势能，故轨迹最高点要低于斜面最高点； （3）小球做抛物线运动，小球从O点开始，先上升，在重力的作用下速度逐渐变小，但因为一直有水平方向的速度，故在最高点时速度不会变为0；当竖直方向速度为0后，在重力的作用下，开始向下做加速运动，由于整个过程中，小球质量不变，则动能先变小后变大，最后如图所示： 。 故答案为：（1）A相机照片内相邻两个小球间距相同； （2）由于小球在斜面上最高点时动能为零，因此斜面上最高点的重力势能等于机械能；由于小球抛出后到轨迹最高点速度不为零，仍有动能。不考虑机械能损失，抛出后轨迹最高点的机械能与斜面上最高点的机械能相等，因此斜面最高点的重力势能大于抛出后轨迹最高点的重力势能，故轨迹最高点要低于斜面最高点； （3）。 33．某小球被水平抛出，其部分运动轨迹如图1所示，小球在运动过程中经过M、N两点，对应图1中①②③点处的某两个位置，其动能和重力势能的参数如图2所示。 （1）从小球的运动轨迹图可知，小球的机械能　不守恒　 。（填“守恒”或“不守恒”） （2）根据图2计算小球在N点的机械能是多少焦？ （3）通过计算分析说明，M点在对应图1中①②③的哪个位置？ 【答案】（1）不守恒；（2）小球在N点的机械能是500J；（3）M点对应图1的③。 【解答】解：（1）从小球的运动轨迹图可知，小球的弹跳高度逐渐减小，可知机械能损失，则小球的机械能不守恒； （2）由图1知，M点和N点的高度相同，重力势能相等，可知N点的重力势能为240J，所以N点的机械能为： EN500J； （3）M点的机械能为：EM320J，M点的机械能小于N点的机械能，所以M点在N点的后方，不可能是①； N点的重力势能为：E重力势能＝E机械﹣E动能＝500J﹣200J＝300J，N点的重力势能大于M点的重力势能，所以N点是②，则M点对应③。 故答案为：（1）不守恒；（2）小球在N点的机械能是500J；（3）M点对应图1的③。 声明 第1页（共1页） 学科网（北京）股份有限公司 $