第四节 机械能转化有其应用 （举一反三讲义）物理新教材沪科版八年级全一册

第十章功与机械能 第4节 机械能转化及其应用 原卷版 目录 【学习目标】………………………………………………1 【思维导图】………………………………………………2 【知识梳理】………………………………………………2 知识点1：机械能转化…………………………………………………………………2 知识点2：机械能守恒…………………………………………………………………4 【方法技巧】………………………………………………6 动能和势能的转化……………………………………………………………………………6 【巩固训练】 6 学习目标： 1.知道机械能及其守恒的条件； 2.能举例说明动能与势能的相互转化； 3.能解释与机械能转化有关的现象； 4.具有保护环境、节约资源、促进可持续发 展的责任感。 教学重点： 1.知道动能、重力势能和弹性势能统称为机械能。 2.能通过实验或实例,认识物体的动能和势能可以相互转化。能解释与机械能转化有关的现象。 教学难点： 通过实例认识能量可以从一个物体转移到另一个物体,不同形式的能量可以互相转化。通过水能和风能的利用知道人类如何利用机械能的转化与守恒解决实际问题。 【思维导图】 【知识梳理】 知识点一.机械能转化 1.机械能：动能、重力势能、弹性势能统称为机械能。一个物体具有的机械能是动能和势能之和。 2.动能和势能的转化 （1）观察滚摆的运动，讨论滚摆在运动过程中动能和势能的相互转化 把滚摆从某一高度释放，开始释放滚摆时，滚摆在最高点静止，此时滚摆只有重力势能，没有动能。理想情况下，每次应上升到原来的高度，因空气阻力，每次上升的高度都比上次低。 （1）滚摆在下降时：它的高度变小，速度变大，即重力势能减小，动能增大。滚摆的重力势能转化为动能。 （2）滚摆在上升时：它的高度变大，速度变小，即重力势能增大，动能减小。滚摆的动能转化为重力势能。 结论：滚摆的动能和重力势能可以相互转化。 （2）观察单摆的运动，讨论摆球在运动过程中动能和势能的相互转化。 如上图所示，摆球在A点时静止，此时摆球只有重力势能，没有动能。 （1）摆球从A点摆到B点时：它的高度减小，速度变大，即重力势能减小，动能增大。摆球的重力势能转化为动能。 （2）摆球摆到最低点B点时，重力势能最小，动能最大 （3）摆球从B点摆到点C时：它的高度变大，速度变小，即重力势能增大，动能减小。摆球的动能转化为重力势能。 由以上分析可知，摆球的动能和重力势能可以相互转化。 例12023年6月4日，神舟十五号载人飞船成功返回地球，主伞成功打开返回舱减速下降的过程中，其动能、重力势能、机械能的变化情况是：动能    、重力势能    、机械能    。(均选填“变大”“不变”或“变小”) 变1-1如图1所示，当翼装飞行运动员从高处一跃而下，在整个下降过程中，翼装飞行运动的机械能    (选填“增大”“减小”或“不变”)。如图2所示是加油机正在给歼20战机空中加油的情景，此时匀速飞行的歼20战机动能    (选填“增大”“减小”或“不变”)。 变1-2 2023年6月4日，神舟十五号载人飞船成功返回地球，主伞成功打开返回舱减速下降的过程中，其动能、重力势能、机械能的变化情况是：动能    、重力势能    、机械能    。(均选填“变大”“不变”或“变小”) 知识点二 机械能守恒 1.机械能守恒的条件：只有动能和势能之间相互转化，没有其他形式的能量产生（即不考虑摩擦、空 气阻力、碰撞损耗等），此时机械能总量保持不变。 理想情况：如无空气阻力的单摆运动、光滑斜面的物体滑动等，机械能守恒。 表达式：初始机械能 = 末机械能（动能₁ + 势能₁ = 动能₂ + 势能₂）。 2.机械能的损耗（实际情境）： 损耗原因：主要是摩擦阻力和空气阻力，部分机械能会转化为内能（如摩擦生热）、声能等其他形式 的能量； 表现：机械能总量减小，但总能量（机械能 + 内能 + ...）仍然守恒（能量守恒定律）； 实例： ①单摆摆动时，由于空气阻力，振幅越来越小，最终静止（机械能转化为内能）； ②汽车刹车时，动能转化为内能（刹车片发热），机械能减小； ③ 皮球反弹时，每次反弹高度都比上一次低（机械能转化为内能和声能）。 3.机械能守恒的应用： 解释现象：如瀑布的水流从高处落下，重力势能转化为动能，可带动水轮机发电（机械能转化为电 能）； 设计机械：如过山车轨道的设计，利用重力势能和动能的相互转化，无需持续提供动力（忽略损耗 时）； 节能原理：减少机械摩擦（如加润滑油），可减小机械能损耗，提高机械效率。 4.能量守恒定律（拓展）： 能量既不会凭空产生，也不会凭空消失，它只会从一种形式转化为另一种形式，或者从一个物体转移 到另一个物体，在转化和转移的过程中，能量的总量保持不变。机械能守恒是能量守恒定律的特殊情 况。 例2如图所示，摆球由C点静止释放，经过最低点O到达B点，C、B两点等高(不计阻力)，则由C点到B点，摆球的机械能     (选填“变大”“变小”或“不变”)；       点摆球的动能最大，当中的能量转化是     。 变2-1如图所示的人造地球卫星沿椭圆轨道绕地球运行时，不受空气阻力，机械能守恒，当卫星从近地点向远地点运动时，它的动能　 　（选填“减小”或“增大”），卫星在　 　（选填“远”或“近”）地点时重力势能最大。 【方法技巧】 方法技巧：动能和势能的转化 动能和势能的转化，一种能量增加，另一种能量一定减小。若不是该种情况，则不是动能和势能的转化。例如，匀速上升的物体，动能不变，重力势能增加，不能说动能转化为重力势能。 【巩固训练】 1.2024年6月2日，嫦娥六号着陆器和上升器组合体成功着陆在月球背面南极一艾特肯盆地预选着陆区。如图所示，在降落制动过程中，组合体减速下降，组合体的机械能 　变小　 （选填“变小”、“不变”或“变大”），月球表面的“重力”对组合体 　做功　 （选填“做功”或“不做功”）。 2．如图甲为一款乒乓球发球机，如果乒乓球发球机在同一高度以相同的初速度朝不同方向分别发出a、b、c三个质量相同的乒乓球，如图乙所示。若不计空气阻力，三个乒乓球到达乒乓球台时的机械能 　相同　 ，三个乒乓球到达乒乓球台的速度 　相同　 。（选填“相同”或“不相同”） 3.下列过程中的能量转化，属于势能转化为动能的是（　　） A．旋紧玩具车发条 B．皮球落地后开始形变 C．秋千自底部向上摆动 D．推出的魔罐开始往回滚 4．小明参加校园秋季运动会的跳高比赛。如图所示的是小明在跳高比赛中的场景。关于此过程中小明的能量，下列结论正确的是（　　） A．助跑过程中，动能保持不变 B．助跑过程中，机械能总量保持不变 C．起跳后的上升过程中，重力势能减小 3．如图所示，是《清明上河图》中荡秋千的场景。秋千从下向上荡的过程中（空气阻力不可忽略），下列说法正确的是（　　） A．人的机械能减小 B．人的重力势能不变 C．人的动能增大 D．人的重力势能主要转化为动能 4．如图所示的几种情景中，说法正确的是（　　） A．发条带动钟表的齿轮和指针转动，弹性势能转化为动能 B．小明脚踩滑板从高处滑下，速度越来越大，机械能增大 C．荡秋千的人从低处向高处运动时，重力势能转化为动能 D．列车出站下坡过程中，动能转化为重力势能 5．如图所示，小球以某速度从M点开始沿粗糙轨道MOP运动，经P点离开轨道，上升至最高点N，又下落经过Q点，N位于P、Q之间，O、P、Q处在同一水平高度。不计空气阻力，下列说法正确的是（　　） A．小球经过O、P两点时动能相等 B．小球到达最高点N时速度一定为零 C．小球到达的最高点N不可能高于M点 D．小球经过N点时的机械能等于经过Q点时的机械能 6．小球竖直向上运动并落回地面的过程中，先后经过A、B两点。小球在这两点的动能和重力势能如图所示，则小球在B点的（　　） A．动能等于在A点的 B．机械能大于在A点的 C．速度比在A点的大 D．离地高度比在A点的高 7．荡秋千是一种喜闻乐见的运动，在越荡越高的欢乐中，享受的是激情与健身的欢欣。如图所示，晨光同学在荡秋千。他从A点自由出发，经过最低点B和与A点等高的C点，到达右侧最高点D返回。经测量，D点高于A点和C点。晨光同学从A到D的过程中，下列判断正确的是（　　） A．A点和D点机械能相等 B．到达B点时，受力平衡 C．在此过程中，只有机械能与内能之间相互转化 D．从A点到D点，其机械能增加 8．如图所示，小明在做模拟“蹦极”的小实验，橡皮筋一端系一个小石块，另一端固定在A点，B点是橡皮筋不系小石块自然下垂时下端所在的位置，C点是小石块从A点自由释放后所能达到的最低点，不计空气阻力，关于小石块从A点到C点运动过程的说法，正确的是（　　） A．从A点下落到B点的过程中，小石块受到重力和弹力的作用 B．从B点下落到C点的过程中，小石块的动能先增大后减小 C．小石块过B点后，动能和重力势能都减少，橡皮筋的弹性势能增大 D．从A点下落到C点的过程中，小石块减少的重力势能全部转化为橡皮筋的弹性势能 9．如图所示的“反向蹦极”运动，弹性轻绳上端固定在O点，自然下垂时下端位于C点，拉长后将下端固定在体验者身上，并与地面扣环相连。打开扣环，人从A点由静止释放，向上运动过程中经B点时速度最大，最高能到达D点。不计空气阻力，下列说法正确的是（    ） A．到达D点时，若一切外力消失，人将竖直向下做匀速直线运动 B．到达C点时，人受到的重力小于弹性绳的弹力 C．由B到C，人的动能转化为重力势能，弹性绳的弹性势能不变 D．由A到C，弹性绳弹性势能的减小量大于人动能的增加量 10．2024年9月19日9时14分，我国在西昌卫星发射中心用长征三号乙运载火箭与远征一号上面级，成功发射第五十九颗、六十颗北斗导航卫星。如图所示是北斗卫星随火箭加速上升与沿椭圆轨道绕地球运行时的情景。下列说法正确的是（       ） A．运载火箭加速上升过程中，重力势能变大，动能不变，机械能变大 B．北斗卫星绕轨道运行时受到平衡力的作用 C．北斗卫星由远地点前往近地点时，机械能变大 D．北斗卫星由远地点前往近地点时，动能变大 11.图为河北丰宁抽水蓄能电站（目前世界装机容量最大）的示意图。用电低谷时，通过电力将水从下水库抽到上水库；用电高峰时，再由上水库放水至下水库发电。下列说法正确的是（　　） A. 水从下水库被抽到上水库，重力势能减小 B 物料运输车沿盘山路行驶，速度增大时，动能减小 C. 放水发电时，水由上水库至下水库，水的机械能变大 D. 水沿自流排水洞自动向下流动时，重力势能转化为动能 12.为防止“天降冰凌”产生危害，将除冰环从桥梁斜拉索上端由静止释放，除去斜拉索上的积冰。除冰环在下滑过程中（ ） A. 只受重力作用 B. 速度始终不变 C. 一直处于平衡状态 D. 机械能不断减小 13.2024年5月29日，世界女子排球联赛澳门站比赛中，中国女排3∶1战胜对手，取得开门红，如图所示的是比赛现场画面。关于比赛中蕴含的物理知识，下列说法正确的是（    ） A．排球在空中上升，是因为受到惯性作用 B．排球上升的过程中，重力势能变小 C．排球在空中下降的过程中，动能保持不变 D．排球在空中下降时，重力势能转化为动能 14.如图所示，小明沿滑道从顶端匀速下滑的过程中，小明的（　　） A. 重力势能减小，机械能减小 B. 动能不变，机械能不变 C. 重力势能减小，动能增大 D. 重力势能不变，机械能减小 15. 2024年10月11日，我国成功回收首颗可重复使用返回式技术试验卫星——实践十九号卫星。如图所示，是卫星发射升空时情景（　　） A．当卫星发射时，卫星的动能不变，重力势能不变 B．当卫星发射时，卫星的动能不变，重力势能增大 C．当卫星回收着陆时，卫星的动能减小，重力势能不变 D．当卫星回收着陆时，卫星的动能减小，重力势能减小 / 学科网（北京）股份有限公司 $ 第十章功与机械能 第4节 机械能转化及其应用 解析版 目录 【学习目标】………………………………………………1 【思维导图】………………………………………………2 【知识梳理】………………………………………………2 知识点1：机械能转化…………………………………………………………………2 知识点2：机械能守恒…………………………………………………………………4 【方法技巧】………………………………………………7 动能和势能的转化……………………………………………………………………………7 【巩固训练】 7 学习目标： 1.知道机械能及其守恒的条件； 2.能举例说明动能与势能的相互转化； 3.能解释与机械能转化有关的现象； 4.具有保护环境、节约资源、促进可持续发 展的责任感。 教学重点： 1.知道动能、重力势能和弹性势能统称为机械能。 2.能通过实验或实例,认识物体的动能和势能可以相互转化。能解释与机械能转化有关的现象。 教学难点： 通过实例认识能量可以从一个物体转移到另一个物体,不同形式的能量可以互相转化。通过水能和风能的利用知道人类如何利用机械能的转化与守恒解决实际问题。 【思维导图】 【知识梳理】 知识点一.机械能转化 1.机械能：动能、重力势能、弹性势能统称为机械能。一个物体具有的机械能是动能和势能之和。 2.动能和势能的转化 （1）观察滚摆的运动，讨论滚摆在运动过程中动能和势能的相互转化 把滚摆从某一高度释放，开始释放滚摆时，滚摆在最高点静止，此时滚摆只有重力势能，没有动能。理想情况下，每次应上升到原来的高度，因空气阻力，每次上升的高度都比上次低。 （1）滚摆在下降时：它的高度变小，速度变大，即重力势能减小，动能增大。滚摆的重力势能转化为动能。 （2）滚摆在上升时：它的高度变大，速度变小，即重力势能增大，动能减小。滚摆的动能转化为重力势能。 结论：滚摆的动能和重力势能可以相互转化。 （2）观察单摆的运动，讨论摆球在运动过程中动能和势能的相互转化。 如上图所示，摆球在A点时静止，此时摆球只有重力势能，没有动能。 （1）摆球从A点摆到B点时：它的高度减小，速度变大，即重力势能减小，动能增大。摆球的重力势能转化为动能。 （2）摆球摆到最低点B点时，重力势能最小，动能最大 （3）摆球从B点摆到点C时：它的高度变大，速度变小，即重力势能增大，动能减小。摆球的动能转化为重力势能。 由以上分析可知，摆球的动能和重力势能可以相互转化。 例12023年6月4日，神舟十五号载人飞船成功返回地球，主伞成功打开返回舱减速下降的过程中，其动能、重力势能、机械能的变化情况是：动能    、重力势能    、机械能    。(均选填“变大”“不变”或“变小”) 【答案】变小　变小　变小 【解析】返回舱减速下降的过程中，速度变小，质量不变，故动能变小。 返回舱减速下降的过程中，高度下降，质量不变，重力势能变小。 综上所述动能变小，重力势能变小，故机械能变小。 变1-1如图1所示，当翼装飞行运动员从高处一跃而下，在整个下降过程中，翼装飞行运动的机械能    (选填“增大”“减小”或“不变”)。如图2所示是加油机正在给歼20战机空中加油的情景，此时匀速飞行的歼20战机动能    (选填“增大”“减小”或“不变”)。 【答案】减小　增大 【解析】当翼装飞行运动员从高处一跃而下，高度减小，质量不变，则重力势能减小；整个下降过程中，动能不变，重力势能减小，因此运动员的机械能减小。 加油机给歼20战机加油，歼20战机的速度不变，质量变大，故动能增大。 变1-2 2023年6月4日，神舟十五号载人飞船成功返回地球，主伞成功打开返回舱减速下降的过程中，其动能、重力势能、机械能的变化情况是：动能    、重力势能    、机械能    。(均选填“变大”“不变”或“变小”) 【答案】变小　变小　变小 【解析】返回舱减速下降的过程中，速度变小，质量不变，故动能变小。 返回舱减速下降的过程中，高度下降，质量不变，重力势能变小。 综上所述动能变小，重力势能变小，故机械能变小。 知识点二 机械能守恒 1.机械能守恒的条件：只有动能和势能之间相互转化，没有其他形式的能量产生（即不考虑摩擦、空 气阻力、碰撞损耗等），此时机械能总量保持不变。 理想情况：如无空气阻力的单摆运动、光滑斜面的物体滑动等，机械能守恒。 表达式：初始机械能 = 末机械能（动能₁ + 势能₁ = 动能₂ + 势能₂）。 2.机械能的损耗（实际情境）： 损耗原因：主要是摩擦阻力和空气阻力，部分机械能会转化为内能（如摩擦生热）、声能等其他形式 的能量； 表现：机械能总量减小，但总能量（机械能 + 内能 + ...）仍然守恒（能量守恒定律）； 实例： ①单摆摆动时，由于空气阻力，振幅越来越小，最终静止（机械能转化为内能）； ②汽车刹车时，动能转化为内能（刹车片发热），机械能减小； ③ 皮球反弹时，每次反弹高度都比上一次低（机械能转化为内能和声能）。 3.机械能守恒的应用： 解释现象：如瀑布的水流从高处落下，重力势能转化为动能，可带动水轮机发电（机械能转化为电 能）； 设计机械：如过山车轨道的设计，利用重力势能和动能的相互转化，无需持续提供动力（忽略损耗 时）； 节能原理：减少机械摩擦（如加润滑油），可减小机械能损耗，提高机械效率。 4.能量守恒定律（拓展）： 能量既不会凭空产生，也不会凭空消失，它只会从一种形式转化为另一种形式，或者从一个物体转移 到另一个物体，在转化和转移的过程中，能量的总量保持不变。机械能守恒是能量守恒定律的特殊情 况。 例2如图所示，摆球由C点静止释放，经过最低点O到达B点，C、B两点等高(不计阻力)，则由C点到B点，摆球的机械能     (选填“变大”“变小”或“不变”)；       点摆球的动能最大，当中的能量转化是     。 【答案】不变　O　动能和重力势能可以相互转化 【解析】摆球由C点静止释放，经过最低点O到达B点，不计阻力，C、B两点等高，摆球在运动过程中没有能量损失，摆球的机械能不变。 摆球从C点运动到O点的过程中，摆球的质量不变，高度减小，速度变大，重力势能逐渐减小，动能逐渐增大。此过程中，减小的重力势能转化为增大的动能，O点处于最低点，重力势能最小，所以动能最大。 由O点到B点的过程中，摆球的质量不变，高度增大，速度减小，故重力势能逐渐增大，动能逐渐减小，因此摆球减小的动能转化为增大的重力势能。 变2-1如图所示的人造地球卫星沿椭圆轨道绕地球运行时，不受空气阻力，机械能守恒，当卫星从近地点向远地点运动时，它的动能　 　（选填“减小”或“增大”），卫星在　 　（选填“远”或“近”）地点时重力势能最大。 【答案】减小　远 【解析】当卫星从近地点向远地点运动时，它的质量不变，高度增加，重力势能增加，由于机械能守恒，所以动能减少； 卫星的质量不变，在远地点的高度最大，在远地点时重力势能最大。 【方法技巧】 方法技巧：动能和势能的转化 动能和势能的转化，一种能量增加，另一种能量一定减小。若不是该种情况，则不是动能和势能的转化。例如，匀速上升的物体，动能不变，重力势能增加，不能说动能转化为重力势能。 【巩固训练】 1.2024年6月2日，嫦娥六号着陆器和上升器组合体成功着陆在月球背面南极一艾特肯盆地预选着陆区。如图所示，在降落制动过程中，组合体减速下降，组合体的机械能 　变小　 （选填“变小”、“不变”或“变大”），月球表面的“重力”对组合体 　做功　 （选填“做功”或“不做功”）。 解：（1）着陆组合体减速下降过程中，质量不变，高度变小，重力势能变小，速度变小，动能变小； （2）月球表面的“重力”与组合体运动方向相同，对组合体做功。 答案：变小；做功。 2．如图甲为一款乒乓球发球机，如果乒乓球发球机在同一高度以相同的初速度朝不同方向分别发出a、b、c三个质量相同的乒乓球，如图乙所示。若不计空气阻力，三个乒乓球到达乒乓球台时的机械能 　相同　 ，三个乒乓球到达乒乓球台的速度 　相同　 。（选填“相同”或“不相同”） 解：乒乓球发球机在同一高度以相同的初速度朝不同方向分别发出a、b、c三个球，由于乒乓球到达球台时所处的高度和速度都相同，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，所以三个小球到达桌面时的机械能相同，由于高度相同，重力势能相同，则动能也相同，所以三球到达乒乓球台的速度相同。 答案：相同；相同。 3.下列过程中的能量转化，属于势能转化为动能的是（　　） A．旋紧玩具车发条 B．皮球落地后开始形变 C．秋千自底部向上摆动 D．推出的魔罐开始往回滚 解：A、旋紧玩具车发条时，发条形变程度变大，弹性势能变大，势能没有转化为动能，故A不符合题意； B、皮球落地后开始形变，是动能转化为弹性势能，故B不符合题意； C、秋千上摆过程中，人的质量不变，速度变小，故动能变小，同时高度变大，故其重力势能变大，所以该过程将动能转化为重力势能，故C不符合题意； D、魔罐滚回来的过程中橡皮筋的弹性形变减小，弹性势能减小，魔罐的动能增大，弹性势能转化为动能，故D符合题意。 答案：D。 4．小明参加校园秋季运动会的跳高比赛。如图所示的是小明在跳高比赛中的场景。关于此过程中小明的能量，下列结论正确的是（　　） A．助跑过程中，动能保持不变 B．助跑过程中，机械能总量保持不变 C．起跳后的上升过程中，重力势能减小 D．越过横杆后的下降过程中，重力势能转化为动能 解：A、助跑过程中，人体的质量不变，速度增大，所以动能应该变大，故A错误； B、助跑过程中，速度增大，动能变大，势能不变，机械能应该变大，故B错误； C、起跳后的上升过程中，质量不变，高度升高，重力势能变大，故C错误； D、越过横杆后的下降过程中，人体的质量不变，高度减小，速度增大，重力势能减小，动能增加，重力势能转化为动能，故D正确。 答案：D。 3．如图所示，是《清明上河图》中荡秋千的场景。秋千从下向上荡的过程中（空气阻力不可忽略），下列说法正确的是（　　） A．人的机械能减小 B．人的重力势能不变 C．人的动能增大 D．人的重力势能主要转化为动能 【答案】A 【详解】A．秋千从下向上荡的过程中，由于空气阻力不可忽略，人需要克服空气阻力做功，这会消耗一部分机械能，使其转化为内能，因此人的总机械能会减小，故A正确； B．秋千从下向上荡的过程中，人的高度在增加。重力势能与质量和高度有关，质量不变，高度增加，所以人的重力势能增大，故B错误； C．秋千从下向上荡的过程中，速度在减小，到达最高点时速度为零。物体的动能与它的质量和速度有关，质量不变，速度减小，所以人的动能减小，故C错误； D．秋千从下向上荡的过程中，是动能转化为重力势能。因为速度减小，动能减小，高度增加，重力势能增加。而重力势能主要转化为动能是秋千从上向下荡摆的过程，故D错误。 故选A。 4．如图所示的几种情景中，说法正确的是（　　） A．发条带动钟表的齿轮和指针转动，弹性势能转化为动能 B．小明脚踩滑板从高处滑下，速度越来越大，机械能增大 C．荡秋千的人从低处向高处运动时，重力势能转化为动能 D．列车出站下坡过程中，动能转化为重力势能 【答案】A 【详解】A．拧紧的发条发生了弹性形变，具有弹性势能，发条带动钟表的齿轮和指针转动，弹性势能转化为动能，故A正确； B．脚踩滑板从高处向下滑动的过程中，由于存在摩擦，机械能转化为内能，故机械能是减小的，故B错误； C．荡秋千的人从低处向高处运动时，质量不变，高度增加，重力势能变大，速度减小，动能变小，动能转化为重力势能，故C错误； D．列车出站下坡过程中，质量不变，高度减小，重力势能变小，速度变大，动能变大，重力势能转化为动能，故D错误。 故选A。 5．如图所示，小球以某速度从M点开始沿粗糙轨道MOP运动，经P点离开轨道，上升至最高点N，又下落经过Q点，N位于P、Q之间，O、P、Q处在同一水平高度。不计空气阻力，下列说法正确的是（　　） A．小球经过O、P两点时动能相等 B．小球到达最高点N时速度一定为零 C．小球到达的最高点N不可能高于M点 D．小球经过N点时的机械能等于经过Q点时的机械能 【答案】D 【详解】A．由于球以某速度从M点沿粗糙轨道开始运动，在轨道上运动过程中要克服摩擦阻力做功，有部分机械能转化为内能，因此球到达P点的机械能一定小于在O点的机械能，O、P处在同一水平高度，球的重力势能相等，则球在P点的动能一定小于在O点的动能，故A错误； B．球以某速度从M点沿粗糙轨道开始运动，球在M点既有动能又有重力势能，球上升至最高点N时，仍水平方向飞行，也既有动能又有重力势能，则在N点的速度不为0，故B错误； C．球在轨道上运动过程中要克服摩擦阻力做功，有部分机械能转化为内能，球在N点的机械能一定小于在M点的机械能，但由于球在M、N点的动能大小不确定，因此球在M、N两点的重力势能大小也不确定，即N点重力势能有可能比M点重力势能大，则最高点N与M点对比，N点可能M高，故C错误； D．忽略空气阻力，球从N点到Q点机械能守恒，因此球在N点的机械能等于Q点的机械能，故D正确。 故选D。 6．小球竖直向上运动并落回地面的过程中，先后经过A、B两点。小球在这两点的动能和重力势能如图所示，则小球在B点的（　　） A．动能等于在A点的 B．机械能大于在A点的 C．速度比在A点的大 D．离地高度比在A点的高 【答案】C 【详解】AC．由图可知，小球在B点的动能大于A点的动能，动能大小跟物体的质量和速度有关，小球的质量不变，所以小球在B点的速度大于A点速度，故A不符合题意，C符合题意； B．球在运动过程中没有发生弹性形变，所以机械能等于动能和重力势能之和，由图知，球在A点动能和B点重力势能相等，A点的重力势能大于B点的动能，所以A点的机械能大于B点的机械能，故B不符合题意； D．A点的重力势能大于B点的重力势能，重力势能跟物体的质量和高度有关，球的质量不变，所以球在A点的高度大于B点的高度，故D不符合题意。 故选C。 7．荡秋千是一种喜闻乐见的运动，在越荡越高的欢乐中，享受的是激情与健身的欢欣。如图所示，晨光同学在荡秋千。他从A点自由出发，经过最低点B和与A点等高的C点，到达右侧最高点D返回。经测量，D点高于A点和C点。晨光同学从A到D的过程中，下列判断正确的是（　　） A．A点和D点机械能相等 B．到达B点时，受力平衡 C．在此过程中，只有机械能与内能之间相互转化 D．从A点到D点，其机械能增加 【答案】D 【解答】解： ACD、由题意和图示可知，他从A点自由出发（初速度为0、动能为0），经过最低点B和与A点等高的C点，到达右侧最高点D，D点高度大于A点，则此时人的重力势能大于A点时的重力势能，且人在D点时速度也为0、动能为0，因机械能等于动能与势能之和，所以可知A点和D点机械能不相等，且人在D点时机械能更大，故A错误； 人站在秋千上，不靠外力做功，而秋千越荡越高，是因为荡秋千的人不断调节了重心的位置（最低点时蹲下、最高点时站起来），并将人体的化学能转化为机械能，所以从A点到D点，人的机械能增加；整个过程中，有化学能、机械能与内能之间相互转化，故C错误，D正确； B、到达B点时，晨光同学运动方向在改变，不是平衡状态，受力不平衡，故B错误。 故选：D。 8．如图所示，小明在做模拟“蹦极”的小实验，橡皮筋一端系一个小石块，另一端固定在A点，B点是橡皮筋不系小石块自然下垂时下端所在的位置，C点是小石块从A点自由释放后所能达到的最低点，不计空气阻力，关于小石块从A点到C点运动过程的说法，正确的是（　　） A．从A点下落到B点的过程中，小石块受到重力和弹力的作用 B．从B点下落到C点的过程中，小石块的动能先增大后减小 C．小石块过B点后，动能和重力势能都减少，橡皮筋的弹性势能增大 D．从A点下落到C点的过程中，小石块减少的重力势能全部转化为橡皮筋的弹性势能 【答案】B 【详解】A．从A点下落到B点的过程中，橡皮筋没有发生形变，小石块只受到重力的作用，故A错误； BC．B点是橡皮筋不系小石块自然下垂时下端所在的位置，过B点后橡皮筋开始伸长，拉力（即橡皮筋的弹力）逐渐增大；当拉力小于重力时，小石块仍做加速运动；当拉力大于重力时，小石块减速下落；所以从B点下落到C点的过程中，小石块的速度先增大后减小，动能先增大后变小，橡皮筋的形变程度逐渐增大，弹性势能不断增大；小石块的高度减小，重力势能减少，故B正确，C错误； D．从A点下落到C点的过程中，小石块的重力势能减少，橡皮筋的弹性势能增大，同时小石块在B到C过程中动能先增后减，所以，小石块减少的重力势能不是全部转化为橡皮筋的弹性势能，还有一部分先转化为动能，最终动能也转化为弹性势能。故D错误。 故选B。 9．如图所示的“反向蹦极”运动，弹性轻绳上端固定在O点，自然下垂时下端位于C点，拉长后将下端固定在体验者身上，并与地面扣环相连。打开扣环，人从A点由静止释放，向上运动过程中经B点时速度最大，最高能到达D点。不计空气阻力，下列说法正确的是（    ） A．到达D点时，若一切外力消失，人将竖直向下做匀速直线运动 B．到达C点时，人受到的重力小于弹性绳的弹力 C．由B到C，人的动能转化为重力势能，弹性绳的弹性势能不变 D．由A到C，弹性绳弹性势能的减小量大于人动能的增加量 【答案】D 【详解】A．人运动到最高点D时速度为零，若一切外力消失，他将保持静止状态，故A错误； B．到达C点时，弹性绳自然下垂，弹力为0N，人受到的重力大于弹性绳的弹力，故B错误； C．由B到C，人的动能、弹性轻绳的弹性势能转化为人的重力势能，弹性绳的弹性势能减少，故C错误； D．由A到C，弹性绳的弹性势能减小，C点的速度大于A点的速度，人的动能增加，同时人的重力势能也增加，根据能量守恒，弹性势能的减小量等于人动能的增加量与人重力势能的增加量之和，所以弹性绳弹性势能的减小量大于人动能的增加量，故D正确。 故选D。 10．2024年9月19日9时14分，我国在西昌卫星发射中心用长征三号乙运载火箭与远征一号上面级，成功发射第五十九颗、六十颗北斗导航卫星。如图所示是北斗卫星随火箭加速上升与沿椭圆轨道绕地球运行时的情景。下列说法正确的是（       ） A．运载火箭加速上升过程中，重力势能变大，动能不变，机械能变大 B．北斗卫星绕轨道运行时受到平衡力的作用 C．北斗卫星由远地点前往近地点时，机械能变大 D．北斗卫星由远地点前往近地点时，动能变大 【答案】D 【详解】A．运载火箭加速上升过程中，火箭的质量不变，速度增大，动能变大，高度变大，重力势能变大；机械能等于动能与势能之和，故机械能变大，故A错误； B．北斗卫星绕轨道运行时，运动状态发生改变，受到非平衡力的作用，故B错误； CD．北斗卫星由远地点前往近地点时，质量不变，高度减小，重力势能变小，速度变大，动能变大，机械能守恒，即机械能不变，故C错误，D正确。 故选D。 11.图为河北丰宁抽水蓄能电站（目前世界装机容量最大）的示意图。用电低谷时，通过电力将水从下水库抽到上水库；用电高峰时，再由上水库放水至下水库发电。下列说法正确的是（　　） A. 水从下水库被抽到上水库，重力势能减小 B 物料运输车沿盘山路行驶，速度增大时，动能减小 C. 放水发电时，水由上水库至下水库，水的机械能变大 D. 水沿自流排水洞自动向下流动时，重力势能转化为动能 【答案】D 【解析】A．水从下水库被抽到上水库，质量不变，高度增大，重力势能增大，故A错误； B．物料运输车沿盘山路行驶，质量不变，速度增大时，动能增大，故B错误； C．放水发电时，水由上水库至下水库，克服摩擦做功，机械能减小，故C错误； D．水沿自流排水洞自动向下流动时，质量不变，高度减小，重力势能减小，速度增大，动能增大，重力势能转化为为动能，故D正确。故选D。 12.为防止“天降冰凌”产生危害，将除冰环从桥梁斜拉索上端由静止释放，除去斜拉索上的积冰。除冰环在下滑过程中（ ） A. 只受重力作用 B. 速度始终不变 C. 一直处于平衡状态 D. 机械能不断减小 【答案】D 【解析】A．除冰环下滑时不仅受重力，还受斜拉索支持力和摩擦力作用，故A不符合题意； B．速度始终不变意味着做匀速直线运动，但除冰环从桥梁斜拉索上端由静止释放，从静止开始加速，速度不是一成不变的，故B不符合题意； C．平衡状态指物体处于静止或者匀速直线运动状态，但除冰环从桥梁斜拉索上端由静止释放后速度逐渐变化，不满足平衡状态条件，故C不符合题意； D．由于斜拉索对除冰环的摩擦力做负功或碰撞损耗，部分机械能会转化为内能，导致机械能减小，故D符合题意。故选D。 13.2024年5月29日，世界女子排球联赛澳门站比赛中，中国女排3∶1战胜对手，取得开门红，如图所示的是比赛现场画面。关于比赛中蕴含的物理知识，下列说法正确的是（    ） A．排球在空中上升，是因为受到惯性作用 B．排球上升的过程中，重力势能变小 C．排球在空中下降的过程中，动能保持不变 D．排球在空中下降时，重力势能转化为动能 【答案】D 【解析】A．惯性不是力，不能表述为“受到惯性作用”，故A错误； B．排球上升的过程中，质量不变，高度增加，重力势能增大，故B错误； CD．排球在空中下降的过程中，质量不变，高度降低，则重力势能减小，速度增加，则动能变大，重力势能转化为动能，故C错误，D正确。 故选D。 14.如图所示，小明沿滑道从顶端匀速下滑的过程中，小明的（　　） A. 重力势能减小，机械能减小 B. 动能不变，机械能不变 C. 重力势能减小，动能增大 D. 重力势能不变，机械能减小 【答案】A 【解析】小明沿滑道从顶端匀速下滑的过程中，质量不变，速度不变，则动能不变；高度降低，则重力势能减小；机械能是动能与势能的总和，且下滑过程中克服阻力做功，机械能减小。故A符合题意，BCD不符合题意。故选A。 15.2024年10月11日，我国成功回收首颗可重复使用返回式技术试验卫星——实践十九号卫星。如图所示，是卫星发射升空时情景（　　） A．当卫星发射时，卫星的动能不变，重力势能不变 B．当卫星发射时，卫星的动能不变，重力势能增大 C．当卫星回收着陆时，卫星的动能减小，重力势能不变 D．当卫星回收着陆时，卫星的动能减小，重力势能减小 【答案】D 【解析】AB．当卫星发射时，卫星的质量不变，高度越来越高，重力势能越来越大，速度越来越大，动能越来越大，故AB不符合题意； CD．当卫星回收着陆时，卫星的质量不变，高度越来越低，重力势能越来越小，速度越来越小，动能越来越小，故C不符合题意，D符合题意。 故选D。 / 学科网（北京）股份有限公司 $