专题13 机械能及其转化（8大考点）2025-2026学年物理新教材人教版八年级下册

**基本信息** 以“概念-实验-应用”为逻辑主线，覆盖机械能全模块，题型分层设计，强化科学探究与能量观念。 **专项设计** |模块|题量/典例|题型特征|知识逻辑| |----|-----------|----------|----------| |培优专练|8题型（动能/势能影响因素等）|基础概念辨析+单一实验探究|从机械能要素（动能、势能）到影响因素，再到转化判断，形成递进链条| |压轴突破|15题（综合运动分析/实验设计）|多过程机械能转化+实验方案评估|结合生活情境（如蹦床、卫星发射），深化守恒条件与能量转化的科学推理|

专题13 机械能及其转化 【全国通用】 目录 第一部分 培优专练 【题型1 动能的影响动能的因素】 1 【题型2 探究影响动能因素的实验】 3 【题型3 重力势能的概念及影响因素】 6 【题型4 探究影响物体重力势能因素的实验】 8 【题型5 探究影响物体弹性势能因素的实验】 10 【题型6 辨析物体的机械能是否发生变化】 12 【题型7 物体运动过程中各种机械能的变化情况】 13 4 第二部分 压轴突破 【题型1 】 1．如图是冰壶比赛的场地示意图，水平冰面粗糙程度相同。运动员在点给静止在水平地面的冰壶一个水平方向的力，使其前进，到点时松手，冰壶滑行到点静止，这个过程中，下列说法正确的是（    ） A．冰壶从点到点的过程中，运动员始终对冰壶做功 B．冰壶从点到点的过程中，冰壶的动能一直减小 C．冰壶在段所受的摩擦力等于在段所受的摩擦力 D．静止在冰道上的冰壶所受的重力与冰壶对冰道的压力是一对平衡力 2．如图所示是小益练习排球的一个场景，不考虑空气的阻力，排球离开手在空中飞行的过程中，下列说法正确的是（　　） A．排球受到重力和推力的作用 B．排球的运动状态改变了 C．排球到达最高点时，所有的力都消失，排球将静止 D．排球在最高点时，动能为零 3．如图所示，用甲、乙两台叉车分别搬运质量相同的货物、。货物、在货叉竖直方向上的力、的作用下运动，其动能随时间变化的关系图像如图丙所示，若货物、运动的速度分别为、，则（　　） A．若搬运货物竖直运动时，对不做功 B．若搬运货物水平运动时，对不做功 C． D． 4．一辆小车往斜坡向上运动时，它的s-t图，如图所示。它在30s内通过的路程为___________米，在此过程，小车的动能___________（选填“变大”或“不变”或“变小”）。 5．甲、乙两辆相同的汽车在同一水平地面上做直线运动的图像分别如图甲、乙所示（空气阻力忽略不计）。由图可知，甲车的动能___________（“大于”“小于”“等于”）乙车的动能，经过相同的时间，甲、乙两车牵引力做的功之比为___________。 6．2025年4月24日17时，搭载神舟二十号载人飞船的长征二号F遥二十运载火箭，在酒泉卫星发射中心准时点火发射，约十分钟后，飞船与火箭成功分离，进入预定轨道，飞行乘组状态良好，发射取得圆满成功。如图甲所示的是长征二号F遥二十运载火箭发射时的情景。火箭点火后，加速向上运动，在这个过程中，飞船的动能 _______ ，重力势能 _______ 。（均选填“减小”“不变”或“增大”） 【题型2 】 7．小松“探究物体动能大小的影响因素”如图所示，下列说法错误的是（　　） A．该探究实验用到了控制变量法和转换法 B．小球动能的大小通过木块移动的距离来反映 C．实验时，，目的是使小球在水平面的初始速度相同 D．此实验可以证明小球动能的大小与小球的速度大小有关 8．如图是探究动能影响因素的部分装置，通过比较木块被推动距离的远近来反映小球动能大小，这一步用到的物理研究方法是______，通过甲、乙实验可知：质量一定时，小球的______越大，动能越大。 9．在“探究物体动能大小与物体的速度、质量关系”的实验中，让钢球从斜面的不同高度由静止开始下滑，撞击水平木板上的木块。如图所示。 (1)本实验的研究对象是__________； (2)如图甲、乙所示，钢球放置的位置越高，木块被撞击得越远，可以初步得到的结论是：__________； (3)甲、乙两次实验木块移动过程中受到的摩擦力分别为、，则__________（填序号）。 ①    ②    ③ 10．在探究“物体动能的大小与哪些因素有关”的实验中，小欣同学设计了如图甲、乙、丙所示的二次实验，让铁球从同一斜面上某处由静止开始向下运动，然后与放在水平面上的木块相碰，铁球与木块在水平面上共同移动一段距离后静止。 (1)要探究动能大小与物体质量的关系，采取的具体操作方法是：使质量不同的铁球从斜面的同一高度由静止滚下，目的是保证铁球到达水平面的______相同。 (2)选用甲、丙两次实验可以得出的结论是：当物体质量相同时，______，动能越大。 (3)三次实验中，碰撞前动能最小的是______图（填“甲”“乙”或“丙”）中的铁球。 (4)小欣同学联想到“探究阻力对物体运动的影响”时，也用到了斜面，让小车从斜面顶端由静止滑下，比较在不同表面滑行的距离（如表所示），小车在三个表面克服摩擦力做功______（填“相等”或“不相等”）。若运动的小车在水平面上受到的阻力为零，则小车将做______运动。 表面 毛巾 棉布 木板 摩擦力 最大 较大 最小 小车运动距离 最近 较远 最远 11．小明为了探究影响动能大小的因素，设计了如图所示的实验。 (1)本实验探究的是___________（小车/木块）的动能。 (2)让质量不同的小车从同一高度静止滑下的目的：使两小车到达斜面底端时具有相同的___________。 (3)甲乙两图实验中，可以初步得出结论：___________。 (4)通过比较___________两图实验可以判断动能大小与物体质量的关系。 (5)若斜面下方的水平面是光滑的，本实验___________（能/不能）达到实验目的。 12．古希腊学者亚里士多德认为：要使一个物体持续运动，必须对它施加力的作用。而伽利略则认为：物体的运动并不需要力来维持。到底谁说得对呢？为了探究这个问题，小明和同学们设计了如图甲所示实验。 (1)如图甲，分别让同一小车从同一斜面的同一高度由静止滑下，其目的是使小车到达平面时的______相同，实验中让小车在粗糙程度不同的水平面上滑行目的是为了探究______对物体运动的影响； (2)小车三次滑行的距离如甲所示，可以得出的结论是：小车受到的阻力越小，速度减小得______，进一步推理可知，如果运动的物体不受力，将做______运动； (3)完成上述实验后，小明认为利用斜面小车还可以模拟研究汽车超载和超速带来的安全隐患，于是设计了如图乙①②③所示的探究实验，将A、B、C三个小车先后从同一装置，高度分别为、、的位置由静止开始滑下（，），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，对以下问题进行解答：用来研究超速带来的安全隐患时，应选择图乙中的______两个图所示实验进行比较；选择①③两图用来模拟研究时，得出的结论是其他条件相同时，______越大，安全隐患越大。 (4)在大量类似实验基础上，牛顿概括出了著名的牛顿第一定律。它是人们公认的物理学基本定律之一，在实际生活中有着广泛的应用，一架运输机参加某次抗震救灾时，在沿水平向右做匀速直线运动的过程中，间隔相同时间先后从飞机上静止释放三个相同的物资，若不计空气阻力，且地面水平，那么，在地面上看，下图中能正确表示物资在空中排列情况和着地位置的组合是______； A．①⑥ B．②⑤ C．③④ D．①④ 【题型3 】 13．如图是“水火箭”简易原理图。发射时，使用打气筒向“水火箭”内不断打气，当内部气压增大到一定程度时，水会从“水火箭”中向下喷出，使“水火箭”升空。以下说法正确的是（　　） A．“水火箭”升空是利用了力的作用是相互的原理 B．“水火箭”内装满水时，打气后“水火箭”飞得最高 C．“水火箭”飞到最高时，“水火箭”的惯性消失 D．“水火箭”喷完水后向上飞行时，其重力势能不变 14．4月15日，我国自主研发的HH-200航空商用无人运输系统在陕西蒲城顺利完成首次飞行试验，如图所示。下列有关说法正确的是（　　） A．为了减小质量，飞机机翼应采用密度较小的材料制造 B．飞机在向上飞行的过程中，受到的大气压强逐渐增大 C．飞机在空中水平加速飞行时，其重力势能增大 D．飞机在跑道上加速滑行时，速度越快，惯性越大 15．2024年10月10日，我国在西昌卫星发射中心使用长征三号乙运载火箭，成功将卫星互联网高轨卫星03星发射升空，卫星顺利进入预定轨道，发射任务获得圆满成功。如图关于卫星发射，下列说法不正确的是（　　） A．火箭加速升空时卫星的动能增大 B．火箭上升时卫星的重力势能增大 C．燃料在燃烧过程中，质量减少，热值不变 D．火箭加速升空时动能转化为火箭的重力势能 16．2025年4月30日，神舟十九号载人飞船返回舱在东风着陆场成功着陆，三名宇航员安全回家。返回舱在减速下降的过程中，其重力势能不断______；返回舱减速下降时所受到的阻力（设为竖直方向）大于重力，则这两个力的合力方向为______。 17．把常用的按钮式圆珠笔笔尖朝上，笔尾抵在桌面用力按下后放手，它会弹起很高。把它拆开后发现，它能弹起的原因是内部装有一根弹簧，如图甲所示。图乙中，A为按下后放手的时刻，B为按下后弹簧恢复原长的时刻，C为向上运动到最高点的时刻。弹簧的弹性势能在________（选填“A”“B”或“C”）点最大；圆珠笔在B→C的过程中，重力势能________（选填“变大”“变小”或“不变”）。 18．如图为一高山的等高线图，质量为50千克的登山运动员从A点匀速向B攀登，此过程中他的重力势能___________（选填“变大”、“变小”或“不变”）；从A到B时，运动员已克服重力做功___________焦。 【题型4 】 19．如图所示，在“探究重力势能的大小跟哪些因素有关”的实验中（m1=m2<m3），下列说法错误的是（　　） A．实验中木桩下陷的深度越深，则物体的重力势能越大 B．本实验用到的实验方法有控制变量法和转换法 C．选择b、c两图可比较物体的重力势能大小与质量的关系 D．比较a、b两图可知：质量一定时，物体被举的越高，重力势能越大 20．用“模拟打桩”来探究物体重力势能的大小与哪些因素有关，物体的质量m1=m3<m2。实验时，让物体从木桩正上方的某一高度处自由下落，将木桩打入沙中，三次实验木桩进入沙中的深度如图所示。木桩进入沙中的深度越深，则物体对木桩做的功越______。比较A、B可知：物体重力势能的大小与物体的________有关；比较___________可知：物体重力势能的大小与物体被举的高度有关。 21．在研究物体的重力势能与哪些因素有关的实验中，三个相同的木桩被从空中静止释放的铁块撞击，陷入沙坑中的情况如图所示。 (1)在此实验中，我们是通过观察______来比较各铁块重力势能的大小。 (2)若A、B两铁块质量相等，则两铁块下落高度的关系是hA______hB。（填“>”或“=”、“<”） (3)若A、C两铁块下落的高度相同，则两铁块的质量关系是mA______mc。（填“>”或“=”、“<”） (4)此实验应用到的探究方法是______ 22．在探究“重力势能的大小与什么因素有关”时，小华利用桌腿较细的小桌、沙子、质量不同的重物（重物2质量大于重物1）设计并进行了如图所示的实验； (1)实验中通过观察___________来判断物体重力势能的大小； (2)要探究重力势能大小与高度的关系，应选择图___________两次实验进行分析比较，由实验现象可得出结论：其他条件一定时，物体的高度越高，重力势能越___________； (3)选择图乙、丙两次实验进行分析比较，可得出结论：其他条件一定时，___________，重力势能越大。 【题型5 】 23．探究篮球反弹性能的强弱与哪些因素有关？ 【猜想与假设】 猜想一：可能与篮球的材质有关； 猜想二：可能与篮球的充气情况有关； 【制定计划与设计实验】 在探究猜想一时，我们只选择材质不同、其他因素都相同的篮球，设计了以下实验方案。 方案一：其他条件都相同，用力向下拍不同的篮球，观察比较它们反弹后的高度； 方案二：其他条件都相同，将不同的篮球从同一高度自由下落。观察比较它们反弹后的高度 方案三：其他条件都相同，使不同的篮球反弹到相同的高度。观察比较它们所需自由下落高度。 【评估与交流】 (1)按照方案一探究，其不足之处是___________； (2)按照方案二探究。篮球反弹后的高度越高，反弹性能就___________；像这种用反弹的高度来表示篮球反弹性能强弱的方法，在物理学上，我们把这种研究方法称之为___________。 (3)按照方案三探究，篮球所需自由下落的高度越高，反弹性能就越___________。 类比于机械效率，我们可以用篮球反弹后的机械能与反弹前的机械能的___________来描述篮球反弹性能的强弱，其值越大，则反弹性能就越___________。 24．为了“探究弹性势能与哪些因素有关”，小明设计了如图甲所示的装置进行探究。 (1)将弹簧、正方体木块按照如图甲放置在粗糙的水平面上，弹簧左侧固定，手移动木块将弹簧压缩不同程度后，松手释放木块，木块由静止向右运动，最终停下；分别测量出木块移动的距离。实验中，弹簧的__________能转化为木块的__________能，最终转化为__________能。 实验中，小明又发现在水平桌面上运动的木块离开桌面后，会沿着曲线运动并最终到地面上。物体离开桌面后在水平方向运动的距离与哪些因素有关呢？他提出以下三个猜想： 猜想1：与物体离开桌面时的速度有关； 猜想2：与物体的质量有关： 猜想3：与物体离地面的高度有关 (2)为此，小明设计如图乙所示的实验装置，弹簧一端固定，用小球实验。为了验证猜想1是否正确，小明进行如下实验：保持__________不变，将弹簧压缩到不同的长度，比较小球离开桌面后，在水平方向运动的距离s。最终证明猜想1是正确的； (3)小明接下来想探究猜想2，用不同质量的小球将弹簧压缩相同的长度，由静止释放后，比较小球水平运动的距离，然后得出结论。你认为小明的方案存在的问题是________________，请你为小明设计一个正确的方案：__________________。 25．【项目提出】小明在看完蹦床比赛后，想知道蹦床的弹性势能与哪些因素有关，他猜想可能与蹦床床面的绷紧度、蹦床床面的材质有关。 【项目实施】如图所示，他将两个除材质外其他完全相同的正方形蹦床床面样品A、B分别放在两个完全相同的不带盖的圆柱形塑料盒上，并在样品A、B的四角挂上相同数量的钩码（每个钩码的质量均为50g），将两个完全相同的10g小球分别放在样品A、B中间，用手向下轻压小球到同一适当位置后由静止释放，记录小球上升到最高点时离蹦床面的高度h；将样品A四角的钩码各取下一个，重复上述实验，数据记录如下表。 实验次数 蹦床床面样品 样品上每个角的小球钩码数量/个 小球上升到最高点时离蹦床面的高度h/cm 1 A 4 7 2 B 4 6 3 A 3 5 【项目交流】 (1)本实验是通过比较______来比较蹦床弹性势能的大小，改变样品A四角所挂的钩码数量是为了改变蹦床床面的______； (2)由表格数据可得到的信息是__________。 【题型6 】 26．人工智能飞速发展的今天，智能配送机器人已被商业使用，用户可通过人脸识别、输入取货码、扫描二维码等多种方式取货。图是某款机器人正在送货的情景，下列说法正确的是（　　） A．人脸识别取货时，摄像头所成的像是倒立、放大的实像 B．二维码应位于摄像头一倍焦距和二倍焦距之间 C．要使屏幕上自己的像变小，需远离“刷脸”机镜头 D．机器人匀速爬坡时，动能转化为重力势能，机械能守恒 27．一小球从一定高度由静止释放，不计小球所受的空气阻力和浮力。小球下落过程中，下列说法正确的是（　　） A．小球所受合力为零 B．小球的动能先增大，后保持不变 C．小球的机械能不守恒 D．小球所受重力做功越来越快 28．图甲中过山车从A点出发，先后经过B、C、D、E点。图乙是过山车在B、C、D、E点的动能和重力势能大小的示意图，则下列说法正确的是（    ） A．在D点时若一切外力消失，过山车将保持静止状态 B．B点到E点的过程中，过山车的动能与重力势能的总和保持不变 C．D点到E点的过程中，过山车的动能转化为重力势能 D．过山车的机械能在B点最大 29．如图所示，是我国“东风-17”从起飞到击中目标的轨迹示意图，如果把大气层边缘看作水面，导弹飞行时就像在水面上“打水漂”，因此它突防能力强，难以拦截。在此过程中，下列说法正确的是（　　） A．导弹在C点的动能等于D点动能 B．导弹从O点到B点过程中，导弹的机械能先变大后不变 C．导弹从A点到B点过程中，没有克服重力做功 D．导弹飞至E点时，动能为0 30．2025年11月，西安至安康高速铁路（西康高铁）秦岭太兴山隧道顺利贯通，隧道全长18.8公里，是全线最长隧道。处于山顶的隧道内的大气压强比山底的大气压强_________。洒水车从隧道中的蓄水池取水后，蓄水池的水面下降，蓄水池底受到的水压________（选填“变大”“变小”或“不变”）。洒水车水箱容积为10立方米，水箱最多能装_______千克的水。洒水车在水平路面上匀速行驶进行洒水作业的过程中，洒水车的机械能________（选填“变大”“变小”或“不变”）。 31．北京时间2026年1月19日，神舟二十号载人飞船的返回舱成功着陆。着陆前要经历多次减速，在其减速降落的过程中，返回舱的机械能__________（选填“增大”“减小”或“不变”）；某飞船的返回舱从启动降落伞装置到安全着陆在东风着陆场，运动的距离约为30km，耗时约25min，此过程中返回舱降落的平均速度约为__________m/s。 32．如图所示，从A点沿水平桌面自由滚落的小球的运动轨迹如虚线所示，C、F两处等高，D为球与水平地面的接触点，不计空气阻力。则小球从E点到F点的过程中，机械能_____（选填“增大”“不变”“减小”）；小球在C点的动能___（选填“大于”“等于”“小于”）在F点的动能。 【题型7 】 33．在初中学生体质健康测试中，涉及许多物理知识。下列关于测试场景的分析正确的是（      ） A．引体向上——手对单杠的拉力和单杠对手的拉力是一对平衡力 B．50m跑步——人向后蹬地会向前运动是利用力的作用是相互的 C．掷实心球——实心球上升到最高点时，实心球的机械能为零 D．篮球运球投篮——投篮时，篮球受到惯性的作用向前运动 34．蹦床是小朋友们非常喜欢的游戏项目，如图所示，小朋友被弹到最高点后往下落的过程中，下列说法正确的是（　　） A．小朋友在最高点时，速度最大 B．小朋友下落到刚与蹦床接触时，受到蹦床的弹力最大 C．小朋友下落到最低点时，受到蹦床的弹力最大 D．整个过程，小朋友受到蹦床的弹力大小不变 35．“反向蹦极”是把蹦极倒过来玩的一项运动。如图所示，弹性轻绳的上端固定在点，拉长后将下端固定在体验者的身上，并与固定在地面上的扣环相连。打开扣环，人从点由静止释放，像火箭一样被“竖直发射”，在点时人受到的重力与弹性绳对人的拉力大小相等，此时速度达到最大，上升的最高位置为点。若不计空气阻力，关于人从静止释放到运动到最高点的整个过程，下列描述正确的是（　　） A．人的动能和重力势能都是先增大后不变 B．绳的弹性势能始终不变，人的动能一直增大 C．人的动能先增大后减小，人的重力势能一直增大 D．绳的弹性势能先减小后增大，人的重力势能先增大后减小 36．米兰冬奥会单板滑雪男子坡面障碍技巧决赛中，苏翊鸣斩获金牌。比赛中，苏翊鸣的运动轨迹经过了图中的A、B、C、D四个位置。空气阻力不可忽略。下列说法正确的是（　　） A．从A到D，苏翊鸣的机械能逐渐减小 B．在最高点C，若一切外力消失，苏翊鸣将保持静止状态 C．从A到B，苏翊鸣的重力势能增大 D．从B到C，苏翊鸣的速度减小，惯性减小 37．同一个小球按下列四种方式运动：①竖直向上抛出，②斜向上抛出，③单摆摆动，④冲上斜坡。在小球到达最高点时，小球的动能不为零的是______；不计空气阻力，小球的机械能不守恒的是______。（两空均填序号） 38．完成太空之旅后，航天员需要乘坐返回舱“回家”。返回舱在进入大气层时，与大气层剧烈摩擦，速度由7.9千米每秒降至几百米每秒，实现“超级减速”，忽略返回舱质量的变化，在该过程中返回舱内能的增加量与返回舱重力势能的减少量的关系为________（选填“>”“<”或“=”），由于摩擦而产生的部分热量会传至舱内使返回舱温度升高，请你写出一条能保持返回舱内温度适宜的方法_______（合理即可）。 39．在2025年11月1日的苏超决赛中，南通队31号球员季桑楠双手将足球用力抛出，部分运动轨迹如图甲所示。足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。 (1)通过数据分析可得，足球在M点时的机械能______（大于/等于/小于）足球在N点时的机械能；在整个运动过程中，足球的机械能______（守恒/不守恒）； (2)在图甲中，已知M、N可能是①、②、③中的某两点，其中位置①和③离地高度相等。M点的位置最有可能在位置______（①/②/③）。 40．中国“福建号”航母下水成功，这标志着我国在航母研制中取得了重大突破。“福建号”航母的满载排水量约为8.5万吨，新型舰载机在“福建号”航母训练平台上的着陆、起飞试验已取得成功。 (1)舰载机的机翼设计成“上凸下平”的形状是利用流体流速越快，压强越________的原理，使舰载机产生向________的升力。 (2)下列有关航母、舰载机的说法正确的是________。 A．航母满载时受到的浮力是 B．舰载机起飞时，发动机往后喷出烈焰，可知推力的施力物体是发动机 C．舰载机在空中加油的过程，要保持水平匀速运动，此过程舰载机的动能变大，重力势能大小不变； D．舰载机降落后，舰载机由于惯性作用仍会向前滑行一段距离 (3)舰载机降落时，在舰载机与尾钩完全咬合后，舰载机在阻拦索的强大拉力作用下，迅速减速而停止，这表明力可以_________；当阻拦索钩住舰载机减速时，为确保飞行员不撞在挡风玻璃上，飞行员应采取的安全措施是________。 【题型8 及】 41．如图所示是小玮同学在学校手工制作比赛上制作的一个过山车模型，他把铁球放在点，然后让它沿光滑轨道滚下，铁球先后经过、两点，最后到达水平点飞出。若不计空气阻力，下列说法正确的是（　　） A．铁球到达点时惯性消失 B．铁球到达点的瞬间，其动能为零 C．铁球从点下滑到点时，其机械能减小 D．铁球运动到点时受到的重力和支持力是一对平衡力 42．在篮球训练和比赛中，为满足传球、投篮等技术动作的需要，常要将篮球反弹得更高。某次，由静止释放的篮球反弹后的最大高度比起始释放高度低，下列做法可能使篮球反弹后的最大高度比起始释放高度更高的是（　　） A．增大篮球的质量 B．增加篮球释放时的高度 C．让篮球落在更硬的地面上 D．让篮球以一定速度向下释放 43．图甲是小球从某一高度水平抛出后的部分运动轨迹示意图，其中位置①和③的高度相同。将小球在运动过程中经过①、②、③三个位置中的某两个位置记为、，其动能和重力势能的数据如图乙所示，下列说法正确的是（　　） A．小球在整个运动过程中，机械能保持不变 B．小球在①位置的动能可能小于②位置的动能 C．小球在②位置的动能可能小于③位置的动能 D．位置对应轨迹中的③位置 44．如图所示，在同一高度以大小相同的初速度分别竖直向上和斜向上将同一小球抛出，不计空气阻力，小球落地时的速度大小分别为和，则________（选填“<”、“=”或“>”）。 45．如题图甲为乒乓球发球机，在同一高度以相同的初速度朝不同方向依次发出a、b、c三个质量相同的乒乓球，运动轨迹如图乙所示。若不计空气阻力，当乒乓球分别运动到A、B、C处时，动能最大的是_______（选填“A”“B”或“C”）；在a乒乓球在上升过程中，_______能增大；三个乒乓球到达水平球台的速度_______（选填“相同”或“不相同”）。 46．“嫦娥五号”实现了我国首次月球无人采样返回。返回器使用类似“打水漂”的方式着陆地球，其着陆过程的部分轨迹简化为如图所示。若只考虑空气阻力和重力的影响，在这个过程中，由A到B段返回器的动能逐渐________（选填“增大”“减小”或“不变”），返回器在B点时的速度________（选填“大于”“小于”或“等于”）到达C点时的速度，从A到D的全过程中返回器机械能________（选填“增大”“减小”或“不变”）。 47．如图所示，轻弹簧左端固定，原长时右端位于O点，现将木块置于弹簧的右端，用力将弹簧压缩Δl的长度（弹簧始终在弹性限度内）后由静止释放，木块在水平地面上向右滑行距离为s后停在O点右侧。下列描述该过程中木块克服地面摩擦力所做的功W、木块的动能Ek随木块距O点的长度x变化的关系图线中，可能正确的是（　　） A． B．C． D． 1．一辆东风牌洒水车，车体质量6495kg，罐体容积5m3，装满水后沿平直公路面进行绿化洒水作业，15分钟后将水全部洒完，如图所示，是洒水车行驶的路程随时间变化的关系图像，请判断下列说法正确的是（　　） A．洒水车一直做匀速直线运动 B．洒水车在BC段的动能一定比在OA段时的动能大 C．洒水车在BC段的速度一定比在OA段时的速度大 D．洒水车在BC段的惯性一定比在OA段时的惯性大 2．“测量小球运动的速度”实验中，小明让小球在水平桌面上沿直线运动，下图是根据频闪照相机拍摄的照片记录的小球运动轨迹，频闪照相机每两次闪光之间的时间间隔相等。这三段路程所对应的时间：。下列说法不正确的是（　　） A．小明三次记录为：、、，小明测得小球在段运动路程 B．小球在水平桌面上做变速运动，小球运动速度不宜过快，以免从桌面掉落时伤人 C．小球在段和段速度大小关系 D．小球在段速度 3．弹性运动简化后与下列情景相似：如图甲所示，弹性细绳的一端固定在O点，另一端系着一个小球，小球从O点释放后上下往复运动。由于空气阻力作用，最终会停在O点下方的某个位置。已知小球从O点释放到最低点的过程中，小球速度v与下落高度h的关系如图乙所示，细绳拉力F与下落高度h的关系如图丙所示。下列描述正确的是（　　） A．小球受到的合力一直向下 B．小球下落的最大距离为2.5m C．小球最终停在1.2m的位置 D．弹性细绳的最大弹性势能一定等于7.2J 4．如图所示，小明在做模拟“蹦极”的小实验：用一根橡皮筋一端系一个小球，另一端固定在A点，B点是橡皮筋不系小球自然下垂时下端所在的位置，C点是小球从A点自由释放后所能达到的最低点，不考虑空气阻力，关于小球从A点到C点运动过程的说法正确的是（　　） A．小球从A点下落到C点的过程中，其机械能保持不变 B．小球在B点时受到平衡力的作用 C．小球在A点时的重力势能大于小球到达C点时的动能 D．小球从B点下落到C点的过程中，速度一直减小 5．如图所示，有一小球沿粗糙的曲面轨道ABCD从A点静止滑下，从D点抛出，虚线DEF为小球在空中的运动轨迹。其中C为轨道最低点，B、D、F三点等高，不计空气阻力，下列说法正确的是（　　） A．在C点的动能最大，E点的动能为零 B．从E点运动到F点的过程，小球的动能转化为重力势能 C．小球在E点的机械能小于在A点的机械能 D．小球从B运动到C和从C运动到D的过程中动能变化量相等 6．如图所示，小明在荡秋千，某次他摆动到右侧最高点A后，又开始向下摆动，经过点B和最低点C，然后摆动到与B点等高的D点后就返回。小明从A摆到D的过程中，下列说法正确的是（　　） A．小明在D点时的机械能最大 B．小明在C点的机械能小于D点的机械能 C．小明在A点的重力势能大于C点的动能 D．小明运动到D点瞬间，速度为0，此时小明受力平衡 7．如图所示，原长为l的轻质弹簧一端固定在竖直墙面上，另一端与水平面上的木块相连。推动木块压缩弹簧，当其左端至A点时，弹簧具有的弹性势能为25J；松手后，木块在弹簧的作用下往复运动若干次后静止，此时弹簧具有的弹性势能为1J。则木块最终静止的位置一定不可能位于___________（选填“B”、“C”、“D”）点，整个过程中木块速度最大时其左端可能位于___________（选填“B”、“C”、“D”）点。 8．让系于橡皮筋一端重为3N的小球，从O点的正下方由静止释放，分别经过a、b、c三点，如图甲所示。整个下落过程中，橡皮筋所受弹力F与小球下落高度h的关系如图乙所示，则小球从a运动到c的过程中，在____点重力势能最大，在____点小球的机械能最小。小球到达b点时速度最大，此时小球下落的高度 h为____cm。（不计空气阻力） 9．如图所示，用手将一重为G的铁球缓慢放在一弹簧上，放手后，铁球从A位置开始向下运动，到B位置速度达到最大，到达C位置小球的速度变为零。已知AC间的高度差为h，若整个过程中不计能量损耗，从A到B位置的过程中铁球的机械能_________（选填“变大”“变小”或“不变”）；铁球到达C点时受到的重力_________弹力（选填“大于”“小于”或“等于”）。 10．如图甲所示，将一只乒乓球从某一高度静止释放，落地反弹后距地面的最大高度为。如图乙所示，再将这只乒乓球放入装有部分水的纸杯中，从相同高度静止释放，整体落到同一地面后，乒乓球反弹距地面的最大高度为。两次活动中大于的根本原因是水的浮力对乒乓球______，将落地后杯中水的______能部分转化为乒乓球的______能。 11．【探究名称】探究凸起路面与车之间竖直方向的相互作用力的大小变化。 【问题】汽车在通过起伏路段的凸起路面时，经验丰富的司机往往慢速平稳通过。若快速通过，则会让乘客有“腾飞”的感觉，且安全隐患很大。据此，小明猜想：汽车通过凸起路面时的速度越大，路面与车之间的相互作用力越大。 【证据】为了探究这一问题，他选用小球（模拟小车）、轨道、弧面支架（模拟凸起路面）、电子秤等器材进行了下图所示的实验： (1)通过小球对电子秤的__________（选填“压力”或“摩擦力”）来反映小球与弧面顶部相互作用力F的大小。他将小球置于水平放置的电子秤上时，示数为0.17kg。则力________N（g取10N/kg）。 (2)在秤上安放弧面支架并调零，将小球从轨道的A点由静止释放，使其沿轨道经弧面运动到右侧轨道，记录小球通过弧面顶部O点时小球与弧面的作用力F，再依次将小球从高于A点的B、C、D点由静止释放，目的是逐次增大小球通过O点时的________，各次实验F的大小记录如下表所示： 释放位置 A B C D F/N 1.56 1.51 1.47 1.38 【解释】 (3)分析数据可知，小明的猜想__________（选填“成立”或“不成立”）。 【交流】 (4)根据上述实验现象推理：若小球速度足够大，通过弧面顶部时，电子秤的示数将显示________kg。进一步推理：当汽车通过凸起路面顶部的速度足够大时，若路面前方突发状况，则________（选填“可以”或“不可以”）紧急刹车避让。理由是_________。 12．小明骑自行车上学途中经过一段20米长的下坡路。 【问题】他思考：物体从粗糙程度相同的斜坡下来后滑行的最大距离可能与哪些因素有关呢? （1）他发现斜面的高度越大，冲下斜坡后滑行的最大距离就越大。从能量角度分析，物体越高，重力势能也越大，到达坡底时的_____能就越大，从而滑行得越远。 （2）在斜坡高度一定时，小明又提出两个猜想： 猜想一：可能与物体的质量有关；猜想二：可能与斜坡和水平面间的夹角有关。 【证据】为验证猜想，他设计了图甲所示的装置，将A、B两个木槽在处平滑连接。实验中多次改变并测出夹角、，然后将甲、乙小滑块从木槽A上由静止释放，测量出滑块冲上木槽B的距离（滑块中心到点的距离）和，数据如表： 实验序号 1 2 3 4 5 夹角 夹角 /cm 37.9 19.3 30.0 31.2 /cm 37.8 29.8 19.3 30.1 31.1 （1）实验中甲、乙两滑块质量_____，每次应将两滑块从_____处释放； （2）第2次实验中测量时刻度尺和滑块的位置如图乙（O点在“20”处），则表格中应填入_____； 【解释】分析上表数据，可知猜想一是_____的；分析序号_____的三组数据，可得出的探究结论是：当物体的高度和质量一定时，斜坡的角度越大，物体滑行距离越远； 【交流】进一步分析，你认为导致斜面夹角越大滑块滑行距离越远的原因是_____。 13．如图甲所示是“探究物体的动能与哪些因素有关”的实验，让小球从同一斜面由静止开始滚下，推动同一木块在水平面向前移动一段距离后停下。 (1)图甲中（a）、（c）实验让小球从斜面的________静止下滑，目的是使小球到达水平面的速度相同；可以得到结论________； (2)图甲中（b）、（c）实验无法探究动能和速度的关系，理由是________； (3)如图乙所示，若将质量为m的小球从一光滑轨道OAB的O点自由滚下，依次经过A、B两点到达C点（忽略空气阻力），设A、B两点的机械能分别为和，则和的大小关系是________。当小球从B点运动到最高点C时，此时小球的运动轨迹为________（选填“a”、“b”或“c”），假设小球在C点时所受的外力全部消失，则小球将沿________（选填“a”、“b”或“c”）轨迹运动。 14．“同济飞鱼”是我国同济大学自主制造的一款水空跨域巡航器原型机，它在空中可以像无人机一样飞行，入水后可以像潜水艇一样运行（如图甲所示）。 在某次执行任务时，“同济飞鱼”下面用绳（绳重力不计）悬挂着一个实心正方体物块A从水面以下上升，直至将物块A被提升到距水面一定的高度，如图乙所示。此过程中，物块A上、下表面的压强随时间变化的图像分别为图丙中的段和段，图像中段，物块受到的拉力为2.25N。（不计水的阻力，忽略水面位置的变化）（取）求： (1)分析图像可知：在物块A下表面离开水面之前，物块A的动能________；（选填字母“A：变大”“B：不变”或“C：变小”）。在“同济飞鱼”全部浸没在水面以下运动的过程中，它受到的浮力将________；（选填字母“A：变大”“B：不变”或“C：变小”） (2)在点对应的时刻，物块A的上下表面的压强差为多少？物块A的体积是多少？（请写出计算过程）； (3)实心物块A的密度是多少？（请写出计算过程） 15．小明某次将一只玩具小鸭[如图（甲）所示]横着浸没入水中，置于水底后松手，发现小鸭子并不是竖直上浮的，而是“一边旋转一边上浮”。“为什么会旋转着上浮呢？”小明想进一步了解此问题，于是便开始了了解与探究。 小明拿来一正方体物块，但其质量分布不均匀，已知该正方体的平均密度与水的密度相等。此正方体物块的棱长为0.1m，质量为0.5kg。（g取10 N/kg），请问： (1)质量分布不均匀，则说明该物块的重心___________（选填“在”或“不在”）几何中心。 (2)将正方体物块以某种放置方式浸没入一密度较大的液体当中，若其所受浮力为10N，松手后发现该物块竖直上浮，若露出液面前上升的距离为0.2m，则此过程中浮力做了多少功？该正方体物块的机械能如何变化？ (3)如图（乙）所示，最终该正方体物块漂浮在此密度较大的液体上，那么静止之后，该物块所受的浮力有多大？ (4)若现在将此物块从图（乙）所示的液体中取出，并用手将该物块以图（丙）的放置方式浸没水中，其重心在如图（丙）所示位置。现在向水里加一定盐，待盐溶解于水且稳定后，松手释放物块，则该物块会以什么方式运动？说明理由。 2 / 30 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $ 专题13 机械能及其转化 【全国通用】 目录 第一部分 培优专练 【题型1 动能的影响动能的因素】 1 【题型2 探究影响动能因素的实验】 5 【题型3 重力势能的概念及影响因素】 10 【题型4 探究影响物体重力势能因素的实验】 14 【题型5 探究影响物体弹性势能因素的实验】 17 【题型6 辨析物体的机械能是否发生变化】 20 【题型7 物体运动过程中各种机械能的变化情况】 24 9 第二部分 压轴突破 【题型1 】 1．如图是冰壶比赛的场地示意图，水平冰面粗糙程度相同。运动员在点给静止在水平地面的冰壶一个水平方向的力，使其前进，到点时松手，冰壶滑行到点静止，这个过程中，下列说法正确的是（    ） A．冰壶从点到点的过程中，运动员始终对冰壶做功 B．冰壶从点到点的过程中，冰壶的动能一直减小 C．冰壶在段所受的摩擦力等于在段所受的摩擦力 D．静止在冰道上的冰壶所受的重力与冰壶对冰道的压力是一对平衡力 【答案】C 【详解】A．冰壶从B到C阶段，运动员松手后不对冰壶施加力，不做功，故A错误； B．A到B阶段，运动员推动冰壶，冰壶速度增大，动能增大；B到C阶段冰壶减速，动能减小，因此全程动能先增大后减小，故B错误； C．滑动摩擦力大小由压力大小和接触面粗糙程度决定。冰壶对冰面的压力始终等于自身重力，大小不变，且冰面粗糙程度相同，因此AB段和BC段的摩擦力大小相等，故C正确； D．平衡力需要作用在同一物体上。冰壶的重力受力物体是冰壶，冰壶对冰面的压力受力物体是冰面，两个力受力物体不同，不是平衡力，故D错误。 故选C。 2．如图所示是小益练习排球的一个场景，不考虑空气的阻力，排球离开手在空中飞行的过程中，下列说法正确的是（　　） A．排球受到重力和推力的作用 B．排球的运动状态改变了 C．排球到达最高点时，所有的力都消失，排球将静止 D．排球在最高点时，动能为零 【答案】B 【详解】A．排球在空气中运动时，与手脱离，手对排球没有推力作用，不考虑空气的阻力，排球只受重力，故A错误； B．排球在空中先上升后下落，运动方向不断发生变化。在上升过程中，运动速度变小，在下落过程中，运动速度变大，所以排球的运动状态改变了，故B正确； CD．排球到达最高点时，在水平方向仍有速度，因此速度不为0，所以动能不为零，此时如果所有的力都消失，根据牛顿第一定律可知，排球将做匀速直线运动，故CD错误。 故选B。 3．如图所示，用甲、乙两台叉车分别搬运质量相同的货物、。货物、在货叉竖直方向上的力、的作用下运动，其动能随时间变化的关系图像如图丙所示，若货物、运动的速度分别为、，则（　　） A．若搬运货物竖直运动时，对不做功 B．若搬运货物水平运动时，对不做功 C． D． 【答案】B 【详解】A．做功的两个必要因素是：作用在物体上的力和物体在力的方向上通过的距离；若搬运货物N竖直运动，力FN的方向竖直向上，则货物N在竖直方向上移动了距离，因此力FN对货物N做了功，故A不符合题意； B．若搬运货物M水平运动，力FM的方向是竖直向上的，而货物M的运动方向是水平的，力的方向与运动方向垂直，根据做功的定义，力FM对货物M不做功，故B符合题意； C．由图丙可知，货物M和N的动能均不随时间变化，说明它们都做匀速直线运动；从图中可以看出，货物N的动能大于货物M的动能，而动能与物体的质量和速度有关，在质量相同时，速度越大，则动能越大，所以可得 vN > vM，故C不符合题意； D．两货物都做匀速直线运动，处于平衡状态；在竖直方向上，货物受到的支持力与自身的重力是一对平衡力，大小相等，因为两货物的质量相同，根据可得，它们的重力也相同，所以有FM=FN，故D不符合题意。 故选B。 4．一辆小车往斜坡向上运动时，它的s-t图，如图所示。它在30s内通过的路程为___________米，在此过程，小车的动能___________（选填“变大”或“不变”或“变小”）。 【答案】 90 不变 【详解】[1]由图像可知，30s时小车的位置在90m处，所以它在30s内通过的路程为90m。 [2]由图像可知，小车做匀速直线运动，速度不变，且质量不变，因此小车动能不变。 5．甲、乙两辆相同的汽车在同一水平地面上做直线运动的图像分别如图甲、乙所示（空气阻力忽略不计）。由图可知，甲车的动能___________（“大于”“小于”“等于”）乙车的动能，经过相同的时间，甲、乙两车牵引力做的功之比为___________。 【答案】 大于 5︰3 【详解】[1]由图像知，乙车的速度为，甲车的速度为 已知两车完全相同，所以质量相同，因为甲的速度大于乙的速度，所以甲车的动能大于乙车的动能。 [2]在匀速直线行驶过程中，受到的力是平衡力，平衡力大小相等，即牵引力等于摩擦力。又因为甲乙两辆车相同即压力相同，相同的接触面，粗糙程度相同，所以摩擦力相同，即 因为，根据功率公式可知，甲、乙两车牵引力做功的功率之比为 根据可知，经过相同的时间，甲、乙两车牵引力做的功之比为 6．2025年4月24日17时，搭载神舟二十号载人飞船的长征二号F遥二十运载火箭，在酒泉卫星发射中心准时点火发射，约十分钟后，飞船与火箭成功分离，进入预定轨道，飞行乘组状态良好，发射取得圆满成功。如图甲所示的是长征二号F遥二十运载火箭发射时的情景。火箭点火后，加速向上运动，在这个过程中，飞船的动能 _______ ，重力势能 _______ 。（均选填“减小”“不变”或“增大”） 【答案】 增大 增大 【详解】[1][2]火箭点火后，加速向上运动的过程中，飞船的质量不变，速度变大，所以其动能增大，同时其质量不变，高度变大，所以其重力势能增大。 【题型2 】 7．小松“探究物体动能大小的影响因素”如图所示，下列说法错误的是（　　） A．该探究实验用到了控制变量法和转换法 B．小球动能的大小通过木块移动的距离来反映 C．实验时，，目的是使小球在水平面的初始速度相同 D．此实验可以证明小球动能的大小与小球的速度大小有关 【答案】C 【详解】A．探究物体动能大小的影响因素时，需要控制质量或速度其中一个变量，研究另一个变量对动能的影响，用到了控制变量法；通过木块移动的距离来反映小球动能的大小，用到了转换法，故A正确，不符合题意。 B．小球动能越大，对木块做的功越多，木块移动的距离越远，所以小球动能的大小通过木块移动的距离来反映，故B正确，不符合题意。 C．实验时，h2>h1，小球从更高的位置滚下，到达水平面时的初始速度更大，目的是使小球在水平面的初始速度不同，从而探究动能与速度的关系，故C错误，符合题意。 D．此实验中，小球质量相同，从不同高度滚下，到达水平面的速度不同，木块移动的距离不同，说明小球动能的大小与小球的速度大小有关，故D正确，不符合题意。 故选C。 8．如图是探究动能影响因素的部分装置，通过比较木块被推动距离的远近来反映小球动能大小，这一步用到的物理研究方法是______，通过甲、乙实验可知：质量一定时，小球的______越大，动能越大。 【答案】 转换法 速度 【详解】[1]小球的动能不便于观察和测量，利用小球推动木块做功，通过比较木块被推动距离的远近来反映小球动能大小，把不便于测量的动能转换为便于测量的距离，这一步用到的物理研究方法是转换法。 [2]小球从斜面上由静止滚下时的高度越大，进入水平面时的速度越大，乙图中小球进入水平面时的速度较大，木块被推得较远，则乙图中小球进入水平面时的动能较大，两图中小球质量相同，通过甲、乙实验可知：质量一定时，小球的速度越大，动能越大。 9．在“探究物体动能大小与物体的速度、质量关系”的实验中，让钢球从斜面的不同高度由静止开始下滑，撞击水平木板上的木块。如图所示。 (1)本实验的研究对象是__________； (2)如图甲、乙所示，钢球放置的位置越高，木块被撞击得越远，可以初步得到的结论是：__________； (3)甲、乙两次实验木块移动过程中受到的摩擦力分别为、，则__________（填序号）。 ①    ②    ③ 【答案】(1)钢球 (2)质量一定时，速度越大，动能越大 (3)③ 【详解】（1）实验通过钢球撞击木块，观察木块被推动的距离来反映钢球动能的大小，因此研究对象为钢球。 （2）甲、乙两图中钢球的质量相同，钢球放置的高度不同，钢球到达水平面时的速度不同；钢球放置位置越高，到达水平面的速度越大，木块被撞击得越远，说明钢球的动能越大。由此可得出结论：质量一定时，速度越大，动能越大。 （3）甲、乙两次实验中，木块对水平面的压力不变，接触面的粗糙程度也不变，因此木块受到的滑动摩擦力大小相等。 10．在探究“物体动能的大小与哪些因素有关”的实验中，小欣同学设计了如图甲、乙、丙所示的二次实验，让铁球从同一斜面上某处由静止开始向下运动，然后与放在水平面上的木块相碰，铁球与木块在水平面上共同移动一段距离后静止。 (1)要探究动能大小与物体质量的关系，采取的具体操作方法是：使质量不同的铁球从斜面的同一高度由静止滚下，目的是保证铁球到达水平面的______相同。 (2)选用甲、丙两次实验可以得出的结论是：当物体质量相同时，______，动能越大。 (3)三次实验中，碰撞前动能最小的是______图（填“甲”“乙”或“丙”）中的铁球。 (4)小欣同学联想到“探究阻力对物体运动的影响”时，也用到了斜面，让小车从斜面顶端由静止滑下，比较在不同表面滑行的距离（如表所示），小车在三个表面克服摩擦力做功______（填“相等”或“不相等”）。若运动的小车在水平面上受到的阻力为零，则小车将做______运动。 表面 毛巾 棉布 木板 摩擦力 最大 较大 最小 小车运动距离 最近 较远 最远 【答案】(1)速度 (2)速度越大 (3)丙 (4) 相等 匀速直线 【详解】（1）要探究动能大小与物体质量的关系，需要控制速度相同，改变质量，使质量不同的铁球从斜面的同一高度由静止滚下，目的是保证铁球到达水平面的速度相同。 （2）甲、丙两次实验中，铁球的质量相同，甲的斜面高度更高，铁球到达水平面的速度更大，木块被推动的距离更远，所以结论是：当物体质量相同时，速度越大，动能越大。 （3）木块被推动的距离越近，说明铁球的动能越小，丙图中木块被推动的距离最近，所以碰撞前动能最小的是丙图中的铁球。 （4）[1]小车在三个表面克服摩擦力做功，因为小车从同一斜面顶端滑下时，到达斜面的速度相同，动能相同，且小车最终都静止，所以克服摩擦力做功相等。 [2]若运动的小车在水平面上受到的阻力为零，根据牛顿第一定律，小车将做匀速直线运动。 11．小明为了探究影响动能大小的因素，设计了如图所示的实验。 (1)本实验探究的是___________（小车/木块）的动能。 (2)让质量不同的小车从同一高度静止滑下的目的：使两小车到达斜面底端时具有相同的___________。 (3)甲乙两图实验中，可以初步得出结论：___________。 (4)通过比较___________两图实验可以判断动能大小与物体质量的关系。 (5)若斜面下方的水平面是光滑的，本实验___________（能/不能）达到实验目的。 【答案】(1)小车 (2)初速度 (3)在质量一定时，物体的速度越大，动能越大 (4)乙、丙 (5)不能 【详解】（1）实验中，小车从斜面上滑下获得动能，然后撞击木块。小车动能的大小是通过它对木块做功的多少来体现的，即木块被推动的距离。因此，实验探究的是小车的动能。 （2）小车从斜面上滑下的高度决定了它到达水平面时的速度。让小车从“同一高度”滑下，是为了确保它们到达水平面时的“速度”相同。 （3）甲、乙两图使用的是同一个小车，所以质量相同。甲图中小车的起始高度小于乙图中的，所以甲图中小车到达水平面时的速度小于乙图中的速度。观察到木块被推动的距离 ，这说明甲图中小车的动能小于乙图中的动能。因此可得出结论，在质量一定时，物体的速度越大，动能越大。 （4）要探究动能与质量的关系，需要控制速度相同，改变质量。乙、丙两图中，小车的起始高度相同（均为 ），所以它们到达水平面时的速度相同。丙图中的小车上增加了砝码，所以其质量大于乙图中小车的质量。因此，通过比较乙、丙两图，可以在速度相同的条件下，研究动能与质量的关系。 （5）本实验是通过木块被推动的距离来间接反映小车动能大小的（转换法）。如果水平面是光滑的，木块被小车撞击后，由于不受摩擦力，将根据牛顿第一定律一直做匀速直线运动，永远不会停下来。这样就无法测量木块移动的距离，也就无法比较动能的大小，所以实验无法达到目的。 12．古希腊学者亚里士多德认为：要使一个物体持续运动，必须对它施加力的作用。而伽利略则认为：物体的运动并不需要力来维持。到底谁说得对呢？为了探究这个问题，小明和同学们设计了如图甲所示实验。 (1)如图甲，分别让同一小车从同一斜面的同一高度由静止滑下，其目的是使小车到达平面时的______相同，实验中让小车在粗糙程度不同的水平面上滑行目的是为了探究______对物体运动的影响； (2)小车三次滑行的距离如甲所示，可以得出的结论是：小车受到的阻力越小，速度减小得______，进一步推理可知，如果运动的物体不受力，将做______运动； (3)完成上述实验后，小明认为利用斜面小车还可以模拟研究汽车超载和超速带来的安全隐患，于是设计了如图乙①②③所示的探究实验，将A、B、C三个小车先后从同一装置，高度分别为、、的位置由静止开始滑下（，），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，对以下问题进行解答：用来研究超速带来的安全隐患时，应选择图乙中的______两个图所示实验进行比较；选择①③两图用来模拟研究时，得出的结论是其他条件相同时，______越大，安全隐患越大。 (4)在大量类似实验基础上，牛顿概括出了著名的牛顿第一定律。它是人们公认的物理学基本定律之一，在实际生活中有着广泛的应用，一架运输机参加某次抗震救灾时，在沿水平向右做匀速直线运动的过程中，间隔相同时间先后从飞机上静止释放三个相同的物资，若不计空气阻力，且地面水平，那么，在地面上看，下图中能正确表示物资在空中排列情况和着地位置的组合是______； A．①⑥ B．②⑤ C．③④ D．①④ 【答案】(1) 速度 阻力 (2) 越慢 匀速直线 (3) ①② 质量 (4)A 【详解】（1）如图甲，分别让同一小车从同一斜面的同一高度由静止滑下，其目的是使小车到达水平面时的速度相同，实验中让小车在粗糙程度不同的水平面上滑行目的是为了探究阻力对物体运动的影响。 （2）小车三次滑行的距离如甲所示，可以得出的结论是：小车受到的阻力越小，速度减小得越慢，进一步推理可知，如果运动的物体不受力，将做匀速直线运动。 （3）用来研究超速带来的安全隐患时，应控制质量相同，改变速度，所以应选择图乙中的 ①② 两个图进行比较。 选择①③两图时，小车的速度相同，质量不同，质量大的小车推动木块更远，说明在其他条件相同时，质量越大，动能越大，安全隐患越大。 （4）运输机沿水平向右做匀速直线运动，释放的物资由于惯性，在水平方向上会保持与飞机相同的速度向前运动，因此物资在水平方向上的运动是同步的，在空中排列时会在同一竖直线上（对应图①）；同时，由于投放间隔时间相同，水平方向速度相同，所以落地位置会沿运动方向依次排列且距离相同，对应图⑥。故选A。 【题型3 】 13．如图是“水火箭”简易原理图。发射时，使用打气筒向“水火箭”内不断打气，当内部气压增大到一定程度时，水会从“水火箭”中向下喷出，使“水火箭”升空。以下说法正确的是（　　） A．“水火箭”升空是利用了力的作用是相互的原理 B．“水火箭”内装满水时，打气后“水火箭”飞得最高 C．“水火箭”飞到最高时，“水火箭”的惯性消失 D．“水火箭”喷完水后向上飞行时，其重力势能不变 【答案】A 【详解】A．水火箭向下喷水时，水对火箭施加向上的作用力，使火箭升空，利用了力的作用是相互的原理，故A正确； B．若水火箭装满水，没有足够空间储存高压气体，无法提供足够的反冲动力，无法飞得最高，故B错误； C．惯性是一切物体固有的属性，物体任何时候都具有惯性，最高点惯性不会消失，故C错误； D．重力势能和质量、高度有关，喷完水后向上飞行时，火箭质量不变，高度升高，重力势能增大，故D错误。 故选A。 14．4月15日，我国自主研发的HH-200航空商用无人运输系统在陕西蒲城顺利完成首次飞行试验，如图所示。下列有关说法正确的是（　　） A．为了减小质量，飞机机翼应采用密度较小的材料制造 B．飞机在向上飞行的过程中，受到的大气压强逐渐增大 C．飞机在空中水平加速飞行时，其重力势能增大 D．飞机在跑道上加速滑行时，速度越快，惯性越大 【答案】A 【详解】A．为了减小质量，根据可知，当体积相同时，飞机机翼应采用密度较小的材料制造，故A正确； B．大气压强随高度增加而减小，飞机在向上飞行的过程中，受到的大气压强逐渐减小，故B错误； C．飞机在空中水平加速飞行时，其高度不变，质量不变，重力势能不变，故C错误； D．飞机在跑道上加速滑行时，质量不变，惯性不变，故D错误。 故选A。 15．2024年10月10日，我国在西昌卫星发射中心使用长征三号乙运载火箭，成功将卫星互联网高轨卫星03星发射升空，卫星顺利进入预定轨道，发射任务获得圆满成功。如图关于卫星发射，下列说法不正确的是（　　） A．火箭加速升空时卫星的动能增大 B．火箭上升时卫星的重力势能增大 C．燃料在燃烧过程中，质量减少，热值不变 D．火箭加速升空时动能转化为火箭的重力势能 【答案】D 【详解】A．物体的动能与质量、速度有关，质量越大，速度越大，动能越大。火箭加速升空时，速度增大，质量不变，动能增大，故A正确，不符合题意； B．物体的重力势能与质量、高度有关，质量越大，高度越高，重力势能越大。火箭上升时卫星的质量不变，高度增加，重力势能增大，故B正确，不符合题意； C．热值是燃料的一种特性，它只与燃料的种类有关，与燃料的质量、燃烧程度等均无关，所以燃料在燃烧过程中，质量减少，但热值不变，故C正确，不符合题意； D．火箭加速升空时，燃料燃烧产生的内能转化为火箭的机械能，不是火箭的动能转化为重力势能，因为火箭的动能、重力势能都增大。故D错误，符合题意。 故选D。 16．2025年4月30日，神舟十九号载人飞船返回舱在东风着陆场成功着陆，三名宇航员安全回家。返回舱在减速下降的过程中，其重力势能不断______；返回舱减速下降时所受到的阻力（设为竖直方向）大于重力，则这两个力的合力方向为______。 【答案】 减小 竖直向上 【详解】[1]返回舱减速下降过程中质量不变，高度不断降低，因此重力势能不断减小。 [2]阻力方向竖直向上、重力方向竖直向下，阻力大于重力，因此合力方向与较大的阻力方向一致，为竖直向上。 17．把常用的按钮式圆珠笔笔尖朝上，笔尾抵在桌面用力按下后放手，它会弹起很高。把它拆开后发现，它能弹起的原因是内部装有一根弹簧，如图甲所示。图乙中，A为按下后放手的时刻，B为按下后弹簧恢复原长的时刻，C为向上运动到最高点的时刻。弹簧的弹性势能在________（选填“A”“B”或“C”）点最大；圆珠笔在B→C的过程中，重力势能________（选填“变大”“变小”或“不变”）。 【答案】 A 变大 【详解】[1]弹性势能的大小与物体的弹性形变程度有关，形变越大，弹性势能越大。在A点（按下后放手的时刻），弹簧被压缩到最短，形变程度最大，因此弹性势能最大。在B点，弹簧恢复原长，形变消失，弹性势能为零。在C点，弹簧处于原长状态，弹性势能也为零。 [2]重力势能的大小与物体的质量和高度有关，高度越高，重力势能越大。在B→C的过程中，圆珠笔向上运动，高度不断增加，因此重力势能变大。 18．如图为一高山的等高线图，质量为50千克的登山运动员从A点匀速向B攀登，此过程中他的重力势能___________（选填“变大”、“变小”或“不变”）；从A到B时，运动员已克服重力做功___________焦。 【答案】 变大 5×105 【详解】[1]重力势能的大小与物体的质量和被举高的高度有关，质量越大、高度越高，重力势能越大。登山运动员的质量不变，从A点到B点，高度从1000m增加到2000m，高度升高了，所以他的重力势能变大。 [2]首先根据重力计算公式G=mg计算运动员的重力，可得G=mg=50kg×10N/kg=500N 运动员上升的高度是B点与A点的高度差，即h=2000m-1000m=1000m 克服重力做功的计算公式为W=Gh，将重力和上升的高度代入公式，可得W=Gh=500N×1000m=5×105J 【题型4 】 19．如图所示，在“探究重力势能的大小跟哪些因素有关”的实验中（m1=m2<m3），下列说法错误的是（　　） A．实验中木桩下陷的深度越深，则物体的重力势能越大 B．本实验用到的实验方法有控制变量法和转换法 C．选择b、c两图可比较物体的重力势能大小与质量的关系 D．比较a、b两图可知：质量一定时，物体被举的越高，重力势能越大 【答案】C 【详解】A．木桩下陷的深度可以视作物体重力势能对木桩所做功的直接反映。在同一次释放中，若下陷越深，说明重力势能越大，故A正确，不符合题意； B．本实验先“只改变质量、控制高度不变”或“只改变高度、控制质量不变”来比较木桩下陷的深度，这体现了控制变量法；再利用“重力势能转化为对木桩做功的效果”来间接测量重力势能大小，这属于转换法，故B正确，不符合题意； C．由图可知，b、c两图中物体的高度并不相同，无法仅比较“质量不同”对重力势能的影响；若要比较质量对重力势能的影响，应保证高度相同，故C错误，符合题意； D．比较a、b两图时，质量相同，高度不同，高度越高，木桩下陷的越深，说明：在质量一定时，物体被举得越高，重力势能越大，故D正确，不符合题意。 故选C。 20．用“模拟打桩”来探究物体重力势能的大小与哪些因素有关，物体的质量m1=m3<m2。实验时，让物体从木桩正上方的某一高度处自由下落，将木桩打入沙中，三次实验木桩进入沙中的深度如图所示。木桩进入沙中的深度越深，则物体对木桩做的功越______。比较A、B可知：物体重力势能的大小与物体的________有关；比较___________可知：物体重力势能的大小与物体被举的高度有关。 【答案】 多 质量 A、C 【详解】[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。 [2]比较A、B可知，两个物体所处的高度相同，由题中条件可知，m1<m2，两物体的质量不同，再观察A、B可知，木桩进入沙中的深度不同，物体对木桩做的功不同，即物体的重力势能不同，说明了物体重力势能的大小与物体的质量有关。 [3]要知道物体重力势能的大小与物体被举的高度有关，需要物体被举的高度不同，木桩进入沙中的深度不同，其他相同，观察A、B、C可知，A、C和B、C，物体被举的高度不同，但是B、C木桩进入沙中的深度相同，B、C不符合，而A、C木桩进入沙中的深度不同，A、C中物体重力势能大小不同，A、C中物体的质量m1=m3，质量相同，可以知道物体重力势能的大小与物体被举的高度有关。 21．在研究物体的重力势能与哪些因素有关的实验中，三个相同的木桩被从空中静止释放的铁块撞击，陷入沙坑中的情况如图所示。 (1)在此实验中，我们是通过观察______来比较各铁块重力势能的大小。 (2)若A、B两铁块质量相等，则两铁块下落高度的关系是hA______hB。（填“>”或“=”、“<”） (3)若A、C两铁块下落的高度相同，则两铁块的质量关系是mA______mc。（填“>”或“=”、“<”） (4)此实验应用到的探究方法是______ 【答案】(1)木桩陷入沙坑中的深度 (2)< (3)< (4)控制变量法/转换法 【详解】（1）实验中运用转换法通过观察木桩下陷的深度来表示铁块重力势能的大小。 （2）根据观察图像可知B撞击木桩陷入沙坑的深度大，说明B重力势能大，若A、B两铁块质量相等，则A下落的高度小于B。 （3）若A、C两铁块下落的高度相同，A将木桩撞击的深度小于C，说明A具有的重力势能大，则铁块A的质量小于C的质量。 （4）把铁块的重力势能转化成木桩陷入沙坑的深度来比较各铁块重力势能的大小的，这种研究问题的方法叫转换法， 在研究一个因素对实验结果的影响时，需要保持其他可能影响结果的因素不变，从而准确判断该因素与实验结果之间的关系，在研究物体的重力势能与哪些因素有关的实验中也用到了控制变量法。 22．在探究“重力势能的大小与什么因素有关”时，小华利用桌腿较细的小桌、沙子、质量不同的重物（重物2质量大于重物1）设计并进行了如图所示的实验； (1)实验中通过观察___________来判断物体重力势能的大小； (2)要探究重力势能大小与高度的关系，应选择图___________两次实验进行分析比较，由实验现象可得出结论：其他条件一定时，物体的高度越高，重力势能越___________； (3)选择图乙、丙两次实验进行分析比较，可得出结论：其他条件一定时，___________，重力势能越大。 【答案】(1)桌腿陷入沙子的深度 (2) 甲、乙 大 (3)物体的质量越大 【详解】（1）物体重力势能越大，对桌子做功越多，桌腿陷入沙子的深度就越大，故用桌腿陷入沙子的深度来描述重力势能的大小。 （2）[1]要探究重力势能大小与高度的关系，需要改变高度，控制物体的质量相同，即选择同一个物体从不同的高度静止落下，故应选择图甲、乙两次实验。 [2]分析甲、乙两次实验，质量相同，乙实验中物体的高度比甲实验高，乙实验桌腿陷入沙子的深度比甲实验深，故结论为其他条件一定时，物体的高度越高，重力势能越大。 （3）选择图乙、丙两次实验进行分析比较，高度相同，重物2质量大于重物1，丙实验桌腿陷入沙子的深度比乙实验深，故结论为其他条件一定时，物体的质量越大，重力势能越大。 【题型5 】 23．探究篮球反弹性能的强弱与哪些因素有关？ 【猜想与假设】 猜想一：可能与篮球的材质有关； 猜想二：可能与篮球的充气情况有关； 【制定计划与设计实验】 在探究猜想一时，我们只选择材质不同、其他因素都相同的篮球，设计了以下实验方案。 方案一：其他条件都相同，用力向下拍不同的篮球，观察比较它们反弹后的高度； 方案二：其他条件都相同，将不同的篮球从同一高度自由下落。观察比较它们反弹后的高度 方案三：其他条件都相同，使不同的篮球反弹到相同的高度。观察比较它们所需自由下落高度。 【评估与交流】 (1)按照方案一探究，其不足之处是___________； (2)按照方案二探究。篮球反弹后的高度越高，反弹性能就___________；像这种用反弹的高度来表示篮球反弹性能强弱的方法，在物理学上，我们把这种研究方法称之为___________。 (3)按照方案三探究，篮球所需自由下落的高度越高，反弹性能就越___________。 类比于机械效率，我们可以用篮球反弹后的机械能与反弹前的机械能的___________来描述篮球反弹性能的强弱，其值越大，则反弹性能就越___________。 【答案】(1)无法控制用相同的力拍打篮球 (2) 强 转换法 (3) 弱 比值 强 【详解】（1）方案一：其他条件都相同，用力向下拍不同的篮球，在用力向下拍球时，无法控制用相同的力拍打篮球。 （2）[1][2]人无法直接用肉眼观察篮球的反弹性能，但是如果篮球能够反弹的高度越高，说明其弹性越好，反弹性能就越强；用反弹的高度来表示篮球反弹性能强弱的方法，在物理学上称为转换法。 （3）[1]要反弹到相同的高度，篮球所需自由下落的高度越高，说明篮球的反弹性能越弱。 [2][3]机械效率是有用功与总功的比值，其值越大，效率越高；与其类似，用篮球反弹后的机械能与反弹前的机械能的比值来描述篮球反弹性能的强弱，其值越大，则相同情况弹跳高度越大，说明反弹性能就越强。 24．为了“探究弹性势能与哪些因素有关”，小明设计了如图甲所示的装置进行探究。 (1)将弹簧、正方体木块按照如图甲放置在粗糙的水平面上，弹簧左侧固定，手移动木块将弹簧压缩不同程度后，松手释放木块，木块由静止向右运动，最终停下；分别测量出木块移动的距离。实验中，弹簧的__________能转化为木块的__________能，最终转化为__________能。 实验中，小明又发现在水平桌面上运动的木块离开桌面后，会沿着曲线运动并最终到地面上。物体离开桌面后在水平方向运动的距离与哪些因素有关呢？他提出以下三个猜想： 猜想1：与物体离开桌面时的速度有关； 猜想2：与物体的质量有关： 猜想3：与物体离地面的高度有关 (2)为此，小明设计如图乙所示的实验装置，弹簧一端固定，用小球实验。为了验证猜想1是否正确，小明进行如下实验：保持__________不变，将弹簧压缩到不同的长度，比较小球离开桌面后，在水平方向运动的距离s。最终证明猜想1是正确的； (3)小明接下来想探究猜想2，用不同质量的小球将弹簧压缩相同的长度，由静止释放后，比较小球水平运动的距离，然后得出结论。你认为小明的方案存在的问题是________________，请你为小明设计一个正确的方案：__________________。 【答案】(1) 弹性势 动 内 (2)小球质量和离地高度 (3) 没有控制小球飞出桌面时的速度一定 让质量不同的小球从同一斜面的同一高度自由滚下，再观察小球水平飞行的距离 【详解】（1）[1][2][3]释放弹簧，木块被弹出，弹簧的形变变小，弹性势能减小，木块的速度变大，动能变大，弹簧的弹性势能转化为木块的动能；木块最终停止运动是由于木块受到摩擦力的作用，克服摩擦做功，此时木块的机械能转化为内能。 （2）由控制变量法知道，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。 （3）[1]要探究猜想2，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。 [2]为了保证不同质量小球的初速度相同，可以把弹簧换成斜面，让质量不同的小球从同一斜面的同一高度自由滚下，再观察小球水平飞行的距离。 25．【项目提出】小明在看完蹦床比赛后，想知道蹦床的弹性势能与哪些因素有关，他猜想可能与蹦床床面的绷紧度、蹦床床面的材质有关。 【项目实施】如图所示，他将两个除材质外其他完全相同的正方形蹦床床面样品A、B分别放在两个完全相同的不带盖的圆柱形塑料盒上，并在样品A、B的四角挂上相同数量的钩码（每个钩码的质量均为50g），将两个完全相同的10g小球分别放在样品A、B中间，用手向下轻压小球到同一适当位置后由静止释放，记录小球上升到最高点时离蹦床面的高度h；将样品A四角的钩码各取下一个，重复上述实验，数据记录如下表。 实验次数 蹦床床面样品 样品上每个角的小球钩码数量/个 小球上升到最高点时离蹦床面的高度h/cm 1 A 4 7 2 B 4 6 3 A 3 5 【项目交流】 (1)本实验是通过比较______来比较蹦床弹性势能的大小，改变样品A四角所挂的钩码数量是为了改变蹦床床面的______； (2)由表格数据可得到的信息是__________。 【答案】(1) 小球上升到最高点时离蹦床面的高度h 绷紧度 (2)见解析 【详解】（1）[1]弹性势能的大小无法直接测量，在本实验中，将小球放在蹦床床面中间，用手向下轻压小球到同一适当位置后由静止释放，蹦床的弹性势能转化为小球的重力势能，小球上升得越高，说明蹦床弹性势能转化为小球的重力势能越多，也就意味着蹦床原来具有的弹性势能越大。所以本实验是通过比较小球上升到最高点时离蹦床面的高度h来比较蹦床弹性势能的大小。 [2]在实验中，样品A、B除材质外其他完全相同，在样品A、B的四角挂上相同数量的钩码时，蹦床床面的绷紧度相同；当改变样品A四角所挂的钩码数量时，蹦床床面所受的拉力发生变化，从而改变了蹦床床面的绷紧度。所以改变样品A四角所挂的钩码数量是为了改变蹦床床面的绷紧度。 （2）比较实验次数1和2：样品A、B四角所挂的钩码数量都是4个，即蹦床床面的绷紧度相同，但材质不同，样品A上的小球上升到最高点时离蹦床面的高度h=7cm，样品B上的小球上升到最高点时离蹦床面的高度h=6cm，说明在蹦床床面绷紧度相同时，不同材质的蹦床弹性势能不同。 比较实验次数1和3：都是样品A，材质相同，但样品A四角所挂的钩码数量不同，实验次数1中每个角挂4个钩码，实验次数3中每个角挂3个钩码，即蹦床床面的绷紧度不同，实验次数1中小球上升到最高点时离蹦床面的高度h=7cm，实验次数3中小球上升到最高点时离蹦床面的高度h=5cm，说明在蹦床床面材质相同时，蹦床床面的绷紧度不同，弹性势能不同。 【题型6 】 26．人工智能飞速发展的今天，智能配送机器人已被商业使用，用户可通过人脸识别、输入取货码、扫描二维码等多种方式取货。图是某款机器人正在送货的情景，下列说法正确的是（　　） A．人脸识别取货时，摄像头所成的像是倒立、放大的实像 B．二维码应位于摄像头一倍焦距和二倍焦距之间 C．要使屏幕上自己的像变小，需远离“刷脸”机镜头 D．机器人匀速爬坡时，动能转化为重力势能，机械能守恒 【答案】C 【详解】AB．摄像头相当于凸透镜，摄像头成像原理和照相机相同，当物距大于二倍焦距时，成倒立、缩小的实像，故AB错误； C．根据凸透镜成实像规律“物远像近像变小”，要使屏幕上的像变小，需要增大物距，因此需远离刷脸机镜头，故C正确； D．机器人匀速爬坡时，质量和速度都不变，动能不变，高度增加重力势能增大，机械能等于动能与势能之和，因此机械能增大，不存在动能转化为重力势能，机械能也不守恒，故D错误。 故选C。 27．一小球从一定高度由静止释放，不计小球所受的空气阻力和浮力。小球下落过程中，下列说法正确的是（　　） A．小球所受合力为零 B．小球的动能先增大，后保持不变 C．小球的机械能不守恒 D．小球所受重力做功越来越快 【答案】D 【详解】A．不计空气阻力和浮力，小球下落过程中只受重力作用，合力等于重力，不为零，故A错误； B．小球下落时速度不断增大，小球质量 m 不变，动能持续增大，故B错误； C．不计空气阻力和浮力，小球下落过程中只有重力做功，动能和重力势能相互转化，机械能总和不变，即机械能守恒，故C错误； D．重力做功的功率，小球下落过程中，速度 v 越来越大，重力 G 不变，所以功率 P 越来越大，说明重力做功越来越快，故D正确。   故选D。 28．图甲中过山车从A点出发，先后经过B、C、D、E点。图乙是过山车在B、C、D、E点的动能和重力势能大小的示意图，则下列说法正确的是（    ） A．在D点时若一切外力消失，过山车将保持静止状态 B．B点到E点的过程中，过山车的动能与重力势能的总和保持不变 C．D点到E点的过程中，过山车的动能转化为重力势能 D．过山车的机械能在B点最大 【答案】D 【详解】A．在D点时，过山车是运动的，根据牛顿第一定律，若一切外力消失，过山车会做匀速直线运动，故A错误； B．B点到E点的过程中，由于存在空气阻力和摩擦，过山车的机械能会不断减少，故B错误； C．D点到E点的过程中，高度降低，重力势能减小，速度增大，动能增大，是重力势能转化为动能，故C错误； D．过山车运动过程中，由于存在空气阻力和摩擦，机械能逐渐变小，从图乙可以看出，过山车最先经过B点，因此过山车的机械能在B点最大，故D正确。 故选D。 29．如图所示，是我国“东风-17”从起飞到击中目标的轨迹示意图，如果把大气层边缘看作水面，导弹飞行时就像在水面上“打水漂”，因此它突防能力强，难以拦截。在此过程中，下列说法正确的是（　　） A．导弹在C点的动能等于D点动能 B．导弹从O点到B点过程中，导弹的机械能先变大后不变 C．导弹从A点到B点过程中，没有克服重力做功 D．导弹飞至E点时，动能为0 【答案】B 【详解】A．导弹在C点和D点的高度相同，且飞行过程中会克服空气阻力做功，机械能有损失。同时，导弹在大气层边缘“打水漂”时，也会与空气摩擦损失能量，因此C点和D点的动能并不相等。故A错误；   B．导弹从O点到A点过程中，加速升空，速度增大，动能增大，高度增大，重力势能增大；A点关机后，从A点到B点过程中，减速上升，动能减小，高度增大，重力势能增大，机械能不变，所以火箭机械能先变大后不变。 故B正确；   C．导弹从A点到B点过程中，高度增加，重力势能增大，说明导弹克服重力做功。故C错误；   D．导弹飞至E点时，虽然处于轨迹的高点，但它仍在水平方向上有速度，因此动能不为0。故D错误。   故选B。 30．2025年11月，西安至安康高速铁路（西康高铁）秦岭太兴山隧道顺利贯通，隧道全长18.8公里，是全线最长隧道。处于山顶的隧道内的大气压强比山底的大气压强_________。洒水车从隧道中的蓄水池取水后，蓄水池的水面下降，蓄水池底受到的水压________（选填“变大”“变小”或“不变”）。洒水车水箱容积为10立方米，水箱最多能装_______千克的水。洒水车在水平路面上匀速行驶进行洒水作业的过程中，洒水车的机械能________（选填“变大”“变小”或“不变”）。 【答案】 小 变小 10000 变小 【详解】大气压强随海拔升高而减小，山顶海拔高于山底，因此山顶隧道内的大气压强比山底的小；根据液体压强公式，蓄水池水面下降后，水深减小，水的密度和不变，所以蓄水池底受到的水压变小；水箱最多能装水的质量 洒水车匀速行驶时速度不变，但洒水过程中质量减小，动能变小，在水平路面行驶高度不变，质量减小，重力势能变小，因此机械能变小。 31．北京时间2026年1月19日，神舟二十号载人飞船的返回舱成功着陆。着陆前要经历多次减速，在其减速降落的过程中，返回舱的机械能__________（选填“增大”“减小”或“不变”）；某飞船的返回舱从启动降落伞装置到安全着陆在东风着陆场，运动的距离约为30km，耗时约25min，此过程中返回舱降落的平均速度约为__________m/s。 【答案】 减小 20 【详解】[1] 机械能由动能与重力势能组成，返回舱减速降落过程中，质量不变，速度减小使动能减小，高度降低使重力势能减小，故机械能减小。 [2] ，；返回舱降落的平均速度约为。 32．如图所示，从A点沿水平桌面自由滚落的小球的运动轨迹如虚线所示，C、F两处等高，D为球与水平地面的接触点，不计空气阻力。则小球从E点到F点的过程中，机械能_____（选填“增大”“不变”“减小”）；小球在C点的动能___（选填“大于”“等于”“小于”）在F点的动能。 【答案】 不变 大于 【详解】[1]题目明确说明不计空气阻力，小球从E到F的过程在空中运动，只有重力做功，动能和重力势能相互转化，没有其他能量损耗，因此机械能总量保持不变。 [2]重力势能与质量和高度有关，C、F等高，因此小球在C、F两点的重力势能相等；小球运动过程中与地面碰撞时，会有一部分机械能转化为内能，总机械能减少，C点在第一次碰撞地面之前，总机械能大于碰撞后F点的总机械能；重力势能相等，因此C点的动能大于F点的动能。 【题型7 】 33．在初中学生体质健康测试中，涉及许多物理知识。下列关于测试场景的分析正确的是（      ） A．引体向上——手对单杠的拉力和单杠对手的拉力是一对平衡力 B．50m跑步——人向后蹬地会向前运动是利用力的作用是相互的 C．掷实心球——实心球上升到最高点时，实心球的机械能为零 D．篮球运球投篮——投篮时，篮球受到惯性的作用向前运动 【答案】B 【详解】A.手对单杠的拉力作用在单杠上，单杠对手的拉力作用在手上，两个力作用在不同物体上，不是平衡力，故A错误； B.人向后蹬地时，对地面施加向后的力，根据物体间力的作用是相互的，地面会给人施加向前的反作用力使人向前运动，故B正确； C.实心球上升到最高点时，仍然具有重力势能，同时还有水平方向的动能，机械能不为零，故C错误； D.惯性不是力，不能说“受到惯性的作用”，正确表述是篮球由于具有惯性继续向前运动，故D错误。 故选B。 34．蹦床是小朋友们非常喜欢的游戏项目，如图所示，小朋友被弹到最高点后往下落的过程中，下列说法正确的是（　　） A．小朋友在最高点时，速度最大 B．小朋友下落到刚与蹦床接触时，受到蹦床的弹力最大 C．小朋友下落到最低点时，受到蹦床的弹力最大 D．整个过程，小朋友受到蹦床的弹力大小不变 【答案】C 【详解】A．小朋友在最高点时，速度为0，是下落过程中速度最小的位置，因此速度不是最大，故A错误； BCD．小朋友下落到与蹦床接触时，蹦床刚发生弹性形变，弹力最小，下落到最低点，弹性形变最大，弹力最大，被弹起时，弹力变小，直到为0，所以整个下落过程，弹力变大，弹起过程，弹力变小，故BD错误，C正确。 故选 C。 35．“反向蹦极”是把蹦极倒过来玩的一项运动。如图所示，弹性轻绳的上端固定在点，拉长后将下端固定在体验者的身上，并与固定在地面上的扣环相连。打开扣环，人从点由静止释放，像火箭一样被“竖直发射”，在点时人受到的重力与弹性绳对人的拉力大小相等，此时速度达到最大，上升的最高位置为点。若不计空气阻力，关于人从静止释放到运动到最高点的整个过程，下列描述正确的是（　　） A．人的动能和重力势能都是先增大后不变 B．绳的弹性势能始终不变，人的动能一直增大 C．人的动能先增大后减小，人的重力势能一直增大 D．绳的弹性势能先减小后增大，人的重力势能先增大后减小 【答案】C 【详解】从A到B，开始时弹性绳的拉力大于人的重力，人加速上升，速度增大，动能增大，高度升高，重力势能增大；当弹性绳的拉力等于人的重力时，速度达到最大；从B到C，弹性绳的拉力小于人的重力，人做减速运动，速度减小，动能减小，高度继续升高，重力势能增大；所以人从A到C的过程中，动能先增大后减小，重力势能一直增大。弹性绳从A到C的过程中，形变程度逐渐减小，弹性势能逐渐减小，在A点时弹性绳形变量最大，弹性势能最大。故C正确，ABD错误。 故选C。 36．米兰冬奥会单板滑雪男子坡面障碍技巧决赛中，苏翊鸣斩获金牌。比赛中，苏翊鸣的运动轨迹经过了图中的A、B、C、D四个位置。空气阻力不可忽略。下列说法正确的是（　　） A．从A到D，苏翊鸣的机械能逐渐减小 B．在最高点C，若一切外力消失，苏翊鸣将保持静止状态 C．从A到B，苏翊鸣的重力势能增大 D．从B到C，苏翊鸣的速度减小，惯性减小 【答案】A 【详解】A．空气阻力不可忽略，苏翊鸣运动过程中始终需要克服空气阻力做功，机械能不断转化为内能，因此从A到D机械能逐渐减小，故A正确； B．最高点C处苏翊鸣仍具有水平方向的速度，并非速度为零；根据牛顿第一定律，若此时一切外力消失，苏翊鸣会保持匀速直线运动，故B错误； C．重力势能大小与质量、高度有关，从A到B高度降低，质量不变时，重力势能减小；故C错误； D．惯性大小只和物体质量有关，从B到C苏翊鸣质量不变，因此惯性大小不变，故D错误。 故选A。 37．同一个小球按下列四种方式运动：①竖直向上抛出，②斜向上抛出，③单摆摆动，④冲上斜坡。在小球到达最高点时，小球的动能不为零的是______；不计空气阻力，小球的机械能不守恒的是______。（两空均填序号） 【答案】 ② ④ 【详解】 [1]判断动能不为零的情况：①竖直向上抛的小球在最高点速度为0，动能为0；②斜向上抛的小球在最高点仍有水平方向的速度，动能不为零；③单摆摆到最高点时速度为0，动能为0；④冲上斜坡的小球在最高点速度为0，动能为0。所以在小球到达最高点时，小球的动能不为零的是 [2]判断机械能不守恒的情况：①②③的小球运动过程只有重力做功，机械能不损耗，机械能守恒；④中小球冲上斜坡时，斜坡的摩擦力会对小球做功（题目未说明斜坡光滑），机械能转化为内能，因此机械能不守恒。所以小球的机械能不守恒的是④。 38．完成太空之旅后，航天员需要乘坐返回舱“回家”。返回舱在进入大气层时，与大气层剧烈摩擦，速度由7.9千米每秒降至几百米每秒，实现“超级减速”，忽略返回舱质量的变化，在该过程中返回舱内能的增加量与返回舱重力势能的减少量的关系为________（选填“>”“<”或“=”），由于摩擦而产生的部分热量会传至舱内使返回舱温度升高，请你写出一条能保持返回舱内温度适宜的方法________（合理即可）。 【答案】 > 返回舱采用隔热性能好的材料制作 【详解】[1]根据能量守恒定律，返回舱下降时重力势能减少、动能减少、内能升高，故内能增加量E1应该等于重力势能减少量E2和动能减少量之和，故E1应该大于E2。 [2]为保持返回舱内温度适宜，可通过阻碍热量传入或排出舱内热量的方式实现，比如采用隔热材料制作舱体，能减少热量向舱内传递；或在舱体表面涂隔热涂层，降低热量传递效率；也可在舱内设置散热装置，及时将舱内热量排出。 39．在2025年11月1日的苏超决赛中，南通队31号球员季桑楠双手将足球用力抛出，部分运动轨迹如图甲所示。足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。 (1)通过数据分析可得，足球在M点时的机械能______（大于/等于/小于）足球在N点时的机械能；在整个运动过程中，足球的机械能______（守恒/不守恒）； (2)在图甲中，已知M、N可能是①、②、③中的某两点，其中位置①和③离地高度相等。M点的位置最有可能在位置______（①/②/③）。 【答案】(1) 小于 不守恒 (2)③ 【详解】（1）[1][2]足球在M点时的重力势能为，占比为，则在M点时的机械能为 足球在N点时的动能为，占比为，则足球在N点时的机械能 足球在M点时的机械能小于足球在N点时的机械能；所以在整个运动过程中，足球的机械能不守恒。 （2）足球在运动过程中要克服摩擦做功，机械能是逐渐减少的，足球在M点时的机械能小于足球在N点时的机械能，所以M点在N点之后。足球在N点时的重力势能为 由于M点时的重力势能小于小球在N点时的重力势能，M点的高度小于N点，M点是①或③；M点的机械能小于N点的机械能，则M点必然在后方，只能是③，N点是②。 40．中国“福建号”航母下水成功，这标志着我国在航母研制中取得了重大突破。“福建号”航母的满载排水量约为8.5万吨，新型舰载机在“福建号”航母训练平台上的着陆、起飞试验已取得成功。 (1)舰载机的机翼设计成“上凸下平”的形状是利用流体流速越快，压强越________的原理，使舰载机产生向________的升力。 (2)下列有关航母、舰载机的说法正确的是________。 A．航母满载时受到的浮力是 B．舰载机起飞时，发动机往后喷出烈焰，可知推力的施力物体是发动机 C．舰载机在空中加油的过程，要保持水平匀速运动，此过程舰载机的动能变大，重力势能大小不变； D．舰载机降落后，舰载机由于惯性作用仍会向前滑行一段距离 (3)舰载机降落时，在舰载机与尾钩完全咬合后，舰载机在阻拦索的强大拉力作用下，迅速减速而停止，这表明力可以_________；当阻拦索钩住舰载机减速时，为确保飞行员不撞在挡风玻璃上，飞行员应采取的安全措施是________。 【答案】(1) 小 上 (2)A (3) 改变物体的运动状态 系安全带 【详解】（1）舰载机的机翼的设计成“上凸下平”的形状是利用流体流速越快，压强越小的原理，机翼上方空气流速快，压强小，下方空气流速慢，压强大，使舰载机产生向上的升力。 机翼设计成上凸下平的形状，是利用流体流速越快，压强越小的原理，机翼上表面空气流速快，压强小；下表面流速慢，压强大，形成向上的压强差，产生向上的升力。 （2） A．航母满载时受到的浮力，故A正确； B．舰载机起飞时，发动机往后喷出烈焰，即往后喷出高温燃气，由于物体间力的作用是相互的，高温燃气给发动机向前的推力，使飞机前进，因此推力的施力物体是喷出的高温燃气，故B错误； C．舰载机在空中加油的过程，保持水平匀速运动，速度不变，质量变大，此过程舰载机的动能变大；舰载机的高度不变，质量变大，重力势能变大，故C错误； D．惯性是物体自身具有的保持运动状态不变的性质，惯性不是力，不能说舰载机由于惯性作用；舰载机降落后，飞机由于具有惯性，仍会向前滑行一段距离，故D错误。 故选A。 （3）阻拦索的拉力使舰载机减速而停止，说明力改变物体的运动状态；减速前飞行员与飞机有相同的向前的运动状态，飞机减速时，飞行员由于具有惯性，会向前倾倒，为确保飞行员不撞在挡风玻璃上，飞行员应采取的安全措施是系安全带。 【题型8 及】 41．如图所示是小玮同学在学校手工制作比赛上制作的一个过山车模型，他把铁球放在点，然后让它沿光滑轨道滚下，铁球先后经过、两点，最后到达水平点飞出。若不计空气阻力，下列说法正确的是（　　） A．铁球到达点时惯性消失 B．铁球到达点的瞬间，其动能为零 C．铁球从点下滑到点时，其机械能减小 D．铁球运动到点时受到的重力和支持力是一对平衡力 【答案】D 【详解】A．惯性是物体保持原来运动状态不变的性质，任何物体在任何情况下都有惯性，所以到达点后仍然具有惯性，选项A错误； B．铁球到达点后将继续向左运动，所以其速度不为0，动能不为0，选项B错误； C．铁球从点下滑时，不计空气阻力，重力势能减小，动能增加，机械能不变，选项C错误； D．由于轨道光滑，铁球在点只受到竖直方向上的重力和支持力的作用，这两个力大小相等，方向相反，并且在一条直线上，是一对平衡力，选项D正确。 故选D。 42．在篮球训练和比赛中，为满足传球、投篮等技术动作的需要，常要将篮球反弹得更高。某次，由静止释放的篮球反弹后的最大高度比起始释放高度低，下列做法可能使篮球反弹后的最大高度比起始释放高度更高的是（　　） A．增大篮球的质量 B．增加篮球释放时的高度 C．让篮球落在更硬的地面上 D．让篮球以一定速度向下释放 【答案】D 【详解】A．增大篮球质量，仍为静止释放，初始机械能仍等于对应释放高度的重力势能，能量损失后反弹高度仍低于释放高度，故A不符合题意； B．增加释放高度，仍为静止释放，能量损失后反弹高度仍低于本次的起始释放高度，故B不符合题意； C．更硬的地面仅能减少碰撞的能量损失，依然存在能量损耗，静止释放后反弹高度仍低于释放高度，故C不符合题意； D．以一定速度向下释放，篮球初始除重力势能外还有动能，碰撞损失能量后，剩余机械能仍可大于起始释放位置的重力势能，使反弹最大高度超过起始释放高度，故D符合题意。 故选D。 43．图甲是小球从某一高度水平抛出后的部分运动轨迹示意图，其中位置①和③的高度相同。将小球在运动过程中经过①、②、③三个位置中的某两个位置记为、，其动能和重力势能的数据如图乙所示，下列说法正确的是（　　） A．小球在整个运动过程中，机械能保持不变 B．小球在①位置的动能可能小于②位置的动能 C．小球在②位置的动能可能小于③位置的动能 D．位置对应轨迹中的③位置 【答案】D 【详解】A．小球弹跳过程中，克服空气阻力和碰撞地面做功，机械能不断减小，故A错误； B．小球在①位置的机械能大于②位置机械能，①位置的重力势能比②位置的重力势能小，所以①位置的动能比②位置的动能大，故B错误； C．M位置的重力势能240J占总机械能的75%，因此总机械能 动能 N位置的动能200J占总机械能的40%，因此总机械能 重力势能 可得 ，机械能越大越靠前，说明N在M之前；由，说明N高度更高，因此N是重力势能更大的②位置；M的机械能更小，是③位置 。 由于，即小球在②位置的动能大于③位置的动能，故C错误； D．由C选项分析可知，M位置对应轨迹中的③位置，故D正确。 故选D。 44．如图所示，在同一高度以大小相同的初速度分别竖直向上和斜向上将同一小球抛出，不计空气阻力，小球落地时的速度大小分别为和，则________（选填“<”、“=”或“>”）。 【答案】= 【详解】小球初速度相同，不计空气阻力，运动过程中小球的机械能守恒，小球落地时的重力势能相同，动能相同，故速度也相同，即。 45．如题图甲为乒乓球发球机，在同一高度以相同的初速度朝不同方向依次发出a、b、c三个质量相同的乒乓球，运动轨迹如图乙所示。若不计空气阻力，当乒乓球分别运动到A、B、C处时，动能最大的是_______（选填“A”“B”或“C”）；在a乒乓球在上升过程中，_______能增大；三个乒乓球到达水平球台的速度_______（选填“相同”或“不相同”）。 【答案】 B 重力势 相同 【详解】[1]动能的大小与质量和速度有关，三个乒乓球质量相同，只需比较速度大小，不计空气阻力，机械能守恒，高度越低，重力势能越小，动能就越大，B处重力势能最小，因此B动能最大。 [2]a乒乓球在上升过程中，高度增加，重力势能增大，速度减小，动能减小，动能转化为重力势能。 [3]三个乒乓球从同一高度以相同初速度出发，不计空气阻力，机械能守恒，到达水平球台时，高度相同则重力势能相同，因此动能相同，所以速度大小相同。 46．“嫦娥五号”实现了我国首次月球无人采样返回。返回器使用类似“打水漂”的方式着陆地球，其着陆过程的部分轨迹简化为如图所示。若只考虑空气阻力和重力的影响，在这个过程中，由A到B段返回器的动能逐渐________（选填“增大”“减小”或“不变”），返回器在B点时的速度________（选填“大于”“小于”或“等于”）到达C点时的速度，从A到D的全过程中返回器机械能________（选填“增大”“减小”或“不变”）。 【答案】 减小 等于 减小 【详解】[1]返回器在大气层内从A到B，克服空气阻力和重力做功，机械能在减小，所以动能逐渐减小。 [2]从B到C，返回器穿出大气层，太空中没有空气阻力，只有重力做功，机械能守恒，B，C两点距地面高度相同，重力势能相同，故动能也相同，所以B点的速度等于C点的速度。 [3]从A到D的全过程中，返回器多次经过大气层，一直都克服空气阻力做功，会消耗机械能，所以机械能减小。 47．如图所示，轻弹簧左端固定，原长时右端位于O点，现将木块置于弹簧的右端，用力将弹簧压缩Δl的长度（弹簧始终在弹性限度内）后由静止释放，木块在水平地面上向右滑行距离为s后停在O点右侧。下列描述该过程中木块克服地面摩擦力所做的功W、木块的动能Ek随木块距O点的长度x变化的关系图线中，可能正确的是（　　） A． B．C． D． 【答案】A 【详解】AB．释放木块后，因压力和接触面粗糙程度不变，故木块所受地面滑动摩擦力不变，根据，木块克服地面摩擦力所做的功W一直增大，且从图中看，故A正确，B错误； CD．木块向右运动，说明开始时弹簧弹力大于摩擦力，向右运动过程中，弹簧形变量逐渐变小，弹力也逐渐变小，当弹力等于摩擦力时，木块速度达到最大值，弹簧恢复原长即到O点时，弹力为0，故木块最大速度时应在O点左侧，因木块质量不变，速度最大时动能最大，当到达O点时，木块仍在向右运动，故动能不为零，故CD错误； 故选A。 1．一辆东风牌洒水车，车体质量6495kg，罐体容积5m3，装满水后沿平直公路面进行绿化洒水作业，15分钟后将水全部洒完，如图所示，是洒水车行驶的路程随时间变化的关系图像，请判断下列说法正确的是（　　） A．洒水车一直做匀速直线运动 B．洒水车在BC段的动能一定比在OA段时的动能大 C．洒水车在BC段的速度一定比在OA段时的速度大 D．洒水车在BC段的惯性一定比在OA段时的惯性大 【答案】C 【详解】A．由图可知，洒水车在AB段路程不变，处于静止状态，故A错误； BC．由图可知，洒水车在OA段与BC段的图像都是倾斜直线，说明做匀速直线运动，但BC段倾斜程度更大，说明速度更快，但是整个过程一直在洒水，即车子的总质量在减小，因此无法确定动能大小关系，故B错误，C正确； D．物体的惯性只与质量有关，整个过程洒水车不停的洒水，总质量一直减小，说明其惯性一直减小，即BC段的惯性一定比在OA段时的惯性小，故D错误。 故选C。 2．“测量小球运动的速度”实验中，小明让小球在水平桌面上沿直线运动，下图是根据频闪照相机拍摄的照片记录的小球运动轨迹，频闪照相机每两次闪光之间的时间间隔相等。这三段路程所对应的时间：。下列说法不正确的是（　　） A．小明三次记录为：、、，小明测得小球在段运动路程 B．小球在水平桌面上做变速运动，小球运动速度不宜过快，以免从桌面掉落时伤人 C．小球在段和段速度大小关系 D．小球在段速度 【答案】C 【详解】A． 由图知刻度尺的分度值为0.1cm， 小明三次记录为：、、，第二次的数据是错误的，去掉错误，求出平均值为 故A正确，不符合题意； B． 三段路程的平均速度不同，所以是变速运动；物体动能的大小与质量和速度有关，在质量不变时，速度越大，动能越大，能够做的功越多；小球运动时的速度不宜过快，以免小球动能过大，从桌面掉落时伤人，故B正确，不符合题意； C． 由图可得，BC段的路程为 BC段的平均速度 AD段的路程为 小球通过AD段所用的时间为 AD段的平均速度， 故C错误，符合题意； D． 由图可得，CD段的路程为 小球在CD段速度 故D正确，不符合题意。 故选C。 3．弹性运动简化后与下列情景相似：如图甲所示，弹性细绳的一端固定在O点，另一端系着一个小球，小球从O点释放后上下往复运动。由于空气阻力作用，最终会停在O点下方的某个位置。已知小球从O点释放到最低点的过程中，小球速度v与下落高度h的关系如图乙所示，细绳拉力F与下落高度h的关系如图丙所示。下列描述正确的是（　　） A．小球受到的合力一直向下 B．小球下落的最大距离为2.5m C．小球最终停在1.2m的位置 D．弹性细绳的最大弹性势能一定等于7.2J 【答案】D 【详解】A．小球下落过程分为两个阶段，第一阶段（）：此时小球自由下落，绳子未拉直，此时绳子无弹力，小球只受重力，合力向下，速度增加。第二阶段（1.2m之后），绳子开始伸长并产生弹力；当弹力小于重力时，合力仍然向下，小球继续加速；当弹力大于重力时，合力向上，小球开始减速。所以，小球受到的合力方向并未一直向下，故A错误； B．由图乙可知，当小球的下落高度为时，曲线与横轴相交，即速度降低为零；所以，小球下落的最大距离为2.4m，故B错误； C．当小球最终静止时，处于平衡状态，受力平衡，即弹性绳的弹力与小球的重力大小相等；由图丙可知，当小球下落到处时，绳子的拉力为零，小球不可能在该位置处于平衡状态，故C错误； D．弹性细绳的弹性势能最大时，其伸长量最大。由图乙可知，小球下落的最大距离为2.4m，此时弹性细绳的伸长量最大。由图丙可知，弹性细绳的原长为1.2m，在处，拉力。弹性势能的大小等于拉力做的功，即图像中拉力图线与h轴所围成的面积。所以最大弹性势能 故D正确。 故选D。 4．如图所示，小明在做模拟“蹦极”的小实验：用一根橡皮筋一端系一个小球，另一端固定在A点，B点是橡皮筋不系小球自然下垂时下端所在的位置，C点是小球从A点自由释放后所能达到的最低点，不考虑空气阻力，关于小球从A点到C点运动过程的说法正确的是（　　） A．小球从A点下落到C点的过程中，其机械能保持不变 B．小球在B点时受到平衡力的作用 C．小球在A点时的重力势能大于小球到达C点时的动能 D．小球从B点下落到C点的过程中，速度一直减小 【答案】C 【详解】A．小球从A到B的过程中，只受重力，小球机械能守恒；但从B到C时，橡皮筋被拉长，小球的机械能会转化为橡皮筋的弹性势能，因此小球的机械能减小，故A 错误； B．B点是橡皮筋自然下垂的位置，此时橡皮筋的弹力为零，小球只受重力作用，合力不为零，因此不受平衡力。故B错误； C．从A到C，小球的重力势能转化为橡皮筋的弹性势能和小球的动能。在C点时，小球速度为零，动能为零，而A点的重力势能全部转化为了橡皮筋的弹性势能。因此，小球在A点时的重力势能大于小球到达C点时的动能，故C正确； D．从B到C的过程中，小球的受力情况分为两个阶段：从B到某一位置（弹力等于重力的位置）：重力大于弹力，合力向下，小球加速。从该位置到C：弹力大于重力，合力向上，小球减速。因此，小球的速度是先增大后减小，故D错误。 故选C。 5．如图所示，有一小球沿粗糙的曲面轨道ABCD从A点静止滑下，从D点抛出，虚线DEF为小球在空中的运动轨迹。其中C为轨道最低点，B、D、F三点等高，不计空气阻力，下列说法正确的是（　　） A．在C点的动能最大，E点的动能为零 B．从E点运动到F点的过程，小球的动能转化为重力势能 C．小球在E点的机械能小于在A点的机械能 D．小球从B运动到C和从C运动到D的过程中动能变化量相等 【答案】C 【详解】A．小球从A点运动到最低点C点的过程中，需要克服摩擦力做功，将重力势能转化为动能和内能，小球运动至最低点C点时，速度最大；小球从D点抛出后，小球运动到E点时，是空中运动轨迹的最高点，此时竖直方向的速度为零，但仍有水平方向的速度，所以动能并不为零，故A错误； B．从E点到F点是下降过程，小球高度降低重力势能减小、速度增大动能增大，将重力势能转化为动能，故B错误； C．小球从A点到D点在粗糙轨道运动，机械能因克服摩擦不断减少；从D点到E点在空中运动，只有重力做功，机械能守恒，因此E点机械能小于A点机械能，故C正确； D．B点、D点等高，二者重力势能相等，B点到C点的过程中，动能的增加量等于重力势能减少量与克服摩擦做功的差值；C点到D点过程中，动能减少量等于重力势能增加量与克服摩擦做功的和，因此两个过程动能变化量并不相等，故D错误。 故选C。 6．如图所示，小明在荡秋千，某次他摆动到右侧最高点A后，又开始向下摆动，经过点B和最低点C，然后摆动到与B点等高的D点后就返回。小明从A摆到D的过程中，下列说法正确的是（　　） A．小明在D点时的机械能最大 B．小明在C点的机械能小于D点的机械能 C．小明在A点的重力势能大于C点的动能 D．小明运动到D点瞬间，速度为0，此时小明受力平衡 【答案】C 【详解】AB．由题意知，A、D两点分别是小明从A经B、C至D点的两个最高点。在A、D两点速度为0，A点高于D点，所以小明在A点的机械能大于D点，机械能不守恒，原因是摆动过程中克服空气阻力做功，机械能不断减小，故C点的机械能大于D点的机械能。故AB错误； C．由于摆动过程中不断克服空气阻力做功，机械能逐渐减小，所以A点时机械能大于C点机械能，又A点时速度为0，只有重力势能，所以小明在A点的重力势能大于C点的动能，故C正确； D．运动到D点瞬间，速度为0，但小明受到的拉力和重力不在同一直线上，受力不平衡，故D错误。 故选C。 7．如图所示，原长为l的轻质弹簧一端固定在竖直墙面上，另一端与水平面上的木块相连。推动木块压缩弹簧，当其左端至A点时，弹簧具有的弹性势能为25J；松手后，木块在弹簧的作用下往复运动若干次后静止，此时弹簧具有的弹性势能为1J。则木块最终静止的位置一定不可能位于___________（选填“B”、“C”、“D”）点，整个过程中木块速度最大时其左端可能位于___________（选填“B”、“C”、“D”）点。 【答案】 C B 【详解】[1]木块静止时，弹簧具有1J的弹性势能，这意味着弹簧不是原长状态。因为如果弹簧处于原长，弹性势能应为0J，所以木块最终静止的位置一定不可能位于C点。 [2]木块向右运动时，弹簧的弹力向右，阻力向左。开始运动时，弹力大于阻力，木块做加速运动。在运动过程中，弹簧的弹力逐渐减小，而阻力不变。当弹力等于阻力时，木块的速度达到最大。此时弹簧未恢复原长，木块由于惯性仍会向右运动，之后弹力小于阻力，木块做减速运动。由图可知，整个过程中木块速度最大时其左端可能位于B点。 8．让系于橡皮筋一端重为3N的小球，从O点的正下方由静止释放，分别经过a、b、c三点，如图甲所示。整个下落过程中，橡皮筋所受弹力F与小球下落高度h的关系如图乙所示，则小球从a运动到c的过程中，在____点重力势能最大，在____点小球的机械能最小。小球到达b点时速度最大，此时小球下落的高度 h为____cm。（不计空气阻力） 【答案】 a c 0.5 【详解】[1]小球从a运动到c的过程中，质量不变，a点的高度最高，所以在a点小球的重力势能最大。 [2]不计空气阻力，小球从a运动到c的过程中，小球的机械能转化为橡皮筋的弹性势能。小球下落到最低点c时，橡皮筋的弹性势能最大，小球的机械能最小。 [3]小球在下落的过程中，橡皮筋逐渐发生弹性形变，橡皮筋产生的弹力由小变大，当重力大于弹力时小球受合力向下，小球加速下落；当弹力等于重力时，小球受到合力为0，速度达到最大，根据图乙可知，b点时的弹力与小球的重力相同，即b点的弹力为3N；F与h关系图像是一条直线，橡皮筋发生的是弹性形变，当弹力为9N时，橡皮筋伸长 即橡皮筋每伸长0.1cm，弹力就增大3N，所以在b点时，橡皮筋伸长量为0.1cm，所以小球到达b点时，下落的高度h为 9．如图所示，用手将一重为G的铁球缓慢放在一弹簧上，放手后，铁球从A位置开始向下运动，到B位置速度达到最大，到达C位置小球的速度变为零。已知AC间的高度差为h，若整个过程中不计能量损耗，从A到B位置的过程中铁球的机械能_________（选填“变大”“变小”或“不变”）；铁球到达C点时受到的重力_________弹力（选填“大于”“小于”或“等于”）。 【答案】 变小 小于 【详解】[1]从A到B位置的过程中，铁球的重力势能转化为铁球的动能和弹簧的弹性势能，则铁球的机械能减小。 [2]物体做功的过程就是能的转化过程，此过程结束时，铁球的重力势能全部转化为弹簧的弹性势能，故弹簧的弹性势能增加量为Gh；从B位置到C位置的过程中，铁球的速度越来越小，说明铁球所受的重力小于弹簧所施加的弹力。 10．如图甲所示，将一只乒乓球从某一高度静止释放，落地反弹后距地面的最大高度为。如图乙所示，再将这只乒乓球放入装有部分水的纸杯中，从相同高度静止释放，整体落到同一地面后，乒乓球反弹距地面的最大高度为。两次活动中大于的根本原因是水的浮力对乒乓球______，将落地后杯中水的______能部分转化为乒乓球的______能。 【答案】 做功 动 重力势 【详解】[1][2][3]将这只乒乓球放入装有部分水的纸杯中从相同高度静止释放，纸杯下落的过程中，水的重力势能转化为动能。两次活动中大于的根本原因是水的浮力对乒乓球做功，将落地后杯中水的动能部分转化为乒乓球的重力势能。 11．【探究名称】探究凸起路面与车之间竖直方向的相互作用力的大小变化。 【问题】汽车在通过起伏路段的凸起路面时，经验丰富的司机往往慢速平稳通过。若快速通过，则会让乘客有“腾飞”的感觉，且安全隐患很大。据此，小明猜想：汽车通过凸起路面时的速度越大，路面与车之间的相互作用力越大。 【证据】为了探究这一问题，他选用小球（模拟小车）、轨道、弧面支架（模拟凸起路面）、电子秤等器材进行了下图所示的实验： (1)通过小球对电子秤的__________（选填“压力”或“摩擦力”）来反映小球与弧面顶部相互作用力F的大小。他将小球置于水平放置的电子秤上时，示数为0.17kg。则力________N（g取10N/kg）。 (2)在秤上安放弧面支架并调零，将小球从轨道的A点由静止释放，使其沿轨道经弧面运动到右侧轨道，记录小球通过弧面顶部O点时小球与弧面的作用力F，再依次将小球从高于A点的B、C、D点由静止释放，目的是逐次增大小球通过O点时的________，各次实验F的大小记录如下表所示： 释放位置 A B C D F/N 1.56 1.51 1.47 1.38 【解释】 (3)分析数据可知，小明的猜想__________（选填“成立”或“不成立”）。 【交流】 (4)根据上述实验现象推理：若小球速度足够大，通过弧面顶部时，电子秤的示数将显示________kg。进一步推理：当汽车通过凸起路面顶部的速度足够大时，若路面前方突发状况，则________（选填“可以”或“不可以”）紧急刹车避让。理由是_________。 【答案】(1) 压力 1.7 (2)速度 (3)不成立 (4) 0 不可以 压力减小为0，摩擦力减小为0，不能改变汽车的运动状态 【详解】（1）[1][2]电子秤显示了上方压力的大小引起的示数变化，通过小球对电子秤的压力来反映小球与弧面顶部相互作用力F的大小。将小球置于水平放置的电子秤上时，示数为0.17kg，压力等于物体受到的重力，即。 （2）[1]依次将小球从高于A点的B、C、D点由静止释放，由于小球释放的位置升高，其到达O点时的速度逐渐增大。 [2]由表中数据可知，小球释放的位置越高，通过O点时的速度越大，对应的电子秤示数越小，说明压力越小，因此小明的猜想不成立。 [3][4][5]根据实验可知，速度越大，路面与车之间的相互作用力越小，当速度足够大时，相互作用力减小为0，即压力为0，电子秤的示数将显示0kg。当汽车通过凸起路面顶部的速度足够大时，压力减小为0，摩擦力减小为0，不能改变汽车的运动状态。所以，若路面前方突发状况，则不可以紧急刹车避让。 12．小明骑自行车上学途中经过一段20米长的下坡路。 【问题】他思考：物体从粗糙程度相同的斜坡下来后滑行的最大距离可能与哪些因素有关呢? （1）他发现斜面的高度越大，冲下斜坡后滑行的最大距离就越大。从能量角度分析，物体越高，重力势能也越大，到达坡底时的_____能就越大，从而滑行得越远。 （2）在斜坡高度一定时，小明又提出两个猜想： 猜想一：可能与物体的质量有关；猜想二：可能与斜坡和水平面间的夹角有关。 【证据】为验证猜想，他设计了图甲所示的装置，将A、B两个木槽在处平滑连接。实验中多次改变并测出夹角、，然后将甲、乙小滑块从木槽A上由静止释放，测量出滑块冲上木槽B的距离（滑块中心到点的距离）和，数据如表： 实验序号 1 2 3 4 5 夹角 夹角 /cm 37.9 19.3 30.0 31.2 /cm 37.8 29.8 19.3 30.1 31.1 （1）实验中甲、乙两滑块质量_____，每次应将两滑块从_____处释放； （2）第2次实验中测量时刻度尺和滑块的位置如图乙（O点在“20”处），则表格中应填入_____； 【解释】分析上表数据，可知猜想一是_____的；分析序号_____的三组数据，可得出的探究结论是：当物体的高度和质量一定时，斜坡的角度越大，物体滑行距离越远； 【交流】进一步分析，你认为导致斜面夹角越大滑块滑行距离越远的原因是_____。 【答案】 动 不同 同一高度 30.0 错误 2、4、5 见详解 【详解】（1）[1]车子冲下斜坡时将重力势能转化为动能，物体越高，重力势能也越大，从而有更多的重力势能转化为动能，从而滑行得越远。 【证据】（1）[2][3]为了验证猜想一，依据控制变量法需要改变质量，控制斜坡和水平面间的夹角、木块滑到底端的速度不变；为了保证不同木块到达底端的速度相同，所以要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）[4]刻度尺的分度值为1cm，读数时要估读到分度值的下一位，故滑块所在位置读数为50.0cm，起点O所在位置读数为20.0cm，所以乙图中滑块中心到点的距离为 即表格中应填入30.0。 [5]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。 [6]当物体的高度和质量一定时，要探究斜坡的角度与滑行距离的关系，需要控制物体的高度和质量不变，改变斜坡的角度，实验序号2、4、5的三组数据满足实验要求，可以得出探究结论。 [7]当滑块质量、斜面高度一定时，夹角越大，滑块与斜面间的摩擦力就越小，且滑行距离也越小，滑块克服摩擦力做功就越少，滑块到达底部动能越大，滑行距离就越远。 13．如图甲所示是“探究物体的动能与哪些因素有关”的实验，让小球从同一斜面由静止开始滚下，推动同一木块在水平面向前移动一段距离后停下。 (1)图甲中（a）、（c）实验让小球从斜面的________静止下滑，目的是使小球到达水平面的速度相同；可以得到结论________； (2)图甲中（b）、（c）实验无法探究动能和速度的关系，理由是________； (3)如图乙所示，若将质量为m的小球从一光滑轨道OAB的O点自由滚下，依次经过A、B两点到达C点（忽略空气阻力），设A、B两点的机械能分别为和，则和的大小关系是________。当小球从B点运动到最高点C时，此时小球的运动轨迹为________（选填“a”、“b”或“c”），假设小球在C点时所受的外力全部消失，则小球将沿________（选填“a”、“b”或“c”）轨迹运动。 【答案】(1) 相同高度 速度一定时，质量越大，动能越大 (2)没有控制质量相同 (3) = b a 【详解】（1）[1]使质量不同的小球从斜面的相同高度由静止滚下，目的是使小球到达水平面的速度相同。 [2]（a）、（c）实验中，小球质量不同，速度相同，小球质量越大，木块移动距离越大，小球的动能越大，说明速度一定时，质量越大，动能越大。 （2）探究动能与速度的关系时，应控制质量相同，而（b）、（c）两实验没有控制质量相同，不能达到目的。 （3）[1]将小球从一光滑轨道OAB的O点自由滚下，依次经过A、B两点到达C点（忽略空气阻力），设A、B两点的机械能分别为和，实验过程不存在能的损耗，则。 [2][3]当小球从B点做斜抛运动到达最高点C时，由于小球受重力，且水平方向仍有速度，小球的运动轨迹应该是b，假设小球所受的外力全部消失，则小球将沿a轨迹做匀速直线运动。 14．“同济飞鱼”是我国同济大学自主制造的一款水空跨域巡航器原型机，它在空中可以像无人机一样飞行，入水后可以像潜水艇一样运行（如图甲所示）。 在某次执行任务时，“同济飞鱼”下面用绳（绳重力不计）悬挂着一个实心正方体物块A从水面以下上升，直至将物块A被提升到距水面一定的高度，如图乙所示。此过程中，物块A上、下表面的压强随时间变化的图像分别为图丙中的段和段，图像中段，物块受到的拉力为2.25N。（不计水的阻力，忽略水面位置的变化）（取）求： (1)分析图像可知：在物块A下表面离开水面之前，物块A的动能________；（选填字母“A：变大”“B：不变”或“C：变小”）。在“同济飞鱼”全部浸没在水面以下运动的过程中，它受到的浮力将________；（选填字母“A：变大”“B：不变”或“C：变小”） (2)在点对应的时刻，物块A的上下表面的压强差为多少？物块A的体积是多少？（请写出计算过程）； (3)实心物块A的密度是多少？（请写出计算过程） 【答案】(1) B B (2)500Pa，1.25×10-4m3 (3)2.8×103kg/m3 【详解】（1）[1]分析图像可知：物块A下表面离开水面前，物块A下表面压强的减小速度不变，说明物块A的速度不变，物块A的质量不变，则物块A的动能不变，故AC不符合题意，B符合题意。 故选B。 [2]在“同济飞鱼”全部浸没在水面以下运动的过程中，它排开水的体积不变，由得，其受到的浮力将不变，故AC不符合题意，B符合题意。 故选B。 （2）[1]在点对应的时刻，物块A的上表面刚好到达水面，物块A的上下表面的压强差为 [2]由得，物块A的高度为 物块A为正方体，其体积是 （3）图像中段，物块A受到的拉力为2.25N，此时物块A在竖直向下的重力、竖直向上的浮力与拉力的作用下处于平衡状态，由平衡力得 根据浮力产生的原因，则物块A受到的浮力 则物块A受到的重力 由与得，实心物块A的密度是 15．小明某次将一只玩具小鸭[如图（甲）所示]横着浸没入水中，置于水底后松手，发现小鸭子并不是竖直上浮的，而是“一边旋转一边上浮”。“为什么会旋转着上浮呢？”小明想进一步了解此问题，于是便开始了了解与探究。 小明拿来一正方体物块，但其质量分布不均匀，已知该正方体的平均密度与水的密度相等。此正方体物块的棱长为0.1m，质量为0.5kg。（g取10 N/kg），请问： (1)质量分布不均匀，则说明该物块的重心___________（选填“在”或“不在”）几何中心。 (2)将正方体物块以某种放置方式浸没入一密度较大的液体当中，若其所受浮力为10N，松手后发现该物块竖直上浮，若露出液面前上升的距离为0.2m，则此过程中浮力做了多少功？该正方体物块的机械能如何变化？ (3)如图（乙）所示，最终该正方体物块漂浮在此密度较大的液体上，那么静止之后，该物块所受的浮力有多大？ (4)若现在将此物块从图（乙）所示的液体中取出，并用手将该物块以图（丙）的放置方式浸没水中，其重心在如图（丙）所示位置。现在向水里加一定盐，待盐溶解于水且稳定后，松手释放物块，则该物块会以什么方式运动？说明理由。 【详解】（1）质量分布均匀的物体，重心在几何中心；质量分布不均匀时，重心不在几何中心，因此该物块重心不在几何中心。 （2）浮力做的功为 因为浮力对物块做功，物体上升，所以物块的机械能增大。 （3）物体漂浮时，浮力等于重力，物块所受的浮力为 （4）物块会一边旋转一边上浮，因为浮力与重力并不在一条直线上，故而物块会旋转，又因为加入盐后水的密度增大，根据可知，浮力增大，大于物块的重力，所以物块上浮。两个原因综合看来，物块则会一边旋转一边上浮。 2 / 30 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $