10.1《机械能》学科素养同步分层练习设计（基础版） 2026-2027学年北师大版初中物理九年级上册

**基本信息** 以机械能为核心，通过基础认知、理解应用、综合探究三层设计，结合科技情境实现从单一知识点到综合应用的巩固路径，培养物理观念与科学探究能力。 **分层设计** |层次|知识覆盖|设计特色| |----|----------|----------| |基础认知|动能、势能影响因素及转化|选择题1-5聚焦单一概念判断，如返回舱能量变化| |理解应用|机械能守恒、做功条件|填空题9-11结合生活情境，如风能转化、缆车机械能变化| |综合探究|跨知识点整合与计算|实验题12（高空坠物探究）、综合题14（无人机升力计算），体现科学思维与探究|

10.1《机械能》学科素养同步分层练习设计（基础版） 初中物理九年级上册（北师郭玉英新教材） 一、选择题 1．如图是我国古代水力鼓风机示意图。水轮驱动装置推动杆压缩皮橐（音tuó，口袋）送风，带动连接杆的绳拉弯竹子，随后竹子恢复原状带动皮橐张开吸气。下列说法错误的是（　　） A．绳对竹子的拉力改变了竹子的形状 B．送风时竹子的弹性势能增大 C．送风时杆对皮橐不做功 D．竹子恢复过程弹力减小 【答案】C 【知识点】机械能及其转化；力的作用效果；弹力；是否做功的判断 【解析】【解答】A、绳对竹子施加拉力，竹子发生弯曲，拉力改变了竹子的形状，故 A 正确； B、送风时绳子拉弯竹子，竹子弹性形变程度变大，弹性势能增大，故 B 正确； C、送风时杆对皮囊有力的作用，皮囊在力的方向上移动距离，杆对皮囊做了功，故 C 错误； D、竹子恢复原状过程，弹性形变不断变小，竹子产生的弹力随之减小，故 D 正确； 故答案为：C； 【分析】A、考查力的作用效果；需理解力可以改变物体形状，结合竹子被拉弯的现象进行判断。 B、考查弹性势能；需明确弹性势能大小与弹性形变程度有关，形变越大，弹性势能越大。 C、考查做功的两个必要条件；需判断是否同时满足有力、物体在力的方向移动距离两个条件。 D、考查弹力大小；需知道在弹性限度内，物体弹性形变越小，产生的弹力就越小。 2．2025年4月 30日 13时08分，神舟十九号载人飞船返回舱在东风着陆场成功着陆。返回舱接近地面时，反推发动机点火，使返回舱减速下降，实现“软着陆”，在此过程中返回舱的(　　)。 A．动能增大，重力势能增大 B．动能减小，重力势能增大 C．动能减小，重力势能减小 D．动能增大，重力势能减小 【答案】C 【知识点】动能的影响因素；势能的影响因素 【解析】【解答】返回舱着陆过程中，反推发动机点火，导致返回舱速度减小，动能减小；同时，返回舱高度降低，重力势能也减小，C符合题意。 故选C。 【分析】根据动能的影响因素、重力势能大小的因素，结合返回舱速度、高度的变化，判断能量的变化。 3．我国的无人机在世界已经处于遥遥领先的位置，如图所示的无人机在空中处于悬停状态进行拍摄，在无风无雨的理想情况下，下列说法正确的是（　　） A．此时空气对无人机向上的推力和无人机对空气向下的推力为一对平衡力 B．无人机在空中悬停时没有惯性 C．当操纵无人机匀速上升时，无人机的重力小于空气对无人机向上的推力 D．当操纵无人机匀速下降时，无人机的动能不变，机械能变小 【答案】D 【知识点】机械能及其转化；惯性及其现象；平衡力的辨别；平衡状态的判断 【解析】【解答】A．无人机悬停时保持静止状态，此时空气对无人机向上的推力与无人机的重力是一对平衡力，大小相等，故A错误； B．惯性是一切物体本身固有的性质，一切物体在任何状态下都具有惯性，惯性大小只和物体质量有关，因此无人机悬停时依然具有惯性，故B错误； C．无人机匀速上升时，做匀速直线运动，竖直方向受力平衡，因此空气对无人机向上的推力和自身重力大小相等，故C错误； D．机械能等于动能与势能的总和，动能的大小由物体质量和运动速度决定，重力势能的大小由物体质量和所处高度决定。无人机匀速下降过程中，质量不变、速度不变，因此动能大小不变；下降过程中高度不断减小，质量不变，因此重力势能减小；机械能等于动能加重力势能，所以无人机的机械能减小，故D正确。 故选D。 【分析】1、平衡力的特点为：大小相同，方向相反，作用在同一个物体上； 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、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。 4．2022年4月16日，神舟十三号返回舱载着三位英雄在东风着陆场安全着陆。以下相关说法不正确的是（　　） A．在地球轨道环绕阶段，返回舱的运动状态发生改变 B．在脱离轨道进入大气层的过程中，地球对返回舱的引力等于返回舱对地球的引力 C．打开降落伞减速下降过程中，返回舱的机械能守恒 D．着陆后，静止在地面的返回舱受到平衡力作用 【答案】C 【知识点】机械能及其转化；力的作用效果；力作用的相互性；平衡状态的判断 【解析】【解答】A．返回舱在地球轨道环绕运动，运动方向在变，则运动状态在改变，故A正确，不符合题意； B．物体间力的作用是相互的，地球对返回舱的引力与返回舱对地球的引力是一对相互作用力，大小相等，故B正确，不符合题意； C．打开降落伞减速下降时，质量不变，高度降低，重力势能减小，速度减小，动能减小，机械能减小，机械能不守恒，故C错误，符合题意； D．着陆后，静止在地面的返回舱是平衡状态，受到平衡力，故D正确，不符合题意。 故选C。 【分析】物体的运动方向改变，在运动状态在改变；物体间力的作用是相互的，相互作用力大小相等；运动的物体克服摩擦消耗机械能，机械能不守恒；静止的物体受到平衡力。 5．2024年10月11日，我国在东风着陆场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。卫星在减速下落的过程中（　　） A．动能不变，势能减小 B．动能减小，势能不变 C．动能不变，机械能不变 D．势能减小，机械能减小 【答案】D 【知识点】动能的影响因素；势能的影响因素；机械能及其转化 【解析】【解答】卫星在减速下落时，质量一定，速度减小，动能减小；高度减小，重力势能减小；动能和势能同时减小，机械能减小，故ABC不符合题意，D符合题意。 故选D。 【分析】质量一定时，动能和速度有关，重力势能和高度有关。 6．2024年4月30日，神舟十七号载人飞船返回舱在东风着陆场成功着陆。如图是返回舱穿越大气层加速下降的情景，与大气摩擦使其外壳的温度升高，下列有关返回舱在加速下降过程说法正确的是（　　） A．动能保持不变 B．重力势能变小 C．机械能守恒 D．重力对返回舱未做功 【答案】B 【知识点】机械能及其转化；是否做功的判断 【解析】【解答】 A、返回舱加速下降时，因为速度变大，质量不变，所以动能变大，故A错误； B、返回舱加速下降时，因为高度变小，质量不变，所以重力势能变小，故B正确； C、返回舱下降过程中与空气摩擦，一部分机械能转化为内能，所以机械能减小，故C错误； D、加速下落时，因为返回舱沿重力的方向上移动了距离，所以重力对返回舱做了功，故D错误； 故选：B。 【分析】 （1）动能大小与质量、速度有关；重力势能大小与质量、被举的高度有关；机械能等于动能与势能的和； （2）做功的两个必要因素：一是作用在物体上的力，二是物体在力的方向上通过的距离； （3）做功可以改变物体的内能，克服摩擦做功，机械能转化为内能。 7．2022年4月16日，神舟十三号载人飞船返回舱在东风着陆场成功着陆。返回舱在减速下降过程中（　　） A．动能增加 B．重力势能增加 C．机械能增加 D．机械能减少 【答案】D 【知识点】动能的影响因素；势能的影响因素；机械能及其转化 【解析】【解答】返回舱在减速下降的过程中，质量不变，高度变小，重力势能减小，速度变小，动能变小，机械能等于动能和势能之和，所以机械能减小，故ABC不符合题意，D符合题意。 ​故选D。 【分析】动能的大小与物体的质量和速度有关，质量不变时，速度越大，动能就越大； 重力势能的大小与物体的质量和高度有关，质量不变时，高度越大，重力势能就越大； 机械能等于动能和势能之和。 8．2023年10月31日晨，“神舟十六号”载人飞船返回舱接近地面时，反推发动机点火，返回舱减速下降，安全降落在东风着陆场，在此过程中，对于返回舱能量变化描述正确的是（　　） A．返回舱动能减小，重力势能减小，机械能减小 B．返回舱动能减小，重力势能增加，机械能不变 C．返回舱动能不变，重力势能减小，机械能减小 D．返回舱动能增加，重力势能增加，机械能增加 【答案】A 【知识点】机械能及其转化 【解析】【解答】返回舱着陆过程中，返回舱的质量不变，速度减减小，动能减小；高度降低，重力势能减小；机械能为物体动能与势能的总和，动能减小，重力势能减小，所以返回舱的机械能是减小的，故选A。 【分析】(1)动能大小的影响因素：质量和速度，质量越大，速度越大，动能越大； (2)重力势能大小的影响因素：质量和高度，质量越大，高度越高，重力势能越大； (3)机械能是动能和势能之和。 二、填空题 9．新疆的达坂城号称“百里风区”，当地的民谣说：“达坂城，老风口，大风小风天天有，小风刮歪树，大风飞石头。”这首民谣通俗地表达了风具有　 　。如图所示，为了实现中国 2030年前“碳达峰”，新疆的风力发电站可以将风能转化为　 　，从而减少二氧化碳排放。 【答案】能量；电能 【知识点】机械能及其转化 【解析】【解答】根据民谣知道，风做功使树发生弹性形变，具有弹性势能，使石头机械能增大，说明风具有能量。 风能资源不同于化石燃料，风能是可再生无污染的清洁能源。风力发电站可以将风能转化为电能，从而减少二氧化碳排放。 【分析】分析能量转化时，就看什么能量减少了，什么能量增加，总是减少的能量转化为增加的能量。 10．如图所示是我国古代水力鼓风机示意图.水轮驱动装置推动杆压缩皮橐(音tuó，口袋)送风，带动连接杆的绳拉弯竹子，随后竹子恢复原状带动皮橐张开吸气.送风时竹子的弹性势能　 　，竹子恢复过程中弹力　 　.(两空均选填“增大”或“减小”) 【答案】增大；减小 【知识点】势能的影响因素；机械能及其转化；机械能守恒条件 【解析】【解答】送风时，绳拉弯竹子，竹子发生的弹性形变程度变大。根据弹性势能的影响因素（物体弹性形变程度越大，弹性势能越大），此时竹子的弹性势能增大。 竹子恢复原状时，弹性形变程度逐渐变小。根据弹力的影响规律（弹性形变程度越小，产生的弹力越小），此过程中弹力减小。 故答案为：增大；减小。 【分析】1、弹性势能：定义：物体由于发生弹性形变而具有的能。 影响因素：弹性形变程度（同一物体，弹性形变程度越大，弹性势能越大）。 2、弹力：定义：物体发生弹性形变时，对与它接触的物体产生的力。 影响因素：弹性形变程度（同一物体，弹性形变程度越大，弹力越大；形变程度减小，弹力也减小）。 11．国家级森林公园天柱山以风景奇秀而著称，小华利用假期来天柱山游玩，在乘缆车匀速上山的过程中，小华的机械能将　 　（填“增大”、“减小”或“不变”）；小华相对固定吊索的铁塔是　 　的（填“运动”或“静止”）。 【答案】增大；运动 【知识点】机械能及其转化；运动和静止的相对性 【解析】【解答】乘缆车匀速上山时，质量不变，速度不变，动能不变；高度增大，重力势能增大；上升时，机械能等于动能与重力势能之和，机械能增大。 人和固定吊索的铁塔之间发生了位置的改变，以固定吊索的铁塔为参照物，人是运动的。 【分析】质量一定时，速度不变，动能不变，高度变大，重力势能变大；相对于参照物，有位置变化是运动的。 三、实验探究题 12．随着时代的发展，楼层越来越高，高空坠物对公共安全的危害越来越严重。某天清晨，小伟上学时发现邻居家汽车的前挡风玻璃被从阳台上掉下来的花盆砸碎了，如图所示。 “高空坠物的破坏力可能与哪些因素有关？”小伟同学作了以下猜想。 猜想1：可能与物体的质量有关； 猜想2：可能与物体下落的高度有关。 小组同学利用细沙、尺寸相同但质量不同的合金球、刻度尺进行实验，实验数据记录如下表： 实验序号 1 2 3 4 5 质量m/g 10 10 10 20 30 下落高度h/cm 50 60 80 80 80 小球陷入沙坑的深度d/mm 1.8 2.5 4.0 8.5 12.3 （1）实验中，通过　 　就可以反映高空坠物破坏力的大小； （2）由实验3、4、5三组数据可知高空坠物的破坏力与　 　有关； （3）由实验序号1、2、3三组数据可知：　 　； （4）请你根据探究的结论，写一句警示语：　 　。 【答案】小球陷入沙坑的深度；物体的质量；质量一定时，高空坠物的高度越高，下落的破坏力越大；严禁在高层住宅楼的阳台上堆放物体 【知识点】探究影响物体势能大小的因素 【解析】【解答】（1）根据转换法，实验中，是通过观察来小球陷入沙坑的深度判断高空坠物的破坏力的大小，小球陷入沙坑的深度越深，破坏力越大。 （2）由实验3、4、5三组数据，根据控制变量法，合金球下落的高度相同，合金球的质量越大，小球陷入沙坑的深度越深，说明破坏力越大，可知高空坠物的破坏力与物体的质量有关。 （3）由实验序号1、2、3三组数据，根据控制变量法，小球的质量相同，下落的高度越大，小球陷入沙坑的深度越深，说明破坏力越大，可知质量一定时，高空坠物的高度越高，下落的破坏力越大。 （4）由于高空坠物的破坏力较大，为了安全，要禁止高空坠物，严禁在高层住宅楼的阳台上堆放物体。 【分析】（1）根据转换法，通过观察来小球陷入沙坑的深度判断高空坠物的破坏力的大小，小球陷入沙坑的深度越深，破坏力越大。 （2）由实验3、4、5三组数据，合金球下落的高度相同，合金球的质量大小，小球陷入沙坑的深度得出结论； （3）由实验序号1、2、3三组数据，小球的质量相同，下落的高度的大小，小球陷入沙坑的深度得出结论； （4）由于高空坠物的破坏力较大，为了安全，要禁止高空坠物，严禁在高层住宅楼的阳台上堆放物体。 四、科普阅读题 13．读短文，回答问题。 2023年5月28日，如图所示是由我国自主研发的喷气式干线客机C919大飞机执飞的东航航班首航成功，国产大飞机正式进入民航市场。 （1）在研发过程中，为了确保它的安全性，要进行风洞试验风洞空间里吹风，模拟飞机飞行时受到的风力。风洞实验中，机翼上表面气体压强　 　下表面气体压强（填“大于”、“等于”或“小于”）； （2）在　 　（填“逆风”或“顺风”）时，飞机更容易起飞。飞机加速升空时，升力　 　重力（填“大于”、“等于”或“小于”），动能　 　，重力势能　 　（填“增大”、“减小”或“不变”）； （3）飞机上升过程中，随着高度的增加，气压　 　（填“增大”、“减小”或“不变”），乘客会感到耳朵内鼓膜疼痛不适。乘客可以使用来回张嘴闭嘴的动作或者嚼点口香糖使耳鼓膜内外的气压平衡，以减轻这种症状； （4）飞机在空中飞行时，机舱内先进的“呼吸系统”开始工作，使得客舱内气压保持在大约80kPa。飞机在万米高空飞行时，机舱外气压只有大约25kPa。此时，飞机上一透视窗面积约800cm2承受内外气体的压力差约为　 　N。 【答案】小于；逆风；大于；增大；增大；减小；4.4×103 【知识点】机械能及其转化；压强的大小及其计算；大气压的综合应用；流体压强与流速的关系 【解析】【解答】（1） 风洞实验中， 机翼的上表面是曲面，下表面是平面，则上表面空气的流速大，压强小； （2）①逆风飞行时，飞机相对空气的速度等于空气速度和飞机速度的和，此时速度最大，则机翼上下两个表面的空气流速差更大，从而能产生更大的升力，所以逆风起飞更容易升空。 ②飞机在加速升空时，合力向上，则受到的升力大于飞机的重力。 ③飞机在加速升空时，质量不变，速度变大，动能增大；质量不变，高度变大，重力势能增大。 （3）此飞机上升过程中，随着高度的增加气压减小，乘客会感到耳朵内鼓膜疼痛不适。 （4）在万米高空，机舱外的大气压为25kPa即2.5×104Pa，机舱内的气压为80kPa即8×104Pa， 此时，透视窗承受内外气体的压力差约为ΔF=F向外-F向内=p内S-p外S=8×104Pa×800×10-4m2-2.5×104Pa×800×10-4m2=4.4×103N。 【分析】（1）根据流体压强和流速的关系解答； （2）①逆风时，相对速度等于速度相加；顺风时，相对速度等于二者速度相减； ②根据力与运动的关系解答； ③动能与质量和速度有关，重力势能与质量和高度有关。 （3）根据大气压强随高度的增大而减小分析； （4）根据F=pS分别计算出内外的压力，然后相减即可。 五、综合题 14．2024年5月24日深圳举办第八届世界无人机大会，如图甲是一种自动拍摄火情的无人机。该无人机有4个旋翼，采用4个电动机分别带动旋翼转动，对下方空气施力从而获得升力起飞。该无人机具有一键起降和返航、空中悬停、高清拍摄、GPS定位等功能。在无风环境中，该无人机的升阻比为15~20，升阻比是空气对无人机的升力与阻力之比。升阻比越高，说明无人机的空气动力性能越好。 （1）无人机上载有高清摄像机，无人机的摄像头相当于　 　透镜，远处的物体通过摄像机拍摄时成　 　（选填序号）。 A．倒立放大的实像 B．倒立缩小的实像 C．正立缩小的实像 D．正立放大的虚像 （2）无人机沿水平方向飞行时，重力对无人机　 　（选填“有”或“没有”）做功：无人机向上匀速飞行时，其机械能　 　（选填“变大”、“变小”或“不变”）。 （3）无人机竖直向上飞行时，其所受阻力与飞行速度平方的关系如图乙。若无人机在1min内竖直向上匀速飞行180m，此时升阻比最大，则无人机受到的升力为　 　N。 （4）类似机械效率，无人机的转力效率。无人机在竖直向上飞行中，升阻比为15，转力效率为60%，其4个旋翼转动每秒打过的空气总体积为20，则此时无人机飞行时受到的阻力为　 　N（，）。 【答案】（1）凸；B （2）没有；变大 （3）117 （4）10.4 【知识点】凸透镜成像规律及其探究实验；机械能及其转化；速度公式及其应用；重力及其大小的计算；是否做功的判断 【解析】【解答】（1）无人机的摄像头其实就是一架照相机，相当于凸透镜。远处的物体通过摄像机拍摄时，物距大于二倍焦距，此时成倒立缩小的实像。 故选B。 （2）①无人机沿水平方向飞行时，重力方向竖直向下，它没有在重力方向上通过距离，所以重力不做功。 ②无人机向上匀速飞行时，速度不变，则动能不变。高度增加，则重力势能增大。根据“机械能=动能+重力势能”可知，机械能变大。 （3）根据题意可知，无人机飞行速度； 速度数值的平方是9， 由图乙可知，此时阻力f=5.85N。 升阻比最大为20，所以升力F=20×5.85N=117N。 （4）4个旋翼转动每秒打过的空气重力为； 则升力为F=260N×60％=156N； 由升阻比为15可得，阻力。 【分析】（1）根据凸透镜成像的特点和应用分析； （2）①做功的要素：作用在物体上的力；物体在力的方向上通过的距离； ②动能与质量和速度有关，重力势能与质量和高度有关，而机械能=动能+重力势能。 （3）根据计算无人机的速度，并计算速度的平方，根据乙图确定此时的阻力f，最后根据升阻比计算升力。 （4）根据计算4个旋翼秒打过的空气重力，然后乘以转力效率得到升力，最后根据升阻比计算此时受到的阻力。 （1）[1]无人机的摄像头相当于凸透镜，能够会聚光线成像。 [2]远处的物体通过摄像机拍摄时，物距大于二倍焦距，根据凸透镜成像的规律，此时成倒立缩小的实像，故B符合题意，ACD不符合题意。 故选B。 （2）[1]无人机沿水平方向飞行时，重力方向竖直向下，移动的距离为水平方向，二者垂直，所以重力不做功。 [2]无人机向上匀速飞行时，高度增加，重力势能增大，动能不变，所以机械能变大。 （3）无人机飞行速度 速度数值的平方是9，由图乙可知，此时阻力f=5.85N。升阻比最大为20，所以升力F=20×5.85N=117N （4）由题意知，4个旋翼转动每秒打过的空气重力为 又知道转力效率为60％，则升力为F=260N×60％=156N 由升阻比为15可得，阻力 学科网（北京）股份有限公司 $ 10.1《机械能》学科素养同步分层练习设计（基础版） 初中物理九年级上册（北师郭玉英新教材） 一、选择题 1．如图是我国古代水力鼓风机示意图。水轮驱动装置推动杆压缩皮橐（音tuó，口袋）送风，带动连接杆的绳拉弯竹子，随后竹子恢复原状带动皮橐张开吸气。下列说法错误的是（　　） A．绳对竹子的拉力改变了竹子的形状 B．送风时竹子的弹性势能增大 C．送风时杆对皮橐不做功 D．竹子恢复过程弹力减小 2．2025年4月 30日 13时08分，神舟十九号载人飞船返回舱在东风着陆场成功着陆。返回舱接近地面时，反推发动机点火，使返回舱减速下降，实现“软着陆”，在此过程中返回舱的(　　)。 A．动能增大，重力势能增大 B．动能减小，重力势能增大 C．动能减小，重力势能减小 D．动能增大，重力势能减小 3．我国的无人机在世界已经处于遥遥领先的位置，如图所示的无人机在空中处于悬停状态进行拍摄，在无风无雨的理想情况下，下列说法正确的是（　　） A．此时空气对无人机向上的推力和无人机对空气向下的推力为一对平衡力 B．无人机在空中悬停时没有惯性 C．当操纵无人机匀速上升时，无人机的重力小于空气对无人机向上的推力 D．当操纵无人机匀速下降时，无人机的动能不变，机械能变小 4．2022年4月16日，神舟十三号返回舱载着三位英雄在东风着陆场安全着陆。以下相关说法不正确的是（　　） A．在地球轨道环绕阶段，返回舱的运动状态发生改变 B．在脱离轨道进入大气层的过程中，地球对返回舱的引力等于返回舱对地球的引力 C．打开降落伞减速下降过程中，返回舱的机械能守恒 D．着陆后，静止在地面的返回舱受到平衡力作用 5．2024年10月11日，我国在东风着陆场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。卫星在减速下落的过程中（　　） A．动能不变，势能减小 B．动能减小，势能不变 C．动能不变，机械能不变 D．势能减小，机械能减小 6．2024年4月30日，神舟十七号载人飞船返回舱在东风着陆场成功着陆。如图是返回舱穿越大气层加速下降的情景，与大气摩擦使其外壳的温度升高，下列有关返回舱在加速下降过程说法正确的是（　　） A．动能保持不变 B．重力势能变小 C．机械能守恒 D．重力对返回舱未做功 7．2022年4月16日，神舟十三号载人飞船返回舱在东风着陆场成功着陆。返回舱在减速下降过程中（　　） A．动能增加 B．重力势能增加 C．机械能增加 D．机械能减少 8．2023年10月31日晨，“神舟十六号”载人飞船返回舱接近地面时，反推发动机点火，返回舱减速下降，安全降落在东风着陆场，在此过程中，对于返回舱能量变化描述正确的是（　　） A．返回舱动能减小，重力势能减小，机械能减小 B．返回舱动能减小，重力势能增加，机械能不变 C．返回舱动能不变，重力势能减小，机械能减小 D．返回舱动能增加，重力势能增加，机械能增加 二、填空题 9．新疆的达坂城号称“百里风区”，当地的民谣说：“达坂城，老风口，大风小风天天有，小风刮歪树，大风飞石头。”这首民谣通俗地表达了风具有　 　。如图所示，为了实现中国 2030年前“碳达峰”，新疆的风力发电站可以将风能转化为　 　，从而减少二氧化碳排放。 10．如图所示是我国古代水力鼓风机示意图.水轮驱动装置推动杆压缩皮橐(音tuó，口袋)送风，带动连接杆的绳拉弯竹子，随后竹子恢复原状带动皮橐张开吸气.送风时竹子的弹性势能　 　，竹子恢复过程中弹力　 　.(两空均选填“增大”或“减小”) 11．国家级森林公园天柱山以风景奇秀而著称，小华利用假期来天柱山游玩，在乘缆车匀速上山的过程中，小华的机械能将　 　（填“增大”、“减小”或“不变”）；小华相对固定吊索的铁塔是　 　的（填“运动”或“静止”）。 三、实验探究题 12．随着时代的发展，楼层越来越高，高空坠物对公共安全的危害越来越严重。某天清晨，小伟上学时发现邻居家汽车的前挡风玻璃被从阳台上掉下来的花盆砸碎了，如图所示。 “高空坠物的破坏力可能与哪些因素有关？”小伟同学作了以下猜想。 猜想1：可能与物体的质量有关； 猜想2：可能与物体下落的高度有关。 小组同学利用细沙、尺寸相同但质量不同的合金球、刻度尺进行实验，实验数据记录如下表： 实验序号 1 2 3 4 5 质量m/g 10 10 10 20 30 下落高度h/cm 50 60 80 80 80 小球陷入沙坑的深度d/mm 1.8 2.5 4.0 8.5 12.3 （1）实验中，通过　 　就可以反映高空坠物破坏力的大小； （2）由实验3、4、5三组数据可知高空坠物的破坏力与　 　有关； （3）由实验序号1、2、3三组数据可知：　 　； （4）请你根据探究的结论，写一句警示语：　 　。 四、科普阅读题 13．读短文，回答问题。 2023年5月28日，如图所示是由我国自主研发的喷气式干线客机C919大飞机执飞的东航航班首航成功，国产大飞机正式进入民航市场。 （1）在研发过程中，为了确保它的安全性，要进行风洞试验风洞空间里吹风，模拟飞机飞行时受到的风力。风洞实验中，机翼上表面气体压强　 　下表面气体压强（填“大于”、“等于”或“小于”）； （2）在　 　（填“逆风”或“顺风”）时，飞机更容易起飞。飞机加速升空时，升力　 　重力（填“大于”、“等于”或“小于”），动能　 　，重力势能　 　（填“增大”、“减小”或“不变”）； （3）飞机上升过程中，随着高度的增加，气压　 　（填“增大”、“减小”或“不变”），乘客会感到耳朵内鼓膜疼痛不适。乘客可以使用来回张嘴闭嘴的动作或者嚼点口香糖使耳鼓膜内外的气压平衡，以减轻这种症状； （4）飞机在空中飞行时，机舱内先进的“呼吸系统”开始工作，使得客舱内气压保持在大约80kPa。飞机在万米高空飞行时，机舱外气压只有大约25kPa。此时，飞机上一透视窗面积约800cm2承受内外气体的压力差约为　 　N。 五、综合题 14．2024年5月24日深圳举办第八届世界无人机大会，如图甲是一种自动拍摄火情的无人机。该无人机有4个旋翼，采用4个电动机分别带动旋翼转动，对下方空气施力从而获得升力起飞。该无人机具有一键起降和返航、空中悬停、高清拍摄、GPS定位等功能。在无风环境中，该无人机的升阻比为15~20，升阻比是空气对无人机的升力与阻力之比。升阻比越高，说明无人机的空气动力性能越好。 （1）无人机上载有高清摄像机，无人机的摄像头相当于　 　透镜，远处的物体通过摄像机拍摄时成　 　（选填序号）。 A．倒立放大的实像 B．倒立缩小的实像 C．正立缩小的实像 D．正立放大的虚像 （2）无人机沿水平方向飞行时，重力对无人机　 　（选填“有”或“没有”）做功：无人机向上匀速飞行时，其机械能　 　（选填“变大”、“变小”或“不变”）。 （3）无人机竖直向上飞行时，其所受阻力与飞行速度平方的关系如图乙。若无人机在1min内竖直向上匀速飞行180m，此时升阻比最大，则无人机受到的升力为　 　N。 （4）类似机械效率，无人机的转力效率。无人机在竖直向上飞行中，升阻比为15，转力效率为60%，其4个旋翼转动每秒打过的空气总体积为20，则此时无人机飞行时受到的阻力为　 　N（，）。 答案解析部分 1．【答案】C 【知识点】机械能及其转化；力的作用效果；弹力；是否做功的判断 【解析】【解答】A、绳对竹子施加拉力，竹子发生弯曲，拉力改变了竹子的形状，故 A 正确； B、送风时绳子拉弯竹子，竹子弹性形变程度变大，弹性势能增大，故 B 正确； C、送风时杆对皮囊有力的作用，皮囊在力的方向上移动距离，杆对皮囊做了功，故 C 错误； D、竹子恢复原状过程，弹性形变不断变小，竹子产生的弹力随之减小，故 D 正确； 故答案为：C； 【分析】A、考查力的作用效果；需理解力可以改变物体形状，结合竹子被拉弯的现象进行判断。 B、考查弹性势能；需明确弹性势能大小与弹性形变程度有关，形变越大，弹性势能越大。 C、考查做功的两个必要条件；需判断是否同时满足有力、物体在力的方向移动距离两个条件。 D、考查弹力大小；需知道在弹性限度内，物体弹性形变越小，产生的弹力就越小。 2．【答案】C 【知识点】动能的影响因素；势能的影响因素 【解析】【解答】返回舱着陆过程中，反推发动机点火，导致返回舱速度减小，动能减小；同时，返回舱高度降低，重力势能也减小，C符合题意。 故选C。 【分析】根据动能的影响因素、重力势能大小的因素，结合返回舱速度、高度的变化，判断能量的变化。 3．【答案】D 【知识点】机械能及其转化；惯性及其现象；平衡力的辨别；平衡状态的判断 【解析】【解答】A．无人机悬停时保持静止状态，此时空气对无人机向上的推力与无人机的重力是一对平衡力，大小相等，故A错误； B．惯性是一切物体本身固有的性质，一切物体在任何状态下都具有惯性，惯性大小只和物体质量有关，因此无人机悬停时依然具有惯性，故B错误； C．无人机匀速上升时，做匀速直线运动，竖直方向受力平衡，因此空气对无人机向上的推力和自身重力大小相等，故C错误； D．机械能等于动能与势能的总和，动能的大小由物体质量和运动速度决定，重力势能的大小由物体质量和所处高度决定。无人机匀速下降过程中，质量不变、速度不变，因此动能大小不变；下降过程中高度不断减小，质量不变，因此重力势能减小；机械能等于动能加重力势能，所以无人机的机械能减小，故D正确。 故选D。 【分析】1、平衡力的特点为：大小相同，方向相反，作用在同一个物体上； 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、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。 4．【答案】C 【知识点】机械能及其转化；力的作用效果；力作用的相互性；平衡状态的判断 【解析】【解答】A．返回舱在地球轨道环绕运动，运动方向在变，则运动状态在改变，故A正确，不符合题意； B．物体间力的作用是相互的，地球对返回舱的引力与返回舱对地球的引力是一对相互作用力，大小相等，故B正确，不符合题意； C．打开降落伞减速下降时，质量不变，高度降低，重力势能减小，速度减小，动能减小，机械能减小，机械能不守恒，故C错误，符合题意； D．着陆后，静止在地面的返回舱是平衡状态，受到平衡力，故D正确，不符合题意。 故选C。 【分析】物体的运动方向改变，在运动状态在改变；物体间力的作用是相互的，相互作用力大小相等；运动的物体克服摩擦消耗机械能，机械能不守恒；静止的物体受到平衡力。 5．【答案】D 【知识点】动能的影响因素；势能的影响因素；机械能及其转化 【解析】【解答】卫星在减速下落时，质量一定，速度减小，动能减小；高度减小，重力势能减小；动能和势能同时减小，机械能减小，故ABC不符合题意，D符合题意。 故选D。 【分析】质量一定时，动能和速度有关，重力势能和高度有关。 6．【答案】B 【知识点】机械能及其转化；是否做功的判断 【解析】【解答】 A、返回舱加速下降时，因为速度变大，质量不变，所以动能变大，故A错误； B、返回舱加速下降时，因为高度变小，质量不变，所以重力势能变小，故B正确； C、返回舱下降过程中与空气摩擦，一部分机械能转化为内能，所以机械能减小，故C错误； D、加速下落时，因为返回舱沿重力的方向上移动了距离，所以重力对返回舱做了功，故D错误； 故选：B。 【分析】 （1）动能大小与质量、速度有关；重力势能大小与质量、被举的高度有关；机械能等于动能与势能的和； （2）做功的两个必要因素：一是作用在物体上的力，二是物体在力的方向上通过的距离； （3）做功可以改变物体的内能，克服摩擦做功，机械能转化为内能。 7．【答案】D 【知识点】动能的影响因素；势能的影响因素；机械能及其转化 【解析】【解答】返回舱在减速下降的过程中，质量不变，高度变小，重力势能减小，速度变小，动能变小，机械能等于动能和势能之和，所以机械能减小，故ABC不符合题意，D符合题意。 ​故选D。 【分析】动能的大小与物体的质量和速度有关，质量不变时，速度越大，动能就越大； 重力势能的大小与物体的质量和高度有关，质量不变时，高度越大，重力势能就越大； 机械能等于动能和势能之和。 8．【答案】A 【知识点】机械能及其转化 【解析】【解答】返回舱着陆过程中，返回舱的质量不变，速度减减小，动能减小；高度降低，重力势能减小；机械能为物体动能与势能的总和，动能减小，重力势能减小，所以返回舱的机械能是减小的，故选A。 【分析】(1)动能大小的影响因素：质量和速度，质量越大，速度越大，动能越大； (2)重力势能大小的影响因素：质量和高度，质量越大，高度越高，重力势能越大； (3)机械能是动能和势能之和。 9．【答案】能量；电能 【知识点】机械能及其转化 【解析】【解答】根据民谣知道，风做功使树发生弹性形变，具有弹性势能，使石头机械能增大，说明风具有能量。 风能资源不同于化石燃料，风能是可再生无污染的清洁能源。风力发电站可以将风能转化为电能，从而减少二氧化碳排放。 【分析】分析能量转化时，就看什么能量减少了，什么能量增加，总是减少的能量转化为增加的能量。 10．【答案】增大；减小 【知识点】势能的影响因素；机械能及其转化；机械能守恒条件 【解析】【解答】送风时，绳拉弯竹子，竹子发生的弹性形变程度变大。根据弹性势能的影响因素（物体弹性形变程度越大，弹性势能越大），此时竹子的弹性势能增大。 竹子恢复原状时，弹性形变程度逐渐变小。根据弹力的影响规律（弹性形变程度越小，产生的弹力越小），此过程中弹力减小。 故答案为：增大；减小。 【分析】1、弹性势能：定义：物体由于发生弹性形变而具有的能。 影响因素：弹性形变程度（同一物体，弹性形变程度越大，弹性势能越大）。 2、弹力：定义：物体发生弹性形变时，对与它接触的物体产生的力。 影响因素：弹性形变程度（同一物体，弹性形变程度越大，弹力越大；形变程度减小，弹力也减小）。 11．【答案】增大；运动 【知识点】机械能及其转化；运动和静止的相对性 【解析】【解答】乘缆车匀速上山时，质量不变，速度不变，动能不变；高度增大，重力势能增大；上升时，机械能等于动能与重力势能之和，机械能增大。 人和固定吊索的铁塔之间发生了位置的改变，以固定吊索的铁塔为参照物，人是运动的。 【分析】质量一定时，速度不变，动能不变，高度变大，重力势能变大；相对于参照物，有位置变化是运动的。 12．【答案】小球陷入沙坑的深度；物体的质量；质量一定时，高空坠物的高度越高，下落的破坏力越大；严禁在高层住宅楼的阳台上堆放物体 【知识点】探究影响物体势能大小的因素 【解析】【解答】（1）根据转换法，实验中，是通过观察来小球陷入沙坑的深度判断高空坠物的破坏力的大小，小球陷入沙坑的深度越深，破坏力越大。 （2）由实验3、4、5三组数据，根据控制变量法，合金球下落的高度相同，合金球的质量越大，小球陷入沙坑的深度越深，说明破坏力越大，可知高空坠物的破坏力与物体的质量有关。 （3）由实验序号1、2、3三组数据，根据控制变量法，小球的质量相同，下落的高度越大，小球陷入沙坑的深度越深，说明破坏力越大，可知质量一定时，高空坠物的高度越高，下落的破坏力越大。 （4）由于高空坠物的破坏力较大，为了安全，要禁止高空坠物，严禁在高层住宅楼的阳台上堆放物体。 【分析】（1）根据转换法，通过观察来小球陷入沙坑的深度判断高空坠物的破坏力的大小，小球陷入沙坑的深度越深，破坏力越大。 （2）由实验3、4、5三组数据，合金球下落的高度相同，合金球的质量大小，小球陷入沙坑的深度得出结论； （3）由实验序号1、2、3三组数据，小球的质量相同，下落的高度的大小，小球陷入沙坑的深度得出结论； （4）由于高空坠物的破坏力较大，为了安全，要禁止高空坠物，严禁在高层住宅楼的阳台上堆放物体。 13．【答案】小于；逆风；大于；增大；增大；减小；4.4×103 【知识点】机械能及其转化；压强的大小及其计算；大气压的综合应用；流体压强与流速的关系 【解析】【解答】（1） 风洞实验中， 机翼的上表面是曲面，下表面是平面，则上表面空气的流速大，压强小； （2）①逆风飞行时，飞机相对空气的速度等于空气速度和飞机速度的和，此时速度最大，则机翼上下两个表面的空气流速差更大，从而能产生更大的升力，所以逆风起飞更容易升空。 ②飞机在加速升空时，合力向上，则受到的升力大于飞机的重力。 ③飞机在加速升空时，质量不变，速度变大，动能增大；质量不变，高度变大，重力势能增大。 （3）此飞机上升过程中，随着高度的增加气压减小，乘客会感到耳朵内鼓膜疼痛不适。 （4）在万米高空，机舱外的大气压为25kPa即2.5×104Pa，机舱内的气压为80kPa即8×104Pa， 此时，透视窗承受内外气体的压力差约为ΔF=F向外-F向内=p内S-p外S=8×104Pa×800×10-4m2-2.5×104Pa×800×10-4m2=4.4×103N。 【分析】（1）根据流体压强和流速的关系解答； （2）①逆风时，相对速度等于速度相加；顺风时，相对速度等于二者速度相减； ②根据力与运动的关系解答； ③动能与质量和速度有关，重力势能与质量和高度有关。 （3）根据大气压强随高度的增大而减小分析； （4）根据F=pS分别计算出内外的压力，然后相减即可。 14．【答案】（1）凸；B （2）没有；变大 （3）117 （4）10.4 【知识点】凸透镜成像规律及其探究实验；机械能及其转化；速度公式及其应用；重力及其大小的计算；是否做功的判断 【解析】【解答】（1）无人机的摄像头其实就是一架照相机，相当于凸透镜。远处的物体通过摄像机拍摄时，物距大于二倍焦距，此时成倒立缩小的实像。 故选B。 （2）①无人机沿水平方向飞行时，重力方向竖直向下，它没有在重力方向上通过距离，所以重力不做功。 ②无人机向上匀速飞行时，速度不变，则动能不变。高度增加，则重力势能增大。根据“机械能=动能+重力势能”可知，机械能变大。 （3）根据题意可知，无人机飞行速度； 速度数值的平方是9， 由图乙可知，此时阻力f=5.85N。 升阻比最大为20，所以升力F=20×5.85N=117N。 （4）4个旋翼转动每秒打过的空气重力为； 则升力为F=260N×60％=156N； 由升阻比为15可得，阻力。 【分析】（1）根据凸透镜成像的特点和应用分析； （2）①做功的要素：作用在物体上的力；物体在力的方向上通过的距离； ②动能与质量和速度有关，重力势能与质量和高度有关，而机械能=动能+重力势能。 （3）根据计算无人机的速度，并计算速度的平方，根据乙图确定此时的阻力f，最后根据升阻比计算升力。 （4）根据计算4个旋翼秒打过的空气重力，然后乘以转力效率得到升力，最后根据升阻比计算此时受到的阻力。 （1）[1]无人机的摄像头相当于凸透镜，能够会聚光线成像。 [2]远处的物体通过摄像机拍摄时，物距大于二倍焦距，根据凸透镜成像的规律，此时成倒立缩小的实像，故B符合题意，ACD不符合题意。 故选B。 （2）[1]无人机沿水平方向飞行时，重力方向竖直向下，移动的距离为水平方向，二者垂直，所以重力不做功。 [2]无人机向上匀速飞行时，高度增加，重力势能增大，动能不变，所以机械能变大。 （3）无人机飞行速度 速度数值的平方是9，由图乙可知，此时阻力f=5.85N。升阻比最大为20，所以升力F=20×5.85N=117N （4）由题意知，4个旋翼转动每秒打过的空气重力为 又知道转力效率为60％，则升力为F=260N×60％=156N 由升阻比为15可得，阻力 学科网（北京）股份有限公司 $