第十章 机械能及其转化A卷解析版.docx

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第十章机械能及其转化A卷解析版

第十章机械能及其转化

A卷基础过关检测

一、选择题（共12小题，每小题3分，共36分）

1．“荡秋千”是一种常见的娱乐活动，关于人荡秋千的过程，下列描述正确的是（　　）

A．低处向高处运动时，重力势能减小

B．高处向低处运动时，动能增大

C．低处向高处运动时，惯性减小

D．高处向低处运动时，重力不做功

【解析】解：

AC、秋千从低处向高处运动时，其质量不变，高度增大，则重力势能增大；惯性大小只与质量有关，秋千的质量不变，其惯性不变，故AC错误；

BD、秋千从高处向低处运动的过程中，速度变大，高度降低，所以其动能增大，重力势能减小；秋千在重力的方向上通过了距离，所以重力对秋千做了功，故B正确，D错误。

【答案】B。

2．如图所示，质量为m的小球从静止下落，落在与A点等高处、竖直放置静止的轻弹簧上，到达与B点等高处时小球重力与弹簧的弹力大小相等，图中与C点等高处是小球到达的最低点（不计空气阻力）。

下列说法正确的是（　　）

A．到达A点时，小球的动能最大

B．下落过程中，小球重力势能一直减小、动能先增大后减小、小球与弹簧机械能守恒

C．到达C点时，小球的动能为零，受到的重力与弹簧的弹力是一对平衡力

D．从A到B，小球减少的重力势能等于增加的动能

【解析】解：

下落过程中，高度减小，小球重力势能减小；

在OA段，小球的重力势能转化为动能，动能先增大；

在AB段，向下的重力大于向上的弹力，合力向下，小球做加速运动，动能逐渐增大，同时弹簧的弹性势能增加；

在BC段，向上的弹力大于向下的重力，合力向上，小球做减速运动，动能逐渐减小，同时弹簧的弹性势能增加；

A、小球在B点的速度最大，故A错误；

B、根据以上分析可知，下落过程中，小球重力势能一直减小、动能先增大后减小，没有空气阻力，小球与弹簧机械能守恒，故B正确；

C、到达C点时，小球的动能为零，受到的重力要小于弹簧的弹力，这两个力不是一对平衡力，故C错误；

D、从A到B，小球减少的重力势能等于增加的动能与弹簧弹性势能的和，故D错误。

【答案】B。

3．如图所示，游乐场的过山车从高处无动力向下运行的过程中（　　）

A．机械能逐渐增大B．弹性势能转化为动能

C．重力势能转化为动能D．重力势能逐渐增大

【解析】解：

过山车从高处向下运动时，高度降低，重力势能减小，而速度增大，所以动能增大，是重力势能转化为动能；同时过山车还要克服摩擦做功，机械能会转化为内能，所以机械能会减小。

在整个过程中，不发生弹性形变，所以不存在弹性势能的转化。

综上所述，只有选项C说法正确。

【答案】C。

4．赛车的速度很快，选手极小的失误都会导致赛车撞开护栏，冲出赛道。

影响赛车对护栏破坏程度的决定因素是（　　）

A．质量B．速度C．动能D．惯性

【解析】解：

赛车有一定的质量，速度很快，具有的动能也就很大，冲出赛道时对护栏的破坏程度也就越大，所以影响赛车对护栏破坏程度的决定因素是动能的大小。

【答案】C。

5．弹簧左端固定在挡板上，小车压紧弹簧，释放后被弹开，最终静止，如图。

从小车释放到静止的过程中，下列分析正确的是（　　）

A．弹簧的弹性势能增加

B．小车的动能一直增加

C．弹簧对小车做功使小车动能增加

D．小车动能不变，所以弹簧对小车不做功

【解析】解：

A、小车压紧弹簧，释放后被弹开，弹簧的形变减小，则弹性势能减小；故A错误；

B、开始时弹簧的弹性势能转化为小车的动能，小车的动能变大，小车最终静止，动能为0，故小车的动能先变大，后减小，故B错误；

CD、弹簧具有弹力，弹力推动小车运动，对小车做功使小车动能增加，故C正确，D错误。

【答案】C。

6．有甲、乙两个完全相同的小球。

在同一高度以大小相等的速度，将甲球竖直向下抛出、将乙球竖直向上抛出，如图所示。

若不计空气阻力，下列说法正确的是（　　）

A．抛出时刻，甲球比乙球的动能小

B．抛出时刻，甲球比乙球的重力势能小

C．落地时甲的机械能等于乙的机械能

D．落地时甲的机械能小于乙的机械能

【解析】解：

AB、甲、乙的质量相同，并且在抛出时的速度及所处的高度相等，所以它们的动能和重力势能相等，机械能相等，故A、B都错误；

CD、若不计空气阻力，甲、乙的机械能守恒，所以落地时，甲的机械能等于乙的机械能，故C正确，D错误。

【答案】C。

7．下列说法中正确的是（　　）

A．机械效率高的机械，做功就越多

B．功率大的机械，做功就越多

C．功率大的机械，做功就越快

D．功率小的机械，其机械效率越低

【解析】解：

A、机械效率等于有用功与总功的比值，反映了有用功在总功中所占比例的大小，所以机械效率高的机械，做功不一定越多，故A错误；

B、功率大的机械，做功不一定越多，因为做功的时间不明确，故B错误；

C、功率表示物体做功快慢的物理量，机械功率越大，则机械做功越快，故C正确；

D、功率和机械效率是两个不同的物理概念，二者没有必然的联系，故D错误。

【答案】C。

8．如图所示，2020年11月10日“奋斗者”号载人潜水器，成功坐底（坐底的意思就是潜水器完全着陆在海床之上）马里亚纳海沟，深度10909米！

从开始下潜到坐底过程中，下列说法正确的是（　　）

A．“奋斗者”号深潜器机械能一定不断增大

B．“奋斗者”号深潜器动能不断转化为势能

C．“奋斗者”号深潜器具有动能

D．“奋斗者”号深潜器在海平面下没有势能

【解析】解：

AB、“奋斗者”号深潜器从开始下潜到坐底过程中，高度变小，重力势能变小，由于不知道速度的变化，无法判定动能的变化，故该过程不是动能不断转化为重力势能，深潜器的速度变化减小，而高度变化较大，即减小的重力势能较大，故机械能变小，故AB错误；

C、由于深潜器是运动的，是具有动能的，故C正确；

D、相对与海底，深潜器具有一定的高度，所以具有重力势能，故D错误。

【答案】C。

9．如图，环卫清扫车的车身离地约50cm高，在平直路面上匀速前进并将地而上的落叶吸入车内，此过程中，扫地车整体的（　　）

A．动能不变，重力势能不变

B．动能不变，重力势能变大

C．动能变大，重力势能不变

D．动能变大，重力势能变大

【解析】解：

电动无人扫地车在平直路面上匀速前进并将地面上的落叶吸入车内，此过程中，扫地车的总质量变大，速度和高度不变，则动能和重力势能均变大，故D正确。

【答案】D。

10．物理兴趣小组的同学利用如图所示的装置研究影响动能的因素，下列说法正确的是（　　）

A．甲乙两组实验是研究动能与高度的关系

B．乙丙两组实验不能用于研究动能与质量的关系

C．甲乙丙三组实验中的研究对象是小木块

D．如图丁，用形状相同的塑料球和铁球（铁球质量大）将弹簧压缩到相同程度后再放手，可研究动能与质量的关系

【解析】解：

A、让同一小球从不同高度由静止出发，小球与木块接触时，小球的速度不同，是为了研究动能与速度的关系，故A错误；

B、乙丙两组实验中，小球的质量不同，下滑的高度不同，到达水平面时的速度不同，所以不能用于研究动能与质量的关系，故B正确；

C、甲乙丙三组实验中的研究对象是小球动能的大小，是通过小木块移动的距离的大小来体现的，故C错误；

D、用形状相同的塑料球和铁球将弹簧压缩到相同程度，弹簧的弹性势能相同，转化成的动能相同，两小球的质量不同，所以速度不同，但由于动能相同，对纸盒做的功应相同，对纸盒做得功是克服水平面给纸盒的摩擦力做功，摩擦力是相同的，根据W＝Fs可知，纸盒运动的距离也应该是相同的，所以无法探究动能与质量的关系，故D错误。

【答案】B。

11．将皮球从离地某一高O点处水平抛出，球落地后又弹起，它的部分运动轨迹如图所示，下列说法正确的是（　　）

A．皮球经过同高度的A、B两点时动能相等

B．皮球落地后又弹起，在此过程中只发生了动能和势能的相互转化

C．皮球在D点时的机械能小于在C点时的机械能

D．皮球第一次反弹后到最高点P点时速度为零

【解析】解：

A、皮球由A点到达B点时，由于考虑到空气阻力，皮球的机械能减小，而皮球在A、B点的重力势能相等，所以皮球经过同高度的A、B两点时，A点的动能大于B点的动能，故A错误。

B、皮球落地后又弹起，在此过程中发生了动能和势能（重力势能和弹性势能）的相互转化，同时由于空气阻力的原因，部分机械能转化为内能，故B错误。

C、皮球从C点到D点，由于考虑到空气阻力，皮球的机械能减小，所以D点的机械能小于在C点时的机械能，故C正确。

D、皮球在整个运动的过程中，始终有向前的速度，所以皮球第一次反弹后到最高点P点时速度不为零，故D错误。

【答案】C。

12．2020年12月30日，盐通高铁正式开通，“复兴号”列车在平直的铁轨上以300km/h的速度匀速行驶，则列车在行驶过程中（　　）

A．动能变大，重力势能减小

B．动能变大，重力势能变大

C．动能不变，重力势能减小

D．动能不变，重力势能不变

【解析】解：

“复兴号”列车在平直的铁轨上匀速行驶的过程中，质量不变，速度和高度不变，则动能和重力势能均不变，故D正确，ABC错误。

【答案】D。

二、填空题（共7小题，每空1分）

13．在体育考试中，小超投出的实心球在空中的运动轨迹如图所示，球从最高点到落地点的过程中，重力势能　减小　，忽略空气阻力，球的机械能　不变　（均选填“增加”、“不变”“减小”）。

在最高点时球的动能　大于　（选填“大于”或“等于”）零。

【解析】解：

实心球从最高点到落地点的过程中，质量不变，速度增大，高度降低，所以动能变大，势能变小，重力势能转化为动能。

由于不计空气阻力，机械能是守恒的，保持不变。

在最高点时球在水平方向上有一定的速度，动能大于0.

【答案】减小；不变；大于。

14．皮球落地后又弹起，弹起的高度越来越低，如图。

球在上升过程中，重力势能　增大　，动能　减小　；整个过程中，机械能　减小　。

【解析】解：

皮球离开地面上升的过程中，皮球的质量不变，高度增大，则重力势能增大，其速度减小，动能减小；

由图知，整个运动过程中皮球弹起的高度逐渐减小，说明皮球会克服空气阻力做功，机械能会转化为内能，其机械能减小。

【答案】增大；减小；减小。

15．如图所示，小朋友从滑梯上匀速下滑时，臀部感觉发热：

他在下滑的过程中动能　不变　，重力势能　变小　，机械能　变小　（选填“变大”、“变小”、“不变”）。

【解析】解：

小朋友从滑梯上滑下，其质量不变，速度不变，故动能不变；同时高度减小，故重力势能变小；因为动能和势能统称为机械能，所以其机械能变小。

【答案】不变；变小；变小。

16．在大型游乐场里，小明乘坐如图所示匀速转动的“摩天轮”，正从最低点向最高点运动。

此过程中，小明的动能　不变　（变小/不变/变大）、重力势能　变大　（变小/不变/变大）、机械能　变大　（变小/不变/变大）。

【解析】解：

小明乘坐匀速转动的“摩天轮”向最高点运动的过程中，小明的质量不变，速度不变，则小明的动能不变；同时高度增加，其重力势能变大，机械能变大。

【答案】不变；变大；变大。

17．在浙江绍兴市柯桥区华舍街道待驾桥花园小区内，一名只有14个月大的男孩被一块小砖头从天而降，不幸砸中头部，14个月大的宝宝已脑死亡。

高空抛物被称为“悬在城市上空的痛”，关于高空物体的下落过程，不计空气阻力，是　重力势　能转化为巨大的　动　能，机械能总量　不变　。

（选填“增大”、“减小”、“不变”）

【解析】解：

高空物体在下落过程中，不计空气阻力，机械能是守恒的；质量不变，高度减小，重力势能减小，速度变大，动能变大，重力势能转化为动能。

【答案】重力势；动；不变。

18．在疫情期间，防疫部门每天给街道进行消毒（如图），消毒车在街道上匀速行驶喷洒消毒液过程中，它的动能　减小　，机械能　减小　。

（选填“减小”、“增大”或“不变”）

【解析】解：

消毒车在水平路面上匀速行驶并向外喷洒消毒液的过程中，速度和高度不变，但是由于质量变小，消毒车的动能和重力势能都减小，所以机械能减小。

【答案】减小；减小。

19．2020年6月23日，我国用“长征三号乙”运载火箭，成功发射”北斗”系统最后一颗导航卫星，如图所示是火箭正在加速上升的情景，在这过程中，火箭的动能　增大　，重力势能　增大　。

（填”增大”“不变”或“变小”）

【解析】解：

火箭在加速上升的过程中，质量不变，速度增大，则动能增大；质量不变，高度增大，则重力势能增大。

【答案】增大；增大。

三、探究题（共2小题，每空2分）

20．如图是探究“物体的动能大小与哪些因素有关”的实验装置图.

（1）实验中，探究的动能是指　C　（填序号）。

A.小球在斜面上的动能

B.木块的动能

C.小球到达水平面时的动能

（2）在图1A、B实验时，使质量相同的小球从斜面上不同高度处自由滚下，是为了研究动能大小与　速度　的关系，根据观察到的现象可得出的结论是　质量相同时，速度越大，动能越大　。

（3）在探究“动能大小与质量关系”时，小明将实验改成如图2所示的装置，她利用质量不同的铁球将该弹簧压缩相同程度后静止释放，让铁球去撞击同一木块，再通过观察铁球推动木块的距离，从而得出结论．请问：

他用该实验方案是否能得出结论？

　不能　（选填“能”或“不能”），理由是　相同的弹性势能转化得到相同的动能，最终木块移动的距离相等　。

【解析】解：

（1）据题意可知，实验中探究小球动能为小球撞击木块时的动能的大小，即小球到达水平面时的动能，故选C；

（2）使质量相同的小球从斜面上不同高度处自由滚下，则小球到达水平面时的速度不同，所以，这是为了研究动能大小与物体速度的关系，根据图1可知：

质量相同时，速度越大，动能越大；

（3）由图中装置可知，若用质量不同的铁球将同一弹簧压缩相同程度后静止释放，撞击同一木块，撞击的动能由弹簧的弹性势能转化而来，而弹簧的弹性势能的大小与形变程度有关，故弹性势能相同，转化出的动能相同，因此，木块最终移动的距离相同，这样不能完成实验目的。

【答案】

（1）C；

（2）速度；质量相同时，速度越大，动能越大（3）不能；相同的弹性势能转化得到相同的动能，最终木块移动的距离相等。

21．在探究影响物体的重力势能因素的实验中，小明猜想重力势能可能与物体质量和物体被举高的高度有关：

（1）小明要完成探究，需要找数个　质量　不同的物体进行实验。

（2）小明找来A、B、C三个物体进行实验，实验中他是通过比较

　钉子插入沙中的深度　来比较物体重力势能的大小，这种方法叫　转换　法。

（3）比较图甲和丙，可以得出的初步结论是（A、C是体积不等的实心铁块）　高度相同时，物体质量越大，重力势能越大　。

【解析】解：

（1）根据控制变量法，要验证重力势能的大小与质量有关，应控制物体的高度相同，改变物体质量的大小，故小明要完成探究，需要找数个质量不同的物体进行实验；

（2）通过小明设计的实验可以知道，他是通过比较钉子进入沙堆的深浅来比较重力势能的大小的，钉子进入沙堆越深说明物体做的功越多，它原来具有的重力势能越大；这里运用了转换法；

（3）比较图AC，可以发现，高度相同，C中钉子插入更深，所以C具有重力势能大，即可以得出的初步结论是：

高度相同时，物体质量越大，重力势能越大。

【答案】

（1）质量；

（2）钉子扎入沙中的深度；（3）高度相同时，物体质量越大，重力势能越大。