15.B 【解析】甲图，B物体叠放在A物体上，拉力F作用于A物体上，使得A、B同时向前做匀速直线运动，A、B之间相对静止、没有相对运动的趋势，所以B不受摩擦力的作用，A错误；以A、B整体为研究对象，在水平方向上受地面的摩擦力f和拉力F，这两个力相互平衡，则f＝F＝10N，所以两种情况下A受到地面对它的摩擦力大小相等，均为10N，B正确；甲图中力F做功为：
W＝Fs＝10N×1m＝10J，C错误；乙图中力F做功：
W＝Fs＝10N×1m＝10J；所以力F做功的功率P＝
＝
＝1W.
16.解：
（1）摩托车受到的重力G＝mg＝150kg×10N/kg＝1500N
（2）由P＝
可得，这段时间摩托车发动机对摩托车所做的功W＝Pt＝32×103W×0.5×3600s＝5.76×107J
（3）由v＝
可得，摩托车这段时间通过的路程s＝vt＝60km/h×0.5h＝30km
由P＝
＝
＝Fv得，
牵引力F＝
＝
＝1.92×103N
由于摩托车匀速行驶，受力平衡，所以牵引力等于阻力，
f＝F＝1.92×103N
17.解：
（1）因单缸四冲程汽油机满负荷工作时，一个工作循环飞轮转2圈，完成4个冲程，对外做功一次，已知飞轮的转速是1500r/min，所以，每分钟共有750个工作循环，对外做功750次，则单缸四冲程汽油机满负荷工作1min做的功：
W＝120J×750＝9×104J
该汽油机的功率：
P＝
＝
＝1500W
（2）每分钟消耗6g汽油，6g汽油完全燃烧释放的热量：
Q放＝mq＝6×10－3kg×4.5×107J/kg＝2.7×105J
满负荷工作时这种汽油机把内能转化为机械能的效率：
η＝
×100%＝
×100%≈33.3%
（3）由p＝
可得，活塞受到的压力：
F＝pS，因在做功冲程，活塞移动的距离为L，且发动机的单缸排量V＝SL，所以，一个做功冲程燃气对活塞所做的功：
W＝FL＝pSL＝pV
第6讲 功和机械能
第2节 动能 势能 机械能
一、填空题
1.（2019山西改编）2019年1月，全国第二届青年运动会滑雪比赛在我省大同进行，如图是滑雪运动员在加速下滑时的情景，此过程中运动员的动能________（选填“变大”、“变小”或“不变”）．
第1题图
2.（2019凉山州改编）在一次军事演习中，空中加油机正在给战斗机加油，在加油过程中，加油机匀速运动，则加油机的动能________（选填“变大”、“变小”或“不变”）．
3.（2019安徽逆袭卷）有一种隔音墙如图所示，墙体夹层内填有颗粒状轻小的塑料球，当声音由墙体传入时可以引起小球振动，小球振动过程______转化为内能，使之达到隔音效果．
第3题图
4.（2020原创）如图是小林同学在农家乐发现的一种叫做“舂米对”的示意图．使用这个装置时，人在A端用力，B端翘起，当游客的脚离开A端，B端的舂球下落，其重力势能转化为________能，打在石臼内的谷物上，将谷物打碎．
第4题图
5.（2019咸宁改编）甲、乙是两个完全相同的网球，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，将乙球竖直向上抛出，不计空气阻力．抛出时两球具有的机械能________（选填“相等”或“不相等”）．
第5题图
二、选择题
6.（2019常州）北京世园会上，车身离地30cm高的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，扫地车整体的（ ）
第6题图
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
7.（2019北京改编）如图所示，小朋友沿滑梯下滑得越来越快，下滑梯后感觉衣服很烫，关于该过程，下列说法错误的是（ ）
第7题图
A.小朋友的动能增加
B.小朋友的重力势能减小
C.小朋友的惯性变大
D.小朋友的机械能减小
8.（2019兰州）关于机械能及其转化，下列说法中不正确的是（ ）
A.冰壶从离开手到停下来的过程中，机械能转化为内能
B.降落伞匀速下降的过程中，重力势能变小，动能不变
C.只要物体的位置发生变化，物体的重力势能就一定会发生变化
D.电梯匀速上升时，动能不变，重力势能增大，机械能增大
9.（2019烟台）如图所示，小球沿轨道由静止从A处经B、C运动到D处的过程中，忽略空气阻力和摩擦力，则（ ）
第9题图
A.小球在A处的动能等于在D处的动能
B.小球在A处的动能大于在D处的动能
C.小球在B处的机械能小于在C处的机械能
D.小球在B处的机械能等于在C处的机械能
10.（2019深圳）如图，弧形轨道ab段光滑，bc段粗糙，小球从a点经最低点b运动至c点．下列分析正确的是（ ）
第10题图
A.从a到b的过程中，小球动能转化为重力势能
B.经过b点时，小球动能最大
C.从b到c的过程中，小球动能增大
D.从a到c的过程中，小球机械能守恒
三、实验题
11.（2019天津）小明同学在探究重力势能的大小与什么因素有关时，提出了如下猜想：
猜想一：
物体的重力势能与物体的质量有关
猜想二：
物体的重力势能与物体所在高度有关
为了验证上述猜想，他计划利用小桌、沙子、质量不同的铁块和刻度尺进行实验：
如图所示，将小桌桌腿朝下放在平整的沙面上，把铁块从距桌面某一高度由静止释放，撞击在桌面的中心部位，记录桌腿进入沙子的深度．
按上述方案进行实验，其实验数据如下表所示.
实验序号
铁块质量m/g
铁块距桌面高度H/cm
桌腿进入沙子的
深度h/cm
①
20
20
1.9
②
20
30
2.9
③
20
40
3.8
④
30
20
2.9
⑤
40
20
4.1
（1）实验中通过比较________________来判断物体重力势能的大小；
（2）为了验证猜想一，需选择表中________（填实验序号）三组数据进行分析；
（3）分析表中①②③的实验数据，可得出的结论是：
________________________________.
第11题图
初高中知识衔接题
12.（2019襄阳）倔强系数为12N/cm（弹簧每受到12N的力，长度就要变化1cm）的一根弹簧自然悬挂时的长度为6cm，在它下面再悬挂一个48N的重物，由如图所示位置静止放手，在下落过程中，当弹簧的长度在________（填某一范围）时，物体的重力势能和动能同时转化为弹性势能．物体在经历了一段时间的往复运动后最终停止下来，则物体减少的重力势能最终转化为弹性势能和________能．（上述过程没超出该弹簧的弹性限度）
第12题图
13.（2019蚌埠二模）物体重力势能的表达式为Ep＝mgh，其中m为物体的质量，h为物体距离水平地面的高度，g取10N/kg.如图，质量m＝0.5kg的小球，从桌面上方高h1＝1.0m的A点下落到与桌面相平的B点，B点离地面的高度h2＝0.4m．求：
（1）小球从A运动到B的过程中重力势能的减小量；
（2）小球从A运动到B的过程中重力做的功；
（3）试说明重力做功和重力势能的关系．
第13题图
核心素养提升
14.（2019苏州）将皮球从离地某一高度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（ ）
第14题图
A.皮球经过同一高度的A、B两点时动能相等
B.皮球第一次反弹后到达最高点P点时速度为零
C.皮球在D点时的机械能小于在C点时的机械能
D.若将皮球表面涂黑，则会在地面M、N两点留下两个大小相等的黑色圆斑
参考答案及解析
第2节 动能 势能 机械能
1.变大
2.变小
3.机械能
4.动
5.相等
6.D 【解析】无人扫地车在平直的路面上匀速行驶的过程中，不断将地面上的落叶吸入车内，车的质量增大，速度不变，所以车的动能变大；车的质量增大，沿平直路面行驶，所以车的重力势能增大．故选D.
7.C 【解析】小孩的质量不变，速度变大，所处的高度降低，所以小孩的动能增大，重力势能减小，A、B正确；惯性是物体的一种固有属性，一切物体都具有惯性，惯性大小只跟物体的质量大小有关，质量越大，惯性越大，因此从滑梯上滑下的小朋友惯性不变，C错误；下滑过程中小朋友的部分机械能转化为内能，机械能减小，D正确．故选C.
8.C 【解析】冰壶从离开手到停下来的过程中，由于其与地面摩擦，所以使得其机械能减小，减小的机械能转化为内能，A正确，不符合题意；跳伞运动员从空中匀速下落的过程中质量不变，速度不变，动能不变，高度下降，重力势能减小，B正确，不符合题意；物体的位置发生了改变，若物体在竖直方向高度没有改变，重力势能不变，C错误，符合题意；电梯匀速上升的过程中，速度不变，动能不变，高度增大，重力势能增大，所以机械能增大，D正确，不符合题意．故选C.
9.D 【解析】由于忽略空气阻力和摩擦力，小球的机械能是守恒的，也就是说小球在每处的机械能都是相等的．A处比D处高，A处的重力势能较大，A处的动能较小，A、B错误；小球在B处的机械能与在C处的机械能相等，C错误，故选D.
10.B 【解析】从a到b的过程中，小球的质量不变、高度减小，重力势能减小；速度增大，动能增大，重力势能转化为动能，A错误；小球经过b点时，重力势能转化为动能，b点动能最大，B正确；从b到c的过程中，动能转化为重力势能，动能减小，C错误；从a到b的过程中，由于表面光滑，机械能守恒，从b到c的过程中，表面粗糙，机械能转化为内能，机械能不守恒，D错误．故选B.
11.
（1）桌腿进入沙子的深度
（2）①④⑤ （3）质量相同的物体，位置越高，具有的重力势能越大
【解析】
（1）本实验中，物体重力势能大小通过桌腿进入沙子的深度来反映，进入的深度越大，说明重力势能越大，反之越小；
（2）重力势能的大小只与物体质量和所在高度有关，故要验证与物体质量的关系，应控制物体所在高度相同，改变物体质量，故选择①④⑤三组数据进行分析；（3）分析①②③实验数据，结论为：
质量相同的物体，位置越高，具有的重力势能越大．
12.10～14cm 内 【解析】根据胡克定律，在弹簧的弹性限度内，弹簧的伸长量与拉力大小成正比．在下落过程中，物体先加速后减速，最终到达最低点时处于静止；k＝12N/cm，开始加速过程中重力大于弹簧的弹力，当重力等于弹簧的弹力，速度达到最大，Δx＝
＝
＝4cm；接着弹力继续增大，重力不变，弹力大于重力，物体继续向下减速运动，运动到最低点时动能为零，重力势能全部转化为弹性势能，得
kΔx′2＝mgh，物体下降的高度为弹簧的最大形变量，故Δx′＝h，得mg＝
kΔx′，得Δx′＝8cm，故弹簧最长的长度l＝l0＋Δx′＝6cm＋8cm＝14cm；物体经历一段往复运动后最终静止，物体减小的重力势能最终转化为弹性势能和克服空气阻力做功转化的内能．
13.解：
（1）以地面为零势能面，小球在A点的重力势能：
EAP＝mghA＝mg（h1＋h2）＝0.5kg×10N/kg×（1.0m＋0.4m）＝7J
小球在B点的重力势能：
EBP＝mghB＝mgh2＝0.5kg×10N/kg×0.4m＝2J
小球从A运动到B的过程中重力势能的减小量：
ΔEP＝EAP－EBP＝7J－2J＝5J
（2）小球从A运动到B的过程中重力做的功：
W＝Gh1＝mgh1＝0.5kg×10N/kg×1.0m＝5J
（3）由
（1）
（2）计算可知，ΔEP＝W，说明重力做功等于重力势能的变化量
14.C 【解析】由图可知，皮球的机械能不守恒，同一高度，皮球的重力势能相同，动能一定不相同，A错误；皮球运动轨迹是抛物线，皮球到达第一次反弹的最高点P时，一方面向前运动、一方面向下运动，因此有向前运动的速度，B错误；由于空气摩擦，运动过程中部分机械能转化为内能，所以D点的机械能小于C点的机械能，C正确；皮球在M点比在N点的动能大些，转化为皮球的弹性势能多些，所以M点留下的圆形黑斑大些，D错误．故选C.
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