專題14　機械能(原卷版+解析)

第3章能量的轉(zhuǎn)化與守恒專題14機械能類型一機械能及其轉(zhuǎn)化 1類型二探究動能和勢能的影響因素 6【方法歸納】1.動能和勢能比較物體動能或勢能的大小及其大小變化時，必須同時考慮決定其大小的所有因素，不能只根據(jù)其中某一個因素做出判斷。動能和勢能可以相互轉(zhuǎn)化，判斷兩種形式的能是否發(fā)生了轉(zhuǎn)化，應(yīng)該看是否為一種形式的能增大，而另一種形式的能減小，若符合上述條件，則這兩種形式的能發(fā)生了轉(zhuǎn)化。2．在探究動能、重力勢能和彈性勢能影響因素的實驗中，應(yīng)利用控制變量法：每次只改變一個變量，控制其他變量不變來進(jìn)行實驗。上述實驗中，都利用了轉(zhuǎn)換法：根據(jù)小木塊被推動的距離來判斷動能或彈性勢能的大小，或根據(jù)小球砸在沙坑上的凹痕的深淺來判斷重力勢能的大小?！境？碱}型】類型一機械能及其轉(zhuǎn)化1．如圖所示，木塊沿斜面從頂端勻速下滑的過程中，木塊的()A．重力勢能減小，動能增大B．重力勢能減小，機械能減小C．動能不變，機械能不變D．重力勢能不變，機械能減小1題圖2題圖2．?dāng)S實心球是某市的中考體育加試項目之一。擲出去的實心球從a處出手后，在空中運動的軌跡如圖所示，球最終停在水平地面e點處(不計空氣阻力)。則實心球(C)A．在a處重力勢能最小B．在b處動能為零C．在a、b、c三處的機械能相等D．在d處動能為零3．如圖所示，小明在做模擬“蹦極”的小實驗時，將一根橡皮筋一端系一質(zhì)量為m的小球，另一端固定在A點，B點是橡皮筋不系小球自然下垂時下端所在的位置，C點是小球從A點自由下落所能到達(dá)的最低點，在小球從A點到C點運動的過程中，不考慮空氣阻力，以下說法正確的是()A．小球到達(dá)B點時，受的合力為零B．小球到達(dá)C點時，受的合力為零C．小球的動能一直在增加，重力勢能一直在減小D．在C點小球的動能為零，橡皮筋的彈性勢能最大4．體育課上小明同學(xué)進(jìn)行傳接籃球訓(xùn)練，他將球斜向上拋出，球的運動軌跡如圖所示，a、b、c、d為軌跡上的點，其中a、c兩點高度相同，不計空氣阻力，則籃球在()A．a(chǎn)、c兩點的動能相等B．a(chǎn)點的機械能比d點機械能大C．a(chǎn)點動能比d點動能大D．b點的動能最大5.一顆番茄從手中由靜止開始下落，撞擊水面時濺起許多水珠(如圖)，同時番茄仍有較大速度并繼續(xù)下沉。若不計一切機械能損耗，番茄從開始下落至剛好浸沒時減少的勢能()A．等于所有濺起的水珠在撞擊過程中增加的機械能總和B．大于所有濺起的水珠在撞擊過程中增加的機械能總和C．等于所有濺起的水珠在空中上升過程中增加的機械能總和D．小于所有濺起的水珠在空中上升過程中增加的機械能總和6．如圖，輕質(zhì)彈簧豎直放置，下端固定于地面，上端位于O點時彈簧恰好不發(fā)生形變?，F(xiàn)將一小球放在彈簧上端，再用力向下把小球壓至圖中A位置后由靜止釋放，小球?qū)⒇Q直向上運動并脫離彈簧，不計空氣阻力，則小球()A．運動至最高點時，受平衡力作用B．被釋放瞬間，所受重力大于彈簧彈力C．從A點向上運動過程中，速度先增大后減小D．從O點向上運動過程中，重力勢能轉(zhuǎn)化為動能7．乒乓球發(fā)球機在同一高度以相同的初速度朝不同方向分別發(fā)出a、b、c三個球，若不計空氣阻力，則落到水平桌面時三者的速度大小關(guān)系是()A．va＞vb＞vcB．vb＞vc＞vaC．va＞vc＞vbD．va＝vb＝vc8.【中考?福建】踢毽子是一項有益的體育活動。如圖所示，毽子某次被踢出后，豎直上升經(jīng)過某一位置時，毽子的動能和重力勢能分別為Ek1和Ep1，下落經(jīng)過同一位置時，毽子的動能和重力勢能分別為Ek2和Ep2，則()A．Ek2﹥Ek1B．Ek2﹤Ek1C．Ep2﹥Ep1D．Ep2﹤Ep19．如圖甲所示，小球從豎直放置的彈簧上方一定高度處由靜止開始下落，從a處開始接觸彈簧，壓縮至c處時彈簧最短。從a處至c處的過程中，小球在b處速度最大。小球的速度v和彈簧被壓縮的長度ΔL之間的關(guān)系如圖乙所示。不計空氣阻力，則從a處至c處的過程中，下列說法中正確的是()A．小球所受重力始終大于彈簧的彈力B．小球的重力勢能先減小后增大C．小球減少的機械能轉(zhuǎn)化為彈簧的彈性勢能D．小球的動能一直減小10．如圖所示，物體沿斜面從頂端勻速下滑至底端。在這個過程中，物體的速度v、通過的距離s、機械能E和動能Ek隨時間t的變化如圖所示，則錯誤的是()11.如圖所示，某同學(xué)坐在輪胎上從雪道的A點由靜止開始滑下，經(jīng)最低點B滑行到右邊坡道的最高點C，輪胎與雪道之間有摩擦力存在。從A到C的過程中()A．重力勢能一直減少B．動能一直減少C．動能一直增加D．機械能一直減少12.在蹦床比賽中，運動員從高處落到蹦床上又被彈起，該過程中有關(guān)機械能及其轉(zhuǎn)化的說法正確的是()A．運動員上升到最高點時重力勢能為零B．運動員下降過程中機械能增大C．運動員從高處下落到蹦床前，重力勢能轉(zhuǎn)化為動能D．運動員彈離蹦床后，上升的過程中，彈性勢能轉(zhuǎn)化為動能13．如圖所示，小球從距離地面一定高度的O點沿x軸豎直落下，不計空氣阻力，圖象表示小球某種形式的能量E隨下落高度x的變化情況。E可能表示小球的()A．動能B．彈性勢能C．機械能D．重力勢能14．在中考體育考試中，小剛投出的實心球在空中的運動軌跡如圖所示，若不考慮空氣阻力，則實心球從離開手后到最高點的過程中，球受________個力的作用，球的機械能________(填“增大”“減小”或“不變”)，在最高點時，球的動能______(填“大于”或“等于”)零。實心球下落時，越來越快是因為____________能轉(zhuǎn)化為______能。15．2016年5月6日，長沙磁懸浮列車試運營，讓中國成為世界上少數(shù)幾個掌握中低速磁懸浮列車技術(shù)的國家之一。磁懸浮列車有很多優(yōu)點，爬坡能力也比傳統(tǒng)軌道交通工具強，所以在設(shè)計軌道時可以做大“節(jié)能坡”，充分利用列車在上下坡時的機械能轉(zhuǎn)化以達(dá)到______的目的。當(dāng)磁懸浮列車從“節(jié)能坡”上向下運動時，__________能轉(zhuǎn)化為動能。16．如圖，在一個金屬罐的蓋和底各開兩個小洞。將小鐵塊用細(xì)繩綁在橡皮筋的中部穿入罐中，橡皮筋兩端穿過蓋和底的小洞并固定起來，使小鐵塊懸于罐體內(nèi)。做好后將罐子從不太陡的斜面滾下，罐子和小鐵塊的動能會轉(zhuǎn)化為橡皮筋的__________，滾動一段時間后罐子停下來，然后再沿斜面向上滾動，此時罐子的重力勢能會________(填“增大”“減小”或“不變”)。17．如圖所示，a、b為豎直向上拋出的小石塊在上升過程中動能和重力勢能隨高度變化的兩條圖線(不計空氣阻力)，其中________是動能—高度關(guān)系圖線，小石塊達(dá)到的最大高度為________m，小石塊在最高點時的機械能為________J。18．如圖所示，將兩根相同的輕質(zhì)彈簧固定在水平地面，甲、乙兩鋼球(m甲＞m乙)正對彈簧從同一高度h同時自由下落，兩球接觸彈簧并向下壓縮彈簧。請回答下列問題：(1)當(dāng)各自速度達(dá)到最大值的位置時，哪個球使彈簧形變程度更大？(2)若兩球各自再繼續(xù)向下運動相同的距離時，它們所受的合力分別為F甲和F乙，請判斷F甲和F乙的大小關(guān)系，并說明理由。(整個過程均在彈簧的彈性限度內(nèi)，不計空氣阻力)19.趣味蹦床可以有效鍛煉小朋友的平衡能力。如圖所示，小華離開蹦床上升過程中，經(jīng)過A點(動能為E1)后到達(dá)最高點B，從B點下落時，再次經(jīng)過A點(動能為E2)。不計空氣阻力，請回答：(1)從A上升到B的過程中，小華的重力勢能如何變化？(2)E1和E2的大小關(guān)系，并說明判斷依據(jù)。解：(1)變大。(2)E1＝E2；不計空氣阻力，小華的機械能是守恒的，即上升過程中的A點和下落過程中的A點的機械能是相同的，由于A點的高度不變，小華的質(zhì)量不變，重力勢能不變，所以動能是相同的。類型二探究動能和勢能的影響因素1．在“探究影響動能大小的因素”實驗中，如圖a、b、c所示，讓質(zhì)量為m、2m的兩個小球分別從斜面上由靜止?jié)L下，小球撞擊放在水平木板上的木塊，使木塊滑動，虛線位置為木塊滑動一段距離后停止的位置。(1)小球動能是由__________(填某種能量)轉(zhuǎn)化來的。(2)實驗中通過________________反映小球動能的大小。(3)比較____________兩圖進(jìn)行的實驗，可以探究小球的動能與速度的關(guān)系。(4)比較a、b兩圖進(jìn)行的實驗，可以得到小球的動能隨質(zhì)量增大而________。2．興趣小組的同學(xué)認(rèn)為車禍的危害程度與汽車的動能大小有關(guān)，于是他們進(jìn)行了如下探究：【提出問題】汽車的動能大小跟什么因素有關(guān)？【猜想假設(shè)】由“十次車禍九次快”可猜想：汽車的動能可能跟________有關(guān)；由“安全駕駛莫超載”可猜想：汽車的動能可能跟________有關(guān)。【進(jìn)行實驗】他們做了如圖所示的三次實驗：用金屬球模擬汽車，讓金屬球從斜槽的某一高度由靜止開始滾下，碰到水平面上的物塊，將物塊撞出一段距離。物塊被撞擊得越遠(yuǎn)，說明金屬球到達(dá)水平面時的動能就越____?！痉治稣撟C】分析甲、丙兩圖的實驗現(xiàn)象，可以初步得到的結(jié)論是______________________________________?！緦嵺`應(yīng)用】用甲、乙兩圖的實驗現(xiàn)象所得到的結(jié)論，可以解釋汽車________(填“超載”或“超速”)行駛時危險性大的原因。3．某同學(xué)在體育活動中，從鉛球下落陷入沙坑的深度情況猜想到：物體的重力勢能可能與物體的質(zhì)量、下落高度和運動路徑有關(guān)。于是設(shè)計了如圖所示的實驗：用大小、形狀相同的A、B、C、D四個鉛球，其中A、C、D三球的質(zhì)量為m，B球質(zhì)量為2m，讓A、B兩球從距沙坑表面高H處靜止下落，C球從距沙坑表面高2H處靜止下落，D球從距沙坑表面高2H的光滑彎曲管道上端靜止滑入，最后從管道下端豎直落下(球在光滑管道中運動的能量損失不計)。實驗測得A、B兩球陷入沙坑深度分別為h1和h2，C、D兩球陷入沙坑深度均為h3，且h1＜h2＜h3。(1)本實驗中，鉛球的重力勢能大小是通過____________________來反映的。(2)比較A、B兩球，發(fā)現(xiàn)B球陷入沙坑深度更大，由此可得出結(jié)論：當(dāng)下落高度一定時，____________________________。(3)比較__________兩球，發(fā)現(xiàn)C球陷入沙坑深度更大，由此可得出結(jié)論：當(dāng)物體質(zhì)量相同時，下落的高度越高，物體的重力勢能越大。(4)比較C、D兩球，發(fā)現(xiàn)兩球運動的路徑不同，但陷入沙坑深度相同，由此可得出結(jié)論：物體的重力勢能與物體運動的路徑________(填“有關(guān)”或“無關(guān)”)。4．在探究“動能和重力勢能相互轉(zhuǎn)化”的實驗中，采用如圖所示的實驗裝置。用細(xì)線把一個質(zhì)量為m的小球懸掛起來，將小球從位置B拉到位置A，由靜止釋放小球，觀察小球從A→B→C的過程中的高度和速度的變化，并測出了小球在A、B、C三個位置時動能和重力勢能的值，從而分析這一過程中動能和重力勢能之間的轉(zhuǎn)化，數(shù)據(jù)如表所示。運動過程或位置AA→BBB→CC動能Ek/J0增加4.98減少0重力勢能Ep/J5.00減少0增加4.97(1)小球在圖中的C位置，受到________個力的作用。(2)從實驗中可以看出，小球從A→B的過程中速度不斷增加，高度不斷降低，這個過程中是重力勢能逐漸轉(zhuǎn)化為________；在能量轉(zhuǎn)化的過程中，機械能在逐漸減少，這主要是由于小球受到____________造成的。(3)在實驗中，如果換用質(zhì)量為2m的小球，其他條件不變，那么，小球到達(dá)B位置時的機械能________(填“大于”“小于”或“等于”)質(zhì)量為m的小球到達(dá)B位置時的機械能。5．為了探究“彈簧的彈性勢能跟哪些因素有關(guān)”，小明同學(xué)設(shè)計了如圖所示的裝置，并進(jìn)行了如下實驗。①將彈簧放在水平面上，一端固定。②在彈性限度內(nèi)，用物塊(物塊與彈簧不連接)將彈簧壓縮，測量并記錄彈簧的形變量Δl。③由靜止釋放物塊，測量并記錄物塊在水平面上滑行的距離s。④多次改變彈簧的形變量，重復(fù)步驟②③。⑤分析實驗數(shù)據(jù)得出結(jié)論。請回答以下問題：(1)本實驗中，探究了彈簧彈性勢能大小跟______________________的關(guān)系。(2)本實驗中，彈簧彈性勢能大小是通過__________________來間接反映的。(3)本實驗中，從物塊離開彈簧到靜止，物塊將________能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能。6．小江同學(xué)利用一個彈珠、三根材料和厚度相同、長寬不同的橡皮條，探究“橡皮條的彈性勢能與長度、寬度的關(guān)系”。他依次將橡皮條固定在彈弓上，如圖所示，在彈性范圍內(nèi)，拉伸相同的伸長量，將彈珠在同一位置沿水平方向彈射出去，測得彈射的水平距離，數(shù)據(jù)如下表：實驗次數(shù)橡皮條橡皮條寬/cm橡皮條長/cm彈射的水平距離/m1a0.5020.0010.102b0.5030.008.203c1.0020.0014.00請回答以下問題：(1)實驗中，是通過比較__________________________來間接反映橡皮條的彈性勢能大小的。(2)比較第1次和第2次實驗可知，拉伸相同的伸長量，橡皮條的彈性勢能與橡皮條的________有關(guān)。(3)比較第1次和第3次實驗可知，拉伸相同的伸長量，橡皮條的彈性勢能還與橡皮條的________有關(guān)。(4)用同種材料同厚度的橡皮條，拉伸相同的伸長量，彈性勢能最大的橡皮條是________。A．窄而長的B．寬而長的C．窄而短的D．寬而短的第3章能量的轉(zhuǎn)化與守恒專題14機械能類型一機械能及其轉(zhuǎn)化 1類型二探究動能和勢能的影響因素 8【方法歸納】1.動能和勢能比較物體動能或勢能的大小及其大小變化時，必須同時考慮決定其大小的所有因素，不能只根據(jù)其中某一個因素做出判斷。動能和勢能可以相互轉(zhuǎn)化，判斷兩種形式的能是否發(fā)生了轉(zhuǎn)化，應(yīng)該看是否為一種形式的能增大，而另一種形式的能減小，若符合上述條件，則這兩種形式的能發(fā)生了轉(zhuǎn)化。2．在探究動能、重力勢能和彈性勢能影響因素的實驗中，應(yīng)利用控制變量法：每次只改變一個變量，控制其他變量不變來進(jìn)行實驗。上述實驗中，都利用了轉(zhuǎn)換法：根據(jù)小木塊被推動的距離來判斷動能或彈性勢能的大小，或根據(jù)小球砸在沙坑上的凹痕的深淺來判斷重力勢能的大小。【?？碱}型】類型一機械能及其轉(zhuǎn)化1．如圖所示，木塊沿斜面從頂端勻速下滑的過程中，木塊的(B)A．重力勢能減小，動能增大B．重力勢能減小，機械能減小C．動能不變，機械能不變D．重力勢能不變，機械能減小【解析】木塊沿斜面從頂端勻速下滑的過程中，質(zhì)量不變，速度不變，高度減小，因而動能不變，重力勢能減小，機械能減小，故選B。1題圖2題圖2．?dāng)S實心球是某市的中考體育加試項目之一。擲出去的實心球從a處出手后，在空中運動的軌跡如圖所示，球最終停在水平地面e點處(不計空氣阻力)。則實心球(C)A．在a處重力勢能最小B．在b處動能為零C．在a、b、c三處的機械能相等D．在d處動能為零【解析】重力勢能的大小與物體的質(zhì)量和高度有關(guān)，據(jù)圖可知，d、e兩點高度最小，重力勢能最小，A錯誤；據(jù)圖可知，球在b點時，豎直方向是靜止的，但在水平方向上仍有速度，所以此時的動能不是零，B錯誤；不計空氣阻力，則說明球在空中的機械能是守恒的，在a、b、c三處的機械能相等，C正確；據(jù)圖可知，球到達(dá)d點后沒有靜止，仍然向前滾動，所以動能不是零，故D錯誤。3．如圖所示，小明在做模擬“蹦極”的小實驗時，將一根橡皮筋一端系一質(zhì)量為m的小球，另一端固定在A點，B點是橡皮筋不系小球自然下垂時下端所在的位置，C點是小球從A點自由下落所能到達(dá)的最低點，在小球從A點到C點運動的過程中，不考慮空氣阻力，以下說法正確的是(D)A．小球到達(dá)B點時，受的合力為零B．小球到達(dá)C點時，受的合力為零C．小球的動能一直在增加，重力勢能一直在減小D．在C點小球的動能為零，橡皮筋的彈性勢能最大【解析】B點是橡皮筋不系小球自然下垂時下端所在的位置，小球到達(dá)B點時，橡皮筋處于自然下垂?fàn)顟B(tài)，對球沒有拉力，則小球只受重力作用，合力不為零，故A錯誤；C點是小球從A點自由下落所能到達(dá)的最低點，由于小球的重力勢能在C點時全部轉(zhuǎn)化為橡皮筋的彈性勢能，橡皮筋對小球的拉力大于小球的重力，則合力不為零，故B錯誤；小球從A到B的過程中，重力勢能轉(zhuǎn)化為動能，動能一直在增加，從B到C的過程中，小球受到的彈力先小于小球的重力，小球做加速運動，后來彈力大于重力，小球做減速運動，直到C點速度為零，小球的動能先增大后減小，小球從A點到C點運動的過程中，動能是先增加后減小，故C錯誤；小球下落到最低點C點時，動能為零，橡皮筋伸長到最長，則彈性勢能最大，故D正確。4．體育課上小明同學(xué)進(jìn)行傳接籃球訓(xùn)練，他將球斜向上拋出，球的運動軌跡如圖所示，a、b、c、d為軌跡上的點，其中a、c兩點高度相同，不計空氣阻力，則籃球在(A)A．a(chǎn)、c兩點的動能相等B．a(chǎn)點的機械能比d點機械能大C．a(chǎn)點動能比d點動能大D．b點的動能最大【解析】籃球的質(zhì)量不變，則重力勢能大小取決于高度，由圖知hb＞ha＝hc＞hd，所以籃球在b點的重力勢能最大，a點和c點的重力勢能相等，d點的重力勢能最?。徊挥嬁諝庾枇?，籃球在a、b、c、d各點的機械能相等；籃球在空中運動時沒有發(fā)生彈性形變，不考慮彈性勢能，則機械能等于動能與重力勢能之和，b點的重力勢能最大，則b點的動能最??；d點的重力勢能最小，則d點的動能最大；a、c兩點的高度相等，重力勢能相等，且機械能相等，所以a、c兩點的動能相等，故A正確，B、C、D錯誤。5.一顆番茄從手中由靜止開始下落，撞擊水面時濺起許多水珠(如圖)，同時番茄仍有較大速度并繼續(xù)下沉。若不計一切機械能損耗，番茄從開始下落至剛好浸沒時減少的勢能(B)A．等于所有濺起的水珠在撞擊過程中增加的機械能總和B．大于所有濺起的水珠在撞擊過程中增加的機械能總和C．等于所有濺起的水珠在空中上升過程中增加的機械能總和D．小于所有濺起的水珠在空中上升過程中增加的機械能總和【解析】番茄從開始下落至剛好浸沒時，此時番茄仍有較大速度，末狀態(tài)與初狀態(tài)相比，番茄的速度增大，其動能增大；番茄的高度減小，重力勢能減??；同時濺起許多水珠，則這些水珠的動能和重力勢能都增大(即所有濺起的水珠的機械能增大)；不計一切機械能損耗，根據(jù)機械能守恒定律可知，此過程中番茄減少的勢能＝番茄增加的動能＋所有濺起的水珠在撞擊過程中增加的機械能總和，所以番茄減少的勢能大于所有濺起的水珠在撞擊過程中增加的機械能總和。6．如圖，輕質(zhì)彈簧豎直放置，下端固定于地面，上端位于O點時彈簧恰好不發(fā)生形變?，F(xiàn)將一小球放在彈簧上端，再用力向下把小球壓至圖中A位置后由靜止釋放，小球?qū)⒇Q直向上運動并脫離彈簧，不計空氣阻力，則小球(C)A．運動至最高點時，受平衡力作用B．被釋放瞬間，所受重力大于彈簧彈力C．從A點向上運動過程中，速度先增大后減小D．從O點向上運動過程中，重力勢能轉(zhuǎn)化為動能【解析】A、不計空氣阻力，小球在最高點時只受重力作用，不是平衡狀態(tài)，故A錯誤；B、小球被釋放后沿豎直方向加速向上運動，故釋放瞬間，所受重力小于彈簧彈力。故B錯誤；C、不計空氣阻力，小球在從A點向上運動到O點的過程中，受到兩個力的作用，一個是豎直向下的重力，一個是豎直向上的彈力，開始向上運動時，彈力大于重力，小球所受合力方向向上，速度不斷增大；當(dāng)彈力小于重力時，其所受合力方向向下，速度不斷變小。當(dāng)離開O點后，小球只受重力作用，力的方向與小球運動方向相反，速度繼續(xù)減小。故其速度先增大后減小，故C正確；D、從O點向上運動過程中，小球的質(zhì)量不變，速度變小，同時高度升高，故動能減小，重力勢能增加，所以動能轉(zhuǎn)化為重力勢能。故D錯誤。7．乒乓球發(fā)球機在同一高度以相同的初速度朝不同方向分別發(fā)出a、b、c三個球，若不計空氣阻力，則落到水平桌面時三者的速度大小關(guān)系是(D)A．va＞vb＞vcB．vb＞vc＞vaC．va＞vc＞vbD．va＝vb＝vc【解析】乒乓球發(fā)球機在同一高度以相同的初速度朝不同方向分別發(fā)出a、b、c三個球，由于高度和速度都相同，則機械能是相同的；不計空氣阻力，三個小球的機械能是守恒的，所以三個小球到達(dá)桌面時的機械能相同，由于高度相同，重力勢能相同，則動能相同，速度相同。8.【中考?福建】踢毽子是一項有益的體育活動。如圖所示，毽子某次被踢出后，豎直上升經(jīng)過某一位置時，毽子的動能和重力勢能分別為Ek1和Ep1，下落經(jīng)過同一位置時，毽子的動能和重力勢能分別為Ek2和Ep2，則(B)A．Ek2﹥Ek1B．Ek2﹤Ek1C．Ep2﹥Ep1D．Ep2﹤Ep1【解析】考慮空氣阻力，毽子的機械能總量減少，下落時經(jīng)過同一位置，重力勢能不變，動能減少。9．如圖甲所示，小球從豎直放置的彈簧上方一定高度處由靜止開始下落，從a處開始接觸彈簧，壓縮至c處時彈簧最短。從a處至c處的過程中，小球在b處速度最大。小球的速度v和彈簧被壓縮的長度ΔL之間的關(guān)系如圖乙所示。不計空氣阻力，則從a處至c處的過程中，下列說法中正確的是(C)A．小球所受重力始終大于彈簧的彈力B．小球的重力勢能先減小后增大C．小球減少的機械能轉(zhuǎn)化為彈簧的彈性勢能D．小球的動能一直減小【解析】當(dāng)小球速度減小時，重力小于彈力，A錯誤；小球高度一直減小，質(zhì)量不變，因而其重力勢能一直減小，故B錯誤；小球減少的機械能用來克服彈簧的彈力做功，轉(zhuǎn)化為彈簧的彈性勢能，故C正確；從a處到b處，小球速度增大，動能增大，故D錯誤。10．如圖所示，物體沿斜面從頂端勻速下滑至底端。在這個過程中，物體的速度v、通過的距離s、機械能E和動能Ek隨時間t的變化如圖所示，則錯誤的是(C)【解析】物體做勻速運動，速度不隨時間變化，故A正確；速度不變時，物體通過的路程與時間成正比，圖象為過原點的直線，故B正確；物體下滑過程中，速度、質(zhì)量不變，高度降低，可知動能不變、重力勢能減小，機械能減小，故C錯誤、D正確。11.如圖所示，某同學(xué)坐在輪胎上從雪道的A點由靜止開始滑下，經(jīng)最低點B滑行到右邊坡道的最高點C，輪胎與雪道之間有摩擦力存在。從A到C的過程中(D)A．重力勢能一直減少B．動能一直減少C．動能一直增加D．機械能一直減少【解析】某同學(xué)從A到B的過程中，高度變小，質(zhì)量不變，重力勢能變?。凰俣茸兇?，質(zhì)量不變，動能變大；從B到C的過程中，高度變大，質(zhì)量不變，重力勢能變大；速度變小，質(zhì)量不變，動能變??；由于輪胎與雪道之間有摩擦力存在，克服摩擦力做功，機械能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，機械能會變少；故從A到C的過程中，動能先變大后變小，重力勢能先變小后變大，機械能一直變少，D正確。12.在蹦床比賽中，運動員從高處落到蹦床上又被彈起，該過程中有關(guān)機械能及其轉(zhuǎn)化的說法正確的是(C)A．運動員上升到最高點時重力勢能為零B．運動員下降過程中機械能增大C．運動員從高處下落到蹦床前，重力勢能轉(zhuǎn)化為動能D．運動員彈離蹦床后，上升的過程中，彈性勢能轉(zhuǎn)化為動能【解析】運動員上升到最高點時，有一定的高度，重力勢能不為零，故A錯誤；運動員下降過程中，會克服空氣阻力做功，機械能減小，故B錯誤；運動員從高處下落到蹦床前，高度變小，質(zhì)量不變，重力勢能減??；速度變大，質(zhì)量不變，動能變大，重力勢能轉(zhuǎn)化為動能，故C正確；運動員彈離蹦床后只有重力勢能和動能的轉(zhuǎn)化，上升的過程中，高度變大、速度變小，質(zhì)量不變，則動能變小，重力勢能變大，動能轉(zhuǎn)化為重力勢能，故D錯誤。13．如圖所示，小球從距離地面一定高度的O點沿x軸豎直落下，不計空氣阻力，圖象表示小球某種形式的能量E隨下落高度x的變化情況。E可能表示小球的(A)A．動能B．彈性勢能C．機械能D．重力勢能【解析】如題圖所示，橫坐標(biāo)代表的是能量E，縱坐標(biāo)代表的是物體下落的高度x。由圖可知隨著高度的減小，該能量是增加的，故選A。14．在中考體育考試中，小剛投出的實心球在空中的運動軌跡如圖所示，若不考慮空氣阻力，則實心球從離開手后到最高點的過程中，球受________個力的作用，球的機械能________(填“增大”“減小”或“不變”)，在最高點時，球的動能______(填“大于”或“等于”)零。實心球下落時，越來越快是因為____________能轉(zhuǎn)化為______能?！敬鸢浮恳?或1)；不變；大于；重力勢；動。【解析】不考慮空氣阻力，實心球離開手后，手的作用力消失，實心球由于具有慣性會向前飛行，此過程中只受到豎直向下的重力；球的機械能總量保持不變；球在最高點時，仍有向前的速度，所以動能大于零。實心球下落時，質(zhì)量不變，高度變小，重力勢能變小，重力勢能轉(zhuǎn)化為動能，動能越來越大，速度越來越快。15．2016年5月6日，長沙磁懸浮列車試運營，讓中國成為世界上少數(shù)幾個掌握中低速磁懸浮列車技術(shù)的國家之一。磁懸浮列車有很多優(yōu)點，爬坡能力也比傳統(tǒng)軌道交通工具強，所以在設(shè)計軌道時可以做大“節(jié)能坡”，充分利用列車在上下坡時的機械能轉(zhuǎn)化以達(dá)到______的目的。當(dāng)磁懸浮列車從“節(jié)能坡”上向下運動時，__________能轉(zhuǎn)化為動能?！敬鸢浮抗?jié)能；重力勢【解析】由題意可知，將軌道設(shè)計成“節(jié)能坡”，車輛進(jìn)站時要上坡，把動能轉(zhuǎn)化為勢能儲存起來，同時達(dá)到停車的目的；出站時要下坡，又把重力勢能轉(zhuǎn)化動能，提高速度，達(dá)到節(jié)約能源目的。16．如圖，在一個金屬罐的蓋和底各開兩個小洞。將小鐵塊用細(xì)繩綁在橡皮筋的中部穿入罐中，橡皮筋兩端穿過蓋和底的小洞并固定起來，使小鐵塊懸于罐體內(nèi)。做好后將罐子從不太陡的斜面滾下，罐子和小鐵塊的動能會轉(zhuǎn)化為橡皮筋的__________，滾動一段時間后罐子停下來，然后再沿斜面向上滾動，此時罐子的重力勢能會________(填“增大”“減小”或“不變”)?！敬鸢浮繌椥詣菽茉龃蟆窘馕觥拷饘俟薏惶傅男泵嫔蠞L下，是從最高處滾下時，金屬罐先由慢到快、后由快到慢滾到最低點，上面一段滾動主要是重力勢能減小，金屬罐的動能和橡皮筋的彈性勢能增加；下面一段滾動主要是重力勢能和金屬罐的動能減小，橡皮筋的彈性勢能增加；金屬罐在斜面上滾到最低處時，橡皮筋形變到最大程度，具有較大彈性勢能。在橡皮筋恢復(fù)的過程中，金屬罐會由斜面底部自動滾上去。從最低處滾上時，金屬罐先由慢到快、后由快到慢滾到最高點，下面一段向上滾動主要是橡皮筋的彈性勢能減小，金屬罐的動能和重力勢能增加；向上面一段滾動主要是橡皮筋的彈性勢能和金屬罐的動能減小，重力勢能增加。17．如圖所示，a、b為豎直向上拋出的小石塊在上升過程中動能和重力勢能隨高度變化的兩條圖線(不計空氣阻力)，其中________是動能—高度關(guān)系圖線，小石塊達(dá)到的最大高度為________m，小石塊在最高點時的機械能為________J。【答案】a；4；2【解析】b圖線表示：高度越高，能量越大，故b圖線表示的是重力勢能與高度的關(guān)系。不計空氣阻力，小石塊上升時，動能全部轉(zhuǎn)化為重力勢能，動能減小，重力勢能增大，故a圖線表示的是動能與高度的關(guān)系。由圖可知，小石塊到達(dá)的最大高度是4m，此時其動能為0J，重力勢能為2J，由于機械能＝動能＋勢能，故此時其機械能為2J。18．如圖所示，將兩根相同的輕質(zhì)彈簧固定在水平地面，甲、乙兩鋼球(m甲＞m乙)正對彈簧從同一高度h同時自由下落，兩球接觸彈簧并向下壓縮彈簧。請回答下列問題：(1)當(dāng)各自速度達(dá)到最大值的位置時，哪個球使彈簧形變程度更大？(2)若兩球各自再繼續(xù)向下運動相同的距離時，它們所受的合力分別為F甲和F乙，請判斷F甲和F乙的大小關(guān)系，并說明理由。(整個過程均在彈簧的彈性限度內(nèi)，不計空氣阻力)【答案】（1）解：甲球使彈簧形變程度更大。（2）F甲＝F乙。理由：球的速度達(dá)到最大值時，球受到的重力等于受到的彈力，在速度最大處再向下運動相同的距離，由于在彈性限度內(nèi)彈簧的壓縮量跟受到的壓力成正比，所以甲彈簧和乙彈簧再次發(fā)生的彈性形變相同，再次產(chǎn)生的彈力相同，這個再次產(chǎn)生的彈力即合力，所以甲、乙所受的合力相等，即F甲＝F乙。【解析】（1）球在下落過程中，球的速度達(dá)到最大值時，球受到的重力等于受到的彈力，甲的重力大受到的彈力大，甲彈簧發(fā)生的彈性形變大。（2）球在速度最大處球的重力等于受到的彈力；在彈性限度內(nèi)彈簧的壓縮量跟受到的壓力成正比，在最大速度處再下降相同的距離，彈簧再次發(fā)生的形變相同，受到的彈力增加量相同，這個彈力增加量即是球受到的合力。19.趣味蹦床可以有效鍛煉小朋友的平衡能力。如圖所示，小華離開蹦床上升過程中，經(jīng)過A點(動能為E1)后到達(dá)最高點B，從B點下落時，再次經(jīng)過A點(動能為E2)。不計空氣阻力，請回答：(1)從A上升到B的過程中，小華的重力勢能如何變化？(2)E1和E2的大小關(guān)系，并說明判斷依據(jù)。解：(1)變大。(2)E1＝E2；不計空氣阻力，小華的機械能是守恒的，即上升過程中的A點和下落過程中的A點的機械能是相同的，由于A點的高度不變，小華的質(zhì)量不變，重力勢能不變，所以動能是相同的。【解析】（1）從A上升到B的過程中，小華的質(zhì)量不變，高度變大，所以重力勢能變大；（2）機械能等于動能與勢能的總和；不計空氣阻力時，物體在豎直方向運動時機械能是守恒的。類型二探究動能和勢能的影響因素1．在“探究影響動能大小的因素”實驗中，如圖a、b、c所示，讓質(zhì)量為m、2m的兩個小球分別從斜面上由靜止?jié)L下，小球撞擊放在水平木板上的木塊，使木塊滑動，虛線位置為木塊滑動一段距離后停止的位置。(1)小球動能是由__________(填某種能量)轉(zhuǎn)化來的。(2)實驗中通過________________反映小球動能的大小。(3)比較____________兩圖進(jìn)行的實驗，可以探究小球的動能與速度的關(guān)系。(4)比較a、b兩圖進(jìn)行的實驗，可以得到小球的動能隨質(zhì)量增大而________?！敬鸢浮?1)重力勢能(2)木塊滑動的距離(3)a、c(ac也正確)(4)增大【解析】(1)實驗中，小球從高處滑下，重力勢能轉(zhuǎn)化為動能；(2)實驗中通過比較木塊滑動的距離來反映小球動能的大??；(3)探究小球的動能與速度的關(guān)系，應(yīng)控制質(zhì)量相同，速度不同，應(yīng)使質(zhì)量相同的小球從不同的高度滾下，故選a、c兩圖；(4)比較a、b兩圖進(jìn)行的實驗，質(zhì)量不同的小球從相同高度滾下，質(zhì)量大的小球推動木塊運動的距離遠(yuǎn)，故結(jié)論為：小球的動能隨質(zhì)量增大而增大。2．興趣小組的同學(xué)認(rèn)為車禍的危害程度與汽車的動能大小有關(guān)，于是他們進(jìn)行了如下探究：【提出問題】汽車的動能大小跟什么因素有關(guān)？【猜想假設(shè)】由“十次車禍九次快”可猜想：汽車的動能可能跟________有關(guān)；由“安全駕駛莫超載”可猜想：汽車的動能可能跟________有關(guān)?！具M(jìn)行實驗】他們做了如圖所示的三次實驗：用金屬球模擬汽車，讓金屬球從斜槽的某一高度由靜止開始滾下，碰到水平面上的物塊，將物塊撞出一段距離。物塊被撞擊得越遠(yuǎn)，說明金屬球到達(dá)水平面時的動能就越____。【分析論證】分析甲、丙兩圖的實驗現(xiàn)象，可以初步得到的結(jié)論是______________________________________?！緦嵺`應(yīng)用】用甲、乙兩圖的實驗現(xiàn)象所得到的結(jié)論，可以解釋汽車________(填“超載”或“超速”)行駛時危險性大的原因?！敬鸢浮俊静孪爰僭O(shè)】速度；質(zhì)量；【進(jìn)行實驗】大；【分析論證】質(zhì)量一定時，物體的速度越大，動能越大；超載。【解析】“十次車禍九次快”指的是汽車的動能與速度有關(guān)，“安全駕駛莫超載”指的是汽車的動能與質(zhì)量有關(guān)；物塊被撞擊得越遠(yuǎn)，說明物塊在水平面做的功越多，那么金屬球到達(dá)水平面時的動能就越大。分析甲、丙兩圖可知，此時物體的質(zhì)量相等，到達(dá)水平面的速度不同，甲圖小球到達(dá)水平面的速度越大，物體被撞擊得更遠(yuǎn)，說明質(zhì)量一定時，物體的速度越大，動能越大。分析甲、乙兩圖可知，此時物體的質(zhì)量不相等，初始速度相同，甲圖小球的質(zhì)量越大，物體被撞擊得更遠(yuǎn)，可以解釋汽車超載行駛時危險性大的原因。3．某同學(xué)在體育活動中，從鉛球下落陷入沙坑的深度情況猜想到：物體的重力勢能可能與物體的質(zhì)量、下落高度和運動路徑有關(guān)。于是設(shè)計了如圖所示的實驗：用大小、形狀相同的A、B、C、D四個鉛球，其中A、C、D三球的質(zhì)量為m，B球質(zhì)量為2m，讓A、B兩球從距沙坑表面高H處靜止下落，C球從距沙坑表面高2H處靜止下落，D球從距沙坑表面高2H的光滑彎曲管道上端靜止滑入，最后從管道下端豎直落下(球在光滑管道中運動的能量損失不計)。實驗測得A、B兩球陷入沙坑深度分別為h1和h2，C、D兩球陷入沙坑深度均為h3，且h1＜h2＜h3。(1)本實驗中，鉛球的重力勢能大小是通過____________________來反映的。(2)比較A、B兩球，發(fā)現(xiàn)B球陷入沙坑深度更大，由此可得出結(jié)論：當(dāng)下落高度一定時，____________________________。(3)比較__________兩球，發(fā)現(xiàn)C球陷入沙坑深度更大，由此可得出結(jié)論：當(dāng)物體質(zhì)量相同時，下落的高度越高，物體的重力勢能越大。(4)比較C、D兩球，發(fā)現(xiàn)兩球運動的路徑不同，但陷入沙坑深度相同，由此可得出結(jié)論：物體的重力勢能與物體運動的路徑________(填“有關(guān)”或“無關(guān)”)。【答案】(1)鉛球陷入沙坑的深度(2)質(zhì)量越大，物體的重力勢能越大(3)A、C(4)無關(guān)【解析】（1）本實驗應(yīng)用了轉(zhuǎn)換法，即用球陷入沙的深度代表鉛球的重力勢能大?。唬?）比較A、B兩球，發(fā)現(xiàn)B球陷入沙深度更大，因為兩球高度相同，而B球質(zhì)量大，故由此可得出結(jié)論：當(dāng)下落高度一定時，質(zhì)量越大，重力勢能越大．（3）比較A和C兩球，質(zhì)量相同，而C球高度更高，所以得出：當(dāng)物體質(zhì)量相同時，下落的高度越高，物體的重力勢能越大．(4)C、D兩球的質(zhì)量相同，下落高度也相同，兩球的運動路徑不同，但陷入沙坑深度相同，由此可見：物體的重力勢能與物體運動的路徑無關(guān)。4．在探究“動能和重力勢能相互轉(zhuǎn)化”的實驗中，采用如圖所示的實驗裝置。用細(xì)線把一個質(zhì)量為m的小球懸掛起來，將小球從位置B拉到位置A，由靜止釋放小球，觀察小球從A→B→C的過程中的高度和速度的變化，并測出了小球在A、B、C三個位置時動能和重力勢能的值，從而分析這一過程中動能和重力勢能之間的轉(zhuǎn)化，數(shù)據(jù)如表所示。運動過程或位置AA→BBB→CC動能Ek/J0增加4.98減少0重力勢能Ep/J5.00減少0增加4.97(1)小球在圖中的C位置，受到________個力的作用。(2)從實驗中可以看出，小球從A→B的過程中速度不斷增加，高度不斷降低，這個過程中是重力勢能逐漸轉(zhuǎn)化為________；在能量轉(zhuǎn)化的過程中，機械能在逐漸減少，這