1、课时训练(二十)机械能(限时:25分钟)一、选择题1.2023湘西跳伞运动员在空中匀速下落的过程中()A. 重力势能减小B.动能增加C.机械能增加 D.机械能不变2.2023常州北京世园会上,车身离地30 cm高的电动无人扫地车(如图K20-1所示)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()图K20-1A. 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3.2023临沂如图K20-2所示是运动员参加射箭比赛时的场景,下列说法错误的是()图K20-2A. 运动员将弓举起的过程对弓做功B.弓被拉得越弯,产生的弹力越
2、小C.弓被拉得越弯,弹性势能越大D.箭被射出说明力可以改变物体的运动状态4.2023桂林如图K20-3所示,物块在光滑斜面上由静止开始下滑,依次经过a、b两个点,不计空气阻力,比较物块在a、b两点的能量,下列说法正确的是()图K20-3A. 物块在a点动能大B.物块在b点动能大C.物块在b点重力势能大D.物块在a、b两点的重力势能一样大5.2023长沙下列有关机械能及其转化的说法正确的是()A. 弯弓射箭,箭的动能转化为弓的弹性势能B.拦河大坝使上游的水位升高,提高了水的重力势能C.蹦床运动员从高处落下,其动能转化为重力势能D.人造卫星从近地点飞向远地点时势能减小,动能增大6.2023深圳如图
3、K20-4所示,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()图K20-4A. 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7.2023临沂如图K20-5所示,在“探究动能的大小跟哪些因素有关”的实验中,下列说法正确的是()图K20-5A. 实验所用斜面和水平面都必须是光滑的B.木块向前滑行的过程中机械能保持不变C.小球质量越大,到达斜面底端的速度越大D.木块被撞击后滑行得越远,说明小球的动能越大8.2023安徽如图K20-6所示,在光滑的水平台面上,一轻弹簧左端
4、固定,右端连接一金属小球,O点是弹簧保持原长时小球的位置。压缩弹簧使小球至A位置,然后释放小球,小球就在AB间做往复运动(已知AO=OB)。小球从A位置运动到B位置的过程中(空气阻力不计),下列判断正确的是()图K20-6A. 小球的动能不断增加B.弹簧的弹性势能不断减少C.小球运动到O点时的动能与此时弹簧的弹性势能相等D.在任一位置弹簧的弹性势能和小球的动能之和保持不变9.2023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K20-7所示。下列说法正确的是()图K20-7A. 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
5、.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二、填空题10.2023东营某汽车在平直公路上由于行驶速度过快,能大,危害性就大,为防止意外,汽车不能超速行驶。乘客必须使用安全带,一旦发生碰撞,车身就停止运动,而乘客身体由于会继续向前运动造成伤害。11.2023无锡如图K20-8所示,将钢锯条固定在桌面边缘,将棋子放在钢锯条的端部,然后用手将钢锯条的端部压下一段距离,松手后,棋子会被弹起一定的高度,此过程中,钢锯条的弹性势能转化为棋子的势能,增加钢锯条被下压的距离,发现棋子被弹起的高度增加,实验表明,物体的越大,它的弹性势能越大。
6、图K20-812.2023武威迄今为止,我国已发射40余颗北斗导航卫星。若某卫星沿椭圆轨道绕地球运行,如图K20-9所示,则卫星从远地点向近地点运行的过程中,能转化为能。图K20-913.如图K20-10所示的单摆,如果不考虑空气阻力的影响,小球将在ABC间不停地往复运动。小球从A运动到B的过程中,机械能(选填“逐渐变小”或“保持不变”);绳子的拉力对小球(选填“做功”或“不做功”)。图K20-1014.2023咸宁甲、乙是两个完全相同的网球。如图K20-11所示,在同一高度同时以大小相等的速度,将甲球竖直向下抛出、乙球竖直向上抛出,不计空气阻力。抛出时两球机械能(选填“相等”或“不相等”);
7、落地前的运动过程中,甲球的动能(选填“增大”“不变”或“减小”),乙球的机械能(选填“增大”“先增大后减小”“不变”或“减小”)。图K20-11三、解答题15.2023深圳如图K20-12所示,图甲是探究“阻力对物体运动的影响”的实验装置,让同一小车从斜面上相同的高度由静止滑下,在粗糙程度不同的水平面上运动。图乙是探究“物体的动能跟哪些因素有关”的实验装置,让同一钢球从斜面上不同的高度由静止滚下,碰到同一木块上。请回答:图K20-12(1)甲实验中,小车在水平面上运动时,在竖直方向上受到的力有和;在水平方向上受到摩擦力,且摩擦力越小,小车的速度减小得越。从而可以推理:如果运动的物体不受力,它将
8、。(2)乙实验中的研究对象是(选填“钢球”或“木块”),实验目的是探究物体的动能大小与的关系。16.2023娄底如图K20-13所示是探究物体的动能大小与哪些因素有关的实验装置图。其中,mA=mBhB。图K20-13(1)实验中,探究的动能是指。(填序号)A. 小球在斜面上的动能B.小球撞击木块时的动能C.小球撞击木块后的动能D.木块被小球撞击后的动能(2)使质量相同的小球从斜面上不同高度处自由滚下,是为了探究动能大小与的关系。(3)在做了“探究物体动能大小与哪些因素有关”的实验后,有些同学对“质量不同的小球从同一光滑斜面同一高度由静止开始滚下,刚到达底部时的速度大小相等”有疑惑,小明设计了如
9、图K20-14所示的实验:让质量不同的小球A、C同时从同一高度由静止开始沿光滑斜面滚下,观察和比较两球相对运动情况,若C球相对于A球_(选填“运动”或“静止”),就可以说明任一时刻两球的速度大小相等。图K20-14(4)完成实验后,同学们还联想到以前学习牛顿第一定律时,也用到了斜面:让同一小车从同一斜面的同一高度由静止滑下,在三个不同的表面上能滑动的距离不同(如下表所示),小车在这三个表面上滑行的过程中克服摩擦力做功 (选填“相等”或“不相等”)。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17.小夏同学在体育活动中,从铅球下落陷入沙坑的深度情况受到启发,并产生了如下猜想。猜想一
10、: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的下落高度有关;猜想三:物体的重力势能与物体的运动路径有关。为此小夏设计了如图K20-15所示的实验:用大小、形状相同的A、B、C、D四个铅球分别从距离沙表面某高度处静止释放,其中D球从光滑弯曲管道上端静止滑入,最后从管道下端竖直落下(球在光滑管道中运动的能量损失不计)。图K20-15实验数据如下表:实验序号铅球代号铅球质量/g下落高度/m陷入沙中的深度/mA2000.50.1B4000.50.25C20010.2D20010.2(1)本实验中,采用的研究问题的方法是。(写出一种方法即可)(2)本实验中,铅球的重力势能大小是通过来反
11、映的。(3)为验证猜想二,应比较实验(填实验序号)。得到的结论是当物体质量相同时, 。(4)比较,得到的结论是 。(5)经进一步实验和分析,小夏大胆给出重力势能(Ep)的表达式“Ep=mgh”,并去办公室询问了老师,得以证实。小夏高兴不已,回到教室后,根据学过的知识又算出了各小球落到沙表面时的动能,其中B球的动能为J。(忽略空气阻力,g取10 N/kg)【2023学年参考答案】1. A2.D解析电动无人扫地车匀速行驶时速度不变,车身离地面的高度不变,当电动无人扫地车将地面上的落叶吸入车内时,车整体的总质量变大,则车整体的动能和重力势能都变大,D选项符合题意。3.B4.B5.B解析将弓拉弯时,人
12、对弓做功,弓形状发生改变,产生了弹性势能;松手后,弓恢复原状时对箭做功,使箭的速度变大,即增加了箭的动能,故A错误。蹦床运动员从高处落下,运动员的质量不变,速度增大,动能增大,同时高度减小,所以重力势能减小,故是将重力势能转化为动能,故C错误。人造卫星由近地点向远地点运动时,质量不变,高度增大,势能增大;速度变小,动能变小,故D错误。6.B7.D8.D解析由题知,O点是弹簧保持原长时小球的位置,则AO段弹簧处于压缩状态,OB段弹簧处于拉伸状态;小球从A运动到O的过程中,弹簧逐渐恢复原状,形变程度变小,弹性势能变小,小球所受弹力方向向右,速度不断增大,动能变大,此过程中弹性势能转化为动能;到达O
13、点时,弹簧恢复原长,弹性势能为零,小球所受弹力为零,此时速度最大,动能最大;小球从O运动到B的过程中,弹簧被拉长,形变程度变大,弹性势能变大,此时小球所受弹力方向向左,速度不断减小,动能变小,此过程中动能转化为弹性势能;则小球从A位置运动到B位置的过程中,小球的动能先增加后减少,故A错误。由以上分析知,小球从A位置运动到B位置的过程中,弹簧的弹性势能先减少后增大,故B错误。由以上分析知,小球运动到O点时的动能(最大)与此时弹簧的弹性势能(为零)不相等,故C错误。水平台面光滑,且AO=OB,说明没有机械能转化为内能,小球和弹簧组成的整体机械能守恒,所以在任一位置弹簧的弹性势能和小球的动能之和保持不变,故D正确。9.C解析皮球经过同一高度的A、B两点时由于空气阻力的影响B处动能小于A处的动能,故A错误;皮球第一次反弹后到达最高点P点时竖直方向上速度为零,但是水平方向上由于继续向右移动,因此水平方向速度不为0,故B错误;皮球由于受到空气阻力的影响,机械能逐渐减小,因此从C到达D时,机械能也存在损失,故C正确;若将皮球表面涂黑,由于空气阻力影响,M、N两点的机械能不相等,皮球形变程度不同,因而留下的两个黑色圆斑大小也是不一样的,且M处较大,故D错误。10.动惯性11.重力弹性形变解析发生形变的钢
