3.2 机械能 同步练习（含解析）

机械能
一、选择题
1．小金任体育考试中测试“引体向上”，关于“引体向上”下列说法中正确的是（　　）
A．身体悬挂不动时，机械能为零
B．身体上升时，重力做功，势能减少
C．身体下降时，重力做功，势能增加
D．身体上升时，克服重力做功，势能增加
2．2020年12月1日，嫦娥五号月球探测器成功着陆月面，它实现了我国首次月球无人取样返回。着陆过程的最后阶段是减速下降。嫦娥五号减速下降时(
)
A．动能增大，势能减小
B．动能不变，势能减小
C．动能减小，势能减小
D．动能减小，势能不变
3．如图所示，甲、乙是两个完全相同的网球，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，不计空气阻力，则下列说法正确的是（
）
A．甲球在空中下落时，重力势能增大，动能减小
B．乙球上升过程中，重力势能转化为动能
C．抛出时甲、乙两球的机械能相等
D．抛出时甲球的动能小于乙球的动能
4．如图所示是北斗导航系统某一卫星的轨道示意图。已知该卫星沿椭圆轨道绕地球运行的过程中机械能守恒。该卫星从远地点向近地点运行过程中，重力势能、动能、速度的变化是（
）
A．重力势能增加、动能减小、速度减小
B．重力势能增加、动能减小、速度不变
C．重力势能减小、动能增加、速度增加
D．重力势能不变、动能不变、速度不变
5．“轰-6N”国产新型远程战略轰炸机，可以在空中水平匀速直线飞行的过程中给战斗机进行空中加油，在加油过程中，“轰-6N”的动能和势能变化情况为（
）
A．动能不变，重力势能不变
B．动能减少，重力势能增加
C．动能不变，重力势能增加
D．动能减少，重力势能减少
6．2020年1月27日，科比不幸遭遇直升机事故，他竭尽全力的追求精神激励了很多人勇往直前。如图是科比在比赛中的情景，下面说法不正确的是（不计空气阻力）（　　）
A．科比腾空投篮时，受到平衡力的作用
B．篮球下落刚接触地面时，速度最大，动能最大
C．传出去的篮球，在空中运动时只受重力的作用
D．科比抱着篮球在空中运动，以人为参照物，球是静止的
7．2021年3月15日早晨，天问一号着落巡视器已经成功着落火星，想要稳定的降落到火星的表面，首要的问题就是要让高速飞行的天问一号减速，整个减速过程主要分为气动减速、降落减速、动力减速三个阶段。下列说法不符合实际的是（
）
A．在减速的过程中天问一号动能减小
B．天问一号在减速的过程中机械能守恒
C．巡视器着陆前要减速，因为与火星大气摩擦会生热
D．由于火星上气体的密度只有地球的百分之一，所以第一阶段气动减速的效果十分有限
8．如图展示了四项我国古代劳动人民的智慧成果，其中都涉及到一定的科学知识。下列说法中正确的是（　　）
A．孔明灯在竖直上升过程中只受重力
B．司南能够指南北是利用了地磁场对磁体的作用
C．拉开的弓将箭射出的过程中，弓的重力势能转化为箭的动能
D．火箭点火后产生的气体对火箭的作用力与火箭对气体的作用力是一对平衡力
9．科学研究常常采用转换、模型等方法，下列实验中与其他三个所采用的研究方法不同的是（　　）
A．甲图研究影响动能大小的因素
B．乙图研究影响压力作用效果的因素
C．丙图研究板块的张裂
D．丁图证明动物呼吸作用消耗氧气产生二氧化碳
10．如图所示为游乐园的过山车运行的情，在过山车从高处加速滑下的过程中，下列说法正确的是（　　）
A．动能减小，势能减小
B．动能减小，势能增加
C．动能增加，势能增加
D．动能增加，势能减小
11．如图是一个光滑的轨道。某只小球从轨道的O点出发，由静止开始下滑，小球始终没有离开轨道，你认为小球最远可以运动到（
）
A．a点
B．b点
C．c点
D．d点
12．如图所示，斜面与水平面在M点相连，弹簧左端固定在竖直墙壁上，N点是弹簧自然伸长的位置。斜面与水平面光滑，忽略空气阻力。当物块从斜面上P点由静止滑下，与弹簧碰撞后若又返回到P点。则下列描述错误的是（
）
A．物块从M向P运动过程中，机械能减少
B．物块从N向M运动过程中，动能不变
C．物块从P向M运动过程中，重力势能减少
D．弹簧被压缩最短时，弹簧的弹性势能最大
13．由中国自行设计研制的蟒式全地形双节履带车（如图）最大的特点是在极其恶劣的气候条件下，能自由穿行于水上、雪地、沙漠、沼泽、丘陵、森林等地带。下列关于全地形车的叙述正确的是（　　）
A．全地形车的履带加宽是为了增大压强
B．全地形车在水面上匀速前进时，其浮力大于重力
C．停在水平路面上的全地形车的重力和地面对它的支持力是一对相互作用力
D．全地形车匀速爬坡过程中，其机械能逐渐增大
14．一个小球竖直上抛，最后掉落到地面，落地前高度随时间的变化如图所示，则小球重力势能最小的是（　　）
A．1点
B．2点
C．3点
D．4点
二、填空题
15．滚摆从如图的位置1静止释放，下降经过位置2继续下降，再上升到达最高点位置3。在这三个位置中，滚摆机械能最大的位置是______，你的依据是______。
16．如图所示，在竖直平面内用轻质细线悬挂一个小球，将小球拉至A点，使细线处于拉直状态，由静止开始释放小球，不计摩擦和空气阻力，小球可在A、F、B三点间来回摆动，小球从A点摆到F点球的动能和重力势能如何转化______；当小球摆到F点时，受到的力______（选填“是”或“不是”）平衡力；当小球摆到B点时，细线恰好断开，则小球将沿______方向运动。
17．小明和小亮在操场上玩耍时发现水平抛出的几个物体落地时间有差异，善于观察的他们想知道：水平抛出物体的这个“落地时间”与什么因素有关呢？思考讨论后他们提出了如下猜想：
猜想一：与抛出物体的质量有关；
猜想二：与水平抛出的速度有关；
猜想三：与水平抛出点的离地高度有关。
为了验证以上猜想，他们从实验室借来能控制发射速度的弹射器、两个质量不同的小钢球、刻度尺、电子秒表等实验器材，依照物理学习中的科学方法，在老师的帮助下进行了实验探究，得到如下表所示的实验数据。请你通过分析问答以下问题：
实验
序号
钢球质量m/kg
抛出点离地高度h/m
水平抛出的速度v(m/s)
落地时
间t/s
落地点与抛出点的水平距离
x/m
1
10
2
1
0．64
0．64
2
20
2
1
0．64
0．64
3
10
2
2
0．64
1．28
4
10
4
2
0．91
1．82
（1）为了验证猜想一，应选用实验序号为______两组实验进行对比分析；
（2）为了验证猜想二，应选用实验序号为________两组实验进行对比分析：
（3）为了验证猜想三，应选用实验序号为______两组实验进行对比分析：
（4）可以得出实验结论：水平抛出的钢球落地时间与_______有关，与________无关。同时还可得出“落地点与抛出点的水平距离和_______有关”的实验结论。
试卷第2页，总3页
参考答案
1．D
【详解】
A．身体悬挂不动时，因为身体被举高，具有重力势能，故A错误；
B．身体上升时，在重力的方向上移动了距离，重力做功；高度增大，重力势能增大，故B错误；
C．身体下降时，在重力的方向上移动了距离，重力做功；高度减小，重力势能减小，故C错误；
D．身体上升时，克服重力做功；高度增大，重力势能增大，故D正确。
故选D。
2．C
【详解】
减速下降，同一个物体质量不变，速度减小高度减小，故动能和重力势能减小，故选C。
3．C
【详解】
A.甲球在空中下落时，质量不变，速度增大，所以动能增大；质量不变，高度减小，所以重力势能减小，故A错误；
B.乙球上升过程中，质量不变，速度减小，所以动能减小；质量不变，高度增大，所以重力势能增大，是动能转化为重力势能，故B错误；
C.抛出时，甲、乙两球质量相等，速度相等，所以动能相等；质量相等，高度相等，所以重力势能相等；动能和势能统称为机械能，所以机械能相等，故C正确；
D.抛出时，甲、乙两球质量相等，速度相等，所以动能相等。故D错误。
故选C。
4．C
【分析】
（1）动能大小的影响因素：质量、速度．质量越大，速度越大，动能越大；
（2）势能大小的影响因素：质量、相对高度．质量越大，相对高度越高，势能越大。
【详解】
卫星从远地点向近地点运行过程中，卫星和地球的相对高度减小，重力势能不断减小，
速度不断增大，重力势能转化为动能，动能不断增大，故C正确。
故选C。
【点睛】
考核动能的影响因素；势能的影响因素；机械能。人造卫星在飞行过程中，动能和重力势能在相互转化，因为没有阻力，所以，总能量保持不变。
5．D
【详解】
由题可知，“轰-6N”的高度和速度不变，给战斗机加油过程中，它的质量不断减小，所以其动能减小，重力势能减小。
故选D。
6．B
【详解】
A．不计空气阻力，腾空的科比只受到重力作用，受到非平衡力的作用，故A正确，不符合题意；
B．篮球下落刚接触地面时，还会继续向下加速运动一段距离，动能还会增大；所以篮球下落刚接触地面时，篮球的动能不是最大，故B错误，符合题意；
C．不计空气阻力，传出去的篮球，在空中运动时只受重力的作用，故C正确，不符合题意；
D．科比抱着篮球在空中运动，以人为参照物，球与人之间没有位置变化，则球是静止的，故D正确，不符合题意。
故选B。
7．B
【详解】
A．在减速的过程中，质量不变，速度变小，天问一号动能减小，故A正确，不符合题意；
B．在减速的过程中天问一号和空气摩擦，产生内能，机械能减小，故B错误，符合题意；
C．巡视器与火星大气摩擦会生热，机械能减小，巡视器着陆前要减速，故C正确，不符合题意；
D．火星上气体的密度只有地球的百分之一，气体密度较小，第一阶段气动减速的效果十分有限，故D正确，不符合题意。
故选B。
8．B
【详解】
A．浸在液体和气体中的物体都要受到浮力的作用，所以，孔明灯在竖直上升过程中，受到重力和浮力的作用，故A错误；
B．地磁场能对地球附近的磁体产生磁力，所以司南能够指南北是受地磁场的作用，故B正确；
C．弓被拉弯具有弹性势能，弓在恢复的过程中将箭射出去，弓的弹性势能转化成箭的动能，故C错误；
D．火箭点火后产生的气体对火箭的作用力与火箭对气体的作用力，二力作用在两个物体上，不是一对平衡力，故D错误。
故选B。
9．C
【详解】
A．研究影响动能大小的因素，运用了控制变量法与转换法；
B．研究影响压力作用效果的因素，采用转换法；
C．研究板块的张裂，采用的是模型法；
D．实验中用能看到的红色水滴的移动来显示看不见的消耗氧气生成二氧化碳的体积变化的，采用转换法；故C与其他几个不同。
故选C。
10．D
【详解】
过山车从高处加速滑下的过程中，质量不变，速度变大，则过山车的动能增加，高度减小，重力势能减小。
故选D。
11．C
【详解】
实验中，由于轨道是光滑的，没有摩擦力，所以小球的机械能守恒。故小球从O点由静止释放，始终没有离开轨道，最远可以滚到与O点等高的c点。
故选C。
12．A
【详解】
A．小物块从M向P运动过程中，斜面是光滑的，不受摩擦力的作用，其机械能保持不变，故A错误，符合题意；
B．小物块从N向M运动过程中，也没有受到摩擦力，物块由于惯性继续向右运动，则小物块的运动速度不变，动能不变，故B正确，不符合题意；
C．小物块从P向M运动过程中，质量不变，高度变小，重力势能减小，故C正确，不符合题意；
D．弹簧被压缩到最短时，弹簧的弹性形变达到最大，其弹性势能最大，故D正确，不符合题意。
故选A。
13．D
【详解】
A．全地形车的履带加宽是通过增大接触面积减小压强，故A错误；
B．全地形车在水面上匀速前进时，处于平衡状态，其浮力等于重力，故B错误；
C．停在水平路面上的全地形车的重力和地面对它的支持力作用在同一物体上，不是一对相互作用力，故C错误；
D．全地形车匀速爬坡过程中，速度不变，动能不变，高度变大，重力势能变大，其机械能逐渐变大，故D正确。
故选D。
14．D
【详解】
重力势能与质量和高度有关，由图可知，4点的高度最小，小球的重力势能最小。
故选D。
15．1
答案见解析
【详解】
[1][2]滚摆从图的位置1静止释放，下降经过位置2继续下降，再上升到达最高点位置3。重力势能的大小与质量及高度有关，因为滚摆的质量不变，当滚摆所在高度最大时，即1位置时滚摆的重力势能最大；位置1是滚摆由静止释放的位置，该点滚摆的动能为零，滚摆经过位置2时是运动的，故滚摆在位置2具有动能，当滚摆上升到达最高点位置3时滚摆的速度减小到零，此时滚摆的动能为零，故滚摆动能最大的位置是2；由于存在空气阻力及绳子的摩擦力，滚摆的机械能总量逐渐减小，故机械能最大的位置是1。
16．重力势能转化为动能
不是
BE
【详解】
[1]小球从A点摆到F点，球的高低降低，速度增大，所以动能增大，重力势能减小。小球的重力势能转化为动能。
[2]当小球摆到F点时，受到向上的拉力和竖直向下的重力，拉力大于重力，小球的运动方向为沿切线向右，不符合二力平衡条件，所以小球受到的力不是平衡力。
[3]由于小球被静止释放，不计摩擦，它可在A、B两点之间来回摆动。当小球摆到B点时，小球速度恰好为零，此时若细线恰好断开，则小球只受重力作用竖直下落。所以，将沿BE方向运动。
17．1、2
1、3
3、4
抛出点的高度
抛出钢球的质量
水平抛出的速度和抛出点离地高度
【详解】
(1)[1]由表中数据知1、2两组实验数据的水平抛出速度与抛出点离地的高度相同，用1、2两组数据可以验证猜想一。
(2)[2]由表中数据可知1、3两组实验数据钢球的质量与抛出点离地的高度相同，用1、3两组数据可以验证猜想二。
(3)[3]由表中数据可知3、4两组数据抛出钢球的质量与抛出钢球的速度相同，利用3、4两组数据可以验证猜想三。
(4)[4]由表中1、4(或2、4或3、4)两组实验数据可知：水平抛出的钢球落地时间与抛出点的高度有关。
[5]由1、2两组数据知：水平抛出的钢球落地时间与抛出钢球的质量无关。
由2、3两组数据知：水平抛出的钢球落地时间与抛出钢球的水平抛出速度无关。
[6]由1、3、4(或2、3、4)三组实验数据可知：落地点与抛出点的水平距离与水平抛出的速度和抛出点离地高度有关。
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