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参考答案与试题解析
一．选择题（共24小题）
1．下列情境没有利用弹性势能的是（ ）
A．跳板跳水
B．撑杆跳高
C．拉弓射箭
D．雨滴下落
【解答】解：A、跳板跳水时，跳板发生了弹性形变，则跳板具有弹性势能，该情境中利用了弹性势能，故A不符合题意；B、撑杆跳高时，撑杆发生了弹性形变，则撑杆具有弹性势能，该情境中利用了弹性势能，故B不符合题意；C、拉弓射箭时，弓发生了弹性形变，则弓具有弹性势能，该情境中利用了弹性势能，故C不符合题意；D、雨滴下落时，雨滴没有发生弹性形变，不具有弹性势能，故D符合题意。故选：D
2．如图所示，小球在一定高度由静止落下，接触弹簧后再被弹起，每次弹起的高度都低于落下时的高度。则小球从刚接触弹簧到刚离开弹簧的过程中，则小球动能随时间的变化图像正确（ ）
A．B．C．D．
【解答】解：小球刚接触弹簧时，有一定的速度，具有一定的动能；小球向下压弹簧，则小球会受到向上的弹力，开始时弹力小于重力，合力方向向下，小球继续向下做加速运动；随着弹簧形变程度的增大，弹力变大，当弹力等于重力时，速度最大；小球继续向下运动，弹力会大于重力，合力方向向上，小球做减速运动，到最低点时速度为0；在最低点时小球受到的弹力大于小球的重力，小球会向上做加速运动，当弹力等于重力时，上升过程中的速度最大，继续向上运动，向上的弹力小于向下的重力，小球做减速运动，直至离开弹簧；由此可知，在下落过程中，小球的速度先变大后变小，则小球的动能也是先变大后变小；上升过程中，小球的速度先变大后变小，则小球的动能也是先变大后变小；已知每次弹起的高度都低于落下时的高度，这说明小球的机械能是变小的（原因是小球还受到空气阻力或者碰撞过程中存在机械能损失），所以，下落过程中的动能最大值要大于上升过程中的动能最大值，故D图符合题意。故选：D
3．小金将一金属块放在木板上，逐渐抬高木板右端至图示位置，发现金属块静止不动，稍用力推金属块后，金属块恰好能匀速下滑。下列说法正确的是（ ）
A．金属块静止时，重力与支持力平衡
B．金属块匀速下滑的过程中，重力势能转化为动能
C．金属块静止与匀速下滑时，受到的摩擦力大小相等、方向相同
D．金属块匀速下滑时，若抬高木板，金属块下滑的速度保持不变
【解答】解：A、铁块静止时，一定受到平衡力的作用，分析可知，铁块受到竖直向下的重力、垂直于斜面向上的支持力、平行于斜面向上的摩擦力，此时铁块处于静止状态，即重力与支持力和摩擦力的合力平衡，故A错误；B、金属块匀速下滑的过程中，质量不变，速度不变，动能不变，高度减小，重力势能减小，不是重力势能转化为动能，故B错误；C、两种情况都是平衡状态，且重力大小不变，倾斜角度不变，支持力大小不变，且重力、支持力和摩擦力的合力为0，据此说明摩擦力的大小不变，方向不变，故C正确；D、若铁块下滑时，再抬高木板，则木板与地面的夹角变大，铁块对木板的压力变小，摩擦力变小，而支持力变小，重力不变，铁块受到的合力方向向下，则铁块下滑的速度会变大，故D错误。故选：C
4．如图所示，“蹦极”运动的示意图。质量为m的运动员，将橡皮绳一端系自己的腰间，另一端固定在P点，O点是橡皮绳不系人自然下垂所在的位置，R点是运动员从P点自由下落所能到达的最低点，在运动员从P点到R点运动的过程中，不考虑空气阻力，以下说法正确的是（ ）
A．运动员到达O点时，运动员的动能最大
B．运动员到达R点时，速度为零，受到平衡力的作用
C．运动员的机械能一直保持不变
D．运动员受到的拉力与重力相等时，速度最大
【解答】解：AD、O点是橡皮绳不系人自然下垂时下端所在的位置，运动员到达O点之前，不受拉力，只受重力，速度越来越大，动能越来越大，经过O点后，开始的橡皮绳的拉力小于重力，人仍然做加速运动，速度变大，动能变大，当拉力等于重力时，速度最大，动能最大，故A错，D正确；B、R点是运动员从P点自由下落所能到达的最低点，由于运动员的重力势能在R点时全部转化为橡皮绳的弹性势能，对运动员的拉力大于运动员的重力，则合力不为零，受到的不是平衡力，故B错；C、运动员下落过程中，其机械能会转化为橡皮绳的弹性势能，故其机械能是改变的，故C错；故选：D
5．弹跳杆运动是一项广受欢迎的运动。其结构如图甲所示，图乙是小金玩弹跳杆时由最低位置上升到最高位置的过程，其中b是弹簧处在原长的状态，针对此过程分析正确的是（ ）
A．a→b，小金的机械能不断增加，在b时动能最大
B．b→c，弹簧的弹性势能转化为小金的重力势能
C．在a状态时弹簧的弹性势能最大
D．在c状态时小金的机械能达到最大
【解答】解：AD、a→b的过程中，弹簧的弹性势能不断转化为小金的机械能，故小金的机械能不断增加；b→c的过程中，小金需要克服空气阻力做功，一部分机械能转化为内能，故机械能不断减小；故在c状态时小金的机械能不是最大。开始一段时间内，弹簧的形变量较大，向上的弹力大于向下的重力，小金做加速运动；随着弹簧形变量的减小，弹力减小，当弹力等于重力时，小希的速度达到最大，（此时动能动能最大）；弹力继续减小，向上的弹力小于向下的重力时，小金做减速运动；而b→c的过程中，小金在重力作用下做减速运动；所以，a→c的过程中，小金先加速后减速，在b状态时速度并不是最大，此时弹簧恢复到原长，无弹力，人只受重力作用，处于减速阶段，故在b时动能不是最大。故AD错误。B、b→c的过程中，即离开地面上升的过程，小希的速度减小，动能减小，高度增大，重力势能增大，所以该过程中是动能转化为人的重力势能，故B错误。C、a是最低位置，此时弹簧的形变程度最大，所以在a状态时弹簧的弹性势能最大，故C正确。故选：C
6．如图所示，钩码A的重力大于钩码B，用手托钩码A使两者处于静止状态。若不计摩擦、绳重和空气阻力，放手后至钩码B碰到滑轮前的过程中，下列说法正确的是（ ）
A．钩码A的机械能保持不变
B．钩码B的机械能保持不变
C．钩码A的动能增加，机械能增加
D．钩码B的动能增加，机械能增加
【解答】解：不计摩擦、绳重和空气阻力，用手托钩码A，钩码A和B都处于静止状态，因为钩码A的重力大于钩码B，所以放手后钩码A向下运动，速度不断变大；钩码B向上运动，碰到滑轮前的过程中，速度不断变大。根据以上分析可知：AC、钩码A在下降过程中，质量不变，高度减小，重力势能变小，速度变大，动能变大，故A的重力势能转化为A和B的动能，所以机械能减小，故AC错误。BD、钩码B在上升过程中，质量不变、速度变大，动能变大；同时其高度增加，重力势能变大，所以机械能增加，故B错误，D正确。故选：D
7．如图所示，一轻质弹簧一端系在墙上的O点，自由伸长到B点，小科用该装置进行了两次实验：第一次将一小物体m靠在弹簧旁，但不固定，并把弹簧压缩到A点，然后释放，小物体能运动到C点静止，测量AC长度为L；第二次将物体m系在弹簧上，也在A点由静止释放，直到最后静止，小物体通过的总路程为S．若物体与水平地面间的摩擦力恒定，试判断下列说法中正确的是（ ）
A．第一次，物体从A到B动能越来越大，从B到C动能越来越小
B．第二次物体静止后，弹簧可能存在弹性势能
C．第二次物体运动的总距离S一定等于L
D．第二次物体一定停在B点
【解答】解：A．第一次，物体从A到B弹力越来越小而摩擦力大小不变，因此物体从A到B先加速后减速，所以动能先增大后减小，到过B点（含B点）后是弹力为0，m在水平方向只受摩擦力的作用，所以动能越来越小。故A错误；B．第二次物体静止后，由题意分析知物块的弹力大于摩擦力，所以弹簧可能存在弹性势能。故B正确；CD．第二次，如果弹性势能全部转化为内能（即克服摩擦力做功），那么物体可以停在B点，且摩擦力恒定，那么S＝L；如果弹性势能没有全部转化成内能（即还有一点弹性势能），那么物体可以停在B点左侧或者右侧，靠摩擦力和弹力平衡就可以静止，摩擦力恒定，所以S＜L，故CD错误。故选：B
8．乒乓球发球机在同一高度以相同的初速度朝不同方向分别发出a、b、c三个球，若不计空气阻力，则落到水平桌面时三者的速度大小关系是（ ）
A．va＞vb＞vc
B．vb＞vc＞va
C．va＞vc＞vb
D．va＝vb＝vc
【解答】解：发球机在同一高度以相同的初速度朝不同方向分别发出a、b、c三个球，由于高度和速度都相同，则机械能是相同的；不计空气阻力，三个小球的机械能是守恒的，所以三个小球到达桌面时的机械能相同，由于高度相同，重力势能相同，则动能相同，速度相同。故选：D
9．大游轮向东匀速直线行驶，王大面朝游轮前进方向站立，以相同的速度抛出相同的三个小球。a球竖直向上抛出，b球水平向左抛出，c球水平向右抛出（不计空气阻力），下列说法错误的是（ ）
A．三个球在出手后都只受重力，机械能守恒
B．a球在最高点的时候速度为零，重力势能最大动能最小
C．在三球中a球落地前一刻速度最大
D．三球的落地点在同一直线上
【解答】解：A、三个球在出手后在空中运动时，不计空气阻力，都只受重力，其机械能是守恒的，故A正确；B、a球竖直向上抛出，在最高点时有一定的速度，动能不为0，动能是最小的，高度最高，重力势能最大，故B正确；C、以相同的速度抛出相同的三个小球，此时小球的动能相同，重力势能也相同，所以它们的机械能是相同的；不计空气阻力，小球在运动过程中机械能是守恒的，所以在落地时的动能也相同，小球的质量相同，所以三个球在落地时的速度都相同，故C错误；D、游轮匀速直线运动时，抛出的三个小球由于惯性仍然会随着游轮一起向前做匀速直线运动，所以在落地时，a球在抛出处，bc两球在抛出处的左右两侧，这三个点在同一直线上，故D正确。故选：C
10．质量为m的小环穿在固定的光滑曲杆上，甲点高于丙点，小环从甲点静止释放后沿曲杆运动，如图所示。不计空气阻力，下列说法正确的是（ ）
A．小环从光滑曲杆上任意位置静止释放，都能到达丁点
B．若小环能到达丁点，离开丁点后将做匀速直线运动
C．小环从甲点到丁点，重力势能一直减小，机械能不变
D．小环从甲点到乙点，动能一直增加，机械能不变
【解答】解：A、由于杆是光滑的，不计空气阻力，机械能是守恒的，只有从比丁点高的地方或相同高度释放，才能到达丁点，故A错误；B、若小环能到达丁点，离开丁点后，由于受到重力的作用，将做变速运动，故B错误；CD、小环从甲点到乙点，重力势能转化为动能，动能变大；从乙到丙，动能转化为重力势能，从丙到丁，重力势能转化为动能，重力势能会发生变化，机械能不变，故C错误，D正确；故选：D
某运动员做蹦极运动，如图甲所示，从高处O点开始下落，A点是弹性绳的自由长度，在B点运动员所受弹力恰好等于重力，C点是第一次下落到达的最低点。运动员所受弹性绳弹力F的大小随时间t变化的情况如图乙所示（蹦极过程视为在竖直方向的运动）。下列判断正确的有（ ）
A．从O点到A点再到B点过程中运动员动能先增大后减少
B．从A点到B点再到C点过程中弹性绳的弹性势能先增大后减少
C．从C点到B点再到A点过程中运动员动能先增大后减少，运动员重力大小等于F0
D．从C点到B点再到A点过程中弹性绳的弹力一直减少，运动员重力大小小于F0
【解答】解：A、从O点到A点的过程中，运动员受到重力的作用，向下做加速运动；从A再到B点过程中，运动员会受到竖直向上的弹力的作用，由弹力小于重力，故运动员仍然做加速运动，故从O点到A点再到B点过程中运动员动能是一直增大的，故A错误；B、从A点到B点再到C点过程中弹性绳的形变程度逐渐变大，故弹性势能一直变大，故B错误；C、从C点到B点过程中，弹性绳的弹力大于运动员的重力，故运动员做加速运动，动能变大，B点到A点的过程中，弹力小于重力，运动员做减速运动，动能变小；所以从C点到B点再到A点过程中运动员动能先增大后减少；由图乙可知，当运动员停止运动时，运动员受到重力和弹力的作用，这两个力是一对平衡力，大小相等，所以此时的弹力为：G＝F＝0.6F0；所以运动员的重力要小于F0，故C错误；D、从C点到B点再到A点过程中弹性绳的形变程度逐渐减小，则弹力一直减少，根据C的分析可知，运动员重力大小小于F0，故D正确。故选：D
12．一个小石块由紧贴地面的弹簧装置竖直弹射出后，若不计空气阻力，小石块的重力势能随高度变化的图象如右图所示。则小石块的动能或机械能随高度的图象是（ ）
A．B．
C．D．
【解答】解：由题意和图象可知，当小石块到达最高处（h＝4m）时其速度为0、动能为0，此时的重力势能为2J，因机械能等于动能与势能的总和，所以此时小石块的机械能为2J；因不计空气阻力，所以小石块上升过程中的机械能是守恒的（始终为2J），故D正确。石块在上升的过程中，速度逐渐减小，其动能逐渐减小，故BC错；不计空气阻力，当小石块到达最高处时，动能全部转化为重力势能，此时的重力势能为2J，则开始时石块的动能为2J，故A错；故选：D
13．如图表现了撑杆跳运动的几个阶段：助跑、撑杆起跳、越横杆。下面关于撑杆跳运动员在这几个阶段中能量的转化情况的说法不正确的是（ ）
A．运动员在起跳前进行一段助跑，获得大量的动能
B．运动员起跳后，他的身体不断上升，助跑获得的动能都转化为运动员的重力势能
C．当运动员上升到一定高度时，撑杆的弹性势能不断释放，促使运动员不断上升，同时重力势能不断增加
D．当运动员越过横杆下落的过程中，他的重力势能被转化为动能
【解答】解：A、运动员在起跳前进行一段助跑速度增大，因而获得大量的动能故A正确；B、运动员起跳后，他的身体不断上升，但助跑获得的动能并没有都转化为运动员的重力势能，还有一部分转化为弹性势能，以及与空气摩擦的内能故B错；C、当运动员上升到一定高度时，撑杆的弹性势能不断释放，促使运动员不断上升，同时重力势能不断增加，故C正确；D、当运动员越过横杆下落的过程中，他的高度降低、速度增大，重力势能被转化为动能，故D正确。故选：B
14．在探究“物体动能的大小与哪些因素有关”的实验中，让同一铁球从斜面的不同高度由静止释放。撞击同一木块（如图所示）移动S距离。下列说法不正确的是（ ）
A．木块移动过程中，动能逐渐减小，摩擦力不变
B．该实验说明物体的动能大小与高度有关
C．若水平面绝对光滑，木块将做匀速直线运动
D．铁球从斜面上滚下来的过程中，速度越来越大，惯性却不变
【解答】解：A、铁球推动木块移动过程中，木块的速度逐渐减小，动能逐渐减小，在此过程中，木块对水平面的压力不变，接触面的粗糙程度不变，所以摩擦力不变，选项A说法正确；B、该实验最终说明物体的动能大小与速度有关，该题中的球的高度代表速度的大小，选项B说法错误；C、如果水平面绝对光滑，则木块在水平方向没有摩擦力，则木块将会一直保持匀速直线运动状态运动下去，选项C说法正确；D、铁球从斜面上滚下来的过程中，重力势能转化为动能，动能越来越大，铁球在此过程中，质量不变，所以惯性不变，选项D说法正确。故选：B
15．如图所示，甲、乙、丙为三个光滑线型轨道，带孔的光滑小球套在光滑轨道上，并沿轨道的顶端滑动。轨道的高度和总长度均相同。将小球从轨道的顶端由静止开始释放，经过时间t滑到轨道的底端。下列关于三小球的说法中正确的是（ ）
A．甲图中小球所用时间t最少，到达底端时所具有的动能最小
B．乙图中小球所用时间t最少，到达底端时所具有的动能均相同
C．丙图中小球所用时间t最少，到达底端时所具有的动能最大
D．三幅图中小球所用的时间相同，到达底端时所具有的动能也相同
【解答】解：小球从甲，乙，丙三个光滑线型轨道由静止开始从顶端滑到底端，重力势能转化为动能，斜面是光滑的，没有摩擦。重力势能全部转化为动能，达到底端的动能相等，质量相同，速度相同。所以它到达底端时的速度相等。小球从甲，乙，丙三个光滑线型轨道由静止开始从顶端下滑的过程中，对小球沿曲线方向做功的是重力在支撑面上产生的分力，由图可知乙图中的分力大，做功快，时间短，故乙图中小球所用时间最少。故选：B
16．如图所示，位于A点的小球被斜向上抛出后在空中运动，其运动轨道的最高点为B，若小球在A点的动能为20J，不计空气阻力，则相对于A点，小球在B点势能增加量为（ ）
A．大于20焦
B．等于20焦
C．小于20焦
D．无法确定
【解答】解：由题意可知，小球在A点时只有动能，且动能为20J，不计空气阻力，小球在上升时，会有一部分动能转化为重力势能，当小球到达B点时，小球有一定的速度，所以动能仍然存在，即小球的动能并未全部转化为重力势能，因此，小球在B点势能增加量小于20J。故选：C
17．如图所示，小球在竖直向下的力F作用下，将竖直轻弹簧压缩，若将力F撤去，小球将向上弹起并离开弹簧，直到速度为零时为止。则小球在上升过程中，下列说法正确的是（ ）
A．小球动能最大时弹性势能为零
B．小球在离开弹簧时动能最大
C．小球动能减为零时，重力势能不一定最大
D．小球的动能先增大后减小
【解答】解：D、将力F撤去，小球将向上弹起，该过程中弹簧的弹力先大于重力，后小于重力，小球所受的合力先向上后向下，所以小球先向上做加速运动，然后向上做减速运动，则小球的动能先增大后减小；当弹簧的弹力与小球的重力大小相等时，小球的速度最大，动能最大，故D正确；A、由前面解答可知，弹力与重力的大小相等时，小球的速度最大、动能最大，由于此时弹簧的弹力不等于零，所以弹性势能不等于零，故A错误。B、小球在离开弹簧时，弹力为0，由前面解答可知，此时小球的动能不是最大，故B错误。C、小球离开弹簧后只受重力做减速直线运动，动能不断减小，同时高度增大，重力势能增大；当小球动能减为零时，重力势能最大，故C错误。故选：D
18．如图，在一辆匀速向右直线运动的车上，乘客将一只小球竖直向上抛出，A点为上升过程中的一点，B点为最高点。则下列说法不正确的是（ ）
A．以人为参照物，如果小球向上运动到达A点时，一切外力突然消失，则小球将向上运动
B．上升过程中，动能使重力势能增加
C．上升过程中，机械能不守恒，小球在B点受到平衡力的作用
D．以地面为参照物，小球的运动轨迹是一个抛物线
【解答】解：A、在一辆匀速向右直线运动的车上，乘客将一只小球竖直向上抛出，抛出后的小球由于惯性仍要向前运动，同时向上运动；当小球向上运动到达A点时（仍具有向上的速度），若一切外力突然消失，根据牛顿第一定律可知，此后小球将向上做匀速直线运动，此时以人为参照物，小球是向上运动的，故A正确；B、上升过程中，小球的质量不变，由于受到竖直向下的重力，则小球向上做减速运动，其速度减小，动能减小；同时高度增加，重力势能增大，所以小球的动能转化为重力势能，即动能使重力势能增加，故B正确；C、上升过程中，小球受空气阻力的作用，故小球的机械能不守恒；小球在B点时由于惯性仍具有水平向前的速度，其受到的重力和空气阻力（水平向左）不在同一直线上，所以小球在B点时受到非平衡力的作用，故C错误；D、由前面解答可知，小球既要水平向前运动，也要竖直向上运动，所以，以地面为参照物，小球的运动轨迹是一条抛物线，故D正确。故选：C
19．如图，木块以一定的速度滑过A、B点，到C点滑出下落至D点，A和B、C和D之间的垂直距离均为h。若空气阻力忽略不计，BC之间的表面是粗糙的，则对木块在运动过程中能量变化的分析，正确的是（ ）
A．D点与A点相比，动能增加，势能减少，机械能不变
B．A点到C点减少的重力势能大于C点到D点减少的重力势能
C．B点的动能可能等于A点的动能，但一定大于C点的动能
D．B点的动能可能等于D点的动能，但一定大于A点的动能
【解答】解：A、D点与A点相比，势能减少，由于存在摩擦，机械能转化为内能，机械能减小，无法判定动能的大小，故A错误；B、A和B、C和D之间的垂直距离均为h，则A点到C点减少的重力势能等于C点到D点减少的重力势能，故B错误；C、若斜面光滑，则B的速度一定大于A的速度，由于BC之间存在摩擦，机械能转化为内能，重力势能不变，动能减小，所以B点速度大于C的速度；若斜面粗糙，则AB段有可能匀速，故C正确；D、木块从B到C，若木块与地面有摩擦，则C处的动能小于B处的动能，从C到D，由于忽略空气阻力，木块的重力势能减小，动能增加，故D点动能大于C点动能，但与A点的动能不确定，故D错误。故选：C
20．如图所示，AOB是光滑轨道，A点的高度H大于B点的高度h，让小球从A点由静止开始自由滑下，沿轨道AOB到达B点后离开（不计空气阻力）。则下列说法正确的是（ ）
A．小球从A点到O点重力势能减小，机械能增大
B．小球离开B点后将做匀速直线运动
C．小球离开B点后运动轨迹可能如图中的虚线①
D．小球离开B点后运动轨迹可能如图中的虚线②
【解答】解：A、据题意可知，小球从A点到O点的过程中，质量不变，速度增大，高度减小，所以重力势能减小，动能变大，由于不计空气阻力，所以机械能不变，故A错误；B、据题意可知，小球离开B点后，在水平方向的速度不变，而在竖直方向上速度减小，所以小球在水平方向上做匀速运动，在竖直方向上做减速运动，故B错误；CD、由于机械能守恒，故①的最高点与A点的高度相同，而在最高点时，小球仍具有向右运动的速度，所以b图线的机械能大于A点的机械能，故C错误；②图线的最高点低于A点，由于在最高点时小球仍运动，其总机械能可能与开始时的机械能相等，故D正确；故选：D
21．如图所示，轨道ABC光滑，弹簧固定在水平轨道末端，小球从A处由静止滚下，撞击弹簧，至弹簧压缩最大，在这过程中（不计空气阻力），机械能转化的情况是（ ）
A．重力势能→动能
B．重力势能→动能→弹性势能
C．重力势能→动能→弹性势能→动能→重力势能
D．小球机械能不断减小
【解答】解：小球从A处由静止滚下，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；撞击弹簧，弹簧发生弹性形变，具有弹性势能，速度减小，动能减小，动能转化为弹性势能。故选：B
22．针对如图三种现象，
①甲图是一个无摩擦的、不在同一平面上连续的轨道，小球从A点经B、C能滑到D；
②乙图是一个无摩擦的滚摆，将细绳绕轴转到A点，放手后，能在上下来回转动；
③丙图是一个单摆，从A点放手，能摆到B点，若在O点放一小棒，抵住细绳，小球能摆到C点；
④丁图AOB是光滑轨道，A点的高度H大于B点的高度，让小球由A点静止开始自由落下，沿轨道AOB到达B点后离开（不计空气阻力），则小球离开B点后的运动轨迹最符合实际的是b；
其中不能成立的是（ ）
A．①②③
B．②④
C．③④
D．③
【解答】解：①甲图中无摩擦，机械能是守恒的，因此，小球从A点经B、C能滑到D；故正确；②乙图中无摩擦，将细绳绕轴转到A点，放手后，滚摆能在上下来回转动，故正确；③丙图中，将单摆从A点放手，能摆到B点，若在0点放一小棒，抵住细绳，小球仍只能摆到B点，而不可能上升到更高的C点。故错误。④由题知，AOB为完全光滑轨道，所以，小球运动时其机械能守恒；小球从A点由静止滑下，则小球的机械能等于A点时的重力势能；整个过程中，机械能守恒，a虚线的最高点超过了A点的高度，这是不可能的；b虚线的最高点与A点的高度相同，而在b虚线的最高点时，小球仍具有向右运动的速度，所以b虚线表示小球的机械能大于A点的机械能，也是不可能的；c虚线的最高点低于A点，由于在最高点时小球仍运动，其总机械能可能与开始时的机械能相等，符合实际；d虚线中小球离开轨道时，由于惯性，应具有沿轨道方向向上运动的速度，则d虚线不可能。所以符合实际的是c；故正确的是①②，错误的是③④；故选：C
23．许多同学都看过杂技演员表演的“水流星”，一根细绳系着盛水的杯子，演员抡起绳子，杯子就做圆周运动。如图为一杂技演员正在竖直平面内表演“水流星”。假设杯子在竖直面内做匀速圆周运动，则下列关于其中的一只杯子说法正确的是（ ）
A．受平衡力作用
B．重力势能保持不变
C．机械能在不断改变
D．运动状态保持不变
【解答】解：杯子在竖直面内做匀速圆周运动，虽然速度大小没有变，但运动方向不断改变，所以运动状态不断改变。故D错误。因为物体在平衡力作用下，物体的运动状态是不会改变的。所以杯子受的力是非平衡力。故A错误。杯子在竖直面内做匀速圆周运动，杯子的高度不断的改变，所以杯子的重力势能不断的改变。但是速度不变，质量不变，所以动能不变，故机械能不断改变。故B错误，C正确。故选：C
24．如图所示：用绳子把一个铁锁悬挂起来。把铁锁拿近自己的鼻子，稳定后松开手。头保持不动，锁向前摆去又摆回来。下列说法正确的是（ ）
A．铁锁在摆动的过程中势能保持不变
B．铁锁摆动到最低点时动能最大
C．头保持不动，锁向前摆去又摆回来时肯定会碰到鼻子
D．铁锁在上升过程中铁锁克服重力所做的功为零
【解答】解：A、铁锁在摆动的过程中质量不变，但高度不断变化，故势能不断变化，故A错误；
B、铁锁在最低点时，重力势能最小，动能最大，故B正确；C、铁锁在摆动过程中，需要克服阻力做功，一部分机械能转化为内能，所以机械能不断变小，摆动的高度不断变小，故头保持不动，锁向前摆去又摆回来时不会碰到鼻子；故C错误；D、铁锁在上升过程中，在重力的方向上通过了一定距离，所以铁锁克服重力所做的功不为零。故D错误；故选：B
25．2018年2月13日，刘佳宇在平昌冬奥会单板滑雪女子U形场地赛首获该项目奥运奖牌。场地为半圆形轨道（如图），她以一定的速度从A点向下俯冲，经轨道达到最高点E，图中‘o’代表刘佳宇在不同时刻的位置，不计摩擦力和空气阻力，则（ ）
A．A点机械能小于E点机械能
B．B点的动能大于D点的动能
C．A点到C点重力做功动能增加
D．C点到E点机械能都转化为内能
【解答】解：A、不计摩擦力和空气阻力，机械能守恒，因此，他在A点机械能等于E点机械能；故A错误；B、不计摩擦力和空气阻力，机械能守恒，因此，他在B点机械能等于D点机械能，而B点和D点高度相同，重力势能相等，所以B点的动能等于D点的动能；故B错误；C、A点到C点的过程中，刘佳宇受到重力的作用，并且在重力的方向上通过了一定距离，故重力做功；不计摩擦力和空气阻力，A点的机械能等于C点的机械能，而C点的高度低于A点，C点的重力势能小于A点的重力势能，所以A点到C点动能增加，故C正确；D、不计摩擦力和空气阻力，机械能守恒，因此，C点到E点机械能没有转化为内能。故D错误。故选：Cm
二．填空题（共11小题）
26．如图，弹簧的左端固定，右端连接一个小球，把它们套在光滑的水平杆上，a是压缩弹簧后小球静止释放的位置，b是弹簧原长时小球的位置，c是小球到达最右端的位置。则小球从a运动到c的过程中，在 b
（选填“a”、“b”或“c”）位置动能最大；从b到c的过程中，小球的动能转化为弹簧的 弹性势能 ，小球从a运动到b的过程机械能总量 变大 （选填“变大”、“变小”或“不变”）。
【解答】解：由题意可知，小球从a运动到b的过程中，弹簧的形变程度减小，其弹性势能减小，小球的速度变大，动能变大，弹簧的弹性势能转化为小球的动能，而小球的重力势能不变，故机械能变大；到达b点时，弹簧恢复原状，不计摩擦阻力，其弹性势能全部转化为小球的动能；再从b运动到c时，弹簧被拉伸，小球的动能再逐渐转化为弹簧的弹性势能，小球的动能会变小。因此，在b点时小球的动能最大。故答案为：b；弹性势能；变大。
27．小明做了一个“会跳卡片”，如图所示。将卡片在桌面上压平后松手，发现卡片跳起来了，为了让卡片跳得更高，应将A面 向下 （选填“向上”或“向下”）放置，卡片上升的过程中 动 能转化为 重力势 能。此外还有什么方法可使卡片跳得更高更换弹性更大的橡皮筋（或增加上下两排卡口间距离）.
【解答】解：由图中可知，为了使卡片跳起来，要利用橡皮筋的弹性势能，由于弹性势能的大小与物体发生弹性形变的程度有关，所以只有将A面向下放置，橡皮筋的形变程度才更大，松开后才有更多的弹性势能转化为卡片的动能，卡片跳得才更高。卡片上升的过程中速度变小，高度变大，则动能变小，重力势能变大，故动能转化为重力势能。由于弹性势能的大小与物体发生弹性形变的程度有关，所以要想使卡片跳得更高，可以更换弹性更大的橡皮筋或增加上下两排卡口间距离。
故答案为：向下；动；重力势；更换弹性更大的橡皮筋（或增加上下两排卡口间距离）。
28．弹跳杆运动是一项广受欢迎的运动。其结构如图甲所示，图乙是小金玩弹跳杆时由最低位置上升到最高位置的过程，其中b是弹簧处在原长的状态。在玩弹跳杆过程中，小金在 b前某 （选填“b前某”、“b”或“b后某”）时具有的动能最大；在b→c的过程中， 小金的动能 转化成小金的重力势能。
【解答】解：a→c的过程中，小希先加速后减速，在到达b之前，当弹簧的弹力等于人的重力时，小金的速度最大，动能最大，即b前某时的动能是最大的；b→c的过程中，即离开地面上升的过程，小希的速度减小，动能减小，高度增大，重力势能增大，所以该过程中是动能转化为小希的重力势能。故答案为：b前某；小金的动能。
29．2017年8月8日，在伦敦举行的世界田径锦标赛男子撑杆跳高决赛中，美国运动员以5.95米的成绩获得冠军，请结合撑杆跳的过程（如图），回答下列问题。
（1）运动员快速助跑的目的是为了在起跳前获得较大的 A ；
A．动能
B．势能
C．惯性
（2）运动员超过横杆后，在1.2秒时间内落地，从开始起跳到撑杆达到最大弹性形变的过程中，简述运动员机械能总量 变小 （“变大”“变小”“不变”）（不考虑撑杆质量及空气阻力）。
【解答】解：（1）助跑是为了增大运动员的运动速度，从而提高运动员的动能；（2）从开始起跳到碳纤维轻质撑杆达到最大弹性形变的过程中，运动员的速度减小，动能变小，人的高度增大，重力势能变大，同时撑杆的弹性形变程度变大，撑杆的弹性势能变大，则此过程中运动员的机械能转化为撑杆的弹性势能，所以运动员的机械能总量变小。故答案为：（1）A；（2）变小。
30．冬奥会上，自由式滑雪比赛以惊险刺激很具有观赏性。一运动员在比赛过程中，从a点静止滑下到e点停止的运动轨迹如图所示，如果不计空气阻力，则：
（1）从a运动到b点，重力势能转化为 动能 。
（2）在整个滑行过程中，a点的机械能 ＞ c点的机械能（选填“＞”或“＝”或“＜”）。
【解答】解：（1）从a运动到b点，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；（2）在整个滑行过程中，由于存在摩擦，机械能转化为内能，所以整个过程中机械能会变大，即a点的机械能大于c点的机械能。故答案为：（1）动能；（2）＞。
31．甲、乙是两个完全相同的网球。如图所示，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
相等 （填“相等”或“不相等”）；甲球下落过程中的动能
增大 （填“增大”、“不变”或“减小”）。
【解答】解：抛出时甲乙两球质量相等，速度相等，动能相等；高度相同，重力势能相同，故机械能相同；甲球在空中下落时，甲球质量不变，速度增大，动能增大；高度减小，重力势能减小。
故答案为：相等；增大。
32．在探究动能大小与哪些因素有关的实验中：
（1）如图甲所示，小红先探究动能大小与质量关系，让小车从斜面的同一高度下滑，目的是为了使小车到水平面的初始速度相同。通过比较木块推动的距离可以比较小车具有的动能的大小。
（2）小磊认为去掉木块，利用粗糙且足够长的木板，通过比较小车在木板上运动的距离也能比较小车动能的大小，即运动的距离越远说明物体的动能越大。于是小磊通过在小车上加砝码来改变质量，得到如图乙所示的实验情形，据此他得出在速度相同的条件下，物体的动能与质量 无关 （有关/无关），该结论是 错误 （正确/错误）的。
（3）小磊在探究“动能大小与质量的关系”时将实验装置改进成如图丙所示，利用质量不同的铁球将弹簧压缩相同程度静止释放，撞击同一木块。该实验方案是否可行？答： 不可行 理由是 没有控制铁球的速度相同 。
【解答】解：（1）让同一小车从斜面相同高度滑下，他控制小车的质量速度不变，让小车从斜面的相同高度下滑，目的是控制小车刚到水平面时的速度相同；（2）如图乙所示的实验情形，据此她得出在速度相同的条件下，质量越大，物体具有的动能越小，该结论是错误的，因为小车在水平木板上所受摩擦力大小不同，因此无法根据小车通过路程比较小车动能大小；（3）观察图乙的装置可知，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，故弹簧势能相同，转化出的动能相同，因此，木块最终移动的距离相同，这样是不能完成实验目的。
故答案为：（1）使小车到水平面的初始速度相同；（2）无关；错误；（3）不可行；没有控制铁球的速度相同。
33．如图所示，弹簧一端与小车相连，另一端固定在左侧的墙壁上，小车放在光滑的水平木板上。小车位于A点时弹簧恰好为自然长度，用力压缩弹簧使小车到达B点；松手后，小车由位置B运动至位置C，在位置C时速度为零。则小车从位置B运动至位置C的过程中，速度达到最大的位置在 A点 （选填“A点”、“A点的左侧”、或“A点的右侧”），弹簧的弹性势能的变化情况是 先减小后增大 （选填“减小”、“先减小后增大”、“先增大后减小”或“增大”）；小车从位置A运动到C点的过程中，能量转化的情况为 小车的动能转化为弹簧的弹性势能 。
【解答】解：由于木板是光滑的，不存在摩擦力，小车在木板上运动的速度最大时，就是弹簧的弹性势能全部转化成动能时，A点时弹簧恰好为自然长度，所以A点的动能是最大的；从B到弹簧自然长度A时，是弹簧恢复原状的过程，弹簧的弹性势能减小；从A到C的过程，小车由于惯性继续运动，弹簧发生弹性形变，弹簧的弹性势能增大；所以弹簧的弹性势能的变化情况是先减小后增大；小车从位置A运动到C的过程中，弹簧的长度变长，弹性势能变大，小车的速度变小，动能变小，由于接触面是光滑的，不存在摩擦，则小车的动能转化为弹簧的弹性势能。
故答案为：A点；先减小后增大；小车的动能转化为弹簧的弹性势能。
34．如图同一个实心小球以同样的速度v分别沿着甲、乙两个光滑的弧槽运动，两弧槽弧形相同，弧长相等。小球到达B点的动能 等于 （选填“大于”“小于”或“等于”下同）到达D的动能，小球通过甲弧槽的时间 小于 小球通过乙弧槽的时间。（空气阻力不计）
【解答】解：在凹形光滑弧形槽中运动的小球，从以速度v进入轨道到运动到最低点的过程中，重力势能转化为动能，速度变大，大于初速度；在从最低点运动到弧形槽末端的过程中，小球的动能转化为重力势能，速度变小，到达槽末端（B点）时，速度减小为初速度v；在凸形光滑弧形槽中运动的小球，从以速度v进入弧形槽到运动到最高点的过程中，动能转化为重力势能，运动速度减小，小于初速度；在从最高点运动到槽末端的过程中，小球的重力势能再化为动能，到达槽末端（D点）时，速度由增大到初速度v；由以上分析可知：（1）小球到达B点的速度等于到达D的速度，同一小球，质量相等，所以小球到达B点的动能等于到达D的动能；（2）在凹形光滑弧形槽中运动的小球，平均速度v甲大；在凸形光滑轨道中运动的小球，平均速度v乙小；即v乙＜v甲，因为两小球的路程s相等，由公式v＝知：在凹形轨道中的小球运动时间t甲小，在凸形轨道的小球运动时间t乙大，即：t乙＞t甲。故答案为：等于；小于。
35．某工厂发货传输分拣线示意如图，等间距排列的相同货物先被传送带匀速运送到工作台，在工作台AB上匀速下滑时被扫描，后滑至水平工作台BC，最后在C点静止时被机械手臂取走进行分类。传送带与AB、AB与BC都平滑连接，AB与BC材料相同，且长度均为1米，空气阻力忽略不计。
（1）若货物对AB的压力小于对BC的压力，则货物在AB上减小的机械能 小于 （选填“大于”、“等于”或“小于”）在BC上减小的机械能。
（2）若机械手臂每隔3秒钟取走一件货物，传送带运动的速度为0.8米/秒，为防止货物的碰撞与堆积，货物之间的距离d至少为 2.4 米。
【解答】解：（1）货物在地面上运动时和地面之间存在摩擦力，机械能转化为内能，若货物对AB的压力小于对BC的压力，AB与BC材料相同，接触面粗糙程度相同，货物和AB的摩擦力小于和BC的摩擦力，且长度均为1米，货物在BC面上克服摩擦力做功多，机械能转化为的内能多，机械能减少量就多，所以，则货物在AB上减小的机械能小于在BC上减小的机械能。（2）机械手臂每隔3秒钟取走一件货物，传送带运动的速度为0.8米/秒，所以货物之间的距离最小为：d＝vt＝0.8m/s×3s＝2.4m。故答案为：（1）小于；（2）2.4。
36．如图，两个质量不相等的实心铁球甲和乙（m甲＞m乙）相距s，在无限长的光滑水平面上以相同的速度向右运动（空气阻力不计），则 甲 （选填“甲”或“乙”）球的动能大，随着时间的延长，甲球 不可能 （选填“可能”或“不可能”）撞上乙球。
【解答】解：动能的大小与物体的质量和速度有关。由题意可知，甲乙两球的速度相同，甲的质量大，所以甲的动能大；由于空气阻力不计，物体在光滑的水平面是以相同的速度运动，因此，甲乙之间的距离不会改变，两球不可能相撞。故答案为：甲；不可能。
三．实验探究题（共4小题）
37．一切做机械运动的物体都具有动能。那么，物体的动能大小跟哪些因素有关呢？科学兴趣小组同学开展了以下实验探究。
①让质量均为m的小球分别从同一斜面的A处和B处由静止开始滚下，与放在水平地面上的相同木块相碰，木块被推动一段距离后静止，如图甲和乙所示；
②让质量为2m的小球从上述同一斜面的A处由静止开始滚下，与放在水平地面上的相同木块相碰，木块被推动一段距离后静止，如图丙所示。
请回答下列问题：
（1）动能大小的判断：实验时，通过观察
木块被推动的距离大小 来比较小球动能的大小；
（2）变量的控制：做甲、丙实验时，要让小球从相同的高度滚下，这样做是为了使质量不同的两小球到达斜面底端时具有
相同的速度 。
（3）影响因素的比较：要研究质量和速度哪个因素对动能影响更大，只要比较
乙丙 两个实验的结果就能做出判断。
【解答】解：（1）实验中通过观察木块被推动的距离大小，来判断小球动能的大小，用到了转换法；（2）质量不同的小球从同一斜面的同一高度由静止开始滚下，这样两球到达水平面的速度相同；图甲、丙，质量不同的小球从同一高度滚下，目的是控制小球的速度相同，使质量不同的两小球到达斜面底端时具有相同的速度；（3）要研究质量和速度哪个因素对动能影响更大，可以选择乙丙进行实验。乙过程中小球质量小，到达斜面底端时的速度大；丙小球质量大，到达斜面底端时的速度小。通过观察哪一次木块被推开的距离远，就能判断哪个因素对动能影响更大。
故答案为：（1）木块被推动的距离大小；（2）相同的速度；（3）乙丙。
38．实验小组的同学用如图所示的装置探究“物体动能的大小跟哪些因素有关”。将钢球从某一高度由静止释放，钢球摆到竖直位置时，撞击水平木板上的木块，将木块撞出一段距离。
实验组别
钢球质量/g
钢球下摆高度/cm
木块滑行距离/cm
1
15
22
30
2
25
22
49
3
35
22
68
（1）如图甲所示，用细线把钢球悬挂起来，将摆锤拉到某一高度后释放。钢球向下摆动的过程中，重力势能和动能如何变化？ 重力势能变小，动能变大 ；
（2）本实验让同一小钢球从不同高度分别由静止释放，判断同一小钢球从不同高度释放到达竖直位置D，获得动能大小是通过观察比较 木块移动距离的大小 来判断的；
（3）让质量不同的钢球从相同高度摆下，由上表中实验数据和现象可得出结论： 速度一定时，质量越大，物体的动能越大。
【解答】解：（1）如图甲所示，用细线把钢球悬挂起来，将摆锤拉到某一高度后释放，钢球向下摆动的过程中，钢球高度变小，钢球重力势能变小，钢球的速度变大，钢球的动能变大；（2）本实验让同一小钢球从不同高度分别由静止释放，判断同一小钢球从不同高度释放到达竖直位置D，获得动能大小是通过观察比较木块移动距离的大小来判断的；（3）让质量不同的钢球从相同高度摆下，钢球摆到竖直位置时速度相同，根据表中数据知，钢球质量越大，木块滑行距离越远，表示钢球的动能越大，故得出：速度一定时，质量越大，物体的动能越大。
故答案为：（1）重力势能变小，动能变大；（2）木块移动距离的大小；（3）速度一定时，质量越大，物体的动能越大。
39．在探究“物体动能的大小与物体质量是否有关”的实验中，让质量不同的铁球从斜面的同一高度由静止释放，撞击水平面上同一木块，能将木块撞出一段距离，如图甲所示。
（1）该实验是通过观察 木块移动的距离 来反映铁球动能的大小。
（2）为了使不同铁球的实验现象差异更明显，除了可以选用更光滑的水平面外，还可以怎样改进？ 换用质量差距较大的铁球进行实验 （写出一种）。
（3）有同学将实验装置改成图乙所示，利用质量不同的铁球将弹簧压缩相同程度静止释放，撞击同一木块。该方案是否合理？说明理由。 不可行；木块被推动的距离相等 （忽略铁球滚动时受到地面的摩擦力）
【解答】解：（1）实验中采用了转换法，通过观察木块被推动距离的远近来反映铁球对木块做功的多少，从而判断出铁球动能的大小；（2）为了使实验现象更明显，则两个铁球的动能差距要大，所以可以换用质量差距较大的铁球进行实验；（3）观察图乙的装置可知，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，故弹簧势能相同，转化出的动能相同，因此，木块最终移动的距离相同，这样是不能完成实验目的。
故答案为：（1）木块移动的距离；（2）换用质量差距较大的铁球进行实验；（3）不可行；木块被推动的距离相等。
40．如图所示，小明在探究物体动能大小与质量的关系时，设计了如下方案：让质量分别为m1和m2（m1＜m2）的两个小球沿同一斜面从同一点A处由静止滚下，然后与放在水平木板上的纸盒相碰，记录纸盒移动的距离。
（1）小明是根据 纸盒移动的距离 判断小球动能大小的；若实验中所使用的斜面不够光滑 不会 （会/不会）给实验带来影响。
（2）小明顺利完成步骤①，记录下纸盒移动的距离x1，在进行步骤②时，纸盒被撞后滑出木板，导致无法记录移动的距离x2，此时同组的甲同学建议换一个较重的木块代替纸盒重做步骤②，乙同学建议降低小球m2的释放高度重做步骤②，你认为哪位同学的建议是合理的？ 都不合理 （甲同学/乙同学/都合理/都不合理）。
（3）上述实验操作可以得出的结论是： 速度一定时，质量越大、动能越大 。
【解答】解：（1）根据转换法，小明是根据纸盒移动的距离判断小球具有的动能大小；研究物体动能大小与质量的关系，要控制速度大小相同，由能量守恒可知，小球下滑时重力势能转化为动能和克服摩擦力做功，动能和重力势能均与小球的质量有关，小球下滑时的质量不变，所以小球滑到斜面底端时的速度与本身的质量无关，故斜面是否光滑对本实验无关；（2）探究动能与质量的关系，应控制速度相同，动能的大小通过纸盒移动距离的大小体现出来的，故实验中使用的纸盒大小（质量）不能改变；乙同学建议降低小球m2的释放高度，则小球到水平面时的速度变化了，不符合要求，故两位同学的建议都不合理（只能改变木板的长度）；（3）上述实验操作可以得出的结论是：速度一定时，质量越大动能越大。
故答案为：（1）纸盒移动的距离；不会；（2）都不合理；（3）速度一定时，质量越大、动能越大。
四．解答题（共3小题）
41．将表面涂墨（墨充足）的皮球从离地某一高度水平抛出，球落地后又弹起，它的频闪照片如图所示。皮球第一次反弹后到达最高点P时 具有 （选填“具有”或“不具有”）动能；皮球落地后，在地面A、B、C三处留下黑色墨迹，墨迹逐渐变小，其原因是皮球受到空气阻力，机械能逐渐变小，落地时，转化成皮球的弹性势能也越来越小，皮球弹性形变程度也越来越小。
【解答】解：由图中轨迹来看，小球既有水平方向的速度又有竖直方向的速度，所以小球在最高点时，竖直方向速度为零，但是仍然能往右运动，说明小球还具有水平方向速度，所以皮球第一次反弹后到达最高点P时，具有动能。每次皮球反弹后到的最高点都比上一次的最高点要低，说明皮球受到空气阻力，机械能逐渐变小，落地时，转化成皮球的弹性势能也越来越小，皮球弹性形变程度也越来越小，所以看到黑色墨迹逐渐变小。
故答案为：具有；皮球受到空气阻力，机械能逐渐变小，落地时，转化成皮球的弹性势能也越来越小，皮球弹性形变程度也越来越小。
42．在研究动能影响因素实验时，常用如图实验装置（不计摩擦）。为了使小球到达水平位置时初始速度相同，需控制小球下落时的高度，这是为什么？查阅资料得，某处物体的重力势能大小等于该物体从此处运动至水平位置时重力对物体做的功。
（1）质量为m的小球在A处静止时，具有的重力势能大小为Ep为 mgh ；
（2）已知，小球刚进入水平面B点时，小球所具有的动能Ek可以表达为，v为此时的速度，则Ep 等于 Ek（选填“大于”、“等于”或“小于”）
（3）请推导证明，小球在水平面上运动的初速度v只和高度h有关。
【解答】解：（1）某处物体的重力势能大小等于该物体从此处运动至水平位置时重力对物体做的功，则Ep＝W＝Gh＝mgh；
（2）小球刚进入水平面B点时，由于不计摩擦，机械能守恒，此时的重力势能为0，重力势能全部转化为动能，所以Ep＝Ek；
（3）实验装置不计摩擦，机械能是守恒的，则小球在水平面上运动时的动能为：Ek＝，小球在高处具有的重力势能为：Ep＝mgh；由于机械能守恒，则：＝mgh，则v＝，由此可知，小球在水平面上运动的初始速度只与高度有关。
故答案为：（1）mgh；（2）等于；（3）见解析。
43．如图，木块以一定的速度滑过A，B点，到C点滑出下落至D点。A和B，C和D之间的垂直距离均为h且AB＝BC（AB、BC两个面粗糙程度相同）。若空气阻力忽略不计，假定木块滑下AB斜面时重力所做的功全部转化为克服摩擦所做的功，则对木块在运动过程中动能变化的分析，横坐标表示时间，纵坐标表示动能，请画出AB、BC、CD段动能的变化曲线并说明理由。
【解答】解：AB段：木块滑下AB斜面时重力所做的功全部转化为克服摩擦所做的功，则木块的动能不变；BC段：由于克服BC段摩擦做功，导致动能减小；CD段：不计空气阻力，重力势能全部转化为动能，动能增加；根据功能关系可知，mgh＝f1sAB，f2sBC＝△Ek减，mgh＝△Ek增，由于斜面和水平面的摩擦力不相等，则△Ek减与△Ek增不相等，且增加的较少：如图所示：
。
五．计算题（共1小题）
44．将一小球从弹簧正上方某一高度由静止释放，下落后先后经过ABC三点，A点为小球刚好接触弹簧处，B点时小球受平衡力，C点为小球下降的最低点，请分析A→B阶段和B→C阶段，小球所受力的大小关系以及能量转化。（不计空气阻力和摩擦）
【解答】解：从A到B，此过程中小球受到竖直向下的重力和竖直向上的弹力的作用，小球向下运动过程中，由于弹簧的弹性形变变大，弹性势能变大，弹力也会变大，但弹力小于重力，故小球做加速运动，速度增加，动能变大，高度减小，重力势能减小，故小球的重力势能转化为小球的动能和弹簧的弹性势能；从B到C，此过程中小球受到竖直向下的重力和竖直向上的弹力的作用，弹力大于重力，小球做减速运动，动能减小；小球的高度减小，重力势能减小，弹簧的弹性形变变大，弹性势能变大，小球的机械能转化为弹簧的弹性势能。
答：从A到B，小球受到的弹力小于重力；小球的重力势能转化为小球的动能和弹簧的弹性势能；
从B到C，小球受到的弹力大于重力；小球的机械能转化为弹簧的弹性势能。
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精品试卷·第
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九年级科学第三章第2节
机械能综合练习
一．选择题（共25小题）
1．下列情境没有利用弹性势能的是（ ）
A．跳板跳水
B．撑杆跳高
C．拉弓射箭
D．雨滴下落
2．如图所示，小球在一定高度由静止落下，接触弹簧后再被弹起，每次弹起的高度都低于落下时的高度。则小球从刚接触弹簧到刚离开弹簧的过程中，则小球动能随时间的变化图像正确（ ）
A．B．C．D．
3．小金将一金属块放在木板上，逐渐抬高木板右端至图示位置，发现金属块静止不动，稍用力推金属块后，金属块恰好能匀速下滑。下列说法正确的是（ ）
A．金属块静止时，重力与支持力平衡
B．金属块匀速下滑的过程中，重力势能转化为动能
C．金属块静止与匀速下滑时，受到的摩擦力大小相等、方向相同
D．金属块匀速下滑时，若抬高木板，金属块下滑的速度保持不变
第3题图
第4题图
4．如图所示，“蹦极”运动的示意图。质量为m的运动员，将橡皮绳一端系自己的腰间，另一端固定在P点，O点是橡皮绳不系人自然下垂所在的位置，R点是运动员从P点自由下落所能到达的最低点，在运动员从P点到R点运动的过程中，不考虑空气阻力，以下说法正确的是（ ）
A．运动员到达O点时，运动员的动能最大
B．运动员到达R点时，速度为零，受到平衡力的作用
C．运动员的机械能一直保持不变
D．运动员受到的拉力与重力相等时，速度最大
5．弹跳杆运动是一项广受欢迎的运动。其结构如图甲所示，图乙是小金玩弹跳杆时由最低位置上升到最高位置的过程，其中b是弹簧处在原长的状态，针对此过程分析正确的是（ ）
A．a→b，小金的机械能不断增加，在b时动能最大
B．b→c，弹簧的弹性势能转化为小金的重力势能
C．在a状态时弹簧的弹性势能最大
D．在c状态时小金的机械能达到最大
6．如图所示，钩码A的重力大于钩码B，用手托钩码A使两者处于静止状态。若不计摩擦、绳重和空气阻力，放手后至钩码B碰到滑轮前的过程中，下列说法正确的是（ ）
A．钩码A的机械能保持不变
B．钩码B的机械能保持不变
C．钩码A的动能增加，机械能增加
D．钩码B的动能增加，机械能增加
第6题图
第7题图
第8题图
7．如图所示，一轻质弹簧一端系在墙上的O点，自由伸长到B点，小科用该装置进行了两次实验：第一次将一小物体m靠在弹簧旁，但不固定，并把弹簧压缩到A点，然后释放，小物体能运动到C点静止，测量AC长度为L；第二次将物体m系在弹簧上，也在A点由静止释放，直到最后静止，小物体通过的总路程为S．若物体与水平地面间的摩擦力恒定，试判断下列说法中正确的是（ ）
A．第一次，物体从A到B动能越来越大，从B到C动能越来越小
B．第二次物体静止后，弹簧可能存在弹性势能
C．第二次物体运动的总距离S一定等于L
D．第二次物体一定停在B点
8．乒乓球发球机在同一高度以相同的初速度朝不同方向分别发出a、b、c三个球，若不计空气阻力，则落到水平桌面时三者的速度大小关系是（ ）
A．va＞vb＞vc
B．vb＞vc＞va
C．va＞vc＞vb
D．va＝vb＝vc
9．大游轮向东匀速直线行驶，王大面朝游轮前进方向站立，以相同的速度抛出相同的三个小球。a球竖直向上抛出，b球水平向左抛出，c球水平向右抛出（不计空气阻力），下列说法错误的是（ ）
A．三个球在出手后都只受重力，机械能守恒
B．a球在最高点的时候速度为零，重力势能最大动能最小
C．在三球中a球落地前一刻速度最大
D．三球的落地点在同一直线上
10．质量为m的小环穿在固定的光滑曲杆上，甲点高于丙点，小环从甲点静止释放后沿曲杆运动，如图所示。不计空气阻力，下列说法正确的是（ ）
A．小环从光滑曲杆上任意位置静止释放，都能到达丁点
B．若小环能到达丁点，离开丁点后将做匀速直线运动
C．小环从甲点到丁点，重力势能一直减小，机械能不变
D．小环从甲点到乙点，动能一直增加，机械能不变
第10题图
第11题图
11．某运动员做蹦极运动，如图甲所示，从高处O点开始下落，A点是弹性绳的自由长度，在B点运动员所受弹力恰好等于重力，C点是第一次下落到达的最低点。运动员所受弹性绳弹力F的大小随时间t变化的情况如图乙所示（蹦极过程视为在竖直方向的运动）。下列判断正确的有（ ）
A．从O点到A点再到B点过程中运动员动能先增大后减少
B．从A点到B点再到C点过程中弹性绳的弹性势能先增大后减少
C．从C点到B点再到A点过程中运动员动能先增大后减少，运动员重力大小等于F0
D．从C点到B点再到A点过程中弹性绳的弹力一直减少，运动员重力大小小于F0
12．一个小石块由紧贴地面的弹簧装置竖直弹射出后，若不计空气阻力，小石块的重力势能随高度变化的图象如右图所示。则小石块的动能或机械能随高度的图象是（ ）
A．B．C．D．
13．如图表现了撑杆跳运动的几个阶段：助跑、撑杆起跳、越横杆。下面关于撑杆跳运动员在这几个阶段中能量的转化情况的说法不正确的是（ ）
A．运动员在起跳前进行一段助跑，获得大量的动能
B．运动员起跳后，他的身体不断上升，助跑获得的动能都转化为运动员的重力势能
C．当运动员上升到一定高度时，撑杆的弹性势能不断释放，促使运动员不断上升，同时重力势能不断增加
D．当运动员越过横杆下落的过程中，他的重力势能被转化为动能
14．在探究“物体动能的大小与哪些因素有关”的实验中，让同一铁球从斜面的不同高度由静止释放。撞击同一木块（如图所示）移动S距离。下列说法不正确的是（ ）
A．木块移动过程中，动能逐渐减小，摩擦力不变
B．该实验说明物体的动能大小与高度有关
C．若水平面绝对光滑，木块将做匀速直线运动
D．铁球从斜面上滚下来的过程中，速度越来越大，惯性却不变
第14题图
第15题图
15．如图所示，甲、乙、丙为三个光滑线型轨道，带孔的光滑小球套在光滑轨道上，并沿轨道的顶端滑动。轨道的高度和总长度均相同。将小球从轨道的顶端由静止开始释放，经过时间t滑到轨道的底端。下列关于三小球的说法中正确的是（ ）
A．甲图中小球所用时间t最少，到达底端时所具有的动能最小
B．乙图中小球所用时间t最少，到达底端时所具有的动能均相同
C．丙图中小球所用时间t最少，到达底端时所具有的动能最大
D．三幅图中小球所用的时间相同，到达底端时所具有的动能也相同
16．如图所示，位于A点的小球被斜向上抛出后在空中运动，其运动轨道的最高点为B，若小球在A点的动能为20J，不计空气阻力，则相对于A点，小球在B点势能增加量为（ ）
A．大于20焦
B．等于20焦
C．小于20焦
D．无法确定
第16题图
第17题图
第18题图
第19题图
17．如图所示，小球在竖直向下的力F作用下，将竖直轻弹簧压缩，若将力F撤去，小球将向上弹起并离开弹簧，直到速度为零时为止。则小球在上升过程中，下列说法正确的是（ ）
A．小球动能最大时弹性势能为零
B．小球在离开弹簧时动能最大
C．小球动能减为零时，重力势能不一定最大
D．小球的动能先增大后减小
18．如图，在一辆匀速向右直线运动的车上，乘客将一只小球竖直向上抛出，A点为上升过程中的一点，B点为最高点。则下列说法不正确的是（ ）
A．以人为参照物，如果小球向上运动到达A点时，一切外力突然消失，则小球将向上运动
B．上升过程中，动能使重力势能增加
C．上升过程中，机械能不守恒，小球在B点受到平衡力的作用
D．以地面为参照物，小球的运动轨迹是一个抛物线
19．如图，木块以一定的速度滑过A、B点，到C点滑出下落至D点，A和B、C和D之间的垂直距离均为h。若空气阻力忽略不计，BC之间的表面是粗糙的，则对木块在运动过程中能量变化的分析，正确的是（ ）
A．D点与A点相比，动能增加，势能减少，机械能不变
B．A点到C点减少的重力势能大于C点到D点减少的重力势能
C．B点的动能可能等于A点的动能，但一定大于C点的动能
D．B点的动能可能等于D点的动能，但一定大于A点的动能
20．如图所示，AOB是光滑轨道，A点的高度H大于B点的高度h，让小球从A点由静止开始自由滑下，沿轨道AOB到达B点后离开（不计空气阻力）。则下列说法正确的是（ ）
A．小球从A点到O点重力势能减小，机械能增大
B．小球离开B点后将做匀速直线运动
C．小球离开B点后运动轨迹可能如图中的虚线①
D．小球离开B点后运动轨迹可能如图中的虚线②
第20题图
第21题图
21．如图所示，轨道ABC光滑，弹簧固定在水平轨道末端，小球从A处由静止滚下，撞击弹簧，至弹簧压缩最大，在这过程中（不计空气阻力），机械能转化的情况是（ ）
A．重力势能→动能
B．重力势能→动能→弹性势能
C．重力势能→动能→弹性势能→动能→重力势能
D．小球机械能不断减小
22．针对如图三种现象，
①甲图是一个无摩擦的、不在同一平面上连续的轨道，小球从A点经B、C能滑到D；
②乙图是一个无摩擦的滚摆，将细绳绕轴转到A点，放手后，能在上下来回转动；
③丙图是一个单摆，从A点放手，能摆到B点，若在O点放一小棒，抵住细绳，小球能摆到C点；
④丁图AOB是光滑轨道，A点的高度H大于B点的高度，让小球由A点静止开始自由落下，沿轨道AOB到达B点后离开（不计空气阻力），则小球离开B点后的运动轨迹最符合实际的是b；
其中不能成立的是（ ）
A．①②③
B．②④
C．③④
D．③
23．许多同学都看过杂技演员表演的“水流星”，一根细绳系着盛水的杯子，演员抡起绳子，杯子就做圆周运动。如图为一杂技演员正在竖直平面内表演“水流星”。假设杯子在竖直面内做匀速圆周运动，则下列关于其中的一只杯子说法正确的是（ ）
A．受平衡力作用
B．重力势能保持不变
C．机械能在不断改变
D．运动状态保持不变
第23题图
第24题图
第25题图
24．如图所示：用绳子把一个铁锁悬挂起来。把铁锁拿近自己的鼻子，稳定后松开手。头保持不动，锁向前摆去又摆回来。下列说法正确的是（ ）
A．铁锁在摆动的过程中势能保持不变
B．铁锁摆动到最低点时动能最大
C．头保持不动，锁向前摆去又摆回来时肯定会碰到鼻子
D．铁锁在上升过程中铁锁克服重力所做的功为零
25．2018年2月13日，刘佳宇在平昌冬奥会单板滑雪女子U形场地赛首获该项目奥运奖牌。场地为半圆形轨道（如图），她以一定的速度从A点向下俯冲，经轨道达到最高点E，图中‘o’代表刘佳宇在不同时刻的位置，不计摩擦力和空气阻力，则（ ）
A．A点机械能小于E点机械能
B．B点的动能等于D点的动能
C．A点到C点重力做功动能增加
D．C点到E点机械能都转化为内能
二．填空题（共11小题）
26．（2021?永嘉县校级模拟）如图，弹簧的左端固定，右端连接一个小球，把它们套在光滑的水平杆上，a是压缩弹簧后小球静止释放的位置，b是弹簧原长时小球的位置，c是小球到达最右端的位置。则小球从a运动到c的过程中，在
（选填“a”、“b”或“c”）位置动能最大；从b到c的过程中，小球的动能转化为弹簧的
，小球从a运动到b的过程机械能总量
（选填“变大”、“变小”或“不变”）。
第26题图
第27题图
第28题图
27．（2021?永嘉县校级模拟）小明做了一个“会跳卡片”，如图所示。将卡片在桌面上压平后松手，发现卡片跳起来了，为了让卡片跳得更高，应将A面
（选填“向上”或“向下”）放置，卡片上升的过程中
能转化为
能。此外还有什么方法可使卡片跳得更高
.
28．（2021?永嘉县校级模拟）弹跳杆运动是一项广受欢迎的运动。其结构如图甲所示，图乙是小金玩弹跳杆时由最低位置上升到最高位置的过程，其中b是弹簧处在原长的状态。在玩弹跳杆过程中，小金在
（选填“b前某”、“b”或“b后某”）时具有的动能最大；在b→c的过程中，
转化成小金的重力势能。
29．（2021?永嘉县校级模拟）2017年8月8日，在伦敦举行的世界田径锦标赛男子撑杆跳高决赛中，美国运动员以5.95米的成绩获得冠军，请结合撑杆跳的过程（如图），回答下列问题。
（1）运动员快速助跑的目的是为了在起跳前获得较大的
；
A．动能
B．势能
C．惯性
（2）运动员超过横杆后，在1.2秒时间内落地，从开始起跳到撑杆达到最大弹性形变的过程中，简述运动员机械能总量
（“变大”“变小”“不变”）（不考虑撑杆质量及空气阻力）。
30．（2021?吴兴区校级一模）冬奥会上，自由式滑雪比赛以惊险刺激很具有观赏性。一运动员在比赛过程中，从a点静止滑下到e点停止的运动轨迹如图所示，如果不计空气阻力，则：
（1）从a运动到b点，重力势能转化为
。
（2）在整个滑行过程中，a点的机械能
c点的机械能（选填“＞”或“＝”或“＜”）。
第30题图
第31题图
第32题图
31．（2021?临海市模拟）甲、乙是两个完全相同的网球。如图所示，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
（填“相等”或“不相等”）；甲球下落过程中的动能
（填“增大”、“不变”或“减小”）。
32．（2021?金华一模）在探究动能大小与哪些因素有关的实验中：
（1）如图甲所示，小红先探究动能大小与质量关系，让小车从斜面的同一高度下滑，目的是为了 。通过比较木块推动的距离可以比较小车具有的动能的大小。
（2）小磊认为去掉木块，利用粗糙且足够长的木板，通过比较小车在木板上运动的距离也能比较小车动能的大小，即运动的距离越远说明物体的动能越大。于是小磊通过在小车上加砝码来改变质量，得到如图乙所示的实验情形，据此他得出在速度相同的条件下，物体的动能与质量
（有关/无关），该结论是
（正确/错误）的。
（3）小磊在探究“动能大小与质量的关系”时将实验装置改进成如图丙所示，利用质量不同的铁球将弹簧压缩相同程度静止释放，撞击同一木块。该实验方案是否可行？答：
理由是
。
33．（2021?杭州模拟）如图所示，弹簧一端与小车相连，另一端固定在左侧的墙壁上，小车放在光滑的水平木板上。小车位于A点时弹簧恰好为自然长度，用力压缩弹簧使小车到达B点；松手后，小车由位置B运动至位置C，在位置C时速度为零。则小车从位置B运动至位置C的过程中，速度达到最大的位置在
（选填“A点”、“A点的左侧”、或“A点的右侧”），弹簧的弹性势能的变化情况是
（选填“减小”、“先减小后增大”、“先增大后减小”或“增大”）；小车从位置A运动到C点的过程中，能量转化的情况为
。
第33题图
第34题图
34．（2019?余杭区模拟）如图同一个实心小球以同样的速度v分别沿着甲、乙两个光滑的弧槽运动，两弧槽弧形相同，弧长相等。小球到达B点的动能
（选填“大于”“小于”或“等于”下同）到达D的动能，小球通过甲弧槽的时间
小球通过乙弧槽的时间。（空气阻力不计）
35．（2019?绍兴）某工厂发货传输分拣线示意如图，等间距排列的相同货物先被传送带匀速运送到工作台，在工作台AB上匀速下滑时被扫描，后滑至水平工作台BC，最后在C点静止时被机械手臂取走进行分类。传送带与AB、AB与BC都平滑连接，AB与BC材料相同，且长度均为1米，空气阻力忽略不计。
（1）若货物对AB的压力小于对BC的压力，则货物在AB上减小的机械能
（选填“大于”、“等于”或“小于”）在BC上减小的机械能。
（2）若机械手臂每隔3秒钟取走一件货物，传送带运动的速度为0.8米/秒，为防止货物的碰撞与堆积，货物之间的距离d至少为
米。
第35题图
第36题图
36．（2019?金华一模）如图，两个质量不相等的实心铁球甲和乙（m甲＞m乙）相距s，在无限长的光滑水平面上以相同的速度向右运动（空气阻力不计），则
（选填“甲”或“乙”）球的动能大，随着时间的延长，甲球
（选填“可能”或“不可能”）撞上乙球。
三．实验探究题（共4小题）
37．（2021?南湖区模拟）一切做机械运动的物体都具有动能。那么，物体的动能大小跟哪些因素有关呢？科学兴趣小组同学开展了以下实验探究。
①让质量均为m的小球分别从同一斜面的A处和B处由静止开始滚下，与放在水平地面上的相同木块相碰，木块被推动一段距离后静止，如图甲和乙所示；
②让质量为2m的小球从上述同一斜面的A处由静止开始滚下，与放在水平地面上的相同木块相碰，木块被推动一段距离后静止，如图丙所示。请回答下列问题：
（1）动能大小的判断：实验时，通过观察
来比较小球动能的大小；
（2）变量的控制：做甲、丙实验时，要让小球从相同的高度滚下，这样做是为了使质量不同的两小球到达斜面底端时具有
。
（3）影响因素的比较：要研究质量和速度哪个因素对动能影响更大，只要比较
两个实验的结果就能做出判断。
38．（2021?江干区模拟）实验小组的同学用如图所示的装置探究“物体动能的大小跟哪些因素有关”。将钢球从某一高度由静止释放，钢球摆到竖直位置时，撞击水平木板上的木块，将木块撞出一段距离。
实验组别
钢球质量/g
钢球下摆高度/cm
木块滑行距离/cm
1
15
22
30
2
25
22
49
3
35
22
68
（1）如图甲所示，用细线把钢球悬挂起来，将摆锤拉到某一高度后释放。钢球向下摆动的过程中，重力势能和动能如何变化？
；
（2）本实验让同一小钢球从不同高度分别由静止释放，判断同一小钢球从不同高度释放到达竖直位置D，获得动能大小是通过观察比较
来判断的；
（3）让质量不同的钢球从相同高度摆下，由上表中实验数据和现象可得出结论：
。
39．（2021?萧山区模拟）在探究“物体动能的大小与物体质量是否有关”的实验中，让质量不同的铁球从斜面的同一高度由静止释放，撞击水平面上同一木块，能将木块撞出一段距离，如图甲所示。
（1）该实验是通过观察
来反映铁球动能的大小。
（2）为了使不同铁球的实验现象差异更明显，除了可以选用更光滑的水平面外，还可以怎样改进？
（写出一种）。
（3）有同学将实验装置改成图乙所示，利用质量不同的铁球将弹簧压缩相同程度静止释放，撞击同一木块。该方案是否合理？说明理由。
（忽略铁球滚动时受到地面的摩擦力）
40．（2021?仪征市模拟）如图所示，小明在探究物体动能大小与质量的关系时，设计了如下方案：让质量分别为m1和m2（m1＜m2）的两个小球沿同一斜面从同一点A处由静止滚下，然后与放在水平木板上的纸盒相碰，记录纸盒移动的距离。
（1）小明是根据
判断小球动能大小的；若实验中所使用的斜面不够光滑
（会/不会）给实验带来影响。
（2）小明顺利完成步骤①，记录下纸盒移动的距离x1，在进行步骤②时，纸盒被撞后滑出木板，导致无法记录移动的距离x2，此时同组的甲同学建议换一个较重的木块代替纸盒重做步骤②，乙同学建议降低小球m2的释放高度重做步骤②，你认为哪位同学的建议是合理的？
（甲同学/乙同学/都合理/都不合理）。
（3）上述实验操作可以得出的结论是：
。
四．解答题（共3小题）
41．（2021?杭州模拟）将表面涂墨（墨充足）的皮球从离地某一高度水平抛出，球落地后又弹起，它的频闪照片如图所示。皮球第一次反弹后到达最高点P时
（选填“具有”或“不具有”）动能；皮球落地后，在地面A、B、C三处留下黑色墨迹，墨迹逐渐变小，其原因是
。
第41题图
第42题图
42．（2021?上城区一模）在研究动能影响因素实验时，常用如图实验装置（不计摩擦）。为了使小球到达水平位置时初始速度相同，需控制小球下落时的高度，这是为什么？查阅资料得，某处物体的重力势能大小等于该物体从此处运动至水平位置时重力对物体做的功。
（1）质量为m的小球在A处静止时，具有的重力势能大小为Ep为
；
（2）已知，小球刚进入水平面B点时，小球所具有的动能Ek可以表达为，v为此时的速度，则Ep
Ek（选填“大于”、“等于”或“小于”）
（3）请推导证明，小球在水平面上运动的初速度v只和高度h有关。
43．（2020?绍兴模拟）如图，木块以一定的速度滑过A，B点，到C点滑出下落至D点。A和B，C和D之间的垂直距离均为h且AB＝BC（AB、BC两个面粗糙程度相同）。若空气阻力忽略不计，假定木块滑下AB斜面时重力所做的功全部转化为克服摩擦所做的功，则对木块在运动过程中动能变化的分析，横坐标表示时间，纵坐标表示动能，请画出AB、BC、CD段动能的变化曲线并说明理由。
五．计算题（共1小题）
44．（2019秋?江山市期中）将一小球从弹簧正上方某一高度由静止释放，下落后先后经过ABC三点，A点为小球刚好接触弹簧处，B点时小球受平衡力，C点为小球下降的最低点，请分析A→B阶段和B→C阶段，小球所受力的大小关系以及能量转化。（不计空气阻力和摩擦）
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精品试卷·第
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