3.2机械能 同步练习（含解析）

机械能
一、单选题
1.如图所示，2019年1月3日“嫦娥四号”成功登陆月球背面，巡视器在月球背面留下了第一道“车辙”印迹，若巡视器是沿着斜坡轨道匀速开下着陆器的，则在下坡过程中，关于巡视器的机械能说法正确的是( )
A. 动能增大，重力势能不变 B. 动能不变，重力势能减小
C. 动能不变，重力势能不变 D. 动能增大，重力势能减小
2.如图是小朋友玩蹦蹦床的情景，对他们在上升和下落过程中机械能的变化，下列分析不正确的是（ ）
A. 小孩上升到最高点时的重力势能最大 B. 小孩在空中下落的过程中重力势能转化为动能
C. 小孩下落到最低点时蹦蹦床的弹性势能最大 D. 小孩下落到最低点时的动能最大
3.下列生活实例中，对图片描述正确的有（ ）
A. 甲图：不计阻力及能量损耗，网球从刚击球拍到球拍形变最大过程中，网球机械能守恒
B. 乙图：铁锁来回摆动最终停下，在铁锁下降过程中，重力势能全部转化为动能
C. 丙图：人造地球卫星由于不受空气阻力，只有动能和势能的转化
D. 丁图：运动员从高处落下，动能转化为重力势能
4.如图所示是蹦床运动员表演的情景。运动员从最低点到达最高点的过程中，运动员的动能和重力势能变化情况分别是（ ）
A. 动能减小，重力势能增大 B. 动能增大，重力势能减小
C. 动能先减小后增大，重力势能减小 D. 动能先增大后减小，重力势能增大
5.我国自主研制的“歼—20”隐形战斗机试飞成功，标志着我国在飞机研发和制造领域取得了很大的成就。“歼—20”隐形战斗机在匀速爬升过程中战斗机的（ ）
A. 动能减小 重力势能减小 B. 动能不变 重力势能增大
C. 动能增大 重力势能增大 D. 动能不变 重力势能减小
6.我国火箭回收方式是：火箭消耗完燃料后将自动脱离飞船，借助降落伞落回地面，如图所示，匀速下落过程中，关于火箭能量变化说法错误的是（ ）
A. 动能不变，机械能减小 B. 重力势能减小，机械能减小
C. 重力势能减小，转化为动能 D. 机械能减小，转化为内能
7.高空抛物是极不文明的行为，会造成很大的伤害，因为高处的物体具有较大的（ ）
A. 弹性势能 B. 重力势能 C. 动能 D. 重力
8.如图是小心高空坠物的标志，高空抛物现象被称为“悬在城市上空的痛”，我们应该遵守公共道德，严禁高空抛物。下列说法正确的是（ ）
A. 下落物体的机械能总量变大，楼层越高坠落物对人的伤害越大
B. 忽略空气阻力，物体的机械能的总和不变，危害程度与楼层高低无 关
C. 如果坠落物体的质量小一点就没有很大的危害
D. 物体下落时重力势能转化为动能，动能增大对人的伤害增大
9.如图所示，是羽毛球运动员在比赛中的情景，当他挥拍把羽毛球击回到对方场地的过程中，下列说法正确的是( )
A. 羽毛球上升过程中机械能变大 B. 羽毛球下落过程中机械能变大
C. 羽毛球上升过程中重力势能变大 D. 羽毛球下落过程中动能变小
10.如图，我国空中加油机正在给歼10战斗机加油，加油过程中，若战斗机的高度和速度不变，则战斗机的( )
A. 动能增加，势能减小，机械能不变 B. 动能不变，势能不变，机械能不变
C. 动能减小，势能不变，机械能减小 D. 动能增加，势能增加，机械能增加
11.加油机在给战斗机加油过程中，若战斗机高度、速度不变，则战斗机的（ ）
A. 动能增加，势能增加，机械能增加 B. 动能不变，势能不变，机械能不变
C. 动能减小，势能不变，机械能减小 D. 动能增加，势能减小，机械能不变
12.俄罗斯车里雅宾斯克州发生天体坠落事件，坠落的陨石与大气剧烈摩擦发出耀眼的白光，如右图所示。若下落过程中不考虑陨石的质量变化，则陨石在空中加速降落时( ).

A. 重力势能不断减少，动能不断增加，机械能不变
B. 重力势能不断增加，动能不断减小，机械能不变
C. 重力势能不断增加，动能不断增加，机械能增加
D. 重力势能不断减小，动能不断增加，机械能减小
二、填空题
13.如图所示的无人驾驶消毒车，在马路上匀速行驶并喷洒消毒剂，在此行驶过程中消毒车动能 （选填“增大”“减小”或“不变”，下同），消毒车重力势能 。

14.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 （选填“相等”或“不相等”）；落地前的运动过程中，甲球的动能 （选填“增大”“减小”或“不变”），乙球的机械能 （选填“增大”“先增大后减小”“减小”或“不变”）。
三、解答题
15.总长为l的橡皮筋一端固定在Ｏ点，另一端悬挂一个小钢球，将钢球从Ｏ点释放，运动到A点后开始向上返回，Ｏ和A两点间距离为2l，如图所示．请用所学知识分析并画出钢球从Ｏ点运动到A点的过程中，其动能随运动距离变化的大致关系图像，并作出说明．
四、实验探究题
16.在学习势能知识时，某同学猜想物体重力势能的大小可能与以下三个因素有关：①物体的高度；②物体的质量大小；③物体所处的地理位置。为了证明自己的猜想，他决定对因素①进行探究。他把橡皮泥平铺在水平面上，让同一个金属球从不同高度自由下落，记录结果如下表所示。
实验序号 球离橡皮泥高度(米) 凹痕程度
1 0.5 很浅
2 1.0 比较浅
3 2.0 比较深
（1）.该同学依据 来判断重力势能大小。
（2）.本实验的结论是 。
（3）.若想对因素②进行验证，你认为实验中应控制相等的变量是 。
答案解析部分
一、单选题
1.【答案】 B
【解析】【分析】动能的大小与质量和速度有关，重力势能的大小与质量和高度有关。
【解答】若巡视器是沿着斜坡轨道匀速开下着陆器的，因为质量不变，速度不变，所以动能保持不变；质量不变，高度减小，因此重力势能减小，故B正确，而A、C、D错误。
故选B。
2.【答案】 D
【解析】【分析】（1）动能与物体的质量和速度有关，重力势能与物体的质量和高度有关，而弹性势能与物体弹性形变的程度有关；
（2）当合力的方向与运动方向相同时，物体做加速运动；当合力的方向与运动方向相反时，物体做减速运动。
【解答】A.小孩上升到最高点时的重力势能最大，故A正确，不合题意；
B.小孩在空中下落的过程中重力势能转化为动能，故B正确，不合题意；
C.小孩下落到最低点时蹦蹦床的弹性形变程度最大，因此它的弹性势能最大 ，故C正确，不合题意；
D.小孩下落到最低点时，它的动能全部转化为弹性势能，此时速度为0，即动能最小，故D错误，符合题意。
故选D。
3.【答案】 C
【解析】【分析】（1）分析网球动能的变化即可；
（2）分析铁锁下降的过程中，它的高度是否为0，即可判断重力势能是否为0；
（3）分析卫星运动过程中的能量转化即可；
（4）分析落下过程中动能和重力势能的大小变化。
【解答】A.不计阻力及能量损耗，网球从刚击球拍到球拍形变最大过程中，它的动能全部转化为球拍的弹性势能，因此它的机械能是减小的，故A错误；
B.当铁锁下落到最低点时，它的高度不为0，即它的重力势能不为0，那么它的重力势能就没有全部转化为动能，故B错误；
C. 人造地球卫星 从近地点向远地点运动时，高度增大，即重力势能增大，这个过程中动能转化为重力势能；当它从远地点向近地点运动时，高度减小，即重力势能减小，这个过程中重力势能转化为动能，故C正确；
D.运动员从高处落下时，高度减小，那么他的重力势能减小，而速度增大，它的动能增大，因此这个过程是重力势能转化为动能，故D错误。
故选C。
4.【答案】 D
【解析】【分析】动能与物体的质量和速度大小有关，重力势能与物体的质量和高度有关，根据能量转化的知识分析即可。
【解答】运动员从最低点到达最高点的过程中，首先踏板的弹性势能转化为运动员的动能，然后运动员的动能再转化为它的重力势能，因此他的动能先增大后减小，而重力势能则增大，故A、B、C错误，而D正确。
故选D。

5.【答案】 B
【解析】【分析】动能的大小与质量和速度有关，重力势能的大小与质量和高度有关。
【解答】“歼—20”隐形战斗机在匀速爬升过程中，战斗机的质量不变，速度不变，那么它的动能不变；质量不变，高度增大，那么它的重力势能增大，故B正确，而A、C、D错误。
故选B。
6.【答案】 C
【解析】【分析】动能的大小与质量和速度有关，重力势能的大小与质量和高度有关，而机械能等于动能和重力势能之和。
【解答】在火箭匀速下落的过程中，质量不变，速度不变，那么它的动能不变；质量不变，高度减小，因此它的重力势能减小；根据机械能=动能+重力势能可知，飞船的机械能是减小的；由于与空气摩擦做功，所以飞船的机械能会转化为内能，故C错误符合题意，而A、B、D正确不合题意。
故选C。
7.【答案】 B
【解析】【分析】物体由于被举高而具有的能量叫重力势能；由于运动而具有的能量叫动能；由于发生弹性形变而具有的能量叫弹性势能。
【解答】高空抛物是极不文明的行为，会造成很大的伤害，因为高处的物体具有较大的重力势能，故B正确，而A、C、D错误。
故选B。
8.【答案】 D
【解析】【分析】（1）注意物体和空气摩擦时机械能与内能的转化；
（2）危害程度与动能有关；
（3）重力势能的大小与质量和高度有关；
（4）根据能量转化的知识判断。
【解答】A.在下落过程中，物体克服空气的摩擦做功，将机械能转化为内能，则下落物体的机械能减小，故A错误；
B.忽略空气阻力，虽然物体的机械能总和不变，但是楼层越高，它具有的重力势能越大，下落时转化成的动能越大，撞击人时对人的伤害越大，故B错误；
C.坠落物体的质量虽然小，但是高度足够大，那么具有的重力势能足够多，则对人体的伤害越大，故C错误；
D.物体下落时重力势能转化为动能，动能增大对人的伤害增大，故D正确。
故选D。
9.【答案】 C
【解析】【分析】（1）在物体运动的过程中，会与空气摩擦，有部分机械能转化为内能，因此机械能减小；
（2）重力势能与质量和高度有关，动能与质量和速度有关。
【解答】羽毛球在上升过程中和下降过程中，都会克服空气摩擦，即机械能会转化为内能，那么机械能肯定会减小，故A、B错误；
羽毛球在上升过程中，质量不变高度增大，因此它的重力势能增大，故C正确；
羽毛球下落过程中，它的重力势能会转化为动能，因此它的动能会增大，故D错误。
故选C。
10.【答案】 D
【解析】【分析】动能与速度和质量有关，重力势能与质量和高度有关，而机械能=动能+重力势能。
【解答】加油过程中，战斗机的质量不断增大，高度增大，那么它的重力势能增大；速度增大，那么它的动能增大。根据机械能=动能+重力势能可知，战斗机的机械能增大，故D正确，而A、B、C错误。
故选D。
11.【答案】 A
【解析】【分析】动能与质量和速度有关，重力势能与质量和高度有关，而机械能=动能+重力势能。
【解答】加油机在给战斗机加油过程中，质量不断增大，但速度不变，那么动能增大；高度不变，那么重力势能增大。根据机械能=动能+重力势能可知，战斗机的机械能增大，故A正确，而B、C、D错误。
故选A。
12.【答案】 D
【解析】【分析】（1）重力势能与质量和高度有关，动能与质量和高度有关；
（2）物体与空气摩擦，对空气做功，将机械能转化为内能，据此分析即可。
【解答】陨石在空中加速降落时，质量不变，速度增大，因此动能增大；高度减小，因此重力势能减小；因为与大气摩擦，所以有机械能转化为内能，那么陨石的机械能减小。
故D正确，而A、B、C错误。
故选D，
二、填空题
13.【答案】 减小；减小
【解析】【分析】动能与质量和速度有关，重力势能与质量和高度有关，据此分析判断。
【解答】在马路上匀速行驶并喷洒消毒剂，消毒车的质量减小，速度不变，则在此行驶过程中消毒车动能减小；消毒车的质量减小而高度不变，因此它的重力势能减小。
14.【答案】 相同；增大；不变
【解析】【分析】（1）动能与质量和速度有关，重力势能与质量和高度有关，而机械能=动能+重力势能；
（2）根据重力势能与动能的转化分析；
（3）根据机械能守恒分析。
【解答】（1）抛出时高度相同，则重力势能相同；速度相同，则动能相同。根据“机械能=动能+重力势能”可知，两个网球的机械能相等。
（2）落地前的运动过程中，甲球的重力势能会转化为动能，则甲的动能增大；
（3）在运动过程中，不计空气阻力，则机械能没有损失，因此乙球的机械能不变。
三、解答题
15.【答案】 橡皮筋长为l，小球从初始状态下降至l过程中，小球受到重力作用，重力势能转化为动能，小球做加速运动，动能逐渐变大；小球从l继续下降过程中，受到橡皮筋的拉力作用，但拉力小于重力，所以小球继续做加速运动，动能继续变大，重力势能转化为动能和弹性势能，当拉力等于重力时，动能达到最大；继续下降至2l过程中，拉力大于重力，小球做减速运动，动能逐渐变小，速度逐渐减小，最后变为零，重力势能和动能转化为弹性势能，最后动能为零．
动能随运动距离变化的大致关系图象如下图．
【解析】【分析】（1）在弹性限度内，弹簧产生的弹力与伸长的长度成正比，它的弹性势能也与伸长的长度成正比；
（2）如果物体受到的合力与运动方向相同，那么物体将做加速运动；合力的方向与运动方向相反，那么物体将做减速运动；
（3）当质量相等时，物体的速度越大，动能越大；
（4）小球的运动过程可以分为三个阶段，
①从开始下降到橡皮筋的长度达到l，这个过程橡皮筋没有伸长，因此小球不受弹力，只受重力作用；
②从橡皮筋的长度为l到弹力等于重力，这个过程弹力小于重力，合力与运动方向相同；
③从橡皮筋的弹力等于重力到橡皮筋的长度为2l，这个过程弹力大于重力，合力与运动方向相反。
利用（1）（2）（3）中的规律对小球的速度变化进行分析，从而得到动能的大小变化规律即可。
【解答】橡皮筋长为l，小球从初始状态下降至l过程中，小球受到重力作用，重力势能转化为动能，小球做加速运动，动能逐渐变大；小球从l继续下降过程中，受到橡皮筋的拉力作用，但拉力小于重力，所以小球继续做加速运动，动能继续变大，重力势能转化为动能和弹性势能，当拉力等于重力时，动能达到最大；继续下降至2l过程中，拉力大于重力，小球做减速运动，动能逐渐变小，速度逐渐减小，最后变为零，重力势能和动能转化为弹性势能，最后动能为零．
动能随运动距离变化的大致关系图象如下图：
四、实验探究题
16.【答案】 （1）橡皮泥的凹痕程度
（2）重力势能的大小与物体高度有关，在物体质量相同的条件下，物体高度越高，重力势能越大
（3）物体的高度和物体所处的地理位置
【解析】【分析】（1）金属球撞击橡皮泥时，橡皮泥的凹痕程度越深，说明该球的重力势能越大；
（2）根据表格数据，利用控制变量法描述物体的重力势能与高度的关系；
（3）根据控制变量法的要求可知，探究某个因素对物理量的影响时，需要控制其它因素相同。

【解答】（1）该同学依据橡皮泥的凹痕程度来判断重力势能大小。
（2）根据表格可知，金属球的高度越大，橡皮泥的凹痕深度越大，那么得到结论：重力势能的大小与物体高度有关，在物体质量相同的条件下，物体高度越高，重力势能越大。
（3）若想对因素②进行验证，我认为实验中应控制相等的变量是：物体的高度和物体所处的地理位置。