3.2机械能 同步练习（含解析）

机械能
一、单选题
1.如图甲所示，小球先后以相同的速度按①②③④四个方向抛出。若某次小球在空中飞行到接近地面的过程中（不计空气阻力），其动能Ek随时间t变化的图像如图乙所示，则此次抛出小球的方向为（ ）
A. ① B. ② C. ③ D. ④
2.据报道，一辆横穿铁路的小汽车，因故障而停在轨道上，此时从远处驶来一列火车，尽管司机及时采取紧急制动措施，但是缓慢行驶的火车还是将小汽车撞“飞”了。这是因为火车的（ ）
A. 动能很大 B. 速度很大 C. 势能很大 D. 质量很大
3.在下列情况下，物体既具有动能又具有势能的是（ ）
A. 海上航行的轮船 B. 空中飞行的子弹 C. 吊在天棚上的电灯 D. 拉长的橡皮条
4.科学学习，要求同学们学会对实验的观察与描述，下列描述正确的是（ ）
A. 向斜坡低处滚动 B. 向斜坡高处滚动 C. 向斜坡高处滑行 D. 向斜坡低处滑行
5.一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像如图甲所示.则小石块的动能或机械能随高度的图像是（ ）
A. B.
C. D.
6.为了提醒司机，防止交通事故，经常看到汽车后窗上贴有“为了安全，请保持车距”这样的标语，这主要是为了防止在下列哪种情况下可能造成的交通事故（ ）
A. 车速太快 B. 车速太慢 C. 紧急刹车 D. 突然起动
7.掷实心球是某市的中考体育加试项目之一；掷出去的实心球从a处出手后，在空中运动的轨迹如图所示，球最终停在水平地面e点处(不计空气阻力)；则实心球( )
A. 在a、b、c三处机械能相等 B. 在b处动能为零 C. 在a处重力势能最小 D. 在d处动能为零
8.下列物体只具有动能的是( ).
A. 被运动员举着不动的杠铃 B. 沿坡路向上行驶的汽车
C. 在水平地面上行驶的汽车 D. 站在树上的猴子
9.质量相等、半径相同的铅球、铁球和铝球,放在同一水平桌面上,它们具有的势能是( ).
A. 铅球最大 B. 铁球最大 C. 铝球最大 D. 一样大
10.如图为小明同学骑电动平衡车匀速下坡的情景，对该同学的机械能变化说法正确的是（ ）
A. 动能不变，重力势能不变 B. 动能不变，重力势能减少
C. 动能减少，重力势能不变 D. 动能减少，重力势能减少
11.如图，弹簧左端固定于竖直墙壁，右端与物块M连接，置于粗糙水平面上，当M位于O点时弹簧恰好不发生形变。现将物块M拉至A处由静止释放，M向左最远可运动至B点。则物块( )
A. 从A到O一直加速运动 B. 从A到O先加速后减速
C. 从O到B先加速后减速 D. 从O到B先匀速后减速
12.如图所示，小球在A点由静止开始释放向右侧摆动，B点是小球摆动的最低点，C点是小球摆到右侧的最高点，且A，C两点到B点的竖直距离hA>hC。下列说法中不正确的是（ ）
A. A点的机械能最大 B. 小球的机械能总量逐渐变小
C. 小球的机械能总量保持不变 D. 小球的动能和重力势能可以相互转化
二、填空题
13.如图所示，甲、乙是两个相同的小球，在同一高度将甲球以速度v竖直向下抛出，乙球以速度v竖直向上抛出，若不考虑空气阻力，乙球在上升过程中能量转化情况是 ；甲球落地时速度 乙球落地时速度 (选填“>”、“<" 或“=")。
14.小明做了一个“魔罐”玩具，如图所示，在金属罐的盖子和罐底各开两个小孔，用细线将一个钩码系在橡皮筋的中部，然后将橡皮筋穿过盖子和罐底的小孔并固定起来。他将“魔罐”在水平桌面上向前滚出后将看到的现象是魔罐________（填“可以”或“不可以”）回转，你对此现象的解释是________。
三、解答题
15.小球在外力F的作用下，由静止开始从A点出发做加速直线运动，到B点时消除外力F。然后，小球冲上竖直平面内半圆环，能维持在圆环上做圆周运动，到达最高点C后抛出，最后落回到原来的出发点A处，如图所示，试画出小球在整个过程中动能随时间变化的图形，并说明理由。（AB和半圆环表面光滑，整个过程中不计空气阻力）
四、实验探究题
16.在探究物体动能大小与哪些因素有关的实验中，让质量不同的铁球从斜面同一高度静止释放，撞击同一木块，将木块撞出一段距离，如图甲所示。请回答下列问题：
（1）.实验中，通过观察比较木块被撞击后移动的距离来判断铁球对木块做功的多少，从而判断出铁球具有的动能大小，采用的科学思想方法是 。
（2）.该实验的目的是研究铁球动能大小与 的关系。为维护交通安全，对某段道路进行限速规定(如图乙)：
①对机动车限定最大行驶速度；②对不同车型限定不同的最大行驶速度。
其中第 个规定利用了此实验结论。
（3）.有同学将图甲装置改成图丙，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，对木块撞出的距离进行比较。该实验方案是否可行并说明理由 。
答案解析部分
一、单选题
1.【答案】 A
【解析】【分析】根据动能和重力势能的相互转化的知识分析判断。
【解答】根据乙图可知，小球的动能先减小后增大。根据机械能守恒定律可知，小球的重力势能先增大后减小，那么小球的高度先增大后减小，故C、D不合题意；
根据乙图可知，小球的动能最小时为零。如果沿①抛出，那么小球在竖直方向上运动。当到达最高点时，速度肯定为零，此时动能为零；如果沿②抛出，那么小球到达最高点时，竖直方向上的速度为零，但是水平方向上的速度不变，即动能不为零，故A符合题意，②不合题意。
故选A。
2.【答案】 A
【解析】【分析】动能与质量和速度大小有关，重力势能与质量和高度有关，据此分析判断。
【解答】虽然火车的速度很小，但是它的质量很大，即动能很大，所以将轿车撞飞，故A正确。
司机采取了制动措施，火车行驶缓慢，因此速度肯定不大，故B错误；
火车在水平路面上行驶，高度不变，因此它的重力势能保持不变，故C错误；
火车的质量的确很大，但是如果它是静止的，也不会将轿车撞飞，故D错误；
故选A。
3.【答案】 B
【解析】【分析】物体由于运动而具有的能量叫动能；由于被举高而具有的能量叫重力势能；物体由于发生弹性形变而具有的能量叫弹性势能。
【解答】A.海上航行的轮船，只具有动能，故A不合题意；
B.空中飞行的子弹，由于被举高而具有重力势能，由于运动而具有动能，故B符合题意；
C.吊在天棚上的电灯，只具有重力势能，故C不合题意；
D.拉长的橡皮条，只具有弹性势能，故D不合题意。
故选B。
4.【答案】 B
【解析】【分析】（1）重力做功的过程，其实就是重心下降的过程，将重力势能转化为动能；
（2）注意分析物体在爬坡过程中重心的高度变化即可。
【解答】将这个物体放在斜面的低端，此时它的重心较高，重力势能较大；放手后，重力对它做功，重心的高度减小，重力势能转化为动能，因此它会滚动，沿斜面向上运动，故A、C、D错误，而B正确。
故选B。
5.【答案】 D
【解析】【分析】当不考虑空气阻力时，小石块的机械能守恒，即重力势能增大多少焦耳，动能就减小多少焦耳。
【解答】根据甲图可知，开始时，石块的重力势能为0，此后不断增大，最大值为2J；因为不考虑空气阻力，所以小石块的机械能守恒，即当重力势能最大时，动能应该最小，即为0J，那么小石块的机械能其实就是重力势能的最大数值2J，故D正确；
因为石块上升时，动能转化为重力势能，因此动能是逐渐减小的，故B、C错误；
因为开始时重力势能为0，所以它的动能应该最大为2J而不是1J，故A错误。
故选D。
6.【答案】 C
【解析】【分析】动能的大小与质量和速度有关。
【解答】同样的车辆质量相同，速度越大，它的动能越大；当刹车时，克服地面的摩擦力做功，根据W=fs可知，当摩擦力相同时，动能越大，刹车距离越大，很容易造成追尾事故，故A、B、D错误，而C正确。
故选C。
7.【答案】 A
【解析】【分析】重力势能的大小与物体的质量，高度有关。
【解答】A、不计空气阻力，则说明球在空中的机械能是守恒的，故在a、b、c三处的机械能相等，A符合题意。
B、球在最高点b处时，在水平方向上仍有速度，所以此时的动能不是零，B不符合题意。
C、重力势能的大小与物体的质量，高度有关，由图可知，d、e两点高度最小，重力势能最小，C不符合题意。
D、球达到d点后没有静止，仍然向前滚动，所以动能不是零，D不符合题意。
故答案为：A
8.【答案】 C
【解析】【分析】物体由于运动具有的能叫动能，由于被举高而具有的能叫重力势能，由于发生弹性形变具有的能叫弹性势能，据此分析即可。
【解答】A. 被运动员举着不动的杠铃，不具有动能，但具有重力势能，故A错误；
B.沿坡路向上行驶的汽车，由于运动具有动能，由于位置升高具有重力势能，故B错误；
C. 在水平地面上行驶的汽车，由于运动具有动能，由于高度没有变化，因此不具有重力势能，故C正确；
D. 站在树上的猴子，没有运动不具有动能，由于位置升高而具有重力势能，故D错误。
故选C。

9.【答案】 D
【解析】【分析】重力势能只与物体的质量和高度有关，质量越大、高度越大，物体的重力势能越大，据此分析即可。
【解答】三个球的质量相等，且都在同一水平桌面上即高度相等，那么它们的重力势能一样大，故D正确，而A、B、C错误。
故选D。
10.【答案】 B
【解析】【分析】质量和速度影响动能的大小，质量和高度影响重力势能的大小，据此判断选择即可。
【解答】小明同学骑电动平衡车匀速下坡时，质量不变且速度不变，因此他的动能不变；质量不变但高度减小，因此他的重力势能减小，故B正确，A、C、D错误。
故选B。
11.【答案】 B
【解析】【分析】（1）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；当合力为0时，物体做匀速直线运动；
（2）物块受到弹力和摩擦力，物体的运动状态取决于二者的大小关系；A点弹力最大，O点弹力为0，而运动过程中受到的摩擦力大小不变，分析弹力和摩擦力的合力的大小关系即可；
（3）O点弹力为0，B点弹力最大，摩擦力大小不变，分析物块受到的合力，进而确定它的运动状态。
【解答】物块从A到O的过程中，开始一段时间内，弹力始终大于摩擦力，合力与物块的运动方向相同，它做加速运动；但是弹簧的弹力在一直减小，当弹簧的弹力等于摩擦力时，物块加速停止，这时运动速度最大；接下来弹力小于摩擦力，直到弹力为0的O点，合力与运动方向相反，物块开始做减速运动，因此从A到O物块先加速后减速，故A错误，B正确；
从O点到B点，弹簧的弹力和摩擦力的方向相同，与物块的运动方向相反，因此物块一直在做减速运动，故C、D错误。
故选B。
12.【答案】 C
【解析】【分析】（1）机械能=动能+重力势能，分别判断二者的大小即可知道机械能的大小；
（2）根据A、C两点机械能的大小判断机械能是否守恒；
（3）通过判断动能和重力势能的变化判断二者是否发生相互转化。
【解答】A点时高度最大，具有的重力势能最大，但动能为0，因此A点机械能最大，故A正确不合题意；
C点的动能为0，但高度小于A点，说明重力势能变小了，即机械能变小了，故B正确不合题意，C错误符合题意；
从A到B,重力势能转化为动能，从B到C，动能转化为重力势能，故D正确不合题意。
故选C。
二、填空题
13.【答案】 动能转化为势能；=
【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，据此分析两种能量的变化即可；
（2）不考虑空气阻力，那么机械能守恒，据此比较二者落地时的速度大小。
【解答】（1）乙球在上升过程中，质量不变，高度增大，那么重力势能增大；质量不变，速度减小，那么动能减小，因此将动能转化为重力势能。
（2）在开始运动时，两球质量相等，高度相等，那么重力势能相等；出手速度相等，那么动能相等。根据机械能=动能+重力势能可知，出手时两球的机械能相等。不考虑空气阻力，那么机械能守恒，即两球落地时机械能相等，因为此时重力势能相等，所以动能相等，则落地时的速度相等。

14.【答案】 可以；皮筋的弹性势能转化为魔罐的动能
【解析】【分析】当“魔罐”向前滚动时，橡皮筋拧在一起，且越来越紧，由于发生弹性形变而具有弹性势能。当“魔罐”不再向前滚动时，拧在一起的橡皮筋开始展开，橡皮筋的弹性势能又转化为“魔罐”的动能，于是魔罐又向原来的方向滚动，据此分析判断。
【解答】他将“魔罐”在水平桌面上向前滚出后将看到的现象是魔罐可以回转，我对此现象的解释是：皮筋的弹性势能转化为魔罐的动能。
三、解答题
15.【答案】 0-t1此段小球加速直线运动，质量一定，速度增大，动能增大；
t1-t2小球上升过程中动能转化为势能，动能减小
t2时水平方向速度不为0，动能不为0；
t2-t3小球的重力势能转化为动能，动能增大；
B点到C点所增加的重力势能在C点到A点过程中转化为动能，t3时动能大小等于t1时动能；
【解析】【分析】①动能与物体的质量和速度有关，即速度越大，动能越大；
②根据动能和重力势能的转化分析从B→D→C的动能变化；
③根据重力势能和动能的转化分析从C→A的动能变化。
④整个过程没有能量损失，注意分析A点动能和B点动能的大小关系，据此画出对应的图像即可。
四、实验探究题
16.【答案】 （1）转换法
（2）质量；②
（3）不可行，相同的弹性势能转化出相同的动能，最终木块移动的距离相等
【解析】【分析】（1） 物理学中对于一些看不见摸不着的现象或不易直接测量的物理量，通常用一些非常直观的现象去认识或用易测量的物理量间接测量，这种研究问题的方法叫转换法。
（2）动能与物体的质量和速度有关，分析图甲中两个实验哪个因素不同即可。第②个规定中，不同车型的质量不同，小轿车的质量小，最大行驶速度大；大卡车的质量大，最大行驶速度小，据此分析判断。
（3）探究动能与质量的关系时，必须控制两球的速度相同而改变质量。弹簧被压缩到相同程度后具有相同的弹性势能，释放后转化成铁球的动能，那么它们的动能相同，而不是速度相同，据此分析判断。
【解答】（1）实验中，通过观察比较木块被撞击后移动的距离来判断铁球对木块做功的多少，从而判断出铁球具有的动能大小，采用的科学思想方法是转换法。
（2）根据甲图可知，两个小球从斜面上同一高度滚下，那么它们的速度相同而质量不变，因此探究铁球的动能大小与质量的关系。其中第②个规定利用了此实验结论。
（3）该实验方案是不可行，理由：相同的弹性势能转化出相同的动能，最终木块移动的距离相等。