3.2机械能 同步练习(含解析)

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名称 3.2机械能 同步练习(含解析)
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文件大小 125.3KB
资源类型 教案
版本资源 浙教版
科目 科学
更新时间 2021-10-24 18:40:36

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文档简介

机械能
一、单选题
1.学校将举行运动会,如图为小科同学在练习跳远时的几个阶段,则他( )
A. 在助跑阶段机械能不变 B. 在起跳时机械能为零
C. 经过最高点时重力势能最大 D. 经过最高点时动能最大
2.如图所示是一种游戏,叫蹦极。游戏者将一根有弹性的绳子一端系在身上,另一端固定在高处,从高处跳下。图中a点是弹性绳自然下垂时的位置,b点是游戏者所到达的最低点。对于游戏者由跳台至最低点的过程中,下列说法正确的是( )
A. 游戏者的动能一直在增加 B. 游戏者减少的重力势能全部转化为动能
C. 游戏者通过a点之后,绳子具有弹性势能 D. 游戏者到b点时,他的势能为零
3.如图所示,无人机在空中匀速上升时,不断增加的能量是( )
A. 动能 B. 动能、重力势能 C. 重力势能、机械能 D. 动能、重力势能、机械能
4.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,今将一小物块m连在弹簧上,并把弹簧压缩到A点,然后释放,小物体能运动到C点静止,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. 物体从A到B动能越来越大,从B到C动能越来越小 B. 物体从A到C动能一直在减小
C. 物体从A到B动能先增大后减小,从B到C动能一直减小 D. 物体动能最大的位置在B和C之间
5.2022年第19届亚运会将在杭州举行,下图所示的链球、铅球、铁饼和标枪都是亚运会的田径项目,当把这些物体斜向上抛出后,不计空气阻力,则这些物体从被抛出到落地的过程中( )
A. 物体的动能一直增大,重力势能一直减小
B. 物体的动能一直减小,重力势能一直增大
C. 物体的动能先减小后增大,重力势能先增大后减小
D. 物体的动能先增大后减小,重力势能先减小后增大
6.如图所示,两个内壁光滑、半径不同的半球形碗位于不同高度的水平面上,两碗口处于同一高度。现将质量相同的两个小球分别从两个碗的边缘由静止释放,当两球分别通过碗的最低点时,下列说法中,错误的是( )
A. 两球的速度各自达到最大值 B. 两球具有相同的惯性
C. 两球的机械能相等 D. 两球的速度大小相等
7.如图所示,小球从高处下落到竖直放置的轻质弹簧上,在小球接触弹簧到将弹簧压缩到最短的整个过程中(弹簧始终保持竖直,不计空气阻力),下列叙述中正确的是( )
A. 小球机械能守恒 B. 小球动能一直增大
C. 弹性势能先增大后减小 D. 弹簧的弹性势能增加量大于小球重力势能减少量
8.我国研制的“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”隐形战斗机在匀速降落过程中战斗机的( )
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
9.掷实心球是我市的中考体育项目之一。掷出去的实心球从a处脱手后,在空中的运动轨迹如图所示,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a处重力势能最小 C. 在b处动能为零 D. 在d处动能为零
10.如图是高速公路避险车道示意图。当高速行驶的汽车出现刹车失灵时,可通过进入避险车道快速降低车速直至停止。避险车道的作用是降低汽车因高速行驶而具有的哪种能量带 来的危害( )
A. 动能 B. 势能 C. 内能 D. 电能
11.如图所示,空中加油机正在给匀速水平飞行的战斗机加油,则战斗机的( )
A. 动能不变,势能不变 B. 动能不变,势能减小
C. 动能减小,势能减小 D. 动能增加,势 能增加
12.如图所示,在表面粗糙的斜面上,物块从A点静止释放下滑到B的过程中,下列说法正确的是( )
A. 物块的动能不一定增加 B. 物块的重力势能可能减小
C. 物块的重力势能减少量等于动能的增加量 D. 物块的重力势能减少量大于动能的增加量
二、填空题
13.小明同学在做探究“物体的动能与什么因素有关”的实验中,设计了如图实验,用一条没有弹性的细绳吊着一个实心铁球制成单摆,将一滑块放到滑槽上并使之左端刚好在悬点O的正下方。小明进行了以下三步实验操作:
步骤一:将小球挪到a点位置静止释放,打到滑块上,记录滑块在滑槽上移动的距离S1。
步骤二:将滑块摆放回到原处,将小球挪到b点位置静止释放,打到滑块上,记录滑块在滑槽上移动的距离S2。
步骤三:换一等体积的实心铝球,将铝球挪到b点位置静止释放打到摆放在原处的滑块上,记录滑块在滑槽上移动的距离S3。
(1).小明同学进行“步骤一”和“步骤二”的实验,他基于的猜想是 。
(2).该实验中物体的动能是指 (选填序号)。
A. 小球在撞击滑块前的平均动能 B. 小球撞击滑块时的动能
C. 小球撞击滑块后的动能 D. 滑块的动能
(3).若滑槽表面绝对光滑,本实验能否达到探究目的,为什么?
(4).这个实验中,利用 来比较物体的动能大小。下列实例中与此实验方法相同的有 。(填编号)
①认识电流大小时,用水流进行类比。
②用红墨水在水中的扩散现象来认识分子是运动的
③用酚酞试液滴入溶液变红色来判断溶液呈碱性。
14.在中考体育考试中,小刚投出的实心球在空中的运动轨迹如图所示。若不考虑空气阻力,则实心球从离开手后到达最高点的过程中,球受________个力的作用,球的机械能________(选填“增大”“减小”或“不变”),在最高点时,球的动能________(选填“大于”或“等于”)零。
三、解答题
15.如左图一根弹簧上有重为G的小球,用力慢慢将弹簧压缩至A位置,放手后,小球从A位置开始向上运动,到达B位置弹簧刚好恢复原长,到达C位置小球的速度变为零(不考虑空气阻力)
(1).请在右图中画出小球从A位置运动到C位置的过程中,其动能随位置变化的大致关系图像。在横坐标用字母D标出动能最大时的大致位置。
(2).请结合受力情况,说出各段动能变化理由。
四、实验探究题
16.如图所示是“探究物体的动能跟哪些因素有关”的实验装置示意图,让小球A从斜面上某点滚下,撞击在水平面上的木块B,木块B移动一段距离。
(1).该实验中所探究物体的动能是指 (填“小球A”或“木块B")的动能。
(2).运动的钢球A碰上木块B后,能将B撞出一段距离S。在同样的水平面上,B被撞得越远,A对B做的功就越多,A的动能就越大,通过B被撞的远近来反映物体A动能大小的方法在物理学中属于 (填“控制变量法”或“转换法”)。
(3).在研究“钢球动能的大小与速度关系”时,应该怎么操作?
答案解析部分
一、单选题
1.【答案】 C
【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,据此分析判断。
【解答】A.在助跑阶段,小科的速度越来越大,则动能越来越大,因此机械能增大,故A错误;
B.在起跳时,他的高度为零,即重力势能为零,但是速度很快,即动能不为零,因此他的机械能不为零,故B错误;
C.经过最高点时,他的高度最大,则重力势能最大,故C正确;
D.经过最高点时,他的速度最小,即动能最小,故D错误。
故选C。
2.【答案】 C
【解析】【分析】(1)(2)弹性绳伸长时会产生弹性势能,根据游戏者和弹性绳的能量转化判断;
(3)物体由于发生弹性形变而具有的能量叫弹性势能;
(4)物体由于被举高而具有的能量叫重力势能。
【解答】在整个运动过程中,游戏者的机械能会转化为弹性绳的弹性势能;当到达最低点b时,弹性势能最大,游戏者的动能为零,因此它的动能不是一直在增加,故A错误;
当过了a点后,弹性绳被拉长,那么游戏者的重力势能转化为动能和弹性势能,故B错误;
游戏者通过a点后,绳子变长发生弹性形变,产生弹性势能,故C正确;
游戏者到达b点时,它的高度不为零,因此势能肯定不为零,故D错误。
故选C。
3.【答案】 C
【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+势能。
【解答】无人机在空中匀速上升时,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;因为机械能=动能+势能,所以它的机械能也增大。
故选C。
4.【答案】 C
【解析】【分析】物体竖在水平方向受到弹簧的弹力和滑动摩擦力.从A到B过程中,弹簧的弹力先大于摩擦力,后小于摩擦力,则知物体先加速后减速,从B到C过程,摩擦力和弹簧的弹力方向均向左,物体一直做减速运动;
(2)物体动能的影响因素有质量和速度,当质量一定时,速度越大动能越大,速度越小动能越小.
【解答】物体在竖水平方向受到弹簧的弹力和滑动摩擦力.从A到B过程中,弹簧的弹力水平向右,摩擦力水平向左,弹簧的弹力先大于摩擦力,后小于摩擦力,故物体先加速后减速,因此动能最大的位置在A和B之间。从B到C过程,物体由于惯性继续向前运动,摩擦力方向向左,物体做减速运动;当质量一定时,速度越大动能越大,速度越小动能越小,所以物体从A到B过程中,动能先增大后减小,从B到C过程中,动能一直减小.故ABD错误,C正确.
故选C。
5.【答案】 C
【解析】【分析】动能受到物体质量和速度的影响,重力势能受到物体质量和高度的影响,根据这些影响因素的变化判断它们的变化即可。
【解答】这些物体被抛出后,高度先增大后减小,因此它的重力势能先增大后减小。因为不计空气阻力,所以这些物体的机械能守恒,那么动能的变化和重力势能的变化相反,即先减小后增大,故C正确。
故选C。
6.【答案】 D
【解析】【分析】(1)小球在下滑过程中,重力势能转化为动能;内壁光滑;
(2)小球在下滑过程中机械能没有损失,因此机械能守恒;
(3)当质量不变时,动能越大,速度越大。
【解答】A.小球在下滑过程中,重力势能转化为动能;当到达最低点时,它们的重力势能最小,动能最大,故A正确不合题意;
B.惯性与质量大小有关,小球的质量相等,那么它们的惯性就相同,故B正确不合题意;
C.两球开始时处在相同的高度,具有的重力势能相等,且动能都为0,所以机械能相等,故C正确不合题意;
D.甲中小球下降的高度大,乙中小球下降的高度小,因此甲到达最低点时重力势能转化为的动能大,速度就大,故D错误符合题意。
故选D。
7.【答案】 D
【解析】【分析】(1)弹簧被压缩具有的弹性势能就是小球的机械能转换而来,据此判断;
(2)分析弹簧的长度被压缩到最短时小球的动能大小即可;
(3)根据弹簧的长度变化判断弹性势能的大小变化;
(4)根据能量守恒定律判断弹性势能和小球重力势能的关系。
【解答】A.小球从高处下落到竖直放置的轻质弹簧上,在小球接触弹簧到将弹簧压缩到最短的整个过程中,小球的重力势能先转化为动能,再转化为弹簧的弹性势能,所以它的机械能是逐渐减小的,故A错误;
D.当弹簧被压缩到最短的时候,弹簧的弹性势能最大,而小球的动能减小到0,故B错误;
C.在此过程中,弹簧的长度不断缩小,因此弹性势能不断增大,故C错误;
D.根据能量守恒定律可知,弹簧的弹性势能的增加量等于小球重力势能和动能的减少量,因此弹性势能的增加量大于重力势能的增加量,故D正确。
故选D。
8.【答案】 D
【解析】【分析】解答本题需要知道动能、重力势能的影响因素。
【解答】“歼—20”隐形战斗机在匀速下落过程中,质量不变、速度不变,故动能不变;降落过程中,由于高度减小,所以重力势能减小。
故答案为:D。
9.【答案】 A
【解析】【分析】(1)如果不计空气阻力,那么物体在运动过程中没有能量损失,即机械能守恒;
(2)重力势能的大小与质量和高度有关,分析a点的高度是否最小即可;
(3)动能的大学与质量和速度有关,分析b点的速度是否为0即可;
(4)将e和d进行分析,确定d点速度是否为0。
【解答】A.当实心球在空中运动时,不计空气阻力,那么机械能没有能量损失,因此a、b、c三点机械能相等,故A正确;
B.d点比a点的高度还要小,因此a点肯定不是重力势能最小的,故B错误;
C.在b点时,实心球在竖直方向上的速度为0,但是水平方向上的速度不变,因此该点动能不为0,故C错误;
D.实心球从d滚动到e,因此d点时动能肯定不为0,故D错误。
故选A。
10.【答案】 A
【解析】【分析】物体由于运动具有的能量叫动能;动能与物体的质量和速度有关,即速度越大,物体的动能越大。
【解答】汽车高速运动时具有很大的动能,因此避险车道的作用是降低汽车因高速行驶而具有的动能带来的危害,故A正确,而B、C、D错误。
故选A。
11.【答案】 D
【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,据此判断。
【解答】由于正在加油,所以战斗机的质量变大;当它匀速飞行时,速度不变,但动能增加;当它的高度不变时,重力势能增大,故D正确,而A、B、C错误。
故选D。
12.【答案】 D
【解析】【分析】(1)动能的大小与速度和质量大小有关;重力势能的大小与质量和高度有关;
(2)如果没有摩擦,那么机械能守恒,即重力势能减少多少,动能就增大多少。
【解答】斜面的表面粗糙,肯定会受到摩擦力。如果物体重力在斜面上的分力大于摩擦力,物体就加速下滑,那么动能就会增加,故A错误;
物体下滑过程中,高度不断减小,那么重力势能肯定减小,故B错误;
因为斜面粗糙,所以物体下滑时要克服摩擦,将机械能转化为内能,即重力势能的减小量=动能的增加量+内能,故C错误,D正确。
故选D。
二、填空题
13.【答案】 (1)探究动能大小与速度的关系
(2)B
(3)不能,滑块始终运动,无法比较运动的距离大小
(4)滑块在滑槽上移动的距离;②③
【解析】【分析】(1)小球撞击滑块时的速度与它的下落高度有关,即高度越大,速度越大,而通过滑块移动的距离可以判断动能的大小,据此进行猜想;
(2)根据实验过程分析;
(3)小球撞击滑块,滑块克服水平面的阻力而移动,根据W=fs可知,当阻力不变时,滑块滑动的距离越大,说明小球的动能越大。如果表面绝对光滑没有阻力,那么无论小球速度大小,滑块都会不停的运动下去,就无法通过比较距离判断动能的大小。
(4) 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,据此分析判断。

【解答】(1)小明同学进行“步骤一”和“步骤二”的实验,改变了小球下落时的高度,其实就是改变了小球撞击滑块时的速度,那么他的猜想是:探究动能大小与速度的关系。
(2)在小球下落的过程中,它的动能不断增大,当到达水平面时动能最大。此时小球撞击滑块,将动能转化为滑块的动能,因此通过滑块移动的距离可以比较撞击滑块时的动能大小,故选B。
(3)若滑槽表面绝对光滑,本实验不能达到目的,原因:滑块始终运动,无法比较运动的距离大小。
(4)这个实验中,利用滑块在滑槽上移动的距离来比较物体的动能大小,使用了转换法。、
①认识电流大小时,用水流进行类比,使用了类比法,故①正确;
②用红墨水在水中的扩散现象来认识分子是运动的,使用了转换法,故②正确;
③用酚酞试液滴入溶液变红色来判断溶液呈碱性,使用了转换法,故③正确。
故选②③。
14.【答案】 1;不变;大于
【解析】【分析】(1)不考虑空气阻力,对实心球进行受力分析即可。
(2)不考虑空气阻力,就不会有机械能通过摩擦的方式转化为内能,即机械能守恒;
(3)球的运动可以分解为竖直方向和水平方向上的运动,据此分析最高点时球的动能是否为零。
【解答】(1)不考虑空气阻力,那么实心球只受到地球施加的重力,即受到1个力的作用;
(2)不考虑空气阻力,就不会有机械能通过摩擦的方式转化为内能,那么球的机械能不变;
(3)在最高点时,实心球在竖直方向上的速度为零,但是水平方向上的速度不为零,因此球的动能大于零。
三、解答题
15.【答案】 (1)解:如图所示:
(2)解:AD段,弹力大于重力,向上加速运动,速度增大,动能增大;
DB段,弹力小于重力,向上减速运动,速度减小,动能减小;
BC段,弹力为0,只受重力,向上减速运动,速度减小,动能减小。
【解析】【分析】球从A上升到C位置的过程中,先加速,当弹簧的弹力k△x=mg时,即合力为零,加速度减小到零,速度达到最大,之后小球继续上升,弹簧弹力小于重力,球做减速运动,直到弹力为零时到达B位置,之后继续做减速运动直到小球速度为零到达C位置。
【解答】(1)根据动能公式EK=1/2mv2 , 小球从A上升到C的过程中动能先增大后减小,且动能最大处在AB之间;
(2)AD段,弹力大于重力,向上加速运动,速度增大,动能增大;
DB段,弹力小于重力,向上减速运动,速度减小,动能减小;
BC段,弹力为0,只受重力,向上减速运动,速度减小,动能减小。
四、实验探究题
16.【答案】 (1)小球A
(2)转换法
(3)应控制钢球的质量相同,由静止滚下的高度不同
【解析】【分析】(1)小球A从斜面上滚下,撞击水平面上的物体B。物体B在A的撞击作用下沿水平面运动,克服地面的摩擦力做功。木块B移动的距离越大,克服摩擦做的功越多,则小球A的动能越大;
(2)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。
(3)根据控制变量法的要求设计实验即可。
【解答】(1)该实验中所探究物体的动能是指小球A;
(2)运动的钢球A碰上木块B后,能将B撞出一段距离S。在同样的水平面上,B被撞得越远,A对B做的功就越多,A的动能就越大,通过B被撞的远近来反映物体A动能大小的方法在物理学中属于转换法。
(3)根据控制变量法的要求可知,在研究“钢球动能的大小与速度关系”时,应该控制钢球的质量相同,而改变小球的速度,即让小球从同一斜面上不同高度由静止滚落下来。