3.2机械能 同步练习（含解析）

机械能
一、单选题
1.如图，“蹦床”是体育比赛项目，床面弹性很大，运动员可在上面反复弹跳。从高空落下的运动员刚好与水平床面接触的点为A点，能到达的最低点为B点，如图所示，运动员从B点反弹回A点的过程中，不计空气阻力，则（ ）
A. 运动员在B点速度为0，受平衡力作用
B. 在反弹的瞬间，运动员在B点所受重力大于弹簧弹力
C. 从B点向上运动过程中，运动员的动能先增大后减小
D. 从B点向上运动过程中，运动员的机械能保持不变
2.一番茄从手中由静止开始下落，撞击水面时溅起许多水珠（如图）,同时番茄仍有较大速度并继续下沉。若不计一切机械能损耗，番茄从开始下落至刚好浸没时减少的势能（ ）
A. 等于所有溅起的水珠在撞击过程中增加的机械能总和
B. 大于所有溅起的水珠在撞击过程中增加的机械能总和
C. 等于所有溅起的水珠在空中上升过程中增加的机械能总和
D. 小于所有溅起的水珠在空中上升过程中增加的机械能总和
3.如图所示为某市轻轨车站的设计方案，与站台连接的轨道有一个小坡度，这样能有效地提高能量的利用率。对此，下列说法中正确的是( )
A. 列车进站时动能减小，势能减小 B. 列车进站时动能增大，势能增大
C. 列车出站时势能减小，动能增大 D. 列车出站时势能增大，动能减小
4.某同学去百货大楼购物，站在匀速运动的自动扶梯上从二楼到三楼，此过程中他的( )。
A. 动能不变，势能不变 B. 动能不变，势能增大
C. 动能增大，势能增大 D. 动能减小，势能增大
5.小金将一个小球第一次竖直上抛，第二次斜向上抛，若两次抛出的动能相等（不计空气阻力），则下列说法正确的是（ ）
A. 两次小球到达最高点时，动能相等且都为零，机械能不相等
B. 两次小球到达最高点时，动能都不为零，机械能相等
C. 两次小球到达最高点时，高度相等，机械能不相等
D. 两次小球到达最高点时，高度不相等，机械能相等
6.如图所示为游乐园的过山车运行的情境，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
7.乒乓球发球机在同一高度以相同的速度朝不同方向分别发出a、b、c 三个完全一样的球（如图所示），若不计空气阻力，则下列说法中正确的是（ ）
A. 三个小球到达水平桌面时速度不相同 B. 三个小球在空中的运动过程中势能先增大后减小
C. 三个小球在空中的运动过程中机械能不变 D. 三个小球在空中的运动过程中机械能不相等
8.如图所示是荡秋千的简化模型。摆球从A点由静止释放，到达D点后返回，B、C两点等高。下列说法正确的是（ ）
A. 球在B，C两点的动能相等
B. 球在A，D两点的机械能相等
C. 球从B点到O点的过程中机械能减少
D. 球从O点到C点的过程中重力势能减少
9.如图是某乘客站在匀速向上运行的自动扶梯上的场景。下列说法正确的是（ ）
A. 乘客的动能增加 B. 电梯的动能增加 C. 乘客的机械能增加 D. 电梯的机械能增加
10.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
11.如图所示，一物体在拉力F作用下沿斜面向上匀速运动，在向上运动的过程中，下列说法正确的是（ ）
A. 物体的动能不变，机械能不变
B. 物体的重力势能增大，机械能增大
C. 物体的重力势能转化为动能
D. 物体的动能转化为重力势能
12.2020年6月23日注定是载入中国航天史上里程碑的一天，在当天9时43分，我国北斗三号全球卫星导航系统最后一颗组网卫星成功发射，全球组网完美收官，如图所示的卫星沿椭圆轨道绕地球运行，离地球最近的一点叫近地点，最远的一点叫远地点，它在大气层外运行，不受空气阻力，则下列说法正确的是（ ）
A. 卫星从近地点运行到远地点、重力势能减小，动能减小，机械能不守恒
B. 卫星从近地点运行到远地点，重力势能增大，动能增大，机械能不守恒
C. 卫星从远地点运行到近地点，重力势能增大，动能减小，机械能守恒
D. 卫星从远地点运行到近地点，重力势能减小，动能增大，机械能守恒
二、填空题
13.物体G和弹簧相连固定于墙壁上，开始时弹簧没有形变，物体处于位置B处，用力将其拉至C处，松手后，由C到B时，弹簧的势能 （填“不变”、“增大”或“减少”）．物体在A、C间往复运动，如图所示，如果物体G与地面都是光滑的，则物体G由C到A过程中，物体G的动能最大的点在 （B点、AB之间或BC之间）．如果物体G与地面存在一定的摩擦力，则物体G由C到A过程中物体G的动能最大的点在 （B点、AB之间或BC之间）。
14.如图，皮球落地后弹起过程中每隔相等时间曝光一次所拍摄的照片。由图可知，下落过程中，皮球的速度 ；离开地面上升的过程中，皮球的重力势能 ， 动能 。皮球在整个运动过程中的机械能 。
三、解答题
15.小明同学在做重力势能相关实验时，发现自由下落的弹性小球碰撞地面后反弹上升的最大高度总小于原来下落的高度，这说明弹性小球在碰撞地面过程中有机械能损失。为了探究自由下落的弹性小球在碰撞地面过程中损失的机械能的大小△E与哪些因素有关，他们分别让同一弹性小球从某一高度自由下落碰撞地面，通过测量该弹性小球下落高度与反弹上升的最大高度的差值△h，来比较损失的机械能的大小△E，实验过程如图(a)、(b)和(c)所示(△h3<△h1<△h2)。请仔细观察图中的现象和测量结果，并分析归纳得出初步结论。
（1）分析比较图中的(a)和(b)可知，自由下落的同一弹性小球碰撞同种材料的地面，损失的机械能△E的大小：
（2）分析比较图中的(b)和(c)同一弹性小球从相同高度自由下落，碰撞不同材料的地面， 。
（3）损失的机械能去哪了？小科做实验时，发现多次碰撞后，地面碰撞处的温度略有升高，经过思考，他明白了其中的原因是 。
四、实验探究题
16.在探究“物体动能的大小与哪些因素有关“的实验中，让质量不同的钢球从斜面的同一高度由静止释放，撞击同一木块，能将木块撞出一段距离，如图甲所示。
（1）从同一高度由静止释放钢球，是为了让钢球到达水平面时________（选填“质量”速度”或“动能）相同。
（2）该实验是通过观察________大小，来说明铁球对木块做功的多少。
（3）有同学将实验装置改成如图乙所示，用质量不同的铁球将同一弹簧压缩相同程度后由静止释放，撞击同一木块，探究铁球的动能大小与质量的关系。
这个实验方案是 ________（选填“正确”或“错误”）的，因为________ 。
答案解析部分
一、单选题
1.【答案】 C
【解析】【分析】（1）（2）分析运动员在B点时的受力情况即可。
（3）根据力与运动的关系分析速度的变化，进而判断动能的变化；
（4）根据运动员和蹦床的能量转化判断。
【解答】运动员在B点时（最低点），蹦床弹性形变最大，对人的弹力最大，弹力大于运动员的重力，这两个力是非平衡力，故A、B错误；
运动员在B点时受到蹦床弹力最大，弹力大于人的重力，合力向上，人开始加速向上运动；随着蹦床形变逐渐变小，弹力逐渐减小，当弹力小于运动员重力时，合力向下，运动员上升速度开始减小，达到最高点时速度为零，所以运动员速度先增大后减小，则运动员的动能先增大后减小，故C正确；
从B点向上运动过程中，蹦床的弹性势能转化为运动员的机械能，运动员的机械能增大，故D错误。
故选C。
2.【答案】 B
【解析】【分析】根据机械能守恒的知识分析判断。
【解答】番茄从开始下落至刚好浸没时减少的势能，一部分转化为番茄自身的动能，另一部分转化为溅起的水珠增加的机械能，则番茄减小的势能肯定大于溅起水珠增加的机械能，故B正确，而A、C、D错误。
故选B。
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，据此分析即可。
【解答】列车进站时，高度不断增大，则它的重力势能增大；速度减小，则动能减小，将动能转化为重力势能储藏起来，故A、B错误；
列车出站时，高度不断减小，则它的重力势能减小；速度增大，则动能增大，将重力势能又转化为动能，故C正确，D错误。
故选C。
4.【答案】 B
【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，据此分析能量的变化。
【解答】某同学去百货大楼购物，站在匀速运动的自动扶梯上从二楼到三楼，它的质量不变且速度不变，则动能不变；质量不变但高度增大，则重力势能增大，故B正确，而A、C、D错误。
故选B。
5.【答案】 D
【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，而机械能=动能+重力势能，根据能量转化的知识判断。
【解答】不计空气阻力，那么小球的机械能没有损失，即机械能守恒。
竖直上抛时，小球在水平方向速度为零，它只在竖直方向运动。当到达最高点时，动能全部转化为重力势能，即此时的重力势能等于开始时的机械能；
斜向上抛时，小球在水平方向的速度保持不变，即到达最高点时，小球的动能不为零。根据械能=动能+重力势能可知，此时它的重力势能肯定小于前者。
那么后者的高度肯定小于前者。
故D正确，而A、C、D错误。
故选D。
6.【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，据此分析判断。
【解答】在过山车从高处加速滑下的过程中，它的质量不变速度增大，因此动能增大；它的质量不变，高度减小，因此重力势能减小，故D正确，而A、B、D错误。
故选D。
7.【答案】 C
【解析】【分析】根据能量转化和转移守恒定律分析判断。
【解答】乒乓球在空中运动时，若不计空气阻力，那么它没有能量损失，即机械能守恒，故C正确，D错误；
开始运动时，乒乓球的速度相同，即动能相同；高度相同，即重力势能相同。根据机械能=动能+重力势能可知，三个小球的机械能相同。当它们到达水平桌面时，转化而成的动能相同，那么速度相同，故A错误；
对于c乒乓球来说，乒乓球的高度不断下降，那么它的重力势能不断的转化为动能，故B错误。
故选C。

8.【答案】 C
【解析】【分析】（1）（3）比较A、D两点的重力势能大小，然后根据机械能=重力势能+动能判断机械能的大小，进而分析运动过程中机械能是否有损失；
（2）根据（1）中的结论比较B、C两点机械能的大小，再判断两点重力势能的大小，最后根据机械能=重力势能+动能分析动能的大小；
（4）重力势能与质量和高度有关。
【解答】当小球在A点和D点时，都处于最高点，此时动能为零，因为D点高度小于A点，所以D点的重力势能小于A点，根据机械能=重力势能+动能可知，D点的机械能小于A点，即运动过程中，小球的机械能有损失，故B错误，C正确；
B点和C点的高度相等，那么重力势能相等；因为C点在B点的后面，所以C点的机械能小于B点，根据机械能=重力势能+动能可知，C点的动能小于B点，故A错误；
C点高度大于O点，因此从O点到C点时，重力势能增大，故D错误。
故选C。
9.【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，据此判断即可。
【解答】乘客站在扶梯上匀速向上运动，质量不变，速度不变，那么动能不变；质量不变，高度增大，那么重力势能增大。根据机械能=动能+重力势能可知，乘客的机械能增大，故A错误，C正确；
电梯的质量不变，速度不变，动能不变；高度不变，那么重力势能不变。根据机械能=动能+重力势能可知，电梯的机械能不变，故B、D错误。
故选C。
10.【答案】 C
【解析】【分析】（1）当物体受到的合力与运动方向相同时，做加速运动；当合力为零时，物体加速停止，此时速度最大；当合力的方向与运动方向相反时，物体做减速运动；
（2）动能大小的影响因素：质量和速度；重力势能大小的影响因素：质量和高度；弹性势能的大小与物体发生弹性形变的程度有关。
（3）判断是哪种能量转化成了另一种能量的标准是：减小的转化为增多的。
【解答】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。
A.从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；在b状态时，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，因此速度并不是最大，故在b时动能不是最大，故A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；弹簧已经恢复原长，此时没有弹性势能，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；
D.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，故D错误。
故选C。
11.【答案】 B
【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+势能，据此分析判断。
【解答】一物体在拉力F作用下沿斜面向上匀速运动，质量不变，速度不变，那么动能不变；质量不变，高度增大，那么重力势能增大。根据机械能=动能+势能可知，机械能增大，故B正确，而A、C、D错误。
故选B。
12.【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，而机械能等于动能加重力势能，据此分析判断。
【解答】卫星从远地点运行到近地点，质量不变高度减小，因此重力势能减小，而速度增大，动能增大，但二者的和保持不变，即机械能守恒，故C错误，D正确；
卫星从近地点运行到远地点，质量不变高度增大，因此重力势能增大，而速度减小，动能减小，但二者的和保持不变，即机械能守恒，故A、B错误。
故选D。
二、填空题
13.【答案】 减少；B；BC之间
【解析】【分析】（1）弹性势能的大小与形变程度大小有关；
（2）根据动能与弹性势能的转化过程分析；
（3）根据弹性势能转化为物体的动能和内能分析。
【解答】（1）物体处于位置B处，用力将其拉至C处，松手后，由C到B时，因此弹簧的形变程度在不断减小，因此弹簧的势能减少。
（2）如果地面是光滑的，那么没有能量损失，即弹簧的弹性势能会全部转化为物体的动能。当物体到达B点时，弹簧恢复原状，此时弹性势能为零，即势能最小，则该点时物体的动能最大。
（3）如果物体和地面之间存在摩擦力，那么弹簧的弹性势能会转化为物体的动能和内能。由于有能量损失，因此物体的动能会在到达B点之前就达到最大值，即动能最大的点在BC之间。
14.【答案】 增大；增大；减小；减小
【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，据此分析能量转化的过程。
【解答】（1）由图可知，下落过程中，皮球的质量不变但高度减小，那么重力势能减小，即重力势能转化为动能，则皮球的速度增大；
（2）离开地面上升的过程中，皮球的重力势能质量不变但高度增大，则动能转化为重力势能，因此动能减小。
（3）在运动过程中，由于不断的克服空气阻力做功，因此将机械能转化为内能，那么皮球在整个运动过程中的机械能减小。
三、解答题
15.【答案】 （1）下落高度较大时，损失的机械能△E也较大（合理给分，下同）
（2）损失的机械能的大小△E不同
（3）损失的机械能通过做功转化为地面的内能（答出损失的机械能转化为地面的内能即可）
【解析】【分析】（1）比较a、b两个实验中哪个因素不同即可；
（2）高度差越大，说明机械能的损失越大，比较b、c实验中高度差的大小即可。
（3）弹性小球的机械能减小，而地面碰撞处的温度升高内能增大，根据能量转化和守恒定律可知，应该是机械能通过做功的形式转化为地面的内能。
【解答】（1）a、b两个实验中，b小球下落的高度大，反弹后的高度差也大，因此得到结论：下落高度较大时，损失的机械能△E也较大。
（2）b、c两个小球从相同高度下落，碰撞不同材料时，高度差也不相等，即损失的机械能的大小△E不同。
（3）损失的机械能去哪了？小科做实验时，发现多次碰撞后，地面碰撞处的温度略有升高，经过思考，他明白了其中的原因是：损失的机械能通过做功转化为地面的内能。
四、实验探究题
16.【答案】 （1）速度
（2）木块移动的距离
（3）错误；弹簧压缩程度 相同，铁球获得的动能也相同，无法比较
【解析】【分析】（1）钢球到达水平面时的速度与它在斜面上的高度有关，即高度越大，它到达水平面时的速度越大。
（2）铁球撞击木块，木块克服摩擦做功。根据W=fs可知，木块运动的距离越大，克服摩擦做功越大，因此铁球的动能越大；
（3）弹簧的弹性势能与形变程度有关，即将其压缩到相同程度后，弹簧的弹性势能相同，转化为铁球的动能也相同，而不是速度相同，根据控制变量法的要求解答。
【解答】（1）从同一高度由静止释放钢球，是为了让钢球到达水平面时速度相同。
（2）该实验是通过观察木块移动的距离大小，来说明铁球对木块做功的多少。
（3）这个实验方案是错误的，因为弹簧压缩程度相同，铁球获得的动能也相同，无法比较。
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※※请※※不※※要※※在※※装※※订※※线※※内※※答※※题※※
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