3.2机械能 同步练习（含解析）

机械能
一、单选题
1.如图所示，物块在拉力F的作用下沿斜面向上做匀速直线运动。物块的相关科学量随时间变化规律的图像正确的是（ ）
A. B. C. D.
2.如图为杂技演员演出的过程示意图。男演员从甲处用力向上起跳，落下后踩在跷跷板的a端，能把站在b端的女演员弹上乙处。由于存在空气阻力，故( )。
A. 男演员的质量必须大于女演员的质量
B. 甲处男演员的势能一定要大于乙处女演员的势能
C. 男演员离开跳台时的机械能一定大于乙处女演员的势能
D. 女演员弹起时的动能与她站在乙处时的机械能相等
3.如图，小球从左侧的斜坡滚下，到达底端后又沿着右侧斜坡向上滚到最高处， 则下列图像能正确代表小球重力势能与运动时间t之间对应关系的是（ ）
A. B.
C. D.
4.如图所示是一款四翼无人机，如今被广泛运用于航拍、测绘，下列关于此无人机的说法正确的是（ ）
A. 无人机内部的电动机是利用电磁感应原理工作的
B. 无人机在沿竖直方向匀速上升过程中机械能保持不变
C. 航拍时，可以通过提高无人机飞行高度扩大拍摄范围
D. 无人机在空中悬停定位拍摄时，自身受到的浮力和重力是一对平衡力
5.高空坠物伤人事件时有发生，新颁布的《民法典》规定：“禁止从建筑物中抛掷物品”，因为高处的物体具有较大的（ ）
A. 势能 B. 速度 C. 重力 D. 动能
6.如图甲所示，质量不计的弹簧竖直固定在一压力传感器上，压力传感器是电阻阻值随受到压力的增大而减小的变阻器(压力不超过最大值)，压力传感器、电流表、定值电阻和电
源组成一电路。压力传感器不受力时电流表示数是l0。t=0时刻，将一金属小球从弹簧正上方某一高度由静止释放，小球落到弹簧上压缩弹簧到最低点，然后又被弹起离开弹簧，上升到一定高度后再下落，如此反复。整个过程中，不计能量损失，电流表示数I随时间t变化的图像如图乙所示，则( )
A. t1时刻，小球动能最小
B. t2时刻，弹簧的弹性势能最小．
C. t2~t3 这段时间内，弹簧的弹性势能先增加后减少
D. t2~t3这段时间内，小球增加的动能小于弹簧减少的弹性势能
7.如图所示的四种情景中，属于重力势能转化为动能的是（ ）
A. 运动员把弯弓拉开将箭射出 B. 跳水运动员从空中下落
C. 运动员骑自行车冲向坡顶 D. 跳伞运动员从空中匀速下落
8.如图所示，夏天为了降低城市的温度，减小灰尘，市政部门往往派出许多洒水车沿街洒水，在这个过程中洒水车始终保持相同的速度运行，则下列说法正确的是（ ）
A. 洒水车的机械能不变 B. 洒水车的机械能减小
C. 洒水车的机械能增大 D. 条件不足，无法判断
9.如图所示甲，质量不计的弹簧竖直固定在水平面上，t=0时刻，将一金属小球从弹簧正上方某一高度处由静止释放，小球接触弹簧并将弹簧压缩至最低点（形变在弹性限度内），然后又被弹起离开弹簧，上升到一定高度后又下落，如此反复．通过安装在弹簧下端的压力传感器，测出该过程中弹簧弹力F随时间t变化的图象如图乙所示，不计空气阻力．则下列说法正确的是（ ）
A. 运动过程中小球的机械能始终守恒 B. t1～t2这段时间内，小球的动能与重力势能一直在增加
C. t2时刻小球的速度最大 D. t2～t3这段时间内，小球的动能先增加后减少
10.下列有关机械能及其转化的说法正确的是( )
A. 弯弓射箭，箭的动能转化为弓的弹性势能
B. 拦河大坝使上游的水位升高，提高了水的重力势能
C. 蹦床运动员从高处落下，其动能转化为重力势能
D. 人造卫星从近地点飞向远地点时势能减小，动能增大
11.如图所示，甲、乙是两个完全相同的网球．在同一高度以大小相等的速度，将甲球竖直向下抛出、将乙球竖直向上抛出，不计空气阻力，则下列说法正确的是（ ）
A. 甲球在空中下落时，重力势能增大，动能减小 B. 乙球上升过程中，重力势能转化为动能
C. 抛出时甲、乙两球的机械能相等 D. 抛出时甲球的动能小于乙球的动能
12.国庆假期时，蹦床主题公园引得青少年纷纷“打卡”。如图，玩家从空中下落至蹦床，从他们刚好接触蹦床到刚好离开蹦床的过程中，有关能量变化叙述正确的是（ ）
A. 玩家的机械能始终不变 B. 玩家的机械能先增大后减小
C. 蹦床的弹性势能始终不变 D. 翻床的弹性势能先增大后减小
二、填空题
13.下列物体①拉满弦的弓、②空中飞行的子弹、③被压缩的弹簧、④静止在某一高度的小球、⑤航行中的轮船．⑥射出的箭．⑦变形的网球拍中，只具有动能的是 (填序号，下同)，只具有势能的是 ， 既具有动能又具有势能的是 。
14. 2020年12月7日“嫦娥五号”返回器携带约2千克月壤样品返回地球，为保证返回器安全着陆，采用了类似“打水漂”的方式来减速 ，其运动轨迹如图所示。
（1）从A到B的过程中，返回器的机械能________(选填“增大”“减小”或“保持不变”)
（2）“嫦娥五号”抵达月球的时候，是利用火箭发动机反推的方式进行减速，而不能采用“打水漂”的方式，其原因是________。
（3）为了研究月壤样品的成份，装有月壤样品的容器罐采用了严格的密封装置。这么做是为了保证月壤________。
三、解答题
15.如图所示，是承承在乒乓球比赛中，高抛发球时的情景，不计空气阻力，请你回答下列问题：
（1）在乒乓球上升的过程中，乒乓球的能量是如何转化的？其机械能如何变化？
（2）乒乓球运动到最高点时，是否处于平衡状态？请说明理由。
四、实验探究题
16.小阳和小乐在收听新闻中发现：海啸、山洪、泥石流、火山爆发等自然灾害频繁发生。他们分头查阅了许多资料，得到了如下的一些信息：
①发生海啸时，海洋中聚积的能量造成滔天巨浪，形成一堵堵水墙狠命向岸上拍击，造成严重的人员财产损失
②潮汐能也是蕴含在海洋中的一种能量，利用潮汐来推动发电机发电的技术已日趋成
③火山爆发时，将大量的地热能带到地面，炽热岩浆将所到之处的动植物化为焦土
④地热能，被看作是人类历史上开辟的又一个新能源，它可直接用在住宅取暖、温室、供热和工业上的发电
⑤水力发电是利用江河水流从高处流到低处释放的势能发电
⑥雨季，长江洪水爆发，就会冲毁堤坝，淹没大批农田和城镇
⑦泥石流经常突然爆发，所到之处破坏性极大，一切尽被摧毁
⑧封山育林、停耕还林可以固结表土，降低泥石流的发生率
（1）他们经过讨论将上述能量释放分为了两大类：一类属于有益的能量， 如： (填序号)；另一类属于有害的能量，如： (填序号)。
（2）他们发现海啸、山洪、泥石流、火山爆发、潮汐能、水能的共同特点是蕴含了大量的 能和 能，一旦释放可以产生强大的破坏力。
（3）他们了解到灾害的直接原因是由动能引起的，他们又查阅了资料，得知动能的大小：Ek= mv2。可以推断出动能大小跟物体的 和 有关。
答案解析部分
一、单选题
1.【答案】 B
【解析】【分析】（1）根据匀速直线运动的定义判断；
（2）动能的大小与质量和速度大小有关；
（3）重力势能的大小与质量和高度有关；
（4）机械能=动能+重力势能，据此分析判断。
【解答】A.物体沿斜面做匀速直线运动，则v不变，根据s=vt可知，它通过的路程与时间成正比，图像为一条通过坐标原点的斜线，故A错误；
B.物块的速度不变，质量不变，那么它的动能不变，故B正确；
C.物块的高度增大，质量不变，那么它的重力势能增大，故C错误；
D.根据机械能=动能+重力势能可知，物块的机械能不断增大，故D错误。
故选B。
2.【答案】 C
【解析】【分析】由于存在阻力，因此运动员克服阻力做功，根据能量的转化和守恒定律分析判断。
【解答】由于存在阻力，因此运动员克服阻力做功，将机械能转化为内能，因此运动过程中机械能不断减小，所以男演员离开跳台时的机械能一定大于乙处女演员的势能，故C正确；
男演员向上跳起时，同时具有动能和重力势能；女演员到达乙处静止不动，只具有重力势能，所以男演员的质量不一定大于女演员质量。如果男演员自由下落时，男演员的质量一定大于女演员质量，故A错误；
男演员向上跳起，可能同时具有动能和重力势能，则男演员的重力势能不一定大于女演员的重力势能，故B错误；
女演员弹起时动能转化为重力势能，由于存在阻力，克服阻力做功，动能没有完全转化为重力势能，所以女演员弹起时的动能大于她站在乙处时的机械能，故D错误。
故选C。
3.【答案】 B
【解析】【分析】物体的重力势能与质量和高度有关，据此分析判断。
【解答】小球从斜坡上滚下时，速度越来越快，它的高度与时间的变化关系为：h'=h-；当小球滚上斜坡时，它上升的高度h''=v0t- ， 因此它的高度与时间变化的图像为二次函数图像，即为抛物线；因为重力势能与高度成正比，所以重力势能随时间变化的图像也应该是抛物线，故B正确，而A、C、D错误。
故选B。
4.【答案】 C
【解析】【分析】（1）根据电动机的工作原理判断；
（2）动能与质量和速度有关，重力是能与质量和高度有关，而机械能=动能+重力势能；
（3）根据“物近像远大，物远像近小”的规律分析；
（4）平衡力的条件：大小相等、方向相反、作用在同一物体和同一直线上，据此分析判断。
【解答】A．电动机是利用通电线圈在磁场中受力转动原理工作的，A不符合题意；
B．无人机在沿竖直方向匀速上升过程中质量不变，速度不变，高度增加，则动能不变，重力势能变大，所以机械能变大，B不符合题意；
C．航拍时，提高无人机飞行高度可以增大摄像机的物距，使像变小，从而扩大拍摄范围，C符合题意；
D．无人机在空中悬停定位拍摄时，主要依靠螺旋桨来获得升力，无人机自身受到空气的浮力很小，与重力不是一对平衡力，D不符合题意。
故答案为：C。
5.【答案】 A
【解析】【分析】物体由于运动具有的能量叫动能，由于被举高而具有的能量叫重力势能，据此分析判断
【解答】高处的物体由于被举高而具有能量，这种能量叫重力势能，故A正确，而A、C、D错误。
故选A。
6.【答案】 D
【解析】【分析】（1）当电流表示数为I0时，表示压力传感器不受力，t1时刻小球刚好接触弹簧，根据小球的受力情况判定小球速度的变化。
（2）当电流表示数变大时，表示压力传感器的电阻阻值减小，表明压力传感器受到的压力增大，说明此时小球处于下落压缩弹簧的过程；电流表示数最大时，说明小球下落到最低点。
（3）当电流表示数变小时，表示压力传感器的电阻阻值增大，表明压力传感器受到的压力减小，说明此时是弹簧把小球弹起的过程，小球处于上升过程，根据弹簧形变程度分析弹性势能的变化。
（4）小球在向上弹起的过程中，注意速度和高度都在增大，据此分析弹性势能的转化情况。
【解答】A.t1时刻时，电流表示数为I0 ， 表示压力传感器不受力，t1时刻小球刚好接触弹簧，此时小球受到重力和弹力的作用，重力大于弹力，小球继续向下做加速运动，动能会变大，故A错误；
B.t2时刻时，电流表示数最大，表示压力传感器的电阻阻值最小，表明压力传感器受到的压力最大，说明此时小球把弹簧压缩到最低点，弹簧的弹性形变程度最大，弹性势能最大，故B错误；
C.t2～t3这段时间内，电流表示数变小，表示压力传感器的电阻阻值增大，表明压力传感器受到的压力减小，说明此时是弹簧把小球弹起的过程。这个过程中，弹簧逐渐恢复原来的长度，即形变程度逐渐减小，则弹性势能逐渐减小，故C错误；
D.t2～t3这段时间内，弹簧恢复原状，小球的高度增大且速度增大，则弹簧的弹性势能转化成动能和重力势能，因此小球增加的动能小于弹簧减少的弹性势能，故D正确。
故选D。
7.【答案】 B
【解析】【分析】哪个现象中重力势能减小而动能增大，哪个选项就是正确选项。
【解答】A.运动员把弯弓拉开将箭射出，将弓的弹性势能转化为箭的动能，故A不合题意；
B. 跳水运动员从空中下落，高度减小，重力势能减小；速度增大，动能增大，将重力势能转化为动能，故B符合题意；
C. 运动员骑自行车冲向坡顶，高度增大，重力势能增大；速度减小，动能减小，将动能转化为重力势能，故C不合题意；
D. 跳伞运动员从空中匀速下落，高度减小，重力势能减小；速度不变，动能不变，二者没有转化关系，故D不合题意。
故选B。
8.【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+重力势能，据此分析。
【解答】在洒水车洒水的过程中，质量不断减小，但速度不变，因此动能减小；高度不变但质量减小，那么重力势能减小；根据机械能=动能+重力势能可知，洒水车的机械能减小，故B正确，而A、C、D错误。
故选B。
9.【答案】 D
【解析】【分析】根据小球的机械能与弹簧的弹性势能的相互转化分析判断。
【解答】A.运动过程中，小球的机械能会不断的转化为弹簧的弹性势能。当弹簧压缩到最低点时，小球的机械能为零，故A错误；
B.t1～t2这段时间内，弹簧的弹力不断增大，弹性势能不断增大。由于小球的高度在不断减小，所以重力势能在不断减小。由于小球的速度先变大后变小，所以动能先变大后变小，故B错误；
C.t2时刻时，弹簧的弹力最大，此时弹簧的弹性势能最大，而小球的机械能变为零，此时速度为零，故C错误；
D.t2～t3这段时间内，弹簧的弹力从最大值不断减小，肯定是小球上升的过程。开始时，弹力>重力，合力向上，小球做加速运动；当弹力和重力相等时，加速停止，此时小球的速度最大；此后，弹力小于重力，合力向下，与运动方向相反，小球做减速运动，那么小球的动能先增大后减小，故D正确。
故选D。
10.【答案】 B
【解析】【分析】根据动能和势能的相互转化分析判断。
【解答】A.弯弓射箭，弓的弹性势能转化为箭的动能，故A错误；
B.拦河大坝使上游的水位升高，提高了水的重力势能，故B正确；
C.蹦床运动员从高处落下，其重力势能转化为动能，故C错误；
D.人造卫星从近地点飞向远地点时势能减小，重力势能增大而动能减小，因此动能转化为重力势能，故D错误。
故选B。
11.【答案】 C
【解析】【分析】从机械能、动能、重力势能的概念方面切入解题。
【解答】A、甲球在空中下落时，其所处高度不断降低，速度越来越大，它的重力势能减小，动能增加，A不符合题意；
B、是两个完全相同的网球，又以大小相等的速度抛出，所以两球被抛出时的动能相等，B不符合题意；
C、甲、乙的质量相同，并且在抛出时的速度及所处的高度相等，所以它们的动能和重力势能相等，机械能相等，C符合题意；
D、甲、乙被抛出时的机械能相等，它们在运动的过程中机械能是守恒的，所以它们落地时所具有的机械能--动能是相等的，D不符合题意。
故答案为：C
12.【答案】 D
【解析】【分析】从玩家的机械能与蹦床的弹性势能相互转化的角度分析即可。
【解答】玩家从空中下落至蹦床，从他们刚好接触蹦床到刚好离开蹦床的过程中，弹簧的形变程度先变大后变小，因此蹦床的弹性势能先变大后变小。由于弹性势能由玩家的机械能转化而来，所以机械能先变小后变大，故D正确，而A、B、C错误。
故选D。
二、填空题
13.【答案】 ⑤；①③④⑦；②⑥
【解析】【分析】（1）物体由于运动具有的能量叫动能；
（2）物体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；
（3）根据（1）（2）分析即可。
【解答】①拉满弦的弓，发生弹性形变，具有弹性势能；
②空中飞行的子弹，由于运动具有动能，由于被举高而具有重力势能；
③被压缩的弹簧，由于发生弹性形变而具有弹性势能；
④静止在某一高度的小球，由于被具有而具有重力势能；
⑤航行中的轮船，由于运动具有动能；
⑥射出的箭，由于运动具有动能，由于在空中被举高具有重力势能；
⑦变形的网球拍，由于发生弹性形变具有弹性势能。
只具有动能的是⑤，只具有势能的是①③④⑦， 既具有动能又具有势能的是②⑥。
14.【答案】 （1）减小或减少
（2）月球表面没有空气或月球表面没有气体
（3）不受污染或不被破坏、不变质
【解析】【分析】机械能是动能与势能的总和，这里的势能分为重力势能和弹性势能。月球是围绕地球旋转的球形天体，同时也是地球唯一的天然卫星。
【解答】（1）由图可知，从A到B过程中经过大气的摩擦，会损失部分能量，所以机械能会减小；
（2）在地球采用打水漂的方式是因为存在大气的摩擦过程中，可以减少本身具有的能量，而月球表面没有大气，无法通过摩擦减少能量；
（3）月球表面没有大气，而在运输回地球过程中会接触到空气，有可能会被污染，所以要密封保存；
故答案为：（1）减小；（2） 月球表面没有空气或月球表面没有气体；（3） 不受污染或不被破坏、不变质.

三、解答题
15.【答案】 （1）解：在乒乓球上升的过程中，乒乓球的动能转化为重力势能，机械能不变。
（2）解：乒乓球运动到最高点时，处于非平衡状态，因为乒乓球此时只受重力的作用，所以处于非平衡状态。(合理即可)
【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，据此分析能量转化。如果不计空气阻力，那么机械能没有损失，据此判断机械能的变化；
（2）如果物体受到的外力为零，那么它处于平衡状态。
【解答】（1）在乒乓球上升的过程中，乒乓球的高度增大，那么重力势能增大；速度减小，那么动能减小，因此乒乓球的动能转化为重力势能。由于不计空气阻力，那么机械能不会转化为内能，即机械能不变。
（2）乒乓球运动到最高点时，处于非平衡状态，因为乒乓球此时只受重力的作用，它受到的外力不为零。
四、实验探究题
16.【答案】 （1）②④⑤；①③⑥⑦
（2）动；重力势能
（3）质量；速度
【解析】【分析】（1）能够被人类利用的能量称为有益的能量；不能被人类利用，对环境造成破坏的能量称为有害能量；
（2）物体由于运动具有的能量叫动能，由于被举高而具有的能量叫重力势能；
（3）根据动能的公式分析动能的影响因素。
【解答】（1）他们经过讨论将上述能量释放分为了两大类：一类属于有益的能量， 如：②④⑤；另一类属于有害的能量，如：①③⑥⑦。
（2）他们发现海啸、山洪、泥石流、火山爆发、潮汐能、水能的共同特点是蕴含了大量的动能和重力势能，一旦释放可以产生强大的破坏力。
（3）根据动能的公式 Ek= mv2 可知，影响动能的因素为质量m和速度v。
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※※请※※不※※要※※在※※装※※订※※线※※内※※答※※题※※
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