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必考点5：机械能的转化及守恒问题（原卷版）
学校:___________姓名：___________班级：___________考号：___________
一、单选题
1．（2021·东台苏东双 ( http: / / www.21cnjy.com )语学校九年级月考）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点是小球摆到右侧最高点，且A、C两点到B点的竖直距离hA＞hC。在小球从B点摆动到C点的过程中，下列说法正确的是（ ）
( http: / / www.21cnjy.com / )
A．小球的机械能总量逐渐变小
B．小球运动状态保持不变
C．小球的动能全部转化为重力势能
D．绳的拉力对小球做了功
2．（2021·山东费县·）2020年6月1 ( http: / / www.21cnjy.com )3日，空军大型运输机运﹣20，搭载105名参加红场阅兵的三军仪仗队队员，首次跨洲际飞行抵达莫斯科国际机场。下列有关运输机说法正确的是（ ）【来源：21·世纪·教育·网】
( http: / / www.21cnjy.com / )
A．运输机起飞时机翼上方流速慢压强小，下方气流快压强大
B．运输机是靠空气浮力升空的
C．运输机在减速降落的过程中，机械能减小
D．运输机停在水平地面上受到的重力与它对地面的压力是平衡力
3．（2021·江苏锡山·）如图所 ( http: / / www.21cnjy.com )示，水平路面由三段粗糙程度不同的区域组成。物块（体积忽略不计）在 F=2N 的水平拉力作用下从区域①的最左端由静止开始运动，在刚进入区域③时撤去拉 力，最终物块停在区域③的最右端。图 2 为物块运动的 v﹣t 图像，下列说法正确的是（ ）2-1-c-n-j-y
( http: / / www.21cnjy.com / )
A．区域①路面的粗糙程度比区域②路面的粗糙程度大
B．物块在区域①路面上所受的摩擦力等于 2N
C．物块在区域②所受的摩擦力等于 2N，方向水平向左
D．在区域③，最终物块只有一部分机械能转化为内能
4．（2021·宜兴外国语 ( http: / / www.21cnjy.com )学校）如图所示，小球由静止开始沿着粗糙的曲面从a点向d点运动，其中b和d两点在同一水平高度。下列说法中正确的是（ ）
( http: / / www.21cnjy.com / )
A．小球从a点运动到c点，重力势能全部转化为动能
B．小球在b点的机械能大于在c点的机械能
C．小球在b点的动能等于在d点的动能
D．小球从a点运动到d点的过程中，机械能一定全部转化为内能
5．（2021·江苏铜山·）超市的自动扶梯把小明从一楼匀速送到二楼的过程中，小明的 （ ）
A．动能不变，势能增大，机械能增大
B．动能减小，势能增大，机械能不变
C．动能增大，势能增大，机械能增大
D．动能不变，势能不变，机械能不变
6．（2021·湖南南县·八年级期末）关于机械能之间的相互转化，正确的说法是（ ）
A．弯弓射箭时，动能转化成弹性势能
B．蹦床运动员，空中下落时是弹性势能转化成动能
C．滚摆下降时，越滚越快，是动能转化成重力势能
D．向上抛出的石块，空中上升时是动能转化成重力势能
7．（2021·重庆市江津中学 ( http: / / www.21cnjy.com )校九年级月考）目前， 市区里的老旧小区正在进行水路改造， 改造中用到了冲击钻， 冲击钻工作时， 钻头在电动机的带动下， 不断地冲击墙壁打出圆孔， 如图所示，冲击钻在工作过程中， 关于其能量转化正确的是（ ）
( http: / / www.21cnjy.com / )
A．内能转化为机械能 B．内能转化为电能
C．只有机械能和电能的转化 D．有电能、机械能和内能的转化
8．（2021·湖南道县·八年级期末）“神舟十号”载人飞船在返回时，减速下降过程中，关于航天员的能量分析，下列说法正确的是（ ）21世纪教育网版权所有
A．动能减小，重力势能不变
B．动能不变，重力势能减小
C．机械能总量减小
D．机械能总量不变
9．（2021·江苏海陵·泰州中学 ( http: / / www.21cnjy.com )附属初中九年级月考）如图所示是蹦极运动的简化示意图，弹性绳一端固定在O点，另一端系住运动员，运动员从O点自由下落，到A点处弹性绳自然伸直。B点是运动员受到的重力与弹性绳对运动员拉力相等的点，C点是蹦极运动员到达的最低点（不计空气阻力），下列说法正确的是（ ）
( http: / / www.21cnjy.com / )
A．从O点到C点运动员速度一直增大
B．运动员在A点时动能最大
C．从O点到C点运动员的机械能保持不变
D．从A点下落到C点的过程中，运动员的动能先增大后减小
10．（2021·佛山市三水区三水中学附属 ( http: / / www.21cnjy.com )初中九年级二模）将两个相同的带有电子显示的弹簧测力计如图放置在光滑的水平地面上，现将铁球把左边的弹簧压缩一定长度后自由释放，（不计阻力）则分析正确的是（ ）21cnjy.com
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A．铁球的速度一直增加
B．铁球在加速过程中受到平衡力的作用
C．两边弹簧的电子屏最大读数相同
D．小球接触右边弹簧后的电子屏读数一直增大
二、填空题
11．（2021·广东澄海·）掷实心球 ( http: / / www.21cnjy.com )是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）。则实心球在______处的重力势能最大，该处的动能______（选填“为”或“不为”）零；c处的机械能______（选填“大于”“小于”或“等于”）b处的机械能。
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12．（2021·黄梅县教育科学研究所）如图 ( http: / / www.21cnjy.com )所示是“蹦极”的示意图，弹性绳自重忽略不计。弹性绳的上端固定在O点，A点是弹性绳自然下垂时绳末端的位置，B点是蹦极者下落过程中人的重力和弹性绳对人的弹力大小相等时的位置，C点是蹦极者下降的最低点。则蹦极者在下落过程中速度最大的位置是______点（选填“A”、“B”或“C”），弹性绳弹性势能最大的位置是______点（选填“A”、“B”或“C”）
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13．（2021·山东曹 ( http: / / www.21cnjy.com )县·）2021年4月29日11时22分，新+代运载火箭长征五号B将中国迄今最大的航天器“天和”号核心舱送入预定轨道，标志着中国空间站时代即将开启。如图所示，“天和”号核心舱在加速升空的过程中机械能 ______（选填“变大”、“变小”、“不变”）；“天和”号上还装备了一只强大有力的“手臂”——长约10米的七自由度机械臂，它能够在太空中轻松抓取重达25吨的物体，真实模拟人的手臂灵活转动，该机械臂属于 ______（选填“省力杠杆”“费力杠杆”“等臂杠杆”）。
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14．（2021·辽宁丹东·）如 ( http: / / www.21cnjy.com )图是小明传球时足球的一段运动轨迹，其中A点的机械能 ______（选填“大于”、“小于”或“等于”）B点的机械能；足球在上升过程中，动能转化为 ______能。（整个过程不计空气阻力）2·1·c·n·j·y
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15．（2021·南通市启秀中学九年级月考） ( http: / / www.21cnjy.com )将表面涂墨（墨充足）的皮球从离地某一高度水平抛出，球落地后又弹起，如图所示是小球在地面弹跳的频闪照片，A、B两点高度相同，小球在A点的重力势能 ______（选填“大于”、“小于”或“等于”）B点的重力势能，小球在A点的动能 ______（选填“大于”、“小于”或“等于”）B点的动能；皮球先后三次在地面D、E、F着地并留下黑色墨迹，墨迹逐渐 ______（填“变小”、“变大”或“不变”）。21·世纪*教育网
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16．（2021·湖南天心 ( http: / / www.21cnjy.com )·）“北斗”卫星导航系统是我国自主建设和运行，拥有自主知识产权，可独立为全球用户提供卫星导航定位服务。2020年3月9日，我国成功发射第54颗北斗导航卫星，进一步提高了北斗系统运行稳定性。卫星在加速升空的过程中动能 ______，机械能 ______；卫星沿椭圆轨道绕地球运行时，远地点运行慢近地点运行快，从能的角度说明原因：______。（答案合理即可）www-2-1-cnjy-com
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三、实验题
17．（2021·上海市川沙中学南校）物理兴趣小组研究物块从斜面由静止下滑至底端过程中势能变化量与动能变化量的大小关系。他们选取了倾角、长度相同但材料不同的斜面进行实验，已知玻璃表面最光滑，木板表面其次，石板表面较为粗糙。他们将物块放在斜面A位置由静止下滑，如图所示，用传感器测出物块在A、B、C、D、E五个位置时的势能Ep、动能Ek大小，并将数据记录在表格中。
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物块位置 势能Ep/焦 动能Ek/焦（玻璃表面） 动能Ek/焦（木板表面） 动能Ek/焦（石板表面）
A 1.00 0.00 0.00
B 0.75 0.17 0.15 0.12
C 0.50 0.34 0.30 0.24
D 0.25 0.51 0.45 0.36
E 0.00 0.68 0.60 0.48
①请填写表格中空缺的数据______；
②请分析物块的势能、动能的大小变化情况，______；
③分析表中数据及相关条件，物块从同斜面由静止下滑至底端过程中与的大小关系是______；请分析前面一空中的与的大小关系的原因：______。
四、计算题
18．（2020·安徽东至·九年级期末）已知物体的重力势能表达式为Ep＝mgh，动能表达式为Ek＝mv2；其中m为物体的质量，h为物体距离水平地面的高度，v为物体的运动速度，g为常量，取10N/kg。如图所示，高为h的光滑斜面固定在水平地面上，一质量为m的小物块，从斜面顶端A由静止开始下滑，不计空气阻力，物块从顶端开始下滑到落地的瞬间，设整个过程中机械能守恒（即机械能保持不变）。
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（1）证明：小物块从斜面顶端A由静止下滑到底端B时的速度v＝；
（2）将一质量为0.6kg的小物体从距离地面4m高度的斜面顶端A点沿斜面以1m/s的初速度出发，求其到斜面底端B时的速度。21教育网
19．（2020·安徽九年级专题练习）在物理学中，物体由于被举高而具有的能叫重力势能，其表达式为Ep= mgh；物体由于运动而具有的能叫动能，它的表达式为Ek=mv2，其中m为质量，h为物体距水平地面的高度，v为物体的运动速度，g为常量，取10 N/kg。如图所示是运动员投掷铅球的场景，运动员在距地面高h=1.5 m处，将质量为4 kg的铅球以6 m/s的速度沿斜上方抛出，空气阻力忽略不计。求：21*cnjy*com
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(1)铅球刚被抛出时的动能Ek1和重力势能Ep1；
(2)铅球落地前瞬间的动能Ek2。
20．（2021·合肥实验学校九年级二模）已知物体动能的表达式为， 重力势能表达式为。如图所示，小明从高出地面3m的位置竖直向上抛出一个小球，它上升5m后回落，最后到达地面，不计空气阻力。求：【来源：21cnj*y.co*m】
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(1)小球抛出时的出手速度v0；
(2) 小球落地时的速度v。
21．（2021·安徽肥东·八年级期末）物体只在重力的作用下由静止开始下落，叫做自由落体运动，有一物体离地面的高度为 h，如果物体在下落的过程中重力做的功全部转化为动能，物体的动能计算公式为Ek=mv2。21·cn·jy·com
（1）请你分析说明物体自由下落的速度与自身的质量大小无关；
（2）如图，一小球从离地面高度h=20m的空中自由落下，不计一切阻力，则小球落地时速度是多大？
五、综合题
22．（2021·广东江门·八年级期末）阅读下列短文，回答问题：
过山车
当你在游乐场乘过山车奔驰之际，你是否会想到：过山车为什么不需要引擎来推动就能“翻山越岭”呢？
过山车在开始旅行时，是靠 ( http: / / www.21cnjy.com )一个机械装置推上最高点的，但在第一次下行起，就再没有任何装置为它提供动力了。从这时起，带动它沿轨道行驶的唯一“发动机”就是重力势能，过山车的重力势能在处于最高点时达到最大值，当它开始下行时，它的重力势能不断减小，动能不断增大，由于摩擦，损耗了少量的机械能，所以随后的“小山丘”设计的比开始时的“小山丘”低（如图所示），像所有列车一样，过山车也安装了机械制动装置，使它在结束行程或在紧急情况下能够准确地停下来。www.21-cn-jy.com
( http: / / www.21cnjy.com / )
（1）过山车要通过A点向上运动的过程中，动能______，重力势能______（均选填“变大”“变小”或“不变”）；【出处：21教育名师】
（2）后面的“小山丘”设计的比开始时的“小山丘”低，是由于过山车在运动过程中，机械能______（选填“变大”“变小”或“不变”）；【版权所有：21教育】
（3）在过山车旅行的过程中，遇到紧急情况能够准确地停下来，是由于______；
（4）过山车第一次下行后，是利用______能作为“发动机”的动力；
（5）小明坐在高速运行的过山车上，感到“天旋地转”，这时他是选择______作为参照物的。
23．（2021·山东乳山·八年级期末）读短文回答问题；
天问一号探测器：火星！我来啦。
2021年5月15 日，我国“天问一号”火 ( http: / / www.21cnjy.com )星探测器所携带的“祝融号”火星车及其着陆组合体，成功着陆于火星乌托邦平原南部预选着陆区，标志着我国首次火星探测任务着陆火星成功。21教育名师原创作品
“天问一号”探测器由环绕器 ( http: / / www.21cnjy.com )和着陆巡视器组成，着陆巡视器包括“祝融号”火星车及进入舱。“天问一号”仅在一次任务中就同时实现“环绕”“着陆”和“巡视”三大目标。其中，自由移动的“祝融号”火星车着陆火星后，能将火星表面各种细节直观地全方位展现出来。“祝融号”火星车总质量为 240kg，长3.3m、宽 3.2m、高1.85m，其在火星上的行进速度是 40m/h，为6 轮独立驱动，携带6台载荷，火星车上长得像蝴螺翅膀的是太阳能电池板，帮助火星车长时间执行任务。火星半径为 3400km 左右，约为地球的一半，表面引力约为地球的 38%，表面虽然有大气层，但是大气层极端稀薄，空气密度不足地球海平面的 1%，着陆巡视器需要反冲火箭工作悬停降落。
5月22 日10时 40 分，“祝融 ( http: / / www.21cnjy.com )号”火星车成功驶离着陆平台，到达火星表面，开始巡视探测。祝融号火星车驶离着陆平台后，在火星表面行驶了 0.552m，留下了我国在火星的第一道印记。21*cnjy*com
( http: / / www.21cnjy.com / )
请回答下列问题：
( http: / / www.21cnjy.com / )
（1）2月10日19时52 ( http: / / www.21cnjy.com )分，“天问一号”探测器携带着陆巡视组合体，成功切入环绕火星轨道并成为火星的一颗人造卫星，实现火星远、近火点环绕探测，离火星最近的点叫近火点，离火星最远的点叫远火点，如图所示，若不考虑空气阻力，只发生动能和势能的相互转化，由远火点向近火点运动时，探测器的动能___________，机械能___________。（选填“变大”、“变小”或“不变”）
（2）着陆巡视器需要反冲火箭工作悬停降落，利用了物体间力的作用是___________的。
（3）“祝融号”底部6个带齿纹的轮子，行进时可以增大车轮与火星表面之间的___________。
（4）若按火星表面引力为地球表面引力的进行计算，“祝融号”火星车对火星表面的压力为_______N，六个轮子与火星地面总接触面积为 1.6m2，则“祝融号”对火星水平面的压强为________Pa。（地球上g取 10N/kg）
24．（2021·湖北荆州·中考真题）体育课上，小明在同一位置用相同的力多次将足球踢出，发现足球斜向上飞出的角度越大，球运动得越高，但并不能运动得越远。小明查阅资料后知道：足球所做的运动叫做斜抛运动，其运动轨迹如图所示。足球起始运动方向与水平方向的夹角叫做推射角，抛出点到落地点的水平距离叫做射程，射程与抛出速度和抛射角的大小有关。若物体的动能大小EK=mv2，重力势能大小Ep=mgh不计空气阻力，g=10N/kg，则：
（1）若将质量为0.4kg足球从地面踢出时，具有的动能是120J，踢出后能达至的最大高度是5m，则足球在最高点时具有的动能是______；
（2）若足球的射程x与抛出速度、抛射角之间满足公式，当足球以20m/s的速度且与水平方向成45°角被踢出，足球的射程是______ ；
( http: / / www.21cnjy.com / ) ( http: / / www.21cnjy.com / )
（3）足球运动的速度v可以分解成水平速度vx和竖直速度vy，三者可构成如图所示的矩形。足球在空中飞行时，水平速度保持不变，竖直速度先减小后增大。若足球在地面以10m/s的速度且与水平方向成45°角被踢出，当足球的速度与水平方向夹角为30°角时，此时足球距地面的高度是______m。（小数点后保留2位数字）
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必考点5：机械能的转化及守恒问题（解析版）
学校:___________姓名：___________班级：___________考号：___________
一、单选题
1．（2021·东台苏东双 ( http: / / www.21cnjy.com )语学校九年级月考）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点是小球摆到右侧最高点，且A、C两点到B点的竖直距离hA＞hC。在小球从B点摆动到C点的过程中，下列说法正确的是（ ）
( http: / / www.21cnjy.com / )
A．小球的机械能总量逐渐变小
B．小球运动状态保持不变
C．小球的动能全部转化为重力势能
D．绳的拉力对小球做了功
【答案】A
【详解】
AC．小球从A到B的过程中，重力势能转化为 ( http: / / www.21cnjy.com )动能；从B到C的过程中，动能转化为重力势能。由于与空气有摩擦，摆动过程中部分机械能转化为内能，所以机械能总量减少，动能也不可能全部转化为重力势能，故A正确，C错误；
B．小球摆动过程中运动方向不断变化，速度不断变化，也就是运动状态在变化，故B错误；
D．细绳对小球有拉力，但小球在拉力的方向上没有移动距离，所以细绳的拉力对小球不做功，故D错误。
故选A。
2．（2021·山东费县·）2020年 ( http: / / www.21cnjy.com )6月13日，空军大型运输机运﹣20，搭载105名参加红场阅兵的三军仪仗队队员，首次跨洲际飞行抵达莫斯科国际机场。下列有关运输机说法正确的是（ ）
( http: / / www.21cnjy.com / )
A．运输机起飞时机翼上方流速慢压强小，下方气流快压强大
B．运输机是靠空气浮力升空的
C．运输机在减速降落的过程中，机械能减小
D．运输机停在水平地面上受到的重力与它对地面的压力是平衡力
【答案】C
【详解】
AB．运输机机翼上凸下平， ( http: / / www.21cnjy.com )起飞时，机翼上方气体流速快压强小，下方流速慢压强大，从而获得向上的升力，所以运输机是靠流体压强和流速的关系升空的，故AB错误；
C．运输机在减速降落过程中质量不变，高度减小，重力势能减小；速度减小，动能减小；所以机械能减小，故C正确；www.21-cn-jy.com
D．运输机停在水平地面上受到的重力与它对地面的压力是作用在不同物体上的两个力，且方向相同，所以不是平衡力，故D错误。【来源：21·世纪·教育·网】
故选C。
3．（2021·江苏锡山·）如图所示，水平路 ( http: / / www.21cnjy.com )面由三段粗糙程度不同的区域组成。物块（体积忽略不计）在 F=2N 的水平拉力作用下从区域①的最左端由静止开始运动，在刚进入区域③时撤去拉 力，最终物块停在区域③的最右端。图 2 为物块运动的 v﹣t 图像，下列说法正确的是（ ）【出处：21教育名师】
( http: / / www.21cnjy.com / )
A．区域①路面的粗糙程度比区域②路面的粗糙程度大
B．物块在区域①路面上所受的摩擦力等于 2N
C．物块在区域②所受的摩擦力等于 2N，方向水平向左
D．在区域③，最终物块只有一部分机械能转化为内能
【答案】C
【详解】
A．由图2可知，物块在区域 ( http: / / www.21cnjy.com )①做加速运动，在区域②做匀速直线运动，故由受力分析可知，物块在区域①所受合力向右而在区域②所受合力为零，因水平向右的拉力F不变，故可知物块在区域①所受摩擦力小于在区域②所受摩擦力，又因接触面的压力不变，故可知区域①路面的粗糙程度比区域②路面的粗糙程度小，故A错误；
B．由A中分析可知，物块在区域②所受摩擦力 ( http: / / www.21cnjy.com )等于水平拉力F，为2N，方向水平向左，又因物块在区域①所受摩擦力小于在区域②所受摩擦力，故可知物块在区域①路面上所受摩擦力小于2N，故B错误；21世纪教育网版权所有
C．由B中分析可知，物块在区域②所受的摩擦力等于 2N，方向水平向左，故C正确；
D．因物块在区域③最终停止，故可知最终物块的机械能全部转化为内能，故D错误。
故选C。
4．（2021·宜兴外国语学校）如图所 ( http: / / www.21cnjy.com )示，小球由静止开始沿着粗糙的曲面从a点向d点运动，其中b和d两点在同一水平高度。下列说法中正确的是（ ）
( http: / / www.21cnjy.com / )
A．小球从a点运动到c点，重力势能全部转化为动能
B．小球在b点的机械能大于在c点的机械能
C．小球在b点的动能等于在d点的动能
D．小球从a点运动到d点的过程中，机械能一定全部转化为内能
【答案】B
【详解】
A．由题意可知，小球从a点运动到c点，要克服摩擦力做功，重力势能会部分转化为内能，故A错误；
B．小球从b点运动到c点时，克服摩擦力做功，会损失部分机械能，故小球在b点的机械能大于在c点的机械能，故B正确；
C．小球从b点运动到d点 ( http: / / www.21cnjy.com )时，克服摩擦力做功，会损失部分机械能，小球在b点的机械能大于在d点的机械能，其中b和d两点在同一水平高度，重力势能相等，故小球在b点的动能大于在d点的动能，故C错误；
D．小球从a点运动到d点的过程中，由于摩擦，机械能部分转化为内能，故D错误。
故选B。
5．（2021·江苏铜山·）超市的自动扶梯把小明从一楼匀速送到二楼的过程中，小明的 （ ）
A．动能不变，势能增大，机械能增大
B．动能减小，势能增大，机械能不变
C．动能增大，势能增大，机械能增大
D．动能不变，势能不变，机械能不变
【答案】A
【详解】
超市的自动扶梯把小明从一楼匀速送到 ( http: / / www.21cnjy.com )二楼的过程中，因小明的质量和速度大小不变，故小明的动能大小不变；因小明的高度变大，故小明的（重力）势能变大，因此，小明的机械能变大，故A符合题意，BCD不符合题意。
故选A。
6．（2021·湖南南县·八年级期末）关于机械能之间的相互转化，正确的说法是（ ）
A．弯弓射箭时，动能转化成弹性势能
B．蹦床运动员，空中下落时是弹性势能转化成动能
C．滚摆下降时，越滚越快，是动能转化成重力势能
D．向上抛出的石块，空中上升时是动能转化成重力势能
【答案】D
【详解】
A．弯弓射箭时，弯弓具有弹性势能，弹性势能转化为箭的动能，故A错误；
B．蹦床运动员，空中下落时 ( http: / / www.21cnjy.com )，质量不变，高度减小，速度变大，所以重力势能减少，动能增加；与蹦床面接触后，床面发生弹性形变，运动员的动能变小，蹦床的弹性势能变大，即运动员的动能转化成蹦床的弹性势能，故B错误；21教育网
C．滚摆下降时，质量不变，高度变小，重力势能变小，越滚越快，速度变大，动能变大，是重力势能转化成动能，故C错误；
D．向上抛出的石块，空中上升时是质量不变，高度变大，重力势能变大，速度变小，动能变小，动能转化成重力势能，故D正确。
故选D。
7．（2021·重庆市江 ( http: / / www.21cnjy.com )津中学校九年级月考）目前， 市区里的老旧小区正在进行水路改造， 改造中用到了冲击钻， 冲击钻工作时， 钻头在电动机的带动下， 不断地冲击墙壁打出圆孔， 如图所示，冲击钻在工作过程中， 关于其能量转化正确的是（ ）
( http: / / www.21cnjy.com / )
A．内能转化为机械能 B．内能转化为电能
C．只有机械能和电能的转化 D．有电能、机械能和内能的转化
【答案】D
【详解】
当电流通过电动机时，电流做功 ( http: / / www.21cnjy.com )，消耗电能转化为机械能和内能；钻头冲击墙壁，克服摩擦做功，将机械能转化为内能；由此分析可知，在该过程中存在电能、机械能和内能的转化，故ABC错误；D正确。
故选D。
8．（2021·湖南道县·八年级期末）“神舟十号”载人飞船在返回时，减速下降过程中，关于航天员的能量分析，下列说法正确的是（ ）
A．动能减小，重力势能不变
B．动能不变，重力势能减小
C．机械能总量减小
D．机械能总量不变
【答案】C
【详解】
“神舟十号”载人飞船在返回时，减 ( http: / / www.21cnjy.com )速下降过程中，航天员的质量不变，速度变小，故其动能减小，同时其高度减小，故其重力势能也变小；由于机械能是动能和势能之和，所以机械能也是减小的，故C正确。
故选C。
9．（2021·江苏海陵· ( http: / / www.21cnjy.com )泰州中学附属初中九年级月考）如图所示是蹦极运动的简化示意图，弹性绳一端固定在O点，另一端系住运动员，运动员从O点自由下落，到A点处弹性绳自然伸直。B点是运动员受到的重力与弹性绳对运动员拉力相等的点，C点是蹦极运动员到达的最低点（不计空气阻力），下列说法正确的是（ ）
( http: / / www.21cnjy.com / )
A．从O点到C点运动员速度一直增大
B．运动员在A点时动能最大
C．从O点到C点运动员的机械能保持不变
D．从A点下落到C点的过程中，运动员的动能先增大后减小
【答案】D
【详解】
A．根据题意知道，从O点到B点的过程中，向 ( http: / / www.21cnjy.com )下的重力大于弹性绳对运动员向上的拉力，所以，人做加速运动，速度越来越大；从B点到C点的过程中，弹性绳对运动员向上的拉力大于向下的重力，运动员做减速运动，速度开始减小，到达C点时，速度为零，即从O点到C点运动员速度先增大，后减小，故A错误；
B．由于从O至B过程中运动员速度增大，从B至C过程中运动员速度减小，说明在B点速度最大，即运动员在B点时动能最大，故B错误；
C．由于从A点至C点时人的机械能转化为弹性绳的弹性势能，所以，运动员的机械能不守恒，故C错误；
D．由于从O点到C点运动员速度 ( http: / / www.21cnjy.com )先增大，后减小，且运动员质量不变，又因为A在OB两点之间，所以，从A点下落到C点的过程中，运动员的动能先增大后减小，故D正确。
故选D。
10．（2021·佛山市三水区三水 ( http: / / www.21cnjy.com )中学附属初中九年级二模）将两个相同的带有电子显示的弹簧测力计如图放置在光滑的水平地面上，现将铁球把左边的弹簧压缩一定长度后自由释放，（不计阻力）则分析正确的是（ ）21·cn·jy·com
( http: / / www.21cnjy.com / )
A．铁球的速度一直增加
B．铁球在加速过程中受到平衡力的作用
C．两边弹簧的电子屏最大读数相同
D．小球接触右边弹簧后的电子屏读数一直增大
【答案】C
【详解】
A．弹簧被压缩后恢复原状，给铁球弹力的作 ( http: / / www.21cnjy.com )用，铁球由静止变为运动，速度逐渐变大；当铁球离开弹簧后，不再受弹簧的弹力作用，因水平方向不受力的作用，所以铁球做匀速直线运动，故A错误；
B．物体受平衡力时将保持静止状态获匀速直线运动，因铁球做加速运动，所以受的不是平衡力的作用，故B错误；
C．不计阻力，铁球在滚动的过 ( http: / / www.21cnjy.com )程中没有能量损失，撞击右侧弹簧后，铁球的动能全部转化为弹簧的弹性势能时，弹簧形变最大，且与左侧弹簧最大形变相同，所以两边弹簧的电子屏最大读数相同，故C正确；
D．铁球向右运动压缩弹簧，弹簧形变增大，弹力增大；当弹簧形变最大时，铁球在弹簧弹力作用下向左运动，弹力逐渐缩小，示数变小，故D错误。
故选C。
二、填空题
11．（2021·广东澄海·）掷实 ( http: / / www.21cnjy.com )心球是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）。则实心球在______处的重力势能最大，该处的动能______（选填“为”或“不为”）零；c处的机械能______（选填“大于”“小于”或“等于”）b处的机械能。
( http: / / www.21cnjy.com / )
【答案】b 不为 等于
【详解】
[1]质量一定时，物体的高度越大，重力势能越大，实心球在b处的高度最高，重力势能最大。
[2]质量一定时，物体的速度越大，动能越大，实心球在b处时，仍有向前运动的速度，动能不为零。
[3]球在运动过程中不计空气阻力，机械能守恒，故c处的机械能等于b处的机械能。
12．（2021·黄梅县教 ( http: / / www.21cnjy.com )育科学研究所）如图所示是“蹦极”的示意图，弹性绳自重忽略不计。弹性绳的上端固定在O点，A点是弹性绳自然下垂时绳末端的位置，B点是蹦极者下落过程中人的重力和弹性绳对人的弹力大小相等时的位置，C点是蹦极者下降的最低点。则蹦极者在下落过程中速度最大的位置是______点（选填“A”、“B”或“C”），弹性绳弹性势能最大的位置是______点（选填“A”、“B”或“C”）
( http: / / www.21cnjy.com / )
【答案】B C
【详解】
游戏者从跳台到A的过程中，高度 ( http: / / www.21cnjy.com )减小、速度增大，重力势能减小，动能增大；从A点到B点的过程中，人的重力大于弹性绳的拉力，蹦极者做加速运动，速度越来越快，动能越来越大；从B点到C点的过程中，人的重力小于弹性绳的拉力，蹦极者做减速运动，速度越来越慢，动能越来越小，最低点时速度为零；
[1]整个过程中游戏者重力等于绳子弹力时速度最大，即在B点的速度最大。
[2]游戏者运动到C点时速度为零，高度最低，动能和重力势能全部转化为绳子的弹性势能，故弹性绳弹性势能最大的位置是C点。
13．（2021·山东曹县 ( http: / / www.21cnjy.com )·）2021年4月29日11时22分，新+代运载火箭长征五号B将中国迄今最大的航天器“天和”号核心舱送入预定轨道，标志着中国空间站时代即将开启。如图所示，“天和”号核心舱在加速升空的过程中机械能 ______（选填“变大”、“变小”、“不变”）；“天和”号上还装备了一只强大有力的“手臂”——长约10米的七自由度机械臂，它能够在太空中轻松抓取重达25吨的物体，真实模拟人的手臂灵活转动，该机械臂属于 ______（选填“省力杠杆”“费力杠杆”“等臂杠杆”）。
( http: / / www.21cnjy.com / )
【答案】变大 费力杠杆
【详解】
[1]“天和”号核心舱在加速升 ( http: / / www.21cnjy.com )空的过程中，质量不变，速度变大，动能变大；质量不变，高度变大，重力势能变大；机械能为动能和势能的和，所以机械能变大。
[2]机械臂在使用的过程中，动力臂要小于阻力臂，为费力杠杆。
14．（2021·辽宁丹东·）如图是小 ( http: / / www.21cnjy.com )明传球时足球的一段运动轨迹，其中A点的机械能 ______（选填“大于”、“小于”或“等于”）B点的机械能；足球在上升过程中，动能转化为 ______能。（整个过程不计空气阻力）
( http: / / www.21cnjy.com / )
【答案】等于 重力势
【详解】
[1]若不计空气阻力，机械能是守恒的，A点的 ( http: / / www.21cnjy.com )机械等于B点的机械能。
[2]足球在上升过程中，质量不变，高度增大，重力势能增大；速度减小，动能减小，因此由动能转化为重力势能。
15．（2021·南通市启秀中 ( http: / / www.21cnjy.com )学九年级月考）将表面涂墨（墨充足）的皮球从离地某一高度水平抛出，球落地后又弹起，如图所示是小球在地面弹跳的频闪照片，A、B两点高度相同，小球在A点的重力势能 ______（选填“大于”、“小于”或“等于”）B点的重力势能，小球在A点的动能 ______（选填“大于”、“小于”或“等于”）B点的动能；皮球先后三次在地面D、E、F着地并留下黑色墨迹，墨迹逐渐 ______（填“变小”、“变大”或“不变”）。
( http: / / www.21cnjy.com / )
【答案】等于 大于 变小
【详解】
[1]皮球在A点的高度和B点的高度相等，质量也没变，根据重力势能的影响因素可知：皮球在A、B两点的重力势能相等。21教育名师原创作品
[2]由于皮球每次弹起后所达到的最大高度不 ( http: / / www.21cnjy.com )断减小，所以皮球的机械能在不断减小，即A位置的机械能大于B位置时的机械能，因此在A、B两位置重力势能相等的情况下，A位置的动能大于B位置的动能。
[3]每次皮球反弹后到的最 ( http: / / www.21cnjy.com )高点都比上一次的最高点要低，机械能逐渐变小，落地时，转化成皮球的弹性势能也越来越小，皮球弹性形变程度也越来越小，所以看到黑色墨迹逐渐变小。
16．（2021·湖南天心·）“ ( http: / / www.21cnjy.com )北斗”卫星导航系统是我国自主建设和运行，拥有自主知识产权，可独立为全球用户提供卫星导航定位服务。2020年3月9日，我国成功发射第54颗北斗导航卫星，进一步提高了北斗系统运行稳定性。卫星在加速升空的过程中动能 ______，机械能 ______；卫星沿椭圆轨道绕地球运行时，远地点运行慢近地点运行快，从能的角度说明原因：______。（答案合理即可）
( http: / / www.21cnjy.com / )
【答案】变大 变大 见详解
【详解】
[1][2]卫星在加速升空的过程中， ( http: / / www.21cnjy.com )质量不变，速度变大，动能变大；质量不变，高度变大，重力势能变大；动能和势能统称为机械能，所以机械能变大。
[3]卫星在大气层外运行，不受空气阻力，卫 ( http: / / www.21cnjy.com )星的机械能是守恒的，卫星在远地点时，势能大动能小，近地点时，势能小动能大，故卫星远地点运行慢近地点运行快。
三、实验题
17．（2021·上海市川沙中学南校）物理兴趣小组研究物块从斜面由静止下滑至底端过程中势能变化量与动能变化量的大小关系。他们选取了倾角、长度相同但材料不同的斜面进行实验，已知玻璃表面最光滑，木板表面其次，石板表面较为粗糙。他们将物块放在斜面A位置由静止下滑，如图所示，用传感器测出物块在A、B、C、D、E五个位置时的势能Ep、动能Ek大小，并将数据记录在表格中。
( http: / / www.21cnjy.com / )
物块位置 势能Ep/焦 动能Ek/焦（玻璃表面） 动能Ek/焦（木板表面） 动能Ek/焦（石板表面）
A 1.00 0.00 0.00
B 0.75 0.17 0.15 0.12
C 0.50 0.34 0.30 0.24
D 0.25 0.51 0.45 0.36
E 0.00 0.68 0.60 0.48
①请填写表格中空缺的数据______；
②请分析物块的势能、动能的大小变化情况，______；
③分析表中数据及相关条件，物块从同斜面由静止下滑至底端过程中与的大小关系是______；请分析前面一空中的与的大小关系的原因：______。
【答案】0.00 物块从斜面由静止下滑至底端过程中势能减少，动能增加 见解析 2·1·c·n·j·y
【详解】
①[1]在实验中物块是在斜面上的A点静止滑下，所以在A点时的动能都为0.00J，所以表格中空气的数据为0.00。21*cnjy*com
②[2]由表格数据知，物块由A滑至E的过程中，无论接触的是什么表面，其势能都是减小，动能增大。
③[3]物块从斜面静止下滑至最底端，势能变化量
在三个接触面滑动，动能的变化量分别是0.68J、0.60J和0.48J。所以整个过程中
[4]物块由A到B点，接触面为玻璃表面时 ( http: / / www.21cnjy.com )，势能减小了0.25J，而动能由0增至0.17J，即势能部分转化为动能，部分转化为克服摩擦做功产生的内能。接触面为木板表面时，势能减小相同，动能增至0.15J，此时接触面更粗糙，势能转化为克服摩擦做功产生的内能更多。接触而为石板表面时，动能增至0.12J，接触面最粗糙，转化为的内能也更多。所以：在物块下滑过程中，重力势能转化为动能，同时由于斜面粗糙存在摩擦力，其中部分重力势能用来克服摩擦力做功转化为内能，斜面越粗糙，转化成内能的比例就越大。21*cnjy*com
四、计算题
18．（2020·安徽东至·九年级期末）已知物体的重力势能表达式为Ep＝mgh，动能表达式为Ek＝mv2；其中m为物体的质量，h为物体距离水平地面的高度，v为物体的运动速度，g为常量，取10N/kg。如图所示，高为h的光滑斜面固定在水平地面上，一质量为m的小物块，从斜面顶端A由静止开始下滑，不计空气阻力，物块从顶端开始下滑到落地的瞬间，设整个过程中机械能守恒（即机械能保持不变）。
( http: / / www.21cnjy.com / )
（1）证明：小物块从斜面顶端A由静止下滑到底端B时的速度v＝；
（2）将一质量为0.6kg的小物体从距离地面4m高度的斜面顶端A点沿斜面以1m/s的初速度出发，求其到斜面底端B时的速度。
【答案】（1）见解析；（2）9m/s
【详解】
(1)证明：由题意知，小物块从A点下滑到B点的过程中，机械能是守恒的，则EA＝EB，即
0+mgh＝mvB2+0
故
mvB2＝mgh
所以
vB＝
故得证。
(2)小物块从A点运动到B点的过程中机械能是守恒的，EA＝EB，即
mvA2+mghA＝mvB2+0
所以
vB＝==9m/s
即小物块到斜面低端B时的速度是9m/s。
答：(1)证明过程见上面的解析；
(2)小物块到斜面低端B时的速度是9m/s。
19．（2020·安徽九年级专题练习）在物理学中，物体由于被举高而具有的能叫重力势能，其表达式为Ep= mgh；物体由于运动而具有的能叫动能，它的表达式为Ek=mv2，其中m为质量，h为物体距水平地面的高度，v为物体的运动速度，g为常量，取10 N/kg。如图所示是运动员投掷铅球的场景，运动员在距地面高h=1.5 m处，将质量为4 kg的铅球以6 m/s的速度沿斜上方抛出，空气阻力忽略不计。求：www-2-1-cnjy-com
( http: / / www.21cnjy.com / )
(1)铅球刚被抛出时的动能Ek1和重力势能Ep1；
(2)铅球落地前瞬间的动能Ek2。
【答案】(1) 72J； 60J；(2) 132J
【详解】
(1) 物体被抛出时的动能
Ek1=mv2=×4kg×(6m/s)2=72J
被抛出时的动能72J。
由题意可得，物体被抛出时的重力势能
Ep1=mgh=4kg×10N/kg×1.5m=60J
被抛出时的重力势能为60J。
(2)由于不计空气阻力的影响，铅球从被抛出到落地前的瞬间机械能守恒。落地前瞬间铅球的重力势能为Ep2=0，所以重力势能的减少量为【来源：21cnj*y.co*m】
Ep1- Ep2= 60 J
因此动能的增加量为
Ek2- Ek1=60 J
故
Ek2= Ek1 +60 J=72 J+60 J=132 J
铅球落地前瞬间的动能为132 J。
答：(1)物体被抛出时的动能为72J，重力势能为60J；
(2)物体落地前瞬间的动能EK2为132J。
20．（2021·合肥实验学校九年级二模）已知物体动能的表达式为， 重力势能表达式为。如图所示，小明从高出地面3m的位置竖直向上抛出一个小球，它上升5m后回落，最后到达地面，不计空气阻力。求：21cnjy.com
( http: / / www.21cnjy.com / )
(1)小球抛出时的出手速度v0；
(2) 小球落地时的速度v。
【答案】(1)10m/s；(2)
【详解】
(1) 小球到达最高点时，动能完全转化为重力势能，则
即
解得
v0=10m/s
(2) 小球落地时，重力势能转化为动能，则
即
解得
答：(1)小球抛出时的出手速度v0为10m/s。
(2)小球落地时的速度v为。
21．（2021·安徽肥东·八年级期末）物体只在重力的作用下由静止开始下落，叫做自由落体运动，有一物体离地面的高度为 h，如果物体在下落的过程中重力做的功全部转化为动能，物体的动能计算公式为Ek=mv2。【版权所有：21教育】
（1）请你分析说明物体自由下落的速度与自身的质量大小无关；
（2）如图，一小球从离地面高度h=20m的空中自由落下，不计一切阻力，则小球落地时速度是多大？
【答案】（1）见解析；（2）
【详解】
解：（1）如果物体在下落的过程中重力做的功全部转化为动能，重力做的功为
重力做的功全部转化为动能，故可以列等式
经整理可知
所以物体自由下落的速度与自身的质量大小无关。
（2）一小球从离地面高度h=20m的空中自由落下，不计一切阻力，则小球落地时速度是
答：（1）见解析；
（2）小球落地时速度是。
五、综合题
22．（2021·广东江门·八年级期末）阅读下列短文，回答问题：
过山车
当你在游乐场乘过山车奔驰之际，你是否会想到：过山车为什么不需要引擎来推动就能“翻山越岭”呢？
过山车在开始旅行时，是靠一个机械装置推上最 ( http: / / www.21cnjy.com )高点的，但在第一次下行起，就再没有任何装置为它提供动力了。从这时起，带动它沿轨道行驶的唯一“发动机”就是重力势能，过山车的重力势能在处于最高点时达到最大值，当它开始下行时，它的重力势能不断减小，动能不断增大，由于摩擦，损耗了少量的机械能，所以随后的“小山丘”设计的比开始时的“小山丘”低（如图所示），像所有列车一样，过山车也安装了机械制动装置，使它在结束行程或在紧急情况下能够准确地停下来。
( http: / / www.21cnjy.com / )
（1）过山车要通过A点向上运动的过程中，动能______，重力势能______（均选填“变大”“变小”或“不变”）；
（2）后面的“小山丘”设计的比开始时的“小山丘”低，是由于过山车在运动过程中，机械能______（选填“变大”“变小”或“不变”）；
（3）在过山车旅行的过程中，遇到紧急情况能够准确地停下来，是由于______；
（4）过山车第一次下行后，是利用______能作为“发动机”的动力；
（5）小明坐在高速运行的过山车上，感到“天旋地转”，这时他是选择______作为参照物的。
【答案】变小 变大 变小 安装了机械制动装置 重力势能 过山车
【详解】
（1）[1][2]过山车要通过A点向上运动的过程中，速度减小，动能变小；高度增加，重力势能变大。
（2）[3]过山车在运动过程中，受到摩擦阻力作用，部分机械能转化为内能，机械能变小。
（3）[4]过山车能够停下来的原因是因为有机械制动装置，能够强力使其停止下来。
（4）[5]第一次是靠一个机械装置推上 ( http: / / www.21cnjy.com )最高点的，后面就可以把重力势能转化为动能继续运动，然后动能又转化为重力势能，但因有部分机械能转化为内能，所以后面的高度将有所降低。
（5）[6]天、地相对于过山车位置在不断变化，当以过山车为参照物时，天、地是运动的，所以小明感到天旋地转。
23．（2021·山东乳山·八年级期末）读短文回答问题；
天问一号探测器：火星！我来啦。
2021年5月15 日，我国“天问一号”火星 ( http: / / www.21cnjy.com )探测器所携带的“祝融号”火星车及其着陆组合体，成功着陆于火星乌托邦平原南部预选着陆区，标志着我国首次火星探测任务着陆火星成功。
“天问一号”探测器由环绕器和着 ( http: / / www.21cnjy.com )陆巡视器组成，着陆巡视器包括“祝融号”火星车及进入舱。“天问一号”仅在一次任务中就同时实现“环绕”“着陆”和“巡视”三大目标。其中，自由移动的“祝融号”火星车着陆火星后，能将火星表面各种细节直观地全方位展现出来。“祝融号”火星车总质量为 240kg，长3.3m、宽 3.2m、高1.85m，其在火星上的行进速度是 40m/h，为6 轮独立驱动，携带6台载荷，火星车上长得像蝴螺翅膀的是太阳能电池板，帮助火星车长时间执行任务。火星半径为 3400km 左右，约为地球的一半，表面引力约为地球的 38%，表面虽然有大气层，但是大气层极端稀薄，空气密度不足地球海平面的 1%，着陆巡视器需要反冲火箭工作悬停降落。
5月22 日10时 40 分，“祝融号”火 ( http: / / www.21cnjy.com )星车成功驶离着陆平台，到达火星表面，开始巡视探测。祝融号火星车驶离着陆平台后，在火星表面行驶了 0.552m，留下了我国在火星的第一道印记。
( http: / / www.21cnjy.com / )
请回答下列问题：
( http: / / www.21cnjy.com / )
（1）2月10日19时52分，“天 ( http: / / www.21cnjy.com )问一号”探测器携带着陆巡视组合体，成功切入环绕火星轨道并成为火星的一颗人造卫星，实现火星远、近火点环绕探测，离火星最近的点叫近火点，离火星最远的点叫远火点，如图所示，若不考虑空气阻力，只发生动能和势能的相互转化，由远火点向近火点运动时，探测器的动能___________，机械能___________。（选填“变大”、“变小”或“不变”）2-1-c-n-j-y
（2）着陆巡视器需要反冲火箭工作悬停降落，利用了物体间力的作用是___________的。
（3）“祝融号”底部6个带齿纹的轮子，行进时可以增大车轮与火星表面之间的___________。
（4）若按火星表面引力为地球表面引力的进行计算，“祝融号”火星车对火星表面的压力为_______N，六个轮子与火星地面总接触面积为 1.6m2，则“祝融号”对火星水平面的压强为________Pa。（地球上g取 10N/kg）
【答案】变大 不变 相互 摩擦力 800 500
【详解】
（1）[1][2]人造卫 ( http: / / www.21cnjy.com )星在火星轨道上运行时，机械能是守恒的，从远火点到近火点移动时，高度降低，重力势能变小，因为机械能守恒，所以动能变大，机械能大小不变。
（2）[3]探测器在着陆减速时，向与运动方向相反的方向喷气，则探测器受到一个相反的作用力，探测器将会减速，所以证明力的作用是相互的。
（3）[4]影响摩擦力大小的因素是接触面的粗糙程度和压力大小，轮子上带有齿轮则是增大了接触面的粗糙程度，而使摩擦力增大。
（4）因为火星车总质量为 240kg，则火星车的压力为
根据可知，压强为
24．（2021·湖北荆州·中考真题）体育课上，小明在同一位置用相同的力多次将足球踢出，发现足球斜向上飞出的角度越大，球运动得越高，但并不能运动得越远。小明查阅资料后知道：足球所做的运动叫做斜抛运动，其运动轨迹如图所示。足球起始运动方向与水平方向的夹角叫做推射角，抛出点到落地点的水平距离叫做射程，射程与抛出速度和抛射角的大小有关。若物体的动能大小EK=mv2，重力势能大小Ep=mgh不计空气阻力，g=10N/kg，则：
（1）若将质量为0.4kg足球从地面踢出时，具有的动能是120J，踢出后能达至的最大高度是5m，则足球在最高点时具有的动能是______；21·世纪*教育网
（2）若足球的射程x与抛出速度、抛射角之间满足公式，当足球以20m/s的速度且与水平方向成45°角被踢出，足球的射程是______ ；
( http: / / www.21cnjy.com / ) ( http: / / www.21cnjy.com / )
（3）足球运动的速度v可以分解成水平速度vx和竖直速度vy，三者可构成如图所示的矩形。足球在空中飞行时，水平速度保持不变，竖直速度先减小后增大。若足球在地面以10m/s的速度且与水平方向成45°角被踢出，当足球的速度与水平方向夹角为30°角时，此时足球距地面的高度是______m。（小数点后保留2位数字）
【答案】 40 3.33
【详解】
（1）[1]不计空气阻力，那么机械能守恒，在最低处所具有的机械能为120J，在最高点处的机械能仍然为120J，则此时具有的重力势能为
故最高点的动能为
（2）[2] 足球的射程是
（3）[3] 若足球在地面以10m/s的速度且与水平方向成45°角被踢出，则水平速度为10m/s，当足球的速度与水平方向夹角为30°角时，水平面的速度仍为10m/s，则速度的大小为m/s ，则此时的动能为
在水平地面时，机械能为
故此时的重力势能为
此时足球距地面的高度是
足球距地面的高度是。
21世纪教育网 www.21cnjy.com 精品试卷·第 2 页 （共 2 页）
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