第十章 机械与人 第六节 合理利用机械能
一、单选题
1.高空抛物是极不文明的行为,会造成很大的伤害,因为高处的物体具有较大的( )
A.弹性势能 B.重力势能 C.动能 D.重力
2.行驶中的摩托车,加足马力以恒定速度冲上斜坡,它在上坡的过程中( )
A.动能逐渐减少,势能保持不变
B.动能逐渐减少,势能逐渐增大
C.动能保持不变,势能逐渐增大
D.动能和势能之和保持不变
3.为缓解旱情,4月份以来滇西地区多次利用直升机进行人工降雨,直升机飞在某一高度匀速直线飞行时,不断向空中抛洒 “干冰”(固态二氧化碳),此时直升机的动能和重力势能变化情况是( )
A.动能变大,重力势能变小 B.动能变小,重力势能变大
C.动能变小,重力势能不变 D.动能变小,重力势能变小
4.一个物体在平衡力的作用下( )
A.它的重力势能一定不变 B.它的弹性势能一定不变
C.它的动能一定不变 D.它的机械能一定不变
5.用不可伸长的细线将小球系好后,固定在天花板上,做成一个摆。如图所示,小球从点摆动到点的过程中( )
A.动能转化为弹性势能 B.弹性势能转化为动能
C.重力势能转化为动能 D.动能转化为重力势能
6.如图所示,一个物体沿粗糙的斜面匀速下滑,下滑过程中,下列判断正确的是( )
A.物体的重力势能减小,动能增加 B.物体的重力势能减小,机械能小
C.物体的动能转化为重力势能 D.物体的内能转化为机械能
7.今年入春以来, 我国部分地区发生森林火灾.为了灭火,政府多次调动直升飞机在灾区上空洒水灭火.当飞机在某一高度水平匀速飞行,在洒水灭火的过程中,飞机的
A.动能不变,重力势能不变 B.动能减小,重力势能减小
C.动能减小,重力势能增大 D.动能增大,重力势能减小
8.在水平地面上铺一张纸,将皮球表面涂黑,使其分别从不同高度处由静止自由下落,在纸上留下黑色圆斑甲、乙,如图所示。若要判断哪一个圆斑是皮球从较高处落下形成的,正确、合理的分析思路是( )
①球在和地面接触过程中动能转化成的弹性势能较大
②球的形变量较大,在地面上形成的圆斑较大
③球下落过程中重力势能转化为动能
④球在较高处具有较大的重力势能
⑤球在接触地面前具有较大的动能
A.②①⑤④③ B.④③⑤①② C.②④⑤③① D.④⑤③①②
9.我国自由式滑雪在国际比赛中屡获殊荣,某次比赛过程中运动员的轨迹如图所示,不计空气阻力,下列说法正确的是( )
A.从a点向b点运动过程中,机械能一直不变
B.在a点和c点速度都为零,因此重力势能相等
C.b点和d点的动能一定相等
D.从c点下落到d点过程中,重力势能转化为动能
10.如图所示,弹簧的一端固定在竖直墙壁上,另一端连接一个小球。弹簧未发生形变时,小球静止在A点。用手把小球向左运动压缩弹簧至B点后松开手,小球在水平光滑地面BC间来回运动。不计空气阻力,下列说法中正确的是( )
A.小球在A点时的弹性势能最大
B.在来回运动中,系统的机械能保持不变
C.当小球从B运动至A的过程,弹簧产生的弹力不变
D.当小球从B运动至C的过程,弹簧的弹性势能转化为小球的动能
二、填空题
11.一中学生在骑自行车加速上坡的过程中,动能______,势能_____,机械能_______(选填“增大”、“减小”或“不变”)。
12.在体育考试中,小超投出的实心球在空中的运动轨连如图所示。球从最高点到落地点的过程中,重力势能______,忽略空气阻力,球的机械能______(均选填“增加”、“不变”“减小”)。在最高点时球的动能______(选填“大于”或“等于”)零。
13.如图所示,在“探究物体动能的大小与哪些因素有关”的实验中,物体A的动能大小是通过______(选填“s”或“h”)的大小来反映的,采用的物理研究方法是______;让质量不同的小球从同一高度自由下滑,目的是控制小球运动到水平面时______相同。
14.如图所示,某小球以速度v向放置于光滑水平面的轻质弹簧运动,在小球从接触弹簧到将弹簧压缩到最短的过程中弹簧的弹性势能将______(选填“变大”“变小”“先变大再变小”或 “先变小再变大”,下同),小球的速度将______。
15.如图所示,A点的高度H大于B点的高度h,让小球从A点由静止开始自由落下,沿光滑轨道AOB到达B点后离开(不计空气阻力),则小球由A点运动到O点的过程中,小球的重力势能______(选填“增大、不变、减小”),小球在B的机械能______在A点的机械能(选填“大于、等于、或小于”),小球离开B点后的运动轨迹应该是图中的______曲线。
三、实验题
16.如图为探究物体(钢球)动能大小跟哪些因素有关的实验装置。
(1)实验原理:
①钢球从平滑斜面上由静止开始向下运动,到达斜面底端时的速度只与钢球起点位置的高度有关。起点位置越高,该速度越_______,实验中是通过推动木块前进的_______来反映小球的动能大小。
②钢球从平滑斜面上由静止开始向下运动,在水平木板上撞击木块,木块运动的距离越长,运动钢球所具有的动能越_______。
(2)实验现象:
①同一钢球从斜面上不同高度处由停止向下运动。在水平木板上撞击木块,钢球开始向下运动的起点位置越_______。木块运动的距离越长。
②同一高度由静止向下运动,在水平木板上撞击木块,钢球的质量越_______,木块运动的距离越长。
(3)从以上实验中可得出物体动能的大小与_______和_______有关。
17.如图甲是探究“物体动能的大小与哪些因素有关”的实验装置,实验中让体积不同的实心钢球从斜面上同一高度处由静止滚下,碰到同一木块上;图乙是研究“阻力对物体运动的影响”的实验装置,实验中让同一小车从斜面上相同的高度由静止滚下,在粗糙程度不同的平面上运动。请回答以下问题:
(1)设计甲实验的目的是研究钢球动能的大小与________的关系;
设计乙实验的目的是研究小车的运动与所受_________的关系。
(2)甲实验是通过观察_______,从而间接判断钢球动能的大小;乙实验是通过________判断小车所受摩擦力的大小。
(3)乙实验中通过小车在粗糙程度不同的平面上运动距离的远近可观察到:平面越光滑,摩擦力越________,小车运动距离越________。进而推理得出:在理想情况下,运动的物体如果不受力作用时,将________,联想到在雨雪天驾驶汽车应适当______(选填“增大”或“减小”)汽车之间的距离。
18.进一步探究:
发生弹性形变的物体具有弹性势能。为了探究不同规格的钢弹簧的弹性势能大小与哪些因素有关,小雨做了有关实验,实验数据如下:
弹簧长度的变化量Δx/m 弹簧的刚性系数A/(N·m-1) 弹性势能Ep/J
1×10-2 90 4.5×10-3
2×10-2 45 9×10-3
1×10-2 180 9×10-3
6×10-2 180 324×10-3
(1)分析数据可知:Ep与弹簧的刚性系数A和弹簧伸长量Δx之间的关系式Ep=_______K。其中K=_______;
(2)当物体只受重力作用是,只有动能和势能发生相互转化,即机械能总量保持不变。在物理学中,叫做机械能守恒。动能Ek与m、v的关系:;重力势能Ep与m、h关系:Ep=mgh。
如图甲,一刚性系数为200N/m,长度为25cm的钢弹簧被固定在光滑的水平面上,一个质量为2kg的小球从光滑曲面顶端由静止滚下,已知曲面高度h为20cm。(球与弹簧接触时的能量损失不计)
如图乙,小球从曲面顶端滑到水平面上时的速度为___________m/s。
如图丙,当下滑的小球速度减为零时,弹簧的长度为___________cm。
参考答案
1.B
2.C
3.D
4.C
5.C
6.B
7.B
8.B
9.D
10.B
11.增大 增大 增大
12.减小 不变 大于
13.s 转换法 速度
14.变大 变小
15.减小 等于 c
16.大 距离 大 高 大 速度 质量
17.质量 阻力(摩擦力) 木块被推动距离远近 小车在粗糙程度不同的平面上滑行的距离 小 远 匀速直线运动(永远运动下去) 增大
18. 0.5J/(N·m) 2 5