苏科版九年级上册12.1动能势能机械能 同步练习（有解析）

苏科版九年级上册 12.1 动能 势能 机械能
一、单选题
1．如图所示，小明和同学一起荡秋千．下列说法正确的是（　　）
A．通过最低点时的动能为零 B．下降过程中的动能转化为重力势能
C．到达最高点的重力势能最大 D．上升过程中的重力势能转化为动能
2．投掷出去的铅球在空中的运动轨迹如图所示。若不计空气阻力，则下列说法中正确的是（　　）
A．在最高点b点时，铅球的重力势能最大，动能为零
B．在从a点到b点再到c点的过程中，铅球的动能先减小后增大
C．在从a点到b点的过程中，铅球的动能增大，重力势能减小
D．在从b点到c点的过程中，铅球的重力势能增大，动能减小
3．如图所示，单摆中的小球在ABC间不停地往复运动，如果不考虑空气阻力的影响，则以下说法正确的是（　　）
A．小球在A、C处的机械能最大
B．小球在B处只受重力作用
C．小球由A到B过程中，重力势能转化为动能
D．小球运动到C处时，速度为零，处于静止状态
4．一端封闭的两个完全相同的玻璃管（如图所示）甲中装水乙中装食用油。两个完全相同的金属小球从O处静止释放，下落到P处，小球在食用油中下落的时间更长。比较两小球从O处到P处的下落情况，则小球（　　）
A．重力势能变化量不相同 B．获得的动能相同
C．在食用油中重力做功慢 D．机械能不变
5．如图所示，直升飞机向地面空投物资时，物资在空中匀速下落的过程中（　　）
A．动能不变，重力势能减小 B．动能不变，机械能不变
C．动能不变，机械能增加 D．动能减少，机械能减少
6．将皮球从离地某一高度O点水平抛出，球落地后又弹起，它的部分运动轨迹如图所示，下列说法正确的是（　　）
A．皮球在D点时的机械能小于在C点时的机械能
B．皮球经过同一高度的A、B两点时动能相等
C．皮球第一次反弹后达到最高点P点时动能为零
D．若将皮球涂黑，则会在地面M、N两点留下两个大小相等的黑色圆斑
7．如图所示的是运动员在铅球比赛中的场景。铅球离手后，在空中飞行过程中动能EK随时间t变化的曲线最接近的是（　　）
A． B． C． D．
8．第24届冬奥会于2022年2月4日至20日在北京市和张家口市联合举行，我国运动员取得冬奥会历史最好成绩。如图是运动员滑雪比赛情景，下列对滑雪运动员分析正确的是（　　）
A．运动员站在最高处时对地面的压力和地面对运动员的支持力是一对平衡力
B．运动员从高处下滑时，重力势能增大
C．运动员加速下滑时，若外力全部消失，运动员将做匀速直线运动
D．运动员冲过终点后不能立即停下，是因为受到惯性的作用
9．一小球被竖直上抛，先后经过P、Q两点，到达最高点后又落回抛出点，如图所示。整个运动过程忽略空气阻力，则（　　）
A．小球上升经过PQ的过程，其所受的重力不做功
B．小球先后两次经过Q点时的速度大小是不同的
C．上升时，小球在Q点的机械能一定大于在P点时的动能
D．在整个运动的过程，小球的动能在不断减少
10．如图甲所示，在一个罐子的盖和底各开两个小洞。将小铁块用细绳图的中部穿入罐中，橡皮筋两端穿过小洞用竹签固定，如图乙为其截面图。做好后如图丙所示，将该罐子从不太陡的斜面A点由静止释放，滚到水平面D点停止，下列说法正确的是（ ）
A．罐子在A点的重力势能最大，橡皮筋在D点的弹性势能最大
B．罐子从A点滚动到C点的过程中，重力势能只转化为动能
C．若罐内没有橡皮筋和小铁块，罐子可能返回滚上斜面
D．第一次返回斜面，向上滚动的过程中，罐子整体在C点时的机械能小于在B点时的机械能
11．如图所示，在光滑的水平台面上，一轻弹簧左端固定.右端连接一金属小球，O点是弹簧保持原长时小球的位置。压缩弹簧使小球至A位置，然后释放小球，小球就在AB间做往复运动（已知AO＝OB）。小球从A位置运动到B位置的过程中，下列判断不正确的是（　　）
A．小球的动能先增大后减小
B．弹簧的弹性势能先减小后增大
C．小球运动到O点时的动能与此时弹簧的弹性势能相等
D．任一位置弹簧的弹性势能和小球的动能之和保持不变
12．如图所示，质量为m的小球从静止下落，落在与A点等高处、竖直放置静止的轻弹簧上，到达与B点等高处时小球重力与弹簧的弹力大小相等，图中与C点等高处是小球到达的最低点（不计空气阻力）。下列说法正确的是（　　）
A．到达A点时，小球的动能最大
B．下落过程中，小球重力势能一直减小、动能先增大后减小、小球与弹簧机械能守恒
C．到达C点时，小球的动能为零，受到的重力与弹簧的弹力是一对平衡力
D．从A到B，小球减少的重力势能等于增加的动能
二、填空题
13．在“探究影响重力势能大小因素”的实验中，小明在水平地面上铺一张白纸，将皮球表面涂黑，使其分别从不同高度处自由下落，目的是探究重力势能大小与______的关系。如图所示，在纸上留下黑色圆斑A、B，圆斑______（填“A”或“B”）是皮球从较高处下落形成的。
14．如图所示，人造地球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。卫星在大气层外运行，不受空气阻力，只有动能和势能的转化，因此机械能________（选填“守恒”或“不守恒”），卫星从近地点向远地点运动时，它的________能增大。
15．如图是军军玩弹弓的情景。经验表明，在一定范围内，橡皮筋拉得越长，同样的“子弹”射得越远，橡皮筋对“子弹”做的功越______，橡皮筋具有的弹性势能越______，说明橡皮筋的弹性势能与______有关。
16．2021年4月24日是第六个中国航天日，也是“东方红一号”卫星发射51周年。卫星发射经加速后，在某一时间内匀速上升的过程中其机械能______。（选填“变大”、“变小”或“不变”）
三、综合题
17．阅读短文，回答问题。
2019年12月17日，我国第一艘国产航母“山东舰”交付海军．据公开资料显示，“山东舰”舰身长315米，舰宽约75米，满载排水量在6万吨左右，至少可以搭载36架歼-15舰载机．航母飞行甲板倾角为12°，舰载机起飞的飞行仰角为14°。“山东舰”是典型的常规动力航母，采用了全新的动力组，“山东舰”的燃料储备量达到了13000吨，若以20节航速航行，每天大约消耗1100吨燃料。
如表为歼-15主要参数（g取10N/kg）：
空重 空载起飞距离
正常起飞重量 满载起飞距离
最大起飞重量 发动机 加力涡扇发动机
爬升率 米/秒 正常起飞推力
最大速度 马赫 应急起飞最大推力
（1）歼15空载正常起飞时，从启动到离开飞行甲板的过程中，飞机的动能_______、重力势能_______，该过程中飞机发动机推力所做的功为_______ J。
（2）航母飞行甲板倾角为12°，舰载机起飞时飞行仰角约为14°，这样设计的目的是_______。
（3）若你是航母设计师，请你对国产航母提出一条改进意见：_______。
18．阅读短文，回答问题：
避险车道
避险车道是与公路主干道相连的一段距离很短的分岔专用车道，供速度失控车辆安全减速。避险车道主要由引道、制动车道、服务车道及辅助设施等组成。避险车道一般设置在长陡坡的拐弯处，保证驾驶员能看到，这种车道很特别，一般长度在50~ 100米，有一定的坡度，路面上铺着疏松的石子、沙土层，两侧及顶部用废旧轮胎或防撞桶围起来，如图所示。避险车道很大程度上解决了汽车失灵时的安全隐患，失控的车辆可以冲进避险车道，通过上坡及碎石的巨大摩擦消耗掉能量而停下来。
(1)避险车道的主要作用是供________________。
(2)避险车道一般设置在 ___________处。
(3)避险车道有一定坡度，是为了车辆上坡时将部分动能转化为________。
(4)避险车道上铺上疏松的石子、沙土层，是为了_______________，使车减速。
(5)避险车道两侧及顶部用废旧轮胎或防撞桶围起来，是为了起到缓冲作用，使车的动能转化为_____，使车减速。
19．（1）如图所示，金属块所受的浮力为___________N，金属块的质量是___________kg，金属块的体积是___________m3（取g=10N/kg）。
（2）如图：在探究“物体动能的大小与哪些因素有关”的实验中，让铁球从斜面上由静止滚下，撞击水平面上的木块。该实验是通过观察___________来比较铁球动能的大小，从而得出结论。此环节中所采用的研究问题的方法是___________法，铁球从斜面上滚下时，动能将___________（选填“变大”“变小”或“不变”）
20．阅读下面材料，回答问题。
登陆火星
仰望星空，我们追梦不止……
2021年5月15日，我国发射的“祝融号”火星车登陆火星表面。
登陆一颗陌生的星球，大体分为“绕”、“着”、“巡”三步。
“绕”：探测器经过漫长的旅程，实现对登陆星球的环绕飞行。
“着”：探测器着陆星球表面的过程。
“巡”：探测器到达星球表面后，放出巡视车，完成对星球表面的拍摄及土壤分析等工作。
其中最困难的一步就是“着”，这个过程中要使探测器的速度在短短的几分钟内降至零，通常要先后经历“气动减速”、“降落伞减速”、“动力减速”三个阶段。
火星是太阳系中与地球最相似的行星，表面有大气层，温度适宜，火星表面引力为地球表面引力的38%。
　　
（1）探测器环绕火星运动的轨道是一个椭圆，如图所示。当探测器运行到“近火点”时，它的势能______（选填“最大”或“最小”）；
（2）若着陆过程中只利用火星大气的阻力对探测器进行气动减速，探测器受到的大气阻力大小随探测器速度的增大而增大，探测器沿直线下落，且它距离火星表面足够高，可以推断：火星探测器着陆火星前的运动状态一定是______；
（3）利用降落伞减速时，若开伞的瞬间，探测器受到的向上的力大于它的重力，可以推断：开伞的瞬间探测器会______（选填“向上”或“向下”）运动；
（4）“祝融号”火星车的太阳能电池板表面有一层钛、硅材料微结构膜，这层膜表面的微观结构与莲叶表面的结构类似，能够令火星的沙尘与太阳能电池板表面之间存在一层空气，可以极大减小火星尘埃与太阳能电池板表面的摩擦力，从而大大减少火星沙尘附着的可能性。请列举一个与上述减小摩擦力方法相同的实例：______；
（5）小明在地球上最多可以举起质量为38kg的杠铃，可以推断：若在火星表面，他最多可以举起______kg的杠铃。
21．阅读短文，回答文后的问题。
国产航母——“山东舰”
2019年12月17日，我国第一艘国产航母“山东舰”交付海军。据公开资料显示，“山东舰”舰身长315米，舰宽约75米，满载排水量在6万吨左右，至少可以搭载36架歼-15舰载机。航母飞行甲板倾角为12°，舰载机起飞的飞行仰角为14°。
“山东舰”是典型的常规动力航母，采用了全新的动力组，“山东舰”的燃料储备量达到了13000吨，若以20节航速航行，每天大约消耗1100吨燃料。
如表为歼-15主要参数（取）
空重 空载起飞距离
正常起飞重量 满载起飞距离
最大起飞重量 发动机 加力涡扇发动机
爬升率 正常起飞推力
最大速度 2.4马赫 应急起飞最大推力
(1)航母正常航行时发动机的功率为，速度为，则牵引力为 ______ N。
(2)歼15空载正常起飞时，从启动到离开飞行甲板的过程中，飞机的机械能将 ______ 。
(3)空载正常起飞过程中飞机发动机推力所做的功为 ______。
(4)航母飞行甲板倾角为12°，舰载机起飞时飞行仰角约为14°，这样设计的目的是 ______ 。
试卷第1页，共3页
试卷第1页，共3页
参考答案：
1．C
【详解】
A．人的质量一定，通过最低点时速度最大，动能最大，故A错误；
B．下降过程中高度逐渐减小，速度逐渐增大，重力势能转化为动能，故B错误;
C．到达最高点时，高度最大，重力势能最大，故C正确；
D．上升过程中，高度增大，速度减小，动能转化为重力势能，故D错误。
故选C。
2．B
【详解】
A．在最高点b点时，铅球的质量不变，高度最高，重力势能最大，铅球的速度不为0，动能不为零，故A错误；
B．在从a点到b点再到c点的过程中，铅球的质量不变，速度先变小后变小，动能先减小后增大，故B正确；
C．在从a点到b点的过程中，铅球的质量不变，速度变小，动能减小，高度变大，重力势能增大，故C错误；
D．在从b点到c点的过程中，铅球的质量不变，高度变小，重力势能变小，速度变大，动能增大，故D错误。
故选B。
3．C
【详解】
A. 由于不考虑空气阻力，则在摆动过程中机械能始终守恒，则小球在任何位置机械能都相等，故A错误；
B. 小球在B处受到重力及绳子的拉力，故B错误；
C. 小球由A到B过程中，质量不变，高度降低，速度增大，则重力势能转化为动能，故C正确；
D. 小球运动C处时，速度为零，所受合力不为零，则不是静止状态，故D错误。
故选C。
4．C
【详解】
A．重力做功为W=Gh，所以重力做功相同，重力势能变化量相同，故A错误；
B．获得的动能不同，在煤油中阻力更大，动能小，故B错误；
C．根据可知，在水和食用油中重力做功相等，食用油中时间长，重力做功慢，故C选项正确；
D．由于液体有阻力，机械能会减小，故D错误。
故选C。
5．A
【详解】
物体匀速下落由于质量和速度不变，所以动能不变；高度变小，重力势能变小。而机械能等于动能和势能的总和，所以机械能减小。故A符合题意，BCD不符合题意。
故选A。
6．A
【详解】
根据小球位置的变化可知，小球在碰撞及与空气摩擦的过程中机械能正在减小，即后面每个位置的机械能都要小于前一个位置。
A．由于D点位置在C点后面，所以皮球在D点时的机械能小于在C点时的机械能，故A正确；
B．由B点位置在A点之后，B点的机械能小于A点，皮球经过同一高度的A、B两点时重力势能相同，机械能等于动能与势能的总和，所以B点的动能小于A点，故B错误；
C．球的运动方向是斜向右上方的，小球到达最高点时竖直方向的速度为0，但水平向右的速度不为0，所以动能不为0，故C错误；
D．由于N点位置在M点后面，则N点的机械能小于M点，两点的高度相同，重力势能相同，所以N点的动能小于M点的动能，N点时形变小于M点，留下两个黑色的圆斑大小不相等，故D错误。
故选A。
7．A
【详解】
铅球在整个飞行过程中，质量不变，铅球一直在运动，动能不为零。从出手到最高点过程中速度减小，此过程动能减小；在下落的过程中，速度不断增大，到达地面最大，此过程动能增大。整个过程动能先减小再增大，故BD不符合题意；处于最高点时速度不为零，因此动能不为0，故A符合题意，C不符合题意。
故选A。
8．C
【详解】
A．运动员站在最高点时，对地面的压力作用在地面上，地面对运动员的支持力作用在运动员身上，两个力不是作用在同一个物体上，故不是一对平衡力，故A错误；
B．运动员从高处下滑时，高度降低，质量不变，故重力势能减小，故B错误；
C．运动员加速下滑时，若外力全部消失，则运动员的运动状态将不变，运动员将做匀速直线运动，故C正确；
D．惯性不是力，不能说受到惯性的作用，故D错误。
故选C。
9．C
【详解】
A．小球上升经过PQ的过程，小球在重力的方向上通过了距离，其所受的重力做功，故A错误；
B．整个运动过程忽略空气阻力，小球的机械能是守恒的；小球先后两次经过Q点时的机械能相同，质量不变，高度相同，重力势能相同，所以动能相同，则速度大小相同，故B错误；
C．整个运动过程中小球的机械能是守恒的，上升时，小球在Q点的机械能等于在P点时的机械能，由于在P点时小球具有一定的动能和重力势能，所以小球在Q点的机械能一定大于在P点时的动能，故C正确；
D．小球上升时，质量不变，速度变小，动能变小，高度变大，重力势能变大，动能转化为重力势能；下落时，质量不变，高度变小，重力势能变小，速度变大，动能变大，重力势能转化为动能；所以在整个运动的过程，小球的动能先减小后增大，故D错误。
故选C。
10．A
【详解】
A．罐子在A点时高度最大，所以重力势能最大；到达D点时罐子移动最远，橡皮筋缠的最多最紧，所以弹性势能最大，故A正确；
B．罐子从A点滚动到C点的过程中，重力势能转化为动能和橡皮筋的弹性势能，故B错误；
C．罐子返回是靠橡皮筋的弹性势能转化为动能，若罐内没有橡皮筋和小铁块，罐子不可能返回，故C错误；
D．返回时，由于罐子在地面上滚动，一部分能量会转化为地面的内能，造成能量损失，运动的时间越长，能量损失越大，故罐子整体在C点时的机械能大于在B点时的机械能。故D错误。
故选A。
11．C
【详解】
由题知，O点是弹簧保持原长时小球的位置，则小球位于A点时弹簧处于压缩状态，位于B点时弹簧处于拉伸状态；①小球从A运动到O的过程中，弹簧逐渐恢复原状，弹性形变程度变小，弹性势能变小，水平台面光滑，则小球不受摩擦力；该过程中小球所受弹力方向向右，其速度不断增大，动能变大，所以此过程中弹性势能转化为动能；②到达O点时，弹簧恢复原长，弹性势能为零，小球所受弹力为零，此时小球的速度最大，动能最大；③小球从O运动到B的过程中，弹簧被拉长，弹性形变程度变大，弹性势能变大，该过程中小球所受弹力方向向左，其速度不断减小，动能变小，所以此过程中动能转化为弹性势能；则小球从A位置运动到B位置的过程中：
A．小球的动能先增加后减少，在B点时小球的动能最小，弹簧的弹性势能最大，故A正确，不符合题意；
B．弹簧的弹性势能先减少后增大，故B正确，不符合题意；
C．小球运动到O点时的动能（最大）与此时弹簧的弹性势能（为零）不相等，故C错误，符合题意；
D．由于整体的机械能守恒，所以任一位置弹簧的弹性势能和小球的动能之和保持不变，故D正确，不符合题意。
故选C。
12．B
【详解】
小球从下落到A点过程中，只受重力作用做加速运动，当与弹簧接触后，在A到B的过程中，弹力逐渐增大到与重力相等，则该过程中合力依然向下，小球加速运动，重力势能转化为动能和弹性势能，B到C过程中，弹力大于重力，合力向上，小球减速，直到C点速度减为零，合力不为零，重力和弹力不是平衡力，综合可知小球在 B点速度最大，则动能最大，高度一直降低，则重力势能减小，动能先增大后减小，整体机械能守恒。
故选B。
13． 高度 B
【详解】
[1]相同的皮球质量不变，由于从不同高度自由下落，则目的是探究重力势能与高度的关系。
[2]当皮球从较高的地方下落时，落地时的动能更大，则与地面撞击后形变量更大，形成的黑色圆斑更大，故B是皮球从较高处下落形成的。
14． 守恒 重力势
【详解】
[1]卫星在大气层外运行，不受空气阻力，只有动能和势能的相互转化，但动能和势能的总和不变，即机械能守恒。
[2]卫星在近地点时动能最大，重力势能最小；远地点时，重力势能最大，动能最小，因此从近地点向远地点运动时，动能减小，重力势能增大，动能转化为重力势能。
15． 多 大 弹性形变的程度
【详解】
[1][2][3] 在一定范围内，橡皮筋拉得越长，橡皮筋的弹性形变量越大，具有的弹性势能越大，将同样的“子弹”射得越远，橡皮筋对“子弹”做的功越多。
16．变大
【详解】
[1]卫星匀速上升过程中，质量不变，速度不变，高度增加，所以动能不变、由于高度的增大使得重力势能增大，不考虑弹性势能的情况下，机械能为动能与重力势能二者之和，故其机械能增大。
17． 增大 增大 2.4696×107 防止起飞过程中飞机的底部碰到起飞甲板（或舰载机能在较短的距离内获得较大的升力便于起飞） 将常规动力换成核动力或者变滑跃式起飞为电磁弹式起飞等
【详解】
(1)[1][2][3]歼-15空载正常起飞时，从启动到离开飞行甲板的过程中，飞机的质量不变，速度变大，高度增加，则飞机的动能增大、重力势能增大，该过程中飞机发动机推力所做的功
W=Fs=2×117600N×105m=2.4696×107J
(2)[4]舰载机的升力是根据流体压强与流速的关系来获得的，航母飞行甲板倾角为12°，舰载机起飞时飞行仰角约为14°，这样设计防止起飞过程中飞机的底部碰到起飞甲板(或者可以在相同时间内，上方空气通过的路程较长，速度较大，根据流体压强与流速的关系：流速越大，压强越小可知，舰载机在较短的距离内获得较大的升力，从而便于舰载机起飞)。
(3)[5]由题意可知，“山东舰”的燃料储备量大，且每天以20节航速航行时的消耗量非常大，不利于航母的续航，为了提高航母的续航能力能源可以改为核动力。
18． 供速度失控车辆安全减速 长陡坡的拐弯 重力势能 增大汽车与路面间的摩擦 弹性势能
【详解】
(1)[1]由材料可知，避险车道的主要作用是供速度失控车辆安全减速。
(2)[2]避险车道一般设置在长陡坡的拐弯处，保证驾驶员能看到。
(3)[3]避险车道有一定坡度是为了汽车上坡时，动能转化为重力势能，使汽车的速度减小，便于汽车停下来。
(4)[4]铺上疏松的碎石、沙土可增大摩擦力，使汽车的机械能转化为内能，让汽车的速度减小，便于汽车停下。
(5)[5]避险车道两侧及顶部用废旧轮胎或防撞桶围起来，是为了起到缓冲作用，且车的机械能转化为废旧轮胎或防撞桶的弹性势能，使车减速。
19． 0.2 0.22 木块被撞击后移动的距离 转换 变大
【详解】
（1）[1][2][3]由图可知，金属块的重力， 金属块浸没在水中测力计的示数，金属块受到的浮力为
金属块的质量为
根据阿基米德定律得，金属块的体积为
（2）[3][4][5]实验中，通过观察木块被铁球撞击后移动的距离来比较铁球动能的大小，这种方法是转换法；铁球从斜面滚下过程中，质量不变，高度减小，故重力势能减小，同时速度变大，动能变大。
20． 最小 匀速直线运动 向下 气垫船 100
【详解】
（1）[1]当探测器运行到“近火点”时，距离火星最近，它的势能最小。
（2）[2]探测器距离火星表面足够高，沿直线下落，重力势能转化为动能和内能，速度越来越快，探测器受到的大气阻力大小随探测器速度的增大而增大，则大气阻力越来越大，当阻力等于火星重力时，探测器受平衡力作用，作匀速直线运动。
（3）[3]利用降落伞减速时，若开伞的瞬间，探测器受到的向上的力大于它的重力，由于惯性，探测器仍保持向下运动。
（4）[4]气垫船是利用高压空气在船底和水面（或地面）间形成气垫，使船体全部或部分垫升，从而大大减小船体航行时的阻力，实现高速航行的船。
（5）[5]火星表面引力为地球表面引力的38%，小明在地球上举起物体的重力与火星上物体的重力相同，则
解得
m=100kg
21． 1.5×107 增大 2.4696×107 舰载机在较短的距离内获得较大的升力便于起飞
【详解】
(1)[1]航母正常航行时发动机的功率P=1.5×108W，速度v=10m/s，航母正常航行时发动机的牵引力
(2)[2]歼15空载正常起飞时，从启动到离开飞行甲板的过程中，飞机的质量不变，速度变大，高度增加，则飞机的动能增大、重力势能增大，所以机械能增大。
(3)[3]空载正常起飞过程中飞机发动机推力所做的功为
(4)[4]舰载机的升力是根据流体压强与流速的关系来获得的，航母飞行甲板倾角为12°，舰载机起飞时飞行仰角约为14°，这样设计可以在相同时间内，上方空气通过的路程较长，速度较大，根据流体压强与流速的关系知流速越大，压强越小，舰载机在较短的距离内获得较大的升力，从而便于舰载机起飞。
答案第1页，共2页
答案第1页，共2页