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．把一个铁锁用绳子悬挂起来，将铁锁拉到自己的鼻子附近，稳定后松手，铁锁向前摆去，如图所示。下列说法中正确的是（　　）
A．铁锁摆回时会打到鼻子
B．铁锁在摆动过程中动能与重力势能可以相互转化
C．铁锁由高处摆到低处的过程中动能转化为重力势能
D．铁锁上升的最大高度逐次降低，是由于受到重力作用
2．如图所示，将同一小球按照不同方向从离地面相同高度的相同位置分两次抛出，初速度相等，小球第一次落地速度为v1，小球第二次落地速度为v2，不计空气阻力，比较v1和v2的大小，正确的是（　　）
A．v1=v2 B．v1＜v2 C．v1＞v2 D．无法比较
3．如图所示，下列有关做功和能量的说法正确的是（　　）
A．甲图中，天问一号加速升空，其动能增大，重力势能增大
B．乙图中，人造地球卫星从远地点向近地点运动，势能减小，动能减小
C．丙图中，江水加速下落，水的重力不做功
D．丁图中，箭被射出后，运动员对箭继续做功
4．如图所示，人造卫星沿椭圆形轨道绕地球运行，当卫星从远地点向近地点运动过程中，下列说法正确的是（　　）
A．动能逐渐增大，机械能增大 B．势能逐渐减小，机械能减小
C．动能逐渐增大，势能逐渐减小，机械能不变 D．动能逐渐增大，势能逐渐减小，机械能减小
5．一位跳伞运动员在空中匀速下降的过程中，关于他的动能和重力势能，下列说法正确的是（　　）
A．动能变大，重力势能变小 B．动能变小，重力势能变大
C．动能不变，重力势能变小 D．动能变小，重力势能不变
6．2022年第24届冬奥会在北京召开，我国健儿积极备战。如图是高台跳雪运动员由高处急速滑下，在即将到达赛道底部时，他双膝弯曲，使劲一蹬，顺势跃向空中。为减小空气阻力影响，他上身前倾，双臂后摆，整个身体就像一架飞机，向前滑翔。有关滑雪中的相关物理知识说法正确的是（　　）
A．双膝弯曲，不但降低了重心，而且减小了重力势能，转化为更多的动能
B．运动员使用撑杆向后用力撑地增大下滑速度，目的是为了增大惯性，从而利用惯性跳得更远
C．由于运动员背上的空气流速小于滑雪板下面的空气流速，从而产生向上的升力
D．雪橇板有较大面积目的是为了减小运动员脚对雪道的压力
7．如图，质量为2m的物块P下方连接有一个质量为m的钩码，上端通过细线绕过轻质定滑轮连接一质量为2m的物块Q，将它们由静止释放，在物块P下落到地面的过程中，P、Q间细线拉力大小为F。（细线重力及各处的摩擦均不计，钩码落地后不弹起）（　　）
A．钩码落地前，的机械能增大
B．钩码落地前，的机械能增大
C．钩码落地后，的机械能不变
D．钩码落地后，的机械能减小
8．如图所示，将一支内部有弹簧的圆珠笔按压在桌面上，松开手会发现圆珠笔向上跳起，圆珠笔从松手上升至最高点过程中，能量转化正确的是（　　）
A．动能→重力势能→弹性势能
B．弹性势能→重力势能→动能
C．动能→弹性势能→重力势能
D．弹性势能→动能→重力势能
9．在东京奥运会女子蹦床决赛中，中国选手朱雪莹获得金牌，如图是朱雪莹比赛时的场景，下列说法正确的是（　　）
A．朱雪莹从高处下落过程中，她的机械能变大
B．朱雪莹从高处下落到接触蹦床前，她的重力势能转化为动能
C．朱雪莹在蹦床上下落到最低点时蹦床具有的弹性势能最小
D．朱雪莹弹离蹦床后，在上升的过程中，弹性势能转化为动能
10．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
11．2021年4月，中国女足通过奋勇拼搏，晋级奥运会。如图是足球落地后又弹起的示意图分析可知，足球
（　　）
A．在B点时受力平衡
B．在A、D两点动能可能相等
C．在C点时，若所受力全部消失，其运动状态将不断改变
D．在运动过程中，只存在动能和势能的相互转化
12．如图所示，木块以一定的速度滑过AB点，到C点滑出下落至D点。A和B，C和D之间的垂直距离均为h，则木块在运动过程中能量变化的分析，正确的是（　　）
A．D点与C点相比，机械能增大
B．B点的动能一定大于A点的动能
C．B点的动能可能等于D点的动能
D．A点到B点减少的重力势能小于C点到D点减少的重力势能
二、填空题
13．如图所示是小明玩蹦蹦杆的情景，蹦蹦杆由地面弹起，在空中升高的过程中，小明的重力势能______；在下落后，从杆尖触地到弹簧压缩至最短，弹簧弹性势能______（均选填“增大”“减小”或“不变”）。
14．如图所示，是一个回转“魔罐”，橡皮筋两头分别固定在罐子的顶部和底部，中间系个钩码，当你将“魔罐”在水平地面上滚出后，在速度越来越慢的过程中 ______转化为 ______能，而后它 ______自动滚回来（选填“能”或“不能”）。
15．运动员从起点下滑，过程中先后经过M、S两点，她在这两点的动能和重力势能如图所示，则运动员：
（1）在M点的动能为______J；
（2）在M、S两点相比，速度______，重力势能______，机械能______（均选填“M点大”、“S点大”或“一样大”）。
16．如图所示是一重为10N的小球在水平桌面上滚动了0.8m后离开桌面落到距离桌子2.5m的地面的过程。若桌面高1m，图中虚线所示为小球下落过程的轨迹，其中C、D是同一高度的两点：
（1）小球从桌面上滚动到第一次接触地面B点的过程中，桌面支持力做了______J的功；
（2）小球从A点运动到B点过程不断增加的能量是______；
（3）小球在C点的机械能______D点的机械能。（选填“大于”“小于”或“等于”）
三、综合题
17．阅读短文、回答问题：
嫦娥四号探测器
2019年1月3日，嫦娥四号探测器经过110h的飞行后首次在月珠背面成功着陆，在距离月球的100m时，通过减速来减小其惯性，以被月球引力捕获，如图为嫦娥四号通过“桥”中继卫星利用超声波传回了世界第一张近距拍摄的月球背面影像图，开启了人类月球探测新篇章。
嫦娥四号探测器由着陆器和“玉兔二号”巡视器组成，随着着陆器与巡视器成功分离，“玉兔二号”利用其底部6个带齿纹的轮子，顺利在月球背表面行驶，在月球背面留下了第一道印记。“玉兔二号”配有全景相机、红外成像光谱仪、测月雷达等科学探测仪器、总质量仅135kg，是世界上质量最小的月球车。
（1）嫦娥四号在减速着陆时，动能_______，重力势能_______（两空均选填“增大”“减小”或“不变”），机械能_______（选填“守恒”或“不守恒”）。
（2）“玉兔二号”采用的装置是带齿纹的轮子，其目的是为了_______，使其能顺利在月球背表面行驶。
（3）请你指出文中的一处科学性错误是_______，支持你观点的证据是_______。
18．随着智能科技的发展，深圳、武汉、郑州等许多城市对无人驾驶汽车都进行了试点运行；如图所示是一款纯电动无人驾驶小型公交车，空车质量为6×103kg，它依靠激光雷达、摄像头以及5G网络等设备来实现自动驾驶；
（1）当空车沿上坡路段匀速行驶时，汽车的动能 ______，机械能 ______；（均选填“变大”“变小”或“不变”）
（2）空车停在水平路面上时，轮胎与地面的总接触面积为0.4m2，则车对地面的压强为多少？（g=10N/kg）______
（3）已知空车行驶时牵引力的功率为30kW，测试道路长1.5km，空车匀速走完全程用时5min，则空车走完全程做的功是多少？所受阻力为多少？______
19．物体由于运动而具有的能叫做动能，动能可用EK表示，物体的动能EK与物体的质量m、速度v的关系为EK=1/2mv2；物体由于被举高而具有的能叫做重力势能，势能可用EP表示，物体的重力势能EP与物体的质量m、高度h的关系为EP=mgh．
如图所示，一小球从斜面底端以初速度v沿光滑斜面向上运动（忽略外界阻力的影响）．
请利用机械能守恒定律推导：小球能运动到斜面上的最大高度h=．
20．如图1，悬崖跳伞是一项极具挑战的运动，越来越受到人们的喜爱。在某次悬崖跳训练过程中，一质量为50kg的运动员背着降落伞从悬崖上由静止开始竖直跳下，经15s下落210m后，运动员开始做匀速直线运动直至落到悬崖下方水中。整个过程用时30s，其速度与时间的关系如图2所示，g取10N/kg。求：
(1)在这整个过程中运动员所受重力做的功和功率；
(2)从第10s到第30s这个过程中，运动员的动能、重力势能、机械能是如何变化的？
21．阅读下列短文．
“墨子号”与“天宫二号”
人类一直向往插上翅膀，飞向太空，探索宇宙的奥秘．我国的太空探索技术一走在世界前列．
2016年8月16日1时40分，我国在酒泉卫星发射中心用运载火箭将“墨子号”卫星发射升空，“墨子号”先在火箭强大推力的作用下加速上升，到达预定轨道后与火箭成功分离，绕地球做圆周运动．它是世界首颗量子科学实验卫星．
仅隔1个月后的中秋夜22时04分，运载火箭又从酒泉卫星发射中心腾空而起，约575秒后，“天宫二号”与火箭成功分离，进入预定轨道．“天宫二号”的主要任务是与“神州十一号”载人飞船交会对接，完成两名航天员进行30天中期驻留；与货运飞船交会对接，进行推进剂补加；在航天员驻留期间，开展维修性技术实验，及舱内其他实验项目；搭载14个科学实验，开展空间技术应用．它也担负着量子通讯实验的使命，量子通讯的信息传输速度尽管不会超过光速，但会大大加强通信的安全性．
量子卫星首席科学家潘建伟院士说，墨子最早提出光沿直线传播，设计了小孔成像实验，奠定了光通信、量子通信的基础．“墨子号”以中国古代伟大科学家墨子的名字命名，提升了中华民族的文化自信．
回答下列问题：
（1）升空的“墨子号”与火箭分离前，“墨子号”的动能________，机械能________（选填“增大”“不变”或“减小”）．
（2）“天宫二号”与货运飞船交会对接时，以“天宫二号”为参照物，货运飞船是________的；以地球为参照物，货运飞船是________的（选填“运动”或“静止”）．
（3）写出除小孔成像外，能说明“光沿直线传播”的一个实例_____________________．
试卷第1页，共3页
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参考答案：
1．B
【详解】
A．铁锁在摆动过程中，不断与空气摩擦，一部分机械能转化为内能，机械能减小，所以铁锁摆回时不会打到鼻子，A错误；
B．铁锁在摆动过程中动能与重力势能相互转化,同时克服空气阻力做功，转化为内能，B正确；
C．铁锁由高处摆到低处的过程中重力势能转化为动能和内能，C错误；
D．铁锁上升的最大高度逐次降低，是由于受空气阻力的作用，机械能不断减小，高度不断减小，D错误。
故选B。
2．A
【详解】
两次小球的初速度相同，离地面高度相同，由机械能守恒可知，落地速度大小相同。
故选A。
3．A
【详解】
A．天问一号加速升空过程中，质量变大，速度变大，动能变大；质量不变，高度变大，重力势能增大，故A正确；
B．人造地球卫星从远地点向近地点运动过程中，重力势能减小，转化为动能，所以动能增大，故B错误；
C．江水下落过程，在重力方向上移动了一段距离，重力对江水做了功，故C错误；
D．箭被射出后，因为惯性向前运动，运动员的力没有作用在箭上，运动员对箭不做功，故D错误。
故选A。
4．C
【详解】
当卫星从远地点向近地点运动时，卫星质量不变，所处高度减小，重力势能减小；但运动的速度增大，动能增大。减小的重力势能等于增加的动能，也就是说在能量的转化过程中，机械能的总量保持不变。
故选C。
5．C
【详解】
跳伞运动员在空中匀速下降的过程中，质量不变，速度不变，故动能不变；由于高度下降，所以重力势能变小，故ABD错误，C正确。
故选C。
6．A
【详解】
A．重心越低，更容易保持平衡，双膝弯曲，降低了重心，减小了重力势能，可以将重力势能转化为动能，动能越大，速度越快，向前滑行越远，故A正确；
B．惯性大小只与质量有关，运动员使用撑杆向后用力撑地增大下滑速度，惯性不变，目的是为了增大初始速度，从而利用惯性跳得更远，故B错误；
C．运动员滑行的过程，由于运动员背上的空气流速大于滑雪板下面的空气流速，而流速越大，压强越小，从而产生向上的升力，故C错误；
D．在压力一定时，压强大小与受力面积有关。雪橇板有较大面积目的是为了减小运动员脚对雪道的受力面积，运动员总重力不变，压强变上，故D错误。
故选A。
7．B
【详解】
物块P、物块Q和钩码在同一根绳上，运动情况相同，把钩码和物块P看成一个整体，这个整体和物块Q所受的合力大小相等，则
所以绳上的拉力为，物块P和Q合力方向和运动方向一致，所以机械能增大。
故选B。
8．D
【详解】
将圆珠笔按压在桌面上时，圆珠笔内的弹簧被压缩，具有弹性势能，松开手后，弹簧要恢复原来的形状，弹性势能减小，圆珠笔具有了速度，弹性势能转化为动能，圆珠笔在上升的过程中，速度越来越小，高度越来越高，动能转化为重力势能，所以整个过程的能量转化是弹性势能转化为动能，再转化为重力势能。
故选D。
9．B
【详解】
A．朱雪莹从高处下落过程中，由于存在空气的阻力，克服阻力做功，机械能转化为内能，她的机械能变小，故A错误；
B．朱雪莹从高处下落到接触蹦床前，她的质量不变，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，故B正确；
C．朱雪莹在蹦床上下落到最低点时，蹦床的形变程度最大，具有的弹性势能最大，故C错误；
D．朱雪莹弹离蹦床后，在上升的过程中，蹦床的弹性势能变为0，是动能转化为重力势能，故D错误。
故选B。
10．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。
11．B
【详解】
A．B点只受重力，不平衡，故A不符合题意；
B．运动过程中有空气阻力，所以AD速度可能相同，动能可能相同，故B符合题意；
C．在C点时，若所受力全部消失，其运动状态将不变，故C不符合题意；
D．在运动过程中，机械能不守恒，不可能只存在动能和势能的相互转化，故D不符合题意。
故选B。
12．C
【详解】
A．木块从C点到D点由于与空气存在摩擦，机械能转化为内能，所以机械能减小，故A错误；
B．木块以一定的速度滑过AB点，若AB是粗糙的，木块可能进行匀速直线运动，B点的动能可能等于A点的动能，故B错误；
C．若BC段粗糙或受到空气阻力作用，B的速度一定大于C的速度，但是在木块从C到D运动过程中，木块的重力势能可能转化为动能，可能使木块在D点的动能等于在B点的动能，故C正确；
D．A和B、C和D之间的垂直距离均为h，则A点到C点减少的重力势能等于C点到D点减少的重力势能，故D错误。
故选C。
13． 增大 增大
【详解】
[1]蹦蹦杆由地面弹起，在空中升高的过程中，小伟的质量不变，高度增大，其重力势能增大。
[2]在下落后，从杆尖触地到弹簧压缩至最短，弹簧的形变变大，则弹簧的弹性势能增大。
14． 动 弹性势 能
【详解】
[1][2][3]魔罐在开始滚动的时候，具有动能，滚动的过程中，罐子动能转化为橡皮筋的弹性势能，故它在水平面上滚动的速度会越来越慢，当动能为0时，弹性势能最大，魔罐开始向回滚动。
15． 5000 S点大 M点大 M点大
【详解】
（1）[1]由图可知，M点的动能为
0.5×104J=5000J
（2）[2]运动员的质量不变，S点的动能为2×104J，M点的动能为0.5×104J，S点的动能大于M点的动能，所以在S点的速度大于M点速度。
[3]运动员的质量不变，S点的重力势能为0.5×104J，M点的重力势能约为2.3×104J，M点的重力势能大于S点的重力势能。
[4]S点的机械能为
2×104J+0.5×104J=2.5×104J
M点的机械能为
0.5×104J+2.3×104J=2.8×104J
M点的机械能较大。
16． 0 动能 大于
【详解】
（1）[1]桌面对小球的支持力没有使小球向上运动，支持力对小球不做功。
（2）[2]小球从A点运动到B点过程中，速度不断增加，动能不断增加。
（3）[3]如图所示，小球在运动过程中需要克服空气的阻力，所以机械能不断减小，小球在C点的机械能大于D点的机械能。
17． 减小 减小 不守恒 增大与月球表面的摩擦 通过减速来减小其惯性 惯性只与质量有关
【详解】
（1）[1][2][3]嫦娥四号在减速着陆时，质量不变，速度变小，动能变小，高度变小，重力势能变小；机械能包括动能和势能，所以机械能减小，机械能不守恒。
（2）[4]“玉兔二号”采用的装置是带齿纹的轮子，其目的是在压力一定时，通过增大接触面的粗糙程度来增大摩擦。
（3）[5][6]文中科学性的错误是通过减速来减小其惯性，惯性是物体本身的一种性质，只与物体的质量大小有关，与速度无关。
18． 不变 变大 1.5×105Pa 6×103N
【详解】
解：（1）[1][2]当空车沿上坡路段匀速行驶时，汽车的质量不变，速度不变，高度变高，所以汽车的动能不变，重力势能变大，机械能变大。
（2）[3]空车对水平路面的压力等于其自身的重力，即
F=G=mg=6×103kg×10N/kg=6×104N
空车对水平路面的压强
（3）[4]空车走完全程做的功
W=Pt=30×1000W×5×60s=9×106J
空车匀速走完全程，汽车受到的阻力等于牵引力
答：（1）当空车沿上坡路段匀速行驶时，汽车的动能不变，机械能变大；
（2）车对地面的压强为1.5×105Pa；
（3）汽车受到的阻力为6×103N。
19．见解析所示
【详解】
分析：在忽略外界阻力影响的情况下，机械能是守恒的，在最高点是机械能全部转化为重力势能，而在最低点时，机械能全部转化为动能．
解答：根据题意：小球从斜面底端沿光滑斜面向上运动的过程中机械能守恒；∴小球到达斜面最高点时动能全部转化为重力势能；，即：，∴小球能运动到斜面上的最大高度．
【点睛】知道机械能守恒的条件以及正确的应用是解答本题的关键；读懂题意，明确动能与重力做功的关系．
20．(1)150000J，5000W； (2)动能先变小后不变，重力势能变小，机械能变小
【详解】
(1)运动员后15s下落的距离为
运动员下落的总高度为
运动员的重力为
G=mg=50kg×10N/kg=500N
下落过程中重力所做的功为
功率为
(2)10~15s：速度变小，动能变小，高度下降，重力势能变小，所以机械能变小；
15~30s：速度不变，动能不变，高度下降，重力势能变小，所以机械能变小。
综上分析：动能先变小后不变，重力势能一直变小，机械能一直变小。
21． 增大 增大 静止 运动 影子的形成
【详解】
（1）升空的“墨子号”与火箭分离前，加速上升，“墨子号”的质量不变，速度变大，高度不断增大，则动能和重力势能都增大，机械能增大；（2）以“天宫二号”为参照物，货运飞船的位置没有变化，则货运飞船是静止的；以地球为参照物，货运飞船的位置不断变化，则货运飞船是运动的；（3）光的直线传播所形成的现象有：影子的形成、日食、月食、金星凌日等．
考点：动能和势能的变化 运动和静止的相对性 光的直线传播
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