北师大版九年级年级全一册10.1机械能同步练习（有解析）

北师大版九年级年级全一册 10.1 机械能 同步练习
一、单选题
1．如图所示，“复兴号”列车在平直路段上加速行驶的过程中，它的
A．动能增大 B．动能减小
C．重力势能增大 D．重力势能减小
2．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
3．在北京冬奥会自由式滑雪女子大跳台的比赛中，中国选手谷爱凌从50m高的跳台由静止出发，在空中完成了一次超高难度的1620度旋转，获得本项目的金牌。现将运动轨迹简化如图所示，若不考虑能量损失，她的运动轨迹最符合实际的是（　　）
A．a B．b C．c D．d
4．随着科学技术的发展，人类已经开始成功地干预天气，如图所示，在利用飞机播撒“干冰”（固态的二氧化碳）人工增雨的过程中，下列说法正确的是（　　）
A．飞机在匀速飞行播撒“干冰”过程中动能不变
B．“干冰”播撒到空气中后会熔化，吸收大量热量
C．云层中的水蒸气遇冷后会液化成小水滴或凝固为小冰晶
D．干冰人工增雨在水蒸气含量高的环境下效果更好
5．高空抛物现象被称为“悬在城市上空的痛”，这是一种不文明的行为，会带来很大的社会危害，这是因为高处的物体具有较大的（ ）
A．惯性 B．动能 C．重力势能 D．弹性势能
6．2月8日，北京冬奥会自由式滑雪女子大跳台决赛在上午迎来金牌点的争夺，如图是中国选手谷爱凌第三跳“一跳定乾坤”成功夺冠的精彩瞬间，因为这一跳她成功为中国冬奥军团赢得第3枚金牌！若不考虑在空中做动作的过程且不计空气阻力，试分析运动员从跳台跃向空中至最高点后到落地前的整个过程，用W、Ek、Ep和v表示运动员的机械能、动能、势能和速度，则下列图像中可能正确的是（　　）
A． B．
C． D．
7．如图所示，小明在做模拟“蹦极”的小实验，一根橡皮筋一端系一个小石块，另一端固定在 A 点，B 点是橡皮筋不系小石块自然下垂时下端所在的位置，C 点是小石块从 A 点自由释放后所能达到的最低点。关于小石块从 A 点到 C 点运动过程的说法，正确的是（　　）
A．整个过程中小石块重力势能的减小量等于它动能的增加量
B．从 A 点下落到 B 点的过程中，小石块受到重力和弹力的作用
C．从 B 点下落到 C 点的过程中，小石块的速度先增大后减小
D．小石块在 C 点时，受到平衡力的作用
8．频闪照相是研究物体运动的重要手段之一，如图是频闪照片记录竖直下落的小球每隔相等时间的位置（不计空气阻力），则在下落过程中，小球（　　）
A．动能逐渐减小 B．a 位置没有能量
C．重力在 bc 段做功比在 cd 段慢 D．重力在 ab 段做功比在 bc 段多
9．如图所示，小球从左侧斜面的P点由静止释放，在右侧斜面上能到达的最高位置是Q点，M、N是小球运动过程中先后通过的两个等高点，下列关于该过程的说法中正确的是（　　）
A．小球在左侧斜面向下运动的过程中，重力势能全部转化为动能
B．小球从P点向Q点运动的过程中，机械能保持不变
C．小球从P点向Q点运动的过程中，所受支持力不做功
D．小球通过M、N两点时的速度大小相等
10．小王系好安全弹性绳玩蹦极，他从最高点下落到最低点过程的v-t图像如图甲所示（忽略空气阻力）。已知：在t1时，弹性绳处于自然伸直状态；t3时，小王达到最低点。则下列说法正确的是（　　）
A．0~ t3，小王的动能不断增大 B．0~ t3，小王的重力势能不断减少
C．0~ t1，小王的机械能不断增大 D．t2时，弹性绳的弹性势能最大
11．滑草是一项时尚的运动，以下说法正确的是（　　）
A．人行走时比脚站在草地上时，对草地压强更小
B．由于受到惯性的作用，滑行速度越来越大
C．越向下滑，重力势能越大
D．人受到滑动摩擦力的方向与运动方向相反
12．如图所示，用力F将小球压至D点（弹簧始终处于弹性限度内）、撤去力F后，小球从静止开始向上运动。C位置时小球所受弹力大小等于重力，B位置是弹簧自身长度的位置，A位置是小球到达的最高点，整个过程不计空气阻力，下列说法中正确的是（　　）
A．在B位置小球的动能最大
B．在A位置，小球速度为零，小球处于平衡状态
C．从D到B位置小球的动能一直在变大
D．从D到A位置过程中小球受到的合力先减小再增大后不变
二、填空题
13．物体在空气中运动时受到的阻力与物体的外形、体积和运动速度有关。现用根不可伸长的轻绳将体积相同、重力不同的A、B两球连在一起，A球重4N、B球重5N。在两球匀速竖直下落的过程中，机械能_______（选填“增大”、“减小”或“不变”），轻绳的拉力是_______N。
14．如图所示，小球从A点摆到C点的过程中，不计空气阻力，______能会先减小后增大；机械能总和______（选填“增大”、“减小”或“不变”）。
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．运动物体的动能大小与物体的______和______有关，物体______越大，______越大，它的动能越大。
三、综合题
17．基础问答、作图和计算
(1)人造地球卫星在绕地球运动的过程中机械能守恒，从近地点到远地点的过程中能量的转化是______。
(2)如图所示是一个电热水壶的易图，用力作用在壶盖上A点时，可将壶盖打开，在A点画出所需最小力F的示意图和它的动力臂l______，克服重力掀起壶盖时，壶盖实质是一个______杠杆。（选填“省力”或“费力”或“等臂”）
(3)有一辆轿车总质量是1.2t，车轮与地面的总接触面积为，发动机功率为30kW，在平直的公路上以72km/h速度匀速行驶10min时间，求在此过程中：①汽车对水平地面的压强为______？②轿车行驶中受到的牵引力______？（请写出解题过程）
18．阅读短文，回答问题。
“天问一号”追梦之旅
我们的征途是星辰大海。仰望星空，我们追梦不止！
火星是以太阳为核心，由内往外数的第四颗行星，它的质量约为地球的十分之一，体积约为地球的六分之一，对物体的引力约为地球的二分之一，是太阳系八大行星中与地球环境最为相似的星球。2020年7月23日，我国首个火星探器“天问一号”由长征五号遥四运载火箭发射升空，“天问一号”在茫茫的太空中依靠光学自主导航和地面无线电波指引，飞行约7个月抵达火星上空，于2021年5月降落在火星表面，并开展巡视探测。
“天问一号”探测器着陆火星表面要经历“恐怖7分钟”，分四个阶段才能安全着陆。第一阶段气动减速，通过与火星大气的摩擦，给探测器来个急刹车；第二阶段降落伞减速，速度减至；第三阶段动力减速，探测器反推发动机点火工作，速度减至；第四阶段着陆缓冲，将探测器悬停在空中，对火星表面观察，寻找合适的位置着陆。当探测器到达火星后，放出巡逻车，完成对火星表面的拍摄及土壤分析等工作，为下一步探测打好基础。
（1）“天问一号”探测器在第一阶段气动减速时，动能______（选填“增大”或“减小”）。第三阶段动力减速，探测器反推发动机点火工作，利用______原理使探测器获得阻力。
（2）“天问一号”第四阶段着陆缓冲，将探测器悬停在空中，此时探测器处于______（选填“平衡”或“非平衡”）状态。
（3）某块矿石的质量为，则该矿石在火星上所受重力大约为______N（在地球上取）
19．（1）为了探究动能与质量的关系，小明设计的实验装置如图甲所示，实验过程如下：质量为m、M的两小球从斜面上同一高度下滑，m（2）如图乙是研究弹簧弹性势能与其形变程度间关系的实验装置，小球压缩弹簧，松手后小球被弹开，并撞击纸盒。本实验中弹簧将小球弹开的过程，是弹簧的弹性势能转化为小球_______能的过程，小球撞击纸盒的过程，是克服______做功的过程。假若水平面绝对光滑，本实验将_____（选填“能”或“不能”）达到探究目的；
（3）如图丙，探究物体重力势能与哪些因素有关的实验，三个相同木桩在沙中所处的初始深度相同，甲、乙、丙三物体的质量关系为：m甲＝m乙＜m丙。图丙中乙、丙两物体从图示位置由静止释放，分别撞击B、C两木桩使之扎入沙坑的深度相同，_______（选填“能”、“不能”）说明乙、丙的初始的重力势能相同。
（4）机械能的转化及其应用
张工、李工两位是建筑设计师，均受某公司邀请参加某火车站进站段铁路工程的设计，最后张工上交了如图丁所示的设计方案图，李工上交了如图戊所示的设计方案图，若你是此公司代表，你将选择_______图的设计方案，结合你学到的物理知识，请简要谈谈你选择的理由是：_______。
20．东海航空部队举行飞行员跳伞救生演练来提高实战能力，跳伞飞行员跳出机舱后在高空竖直降落，整个过程中速度与时间图象如图所示。
（1）飞行员0-10s受到的阻力f1与10-15s受到的阻力f2比较大小关系： f1______f2（选填“ > ”、“＝ ”或“ < ”）；
（2）0-10s飞行员的动能逐渐______，其机械能总量______；（选填“增大”，“不变”或“减小”）
（3）将飞行员和降落伞以点“·”代替，总重用G表示。在虚线图中画出在第16s时飞行员和降落伞受到的力的示意图______。
21．如图所示，单摆在竖直平面内左右摆动，滚摆在竖直平面内上下往复运动，请回答：
（1）从单摆的实验看，在A，B，C三点位置，哪个点的位置动能最大 ________________
（2）滚摆从最高处滚下来，_________能转化为______能
（3）小明通过查阅资料知道单摆的周期只与摆绳的长度l有关，那么单摆的周期公式最有可能的是下面的 ________________
A．T＝m B．T＝2π C．T＝l D．T＝2m2
试卷第1页，共3页
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参考答案：
1．A
【详解】
AB．影响动能的因素是质量和速度，列车的质量不变，但速度增大，所以动能增大，故A正确，符合题意，B错误，不符合题意；
CD．影响势能的因素是质量和高度，而列车的质量和高度都没有发生改变，所以势能不变，故CD错误，不符合题意。
故选A。
2．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。
3．C
【详解】
谷爱凌从50m高的跳台A处由静止出发，从轨道B处飞出，由于惯性，物体保持原来运动状态不变，运动方向沿轨道向上，则d轨迹不符合实际；A处物体由静止开始下滑，在A处物体具有重力势能，没有动能，若运动到右侧等高的位置，物体还有向右运动的速度，则此时物体的机械能大于A处的机械能，而题中不考虑运动过程中的能量损失，整个运动过程机械能守恒，则物体运动到右端的高度要比A点的低。故ABD不符合题意，C符合题意。
故选C。
4．D
【详解】
A．动能大小与物体的速度和质量有关，飞机在匀速飞行播撒“干冰”过程中匀速不变，质量减小，动能变小，故A错误；
B．“干冰”是固态的二氧化碳，播撒到空气中后直接变成气态，属于升华现象，吸收大量热量，故B错误；
C．云层中的水蒸气遇冷后会液化成小水滴，水蒸气直接变成小冰晶属于凝华现象，故C错误；
D．干冰人工增雨需要空气中有大量的水蒸气才能在遇冷时，液化成小水珠或凝华成小冰晶，所以在水蒸气含量高的环境下效果更好，故D正确。
故选D。
5．C
【详解】
A．惯性是物体的基本属性，其大小只与质量有关，与物体的高度无关，故A不符合题意；
B．物体的动能与物体的速度和质量有关，与物体的高度无关，故B不符合题意；
C．“高空抛物”说明物体一开始所处的高度很高，根据影响重力势能的因素可知，质量一定时，高度越高，物体的重力势能越大，在下落过程中将重力势能转化为动能就越多，危害就会越大，故C符合题意；
D．弹性势能与物体的弹性和弹性形变程度有关，与高度无关，故D不符合题意。
故选C。
6．C
【详解】
A．不计空气阻力，人从跃向空中到最后落地时，机械能是守恒的。而图示表示机械能逐渐减小，故A错误；
BD．人的质量不变，跃向空中至最高点过程中，速度逐渐减小，下落的过程中，速度逐渐增大。上升过程中动能逐渐减小，下落过程中动能变大。因起跳时的高度高于落地时的高度，起跳时人同时具有动能与较大的重力势能，落地时具有动能与较小的重力势能，而总的机械能又守恒，所以落地时的动能大于起跳时的动能。而B中图示表示起跳时与落地时动能相等，故B错误；D中图示表示速度先增大，故D错误；
C．人的质量不变，在上升过程中，高度增加，重力势能增大；下落过程中高度减小，重力势能减小。因起跳时的高度高于落地时的高度，所以刚起跳时重力势能大于落地时的重力势能。故C正确。
故选C。
7．C
【详解】
A. 整个过程中小石块重力势能的减小量等于它的动能和橡皮筋的弹性势能的增加量，故A错；
B. 从 A 点下落到 B 点的过程中，橡皮筋处于自然伸长状态对小石块没有弹力的作用，小石块只受到重力作用，故B错；
C. 从 B 点下落到 C 点的过程中，橡皮筋伸长量越来越大对小石块的竖直向上拉力越来越大，小石块受的合力先减小后增大且合力方向与运动方向先相同后相反，由力于运动的关系可知小石块的速度先增大后减小，故C正确；
D. 小石块在 C 点时，橡皮筋对小石块拉力大于小石块受的重力，小石块受到非平衡力的作用，故D错。
故选C。
8．C
【详解】
A．由图可知，小球在下落过程中相同时间内通过的距离不断变大，故小球做加速运动；此过程中，小球的质量不变，速度变大，动能逐渐增大，故A错误；
B．小球在 a 位置时，具有一定的高度，所以具有一定的重力势能，同时小球自身具有内能，即小球在 a 位置具有能量，故B错误；
C．小球的重力 G 不变，小球在 bc 段比 cd 段下落高度小，根据 W=Gh 可知，小球的重力在 bc 段做功比在 cd段少；由题可知小球在 bc 段和 cd 段的运动时间相同，根据 P=可知，重力在 bc 段做功的功率小，即重力在bc 段做功比在 cd 段慢，故C正确；
D．小球的重力 G 不变，小球在 ab 段比 bc 段下落高度小，根据 W=Gh 可知，小球的重力在 ab 段做功比在 bc段少,故D错误。
故选C。
9．C
【详解】
A．由于最高点P和Q不等高，故机械能不守恒，存在摩擦力，故小球在左侧斜面向下运动的过程中，重力势能一部分转化为动能和内能，故A错误；
B．小球从P点向Q点运动的过程中，存在阻力，机械能减小，故B错误；
C．小球从P点向Q点运动的过程中，支持力与运动的距离是垂直的，故所受支持力不做功是正确的，故C正确；
D．由于机械能减小，M、N两点时重力势能相同，故小球通过M、N两点时的速度大小不相等，故D错误。
故选C。
10．B
【详解】
A．由题意可知，在时小王的速度达到最大值，时间段内，小王向下运动速度变小，所以动能变小，故A错误；
B．在时间段内，小王的质量不变，高度不断变小，所以小王的重力势能不断减少，故B正确；
C．在时，弹性绳处于自然伸直状态，忽略空气阻力，则在时间段内，小王在向下运动过程中只存在动能和重力势能转化，所以小王的机械能不变，故C错误；
D．在时，游客的速度为0，此时游客到达最低点，此时弹性绳的伸长量是最大的，弹性势能最大，故D错误。
故选B。
11．D
【详解】
A．人行走时比脚站在草地上时，压力不变，受力面积减小，对草地压强更大，故A错误；
B．惯性是物体的一种属性，惯性大小只跟物体的质量大小有关，跟速度大小无关，惯性不是力，不能说受到惯性的作用，故B错误；
C．越向下滑，质量不变，高度减小，重力势能越小，故C错误；
D．滑动摩擦力的方向总是和物体相对运动方向相反，人受到滑动摩擦力的方向与运动方向相反，故D正确。
故选D。
12．D
【详解】
A．在D位置时，弹簧弹性形变最大，弹力最大，弹力大于重力，合力向上，小球加速上升，到达C位置时小球所受弹力大小等于重力，合力为零，之后CB段弹力小于重力，合力向下，小球做减速运动，BA段只受重力，合力向下，小球继续做减速运动，所以小球在C位置的速度最大，动能最大，故A错误；
B．在A位置小球到达最高点，速度为零，只受重力作用，受力不平衡，故B错误；
C．由选项A可知，从D到B位置小球的速度先变大后变小，小球的动能先变大后变小，故C错误；
D．D点弹力最大，弹力大于重力，合力等于弹力减去重力，随后弹力减小，合力减小，当到C点时，弹力大小等于重力，合力为零，之后弹力小于重力，合力向下，合力等于重力减去弹力，随着弹力的减小，合力逐渐增大，到B点，弹力消失，只受重力，合力就等于重力，合力达到最大后不变，故从D到A位置过程中小球受到的合力先减小再增大后不变，故D正确。
故选D。
13． 减小 0.5
【详解】
[1]两球匀速竖直下落的过程中，质量不变，速度不变，所以动能不变；但物体所处高度变小，重力势能减小，所以机械能减小。
[2]两小球体积相同、运动的速度也相同，所以两小球受到的阻力相同。对A球进行受力分析，A球受竖直向下的重力GA，竖直向下的轻绳对小球A的拉力F拉以及竖直向上的空气阻力f，B球受竖直向下的重力GB，竖直向上的轻绳对小球B的拉力F拉以及竖直向上的空气阻力f，对A球而言
对B球而言
所以
即
解得。
14． 重力势能 不变
【详解】
[1]从A点摆到C点的过程中，高度先减小后增大，重力势能与高度有关，因此重力势能先减小后增大。
[2]不计空气阻力，只有动能与重力势能间相互转化，机械能守恒，机械能总和保持不变。
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． 质量 速度 质量 速度
【详解】
[1][2][3][4]物体由于运动而具有的能叫做动能，由课本中关于物体动能大小的决定因素的基础知识可知，物体的动能大小由两个因素：物体的质量、物体的速度来确定，并且质量越大，速度越大，物体的动能就越大。
17． 动能转化为重力势能 省力 1500N
【详解】
(1)[1]人造地球卫星在绕地球运动的过程中机械能守恒，从近地点到远地点的过程中，高度增加，重力势能增加，能量的转化是动能转化为重力势能。
(2)[2]为使打开壶盖的力最小，根据杠杆平衡条件可知，动力臂要最长；壶盖上O点为支点，OA为最长的动力臂l，过A点作垂直于OA斜向上的动力即为所需最小力F，如图所示：
。
[3]克服重力掀起壶盖时，动力臂大于阻力臂，壶盖实质是一个省力杠杆。
(3)[4]汽车对水平地面的压力为
汽车对水平地面的压强为
[5]轿车做匀速直线运动的速度为72km/h，即20m/s，根据功率计算公式可知牵引力为
18． 减小 力的作用是相互的 平衡 3000
【详解】
（1）[1]第一阶段气动减速，通过与火星大气的摩擦，给探测器来个急刹车，速度减小，动能减小。
[2]向与运动方向相同的方向喷气，探测器受到一个相反的作用力，使探测器减速，原理是力的作用是相互的。
（2）[3]将探测器悬停在空中，探测器静止，是平衡状态。
（3）[4]火星对物体的引力约为地球的二分之一，故该矿石在火星上所受重力大约为
19． 见解析
没有让木块从同一起点开始 动 摩擦力 不能 能 戊 火车上坡过程中一部分动能转化为重力势能，可以降低车速，容易刹车
【详解】
（1）[1][2]由于木块移动距离相同，由此推测物体动能大小与质量无关，结论是错误的，因为没有让木块从同一起点开始。
（2）[3]弹簧将小球弹开，小球有一定的速度，具有动能，弹簧的弹性势能转化为小球的动能。
[4][5]小球推动纸盒移动一段距离后都要停下来，是因为水平面有摩擦力，木块克服摩擦做功，机械能转化为内能；若水平面绝对光滑，木块就会做匀速直线运动，无法比较木块移动距离的远近，达不到探究目的。
（3）[6]实验中通过木桩扎入沙坑的深度反映重力势能的大小，图中B、C两物块质量不同，被举高度不同，但两木桩扎入沙坑的深度相同，即乙、丙两物体对B、C做功相同，所以能说明乙、丙的初始的重力势能相同。
（4）[7][8]根据动能与重力势能的转化可以知道丁图中火车进站时下坡，这一过程中又有一部分重力势能转化为车的动能，就会使得车速提高，难以刹车。故不合理；戊图设计中利用车上坡过程中一部分动能转化为重力势能，从而可以降低车速，容易刹车。
20． < 增大 减小
【详解】
（1）[1]由图可知，飞行员0-10s处于加速阶段，则此时飞行员受到的重力大于阻力；飞行员10-15s处于减速阶段，则此时飞行员受到的重力小于阻力；因飞行员重力不变，故飞行员0-10s受到的阻力f1小于10-15s受到的阻力f2。
（2）[2] 0-10s飞行员质量不变，速度增大，故飞行员动能增大。
[3] 0-10s飞行员的动能逐渐增大，重力势能减小，但降落过程中，需要克服空气阻力做功，故机械能总量减小。
（3）[4]第16s时飞行员匀速降落，此时重力等于阻力，作图如下
21． B 重力势 动 B
【详解】
（1）[1]由图可知，B的位置最低，重力势能最小，速度最大，则此时的动能最大。
（2）[2][3]滚摆下降的过程中，所处高度减小，重力势能减小，但速度增大，动能增大，重力势能转化为动能。
（3）[4]由于单摆的周期只与摆绳的长度有关，ACD说明周期还与质量m有关，不符合题意，只有B符合题意。
答案第1页，共2页
答案第1页，共2页