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，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
2．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
3．下列情景中，属于动能转化为重力势能的是（　　）
A．火箭加速升空 B．小朋友滑滑梯
C．弹弓弹射子弹 D．上升的滚摆
4．如图所示，铅球从出手到将要落地的过程中（不计空气阻力），下列说法正确的是（　　）
A．铅球由时，重力势能转化为动能
B．铅球由时，机械能逐渐减小
C．铅球到达点时动能最大
D．铅球在点时动能为零
5．如图所示，2021年6月17日搭载聂海胜、刘伯明和汤洪波三名航天员的神舟十二号飞船加速升空时的情景，下列说法正确的是（　　）
A．火箭的重力势能变大，动能变大，机械能不变
B．火箭的重力势能变大，动能减小，机械能不变
C．火箭的重力势能变大，动能变大，机械能变大
D．火箭的重力势能变大，动能减小，机械能减小
6．在2021年宝鸡市中考体育考试中，小宇同学进行了实心球测试。关于实心球运动的几个阶段，下列说法正确的是（　　）
A．小宇捡起实心球，并缓慢举高的过程中，实心球的重力势能增大
B．小宇将实心球用力投出后，实心球在空中运动过程中，实心球的机械能增大
C．小宇将实心球用力投出后，实心球在空中最高点时机械能最大
D．实心球落地后在水平地面上滚动一段距离停止，实心球在地面滚动阶段机械能不变
7．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
8．如图是送餐机器人工作时的情景，下列说法正确的是（　　）
A．机器人送饮料时，突然停下，饮料会向前洒出，此时惯性做功
B．机器人端着餐盘水平匀速行走过程中，需要克服餐盘的重力做功
C．机器人端着餐盘水平匀速行走过程中，没有力对餐盘做功
D．机器人端着餐盘水平启动时，将重力势能转化为动能
9．一架飞机在高空中水平匀速飞行，向灾区投放救灾物资．该飞机在此过程中
A．动能不变 B．动能减小
C．重力势能不变 D．重力势能增大
10．如图所示，小球沿光滑斜面从顶端滚至底端的过程中，小球的速度V、通过的距离S、机械能E和动能EK随时间t的变化图象中正确的是（ ）
A． B． C． D．
11．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
12．2020年12月17日，“嫦娥五号”返回器携带月球样品成功着陆，也标志着中国第一次地外天体采样返回任务取得圆满成功 返回舱在落向地面时，为安全着陆，在距地面一定高度时，将向下喷出高压气体，做减速运动，则此过程（　　）
A．返回舱动能不变，重力势能减小，机械能减小
B．返回舱动能增加，重力势能减小，机械能不变
C．返回舱动能减小，重力势能减小，机械能减小
D．返回舱动能减小，重力势能增加，机械能不变
二、填空题
13．如图所示是某球员传球时足球的一段运动轨迹，其中A点的重力势能__________（选填“大于”“小于”或“等于”）B点的重力势能。若不计空气阻力，足球在下落的过程中，重力势能转化为__________能。在踢球的过程中，该同学的脚把足球踢飞，说明力可以改变物体的__________；踢球同时脚感觉到疼，说明力的作用是__________的。
14．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”）。
15．如图为农用扬场机的示意图，谷物脱粒后，谷粒、糠皮及少量碎石的混合物在快速转动的转轮 W 和皮带 B 的带动下被抛出，谷粒、糠皮、碎石落地的远近不同，形成 1、2、3 三堆，从而达到分离的目的。其中 2 是______，3 是______。其分离的原因是：
①从惯性的角度分析：______
②从能量的角度分析：______
16．自由下落是指物体下落时不受任何阻力，只在重力作用下而降落。如图所示，某物体由A点自由下落，相继经过B、C两点，且AB=BC。若物体在AB段重力做功W1，功率为P1，动能改变量E1；在BC段重力做功W2，功率为P2，动能改变量E2。则W1______W2，P1______P2，E1______E2。（都选填“>”、“<”或“=”）
三、综合题
17．阅读短文，回答问题：
如图甲是一款电热水壶，图乙、丙分别为电热水壶手柄上的蒸汽开关断开和闭合时的示意图，其中左端是感温双层金属片（电路部分未画出，内部装有温控器）。
当电热水壶将水烧开时会自动切断电源，为了安全，加以多重保护。第一重：蒸汽开关，利用水沸腾时产生的水蒸气使图中蒸汽感温元件的双层金属片变形而向上弯曲，手柄开关会在弹簧的作用下向上运动，使水壶断电，断电后不会自动闭合再加热，第二重：干烧保护开关，若蒸汽开关未动作，在水烧干时，另一温控上的双层金属片所控制的开关会动作，使水壶断电；第三章，若以上均失去作用，随着温度升高，温控器内一塑料推杆将会熔化。使水壶断电。
请你解答下列问题：
(1)第一重的蒸汽开关_______（选填“断开”或“闭合”）时，开关上的弹簧具有的弹性势能大；双层金属片上层的受热膨胀程度应该比下层的_______；
(2)在第二重保护时，通常情况下干烧保护的双层金属片控制的温度应设计为_______（选填“小于”、“等于”或“大于”）100℃；在第三重保护时，塑料推杆熔化过程中的内能_____（选填“增大”、“减小”或“不变”）；
(3)三重保护的开关应该_______（选填“串联”或“并联”）接在电路中。
18．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______。
19．请阅读短文，并回答问题：
形状记忆合金起重机
形状记忆合金起重机具有动力大、噪声小等优点，广泛应用于能源、交通和日常生活等领域。
形状记忆合金起重机的动力主要来自于形状记忆合金，如图甲所示，常温下发生形变的记忆合金在受热超过某一温度时，会完全恢复到原来的形状，此过程中产生很大的力，将重物提起。
依据不同记忆合金材料特性，可制成记忆压缩弹簧和记忆拉伸弹簧。如图乙所示为记忆压缩弹簧，在常温时较小的外力即可使其处于压缩状态，在高温时会自动恢复到原来的伸长状态，记忆拉伸弹簧则与其不同，在常温时较小的外力可使其处于伸长状态，在高温时会自动恢复到原来的压缩状态，记忆弹簧恢复原状时所产生的弹力远比普通弹簧大。
（1）形状记忆合金起重机在提升重物时，重物的重力势能_____。
（2）对记忆拉伸弹簀来说，高温状态长度比低温状态_____（填“长”或“短”）。
（3）由形状记忆合金材料制成的眼镜框被踩扁后，应_____，使其恢复原状。
20．运动员从高空竖直向下跳伞，只考虑人（包括装备）受到的重力和空气阻力，下落时的速度、时间图线如图所示，第20到第30s间重力做功的功率为5.4×104W。
(1)求人在第20到第30s这段时间下落的距离______；
(2)求第20s到第30s人（包括装备）所受的重力做的功______；
(3)求人（包括装备）的质量______；
(4)从第30s到第50这个过程中，人的动能是如何变化的______？
(5)人在第10s时所受的空气阻力______第30s时所受的空气阻力。（选填“大于”、“等于”、“小于”）
21．探究物体受力运动
一个物体在一个恒定的拉力F的作用下会做匀加速直线运动，从静止开始做匀加速直线运动的物体，经过一段时间t后，速度增大到v，在其他条件一定时，速度v与时间t的关系图象如下图，在时间t为10s时，探究速度v与拉力F、质量m、时间t的关系，得到表格中的数据，请回答问题：
拉力F/N 0. 2 0. 2 0. 6
质量m/kg 1 2 3
速度v/m·s-1 2 1 2
（1）速度v与拉力F、质量m、时间t之间的关系的表达式为：v=_____k，其中k=______。
（2）运动的物体具有动能，动能用字母表示，动能大小与物体的质量和物体的速度的关系可以用公式表示，一个质量为m的物体，在一个恒定的拉力F的作用下，在一定时间内增大的动能等于拉力在这段时间内对物体做的功。
请推导：一个质量为m的物体，在一个恒定的拉力F的作用下，从静止开始运动，当通过的路程为s时，所用的时间_____。
试卷第1页，共3页
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参考答案：
1．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。
2．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。
3．D
【详解】
A．火箭加速上升，速度增大，所处高度增大，其动能和重力势能都增大，动能没有转化为重力势能，故A不符合题意；
B．小朋友滑滑梯，所处高度减小，其重力势能减小，速度变大，动能增大，重力势能转化为动能，故B不符合题意；
C．弹弓弹射子弹，弹弓的弹性势能减小，子弹的动能增大，弹弓的弹性势能转化为子弹的动能，故C不符合题意；
D．上升的滚摆，速度越来越慢，动能减小，高度越来越高，重力势能增大，动能转化为重力势能，故D符合题意。
故选D。
4．C
【详解】
A．铅球由a→b 时，质量不变，高度增大，所以重力势能增大；速度减小，动能减小，动能逐渐转化为重力势能，故A错误；
B．铅球由b→c时，重力势能转化成动能，不考虑空气阻力，所以机械能总量保持不变，故B错误；
C．铅球由b→c时，质量不变，高度变小，重力势能变小，速度变大，动能变大，到达c点时高度最小，重力势能最小，速度最大，动能最大，故C正确；
D．铅球在b点时，在水平方向上有一定的速度，动能不为零，故D错误。
故选C。
5．C
【详解】
ABCD．物体的动能与物体的运动速度和质量有关：速度越大、质量越大，动能就越大。火箭加速上升时，质量不变，速度变大，所以动能变大；物体的重力势能与物体的高度和质量有关：高度越高、质量越大，重力势能越大。火箭升空，质量不变，高度变大，重力势能变大。物体的机械能等于动能与势能之和，动能和势能都变大，所以机械能变大。故ABD错误，C正确。
故选C。
6．A
【详解】
A．重力势能的大小与物体的质量和被举高的高度有关，质量越大，高度越高，重力势能越大，因此小宇缓慢举起实心球的过程中质量不变但高度越来越高，所以重力势能增大，故A正确；
BC．小宇将实心球用力投出后，实心球在空中运动过程中，若考虑空气阻力，因有一部分机械能转化为内能，机械能会减小；若不考虑空气阻力，机械能在空中任意位置都将保持不变，故BC错误；
D．实心球落地后在水平地面上滚动的过程中，由于克服与地面的摩擦而做功，有一部分机械能转化为内能，因此机械能将越来越小，直到减小为零，停止运动，故D错误。
故选A。
【点睛】
7．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。
8．C
【详解】
A．机器人送饮料时，遇到障碍物突然停下，手里的饮料由于惯性仍保持原来的速度向前运动而洒出，惯性不是力，不能说惯性做功，故A错误；
B．机器人在水平地面匀速前行过程中，机器人对餐盘的作用力方向向上，在受力方向上没有移动距离，所以机器人对餐盘不做功，不需要克服餐盘的重力做功，故B错误；
C．机器人端着餐盘水平匀速行走过程中，餐盘受到竖直向下的重力和竖直向上的支持力，餐盘在这两个力的方向上没有通过距离，重力和支持力没有做功，故C正确；
D．机器人端着餐盘水平启动时，将电能转化为机械能，重力势能不变，故D错误。
故选C。
9．B
【详解】
一架飞机在高空中水平匀速飞行，高度不变．速度不变，向灾区投放救灾物资时，飞机的质量减小，所以飞机的动能和重力势能都减小，故B正确，ACD错误．
10．C
【详解】
A. 小球从光滑的斜面滚下来做加速运动，速度是增加的，故A错误；B. 由v可知，速度增加时，物体通过的路程与时间不成正比，故B错误；CD、物体下滑过程中，质量不变，速度增加，动能增加，高度降低，重力势能减小，重力势能全部转化为动能，机械能不变，故C正确、D错误．故选C.
点睛：结合速度公式分析速度、路程与时间图象；结合影响动能、重力势能大小的因素分析动能与机械能与时间图象．
11．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。
12．C
【详解】
返回舱落向地面时，做减速运动，其高度也在减小，而质量不变，所以动能减小，重力势能也减小，那么机械能也减小了，故ABD不符合题意，C符合题意。
故选C。
13． 小于 动能 运动状态 相互
【详解】
[1]由图知，A点的高度小于B点的高度，球的质量不变，所以A点重力势能小于B点的重力势能。
[2]若不计空气阻力，足球在下落过程中，高度减小，重力势能减小；速度增大，动能增大，所以重力势能转化为动能。
[3]脚把足球踢飞，足球受力运动状态发生改变，说明力可以改变物体的运动状态。
[4]脚对球施加力的作用，球给脚一个反作用力，所以脚会感觉到疼，说明物体间力的作用是相互的。
14． 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。
15． 谷粒 碎石 间解析 间解析
【详解】
[1][2]质量越大的落地越远，1、2、3 三堆依次是糠皮、谷粒、碎石。
[3]谷物脱粒后，谷粒、糠皮及少量碎石的混合物在快速转动的轮形和皮带的带动下被抛出，此时谷粒、糠皮及碎石的速度相同；物体的质量不同，惯性也不同，由于碎石的质量最大，糠皮的质量最小，所以，糠皮飞行距离短，先落地；小石子质量较大，飞行距离长，则后落地。
[4]谷物脱粒后，谷粒、糠皮及少量碎石的混合物在快速转动的轮形和皮带的带动下被抛出，此时谷粒、糠皮及碎石的速度相同；由于碎石的质量最大，糠皮的质量最小，所以碎石的动能最大，克服阻力运动的最远，糠皮动能最小克服阻力运动最近，谷粒介于它两个之间，即抛出时动能不同的缘故。
16． = < =
【详解】
[1]由题可知，AB=BC，则根据W=Gh可知，物体在AB段和BC段做的功相等，即W1=W2。
[2]由于物体在自由下落时做加速运动，根据 可得，由此可知物体在BC段运动的时间短，所以，根据可知P1[3]由于物体在自由下落时不受任何阻力，所以机械能守恒。而AB=BC，即物体在AB段和BC通过的高度相同，而在这个过程中，物体质量不变，高度的改变相同，所以重力势能的改变量相同。因为机械能守恒，在自由下落过程中，是重力势能转化为动能，所以动能的增加量相同，即E1=E2。
17． 闭合 小 大于 增大 串联
【详解】
(1)[1]第一重的蒸汽开关闭合时，开关上的弹簧的压缩程度较大，具有的弹性势能大，开关断开后弹性势能释放。
[2]电热水壶上的三重保护开关相互影响，只有同时闭合时才能工作，图丙中的双层金属片下层温度高于上层金属片的温度，因此受热膨胀程度不同，即上小下大。
(2)[3][4]根据题意可知，当水烧干时，第二重保护的双层金属片控制的开关断开，因此第二重保护的双层金属片控制的开关断开时的温度大于100℃；在第三重保护时，根据题意可知，塑料推杆如果熔化，说明此时温度升高，故它的内能增大。
(3)[5]当一个开关断开时，电路就断开，故三重保护的开关应该是串联接在电路中。
18． < 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
19． 增大 短 升温
(1)重力势能的大小与质量和高度有关。
(2)根据“记忆拉伸弹簧在常温时较小的外力可使其处于伸长状态，在高温时会自动恢复到原来的压缩状态”可判断其长度变化。
(3)根据题干“形状记忆合金，常温下发生形变的记忆合金，在受热超过某一温度时，完全恢复到原来的形状”即可判断应使其温度变化。
【详解】
(1)[1]忆合金起重机在提升重物时，质量不变，高度变大，重物的重力势能变大。
(2)[2] 由题意知，记忆拉伸弹簧在常温时较小的外力可使其处于伸长状态，在高温时会自动恢复到原来的压缩状态，所以，记忆拉伸弹簧高温状态长度比低温状态短。
(3)[3] 由题意知，形状记忆合金，常温下发生形变的记忆合金，在受热超过某一温度时，完全恢复到原来的形状，所以，由形状记忆合金材料制成的眼镜框被踩扁后，应升温，使其恢复原状。
【点睛】
本题是一道信息给予题，关键是从材料中找出有用的信息并加以分析即可正确解题，难度不大。
20． 600m 5.4×105J 90kg 先不变后变小再不变 小于
【详解】
(1)[1]由图可知，人在第20到第30s这段时间做匀速直线运动，速度为60m/s，这段时间下落的距离
s=vt=60m/s×10s=600m
[2]人在第20到第30s这段时间下落的距离为600m。
(2)[2]第20到第30s间重力做功的功率为5.4×104W，由P=得这段时间重力做的功
W=Pt=5.4×104W×10s=5.4×105J
20s到第30s人（包括装备）所受的重力做的功为5.4×105J。
(3)[3]人和装备的总重力
G== ==900N
人和装备的总质量
m===90kg
人（包括装备）的质量为90kg。
(4)[4]由图知30到50s人的速度先不变后减小再不变，动能也是先不变后变小再不变。
(5)[5]由图知，人在第10s时人做加速运动，阻力小于重力，人在第30s时，人做匀速运动，阻力等于重力，因此人在第10s时所受的空气阻力小于 第30s时所受的空气阻力。
答：(1)人在第20到第30s这段时间下落的距离为600m；
(2)第20s到第30s人（包括装备）所受的重力做的功为5.4×105J；
(3)人（包括装备）的质量为90kg；
(4)从第30s到第50这个过程中，人的动能先不变后变小再不变；
(5)人在第10s时所受的空气阻力小于第30s时所受的空气阻力。
21． t； ； 详见解析
【详解】
(1)[1][2]匀加速运动中，由图像知速度和时间成正比，可以判断，由表中数据可知，在时间t=10s时，
，
综合图像关系和数据关系
，
；
(2)[3]推导：一个质量为m的物体，在一个恒定的拉力F的作用下，从静止开始运动，当通过的路程为s时，拉力做功：
①
因，从静止开始运动，动能增加量：
②
因为在一定时间内增大的动能等于拉力在这段时间内对物体做的功，由①②得，
解得。
答案第1页，共2页
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