浙教版科学2022-2023学年上学期九年级“一课一练”：3.2机械能（2）【word，含解析】

1.图甲为自由式滑雪大跳台示意图，比赛中选手的部分运动轨迹如图乙，其中a点为滑上跳台前的最低点，在b点离开跳台，c为离开跳台后运动的最高点，d为落地点。若空气阻力不计，下列关于选手在相应位置能量变化示意图正确的是（　　）
A． B．
C． D．
2．如图所示是一个左右对称的凹形槽，将小球从A点由静止释放，若小球出发点A点到B点运动过程中克服摩擦力做功用W表示，忽略空气阻力，则下列说法正确的是（　　）
A．小球从A点运动到B点的过程中，机械能守恒
B．小球能够从A点运动到D点
C．小球运动到B点时受力平衡
D．小球运动到B点时的动能大于C点时的重力势能
3.如图所示，一弹簧的左端固定，右端连接一个小球，把它们套在光滑的水平杆上。a点是压缩弹簧后小球静止释放的位置，b点是弹簧原长时小球的位置，c点时小球到达最右端的位置。则小球a点运动到c点的过程中，下列说法正确的是（ ）
A.小球在b点，小球的速度最小
B.小球在a点，弹簧的弹性势能最小
C.从a点到b点，小球的动能逐渐增大
D.从b点到c点，弹簧的弹性势能逐渐减小
4．如图所示，小球在一定高度由静止落下，接触弹簧后再被弹起，每次弹起的高度都低于落下时的高度。则小球从刚接触弹簧到刚离开弹簧的过程中，则小球动能随时间的变化图像正确（　　）
A． B．
C． D．
5.一番茄从手中由静止开始下落，撞击水面时溅起许多水珠（如图）,同时番茄仍有较大速度并继续下沉。若不计一切机械能损耗，番茄从开始下落至刚好浸没时减少的势能（ ）
A.等于所有溅起的水珠在撞击过程中增加的机械能总和
B.大于所有溅起的水珠在撞击过程中增加的机械能总和
C.等于所有溅起的水珠在空中上升过程中增加的机械能总和
D.小于所有溅起的水珠在空中上升过程中增加的机械能总和
6．小金将一金属块放在木板上，逐渐抬高木板右端至图示位置，发现金属块静止不动，稍用力推金属块后，金属块恰好能匀速下滑。下列说法正确的是（　　）
A．金属块静止时，重力与支持力平衡
B．金属块匀速下滑的过程中，重力势能转化为动能
C．金属块静止与匀速下滑时，受到的摩擦力大小相等、方向相同
D．金属块匀速下滑时，若抬高木板，金属块下滑的速度保持不变
7.同一小球以同样的速度v沿着与水平方向成θ角斜向上抛出， 一个在空中、另一个沿光滑斜面，若不计阻力，小球能到达的最高点分别为h1和h2，则h1和h2的关系是（ ）
A.h1=h2 B.h1＜h2 C.h1＞h2 D.都有可能
8.如图，小球从左侧的斜坡滚下，到达底端后又沿着右侧斜坡向上滚到最高处， 则下列图像能正确代表小球重力势能与运动时间t之间对应关系的是（ ）
A. B.C. D.
9.如图是荡秋千的简化模型。摆球在A点静止释放，到达D点后返回，B、C两点等高，下列说法正确的是 ( )
A.球在B，C两点的动能相等
B.球在A，D两点的机械能相等
C.球从B点到O点的过程中机械能减少
D.球从O点到C点的过程中重力势能减少
10.小苏同学所在的兴趣小组准备探究“弹簧弹性势能的大小与什么因素有关”。他们猜想：弹簧弹性势能可能与弹簧长度变化量、弹簧螺纹圈直径、弹簧的材料等因素有关。他们的实验装置如图所示，把弹簧放在水平面上，其左端固定在墙上，AO等于弹簧原长，水平面O
点左侧光滑，右侧粗糙。将物体M从O点压缩弹簧到P点，然后由静止释放，当物体M运动到O点与弹簧分开，最终运动到Q点静止。
请补充完成他们的探究过程：
（1）弹簧弹性势能的大小比较是通过________；
（2）探究弹簧弹性势能与弹簧长度变化量的关系，应该选用________(选填“相同"或“不同”)弹簧进行实验，并先后改变________之间的距离，测出OQ的距离，重复实验，测量多组数据并记录；
（3）小苏的实验小组经过多次实验得出了结论。在上面的实验中，他们运用到了________等两种科学方法。
11．物体G和弹簧相连固定于墙壁上，当物体处于位置B处弹簧没有形变，用力将其拉至C处，松手后物体从C点出发在CA之间往返运动并最终停留在某处，停留时弹簧弹性势能为0。则
（1）由C到B时，弹簧的弹性势能 　 　。（填“不变”、“增大”或“减少”）
（2）物体在CA之间运动过程中，物体动能最大的点位于 　 　。（选填“B点”、“AB之间”或“BC之间”）
（3）物体最终停留在 　 　。（选填“B点”、“AB之间”、“BC之间”）
12．在探究动能大小与哪些因素有关的实验中，小金设计了如图实验。实验中让钢球从斜面上某个高度由静止沿斜面滚下，在底部与静止在水平面上的木块发生碰撞，木块沿水平方向向右运动直至停止。
（1）该实验中的研究对象是 　 　。
（2）在图甲、乙中，h2＞h1，小球下滑到斜面底端时的速度v2＞v1，若s2＞s1，则表明物体的动能与速度的关系是 　 　。
（3）小金又利用丁图来研究动能和势能相互转化，图中两个相同的光滑弧形槽，一个为凸形，一个为凹形，A、B两个相同的钢球分别进入两弧形槽的速度都为v，运动到槽的末端速度也都为v，A小球通过凸形槽的时间为t1，B小球通过凹形槽的时间为t2，则t1
　 　t2（填“＜”、“＝”、“＞”）。
13.如图所示，为两个光滑的圆弧槽和一段粗糙的水平面相连接的装置。将质量为m的物体从左侧圆弧槽A点由静止释放，最高到达右侧圆弧槽B点处，然后再次滑下，最高到达左侧圆弧槽C点处，其中A、B两点距离水平面的高度分别为H、h。(忽略空气阻力)
（1）物体从A点滑到水平面时，重力所做的功为________。
（2）物体从A点滑到B点的过程中，损失的机械能转化为物体内能的效率为η，则物体到达B点时温度升高了________。(物体比热容用c表示)
（3）C点距离水平面的高度为________。
14.小华在金老师的指导下用小球和弹性很好的轻质橡皮筋等器材进行了如下实验（不考虑空气阻力）。让系于橡皮筋一端的小球，从O点的正下方的P点由静止释放，分别经过a、b、c三点，如图甲所示。整个下落过程中，橡皮筋所受弹力F与小球下落高度h的关系如图乙所示；小球的速度v与下落高度h的关系如图丙所示。
（1）.小球从a点运动到c点的过程中，小球下落速度的变化情况是 。
（2）.当橡皮筋的伸长量最大时，小球的速度为 （选填“va”、“vb”或“0”）。
（3）.已知该橡皮筋每受到0.3N的拉力就伸长1cm，经测量小球从P点下落到a、b、c三点的距离分别为：ha=0.4m，hb=0.5m，hc=0.7m。则实验中所用小球的重力为 。
答案及解析
1.【解答】解：运动员从起始点到a点的过程中，质量不变，速度变大，动能变大，高度变小，重力势能减小；由于克服摩擦做功，一部分机械能转化为内能，机械能会减小；
从a到b的过程中，质量不变，高度变大，重力势能变大；速度变小，重力势能减小；由于克服摩擦做功，一部分机械能转化为内能，机械能会减小；
从b到c的过程中，质量不变，高度变大，重力势能变大；速度变小，重力势能减小；由于不计空气阻力，机械能守恒，保持不变；
运动员从c点到d点的过程中，质量不变，速度变大，动能变大，高度变小，重力势能减小；由于不计空气阻力，机械能守恒，保持不变；
根据以上分析可知，C图正确。
故选：C。
2．【解答】解：AB、小球出发点A点到B点运动过程中克服摩擦力做功，少部分机械能转化成内能，使机械能总量减少，小球从A点运动到B点的过程中，机械能不守恒，所以小球不能够从A点运动到D点，故AB错误；
C、小球运动到B点时受到竖直向下的重力、竖直向上的支持力、水平向左的摩擦力的作用，受力不平衡，故C错误；
D、小球在B点时的高度最低，速度最大，在C点时高度最高，速度为0；从B点运动到C点的过程中，机械能会变小，所以小球运动到B点时的动能大于C点时的重力势能，故D正确。
故选：D。
3.【答案】C
【解析】（1）当物体受到的合力方向与运动方向相同时，做加速运动；当合力为零时，加速停止，此时速度最大；当合力的方向与运动方向相反时，做减速运动；
（2）（4）弹性势能的大小与形变程度的大小有关；
（3）分析从a到b的速度变化，进而判断动能变化。
【解答】从a到b的过程中，小球不受阻力，只受水平向右的弹力，此时合力的方向与运动方向相同，小球做加速运动，因此小球的动能逐渐增大，故C正确；
当小球到达b点时，弹簧恢复原长，弹力消失，此时小球受到的合力为零，加速停止，此时速度最大，故A错误；
小球在a点时压缩程度最大，因此弹性势能最大，故B错误；
从b点到c点，弹簧被拉长，且越来越长，因此弹性势能变大，故D错误。
4．【解答】解：小球刚接触弹簧时，有一定的速度，具有一定的动能；小球向下压弹簧，则小球会受到向上的弹力，开始时弹力小于重力，合力方向向下，小球继续向下做加速运动；随着弹簧形变程度的增大，弹力变大，当弹力等于重力时，速度最大；小球继续向下运动，弹力会大于重力，合力方向向上，小球做减速运动，到最低点时速度为0；
在最低点时小球受到的弹力大于小球的重力，小球会向上做加速运动，当弹力等于重力时，上升过程中的速度最大，继续向上运动，向上的弹力小于向下的重力，小球做减速运动，直至离开弹簧；
由此可知，在下落过程中，小球的速度先变大后变小，则小球的动能也是先变大后变小；上升过程中，小球的速度先变大后变小，则小球的动能也是先变大后变小；
已知每次弹起的高度都低于落下时的高度，这说明小球的机械能是变小的（原因是小球还受到空气阻力或者碰撞过程中存在机械能损失），所以，下落过程中的动能最大值要大于上升过程中的动能最大值，故D图符合题意。
故选：D。
5.【答案】B
【解析】番茄从开始下落至刚好浸没时减少的势能，一部分转化为番茄自身的动能，另一部分转化为溅起的水珠增加的机械能，则番茄减小的势能肯定大于溅起水珠增加的机械能，故B正确，而A、C、D错误。
6．【解答】解：A、铁块静止时，一定受到平衡力的作用，分析可知，铁块受到竖直向下的重力、垂直于斜面向上的支持力、平行于斜面向上的摩擦力，此时铁块处于静止状态，即重力与支持力和摩擦力的合力平衡，故A错误；
B、金属块匀速下滑的过程中，质量不变，速度不变，动能不变，高度减小，重力势能减小，不是重力势能转化为动能，故B错误；
C、两种情况都是平衡状态，且重力大小不变，倾斜角度不变，支持力大小不变，且重力、支持力和摩擦力的合力为0，据此说明摩擦力的大小不变，方向不变，故C正确；
D、若铁块下滑时，再抬高木板，则木板与地面的夹角变大，铁块对木板的压力变小，摩擦力变小，而支持力变小，重力不变，铁块受到的合力方向向下，则铁块下滑的速度会变大，故D错误。
故选：C。
7.【答案】C
【解析】已知小球的质量和抛出时的速度相同，所以抛出时具有的动能相同，不考虑空气阻力，根据机械能守恒定律分析解答。
【解答】已知小球的质量和抛出时的速度相同，所以具有的动能相同。不考虑空气阻力，小球沿光滑的斜面上升到最高点h1时速度为零，即动能全部转化为重力势能，重力势能大，高度高；而乙到达最高处h2时在水平方向还有速度，即动能只有一部分转化为重力势能，重力势能小，因此上升高度小一些，即h1＞h2，故C正确，而A、B、D错误。
8.【答案】B
【解析】物体的重力势能与质量和高度有关，据此分析判断。
【解答】小球从斜坡上滚下时，速度越来越快，它的高度与时间的变化关系为：h'=h-；当小球滚上斜坡时，它上升的高度h''=v0t-，因此它的高度与时间变化的图像为二次函数图像，即为抛物线；因为重力势能与高度成正比，所以重力势能随时间变化的图像也应该是抛物线，故B正确，而A、C、D错误。
9.【答案】C
【解析】重力势能的大小与质量和高度有关，而机械能=动能+重力势能，据此分析判断即可。
【解答】小球在A点和D点时都处于静止状态，此时它的动能为零，即机械能都等于重力势能。因为D点高度小于A点，所以D点的重力势能小于A点，即D点的机械能小于A点，则整个运动过程中，小球的机械能会不断减小，故B错误，C正确；
C点在B点后面，因此C点的机械能小于B点；两点高度相等，则两点时重力势能相等。根据机械能=动能+重力势能可知，C点的动能小于B点，故A错误；
球从O到C时，质量不变高度增大，因此重力势能增大，故D错误。
10.【答案】（1）滑块运动过的OQ长度 （2）相同；OP （3）转换法、控制变量法
【解析】（1）弹簧推动木块，将弹簧的弹性势能转化为木块的机械能，木块在水平面上运动时，克服摩擦力做功。根据W=fs可知，滑块通过的距离OQ越长，做的功越多，说明弹簧的弹性势能越大。
（2）根据控制变量法的要求可知，探究弹簧的弹性势能与长度变化量的关系时，需要控制弹簧的螺纹圈直径和材料相同，其实就是使用相同的弹簧，而改变弹簧长度的变化量，也就是被压缩的长度OP。
（3）探究一个因素对物理量的影响时，控制其它因素相同，这就是控制变量法；物理学中对于一些看不见摸不着的现象或不易直接测量的物理量，通常用一些非常直观的现象去认识或用易测量的物理量间接测量，这种研究问题的方法叫转换法。
【解答】（1）弹簧弹性势能的大小比较是通过滑块运动过的OQ长度；
（2）探究弹簧弹性势能与弹簧长度变化量的关系，应该选用相同弹簧进行实验，并先后改变OP之间的距离，测出OQ的距离，重复实验，测量多组数据并记录；
（3）小苏的实验小组经过多次实验得出了结论。在上面的实验中，他们运用到了转换法、控制变量法等两种科学方法。
11．【解答】解：（1）由题可知，松手后，物体在A、C间往复运动，则物体由C到B过程中，弹簧的弹性形变程度变小，弹性势能减少；
（2）物体从C点出发在CA之间往返运动并最终停留在某处，这说明物体与地面之间存在摩擦，机械能不守恒；
由C到A时，开始弹力大于摩擦力，物体做加速运动，当弹力等于摩擦力时，物体的速度最大，此时弹簧还未恢复原状，故物体动能最大的点位于BC之间；
（3）停留时弹簧弹性势能为0，这说明弹簧恢复了原状，所以会停留在B点。
故答案为：（1）减小；（2）BC之间；（3）B点。
12．【解答】解：（1）据题意可知，实验中探究小球的动能，即小球撞击木块时的动能的大小；
（2）在图甲、乙中，小球的质量相同，从斜面下滑的高度不相同，h2＞h1，高度越高，到达水平面时的速度越大，v2＞v1；实验中通过木块移动的距离来反映动能的大小，距离越大，动能越大，若s2＞s1，则乙实验中小球的动能大小，所以物体的动能与速度的关系是：在质量不变时，速度越大，动能越大；
（3）在凸形滑道运动的物体，在运动到最高点的过程中，要将动能转化为重力势能，运动速度小于初速度；在下落过程中不计滑道的摩擦，机械能守恒，重力势能再全部转化为动能，速度等于初速度；
在凹形滑道运动的物体，在运动到最低点的过程中，要将重力势能转化为动能，运动速度大于初速度；在上升过程中不计滑道的摩擦，机械能守恒，动能再全部转化为重力势能，速度等于初速度；
因此在凸形滑道运动物体的平均速度小于在凹形滑道运动物体的速度，由t可知，通过A滑道用的时间为t1大于通过B滑道用的时间为t2。
故答案为：（1）小球；（2）在质量不变时，速度越大，动能越大；（3）＞。
13.【答案】（1）mgH （2）(H-h)gη /c （3）2h-H
【解析】（1）根据W=Gh计算出重力做的功；
（2）根据W=Gh分别计算出A、B两点时的机械能，然后将它们相减再乘以η计算出水平面上物体克服阻力做的功，也就是它增加的内能，最后根据公式计算升高的温度。
（3）物体从A到B，再从B到C，会在水平面上克服阻力做两次功，用物体最初的机械能减去克服摩擦做功的2倍得到物体在C点时的机械能，最后根据计算C点到水平面的高度。
【解答】（1）物体从A点滑到水平面时，重力所做的功为：W=Gh=mgH；
（2）物体从A点滑到B点的过程中，机械能减少：mgH-mgh；
物体吸收的热量Q=（mgH-mgh）η=mg（H-h）η；
物体到达B点时温度升高了：；
（3）物体从A点到B点，再回到C点时具有的机械能：mgH-2（mgH-mgh）=2mgh-mgH；
则C点到地面的高度为：。
14.【答案】（1）先增大后减小 （2）0 （3）3N
【解析】（1）根据丙图可知，小球从a点运动到c点过程中，小球下落速度的变化情况是：先增大后减小。
（2）当橡皮筋的伸长量最大时，此时小球的动能全部转化为橡皮筋的弹性势能，即此时它的动能为零，它的速度为零。
（3）根据乙图可知，当下落高度为ha时，橡皮筋的弹力开始增大，即此时橡皮筋开始伸长，那么橡皮筋的原长为ha=0.4m。根据丙图可知，当hb=0.5m时，小球的速度达到最大，此时合力为零，即弹力等于重力。此时橡皮筋伸长△L=0.5m-0.4m=0.1m=10cm，则小球的重力为：0.3N/cm×10cm=3N。
3.2机械能（2)