11.4 机械能及其转化 课后练习（含解析）

11.4 机械能及其转化课后练习
一、单选题
1. 今年的十三届全国人大三次会议表决通过了中华人民共和国民法典，其中把“高空坠物”纳入了违法行为，使受害能依法追责，高空坠物过程中，下坠的物体( )
A. 动能增大 B. 动能减小 C. 势能增大 D. 势能不变
2. 年月日，我国将最后一颗全球组网的“北斗三号”导航卫星圆满发射成功。在发射过程中，“北斗三号”导航卫星随火箭加速上升，在加速上升阶段，“北斗三号”导航卫星的( )
A. 动能不变 B. 重力势能增大 C. 机械能减小 D. 机械能不变
3. 无人机已被应用于诸多领域。如图所示，是一款我国具有完全自主知识产权的大疆无人机。在无人机匀速上升的过程中，对其分析正确的是( )
A. 质量增大
B. 动能减小
C. 机械能不变
D. 重力势能增大
4. 疫情期间，某快递公司用无人机进行无接触配送包裹。无人机携带包裹匀速上升时，包裹的( )
A. 动能减少，重力势能增加
B. 动能不变，重力势能增加
C. 动能不变，重力势能不变
D. 动能增加，重力势能减少
5. 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. 下降过程中的动能不变
C. 到达最高点的重力势能最大 D. 上升过程中的重力势能减小
6. 如图所示，忽略空气阻力，小球由空中处释放经过、两位置时，以下物理量不变的是( )
A. 速度 B. 动能 C. 机械能 D. 重力势能
7. 下列物体具有动能的是( )
A. 悬挂在天花板上的吊灯 B. 静止在山顶上的大石头
C. 飞行的飞机 D. 拉开的弹弓
8. 避险车道是在长且陡的下坡路段，行车道外侧增设的供刹车失灵车辆驶离正线并安全减速的专用车道。如图所示是上坡型避险车道，避险车道上铺有很多小石子，车道尽头有废旧轮胎或防撞墙。下列分析错误的是( )
A. 小石子可以增大失控车辆与避险车道之间的摩擦力
B. 失控车辆在避险车道向上运动速度减小时，动能减少
C. 失控车辆撞击废旧轮胎时，将动能转化成重力势能
D. 在避险车道上停下来的失控车辆仍具有惯性
9. 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
10. 球竖直向上运动，并落回地面，这过程中先后经过、两点。球在这两点的动能和重力势能如图所示，则球在点的( )
A. 速度比在点的大 B. 机械能大于在点的
C. 机械能等于在点的 D. 离地高度比在点的低
11. 频闪照相机是研究物体运动的重要手段之一，图所示的频闪照片记录了竖直下落的小球每隔相等时间的位置，不计空气阻力，在小球下落的过程中，下列说法正确的是( )
A. 小球的重力势能逐渐增大
B. 小球的机械能逐渐减小
C. 小球的重力在段做功比在段多
D. 小球的重力在段做功比在段慢
12. 年月日，我国“长征五号”运载火箭在海南文昌发射成功。关于火箭发射过程中所包含的物理知识，正确的是( )
A. 发射前，火箭对发射台的压力和发射台对火箭的支持力是一对平衡力
B. 发射前，火箭受到的重力和火箭对发射台的压力是一对相互作用力
C. 火箭加速升空的过程中，机械能不守恒
D. 火箭加速升空的过程中，动能转化为重力势能
13. 为强化消防救援能力，战士们每天都要进行刻苦训练。如图所示，是战士爬杆训练的场景，战士在匀速直线向上爬升的过程中( )
A. 他的重力势能会逐渐减小 B. 他受到的摩擦力方向向下
C. 他的机械能总和保持不变 D. 他受到的摩擦力与重力是一对平衡力
14. “反向蹦极”是一项比蹦极更刺激的运动。如图所示，弹性轻绳的上端固定在点，拉长后将下端固定在体验者的身上，并与固定在地面上的扣环相连。打开扣环，人从点由静止释放，像火箭一样被“竖直发射”，经上升到最高位置点，在点时速度最大。对此过程，下列描述正确的是( )
A. 人从到的过程中，重力势能增加，动能一直减少
B. 人从到的过程中，动能增加，重力势能减少
C. 人在点时动能最大
D. 弹性绳的弹性势能在点时最大
二、填空题
15. 年月，我国新一代载人飞船试验船返回舱成功返回。在返回舱降落的过程中，以地面为参照物，返回舱是______的选填“运动”或“静止”，舱内物体的重力势能______，其惯性______后两空均选填“增大”“不变”或“减小”。
16. 在真空管中，一个光滑小球被竖直向上弹出，每隔用相机拍摄记录小球位置，制成图中的轨迹示意图，点为小球上升的最高点。
到高度为，小球从上升到的平均速度为______ 。
从上升到，小球的动能______ ，机械能______ 两空均选填“增大”、“减小”、“不变”。
17. 蹦极是一种运动游戏。如图中点是弹性绳自然下垂时绳下端的位置，点是游戏者所能到达的最低点。当游戏者离开跳台向点运动的过程中忽略空气阻力，其重力势能逐渐转化为______能；游戏者从点到点的过程中，绳子具有的______能逐渐增加；到达点时游戏者受到的弹力大于重力，所以游戏者在点时______选填“是”或“不是”处于平衡状态。
三、实验探究题
18. 将物体置于水平面轨道上，始终用力向右作用于物体，为粗糙轨道，段改为水平光滑轨道，如图所示。物体在段匀速直线运动，段距离等于段距离。
比较铁块在、两段拉力做功的大小：______。
比较铁块在、两段拉力做功功率的大小：______。
物体在粗造表面段的机械能______，在光滑表面段的机械能______均选填“增大”、“减小”或“不变”。
答案和解析
1.【答案】
【解析】解：物体在下落过程中质量不变、高度降低，重力势能减小；质量不变、速度逐渐增大，动能增大；故A正确、BCD错误。
故选：。
2.【答案】
【解析】解：影响动能的因素是物体的质量和物体运动的速度，影响重力势能的因素是物体的质量和物体的高度，其中动能和势能统称为机械能。在火箭加速上升的过程中，北斗导航卫星的质量不变，速度增大，动能增大；质量不变，高度增加，重力势能增大，所以机械能增大，故B符合题意，、、不符合题意。
故选：。
3.【答案】
【解析】解：无人机匀速上升过程中，无人机的质量不变，高度增大，重力势能增大；速度不变，质量不变，其动能不变；无人机上升过程中，没有发生弹性形变，不具有弹性势能，所以机械能等于重力势能与动能的总和，重力势能增大，动能不变，其机械能增大，故D正确、ABC错误。
故选：。
4.【答案】
【解答】
无人机携带包裹匀速上升时，包裹的质量不变，速度不变，动能不变；
无人机携带包裹匀速上升时，包裹的质量不变，高度增加，重力势能增加。
故选：。
5.【答案】
【解析】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，高度变小，重力势能变小，速度增大，动能增大，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，重力势能增大，故D错误。
故选：。
6.【答案】
【解析】解：小球没有发生弹性形变，不具有弹性势能。小球下落过程中，质量不变，速度增加，所以动能增大；同时高度减小，所以重力势能减小，忽略空气阻力，机械能守恒，故机械能不变；
故选：。。
7.【答案】
【解析】解：、悬挂在天花板上的吊灯，处于静止状态，不具有动能，故A不符合题意；
B、静止在山顶上的大石头，处于静止状态，不具有动能，故B不符合题意；
C、飞行的飞机，处于运动状态，具有动能，故C符合题意；
D、拉开的弹弓具有弹性势能，故D不符合题意。
故选：。
8.【答案】
【解析】解：
A、小石子表面较粗糙，在压力不变的情况下，可以增大失控车辆与避险车道之间的摩擦力，故A正确；
B、失控车辆在避险车道向上运动速度减小时，质量不变，所以动能减少，故B正确；
C、失控车辆撞击废旧轮胎时，轮胎会发生弹性形变，具有弹性势能，即将动能转化成弹性势能，故C错误；
D、任何物体在任何情况下都有惯性，在避险车道上停下来的失控车辆仍具有惯性，故D正确。
故选：。
9.【答案】
【解析】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，故A错误；
B.铁锁在摆动过程中，上升时动能转化为重力势能，下降时重力势能转化为动能，动能与重力势能相互转化，故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，故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，故D错误。
故选：。
10.【答案】
【解析】解：、球的质量不变，球在点的动能小于点动能，所以求在点的速度小于点速度，故A错误。
、球在运动过程中没有发生弹性形变，所以机械能等于动能和重力势能之和，由图知，球在点动能和点重力势能相等，点的重力势能大于点的动能，所以点的机械能大于点的机械能，故B正确，C错误。
D、点的重力势能大于点的重力势能，球的质量不变，所以球在点的高度大于点的高度，故D错误。
故选：。
11.【答案】
【解析】解：、小球在下落过程中，质量不变，高度变小，重力势能变小；故A错误；
B、小球在整个下落过程中，由于不计空气阻力，机械能没有转化为内能，机械能守恒，所以小球的机械能不变；故B错误；
C、小球的重力不变，小球在段比段下落高度小，根据可知，小球的重力在段做功比在段少；故C错误；
D、小球在段和段下降所用时间相同，又知在段比段重力所做的功少，根据可知，重力在段做功比在段慢；故D正确。
故选：。
12.【答案】
【解析】解：、发射前，火箭对发射台的压力和发射台对火箭的支持力是作用在不同物体上的两个力，所以不是一对平衡力。故A错误。
B、发射前，火箭受到的重力和火箭对发射台的压力方向相同，所以不是一对相互作用力。故B错误。
C、火箭加速升空过程中，质量不变，速度增大，所以动能增大；同时高度增大，所以重力势能增大；火箭的动能和势能均能大，所以机械能不守恒。故C正确。
D、火箭加速升空过程中，火箭的动能和势能均能大，所以动能没有转化为重力势能；故D错误。
故选：。
13.【答案】
【解析】解：、战士在匀速直线向上爬升的过程中，质量不变，高度变大，重力势能变大；故A错误；
B、战士的手向下用力，有向下运动的趋势，所以受到的摩擦力方向向上；故B错误；
C、战士在匀速直线向上爬升的过程中，质量不变，速度不变，动能不变；高度增大，重力势能增大，故机械能增大；故C错误。
D、战士他受到的摩擦力与重力都作用在战士身上，大小相等、方向相反，作用在同一条直线上，是一对平衡力；故D正确。
故选：。
14.【答案】
【解析】解：、人从到的过程中，质量不变，高度增大，重力势能增加；段速度逐渐变大，动能逐渐变大；段速度逐渐变小，动能逐渐变小；故A错误；
B、从到的过程中，质量不变、高度增大，重力势能增加；质量不变、速度逐渐变大，动能变大；故B错误；
C、人的质量一定，在点时速度最大，动能最大；故C正确；
D、弹性绳在点时弹性形变最大，弹性势能最大；故D错误。
故选：。
15.【答案】运动 减小 不变
【解析】解：
在返回舱降落的过程中，以地面为参照物，返回舱相对于地面发生了位置的变化，所以返回舱是运动的。
物体的重力势能与物体的质量和距离参照面的高度有关。返回舱降落的过程中，舱内物体的质量不变，高度减小，所以，舱内物体的重力势能减小。
惯性是物体本身固有的属性，惯性的大小只与物体的质量有关，降落过程中，舱内物体的质量不变，所以惯性不变。
故答案为：运动；减小；不变。
16.【答案】 减小 不变
【解析】解：到高度：，每隔拍一次照片，到的时间：，
小球从上升到的平均速度为：
；
从上升到小球的质量不变，速度减小，动能减小，高度增加，重力势能增加，
因为光滑小球在真空管中被竖直向上弹出，机械能守恒，故机械能不变；
故答案为：；减小；不变。
17.【答案】动；弹性势；不是。
【解答】
游戏者从最高点到时，高度减小，速度变大，重力势能减小，动能变大，重力势能转化为动能；
从点到点的过程中，绳子逐渐伸长，弹性形变程度变大，弹性势能变大；
到达点时游戏者受到的弹力大于重力，合力不为，所以游戏者在点时不是处于平衡状态。
故答案为：动；弹性势；不是。
18.【答案】等于 小于 不变 增加
【解析】解：
始终用力向右作用于物体，段距离等于段距离，根据，金铁块在、两段拉力做功的大小等于；
段为水平光滑轨道，在水平方向上只受到的作用，故物体做加速运动，根据，段所用的时间大于段所用时间，根据，铁块在、两段拉力做功功率的大小：小于；
段的速度大小不变，故物体在粗造表面段的动能不变，机械能不变，故机械能不变；
在光滑表面段因物体做加速运动，动能变大，故机械能增加。
故答案为：等于；
小于；
不变；
增加。