华师大版九上 5.4机械能 随堂练习（含解析）

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华师大版九上 5.4机械能 随堂练习
一、选择题
1．2022年10月4日，我国神舟十四号返回舱成功着陆。如图所示为返回舱返回地面时的情境，返回舱打开降落伞后到着陆前，其运动可视为竖直向下的减速运动，则返回舱在这段时间内（　　）
A．动能不变 B．重力势能不变
C．机械能减小 D．所受重力不做功
2．如图，金属小球放在a处，然后让它从静止沿光滑轨道滚下，先后经b、c、d、b'、e(b，b'均在轨道最低点)各点。若不计阻力，下列有关分析正确的是（　　）
A．在c点时，小球只具有势能
B．在e点时，小球只具有势能
C．从a→b与c→b'，小球两次到达最低点时具有的动能相同
D．因轨道对小球有支持力，故滚动过程中小球的机械能不守恒
3．如图所示为人造卫星沿椭圆轨道绕地球运动示意图。下列关于卫星运动的近地点和远地点的说法正确的是（　　）
A．从近地点到远地点，卫星动能增加
B．从远地点到近地点，卫星势能增加
C．卫星在绕地运动过程中机械能守恒
D．卫星在近地点的速度小，远地点速度大
4．2022年11月，我国首款齿轨列车上线。该齿轨列车能以40千米/时匀速登上48°的斜坡(如图)。这一过程中，齿轨列车的（　　） 21·世纪*教育网
A．动能增大 B．动能减小
C．重力势能增大 D．重力势能减小
5．在2022年北京冬奥会女子自由式滑雪大跳台比赛中，我国运动员谷爱凌在最后一跳突破个人极限勇夺冠军。比赛时，她在腾空后继续向上的过程中，如果不计空气阻力，下列说法正确的是（　　）
A．动能不变，重力势能不变，机械能不变
B．动能增大，重力势能不变，机械能增大
C．动能增大，重力势能减少，机械能减少
D．动能减小，重力势能增大，机械能不变
6．滑板是深受青少年喜欢的一项体育运动。下列滑板模型中，一定无法滑行到滑台C处的是（　　）
A． B．
C． D．
二、填空题
7．图甲中过山车从A点出发，先后经过B、C、D、E点。图乙是过山车在B、C、D、E点的动能和重力势能大小的示意图，则过山车的动能在　 　点最大，B点重力势能的大小　 　(选填 “大于”“小于” 或“等于”) E点动能的大小。在这个过程中，过山车的机械能是　 　 (选填 “变化”或“不变”)的。
8．我国“长剑10”是一种国产新型隐身巡航导弹，主要以巡航状态在稠密的大气层内飞行。下图是“长剑10”的飞行路线图。
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导弹速度v（米／秒） 50 100 150 200
导弹受到的阻力f（牛） 50 200 450 800
俯冲加速阶段：导弹升空后，发动机处于关闭状态，导弹向下俯冲，速度越来越快。这是因为
　 　。
【出处：21教育名师】
巡航飞行阶段：当“巡航状态”时，主发动机的推力与阻力平衡，弹翼的升力与重力平衡后，可以实现远距离发射，超低空高速飞行，精确打击目标，已知该导弹的速度和阻力测试数据如上表。若该导弹在末端巡航飞行过程中以200米／秒的速度匀速直线飞行60秒，求该过程内发动机的推力做功为_______
　 　。
9．如图所示，抛出的乒乓球在空中经过A、B、C三点（没有画出B、C两点），表中记录了球经过这三点的部分信息。（忽略空气阻力）
　 A B C
重力势能/J 0.4 0.4 ①
动能/J 0.8 未记录 1.0
（1）物体所在A点的高度　 　所在B点的高度。（选填“大于”“等于”或“小于”）
（2）表格中，①的数据为　 　。
三、实验探究题
10．小科为了验证物体动能大小是否与物体质量有关，用如图所示的装置进行实验。实验器材：一个用长木板搭成的斜面、三个质量不同的铁球、一块挡板、三块足够厚的橡皮泥。 21cnjy.com
（1）实验时，将质量不同的铁球从同一斜面的同一高度处静止释放，通过观察比较　 　来判断铁球动能大小。 2·1·c·n·j·y
（2）小宁认为小科用三个实心铁球不合理，应调整用相同　 　、质量不相同的铁球做上述实验。
（3）改正后，预期观察到的实验现象是 　。
11．在“探究动能大小与速度的关系”的实验中，小明将质量为m1的小球从斜面上的A点静止释放，小球沿斜面滚下后撞击水平面上的木块，将木块推至虚线位置（如图甲）。然后选择小球从相应的高度静止释放，小球将木块分别推至如图乙和图丙所示的虚线位置。
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（1）实验中，小明通过　 　比较小球动能的大小。
（2）请选择图丁中的器材，在乙图和丙图中斜面的相应位置上，用画图形式将实验补充完整。
（3）小科用图2所示装置来探究，他将小球从斜面的不同高度释放，并记录数据如下表：
组别 1 2 3 4
小球质量／克 4 4 8 36
小球下滑高度／厘米 5 20 20
弹簧的最大压缩长度／厘米 4 8 8 24
根据表中数据，推测第3组时，小球下滑高度为　 　厘米。
四、解答题
12．在北京冬奥会上，中国运动员苏翊鸣勇夺单板滑雪大跳台金牌。如图甲是他在决赛中的部分飞行轨迹，图乙是运动简图。运动员以一定的速度滑过A、B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且AB＝BC（AB、BC两个面粗糙程度相同）。若空气阻力忽略不计，假定运动员滑下AB斜面时重力所做的功全部转化为克服摩擦力所做的功。运动员在运动过程中动能变化的部分曲线图如图丙所示：
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（1）下列选项能正确反应运动员在CD段动能变化曲线的是________。
A．
B．
C．
（2）运动员从A点到D点整个过程中能量是否守恒？请用所学的科学知识进行解释。
答案解析部分
1．C
（1）（2）（3）动能与速度和质量有关，重力势能与质量和高度有关，而机械能=动能+重力势能。
（4）做功的要素：①作用在物体上的力；②物体在力的方向上通过的距离。
2-1-c-n-j-y
返回舱打开降落伞后到着陆前，其运动可视为竖直向下的减速运动，即质量不变，速度减小，则动能减小；质量不变，高度减小，则重力势能减小。根据“机械能=动能+重力势能”可知，返回舱的机械能减小，故C正确，而A、B错误；
返回舱的重力竖直向下，它在向下的方向上通过了距离，因此重力做功，故D错误。
故选C。21*cnjy*com
2．C
物体由于运动具有的能量叫动能，由于被居高而具有的能量叫重力势能，而机械能=动能+重力势能，据此分析判断。
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A.在c点时，小球被举高具有重力势能，继续向左运动具有动能，故A错误；
B.在e点时，小球被举高具有重力势能，继续向右运动具有动能，故B错误；
C.从a→b与c→b'，由于没有摩擦，因此机械能守恒，即到达最低点时高度相同，则重力势能相同，那么该点时动能相同，故C正确；
D.因轨道对小球有支持力，但是支持力不会造成机械能的损耗，因此滚动过程中小球的机械能守恒，故D错误。
故选C。【版权所有：21教育】
3．C
动能与质量和速度有关，重力势能与质量和高度有关，而机械能=动能+重力势能，据此分析判断。
从近地点到远地点时，卫星的质量不变高度增大，则重力势能增大；质量不变速度减小，则动能减小。由于机械能没有能量损失，因此在运动过程中，卫星的机械能守恒，故A错误，C正确；
从远地点到近地点时，卫星的质量不变高度减小，则重力势能减小；质量不变速度增大，则动能增大。卫星在近地点时重力势能最小而动能最大，在远地点时重力势能最大而动能最小，故B、D错误。
故选C。www-2-1-cnjy-com
4．C
动能与质量和速度有关，重力势能与质量和高度有关，据此分析判断。
该齿轨列车能以40千米/时匀速登上48°的斜坡，即质量不变，速度不变，那么动能不变；质量不变，高度增大，那么重力势能增大，故C正确，而A、B、D错误。
故选C。
5．D
动能与质量和速度有关，重力势能与质量和高度有关，而机械能=动能+重力势能。
她在腾空后继续向上的过程中，如果不计空气阻力，那么质量不变高度增大，则重力势能增大；质量不变，速度减小，则动能减小。根据”机械能=动能+重力势能“可知，她的机械能不变。
故选D。21·cn·jy·com
6．C
运动员在滑台A处由静止自由下滑，不计滑台摩擦和空气阻力，则运动员在整个过程中机械能守恒，只有重力势能和动能的转化。不计滑台摩擦和空气阻力，则运动员在整个过程中机械能守恒；
A.若运动员站立着从A速度为零开始滑行，到达U形滑台另一侧最高位置B点时，若是站立着，则此时重力势能等于A点的重力势能，动能为零。实际上运动员到此点时下蹲，则到达B点时重力势能小于A点，此时动能不为零，所以运动员会继续向前滑行，可能到达C点，故A不合题意；
B.若运动员下蹲从A开始滑行时速度不为零，到达U形滑台另一侧最高位置B点当它站立时，此时A点的重力势能和动能之和可能大于B点时的重力势能，即到达B点时动能不为零，可以继续运动到C点，故B不合题意；
C.若运动员站立着从A速度为零开始滑行，到达U形滑台另一侧最高位置B点时，若是站立着，则此时重力势能等于A点的重力势能，动能为零，即不能继续运动到达C点，故C符合题意；
D.运动员站立着从A速度不为零开始滑行，到达U形滑台另一侧最高位置B点站立着，则A点的重力势能和动能之和可能大于B点，即到达B点时动能不为零，可以继续运动到C点，故D不合题意。
故选C。
7．C；等于；变化
（1）根据图乙提取信息解答；
（2）将E点机械能与B点机械能大小进行比较解答。
（1）根据图乙可知，过山车在C点时斜线条形图最高，则此时动能最大。
（2）B点时阴影条形图的高度与E点时斜线条形图的高度相等，则B点时的重力势能等于E点时的动能。根据“机械能=动能+重力势能”可知，此时E点机械能小于B点机械能，即过山车的机械能是变化的。
8．（1）重力势能减小，动能增大
（2）
（1）动能与质量和速度有关，重力势能与质量和高度有关，根据重力势能和动能的相互转化解答；
（2）首先根据二力平衡的知识计算出导弹飞行受到推力，再根据s=vt计算导弹飞行的距离，最后根据W=Fs计算推力做功。
（1）导弹向下俯冲，速度越来越快，此时质量不变高度减小，则重力势能减小；重力不变，速度增大，则动能增大，那么原因为：重力势能减小，动能增大。
（2）根据表格可知，当导弹的速度为200m/s时，受到的阻力为800N，
根据二力平衡的知识可知，导弹受到的推力F=f=800N；
导弹飞行的距离s=vt=200m/s×60s=12000m；
那么发动机推力做功：W=Fs=800N×12000m=9.6×106J。
9．（1）等于
（2）0.2
（1）重力势能的大小与质量和高度有关；
（2）根据机械能守恒的知识解答。
（1）乒乓球的质量相同，A和B点时重力势能相等，因此A、B两点的高度相等。
（2）忽略空气阻力时，没有机械能的损失，即动能和重力势能的和保持不变。那么①处的数值为：0.4J+0.8J-1J=0.2J。www.21-cn-jy.com
10．（1）橡皮泥的凹陷程度
（2）体积
（3）体积、质量不相同的金属球从同一斜面的同一高度滑下，撞击橡皮泥时橡皮泥的凹陷程度越大
（1）从斜面上滚下来的铁球会撞击水平面上的橡皮泥，且小球的动能越大，则橡皮泥凹陷的程度越大；
（2）铁球的体积大小会影响撞击后橡皮泥的凹陷程度，根据控制变量法的要求可知，此时需要控制铁球的体积相同而改变铁球的质量。
（3）根据控制变量法的要求描述动能大小与质量的关系，并说明对应的现象即可。
（1）实验时，将质量不同的铁球从同一斜面的同一高度处静止释放，通过观察比较橡皮泥的凹陷程度来判断铁球动能大小。
（2）小宁认为小科用三个实心铁球不合理，应调整用相同体积、质量不相同的铁球做上述实验。
（3）动能与质量大小有关，即速度相同时，质量越大，动能越大，因此预期观察到的现象为：体积相同时，质量不相同的金属球从同一斜面的同一高度滑下，质量越大的金属球撞击橡皮泥时橡皮泥的凹陷程度越大。
11．（1）木块被推动的距离
（2）
（3）10
（1）小球从斜面上滚下来，撞击水平面上的木块。木块在水平面上移动，克服摩擦力做功。根据W=fs可知，木块移动距离越大，则小球的动能越大。
（2）根据木块移动的距离确定小球动能的大小，再确定小球在斜面上的高度即可。
（3）根据已有数据分析弹簧被压缩长度与小球质量和下滑高度的数量关系，据此推算“？”的数值。
（1）实验中，小明通过木块被推动的距离比较小球动能的大小。
（2）根据图片可知，探究小球的动能与速度的关系时，需要控制小球的质量相同而改变小球在斜面上的高度。
由于甲中选用小球m1，所以乙和丙都使用m1；
木块在水平面上移动的距离s丙>s乙>s甲，则小球的动能丙>乙>甲，
则小球在斜面上的高度：h丙>h乙（3）比较实验1和2可知，当小球质量相同时，高度增大到原来的4倍时，弹簧压缩长度增大到原来的：倍，即弹簧最大压缩长度与高度的平方根成正比；
比较实验2和4可知，当小球下滑高度相同时，质量增大到原来的9倍时，弹簧压缩的最大长度增大到原来的：倍，即弹簧最大压缩长度与质量的平方根成正比。
那么得到弹簧最大压缩长度：L=a；
将实验2和3代入公式得到：8cm=a；
8cm=a；
解得：h=10cm。21教育名师原创作品
12．（1）C
（2）整个过程中运动员在AB和BC段克服摩擦力做功，CD段只有重力做功，对运动员来说能量不守恒，能量只会发生转化或转移 21*cnjy*com
（1）根据能量转化的知识分析判断。
（2）根据整个过程中的能量变化分析解答。
（1）运动员通过A、B时速度相同，则AB段运动员的动能不变。在BC段，运动员要克服水平面的摩擦力做功，将机械能转化为内能，因此运动员的动能减小。在CD段，运动员处于腾空状态，此时只有重力做功，将重力势能转化为动能，即动能增大。但是由于阻力的存在，最终的动能会小于到达B点时的动能。
故选C。
（2）动员从A点到D点整个过程中能量不守恒，理由是：整个过程中运动员在AB和BC段克服摩擦力做功，CD段只有重力做功，对运动员来说能量不守恒，能量只会发生转化或转移。
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