3.2 机械能 同步练习（含解析）

3.2 机械能同步练习
一 、选择题
1.下列关于物体势能的说法，正确的是( )。
A．把压缩的弹簧放松， 它的长度增加，势能也增加
B．同一根橡皮筋拉得越长，它的势能也越大
C．树上的两个苹果，位置高的一定比位置低的势能大
D．正在下落的两个铅球，5 千克的铅球一定比 4 千克的铅球势能大
2.2020 年 11 月 24 日 4 时 30 分，长征五号运载火箭在中国文昌航天发射场点火升空， 运送嫦娥五号探
测器至地月转移轨道。在运载火箭加速升空的过程中，下列说法正确的是( )
A．动能增大， 势能减小 B．动能不变， 势能增大
C．动能增大， 势能增大 D．动能减小， 势能增大
3.绍兴科技馆二楼展馆内摆放着如图所示的装置，它左低右高的支架上放有一锥体， 支架 A 端连接在 一起，B 端向两侧分开。将锥体从 A 端静止释放，锥体自动沿支架滚向较高的 B 端。不计摩擦， 下列说
法正确的是( )
A．该过程锥体势能不变 B．该过程锥体动能不变
C．该过程能量不守恒 D．该过程锥体势能减小
4.如图为自动垂直升降式车库的停车过程示意图。下列关于汽车匀速上升时的说法， 正确的是( )
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A．动能增加， 重力势能不变 B．动能增加， 重力势能增加
C．动能不变， 重力势能不变 D．动能不变， 重力势能增加
5.如图， 同一物体分别由静止开始沿三个光滑斜面从 A 点滑下， 在到达斜面底部的动能大小为( )
A．B 处动能大 B．C 处动能大
C．D 处动能大 D．B、C、D 处动能一样
6.将 AB 两物体以细线相连并跨过定滑轮，使两物体距离地面相同高度，当由静止自由释放后， A 物体 下降，B 物体上升，假设细线及定滑轮的重量不计，且细线与定滑轮间无摩擦，关于物体运动过程中的
下列说法正确的是( )
A．A 的机械能减少，B 的重力势能减少
B．A 的机械能不变，B 的动能增加
C．A 的机械能减少，B 的动能增加
D．A 的机械能不变，B 的机械能增加
7.2021 年 5 月 29 日， 我国用长征 7 号运载火箭成功发射了天舟二号货运飞船，5 月 30 日， 天舟二号
货运飞船与中国空间站的天和核心仓完成了交会对接。下列说法正确的是( )
A．对接成功后天舟二号货运飞船与天和核心仓处于相对静止状态
B．天舟二号货运飞船加速上升过程中动能转化为重力势能
C．天舟二号货运飞船加速上升过程中重力势能转化为动能
D．天舟二号货运飞船加速上升过程中机械能守恒
8.如图所示， 忽略空气阻力，由空中 A 处释放的小球经过 B、C 两位置时具有相同的( )
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A．速度 B．动能 C．机械能 D．重力势能
9.在高速公路长下坡路段的外侧， 常设有如图所示的避险车道， 供刹车失灵的车辆自救， 当失控车辆
冲上该车道时， 被强制减速停车，下列说法错误的是( )
A．避险车道相当于一个斜面
B．下坡路段刹车失灵的大货车动能越来越大
C．以相同速度行驶时， 大货车比小轿车的动能大
D．大货车冲上避险车道时，动能全部转化为重力势能
10.某运动员做蹦极运动，如图甲所示， 从高处 O 点开始下落，A 点是弹性绳的自由长度， 在 B 点运动 员所受弹力恰好等于重力，C 点是第一次下落到达的最低点。运动员所受弹性绳弹力 F 的大小随时间 t
变化的情况如图乙所示(蹦极过程视为在竖直方向的运动)。下列判断正确的是( )
A．A 点弹性势能大于 B 点弹性势能
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B．从 B 点到 C 点过程中运动员重力势能增大
C．t0 时刻运动员动能最大
D．运动员重力小于 F0
二 、填空题
11.物体由于 而具有的能叫做动能．物体由于 而具有的能叫做重力势能； 物体由
于 发生 而具有的能叫做弹性势能。动能和势能统称为 .
12.下列物体： A 山顶上的石块；B 天空中飞翔的小鸟； C 在操场上滚动的铅球；D．被拉开的弓；E．水
平地面上张弓待发的箭、；F．掷出去的标枪。
①只有动能的是： ；
②只有势能的是： ；
③既有动能又有势能的是： ；
④既没有动能又投有势能的是： 。
13.如图是“探究物体动能大小与哪些因素有关 ”的实验示意图（A 为小球，B 为木块）。在探究小球 动能大小与速度的关系时，应保持小球的 不变。本实验是通过木块 B
来反映小球动能的大小。
三 、实验题
14.如图所示， 是科学兴趣小组同学进行“研究动能的大小 与哪些因素有关 ”的实验装置示意图。实
验中采用的器材有： 斜 面、钢球、木块、刻度尺等。请回答：
（1）实验中是通过观察 来判断钢球动能的大小。
（2）小明同学利用右图实验装置探究“物体的动能大小与质量的关系 ”，他将不同质量的钢球从斜面
任意高度自由滑下， 实验记录数据如下：
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钢球的质量 m/kg 0.1 0.15 0.20 0.25 0.30 0.35 0.40
木块滑行距离 S/m 0.12 0.10 0.12 0.12 0.11 0.13 0.12
根据以上实验数据， 小明得出“物体的动能大小与质量无关 ”的结论。你认为出现此实验现象的主要
原因是 。
（3）小红同学利用上述器材要研究“物体的动能大小跟速度的关系”， 她的具体的操作
是
。
（4）质量和速度哪个对动能的影响较大呢？小强同学借助速度传感器进一步实验， 得出了以下两组
数 据，如表一、表二所示：
表一 (钢球撞击时的速度为 v=8cm/s) 表二(钢球质量为 m=100g)
序号 钢球质量 m (g) 木块滑行距离 S (cm) 序号 钢球撞击速度 V(cm/s) 木块滑行距离 S (cm)
1 100 10 4 8 10
2 200 20 5 16 40
3 300 30 6 24 90
分析这两组数据可以得到的结论是 。
四 、解答题
15.图甲是投掷实心球的场景（不计空气阻力）。小科分析了实心球自脱手至落地的过程的能量转化过 程，画出了其势能的大小随时间变化的曲线如图乙。请你在图丙中再画出此过程中实心球动能的大小
随时间变化的大致曲线并标出 A．B、C 三点， 并说明画此曲线的理由。
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3.2 机械能同步练习答案解析
一 、选择题
1.B
【解析】（1）（2）弹性势能的大小与发生弹性形变的程度有关；
（3）（4）重力势能与质量和高度有关。
A．把压缩的弹簧放松， 它的长度增加，而形变程度减小， 则势能减小， 故 A 错误；
B.同一根橡皮筋拉得越长，它的形程度越大， 则它的势能也越大， 故 B 正确；
C.树上的两个苹果质量大小不确定， 位置高的不一定比位置低的势能大，故 C 错误；
D.正在下落的两个铅球， 由于高度大小未知， 因此 5 千克的铅球不一定比 4 千克的铅球势能大， 故 D
错误。
故选 B。
2.C
【解析】动能与质量和速度有关，重力势能与质量和高度有关。
在运载火箭加速升空的过程中， 火箭的质量不变， 速度增大， 则动能增大； 质量不变， 高度增大，则
重力势能增大， 故 C 正确，而 A．B、D 错误。
故选 C。
3.D
虽然支架左低右高， 但是椎体的重心在左端时高， 右端时低， 则在从 A 到 B 的过程中， 椎体的重心一
直在降低， 即重力势能不断减小，故 A 错误， D 正确；
由于不计摩擦， 因此机械能守恒，故 C 错误；
根据机械能=动能+重力势能可知，该过程中动能增大， 故 B 错误。
故选 D。
4.D
【解析】掌握动能、重力势能的影响因素，用控制变量法，判断动能、重力势能的变化.
汽车匀速上升时，质量不变， 速度不变， 动能不变；质量不变，高度增加， 重力势能增加.故答案为 D.
5.D
【解析】存在动能与势能的相互转化时， 机械能是守恒的。本题中斜面为光滑斜面，说明没有摩擦，
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在铁块下滑过程中只有动能和势能的转化。
光滑斜面说明没有摩擦力，物体在从斜面上滑下时，只存在动能和重力势能的相互转化，机械能是守
恒的。
物体从同一高度上滑下， 重力势能是相等的， 滑下时转化为相同的动能。
故答案为： D
6.C
【解析】（1）动能大小的影响因素： 质量、速度； 质量越大， 速度越大，动能越大。
（2）重力势能大小的影响因素： 质量和高度； 质量越大， 高度越高，势能越大。
（3）机械能是动能与势能之和； 不计摩擦和空气阻力， A．B 两物体组成的整体的机械能守恒。
当由静止自由释放后，A 物体下降， B 物体上升， B 所处的位置升高，速度变大，因此 B 的重力势能增 大， 动能增大， 则 B 的机械能也增大。 细线及定滑轮的重量不计， 且细线与定滑轮间无摩擦，忽略空 气阻力，则在整个过程中，A．B 两物体组成的整体的机械能守恒（即 A．B 的机械能总量保持不变），
由于 B 的机械能增大，所以 A 的机械能减小。
故 C 正确， ABD 错误。
故C。
7.A
【解析】（1）如果物体相对于另一个物体的位置不发生改变， 那么二者为相对静止状态；
（2）（3）动能与质量和速度有关，而重力势能与质量和高度有关， 据此分析二者能量的变化即可；
（4）机械能=动能+重力势能，据此分析判断。
对接成功后，天舟二号货运飞船相对于天和核心仓的位置保持不变，因此二者处于相对静止状态，故 A
正确；
天舟二号货运飞船加速上升过程中， 质量不变，速度增大，则动能增大；质量不变，高度增大， 则重
力势能增大，因此二者不存在转化关系， 故 B、C 错误；
根据“机械能=动能+重力 ”可知，天舟二号货运飞船的机械能增大，故 D 错误。
故选 A.
8.C
【解析】（1）不考虑空气阻力， 机械能守恒； 考虑空气阻力， 机械能转化为内能， 机械能减小， 内能
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增大。
（2）机械能=动能+势能。
（3）动能大小的影响因素：质量、速度。质量越大，速度越大，动能越大。
（4）重力势能大小的影响因素： 质量、被举得高度。质量越大，高度越高， 重力势能越大。
：（1）小球下落过程中， 忽略空气阻力， 机械能守恒。小球质量不变， 高度减小， 重力势能减小。
（2）小球没有发生弹性形变， 不具有弹性势能。机械能=动能+势能。机械能不变，势能减小， 动能增
大，小球质量不变， 速度增大。
故答案为： C
9.D
【解析】（1）根据避险车道的形状判断；
（2）（3）动能与质量和速度有关；
（4）根据能量转化的知识判断。
A．避险车道是一个斜坡，相当于一个斜面，故 A 正确不合题意；
B.下坡路段刹车失灵的大货车的质量不变，速度增大，则动能增大，故 B 正确不合题意；
C.以相同的速度行驶时， 大货车的质量大于小轿车，则大货车的动能大，故 C 正确不合题意；
D.大货册冲上避险车道时，由于车道上布满石子等粗糙物，因此动能转化为重力势能和内能，故 D 错
误符合题意。
故选 D。
10.D
【解析】（1）弹性势能的大小与形变程度的大小有关；
（2）重力势能的大小与质量和高度有关；
（3）根据动能和弹性势能的转化判断；
（4）当运动员静止下来时，根据二力平衡计算运动员的重力。
A．A 点时绳子没有伸长，弹性势能为零；B 点时绳子的形变程度大于 A 点，则弹性势能大于 A 点，故 A
错误；
B.从 B 点到 C 点时， 运动员的高度减小， 则重力势能减小，故 B 错误；
C.根据乙图可知，t0 时刻时，弹性绳的弹力最大， 此时形变最大， 即运动员到达最低点，此时动能全
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部转化为弹性势能， 即动能为零，故 C 错误；
D.根据乙图可知，最终弹性绳受到的弹力小于 F0。由于运动员受到的弹力和自身重力平衡， 则运动员
的重力小于 F0 ，故 D 正确。
故选 D。
二 、填空题
11.运动； 被举高； 弹性形变；机械能
【解析】此题需要通过再现物理概念，填入概念中的关键字句。
物体由于运动而具有的能叫动能；
物体由于被举高而具有的能量叫重力势能；
物体由于发生弹性形变而具有的能叫弹性势能；
机械能是动能和势能的和。
故答案为： 运动；被举高；弹性形变；机械能
12.C；A．D；B、F；E
【解析】一切做机械运动的物体都具有动能。势能包括重力势能和弹性势能，物体由于被举高而具有
的能量叫做重力势能，物体由于发生弹性形变而具有的能量叫做弹性势能。
A 山顶上的石块处于被举高的状态而没有运动，只具有重力势能能；
B 天空中飞翔的小鸟既处于被举高的状态且在运动，既有有动能又有重力势能；
C 在操场上滚动的铅球在运动但没有处于被举高的状态， 只有动能；
D 被拉开的弓处于发生弹性形变的状态但没有运动，只有弹性势能；
E 水平地面上张弓待发的箭既没有形变、也没有被举高， 还没有运动， 所以没有势能和动能；
F 掷出去的标枪被举高且处于运动状态， 既有有动能又有重力势能；
故答案为： C；A．D；B、F；E
13.质量； 被推动的距离大小
【解析】（1）动能的影响因素为质量和速度， 根据控制变量法的要求解答；
（2）小球从斜面上滚下来，撞击水平面上的木块，木块移动克服摩擦力做功，则木块移动的距离越远，
做的功越多，小球的动能越大， 据此分析解答。
（1）根据控制变量法的要求可知，探究小球动能大小与速度的关系时， 应保持小球的质量不变。
（3）本实验是通过木块被推动距离的大小来反映小球动能的大小。
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三 、实验题
14.（1）钢球推动木块运动距离的大小
（2）没有控制钢球进入水平面时速度相同（没有控制钢球从同一高度自由滚下）
（3）将相同质量的钢球从斜面的不同高度由静止开始沿斜面自由滚下， 观察钢球推动木块运动距离的
大小
（4）物体的速度对动能的影响较大
【解析】（1）从斜面上滚下的铁球， 撞击水平面上的木块，木块克服阻力在水平面上移动。根据 W=fs
可知， 木块移动的距离越大，克服阻力做功越多， 则钢球的动能越大。
（2）根据控制变量法的要求可知，探究动能大小与质量的关系时，必须控制钢球到达水平面时的速度
相同。而钢球从斜面上任意高度滑下时， 它到达水平面的速度不同，据此分析解答；
（3）根据控制变量法的要求可知，探究动能与速度的关系时， 必须控制质量相同而改变速度，据此设
计实验步骤；
（4）根据表格数据，比较速度和质量都增大为原来的 2 倍时动能的增大量即可。
（1）实验中是通过观察钢球推动木块运动距离的大小来判断钢球动能的大小。
（2）根据以上实验数据， 小明得出“物体的动能大小与质量无关 ”的结论。我认为出现此实验现象
的主要原因是： 没有控制钢球进入水平面时速度相同（没有控制钢球从同一高度自由滚下）。
（3）小红同学利用上述器材要研究“物体的动能大小跟速度的关系”， 她的具体的操作是： 将相同
质量的钢球从斜面的不同高度由静止开始沿斜面自由滚下，观察钢球推动木块运动距离的大小
（4）根据表格一可知，当钢球的质量增大为原来的 2 倍时，木块滑行距离也变成原来的 2 倍， 即动能
变成原来的 2 倍；
根据表格二可知，当钢球的速度增大为原来的 2 倍时，木块滑行距离变成原来的 4 倍， 即动能变成原
来的 4 倍。
比较可知， 物体的速度对动能的影响较大。
四 、解答题
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(
15.
)理由：
①实心球脱手 A 点时有速度故具有一定的动能；
②A 至 B 过程中，实心球高度增加，一部分动能转化为势能，在 B 时势能达到最大，动能变至最小， 但
由于球还在水平飞行，因此不为 0；
③B 至 C 过程中实心球高度下降，势能转化为动能，C 点时势能为零， 动能达到最大
【解析】（1）不计空气阻力，实心球在运动过程中机械能守恒，即动能和重力势能的和不变；
（2）因为实心球从 A 点抛出，所以动能图像的起点也从 A 点开始；在球上升过程中， 重力势能增大， 动能减小， 达到最高点 B 时， 竖直方向速度为 0，水平方向速度不变，即动能不为 0；在球下降的过程 中， 重力势能减小，动能增大；当球到达 C 点时，重力势能为 0，这时球的动能等于 A 点的动能和重力
势能的和， 肯定大于 A 点原来的动能，据此作图即可。
①实心球脱手 A 点时有速度故具有一定的动能；
②A 至 B 过程中，实心球高度增加，一部分动能转化为势能，在 B 时势能达到最大，动能变至最小， 但
由于球还在水平飞行，因此不为 0；
③B 至 C 过程中实心球高度下降，势能转化为动能，C 点时势能为零， 动能达到最大。如下图：
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