苏科版九年级上册《12.1 动能 势能 机械能》2023年同步练习卷（含解析）

苏科版九年级上册《12.1 动能 势能 机械能》2023年同步练习卷
一、选择题
1．如图所示，在一个罐子的底和盖各开两个小洞，将小铁块用细绳绑在橡皮筋的中部穿入罐中，会看到它又从斜面底部滚向斜面顶部。下列解释错误的是（　　）
A．罐子向下滚动时，重力势能全部转化为动能
B．罐子向上加速滚动时，弹性势能转化为动能和重力势能
C．罐子在底部开始往回滚时，橡皮筋的弹性势能最大
D．罐子滚动过程中质量不变
2．取一个很轻的圆柱形盒盖，在内侧粘上一个较重的铁球，如图放置在不太陡的斜面上，关于滚动过程下列说法正确的是（　　）
A．由于整体上移，滚动过程中整体的重力势能增加
B．虽然整体上移，但滚动过程中整体的重力势能不增加
C．向上滚动时动能转化为重力势能
D．向上滚动过程可以滚过完整的一圈
3．在中国科技馆的展厅里，摆着一个如图所示，叫做“最速降线”的展品：两个并排轨道的起点高度一样；一个是倾斜的直轨道，另一个是向下弯曲的弧形轨道。将甲、乙两个完全相同的小球同时分别从直轨道和弧形轨道的起点释放，则关于两小球从起点至终点的运动过程中，下列说法正确的是（　　）
A．乙球的重力势能先变小后变大
B．甲球所受重力对甲球做的功比乙球所受重力对乙球做的功少
C．乙球所受重力对乙球做功比甲球所受重力对甲球做功快
D．乙球的动能先增大后减小
4．跳远运动的几个阶段如图所示，则有关运动员机械能的说法错误的是（　　）
A．加速助跑阶段机械能增大
B．起跳时机械能为零
C．经过最高点时重力势能最大
D．下降过程中，重力势能转化为动能
5．如图所示，轻弹簧左端固定，原长时右端位于O点，用力将弹簧压缩Δl的长度（弹簧始终在弹性限度内）后由静止释放k随木块距O点的长度x变化的关系图线中，可能正确的是（　　）
A． B．
C． D．
6．（单选）如图所示是铅球运动员将手中铅球推出后，铅球在空中的运动轨迹。则铅球在空中飞行过程中，其重力势能EK随时间t变化的曲线最接近的是（　　）
A． B．
C． D．
7．如图所示，图乙中图像记录了单摆在摆动过程中摆球的动能、势能及机械能随摆球位置变化的关系，下列判断正确的是（　　）
A．图线a表示势能随位置的变化关系
B．图线b表示机械能随位置的变化关系
C．图线c表示动能随位置的变化关系
D．图像表明摆球在势能和动能的相互转化过程中，机械能不变
8．如图所示，在光滑的水平台面上，一轻弹簧左端固定，O点是弹簧保持原长时小球的位置。压缩弹簧使小球至A位置，然后释放小球（已知AO＝OB）。小球从A位置运动到B位置的过程中，下列判断正确的是（　　）
A．小球的动能不断增加
B．弹簧的弹性势能先变小后变大
C．小球运动到O点时的动能与此时弹簧的弹性势能相等
D．小球的动能先变小后变大
9．某运动员做蹦极运动，如图甲所示，从高处O点开始下落，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（随极过程视为在竖直方向的运动）。下列判断正确的是（　　）
A．从A点到B点过程中运动员加速下落
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．运动员重力大小等于F0
二、填空题
10．如图所示，小球沿半圆形轨道从A到B再到右边最高点C，再返回到左边的最高点D．小球在A点的机械能为100J，小球在C点的机械能为80J，则小球返回到D点时具有的机械能 　 　60J（选填“大于”“等于”“小于”），减小的机械能转化为 　 　能
11．如图所示，A点的高度H大于B点的高度h，让小球从A点由静止开始自由落下（不计空气阻力），则小球由A点运动到O点的过程中，小球的重力势能是 　 　的（填“增大”“不变”或“减小”），小球在B点的机械能 　 　在A点的机械能（填“大于”“等于”或“小于”），小球离开B点后的运动轨迹应该是图中的 　 　曲线。
12．如图甲所示，将一根弹簧和一个质量为1kg的金属球（球上有小孔）套在铁架台的金属杆AB上面。现将小球提到B端后松手，弹簧原来的长度 　 　（选填“大于”、“小于”或“等于”）40cm，在0﹣t1过程中，小球的动能 　 　（选填“增大”、“减小”、“先增大后减小”或“不变”），此过程中小球动能的变化量 　 　（选填“大于”、“小于”或“等于”）重力势能变化量。
13．如图所示，让小球从某高度处由静止开始下落到竖直放置的轻弹簧上，将弹簧压缩至最短。在小球刚接触弹簧时开始测量，则从小球接触弹簧到弹簧被压缩至最短这一过程中，小球动能 　 　，小球的机械能 　 　（以上均填变化情况）。当弹簧被压缩至最短时，小球的速度为0，此时　 　（选填“平衡”或“非平衡”状态）。
14．如图，小球从A点抛出时具有300J的机械能，其中动能为200J，已知B点是最高点，A、C在同一高度，则请问小球在B点的机械能为 　 　J，在C点的重力势能为 　 　J，在D点的动能为 　 　J。
15．下表中给出了一头牛慢步行走和一名中学生百米赛跑时的一些数据。分析数据，可以看出，对物体动能大小影响较大的因素是 　 　，你这样判断的依据是 　 　。
研究对象 质量m/kg 速度v/（m s﹣1） 动能E/J
牛 约600 约0.5 75
中学生 约50 约5 750
16．如图所示，连着弹簧的小球套在水平杆上，弹簧自由伸长时，小球仍能静止。现在大幅度改变小球位置，把小球移至A点后使其静止（不计空气阻力）
（1）此水平连杆装置是 　 　（选填“粗糙的”或“光滑的”）。
（2）小球向右运动过程中速度最大点出现在 　 　（选填“O点”“O点左侧”“O点右侧”或“都有可能”）。
（3）小球最终静止的位置是 　 　（选填“O点”“O点左侧”“O点右侧”或“都有可能”）。
三、实验探究题
17．在同一粗糙水平面固定两个不同斜面，小华同学研究相同的两个小球A、B分别沿不同的斜面运动，用频闪照相机每隔0.1s拍摄了小球滚动时的不同位置，位置间距如图所示。
（1）甲图中A球在斜面上运动的速度 　 　（选填“增大”、“减小”或“不变”），机械能 　 　（选填“增加”、“减小”或“不变”）。
（2）乙图中小球B从2位置运动到4位置的这段时间内平均速度v＝　 　m/s，小球B沿斜面运动过程中的动能 　 　，重力势能 　 　（选填“增大”、“减小”或“不变”）。
（3）若两个小球从斜面上运动到斜面底部时与相同的木块碰撞，碰撞之后图 　 　（选填“甲”或“乙”）中木块运动距离较大。
四、计算题
18．已知物体的重力势能的表达式为Ep＝mgh，动能的表达式为Ek＝mv2，其中m为物体的质量，h为物体距离水平地面的高度，v为物体的运动速度，取10N/kg。如图所示是运动员投掷铅球的场景。运动员在距地面高h＝1.5m处，将质量为4kg的铅球以6m/s的速度沿斜上方抛出
（1）铅球刚被抛出时的动能Ek1和重力势能Ep1；
（2）铅球从抛出到落地的过程中，重力做的功W；
（3）铅球落地前瞬间的动能Ek2。
五、解答题
19．老师利用如图甲所示的装置演示动能与重力势能的相互转化后，小光想：小球在摆动过程中的机械能的大小是否与细线的长度有关呢？为了探究此问题，他设计了以下实验装置：将无弹性的细线上端固定在铁架台上，使小球摆动到最低点时恰好撞击静止在水平桌面上的木块，如图乙所示。（不计细线固定端的摩擦与空气阻力）
（1）小光将长为l的细线拉至水平状态静止时，小球具有的机械能是以 　 　能的形式存在。
（2）释放小球后，木块被小球撞击并在水平桌面上滑动了一段距离s，在此过程中木块克服 　 　力做功。
（3）小光多次改变拴小球的细线长度，并调整细线固定端的位置，每次均将小球拉至细线处于水平状态时自由释放，测出木块被撞击后运动的距离，通过比较运动距离的长短来判断小球具有的机械能大小。请你分析小光的实验方案是否可行？　 　，理由是：　 　。
（4）小光想：细线没有弹性，如果换成长度为l′（l′＜l）的橡皮筋拴住小球（1）问的水平高度静止（如图丙所示），自由释放小球后，那么借助橡皮筋的弹性应该能使木块运动的距离大于s。请你从能量转化的角度分析这一设想是否正确？　 　。
20．总长l为的橡皮筋端固定在O点，另一端悬挂个小钢球，将钢球从O点释放，O和Δ两点间距离为21，如图所示。请用所学知识分析并画出钢球从O点运动到A点的过程中，并作出说明。
苏科版九年级上册《12.1 动能 势能 机械能》2023年同步练习卷
参考答案与试题解析
一、选择题
1．【解答】解：由题意可知，罐子在斜面底部和斜面顶部时的速度为0；
ABC、罐子从不太陡的斜面上滚下，速度先增大后减小，则罐子的重力势能减小，橡皮筋的弹性势能增大（在斜面底端时橡皮筋的弹性势能最大）；
罐子由斜面底部自动滚上去，罐子的高度增大，橡皮筋的弹性形变逐渐减小、动能先增大后减小，即该过程中橡皮筋的弹性势能会转化为罐子的动能和重力势能，BC正确；
D、罐子在滚动的过程中，故D正确。
本题选错误的；
故选：A。
2．【解答】解：盒盖很轻，整体质量集中在铁球上，整体质量不变，重力势能减小。
整体向上滚动时，铁球的重力势能转化为整体的动能。
整体可以看成支点在盒盖和斜面接触点的杠杆，盒盖在铁球重力作用下向斜面上滚动，由于惯性会继续滚动，最终静止。
故选：B。
3．【解答】解：由题意可知，两球的重力相同；
AD、下降过程中乙球的高度不断减小，则乙球的重力势能一直减小，故AD错误；
B、两球的重力相同，终点高度也一样，由W＝Gh可知，故B错误；
C、下降过程中，则乙的速度大，根据P＝Fv可知，即重力对乙球做功更快；
故选：C。
4．【解答】解：A、助跑阶段运动员的速度在增大，重力势能不变，故A正确；
B、起跳时，动能达到最大值，机械能达到最大值；
C、经过最高点时，重力势能最大；
D、下降过程中，动能增大，故D正确。
故选：B。
5．【解答】解：
（1）木块在水平地面上向右滑行的过程中，因接触面的粗糙程度和对地面的压力均不变，
所以，木块受到的摩擦力f大小不变，
木块克服地面摩擦力所做的功W＝fs，
木块从Δl到O点的过程中，x减小，
木块从Δl到（s﹣Δl）的过程中，x增大，
即从Δl到O点、从O到（s﹣Δl）的过程中，故A错误；
（2）从x＝Δl开始运动时，弹簧的弹力大于木块受到的摩擦力，
随着弹簧的伸长量减小，弹簧的弹力减小，所以木块受到的合力减小，
当弹簧的弹力和摩擦力相等时，木块的速度达到最大值，
木块继续向右运动时，弹簧的弹力小于摩擦力，
从O点继续向右运动时，弹簧的弹力向左且逐渐增大，木块做减速运动，
所以，从Δl到O点的过程中，其动能先增大后减小，
从O到（s﹣Δl）的过程中，木块的动能一直减小。
故选：B。
6．【解答】解：铅球在空中向上运动时，由于重力的作用；铅球的质量不变，具有一定的重力势能，高度变大；向下运动的过程中，高度变小，故D正确。
故选：D。
7．【解答】解：A、势能与高度有关，在A，在B点势能最小，故A错误；
B、由图知，只有重力做功，所以图线a表示机械能随位置的变化关系；
C、在A，在B点动能最大，故C错误；
D、单摆在摆动过程中，故D正确。
故选：D。
8．【解答】解：
由题知，O点是弹簧保持原长时小球的位置，OB段弹簧处于拉伸状态；
小球从A运动到O的过程中，弹簧逐渐恢复原状，弹性势能变小，
小球所受弹力方向向右、速度不断增大，此过程中弹性势能转化为动能；
到达O点时，弹簧恢复原长，小球所受弹力为零，动能最大；
小球从O运动到B的过程中，弹簧被拉长，弹性势能变大，
此时小球所受弹力方向向左、速度不断减小，此过程中动能转化为弹性势能；
则小球从A位置运动到B位置的过程中：
AD、小球的动能先增加后减少；
B、弹簧的弹性势能先减少后增大；
C、小球运动到O点时的动能（最大）与此时弹簧的弹性势能（为零）不相等；
故选：B。
9．【解答】解：A、由题知，运动员从A点到B点过程中，所以人的运动速度增大，故A正确；
B、从B点到C点过程中，高度越来越低，故B错误；
C、由图乙可知，t0时刻弹力最大，则绳子的弹性形变是最大的，此时速度为零，故C错误；
D、由图乙可知，说明此时运动员已经静止下来，由图象可知0，故D错误。
故选：A。
二、填空题
10．【解答】解：
由题意可知，小球在与轨道摩擦的过程中，逐渐减小，小球从A点到达B点时，减少了20J，其通过轨道的长度应该比第一次短，即小球的机械能是在80J的基础上，所以小球返回到D点时具有的机械能应该大于60J。
故答案为：大于；内。
11．【解答】解：小球由A点运动到O点的过程中，小球的质量不变，所以重力势能是减小；
不计空气阻力，小球的机械能守恒；
根据题意，小球从A点由静止滑下，整个过程中，a的最高点超过了A点的高度；故a错误；
b点的最高点与A点的高度相同，而在最高点时，所以b图线的机械能大于A点的机械能；
c图线的最高点低于A点，由于在最高点时小球仍运动，故c正确；
小球离开轨道时，由于惯性，故d错误。
故答案为：减小；等于；c。
12．【解答】解：
由图象可知，小球最终会静止在弹簧上，且此时小球的高度为40cm；
由图象可知，小球最终会静止在40cm高的弹簧上，即小球的重力和弹簧对小球的弹力相等1过程中，受力不平衡，向下做加速运动，小球的动能增大；
由图象可知，小球每次弹起的最大高度减小，在0～t5过程中小球重力势能转化为弹簧的弹性势能、小球的动能和内能1过程中小球动能变化量小于重力势能的变化量。
故答案为：大于；增大。
13．【解答】解：
（1）由图丁可知，小球接触弹簧到弹簧被压缩至最短这一过程中，而小球的质量不变。
（2）在下落过程中，小球压缩弹簧对弹簧做功，所以小球的机械能变小。
（3）当弹簧被压缩至最短时，小球的速度为0，小球所受的弹力大于重力，因此。
故答案为：先变大后变小；变小。
14．【解答】解：A点的机械能为300J，不计空气阻力，所以B点的机械能为300J；
A点的重力势能EPA＝300J﹣200J＝100J；又因为C点与A点的高度相同，则C点的重力势能也为100J；
D点的重力势能为零，所以动能为300J。
故答案为：300；100。
15．【解答】解：
由表中数据知，牛的质量是人的质量的12倍，而人的动能远大于牛的动能。
故答案为：速度；因为中学生的质量是牛的十二分之一倍，动能却为牛的十倍。
16．【解答】解：（1）由题意“小幅度向左或向右改变小球位置，小球仍能静止”可知，小球在摩擦力和弹力作用下也能处于静止状态。
（2）小球向右运动过程中，始终受水平向左的摩擦力，向右的弹力大于向左的摩擦力；弹簧的压缩量逐渐减小，当向右的弹力等于向左的摩擦力时，此时弹簧仍处于压缩状态；小球继续向右运动，O处弹力为0N，此时小球在做减速运动。
综上，小球向右运动过程中速度最大点出现在O点左侧。
（3）小球从O点向右运动到最右端过程中，小球的速度减小；弹簧的形变量逐渐增大；该过程中，内能增大。
所以，此过程中小球的动能转化为内能和弹性势能；
最初只有弹簧的弹性势能，若弹性势能全部转化内能（即弹簧最终处于原长）；
若弹性势能没有全部转化内能（还有少量的弹性势能），小球将停在O点的左侧或右侧；
综上，小球最终静止的位置：可能是O点。
故答案为：（1）粗糙的；（2）O点左侧。
三、实验探究题
17．【解答】解：
（1）由甲图可知，A球在相同时间内通过的路程相等，A球在斜面上运动的速度不变（即A球做匀速直线运动）；
A球在斜面上运动时，质量不变，则动能不变，重力势能变小，
而机械能等于动能与势能之和，所以A球的机械能减小；
（2）乙图中小球B从2位置运动到4位置的时间t＝6×0.1s＝7.2s，路程s＝6cm+10cm＝16cm＝8.16m，
这段时间内平均速度v＝＝＝0.8m/s；
由乙图可知，B球在相同时间内通过的路程越来越大，B球在斜面上运动的速度不断变大，
B球在运动过程中质量不变、速度变大；同时，重力势能减小；
（3）由图可知，两个小球从斜面上运动到斜面底端时图乙中的B球速度大（原因是B球在相同时间内通过的路程更长）；
而两木块相同，水平面的粗糙程度相同，对木块做的功多，碰撞之后图乙中木块运动距离较大。
故答案为：（1）不变；减小；增大；（3）乙。
四、计算题
18．【解答】解：（1）铅球刚被抛出时的动能为：Ek1＝mv2＝×4kg×（6m/s）6＝72J；
铅球刚被抛出时的重力势能为：Ep1＝mgh＝4kg×10N/kg×8.5m＝60J；
（2）铅球从抛出到落地的过程中，重力做的功为：W＝Gh＝mgh＝4kg×10N/kg×5.5m＝60J；
（3）出手时的机械能为：E＝Ek1+Ep4＝72J+60J＝132J；
空气阻力忽略不计，铅球落地前的机械能是守恒的保持不变；落地时的高度为0，所以此时动能大小为Ek2＝132J。
答：（1）铅球刚被抛出时的动能为72J、重力势能为60J；
（2）铅球从抛出到落地的过程中，重力做的功为60J；
（3）铅球落地前瞬间的动能为132J。
五、解答题
19．【解答】解：（1）小光将长为l的细线拉至水平状态静止时，小球的速度为0即动能为0，有下落的高度即有重力势能，所以；
（2）木块被小球撞击并在水平桌面上滑动了一段距离s的过程中，水平方向只受到摩擦力的作用；
（3）改变拴小球的细线长度时，小球撞击同一木块后，克服摩擦力做的功越多，而重力势能的大小与高度有关，不能探究小球在摆动过程中的机械能的大小是否与细线的长度有关；
（4）换成长度为l′的橡皮筋拴住小球后，小球下落时重力势能转化为小球动能和橡皮筋的弹性势能，木块获得的机械性能减小，木块运动的距离小于s。
故答案为：
（1）重力势；
（2）摩擦；
（3）不可行；小球到水平桌面的高度不同；
（4）不正确，小球的机械能有一部分转化为橡皮筋的弹性势能，从而使木块运动的距离小于s。
20．【解答】解：橡皮筋长为l，小球从初始状态下降至l过程中，小球做加速运动；
小球从l下降至2l应该分为两个阶段，前一个阶段弹力小于重力，后一个阶段弹力大于重力，最后变为零，最后动能为零；
动能随运动距离变化的大致关系图象如下图。