浙教版科学中考复习优中选优-物理-第28节-机械能
一、单选题
1．（2023九上·上虞期末）如图，在光滑的水平台面上，将一轻弹簧左端固定。右端连接一金属小球，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，小球就在AB间做往复运动（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．弹簧的弹性势能不断减少
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．在任一位置弹簧的弹性势能和小球的动能之和保持不变
2．（2022九上·杭州月考）如图所示，原长为l的橡皮筋一端固定在O点，另一端悬挂一个小钢球，将钢球从О点自由释放，钢球运动到A点后开始向上返回，不计空气阻力，O、A两点间距离为2l。则能反映钢球从О点运动到A点的过程中，其动能E随运动距离s变化的关系图象可能是（ ）
A． B．
C． D．
3．（2023九上·滨江期中）如图（甲）所示，质量不计的弹簧竖直固定在水平面上，t=0时刻，将一金属小球从弹簧正上方某一高度处由静止释放，小球落到弹簧上压缩弹簧到最低点，然后又被弹起离开弹簧，上升到一定高度后再下落，如此反复。通过安装在弹簧下端的压力传感器，测出这一过程弹簧弹力F随时间t变化的图像如图（乙）所示，则（ ）
A．t1时刻小球动能最大
B．t2时刻小球动能最大
C．t2-t3这段时间内，小球的动能先增加后减少
D．t2-t3这段时间内，小球增加的动能等于弹簧减少的弹性势能
4．（2022·镇海模拟）如图所示，一根质量不计的弹簧，上端固定，下端挂一个小g球，小球静止时距地面高度为h，现用力向下拉小球使其与地面接触，然后从静止释放小球，不计空气阻力，且弹簧始终在弹性限度内，则下列说法错误的是（ ）
A．小球上升到最高点时受力方向竖直向下
B．小球上升到距离地面高度为h时，速度最大
C．小球上升过程中，整个系统的势能不断增大
D．小球运动过程中，整个系统的机械能守恒
5．（2023·乐清模拟）如图甲是蹦极运动过程示意图，小明从О点开始下落，OA 长度是弹性绳的自由长度，在B点时他所受弹性绳弹力恰好等于自身重力，C点是下落到达的最低点。蹦极过程中人和弹性绳的能量变化如图乙（忽略空气摩擦的影响)，下列判断正确的是（ ）
A．a图像表示人的重力势能 B．t1时刻人在B点位置
C．t2时刻绳的弹性势能最大 D．t3时刻人的动能为零
6．如图是杂技演员演出时的过程示意图。男演员从甲处用力向上起跳，落下后踩在跷跷板的a端，能把站在b端的女演员弹上乙处。由于存在阻力，故（ ）
A．男演员的质量必须要大于女演员的质量
B．甲处男演员的势能一定要大于乙处女演员的势能
C．男演员离开跳台时的机械能一定大于乙处女演员的势能
D．女演员弹起时的动能与她站在乙处时的机械能相等
7．（2020九下·宁波月考）如图将一小球置于一弹簧的上方，放手后，小球向下运动，到达A位置小球刚好与弹簧接触，到达B位置小球的速度变为零。则对于此过程的分析，下列说法错误的是（ ）
A．从A到B位置过程，小球的部分机械能转化为弹簧的弹性势能
B．从A到B位置过程，小球受到弹力一直变大
C．从A到B位置过程，小球的速度一直在变小，到B位置为零
D．从A到B位置过程，小球开始时受到的弹力小于重力，后来受到的弹力大于重力
8．（2020九上·滨江期末）小明在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与探究(不考虑空气阻力)。让一系于橡皮筋一端的小球从某悬挂点O的正下方P点由静止释放如图甲所示，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：小球下落的速度v与下落高度h的关系如图丙所示。小球从P点下落到A、B、C三点的距离分别是ha、hb、hc。下列说法中正确的是（ ）
A．由乙图可知，此橡皮筋的伸长与拉力不成正比
B．小球从A点运动到C点的过程中，小球下落动能的变化情况是先变大后变小
C．小球从P点运动到B点的过程中，重力势能转化为动能
D．当橡皮筋的伸长量最大时，小球的速度为0，此时小球处于平衡状态
9．（2019九上·婺城期中）如图所示，一轻质弹簧一端系在墙上的O点，自由伸长到B点，今将一小物体m连在弹簧上，并把弹簧压缩到A点，然后释放，小物体能运动到C点静止，物体与水平地面间的摩擦力恒定，下列说法中正确的是（ ）
A．物体从A到B动能越来越大，从B到C动能越来越小
B．物体从A到B动能越来越小，从B到C所受合力不变
C．物体从A到B动能先增大后减小，从B到C动能一直减小
D．物体在B点动能最大
10．（2019·杭州模拟）某同学将同一小球以相同大小的速度按如图两种方法抛掷小球。甲图是竖直上抛，乙图是以一定的角度斜抛小球。忽略运动过程中所受的空气阻力。正确的是（ ）
A．甲图中小球到达的水平高度等于乙图中小球的水平高度。
B．甲图中小球到达地面时的速度大于乙图中小球的速度
C．如乙图中小球到达最高点时突然不受重力，该小球将水平向右匀速直线运动
D．若将两球的质量增大，则两球到达地面时的速度都将比原来的大
11．（2023九上·义乌月考）同一篮球以不同弧线从A点投向B点，空气阻力不可忽略且大小恒定，则下列说法正确的是（ ）
A．从A点到B点，篮球重力势能的增加量弧线l大于弧线2
B．篮球在弧线l和弧线2的最高点的动能都为零
C．篮球沿着两条弧线运动，重力势能均一直增大
D．若篮球在B点的机械能相等，则在A点的机械能弧线l大于弧线2
12．（2023九上·绍兴期中） 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，避险车道相当于一个斜面，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。下列说法正确的是（ ）
A．失控车冲上避险车道时，重力势能减少
B．失控车冲上避险车道时，动能减少
C．下坡路段刹车失灵的大货车动能越来越小
D．大货车冲上避险车道时，动能全部转化为重力势能
13．如图所示为某市轻轨车站的设计方案，与站台连接的轨道有一个个小坡度，这样能有效地提高能量的利用率。对此，下列说法中正确的是（ ）
A．列车进站时动能减小，势能减小
B．列车进站时动能增大，势能增大
C．列车出站时势能减小，动能增大
D．列车出站时势能增大，动能减小
14．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
二、填空题
15．（2020九上·黄岩期中）实验小组的同学用如图所示的装置探究“物体动能大小与质量和速度的关系”。将钢球从某一高度由静止释放，钢球摆到竖直位置时，撞击水平木板上的木块，将木块撞出了一段距离。
（1）通过观察比较木块移动的距离来比较小球动能的大小，这种科学研究的方法与以下选项中的____相同。
A．用磁感线的疏密表示磁体周围磁场的强弱
B．用黄豆和芝麻混合前后的体积变化来研究分子之间有间隙
C．探究压力作用效果与受力面积的关系时控制压力大小相同
D．判断电路中是否有电流可通过电路中灯泡是否发光来确定
（2）实验过程中，让质量不同的钢球从相同高度摆下，记录部分数据如下：
实验次数 钢球质量/g 钢球下摆高度/cm 木块滑行距离/cm
1 20 20 30
2 40 20 58
3 60 20
在第3次实验中，木块被撞后滑出木板，需要重做第3次实验，甲同学建议换用一个较大的木块，乙同学建议换同样材质但较长的木板，丙同学建议降低钢球下摆的高度，丁同学建议换用一个质量为50克钢球。你认为应当采用 的建议。
（3）钢球从最高点摆动到竖直位置的过程中，绳子的拉力对钢球有无做功？并说明原因
16．（2022九上·杭州期中）物体F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，若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 （选填“不变”、“增大”或“减小”）
（2）物体从C点出发，回到A点的过程中，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”之间或“BC之间”）
17．（2020九上·镇海期末）步行是一种简易的健身运动，深受运动爱好者的喜爱。
（1）步行时，落地缓冲阶段鞋底发生形变，离地蹬伸时鞋底恢复原状，这一过程中动能与 相互转化。
（2）如图为步行示意图。当两脚一前一后着地时重心降低，而单脚着地迈步时重心升高，每走一步要克服重力做功。小科质量为 60kg，每分钟行走 100 步，他步行所消耗的功率是 W。
（3）人步行时消耗的能量大于克服自身重力所做功的原因是 。（答一点即可）
18．（2023九上·绍兴期中） 2020年12月，嫦娥五号探测器从月球上采样并顺利返回地球。
如图为返回器的两种返回技术，设计师采用“跳跃式返回”，与“直接进入返回”相比，返回器着陆时的速度更小，请从能量的转化角度分析其原因： ；嫦娥五号抵达月球时却不能采用“跳跃式返回”，其原因是 。
三、实验探究题
19．小明通过下面的实验，研究“动能的大小与物体运动的速度有关”的问题。
（1）质量相同的小球，从斜面上不同高度处自由滚下，小球到达水平面时的速度是 的。（选填“相同”或“不同”）。
实验 1 将小球从斜面顶端自由滚下（图甲），观察到木块被撞出了一段距离。
（2）实验 2 将小球从斜面中间自由滚下（图乙），观察到木块被撞出的距离比实验1的距离 （选填“短”“长”或“相等”）由上述实验现象，我们可以得出结论；同 物体， ，动能越大。
（3）实验3将小球从一光滑斜槽轨道（OAB）O 点自由滚下（图丙），依次经过A、B 两点到达C 点（忽略空气阻力），设A、B两点的机械能分别为EA 和EB，则 EA EB（选填“>”“=”或“<”）。当小球从 B点做斜抛运动到达最高点 C 时，假设小球所受的外力全部消失，则小球将 。
A.沿a 轨迹运动 B.沿b轨迹运动
C.沿c轨迹运动 D. 保持静止
20．（2023九上·衢江期中）小衢同学在探究“重力势能的大小与哪些因素有关”的实验时提出了如下猜想：
猜想一：物体的重力势能大小可能与物体的质量有关。
猜想二：物体的重力势能大小可能与物体所在高度有关。
为了验证上述猜想，他利用小桌子、沙子、质量不同的重物和刻度尺进行实验：如图所示，将小桌子腿朝下放在平整的沙面上，把重物从距桌面某一高度由静止释放，撞击在桌面的中心部位，记录桌腿进入沙子的深度。按上述方案进行实验，其实验数据如表所示。
实验序号 重物质量m/g 重物距桌面高度H/cm 桌腿进入沙子的深度h/cm
① 20 20 1.9
② 20 30 2.9
③ 20 40 3.8
④ 30 20 2.9
⑤ 40 20 4.1
（1）实验中通过比较 来判断物体重力势能的大小。
（2）为了验证猜想一，需要选择表中 （填实验序号）三组实验数据进行分析。
（3）分析表中①②③三组实验数据，可以得出结论 。
四、解答题
21．光滑斜面甲与水平面AB平滑连接，从斜面甲高H处静止释放小球，小球运动到B点静止，如图甲，在AB上的C点平滑拼接另一光滑斜面乙。已知AB＝3AC，如图乙，回答下列问题：
（1）如果小球从斜面甲高H处静止释放，说明小球在乙斜面到达的最大高度h与H的数量关系及理由。
（2）要使小球在乙斜面上到达的最大高度变为2h，小球应在甲斜面上多高处静止释放，并说明理由。
22．（2023九上·绍兴期中） 某同学在探究弹性势能大小与形变量的关系时，猜测弹性势能可能与形变量x成正比，也可能与形变量的平方x2成正比。用如图装置进行探究，将弹簧套在光滑竖直杆上且底端固定在水平面上，刻度尺与杆平行，进行了如下操作：
①弹簧处于自由状态时，读出其上端距水平面的高度h0：
②将中间有孔的小物块套在光滑杆上放于弹簧上端，竖直向下按压物块，读出此时弹簧上端到水平面的高度h1；
③释放小物块，当物块上升到最大高度时，读出物块下端到水平面的高度h2；
④改变弹簧的压缩长度，重复步骤②③，将测出的数据记录在表格中，并计算出弹簧的形变量x、形变量的平方x2和小物块上升的距离Δh；
实验次数 h0/m h1/m h2/m x/m x2/m2 Δh/m
1 0.50 0.40 0.55 0.10 0.01 0.15
2 0.50 0.30 0.90 0.20 0.04 0.60
3 0.50 0.20 1.55 0.30 0.09 1.35
4 0.50 0.10 0.40 0.16
（1）实验中弹簧的形变量x＝ ，弹簧弹性势能大小是通过 来间接反映的；
A.h0﹣h1 B.h2 C.h2﹣ho D.h2﹣h1
（2）该同学根据表中数据分别做出图甲Δh﹣x和图乙Δh﹣x2图象，由此得到的结论是弹簧弹性势能的大小____。
A．与形变量成正比
B．与形变量的平方成正比
C．与形变量无关
（3）若4次实验均未超过弹簧的弹性限度，则表内空白处应填数据为Δh＝ ，h2＝ 。
答案解析部分
1．【答案】D
【知识点】动能和势能的大小变化；动能和势能的转化与守恒
【解析】【分析】（1）光滑的水平台面，且 AO＝OB ，说明没有机械能转化为内能，小球的动能和弹簧的弹性势能守恒。弹簧的弹性势能变小，小球的动能变大。
（2）弹性势能的大小与物体的形变程度有关，形变程度越大，弹性势能越大。
（3）O点是弹簧保持原长时小球的位置，则 AO 段弹簧处于压缩状态， OB 段弹簧处于拉伸状态。小球从A→O，弹簧逐渐恢复原状，形变程度变小，弹性势能变小，转化为小球的动能，小球动能变大，到O点时弹簧恢复原长，势能为0，小球动能最大。从O→B，小球动能转化为弹簧弹性势能，弹簧被拉长，势能变大，小球动能减小。
【解答】A.小球从A位置运动到B位置的过程中，小球的动能先增大后减小，A错误；
B.小球从A位置运动到B位置的过程中，弹簧的弹性势能先减小后增大，B错误；
C.小球运动到O点时的动能最大，弹簧的弹性势能为0 ，C错误；
D.机械能守恒，所以在任一位置弹簧的弹性势能和小球的动能之和保持不变，D正确。
故答案为：D
2．【答案】B
【知识点】动能和势能的大小变化
【解析】【分析】小球下降过程，重力势能转化为动能的过程；小球拉动橡皮筋，小球动能转化为橡皮筋的弹性势能，动能逐渐变小，据此分析小球动能随移动距离变化并做出判断。
【解答】①橡皮筋长为L，小球从初始状态下降至L过程中，重力势能转化为动能，小球做加速运动，动能逐渐变大；
②小球从L继续下降至2L过程中，受到橡皮筋向上的拉力作用；当拉力小于重力时，合力向下，小球仍加速，动能仍然增大；当拉力等于重力时，合力为零，加速停止，此时速度最大，动能达到最大；当拉力大于重力时，合力向上，小球做减速运动，动能逐渐减小，最后变为零；
故选B。
3．【答案】C
【知识点】力与运动的关系；动能和势能的大小变化
【解析】【分析】AB.当合力与运动方向相同时，做加速运动；当合力为零时，加速停止，此时速度最大；
C.根据这段时间内小球速度的变化分析；
D.根据机械能的转化的知识判断。
【解答】 A.t1时刻弹力最小为零，此时刻小球向下运动刚接触弹簧，小球受重力作用。此后在一段时间内，弹力小于重力，合力向下，则依然向下加速。当弹簧和重力相等时，合力为零，此时加速停止，速度达到最大，动能最大，故 A错误；
B.t2时刻，弹力最大，弹簧的压缩量最大，小球运动到最低点，速度等于零，动能为零，故B错误；
C.t2～t3时间内小球处于上升过程，t3时刻小球恰好离开弹簧，此过程小球先做加速运动，当弹簧弹力等于重力时速度最大，之后做减速运动，则动能先增大后减小，故C错误；
D.t2～t3时间内，小球增大的动能和重力势能等于弹簧减小的弹性势能，故D错误。
故选C。
4．【答案】C
【知识点】力与运动的关系；动能和势能的大小变化
【解析】【分析】A.对最高点时小球的受力情况进行判断；
B.根据力与运动的关系分析判断；
CD.注意分析是否有外在能量加入即可。
【解答】A.小球上升到最高点时，受到弹簧向下的弹力和小球自身的重力，受力方向竖直向下，故A不符合题意。
B.释放小球时，小球受弹簧的拉力大于自身的重力，方向竖直向上，小球做加速运动；距离地面为h高度时，弹簧拉力等于重力；与C.地面距离大于h时，小球受到竖直向下的弹力和重力，做减速运动。故在h处速度最大，B不符合题意。
小球上升过程中，速度先变大后变小，动能则先变大后变小，又因系统的机械能守恒，所以系统的势能先变小后变大，故C符合题意。
D.整个系统的机械能为小球的动能、重力势能和弹簧的弹性势能之和，不计空气阻力，故运动过程中系统的机械能守恒，故D不符合题意。
5．【答案】D
【知识点】力与运动的关系；动能和势能的大小变化
【解析】【分析】根据力与运动的关系，动能和重力势能、弹性势能的相互转化分析判断。
【解答】在整个运动过程中，人的质量不变，高度不断降低，则他的重力势能不断减小，因此a图像肯定不表示人的重力势能，故A错误；
在人的重力和弹性绳的拉力相等（B点）之前，人受到的合力始终向下，与运动方向相同，因此人做加速运动。当过了B点之后，拉力大于重力，合力与运动方向相反，此时开始做减速运动，因此a图像为人的动能的变化图像。弹性绳的长度先不变后变大，则弹性势能先不变再变大，故b为弹性势能的变化图像。
t1时刻时，弹性势能开始增大，即此时弹性绳开始伸长，那么此时人应该在A点，故B错误；
t3时刻时弹性绳的弹性势能最大，故C错误；
t3时刻时，弹性绳的弹性势能最大，即人的机械能全部转化为弹性势能，因此此时人的动能为零，故D正确。
故选D。
6．【答案】C
【知识点】动能的影响因素
【解析】【分析】由于存在阻力，那么男女运动员在运动过程中，肯定会有部分机械能转化为内能，据此分析判断。
【解答】A.根据图片可知，男运动员在开始时会向上跳起。如果男演员到达的最高点大于女运动员的最高点，即使男女员的质量相同，那么男演员的重力势能就会大于女演员的重力势能。多余的重力势能用于克服摩擦做功，故A错误；
B.根据图片可知，甲处男演员的高度小于女演员的高度，因此他的势能小于乙处女演员的势能。但是他还要向上跳起。只要他到达的最高点时具有的重力势能大于女演员的势能即可，故B错误；
C.因为运动过程要克服摩擦做功，所以男演员的机械能一定要大于乙处女演员的势能，这样才可能将女演员弹到乙处，故C正确；
D.女演员在向上运动时会克服摩擦做功，因此她弹起时的动能应该大于在乙处时的机械能，故D错误。
故选C。
7．【答案】C
【知识点】力与运动的关系；动能和势能的转化与守恒
【解析】【分析】（1）动能与质量和速度有关，重力势能与质量和高度有关，弹性势能与形变程度的大小有关；
（2）在弹性限度内，弹簧的弹力与形变程度呈正比；
（3）根据能量转化的知识分析；
（4）如果物体受到的合力与运动方向相同，那么做加速运动；如果合力为零，那么加速停止，此时速度最大；如果合力的方向与运动方向相反，那么物体做减速运动。
【解答】当小球到达点B的时候，小球的速度为零，那么它的动能为零；而高度不为零，所以它的重力势能不为零，也就是在B点时它的机械能不为零，因此小球的部分机械能转化为弹簧的弹性势能，故A正确不合题意；
从A到B的过程中，弹簧的形变程度不断增大，所以小球受到的弹力一直变大，故B正确不合题意；
在从A到B的过程中，开始一段时间内，弹力小于重力，合力向下，与运动方向相同，因此做加速运动；后来弹力大于重力，合力向上，因此又做减速运动，故C错误符合题意，D正确不合题意。
故选C。
8．【答案】B
【知识点】平衡力的辨别；弹力；动能和势能的大小变化
【解析】【分析】（1）根据乙图分析判断；
（2）根据丙图确定从A到C的速度变化，进而确定小球的动能变化；
（3）注意分析橡皮筋是否发生形变；
（4）分析小球再c点时的受力情况即可。
【解答】A.根据丙图可知，从0~ha的过程中，速度直线上升，说明此时小球只受到重力，没有受到橡皮筋的弹力，也就是说橡皮筋没有受力拉力，自然这段距离内拉力为零。根据乙图可知，此后橡皮筋的伸长越大，拉力越大，因此伸长与拉力成正比，故A错误；
B.根据丙图可知，从A到C的过程中，小球速度先增大后减小，因此动能先变大后变小，故B正确；
C.小球从P到A的过程中，橡皮筋没有伸长，因此重力势能转化为动能；从A到B，橡皮筋伸长，重力势能转化为小球的动能和橡皮筋的弹性势能，故C错误；
当橡皮筋的伸长量最大时，此时小球受到的弹力最大，且大于重力，因此合力不为零，没有处于平衡状态，故D错误。
故选B。
9．【答案】C
【知识点】力与运动的关系；动能和势能的大小变化
【解析】【分析】当物体受到的合力与运动方向相同时，做加速运动；当物体受到的合力与运动方向相反时，做减速运动，据此判断动能的变化。
【解答】当物体从A到B时，它受到向右的弹力和向左的摩擦力。在开始的一段时间内，弹力大于摩擦力，合力向右，因此物体m做加速运动；当弹力和摩擦力相等时，合力为0，物体m的加速停止，此时速度最大，动能最大；在从这点到达B点这段时间内，弹力逐渐减小为0，合力向左，物体做减速运动；当从B点到C点的过程中，弹力和摩擦力都向左，即合力向左，那么物体m一直做减速运动，直到速度为0。
物体从A到B的过程中，由于弹力和摩擦力相等的点在二者之间，所以物体的速度先增大后减小，即动能先增大后减小；从B到C时，弹簧形变增大，弹力增大，因此合力变大；但速度变小，因此动能减小，故A、B、D错误，而C正确。
故选C。
10．【答案】C
【知识点】牛顿第一定律；动能和势能的转化与守恒
【解析】【分析】（1）小球在升空过程中，动能转化为重力势能；
（2）当小球质量相同时，它的动能大，运动速度就大；
（3）一起物体在不受外力左右时，总保持静止状态或匀速直线运动状态，这就是牛顿第一运动定律；
（4）物体到达地面的速度与质量无关，只与它下降的高度和出手时的速度有关。
【解答】A.小球在升空过程中，动能转化为重力势能，因此小球到达的高度由它在竖直方向上的速度大小有关。因为甲图中小球竖直方向的速度大于乙图小球竖直方向上的速度，所有甲图中小球达到的高度大于乙图中小球的高度，故A错误；
B.不计空气阻力，两个小球机械能守恒，它们出手时的重力势能和动能相同，因此到达地面时动能相等，那么速度相等，故B错误；
C.根据牛顿第一定律，乙图中小球到达最高点时突然不受重力，该小球将水平向右匀速直线运动，故C正确；
D.两球到达地面时的速度与它们的质量无关，故D错误。
故选C。
11．【答案】D
【知识点】动能和势能的大小变化
【解析】【分析】AC.重力势能与质量和高度有关；
B.主要最高点时水平方向的速度是否为零；
D.根据机械能和内能的转化分析判断。
【解答】A.从A到B点时，篮球的高度增加量相等，则重力势能的增加量相同，故A错误；
B.篮球在最高点时竖直方向速度为零，而水平方向速度不为零，故B错误；
C.篮球的高度先增大后减小，则重力势能先增大后减小，故C错误；
D.根据图片可知，弧线1的路程更长，克服摩擦做功越多，即消化的机械能越多，而到达B点时机械能相等，则A点时机械能弧线1大于弧线2，故D正确。
故选D。
12．【答案】B
【知识点】动能和势能的大小变化
【解析】【分析】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。
【解答】A.失控车冲上避险车道时，高度增大，则重力势能增大，故A错误；
B.失控车冲上避险车道时，动能转化为重力势能，即动能减小，故B正确，D错误；
C.下坡路段刹车失灵的大货车的速度不断变大，则动能越来越大，故C错误。
故选B。
13．【答案】C
【知识点】动能和势能的大小变化
【解析】【分析】动能与质量和速度有关，而重力势能与质量和高度有关，据此分析判断。
【解答】根据图片可知，当列车进站时高度逐渐增大，则重力势能增大；速度减小，动能减小。当列车出站时高度逐渐减小，则重力势能减小；速度增大，动能增大，故C正确，而A、B、D错误。
故选C。
14．【答案】B
【知识点】势能的影响因素
【解析】【分析】AB.弹性势能大小与物体发生弹性形变大小的程度有关；
CD.重力势能与质量和高低有关。
【解答】A.把压缩的弹簧放松，它的长度增加，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，形变程度越大，则它的势能也越大，故B正确；
C.树上的两个苹果，位置高的质量小，位置低的质量大，那么二者的势能可能相同，故C错误；
D.正在下落的两个铅球，5千克的铅球高度小，4千克的铅球高度大，则二者重力势能可能相同，故D错误。
故选B。
15．【答案】（1）D
（2）乙丁
（3）没有，绳子的拉力与钢球运动方向垂直
【知识点】实验探究的其他思想方法；力是否做功的判断；动能的影响因素
【解析】【分析】转换法主要是指在保证效果相同的前提下，将不可见、不易见的现象转换成可见、易见的现象
当力的方向与运动方向相同时，力做正功；当力的方向与运动方向相反时，力做负功；当力的方向与运动方向垂直时，力不做功
【解答】（1） 通过观察比较木块移动的距离来比较小球动能的大小是转换法
A. 用磁感线的疏密表示磁体周围磁场的强弱，是建立模型，A错误
B. 用黄豆和芝麻混合前后的体积变化来研究分子之间有间隙，是类比法，B错误
C. 探究压力作用效果与受力面积的关系时控制压力大小相同，用了控制变量法，C错误
D. 用灯泡是否发光来确定电路中是否有电流，是转换法，D正确
故选D
（2）木块被撞后滑出木板，说明木板不够长，或者是动能太大了，因此可以换相同材质较长的木板，也可以减少钢球的质量，由于本实验控制钢球下摆高度相同，因此不能降低钢球下摆的高度，故应采用乙丁的建议
（3） 钢球运动的过程中运动方向为圆弧切线的方向，绳子拉力方向为沿着绳子的方向，绳子的拉力与钢球运动方向垂直，因此不做功
故答案为（1）D （2）乙丁 （3） 没有，绳子的拉力与钢球运动方向垂直
16．【答案】（1）减小
（2）BC之间
（3）B点
【知识点】力与运动的关系；势能的影响因素
【解析】【分析】（1）弹性势能的大小与弹性形变程度的大小有关；
（2）根据力与运动的关系解答；
（3）根据弹性势能的影响因素解答。
【解答】（1）由C到B时，弹簧的形变程度变小，则弹性势能减小。
（2）物体从C到B的过程中，弹力逐渐减小，而受到的摩擦力不变，那么物体受到的合力逐渐减小，则加速度逐渐减小。当弹簧的弹力和摩擦力相等时，合力为零，此时加速度为零，即加速终止，速度达到最大。B点时没有形变，即弹力为零，而位于速度最大的点时弹力肯定大于零，即发生形变，那么物体动能最大的点应该位于BC之间。
（3）当物体静止下来时，弹簧的弹性势能为零，即没有发生形变，那么物体最终停留在B点。
17．【答案】（1）(弹性)势能
（2）50
（3）四肢运动需要消耗能量；身体肌肉的收缩和拉伸需要消耗能量；心脏推动血液循环需要消能量；人体向外散热需要消耗能量
【知识点】功的计算公式的应用；功率计算公式的应用；动能和势能的概念
【解析】【分析】（1）物体由于发生弹性形变而具有的能量叫弹性势能；
（2）首先根据勾股定理计算出迈步时重心到地面的距离，然后将站立时的重心高度与它相减得到重心上升的高度，再根据W总=nW=nGh计算出每分钟作的总功，最后根据计算步行时的功率；
（3）人再步行时，不光克服重力做功，还要肌肉收缩和拉伸、心脏推动血液，同时向外散热，这些都要消耗能量，据此分析解答。
【解答】（1）步行时，落地缓冲阶段鞋底发生形变，离地蹬伸时鞋底恢复原状，这一过程中动能与弹性势能相互转化。
（2）如下图所示，人迈步时重心到地面的距离：；
行走一步重心上升高度：△h=65cm-60cm=5cm=0.05m；
那么每分钟克服重力做功：W总=nW=nGh=60kg×10N/kg×0.05m×100=300J；
他步行的功率：。
（3）人步行时消耗的能量大于克服自身重力所做功的原因是：四肢运动需要消耗能量；身体肌肉的收缩和拉伸需要消耗能量；心脏推动血液循环需要消能量；人体向外散热需要消耗能量。
18．【答案】“跳跃式返回”在首次进入、穿出大气层的过程中，与空气摩擦做功，机械能更多地转化为内能，机械能更小，所以返回器再次进入大气层直至着陆时的速度更小；月球的周围没有大气
【知识点】动能和势能的大小变化
【解析】【分析】当物体在空气中高速运动时，由于不断的与空气摩擦做功，因此机械能会不断转化为内能，从而使机械能减小，据此分析解答。
19．【答案】（1）不同
（2）短；(运动)速度越大
（3）=；A
【知识点】动能的影响因素
【解析】【分析】（1）小球到达斜面底端时的速度与它在斜面上的高度有关，即高度越大，则速度越大；
（2）根据图片比较木块被装出距离大小，确定动能大小，根据控制变量法的要求描述结论；
（3）①根据机械能守恒的知识解答；
②根据图片确定C点时小球的速度方向，然后根据牛顿第一定律的知识分析解答。
【解答】（1） 质量相同的小球，从斜面上不同高度处自由滚下，小球到达水平面时的速度是不同的；
（2）实验 2 将小球从斜面中间自由滚下（图乙），观察到木块被撞出的距离比实验1的距离短。由上述实验现象，我们可以得出结论；同一物体，(运动)速度越大，动能越大。
（3）①轨道光滑，即不受阻力，且忽略空气阻力，因此小球的机械能没有损失，那么EA=EB；
②当小球到达C点时，它的速度沿水平方向，则此时小球受到的外力全部消失时，小球将以消失时的速度大小和方向做匀速直线运动，故选A。
20．【答案】（1）桌腿进入沙子中的深度大小
（2）①④⑤
（3）说明物体质量一定时，物体高度越高，重力势能越大
【知识点】势能的影响因素
【解析】【分析】 本实验运用了转换法，通过桌腿进入沙子的深度来反映了重物具有重力势能的大小；根据控制变量法可知，要验证重力势能的大小与物体所在高度有关，需控制物体的质量相同，高度不同，设计了 ①②③ 组实验，要验证重力势能的大小与物体的质量有关，需控制物体所处的高度相同，质量不同。设计了①④⑤ 组实验。
【解答】 (1)该实验方法是转换法，实验中通过桌腿进入沙子中的深度大小来判断物体重力势能的大小；
(2)要验证猜想一：物体的重力势能与物体的质量有关，要控制物体所处的高度相同，改变物体的质量进行实验，故应选择①④⑤三组数实验据进行分析；
(3)分析①②③组实验数据可得，重物质量一定，重物距离桌面高度越大，桌腿进入沙子的深度越深，说明物体质量一定时，物体高度越高，重力势能越大。
21．【答案】（1）答：从释放点到B点静止，减少的机械能等于在AB水平面上由于摩擦而损失的机械能，因为AB＝3AC，所以在AC上损耗的机械能是AB上的三分之一，所以乙斜面上时机械能比甲斜面上时的机械能少三分之一，故上升的高度h＝ H
（2）解：小球在乙斜面上升高度为2h，即 H，因为AC段上消耗的机械能与第一次相同，即消耗 高度的机械能，所以原来小球在甲斜面上的释放高度是：2h＋ ＝ H
【知识点】动能和势能的转化与守恒
【解析】【分析】根据能量守恒定律分析即可。
（1）小球在水平面上滚动时，由于摩擦力的作用，机械能减小，根据小球在水平面上运动的距离分析小球的能量损失情况；小球的光滑的平面上运动时，能量不会有损失；
（2）根据（1）中的计算方法进行计算。
22．【答案】（1）A；D
（2）B
（3）2.40；2.50
【知识点】势能的影响因素
【解析】【分析】（1）弹簧的形变量等于弹簧的原长与形变后的长度之差；在物体质量不变的情况下，弹性势能大小通过物体上升的高度来反映；
（2）根据图像的形状分析得出结论；
（3）根据△h与x2的数量关系计算△h大小，根据△h的计算方法计算h2的数值。
【解答】（1）弹簧的形变量等于弹簧的原长与形变后的长度之差，即x＝h0﹣h1 ，故选A；
在物体质量不变的情况下，弹性势能大小通过物体上升的高度，即△h=h2﹣h1，故选D。
（2）根据图乙可知，物体高度的增大量随弹簧形变量的平方变化的图像为一条通过坐标原点的斜线，因此弹簧弹性势能的大小与形变量的平方成正比，故选B。
（3）根据上面的分析可知，第4次实验时形变量的平方是第1次实验时形变量平方的16倍，则前者升高的高度就是后者的16倍，即：△h=0.15m×16=2.4m；
根据△h=h2﹣h1得到：2.4m=h2﹣0.1m，解得：h2=2.50m。
1 / 1浙教版科学中考复习优中选优-物理-第28节-机械能
一、单选题
1．（2023九上·上虞期末）如图，在光滑的水平台面上，将一轻弹簧左端固定。右端连接一金属小球，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，小球就在AB间做往复运动（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．弹簧的弹性势能不断减少
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．在任一位置弹簧的弹性势能和小球的动能之和保持不变
【答案】D
【知识点】动能和势能的大小变化；动能和势能的转化与守恒
【解析】【分析】（1）光滑的水平台面，且 AO＝OB ，说明没有机械能转化为内能，小球的动能和弹簧的弹性势能守恒。弹簧的弹性势能变小，小球的动能变大。
（2）弹性势能的大小与物体的形变程度有关，形变程度越大，弹性势能越大。
（3）O点是弹簧保持原长时小球的位置，则 AO 段弹簧处于压缩状态， OB 段弹簧处于拉伸状态。小球从A→O，弹簧逐渐恢复原状，形变程度变小，弹性势能变小，转化为小球的动能，小球动能变大，到O点时弹簧恢复原长，势能为0，小球动能最大。从O→B，小球动能转化为弹簧弹性势能，弹簧被拉长，势能变大，小球动能减小。
【解答】A.小球从A位置运动到B位置的过程中，小球的动能先增大后减小，A错误；
B.小球从A位置运动到B位置的过程中，弹簧的弹性势能先减小后增大，B错误；
C.小球运动到O点时的动能最大，弹簧的弹性势能为0 ，C错误；
D.机械能守恒，所以在任一位置弹簧的弹性势能和小球的动能之和保持不变，D正确。
故答案为：D
2．（2022九上·杭州月考）如图所示，原长为l的橡皮筋一端固定在O点，另一端悬挂一个小钢球，将钢球从О点自由释放，钢球运动到A点后开始向上返回，不计空气阻力，O、A两点间距离为2l。则能反映钢球从О点运动到A点的过程中，其动能E随运动距离s变化的关系图象可能是（ ）
A． B．
C． D．
【答案】B
【知识点】动能和势能的大小变化
【解析】【分析】小球下降过程，重力势能转化为动能的过程；小球拉动橡皮筋，小球动能转化为橡皮筋的弹性势能，动能逐渐变小，据此分析小球动能随移动距离变化并做出判断。
【解答】①橡皮筋长为L，小球从初始状态下降至L过程中，重力势能转化为动能，小球做加速运动，动能逐渐变大；
②小球从L继续下降至2L过程中，受到橡皮筋向上的拉力作用；当拉力小于重力时，合力向下，小球仍加速，动能仍然增大；当拉力等于重力时，合力为零，加速停止，此时速度最大，动能达到最大；当拉力大于重力时，合力向上，小球做减速运动，动能逐渐减小，最后变为零；
故选B。
3．（2023九上·滨江期中）如图（甲）所示，质量不计的弹簧竖直固定在水平面上，t=0时刻，将一金属小球从弹簧正上方某一高度处由静止释放，小球落到弹簧上压缩弹簧到最低点，然后又被弹起离开弹簧，上升到一定高度后再下落，如此反复。通过安装在弹簧下端的压力传感器，测出这一过程弹簧弹力F随时间t变化的图像如图（乙）所示，则（ ）
A．t1时刻小球动能最大
B．t2时刻小球动能最大
C．t2-t3这段时间内，小球的动能先增加后减少
D．t2-t3这段时间内，小球增加的动能等于弹簧减少的弹性势能
【答案】C
【知识点】力与运动的关系；动能和势能的大小变化
【解析】【分析】AB.当合力与运动方向相同时，做加速运动；当合力为零时，加速停止，此时速度最大；
C.根据这段时间内小球速度的变化分析；
D.根据机械能的转化的知识判断。
【解答】 A.t1时刻弹力最小为零，此时刻小球向下运动刚接触弹簧，小球受重力作用。此后在一段时间内，弹力小于重力，合力向下，则依然向下加速。当弹簧和重力相等时，合力为零，此时加速停止，速度达到最大，动能最大，故 A错误；
B.t2时刻，弹力最大，弹簧的压缩量最大，小球运动到最低点，速度等于零，动能为零，故B错误；
C.t2～t3时间内小球处于上升过程，t3时刻小球恰好离开弹簧，此过程小球先做加速运动，当弹簧弹力等于重力时速度最大，之后做减速运动，则动能先增大后减小，故C错误；
D.t2～t3时间内，小球增大的动能和重力势能等于弹簧减小的弹性势能，故D错误。
故选C。
4．（2022·镇海模拟）如图所示，一根质量不计的弹簧，上端固定，下端挂一个小g球，小球静止时距地面高度为h，现用力向下拉小球使其与地面接触，然后从静止释放小球，不计空气阻力，且弹簧始终在弹性限度内，则下列说法错误的是（ ）
A．小球上升到最高点时受力方向竖直向下
B．小球上升到距离地面高度为h时，速度最大
C．小球上升过程中，整个系统的势能不断增大
D．小球运动过程中，整个系统的机械能守恒
【答案】C
【知识点】力与运动的关系；动能和势能的大小变化
【解析】【分析】A.对最高点时小球的受力情况进行判断；
B.根据力与运动的关系分析判断；
CD.注意分析是否有外在能量加入即可。
【解答】A.小球上升到最高点时，受到弹簧向下的弹力和小球自身的重力，受力方向竖直向下，故A不符合题意。
B.释放小球时，小球受弹簧的拉力大于自身的重力，方向竖直向上，小球做加速运动；距离地面为h高度时，弹簧拉力等于重力；与C.地面距离大于h时，小球受到竖直向下的弹力和重力，做减速运动。故在h处速度最大，B不符合题意。
小球上升过程中，速度先变大后变小，动能则先变大后变小，又因系统的机械能守恒，所以系统的势能先变小后变大，故C符合题意。
D.整个系统的机械能为小球的动能、重力势能和弹簧的弹性势能之和，不计空气阻力，故运动过程中系统的机械能守恒，故D不符合题意。
5．（2023·乐清模拟）如图甲是蹦极运动过程示意图，小明从О点开始下落，OA 长度是弹性绳的自由长度，在B点时他所受弹性绳弹力恰好等于自身重力，C点是下落到达的最低点。蹦极过程中人和弹性绳的能量变化如图乙（忽略空气摩擦的影响)，下列判断正确的是（ ）
A．a图像表示人的重力势能 B．t1时刻人在B点位置
C．t2时刻绳的弹性势能最大 D．t3时刻人的动能为零
【答案】D
【知识点】力与运动的关系；动能和势能的大小变化
【解析】【分析】根据力与运动的关系，动能和重力势能、弹性势能的相互转化分析判断。
【解答】在整个运动过程中，人的质量不变，高度不断降低，则他的重力势能不断减小，因此a图像肯定不表示人的重力势能，故A错误；
在人的重力和弹性绳的拉力相等（B点）之前，人受到的合力始终向下，与运动方向相同，因此人做加速运动。当过了B点之后，拉力大于重力，合力与运动方向相反，此时开始做减速运动，因此a图像为人的动能的变化图像。弹性绳的长度先不变后变大，则弹性势能先不变再变大，故b为弹性势能的变化图像。
t1时刻时，弹性势能开始增大，即此时弹性绳开始伸长，那么此时人应该在A点，故B错误；
t3时刻时弹性绳的弹性势能最大，故C错误；
t3时刻时，弹性绳的弹性势能最大，即人的机械能全部转化为弹性势能，因此此时人的动能为零，故D正确。
故选D。
6．如图是杂技演员演出时的过程示意图。男演员从甲处用力向上起跳，落下后踩在跷跷板的a端，能把站在b端的女演员弹上乙处。由于存在阻力，故（ ）
A．男演员的质量必须要大于女演员的质量
B．甲处男演员的势能一定要大于乙处女演员的势能
C．男演员离开跳台时的机械能一定大于乙处女演员的势能
D．女演员弹起时的动能与她站在乙处时的机械能相等
【答案】C
【知识点】动能的影响因素
【解析】【分析】由于存在阻力，那么男女运动员在运动过程中，肯定会有部分机械能转化为内能，据此分析判断。
【解答】A.根据图片可知，男运动员在开始时会向上跳起。如果男演员到达的最高点大于女运动员的最高点，即使男女员的质量相同，那么男演员的重力势能就会大于女演员的重力势能。多余的重力势能用于克服摩擦做功，故A错误；
B.根据图片可知，甲处男演员的高度小于女演员的高度，因此他的势能小于乙处女演员的势能。但是他还要向上跳起。只要他到达的最高点时具有的重力势能大于女演员的势能即可，故B错误；
C.因为运动过程要克服摩擦做功，所以男演员的机械能一定要大于乙处女演员的势能，这样才可能将女演员弹到乙处，故C正确；
D.女演员在向上运动时会克服摩擦做功，因此她弹起时的动能应该大于在乙处时的机械能，故D错误。
故选C。
7．（2020九下·宁波月考）如图将一小球置于一弹簧的上方，放手后，小球向下运动，到达A位置小球刚好与弹簧接触，到达B位置小球的速度变为零。则对于此过程的分析，下列说法错误的是（ ）
A．从A到B位置过程，小球的部分机械能转化为弹簧的弹性势能
B．从A到B位置过程，小球受到弹力一直变大
C．从A到B位置过程，小球的速度一直在变小，到B位置为零
D．从A到B位置过程，小球开始时受到的弹力小于重力，后来受到的弹力大于重力
【答案】C
【知识点】力与运动的关系；动能和势能的转化与守恒
【解析】【分析】（1）动能与质量和速度有关，重力势能与质量和高度有关，弹性势能与形变程度的大小有关；
（2）在弹性限度内，弹簧的弹力与形变程度呈正比；
（3）根据能量转化的知识分析；
（4）如果物体受到的合力与运动方向相同，那么做加速运动；如果合力为零，那么加速停止，此时速度最大；如果合力的方向与运动方向相反，那么物体做减速运动。
【解答】当小球到达点B的时候，小球的速度为零，那么它的动能为零；而高度不为零，所以它的重力势能不为零，也就是在B点时它的机械能不为零，因此小球的部分机械能转化为弹簧的弹性势能，故A正确不合题意；
从A到B的过程中，弹簧的形变程度不断增大，所以小球受到的弹力一直变大，故B正确不合题意；
在从A到B的过程中，开始一段时间内，弹力小于重力，合力向下，与运动方向相同，因此做加速运动；后来弹力大于重力，合力向上，因此又做减速运动，故C错误符合题意，D正确不合题意。
故选C。
8．（2020九上·滨江期末）小明在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与探究(不考虑空气阻力)。让一系于橡皮筋一端的小球从某悬挂点O的正下方P点由静止释放如图甲所示，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：小球下落的速度v与下落高度h的关系如图丙所示。小球从P点下落到A、B、C三点的距离分别是ha、hb、hc。下列说法中正确的是（ ）
A．由乙图可知，此橡皮筋的伸长与拉力不成正比
B．小球从A点运动到C点的过程中，小球下落动能的变化情况是先变大后变小
C．小球从P点运动到B点的过程中，重力势能转化为动能
D．当橡皮筋的伸长量最大时，小球的速度为0，此时小球处于平衡状态
【答案】B
【知识点】平衡力的辨别；弹力；动能和势能的大小变化
【解析】【分析】（1）根据乙图分析判断；
（2）根据丙图确定从A到C的速度变化，进而确定小球的动能变化；
（3）注意分析橡皮筋是否发生形变；
（4）分析小球再c点时的受力情况即可。
【解答】A.根据丙图可知，从0~ha的过程中，速度直线上升，说明此时小球只受到重力，没有受到橡皮筋的弹力，也就是说橡皮筋没有受力拉力，自然这段距离内拉力为零。根据乙图可知，此后橡皮筋的伸长越大，拉力越大，因此伸长与拉力成正比，故A错误；
B.根据丙图可知，从A到C的过程中，小球速度先增大后减小，因此动能先变大后变小，故B正确；
C.小球从P到A的过程中，橡皮筋没有伸长，因此重力势能转化为动能；从A到B，橡皮筋伸长，重力势能转化为小球的动能和橡皮筋的弹性势能，故C错误；
当橡皮筋的伸长量最大时，此时小球受到的弹力最大，且大于重力，因此合力不为零，没有处于平衡状态，故D错误。
故选B。
9．（2019九上·婺城期中）如图所示，一轻质弹簧一端系在墙上的O点，自由伸长到B点，今将一小物体m连在弹簧上，并把弹簧压缩到A点，然后释放，小物体能运动到C点静止，物体与水平地面间的摩擦力恒定，下列说法中正确的是（ ）
A．物体从A到B动能越来越大，从B到C动能越来越小
B．物体从A到B动能越来越小，从B到C所受合力不变
C．物体从A到B动能先增大后减小，从B到C动能一直减小
D．物体在B点动能最大
【答案】C
【知识点】力与运动的关系；动能和势能的大小变化
【解析】【分析】当物体受到的合力与运动方向相同时，做加速运动；当物体受到的合力与运动方向相反时，做减速运动，据此判断动能的变化。
【解答】当物体从A到B时，它受到向右的弹力和向左的摩擦力。在开始的一段时间内，弹力大于摩擦力，合力向右，因此物体m做加速运动；当弹力和摩擦力相等时，合力为0，物体m的加速停止，此时速度最大，动能最大；在从这点到达B点这段时间内，弹力逐渐减小为0，合力向左，物体做减速运动；当从B点到C点的过程中，弹力和摩擦力都向左，即合力向左，那么物体m一直做减速运动，直到速度为0。
物体从A到B的过程中，由于弹力和摩擦力相等的点在二者之间，所以物体的速度先增大后减小，即动能先增大后减小；从B到C时，弹簧形变增大，弹力增大，因此合力变大；但速度变小，因此动能减小，故A、B、D错误，而C正确。
故选C。
10．（2019·杭州模拟）某同学将同一小球以相同大小的速度按如图两种方法抛掷小球。甲图是竖直上抛，乙图是以一定的角度斜抛小球。忽略运动过程中所受的空气阻力。正确的是（ ）
A．甲图中小球到达的水平高度等于乙图中小球的水平高度。
B．甲图中小球到达地面时的速度大于乙图中小球的速度
C．如乙图中小球到达最高点时突然不受重力，该小球将水平向右匀速直线运动
D．若将两球的质量增大，则两球到达地面时的速度都将比原来的大
【答案】C
【知识点】牛顿第一定律；动能和势能的转化与守恒
【解析】【分析】（1）小球在升空过程中，动能转化为重力势能；
（2）当小球质量相同时，它的动能大，运动速度就大；
（3）一起物体在不受外力左右时，总保持静止状态或匀速直线运动状态，这就是牛顿第一运动定律；
（4）物体到达地面的速度与质量无关，只与它下降的高度和出手时的速度有关。
【解答】A.小球在升空过程中，动能转化为重力势能，因此小球到达的高度由它在竖直方向上的速度大小有关。因为甲图中小球竖直方向的速度大于乙图小球竖直方向上的速度，所有甲图中小球达到的高度大于乙图中小球的高度，故A错误；
B.不计空气阻力，两个小球机械能守恒，它们出手时的重力势能和动能相同，因此到达地面时动能相等，那么速度相等，故B错误；
C.根据牛顿第一定律，乙图中小球到达最高点时突然不受重力，该小球将水平向右匀速直线运动，故C正确；
D.两球到达地面时的速度与它们的质量无关，故D错误。
故选C。
11．（2023九上·义乌月考）同一篮球以不同弧线从A点投向B点，空气阻力不可忽略且大小恒定，则下列说法正确的是（ ）
A．从A点到B点，篮球重力势能的增加量弧线l大于弧线2
B．篮球在弧线l和弧线2的最高点的动能都为零
C．篮球沿着两条弧线运动，重力势能均一直增大
D．若篮球在B点的机械能相等，则在A点的机械能弧线l大于弧线2
【答案】D
【知识点】动能和势能的大小变化
【解析】【分析】AC.重力势能与质量和高度有关；
B.主要最高点时水平方向的速度是否为零；
D.根据机械能和内能的转化分析判断。
【解答】A.从A到B点时，篮球的高度增加量相等，则重力势能的增加量相同，故A错误；
B.篮球在最高点时竖直方向速度为零，而水平方向速度不为零，故B错误；
C.篮球的高度先增大后减小，则重力势能先增大后减小，故C错误；
D.根据图片可知，弧线1的路程更长，克服摩擦做功越多，即消化的机械能越多，而到达B点时机械能相等，则A点时机械能弧线1大于弧线2，故D正确。
故选D。
12．（2023九上·绍兴期中） 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，避险车道相当于一个斜面，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。下列说法正确的是（ ）
A．失控车冲上避险车道时，重力势能减少
B．失控车冲上避险车道时，动能减少
C．下坡路段刹车失灵的大货车动能越来越小
D．大货车冲上避险车道时，动能全部转化为重力势能
【答案】B
【知识点】动能和势能的大小变化
【解析】【分析】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。
【解答】A.失控车冲上避险车道时，高度增大，则重力势能增大，故A错误；
B.失控车冲上避险车道时，动能转化为重力势能，即动能减小，故B正确，D错误；
C.下坡路段刹车失灵的大货车的速度不断变大，则动能越来越大，故C错误。
故选B。
13．如图所示为某市轻轨车站的设计方案，与站台连接的轨道有一个个小坡度，这样能有效地提高能量的利用率。对此，下列说法中正确的是（ ）
A．列车进站时动能减小，势能减小
B．列车进站时动能增大，势能增大
C．列车出站时势能减小，动能增大
D．列车出站时势能增大，动能减小
【答案】C
【知识点】动能和势能的大小变化
【解析】【分析】动能与质量和速度有关，而重力势能与质量和高度有关，据此分析判断。
【解答】根据图片可知，当列车进站时高度逐渐增大，则重力势能增大；速度减小，动能减小。当列车出站时高度逐渐减小，则重力势能减小；速度增大，动能增大，故C正确，而A、B、D错误。
故选C。
14．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
【答案】B
【知识点】势能的影响因素
【解析】【分析】AB.弹性势能大小与物体发生弹性形变大小的程度有关；
CD.重力势能与质量和高低有关。
【解答】A.把压缩的弹簧放松，它的长度增加，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，形变程度越大，则它的势能也越大，故B正确；
C.树上的两个苹果，位置高的质量小，位置低的质量大，那么二者的势能可能相同，故C错误；
D.正在下落的两个铅球，5千克的铅球高度小，4千克的铅球高度大，则二者重力势能可能相同，故D错误。
故选B。
二、填空题
15．（2020九上·黄岩期中）实验小组的同学用如图所示的装置探究“物体动能大小与质量和速度的关系”。将钢球从某一高度由静止释放，钢球摆到竖直位置时，撞击水平木板上的木块，将木块撞出了一段距离。
（1）通过观察比较木块移动的距离来比较小球动能的大小，这种科学研究的方法与以下选项中的____相同。
A．用磁感线的疏密表示磁体周围磁场的强弱
B．用黄豆和芝麻混合前后的体积变化来研究分子之间有间隙
C．探究压力作用效果与受力面积的关系时控制压力大小相同
D．判断电路中是否有电流可通过电路中灯泡是否发光来确定
（2）实验过程中，让质量不同的钢球从相同高度摆下，记录部分数据如下：
实验次数 钢球质量/g 钢球下摆高度/cm 木块滑行距离/cm
1 20 20 30
2 40 20 58
3 60 20
在第3次实验中，木块被撞后滑出木板，需要重做第3次实验，甲同学建议换用一个较大的木块，乙同学建议换同样材质但较长的木板，丙同学建议降低钢球下摆的高度，丁同学建议换用一个质量为50克钢球。你认为应当采用 的建议。
（3）钢球从最高点摆动到竖直位置的过程中，绳子的拉力对钢球有无做功？并说明原因
【答案】（1）D
（2）乙丁
（3）没有，绳子的拉力与钢球运动方向垂直
【知识点】实验探究的其他思想方法；力是否做功的判断；动能的影响因素
【解析】【分析】转换法主要是指在保证效果相同的前提下，将不可见、不易见的现象转换成可见、易见的现象
当力的方向与运动方向相同时，力做正功；当力的方向与运动方向相反时，力做负功；当力的方向与运动方向垂直时，力不做功
【解答】（1） 通过观察比较木块移动的距离来比较小球动能的大小是转换法
A. 用磁感线的疏密表示磁体周围磁场的强弱，是建立模型，A错误
B. 用黄豆和芝麻混合前后的体积变化来研究分子之间有间隙，是类比法，B错误
C. 探究压力作用效果与受力面积的关系时控制压力大小相同，用了控制变量法，C错误
D. 用灯泡是否发光来确定电路中是否有电流，是转换法，D正确
故选D
（2）木块被撞后滑出木板，说明木板不够长，或者是动能太大了，因此可以换相同材质较长的木板，也可以减少钢球的质量，由于本实验控制钢球下摆高度相同，因此不能降低钢球下摆的高度，故应采用乙丁的建议
（3） 钢球运动的过程中运动方向为圆弧切线的方向，绳子拉力方向为沿着绳子的方向，绳子的拉力与钢球运动方向垂直，因此不做功
故答案为（1）D （2）乙丁 （3） 没有，绳子的拉力与钢球运动方向垂直
16．（2022九上·杭州期中）物体F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，若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 （选填“不变”、“增大”或“减小”）
（2）物体从C点出发，回到A点的过程中，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”之间或“BC之间”）
【答案】（1）减小
（2）BC之间
（3）B点
【知识点】力与运动的关系；势能的影响因素
【解析】【分析】（1）弹性势能的大小与弹性形变程度的大小有关；
（2）根据力与运动的关系解答；
（3）根据弹性势能的影响因素解答。
【解答】（1）由C到B时，弹簧的形变程度变小，则弹性势能减小。
（2）物体从C到B的过程中，弹力逐渐减小，而受到的摩擦力不变，那么物体受到的合力逐渐减小，则加速度逐渐减小。当弹簧的弹力和摩擦力相等时，合力为零，此时加速度为零，即加速终止，速度达到最大。B点时没有形变，即弹力为零，而位于速度最大的点时弹力肯定大于零，即发生形变，那么物体动能最大的点应该位于BC之间。
（3）当物体静止下来时，弹簧的弹性势能为零，即没有发生形变，那么物体最终停留在B点。
17．（2020九上·镇海期末）步行是一种简易的健身运动，深受运动爱好者的喜爱。
（1）步行时，落地缓冲阶段鞋底发生形变，离地蹬伸时鞋底恢复原状，这一过程中动能与 相互转化。
（2）如图为步行示意图。当两脚一前一后着地时重心降低，而单脚着地迈步时重心升高，每走一步要克服重力做功。小科质量为 60kg，每分钟行走 100 步，他步行所消耗的功率是 W。
（3）人步行时消耗的能量大于克服自身重力所做功的原因是 。（答一点即可）
【答案】（1）(弹性)势能
（2）50
（3）四肢运动需要消耗能量；身体肌肉的收缩和拉伸需要消耗能量；心脏推动血液循环需要消能量；人体向外散热需要消耗能量
【知识点】功的计算公式的应用；功率计算公式的应用；动能和势能的概念
【解析】【分析】（1）物体由于发生弹性形变而具有的能量叫弹性势能；
（2）首先根据勾股定理计算出迈步时重心到地面的距离，然后将站立时的重心高度与它相减得到重心上升的高度，再根据W总=nW=nGh计算出每分钟作的总功，最后根据计算步行时的功率；
（3）人再步行时，不光克服重力做功，还要肌肉收缩和拉伸、心脏推动血液，同时向外散热，这些都要消耗能量，据此分析解答。
【解答】（1）步行时，落地缓冲阶段鞋底发生形变，离地蹬伸时鞋底恢复原状，这一过程中动能与弹性势能相互转化。
（2）如下图所示，人迈步时重心到地面的距离：；
行走一步重心上升高度：△h=65cm-60cm=5cm=0.05m；
那么每分钟克服重力做功：W总=nW=nGh=60kg×10N/kg×0.05m×100=300J；
他步行的功率：。
（3）人步行时消耗的能量大于克服自身重力所做功的原因是：四肢运动需要消耗能量；身体肌肉的收缩和拉伸需要消耗能量；心脏推动血液循环需要消能量；人体向外散热需要消耗能量。
18．（2023九上·绍兴期中） 2020年12月，嫦娥五号探测器从月球上采样并顺利返回地球。
如图为返回器的两种返回技术，设计师采用“跳跃式返回”，与“直接进入返回”相比，返回器着陆时的速度更小，请从能量的转化角度分析其原因： ；嫦娥五号抵达月球时却不能采用“跳跃式返回”，其原因是 。
【答案】“跳跃式返回”在首次进入、穿出大气层的过程中，与空气摩擦做功，机械能更多地转化为内能，机械能更小，所以返回器再次进入大气层直至着陆时的速度更小；月球的周围没有大气
【知识点】动能和势能的大小变化
【解析】【分析】当物体在空气中高速运动时，由于不断的与空气摩擦做功，因此机械能会不断转化为内能，从而使机械能减小，据此分析解答。
三、实验探究题
19．小明通过下面的实验，研究“动能的大小与物体运动的速度有关”的问题。
（1）质量相同的小球，从斜面上不同高度处自由滚下，小球到达水平面时的速度是 的。（选填“相同”或“不同”）。
实验 1 将小球从斜面顶端自由滚下（图甲），观察到木块被撞出了一段距离。
（2）实验 2 将小球从斜面中间自由滚下（图乙），观察到木块被撞出的距离比实验1的距离 （选填“短”“长”或“相等”）由上述实验现象，我们可以得出结论；同 物体， ，动能越大。
（3）实验3将小球从一光滑斜槽轨道（OAB）O 点自由滚下（图丙），依次经过A、B 两点到达C 点（忽略空气阻力），设A、B两点的机械能分别为EA 和EB，则 EA EB（选填“>”“=”或“<”）。当小球从 B点做斜抛运动到达最高点 C 时，假设小球所受的外力全部消失，则小球将 。
A.沿a 轨迹运动 B.沿b轨迹运动
C.沿c轨迹运动 D. 保持静止
【答案】（1）不同
（2）短；(运动)速度越大
（3）=；A
【知识点】动能的影响因素
【解析】【分析】（1）小球到达斜面底端时的速度与它在斜面上的高度有关，即高度越大，则速度越大；
（2）根据图片比较木块被装出距离大小，确定动能大小，根据控制变量法的要求描述结论；
（3）①根据机械能守恒的知识解答；
②根据图片确定C点时小球的速度方向，然后根据牛顿第一定律的知识分析解答。
【解答】（1） 质量相同的小球，从斜面上不同高度处自由滚下，小球到达水平面时的速度是不同的；
（2）实验 2 将小球从斜面中间自由滚下（图乙），观察到木块被撞出的距离比实验1的距离短。由上述实验现象，我们可以得出结论；同一物体，(运动)速度越大，动能越大。
（3）①轨道光滑，即不受阻力，且忽略空气阻力，因此小球的机械能没有损失，那么EA=EB；
②当小球到达C点时，它的速度沿水平方向，则此时小球受到的外力全部消失时，小球将以消失时的速度大小和方向做匀速直线运动，故选A。
20．（2023九上·衢江期中）小衢同学在探究“重力势能的大小与哪些因素有关”的实验时提出了如下猜想：
猜想一：物体的重力势能大小可能与物体的质量有关。
猜想二：物体的重力势能大小可能与物体所在高度有关。
为了验证上述猜想，他利用小桌子、沙子、质量不同的重物和刻度尺进行实验：如图所示，将小桌子腿朝下放在平整的沙面上，把重物从距桌面某一高度由静止释放，撞击在桌面的中心部位，记录桌腿进入沙子的深度。按上述方案进行实验，其实验数据如表所示。
实验序号 重物质量m/g 重物距桌面高度H/cm 桌腿进入沙子的深度h/cm
① 20 20 1.9
② 20 30 2.9
③ 20 40 3.8
④ 30 20 2.9
⑤ 40 20 4.1
（1）实验中通过比较 来判断物体重力势能的大小。
（2）为了验证猜想一，需要选择表中 （填实验序号）三组实验数据进行分析。
（3）分析表中①②③三组实验数据，可以得出结论 。
【答案】（1）桌腿进入沙子中的深度大小
（2）①④⑤
（3）说明物体质量一定时，物体高度越高，重力势能越大
【知识点】势能的影响因素
【解析】【分析】 本实验运用了转换法，通过桌腿进入沙子的深度来反映了重物具有重力势能的大小；根据控制变量法可知，要验证重力势能的大小与物体所在高度有关，需控制物体的质量相同，高度不同，设计了 ①②③ 组实验，要验证重力势能的大小与物体的质量有关，需控制物体所处的高度相同，质量不同。设计了①④⑤ 组实验。
【解答】 (1)该实验方法是转换法，实验中通过桌腿进入沙子中的深度大小来判断物体重力势能的大小；
(2)要验证猜想一：物体的重力势能与物体的质量有关，要控制物体所处的高度相同，改变物体的质量进行实验，故应选择①④⑤三组数实验据进行分析；
(3)分析①②③组实验数据可得，重物质量一定，重物距离桌面高度越大，桌腿进入沙子的深度越深，说明物体质量一定时，物体高度越高，重力势能越大。
四、解答题
21．光滑斜面甲与水平面AB平滑连接，从斜面甲高H处静止释放小球，小球运动到B点静止，如图甲，在AB上的C点平滑拼接另一光滑斜面乙。已知AB＝3AC，如图乙，回答下列问题：
（1）如果小球从斜面甲高H处静止释放，说明小球在乙斜面到达的最大高度h与H的数量关系及理由。
（2）要使小球在乙斜面上到达的最大高度变为2h，小球应在甲斜面上多高处静止释放，并说明理由。
【答案】（1）答：从释放点到B点静止，减少的机械能等于在AB水平面上由于摩擦而损失的机械能，因为AB＝3AC，所以在AC上损耗的机械能是AB上的三分之一，所以乙斜面上时机械能比甲斜面上时的机械能少三分之一，故上升的高度h＝ H
（2）解：小球在乙斜面上升高度为2h，即 H，因为AC段上消耗的机械能与第一次相同，即消耗 高度的机械能，所以原来小球在甲斜面上的释放高度是：2h＋ ＝ H
【知识点】动能和势能的转化与守恒
【解析】【分析】根据能量守恒定律分析即可。
（1）小球在水平面上滚动时，由于摩擦力的作用，机械能减小，根据小球在水平面上运动的距离分析小球的能量损失情况；小球的光滑的平面上运动时，能量不会有损失；
（2）根据（1）中的计算方法进行计算。
22．（2023九上·绍兴期中） 某同学在探究弹性势能大小与形变量的关系时，猜测弹性势能可能与形变量x成正比，也可能与形变量的平方x2成正比。用如图装置进行探究，将弹簧套在光滑竖直杆上且底端固定在水平面上，刻度尺与杆平行，进行了如下操作：
①弹簧处于自由状态时，读出其上端距水平面的高度h0：
②将中间有孔的小物块套在光滑杆上放于弹簧上端，竖直向下按压物块，读出此时弹簧上端到水平面的高度h1；
③释放小物块，当物块上升到最大高度时，读出物块下端到水平面的高度h2；
④改变弹簧的压缩长度，重复步骤②③，将测出的数据记录在表格中，并计算出弹簧的形变量x、形变量的平方x2和小物块上升的距离Δh；
实验次数 h0/m h1/m h2/m x/m x2/m2 Δh/m
1 0.50 0.40 0.55 0.10 0.01 0.15
2 0.50 0.30 0.90 0.20 0.04 0.60
3 0.50 0.20 1.55 0.30 0.09 1.35
4 0.50 0.10 0.40 0.16
（1）实验中弹簧的形变量x＝ ，弹簧弹性势能大小是通过 来间接反映的；
A.h0﹣h1 B.h2 C.h2﹣ho D.h2﹣h1
（2）该同学根据表中数据分别做出图甲Δh﹣x和图乙Δh﹣x2图象，由此得到的结论是弹簧弹性势能的大小____。
A．与形变量成正比
B．与形变量的平方成正比
C．与形变量无关
（3）若4次实验均未超过弹簧的弹性限度，则表内空白处应填数据为Δh＝ ，h2＝ 。
【答案】（1）A；D
（2）B
（3）2.40；2.50
【知识点】势能的影响因素
【解析】【分析】（1）弹簧的形变量等于弹簧的原长与形变后的长度之差；在物体质量不变的情况下，弹性势能大小通过物体上升的高度来反映；
（2）根据图像的形状分析得出结论；
（3）根据△h与x2的数量关系计算△h大小，根据△h的计算方法计算h2的数值。
【解答】（1）弹簧的形变量等于弹簧的原长与形变后的长度之差，即x＝h0﹣h1 ，故选A；
在物体质量不变的情况下，弹性势能大小通过物体上升的高度，即△h=h2﹣h1，故选D。
（2）根据图乙可知，物体高度的增大量随弹簧形变量的平方变化的图像为一条通过坐标原点的斜线，因此弹簧弹性势能的大小与形变量的平方成正比，故选B。
（3）根据上面的分析可知，第4次实验时形变量的平方是第1次实验时形变量平方的16倍，则前者升高的高度就是后者的16倍，即：△h=0.15m×16=2.4m；
根据△h=h2﹣h1得到：2.4m=h2﹣0.1m，解得：h2=2.50m。
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