专题二十三 能量的转换--【高效二轮复习】2023-2024学年中考科学二轮复习（浙教版）
一、选择题
1．同学们在体育课进行实心球投掷训练，如图所示，A→B表示实心球离开手之前的运动轨迹，B→C→D表示实心球离开手之后的运动轨迹，空气阻力忽略不计。下列分析正确的是（ ）
A．实心球从B→C的过程中，动能逐渐减小
B．实心球到达最高点C时，将处于静止状态
C．实心球从B→C→D的过程中，没有力对它做功
D．实心球从A→B的过程，说明力可以改变物体的形状
2．小明用可乐瓶制作水火箭，先在瓶中装适量水，然后将带有阀门的金属管插入瓶塞，旋紧瓶塞后用打气筒往瓶里打足气（如图所示）；打开阀门后，水会从尾部的金属管向下喷出，使水火箭竖直向上飞向空中。下列分析正确的是（ ）
A．上升过程中，水火箭瓶内气体的内能减少
B．上升过程中，喷出的水对水火箭有向下的推力
C．下降过程中，水火箭的动能转化为重力势能
D．下降过程中，水火箭的机械能逐渐增大
3．如图所示，小晨用拴在细线下的小球在竖直平面内来回摆动做实验，A、C是小球能摆到的最高点，B点是小球的最低点，忽略空气阻力，下列分析不正确的是（ ）
A．如在B点把绳子剪断，小球此后至落地前的运动状态都将时刻在改变，机械能不变
B．如在D点绳子突然断了，小球不可能落到E点，如果落到E点左侧，则小球脱离绳子后动能先减小后增大
C．小球在整个运动过程中受到2个力的作用，这2个力都对小球做功，其中小球在B点受到平衡力的作用
D．A、C距地面高度相同，小球在A、C两点速度为零，但小球受到的力不平衡
4．（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
5．（2023九上·东阳期中）在刚结束的校运动会中，小科在同一高度以相同的速度将篮球往不同方向分别抛出，篮球运动轨迹如图所示，若不计空气阻力，当篮球落到水平地面时的速度大小关系是（ ）
A．va>vb>vc B．vb>vc>va C．va>vc>vb D．va=vb=vc
6．（2023九上·东阳期中）如图所示，小球以初速度v沿着凹凸不平的地面从a运动到d，小球（ ）
A．在b、d两点动能相等 B．在a、d两点动能一定相等
C．从b到c的过程机械能减少 D．从c到d的过程重力势能减少
7．（2023九上·金华期中）如图是单摆实验，A点的高度大于B点的高度，让小球从A点由静止开始释放，当小球荡到B点位置时绳子突然断裂（不计空气阻力）。则小球离开B点后的运动轨迹最符合实际的是（ ）
A．A B．B C．c D．D
8．（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
9．（2020九上·绍兴月考）“蹦极”是一种富有刺激性的勇敢者的运动项目，如图所示。一根弹性橡皮绳，一端系住人的腰部，另一端系于跳台，当人下落至图中A点时，橡皮绳刚好被伸直，C点是游戏者所能达到的最低点，当人下落至图中B点时，橡皮绳对人的拉力与人受到的重力大小相等。对于游戏者离开跳台到最低点的过程中（不考虑空气阻力），下列说法正确的是（ ）
A．游戏者的动能一直在增加
B．游戏者到达B点时，游戏者的动能增加到最大值
C．游戏者到达C点时，重力势能全部转化为动能
D．游戏者从C点向B点运动的过程中，重力势能转化为动能和弹性势能
10．如图所示，甲、乙和丙是三个完全相同的乒乓球，在离地同一高度处以大小相等的速度v，将三个球分别竖直向下、竖直向上和水平抛出。若在整个运动过程中不计能量损失，则（ ）
A．抛出时甲球的机械能大于其他两个球
B．抛出后乙球的机械能先增大再减小
C．第一次落地时甲球的动能最大，丙球的动能最小
D．落地后第一次反弹到最高点时甲、乙两球的高度相同
二、填空题
11．（2024九下·义乌开学考）如图所示。AB为光滑弧形槽、滑槽底部与水平面平滑连接，BC段是粗糙程度相同的平面，CD段是光滑平面，一个质量为m的小球从滑槽A处由静止开始下衔、运动到C处挤压弹簧，D处为弹簧被挤压到最短长度（弹簧能恢复到原来位置，不计碰撞时的能量损失）。第1次反弹后能沿着弧形墙上升到h/2处（不计空气阻力）。请回答：
（1）小球由A到B的过程中，机械能 （填“守恒”“不守恒”）．
（2）整个过程中。小球速度最大值位于第一次经过 （填“A”、“B”、“C”或“D"）点时。
（3）小球第一次由B到C的过程中，克服摩擦力做功 （用相应的字母表示）。
12．（2021九上·嵊州期末）同一小球以同样的速度v沿着与水平方向成θ角斜向上抛出，甲图表示小球沿足够长的光滑斜面向上运动，乙图表示小球在空中的运动轨迹（空气对小球的阻力忽略不计)。
（1）小球在沿斜面上升的过程中其机械能总量 (选填“增大”、“不变”或“减小”)
（2）小球能到达最高点的高度h1 h2。(选填“大于”、“等于”或“小于”)
13．（2023九上·东阳期中）公园中的蹦床项目深受儿童喜爱，如图甲所示，用小球和弹簧模拟此过程。将小球从弹簧正上方的某处静止释放，小球所处高度h随时间变化的情况如图乙所示。小球最终静止在弹簧上，此时弹簧长为40厘米。
（1）弹簧原长 40厘米（选填“>”或“<”或“=”）。
（2）在整个运动过程中，小球速度最大的时刻为 （选填“t1”或“t2”或“t3”）。
14．（2022九上·杭州期中）如图甲所示，在一个罐子的盖和底各开两个小洞。将小铁块用细绳绑在橡皮筋的中部穿入罐中，橡皮筋两端穿过小洞用竹签固定，如图乙为其截面图。做好后如图丙所示，将该罐子从斜面A点由静止释放，滚到水平面D点停止，然后返回，自行滚上斜面的B点停止后又滚下斜面……如此往返，最后停在水平面上。
（1）橡皮筋在 点(选填字母)的弹性势能最大；
（2）若罐内没有橡皮筋和小铁块，罐子 （选填“可能”或“不能”）返回滚上斜面；第一次返回斜面，向上滚动的过程中，罐子整体在C点时的机械能 （选填“大于”“小于”或“等于”）在B点时的机械能。
15．（2023九上·诸暨期中）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，则过山车从B点到C点的过程中，将 能转化为了 能，B点重力势能的大小 E点动能的大小。（选填“大于”、“等于”或“小于”）在这个过程中，过山车的机械能是 （选填“守恒”或“不守恒”）的。
三、解答题
16．小明通过实验探究货车超速与超载在追尾事故中的危害，用到的器材有小车（模拟货车），木块（模拟被追尾车辆）、砝码若干、坡度固定的斜面。将小车从如图甲所示的A处自由释放，小车在水平面上运动一段距离s0后停止，s0可德为刹车后运动的距离。将木块静置于小车右侧所在的位置B处，表明符合核载量并在限速内的货车不会对前车追尾。请回答下列问题。
（1）探究货车超速的危害：如图乙所示，木块置于B处，小车由斜面顶端释放，撞击木块并与木块排同运动一段距离s1，表明货车超速 （填“会”或“不会”）产生追尾的危害。本实验可用木块运动的 来展映追尾的危害程度。
（2）探究货车超载的危害：如图丙所示，木块置于B处，将砝码固定在小车上，仍从A处释放小车，观察小车的运动情况。逐次增加砝码个数重复实验，发现小车在水平面上运动的距离几乎都为s0，均未与木块撞击。小明猜想：小车每次到达斜面底端时，其动能随 的逐次增大而增大，但仍未追尾，其原因可能是小车此时的 还不够大。
17．（2024九上·杭州期末）如图是小金探究“动能大小影响因素”的装置，小球从斜面上静止释放，沿斜面滚下后撞击水平面上的弹簧，完成三次实验，并记录数据如下表。
实验组别 甲 乙 丙
小球质量/克 4 16 4
小球下滑高度/厘米 5 5 ？
弹簧的最大压缩长度/厘米 4 8 8
（1）实验甲、乙中，小球从斜面同一位置静止释放，目的是 。
（2）本实验通过 来反映小球动能的大小。
（3）根据实验甲、乙，可得出的结论是 。
（4）根据实验数据，实验丙中小球下滑的高度为 厘米。
18．（2023九上·定海月考）如图甲所示是我们常见的按压式圆珠笔。小明利用圆珠笔开展了以下实验研究。
实验一：研究弹簧弹力与压缩量的关系，实验数据记录如下表：
序号 钩码质量（g） 弹簧压缩量×（mm） 弹簧弹力F（N） k
1 50 2 0.5 0.25
2 100 4 1 0.25
实验二：先将笔倒立向下按压然后放手，笔将向上弹起一定的高度。弹跳过程可以分为三个阶段：
①把笔竖直倒立于水平硬桌面，下压外壳使其下端接触桌面（见位置a）；
②由静止释放，外壳竖直上升，弹簧恢复到原长（见位置b）；
③笔继续上升到离桌面2cm的最高处（见位置c）开始下落。
（1）实验一表中的“k”应该填入的项目是： ；
（2）笔在上升过程中，笔的外壳的最大速度处于位置 之间；（选填“ab”或“bc”）
（3）若不计一切摩擦，请说明从a到b到c位置笔的内芯的机械能变化情况？ 。
19．（2023·西湖模拟）在探究动能大小与哪些因素有关的实验中，小金设计了如图实验。实验中让钢球从斜面上某个高度由静止沿斜面滚下，在底部与静止在水平面上的木块发生碰撞，木块沿水平方向向右运动直至停止。
（1）该实验中的研究对象是 。
（2）在图甲、乙中，h2>h1，小球下滑到斜面底端时的速度V2>V1，若S2>S1，则表明物体的动能与速度的关系是 。
（3）小金又利用图丁来研究动能和势能相互转化，图中两个相同的光滑弧形槽，一个为凸形，一个为凹形，A、B两个相同的钢球分别进入两弧形槽的速度都为v，运动到槽的末端速度也都为v，A小球通过凸形槽的时间为t1，B小球通过凹形槽的时间t2，则t1 t2(填“<，=，>”)。
20．（2017·浙江竞赛）2007年2月28日，从乌鲁木齐驶往阿克苏的5806次列车遭遇特大沙尘暴，列车从第1节车厢到第11节车厢相继被吹翻。看了这个报道后，某研究小组为探索沙尘暴的威力，进行了模拟研究。如图为测定沙尘暴风力的实验装置图，其中AB是一段水平放置的长为L的光滑均匀电阻丝，电阻丝阻值较大，一质量和电阻都不计的细长金属丝一端固定于O点，另一端悬挂球P，无风时细金属丝竖直，恰与电阻丝在B点接触，有风时细金属丝将偏离竖直方向，细金属丝与电阻丝始终保持良好的导电接触。研究小组的同学对此装置分析中，知道金属球单位面积上所受到的水平风力大小与电压表的读数成正比，空气密度为1.3kg/m3，沙的密度为2.5×103kg/m3。他们对决定金属球单位面积上所受到的风力大小的因素，进行了如下的实验研究：
①在含沙量相同条件下，改变风速，记录不同风速下电压表的示数如下：
风速（m/s） 5 10 15 20
电压表示数（V） 0.6 2.4 5.4 9.6
②在风速大小相同条件下，改变风中空气的含沙量，记录不同含沙量下电压表的示数如下：
含沙量（kg/m3） 1.1 2.2 3.3 4.4
电压表示数（V） 2.3 3.5 4.6 5.8
（1）根据上述实验结果，你能得出单位面积上所受到的风力大小的关系式为： （设比例系数为k）。
（2）若（1）中的比例系数k的大小为0.5，已知：车厢的高度为3m，车厢的长度为25m，车厢质量为50t，铁轨间距为1.5m，1m3沙尘暴中含沙尘2.7kg，请根据（1）中的关系式计算当时的风速至少为多大？
答案解析部分
1．【答案】A
【知识点】力的作用效果；力是否做功的判断；动能和势能的大小变化
【解析】【分析】A.动能与质量和速度有关；
B.注意最高点时水平方向上的速度是否为零；
C.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；
D.力的作用效果包括：①力改变物体的形状；②力改变物体的运动状态。
【解答】A.实心球从B→C的过程中，质量不变，速度减小，则动能逐渐减小，故A正确；
B.实心球到达最高点C时，小球在竖直方向上的速度为零，但是在水平方向上的速度部位零，没有处于静止状态，故B错误；
C.实心球从B→C→D的过程中，它受到重力，且在重力的方向上通过距离，因此重力对它做功，故C错误；
D.实心球从A→B的过程，说明力可以改变物体的运动状态，故D错误。
故选A。
2．【答案】A
【知识点】能量的相互转化和转移；动能和势能的大小变化
【解析】【分析】A.根据内能和机械能的转化分析；
B.根据力的作用的相互性分析；
C.根据动能和重力势能的大小变化判断；
D.根据机械能和内能的转化判断。
【解答】A.上升过程中，水火箭将气体的内能转化为机械能，则瓶内气体的内能减少，故A正确；
B.上升过程中，水火箭向下喷水，对水施加向下的作用力。根据相互作用力的知识可知，喷出的水对水火箭有向上的推力，故B错误；
C.下降过程中，水火箭的动能增大，重力势能减小，则重力势能转化为动能，故C错误；
D.下降过程中，水火箭与空气摩擦，部分机械能转化为内能，即机械能减小，故D错误。
故选A。
3．【答案】C
【知识点】平衡状态的判断；动能和势能的大小变化
【解析】【分析】A.速度大小和运动方向改变，叫做运动状态改变。根据是否有能量损失判断机械能的变化；
B.根据惯性的知识分析。根据小球高度的变化分析重力势能变化，进而确定动能变化即可；
C.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；
D.根据最高点时动能为零分析速度的关系。根据平衡力的条件分析判断。
【解答】 A.如在B点把绳子剪断，小球此后至落地前的速度和方向都在改变，即运动状态改变。由于没有空气阻力，因此机械能守恒，故A正确不合题意；
B.小球无论是上升还是下降，由于惯性小球保持原来的运动状态，不能落到绳子断开点的下方E点。如果落到E点左侧， 说明小球从B向A运动过程中，小球脱离绳子，小球由于惯性还在处于上升阶段，动能转化为重力势能，动能减小；小球在下降过程中重力势能转化为动能，速度在增大，所以小球的速度先变小后增大，故B正确不合题意；
C.小球受到绳子的拉力和自身重力，由于运动方向始终和拉力方向垂直，即没有在拉力方向上通过距离，因此拉力对小球不做功。小球在B点时开始做减速运动，因此受力不平衡，故C错误符合题意；
D.A、C 距地面高度相同，重力势能相同；整个过程忽略空气阻力，机械能守恒，小球的动能相等，小球在A、C两点速度为零。此时小球受到竖直向下的重力和拉绳子方向的拉力作用，这两个力方向不是相反的，所以不是平衡力，故D正确不合题意。
故选C。
4．【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。
5．【答案】D
【知识点】动能和势能的转化与守恒
【解析】【分析】不计空气阻力的情况下，物体机械能守恒。
【解答】乒乓球发球机在同一高度以相同的初速度朝不同方向分别发出a、b、c三个球，由于高度和初速度都相同，则机械能是相同的；不计空气阻力，三个小球的机械能是守恒的，所以三个小球到达桌面时的机械能相同，由于三个小球到达桌面时的高度相同，重力势能相同，则三个小球的动能相同，速度相同。故选 D。
6．【答案】C
【知识点】动能和势能的转化与守恒
【解析】【分析】动能大小跟质量、速度有关。质量一定时，速度越大，动能越大；速度一定时，质量越大，动能越大；由于存在摩擦力，机械能转化为内能，机械能不断减小，内能增大；重力势能大小跟质量、高度有关。质量一定时，高度越高，重力势能越大；高度一定时，质量越大，重力势能越大。
【解答】A、足球在b点时，足球有一定的速度，足球具有一定的动能，动能不为零；足球在d点时，足球速度为零，足球动能为零，故A错误；
B、足球在a点时，足球有一定的速度，足球具有一定的动能，动能不为零；足球在d点时，足球速度为零，足球动能为零，故B错误；
C、足球从b到c的过程中，球和地面之间存在摩擦力，克服摩擦做功，机械能转化为内能，机械能不断减小，故C正确；
D、足球从c到d的过程中，足球质量不变，高度增大，重力势能不断增大，故D错误。
故答案为：C。
7．【答案】C
【知识点】惯性；动能和势能的大小变化
【解析】【分析】根据机械能守恒，结合惯性的知识对各个选项进行判断即可。
【解答】 小球从A点由静止滑下，不计空气阻力，小球的机械能守恒，所以小球运动过程中的机械能都等于A点时的重力势能。
A. 图中a曲线的最高点超过了A点的高度，这是不可能的，故A错误；
B.b曲线的最高点与A点的高度相同，而在最高点时，小球仍具有向右运动的速度，所以b曲线中小球的机械能大于A点的机械能，故B错误；
C. c曲线的最高点低于A点，由于在最高点时小球仍运动，其总机械能可能与开始时的机械能相等，故C正确；
D. 小球离开细线时，由于惯性，应具有沿原方向向上运动的速度，小球不可能沿d曲线运动，故D错误。
故选C。
8．【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
9．【答案】B
【知识点】力与运动的关系；动能和势能的大小变化
【解析】【分析】（1）（2）根据力和运动的关系分析游戏者速度的变化规律，进而确定动能的变化规律；
（3）注意分析绳子弹性势能的变化；
（4）分析重力势能和弹性势能的大小改变即可。
【解答】从开始下落到A点时，弹性绳没有伸长，因此游戏者不受拉力，只受重力，此时合力向下，与运动方向一致，做加速运动。从A到B，弹性绳的长度变大，拉力变大，但是重力始终大于弹力，合力仍然向下，与运动方向一致，继续做加速运动。当到达B点时，拉力和重力相等，合力为零，此时加速停止，游戏者的速度达到最大。从B到C的过程中，拉力继续增大，重力小于拉力，合力向上，游戏者做减速运动。因此从A到C的过程中，游戏者的速度先增大后减小，那么动能先增大后减小，故A错误，B正确；
当游戏者到达C点时，它速度为零，动能为零；高度最小，即重力势能最小。而弹性绳的长度达到最大，即弹性势能最大，因此游戏者的重力势能全部转化为弹性绳的弹性势能，故C错误；
游戏者从C点到B点的过程中，它的高度增大，重力势能增大；速度增大，动能增大，而弹性绳的长度减小，即弹性势能减小，因此弹性势能转化为游戏者的动能和重力势能，故D错误。
故选B。
10．【答案】D
【知识点】动能和势能的转化与守恒
【解析】【分析】机械能是动能和势能的总和；动能的大小与物体的质量和速度有关；重力势能与物体的质量和被举的高度有关。
【解答】AB 、三个小球的质量相同，抛出时的高度相同，速度相同，则它们的机械能是相同的；在整个运动过程中不计能量损失，在运动的过程中，机械能守恒，则机械能保持不变，A、B不合题意；
C、三个小球的机械能是相同的，第一次落地时，由于机械能守恒，重力势能全部转化为动能，所以，三个小球的动能相同，C不合题意；
D、落地后第一次反弹到最高点时，甲、乙的机械能是相同的，且动能都为 0 ，所以甲、乙两球的重力势能相同，高度也相同，D符合题意。
故答案为：D。
11．【答案】（1）守恒
（2）B
（3）mgh
【知识点】动能和势能的大小变化
【解析】【分析】（1）根据弧形槽光滑分析解答；
（2）在运动过程中，机械能的损失越小，则到达水平面时的动能越大；
（3）AB段光滑，CD段光滑，则在BC段克服阻力做功，从而使机械能减小。而往复一次克服阻力做功2次，而小球机械能的减小量就是BC段克服摩擦力做功的和，据此分析解答。
【解答】（1）根据题意可知，AB为光滑弧形槽，不计空气阻力，小球由A到B的过程中，不受摩擦力阻力，那么没有能量损失，即机械能守恒。
（2）AB端光滑，没有机械能的损失。BC段是粗糙程度相同的平面，此过程由摩擦阻力，机械能减小。CD段是光滑平面，一个质量为m的小球从滑槽A处由静止开始下滑，运动到C处挤压弹簧，D处为弹簧被挤压到最短长度，弹簧能恢复到原来位置，不计碰撞时的能量损失，从C到D到返回C，机械能的总量不变，然后C到B机械能减小，故第一次经过B点时机械能最大，重力势能没有改变，则B点的动能最大，速度最大。
（3）根据以上分析，只有在BC和CB上克服摩擦力做功，减小了机械能，
两次的摩擦力和距离相同，克服摩擦力做功相同。
因而小球第一次由B到C的过程中，克服摩擦力做功是减小的机械能的一半为
（mgh-mg）=mgh。
12．【答案】（1）不变
（2）大于
【知识点】能量的相互转化和转移；动能和势能的大小变化
【解析】【分析】（1）分析小球运动过程中是否存在能量的损失即可；
（2）首先分析最高点时二者速度的大小，然后确定该点时动能的大小，进而确定重力势能的大小，最后比较最高点的高度大小。
【解答】（1）小球在沿斜面上升过程中，斜面光滑，即不会克服阻力而消耗机械能，因此其机械能总量不变。
（2）小球在斜面上到达最高点时，它的速度为零，动能为零；小球被抛出到达最高点时，它在水平方向上的速度不为零，即动能不为零。根据机械能=动能+重力势能可知，前面的重力势能肯定大于后者的重力势能，即前面到达的高度大于后者的高度，也就是h1>h2。
13．【答案】（1）＞
（2）t1
【知识点】动能和势能的大小变化
【解析】【分析】动能的大小变化：物体的质量越大，速度越大，物体具有的动能就越大。重力势能的大小变化：物体的质量越大，所处的高度越高，物体的重力势能就越大。弹性势能的大小变化同一物体在弹性形变范围内的弹性形变程度越大，弹性势能就越大。
【解答】（1）小球最终静止在弹簧上时，弹簧长为40厘米，此时小球对弹簧有竖直向下的压力，使得弹簧被压缩，所以弹簧原长大于40cm；
（2）小球向下运动的过程中，未接触弹簧前，小球在重力的作用下向下做加速运动；接触弹簧后，开始的弹力小于重力，小球继续向下做加速运动，当弹簧的长度为40cm时，弹力等于重力，此时的速度是最大的；小球继续向下运动，弹力大于重力，小球做减速运动，所以在整个运动过程中，小球速度最大的时刻为t1。
14．【答案】（1）D
（2）不能；大于
【知识点】能量的相互转化和转移；动能和势能的大小变化
【解析】【分析】（1）重力势能的大小与质量、高度有关；弹性势能的大小与弹性形变的程度有关；动能的大小与质量、速度有关；
（2）罐子最后停在水平面上，罐子的机械能变小了，这说明罐子在运动的过程中，机械能转化为了其他形式的能。
【解答】（1）罐子在整个运动过程中的质量不变，在A点时的高度最高，重力势能最大；罐子从A点运动到D点，橡皮筋发生了弹性形变，在D点时的形变程度最大，所以在D点的弹性势能最大；
（2）若罐内没有橡皮筋和小铁块，罐子的重力势能转化为内能和罐子的动能，罐子不具有弹性势能，所以不会返回斜面；
第一次返回斜面，向上滚动的过程中，由于一部分机械能转化为了内能，所以罐子整体在C点时的机械能大于在B点时的机械能。
15．【答案】重力势能；动能和内能；等于；不守恒
【知识点】动能和势能的大小变化
【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，结合克服摩擦转换为内能分析；
（2）根据图乙比较B点重力势能与E点动能大小；
（3）将B点的机械能与E点的机械能进行比较即可。
【解答】（1）根据图片可知，从B点到C点时，质量不变，速度增大，则动能增大；高度减小，则重力势能减小。由于克服摩擦力做功，因此将重力势能转化为动能和内能；
（2）根据图乙可知，B点的灰色条形图和E点的条纹条形图的高度相同，则B点的重力势能等于E点的动能；
（3）物体的机械能=动能+重力势能，根据乙图可知，E点的机械能小于B点的机械能，即机械能是不守恒的。
16．【答案】（1）会；距离
（2）质量；速度
【知识点】动能的影响因素
【解析】【分析】（1）根据图片可知，小车从斜面上滑下时速度增大，然后推动木块做功。根据w=fs可知，木块移动的距离越大，则克服阻力做功越多，那么小球动能越大；
（2）根据描述和图片确定哪个因素改变即可。
【解答】(1)探究货车超速的危害：如图乙所示，木块置于B处，小车由斜面顶端释放，撞击木块并与木块排同运动一段距离s1，表明货车超速会产生追尾的危害。本实验可用木块运动的距离来展映追尾的危害程度。
(2)探究货车超载的危害：如图丙所示，木块置于B处，将砝码固定在小车上，仍从A处释放小车，观察小车的运动情况。逐次增加砝码个数重复实验，发现小车在水平面上运动的距离几乎都为s0，均未与木块撞击。小明猜想：小车每次到达斜面底端时，其动能随质量的逐次增大而增大，但仍未追尾，其原因可能是小车此时的速度还不够大。
17．【答案】（1）控制小球到达水平面时的速度相同
（2）比较弹簧被压缩长度
（3）物体速度相同时，质量越大，动能越大
（4）10
【知识点】动能的影响因素
【解析】【分析】（1）（2）根据控制变量法和转换法分析；
（3）影响物体动能大小的因素有质量和速度，找出相同的量和变化的量，分析得出动能大小与变化量的关系，据此得出结论；
（4）分析表格中数据可知弹簧压缩的长度扩大的倍数与小球的质量扩大的倍数、小球滚下的高度扩大的倍数的关系，据此推测实验丙中小球的下滑高度。
【解答】（1）对比甲图和乙图，小球质量m甲＜m乙，质量不同的小球从斜面的同一位置由静止释放的目的是为了控制小球到达水平面时的速度相同；
（2）根据转换法，通过比较弹簧被压缩程度来比较小球到达水平面时动能的大小，这是转换法的应用；
（3）分析比较甲和乙两组实验可知，小球的质量不同，从斜面下滑的高度相同，下滑到水平面时速度相同，故为了探究动能大小与质量的关系，乙中小球质量大，弹簧被压缩程度大，由转换法，可得结论：物体速度相同时，质量越大，动能越大；
（4）比较表格中甲、乙数据可知小球的质量扩大4倍，滚下的高度相同，弹簧压缩的长度扩大4倍，说明小球动能大小与小球质量成正比；
比较表格中甲、丙两组数据可知小球的质量相同，弹簧压缩的长度扩大4倍，则小球滚下的高度扩大2倍，所以小球滚下的高度为5cm×2=10cm。
故答案为：（1）控制小球到达水平面时的速度相同；（2）比较弹簧被压缩长度；（3）物体速度相同时，质量越大，动能越大；（4）10。
18．【答案】（1）（N/mm）
（2）ab
（3）a到b，机械能不变，b到c机械能增大
【知识点】力与运动的关系；动能和势能的大小变化
【解析】【分析】（1）根据k值的大小推测它与弹簧压缩量和弹力之间的数量关系即可；
（2）当物体受到的合力与运动方向相同时，物体做加速运动；当合力为零时，加速停止，此时速度最大；
（3）动能与质量和速度有关，重力势能与质量和高度有关；弹性势能与弹性形变程度大小有关。
【解答】（1）根据表格数据可知，k等于弹簧弹力与弹簧压缩量的比值，即 （N/mm） ；
（2）由a到b时，开始弹力大于笔的外壳重力，笔的外壳向上做加速运动；当弹力等于笔的外壳重力时，笔外壳的速度最大，此时弹簧还未恢复原状，故笔外壳的最大速度处于位置ab之间；
（3）由题知，位置a是压缩弹簧后形变程度最大处，弹性势能也最大；
从位置a到b，弹簧恢复至原长，弹簧的弹性势能全部转化为外壳的动能和重力势能，内芯速度和高度均不变，所以其机械能不变；从位置b到c，外壳带着内芯向上运动，外壳的一部分机械能转移给内芯，内芯的机械能增大。所以从a到b到c位置笔的内芯的机械能先不变后增大。
19．【答案】（1）钢球
（2）质量相等的情况下，物体的速度越大，动能越大
（3）>
【知识点】动能的影响因素
【解析】【分析】（1）根据实验的过程确定探究的对象；
（2）在探究动能大小的影响因素的实验中，通过木块在水平面上运动的距离大小反映钢球动能的大小，据此根据控制变量法的要求得出结论。
（3）根据能量转化的知识比较平均速度大小，再根据公式比较时间大小。
【解答】（1）根据图片可知，钢球从斜面上滚下，撞击水平面上的木块。木块在水平面上移动时，克服阻力做功。根据W=fs可知，木块移动的距离越大，则克服摩擦做功越大，说明钢球的动能越大，因此实验中的探究对象为钢球。
（2）若s2>s1，则说明乙中钢球的动能大于甲中钢球的动能，那么得到结论：质量相等的情况下，物体的速度越大，动能越大。
（3）根据图可知，凸形槽：小球先上升后下降，即动能先转化为重力势能再转化为动能，那么速度先减小后增大，因此全程的平均速度小于开始速度；
凹形槽：小球先下降后上升，即重力势能先转化为动能，动能再转化为重力势能，那么速度先增大后减小，因此全程的平均速度大于开始速度。
比较可知，平均速度v1根据公式可知，运动时间t1>t2。
20．【答案】（1）
（2） ，
=
v≈41m/s
【知识点】能量及其存在的不同形式；能量的相互转化和转移；能量的转化与守恒定律
【解析】【分析】（1）由表一找出风速与电压的关系，由表二找出含沙量与压力的关系；（2）将车厢看做杠杆，由杠杆平衡条件进行计算。
【解答】（1）①分析数据可看出风速每增加5m/s，电压表的示数增加量分别是1.8V、3V、4.2V，也就是说，在这里，风速和压力并不是呈一次函数关系，可以假设一个方程，即：U∝av3+bv2+cv+d，把表中实验数据代入表达式，解得：a=0，b=0.024，c=0，d=0，即U∝0.024v2；
②分析含沙量与电压表示数的数据，含沙量每增加1.1Kg/m3，电压增量即为1.2V，也就是说，含沙量与压力成正比，U∝ρ；
风力越大，导线的偏移量与电压成正比，单位面积所受压力即压强，则p=kρv2，ρ为含有沙尘的空气密度，k为比例常数．
故答案为：（1） ；（2）v≈41m/s
1 / 1专题二十三 能量的转换--【高效二轮复习】2023-2024学年中考科学二轮复习（浙教版）
一、选择题
1．同学们在体育课进行实心球投掷训练，如图所示，A→B表示实心球离开手之前的运动轨迹，B→C→D表示实心球离开手之后的运动轨迹，空气阻力忽略不计。下列分析正确的是（ ）
A．实心球从B→C的过程中，动能逐渐减小
B．实心球到达最高点C时，将处于静止状态
C．实心球从B→C→D的过程中，没有力对它做功
D．实心球从A→B的过程，说明力可以改变物体的形状
【答案】A
【知识点】力的作用效果；力是否做功的判断；动能和势能的大小变化
【解析】【分析】A.动能与质量和速度有关；
B.注意最高点时水平方向上的速度是否为零；
C.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；
D.力的作用效果包括：①力改变物体的形状；②力改变物体的运动状态。
【解答】A.实心球从B→C的过程中，质量不变，速度减小，则动能逐渐减小，故A正确；
B.实心球到达最高点C时，小球在竖直方向上的速度为零，但是在水平方向上的速度部位零，没有处于静止状态，故B错误；
C.实心球从B→C→D的过程中，它受到重力，且在重力的方向上通过距离，因此重力对它做功，故C错误；
D.实心球从A→B的过程，说明力可以改变物体的运动状态，故D错误。
故选A。
2．小明用可乐瓶制作水火箭，先在瓶中装适量水，然后将带有阀门的金属管插入瓶塞，旋紧瓶塞后用打气筒往瓶里打足气（如图所示）；打开阀门后，水会从尾部的金属管向下喷出，使水火箭竖直向上飞向空中。下列分析正确的是（ ）
A．上升过程中，水火箭瓶内气体的内能减少
B．上升过程中，喷出的水对水火箭有向下的推力
C．下降过程中，水火箭的动能转化为重力势能
D．下降过程中，水火箭的机械能逐渐增大
【答案】A
【知识点】能量的相互转化和转移；动能和势能的大小变化
【解析】【分析】A.根据内能和机械能的转化分析；
B.根据力的作用的相互性分析；
C.根据动能和重力势能的大小变化判断；
D.根据机械能和内能的转化判断。
【解答】A.上升过程中，水火箭将气体的内能转化为机械能，则瓶内气体的内能减少，故A正确；
B.上升过程中，水火箭向下喷水，对水施加向下的作用力。根据相互作用力的知识可知，喷出的水对水火箭有向上的推力，故B错误；
C.下降过程中，水火箭的动能增大，重力势能减小，则重力势能转化为动能，故C错误；
D.下降过程中，水火箭与空气摩擦，部分机械能转化为内能，即机械能减小，故D错误。
故选A。
3．如图所示，小晨用拴在细线下的小球在竖直平面内来回摆动做实验，A、C是小球能摆到的最高点，B点是小球的最低点，忽略空气阻力，下列分析不正确的是（ ）
A．如在B点把绳子剪断，小球此后至落地前的运动状态都将时刻在改变，机械能不变
B．如在D点绳子突然断了，小球不可能落到E点，如果落到E点左侧，则小球脱离绳子后动能先减小后增大
C．小球在整个运动过程中受到2个力的作用，这2个力都对小球做功，其中小球在B点受到平衡力的作用
D．A、C距地面高度相同，小球在A、C两点速度为零，但小球受到的力不平衡
【答案】C
【知识点】平衡状态的判断；动能和势能的大小变化
【解析】【分析】A.速度大小和运动方向改变，叫做运动状态改变。根据是否有能量损失判断机械能的变化；
B.根据惯性的知识分析。根据小球高度的变化分析重力势能变化，进而确定动能变化即可；
C.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；
D.根据最高点时动能为零分析速度的关系。根据平衡力的条件分析判断。
【解答】 A.如在B点把绳子剪断，小球此后至落地前的速度和方向都在改变，即运动状态改变。由于没有空气阻力，因此机械能守恒，故A正确不合题意；
B.小球无论是上升还是下降，由于惯性小球保持原来的运动状态，不能落到绳子断开点的下方E点。如果落到E点左侧， 说明小球从B向A运动过程中，小球脱离绳子，小球由于惯性还在处于上升阶段，动能转化为重力势能，动能减小；小球在下降过程中重力势能转化为动能，速度在增大，所以小球的速度先变小后增大，故B正确不合题意；
C.小球受到绳子的拉力和自身重力，由于运动方向始终和拉力方向垂直，即没有在拉力方向上通过距离，因此拉力对小球不做功。小球在B点时开始做减速运动，因此受力不平衡，故C错误符合题意；
D.A、C 距地面高度相同，重力势能相同；整个过程忽略空气阻力，机械能守恒，小球的动能相等，小球在A、C两点速度为零。此时小球受到竖直向下的重力和拉绳子方向的拉力作用，这两个力方向不是相反的，所以不是平衡力，故D正确不合题意。
故选C。
4．（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。
5．（2023九上·东阳期中）在刚结束的校运动会中，小科在同一高度以相同的速度将篮球往不同方向分别抛出，篮球运动轨迹如图所示，若不计空气阻力，当篮球落到水平地面时的速度大小关系是（ ）
A．va>vb>vc B．vb>vc>va C．va>vc>vb D．va=vb=vc
【答案】D
【知识点】动能和势能的转化与守恒
【解析】【分析】不计空气阻力的情况下，物体机械能守恒。
【解答】乒乓球发球机在同一高度以相同的初速度朝不同方向分别发出a、b、c三个球，由于高度和初速度都相同，则机械能是相同的；不计空气阻力，三个小球的机械能是守恒的，所以三个小球到达桌面时的机械能相同，由于三个小球到达桌面时的高度相同，重力势能相同，则三个小球的动能相同，速度相同。故选 D。
6．（2023九上·东阳期中）如图所示，小球以初速度v沿着凹凸不平的地面从a运动到d，小球（ ）
A．在b、d两点动能相等 B．在a、d两点动能一定相等
C．从b到c的过程机械能减少 D．从c到d的过程重力势能减少
【答案】C
【知识点】动能和势能的转化与守恒
【解析】【分析】动能大小跟质量、速度有关。质量一定时，速度越大，动能越大；速度一定时，质量越大，动能越大；由于存在摩擦力，机械能转化为内能，机械能不断减小，内能增大；重力势能大小跟质量、高度有关。质量一定时，高度越高，重力势能越大；高度一定时，质量越大，重力势能越大。
【解答】A、足球在b点时，足球有一定的速度，足球具有一定的动能，动能不为零；足球在d点时，足球速度为零，足球动能为零，故A错误；
B、足球在a点时，足球有一定的速度，足球具有一定的动能，动能不为零；足球在d点时，足球速度为零，足球动能为零，故B错误；
C、足球从b到c的过程中，球和地面之间存在摩擦力，克服摩擦做功，机械能转化为内能，机械能不断减小，故C正确；
D、足球从c到d的过程中，足球质量不变，高度增大，重力势能不断增大，故D错误。
故答案为：C。
7．（2023九上·金华期中）如图是单摆实验，A点的高度大于B点的高度，让小球从A点由静止开始释放，当小球荡到B点位置时绳子突然断裂（不计空气阻力）。则小球离开B点后的运动轨迹最符合实际的是（ ）
A．A B．B C．c D．D
【答案】C
【知识点】惯性；动能和势能的大小变化
【解析】【分析】根据机械能守恒，结合惯性的知识对各个选项进行判断即可。
【解答】 小球从A点由静止滑下，不计空气阻力，小球的机械能守恒，所以小球运动过程中的机械能都等于A点时的重力势能。
A. 图中a曲线的最高点超过了A点的高度，这是不可能的，故A错误；
B.b曲线的最高点与A点的高度相同，而在最高点时，小球仍具有向右运动的速度，所以b曲线中小球的机械能大于A点的机械能，故B错误；
C. c曲线的最高点低于A点，由于在最高点时小球仍运动，其总机械能可能与开始时的机械能相等，故C正确；
D. 小球离开细线时，由于惯性，应具有沿原方向向上运动的速度，小球不可能沿d曲线运动，故D错误。
故选C。
8．（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
9．（2020九上·绍兴月考）“蹦极”是一种富有刺激性的勇敢者的运动项目，如图所示。一根弹性橡皮绳，一端系住人的腰部，另一端系于跳台，当人下落至图中A点时，橡皮绳刚好被伸直，C点是游戏者所能达到的最低点，当人下落至图中B点时，橡皮绳对人的拉力与人受到的重力大小相等。对于游戏者离开跳台到最低点的过程中（不考虑空气阻力），下列说法正确的是（ ）
A．游戏者的动能一直在增加
B．游戏者到达B点时，游戏者的动能增加到最大值
C．游戏者到达C点时，重力势能全部转化为动能
D．游戏者从C点向B点运动的过程中，重力势能转化为动能和弹性势能
【答案】B
【知识点】力与运动的关系；动能和势能的大小变化
【解析】【分析】（1）（2）根据力和运动的关系分析游戏者速度的变化规律，进而确定动能的变化规律；
（3）注意分析绳子弹性势能的变化；
（4）分析重力势能和弹性势能的大小改变即可。
【解答】从开始下落到A点时，弹性绳没有伸长，因此游戏者不受拉力，只受重力，此时合力向下，与运动方向一致，做加速运动。从A到B，弹性绳的长度变大，拉力变大，但是重力始终大于弹力，合力仍然向下，与运动方向一致，继续做加速运动。当到达B点时，拉力和重力相等，合力为零，此时加速停止，游戏者的速度达到最大。从B到C的过程中，拉力继续增大，重力小于拉力，合力向上，游戏者做减速运动。因此从A到C的过程中，游戏者的速度先增大后减小，那么动能先增大后减小，故A错误，B正确；
当游戏者到达C点时，它速度为零，动能为零；高度最小，即重力势能最小。而弹性绳的长度达到最大，即弹性势能最大，因此游戏者的重力势能全部转化为弹性绳的弹性势能，故C错误；
游戏者从C点到B点的过程中，它的高度增大，重力势能增大；速度增大，动能增大，而弹性绳的长度减小，即弹性势能减小，因此弹性势能转化为游戏者的动能和重力势能，故D错误。
故选B。
10．如图所示，甲、乙和丙是三个完全相同的乒乓球，在离地同一高度处以大小相等的速度v，将三个球分别竖直向下、竖直向上和水平抛出。若在整个运动过程中不计能量损失，则（ ）
A．抛出时甲球的机械能大于其他两个球
B．抛出后乙球的机械能先增大再减小
C．第一次落地时甲球的动能最大，丙球的动能最小
D．落地后第一次反弹到最高点时甲、乙两球的高度相同
【答案】D
【知识点】动能和势能的转化与守恒
【解析】【分析】机械能是动能和势能的总和；动能的大小与物体的质量和速度有关；重力势能与物体的质量和被举的高度有关。
【解答】AB 、三个小球的质量相同，抛出时的高度相同，速度相同，则它们的机械能是相同的；在整个运动过程中不计能量损失，在运动的过程中，机械能守恒，则机械能保持不变，A、B不合题意；
C、三个小球的机械能是相同的，第一次落地时，由于机械能守恒，重力势能全部转化为动能，所以，三个小球的动能相同，C不合题意；
D、落地后第一次反弹到最高点时，甲、乙的机械能是相同的，且动能都为 0 ，所以甲、乙两球的重力势能相同，高度也相同，D符合题意。
故答案为：D。
二、填空题
11．（2024九下·义乌开学考）如图所示。AB为光滑弧形槽、滑槽底部与水平面平滑连接，BC段是粗糙程度相同的平面，CD段是光滑平面，一个质量为m的小球从滑槽A处由静止开始下衔、运动到C处挤压弹簧，D处为弹簧被挤压到最短长度（弹簧能恢复到原来位置，不计碰撞时的能量损失）。第1次反弹后能沿着弧形墙上升到h/2处（不计空气阻力）。请回答：
（1）小球由A到B的过程中，机械能 （填“守恒”“不守恒”）．
（2）整个过程中。小球速度最大值位于第一次经过 （填“A”、“B”、“C”或“D"）点时。
（3）小球第一次由B到C的过程中，克服摩擦力做功 （用相应的字母表示）。
【答案】（1）守恒
（2）B
（3）mgh
【知识点】动能和势能的大小变化
【解析】【分析】（1）根据弧形槽光滑分析解答；
（2）在运动过程中，机械能的损失越小，则到达水平面时的动能越大；
（3）AB段光滑，CD段光滑，则在BC段克服阻力做功，从而使机械能减小。而往复一次克服阻力做功2次，而小球机械能的减小量就是BC段克服摩擦力做功的和，据此分析解答。
【解答】（1）根据题意可知，AB为光滑弧形槽，不计空气阻力，小球由A到B的过程中，不受摩擦力阻力，那么没有能量损失，即机械能守恒。
（2）AB端光滑，没有机械能的损失。BC段是粗糙程度相同的平面，此过程由摩擦阻力，机械能减小。CD段是光滑平面，一个质量为m的小球从滑槽A处由静止开始下滑，运动到C处挤压弹簧，D处为弹簧被挤压到最短长度，弹簧能恢复到原来位置，不计碰撞时的能量损失，从C到D到返回C，机械能的总量不变，然后C到B机械能减小，故第一次经过B点时机械能最大，重力势能没有改变，则B点的动能最大，速度最大。
（3）根据以上分析，只有在BC和CB上克服摩擦力做功，减小了机械能，
两次的摩擦力和距离相同，克服摩擦力做功相同。
因而小球第一次由B到C的过程中，克服摩擦力做功是减小的机械能的一半为
（mgh-mg）=mgh。
12．（2021九上·嵊州期末）同一小球以同样的速度v沿着与水平方向成θ角斜向上抛出，甲图表示小球沿足够长的光滑斜面向上运动，乙图表示小球在空中的运动轨迹（空气对小球的阻力忽略不计)。
（1）小球在沿斜面上升的过程中其机械能总量 (选填“增大”、“不变”或“减小”)
（2）小球能到达最高点的高度h1 h2。(选填“大于”、“等于”或“小于”)
【答案】（1）不变
（2）大于
【知识点】能量的相互转化和转移；动能和势能的大小变化
【解析】【分析】（1）分析小球运动过程中是否存在能量的损失即可；
（2）首先分析最高点时二者速度的大小，然后确定该点时动能的大小，进而确定重力势能的大小，最后比较最高点的高度大小。
【解答】（1）小球在沿斜面上升过程中，斜面光滑，即不会克服阻力而消耗机械能，因此其机械能总量不变。
（2）小球在斜面上到达最高点时，它的速度为零，动能为零；小球被抛出到达最高点时，它在水平方向上的速度不为零，即动能不为零。根据机械能=动能+重力势能可知，前面的重力势能肯定大于后者的重力势能，即前面到达的高度大于后者的高度，也就是h1>h2。
13．（2023九上·东阳期中）公园中的蹦床项目深受儿童喜爱，如图甲所示，用小球和弹簧模拟此过程。将小球从弹簧正上方的某处静止释放，小球所处高度h随时间变化的情况如图乙所示。小球最终静止在弹簧上，此时弹簧长为40厘米。
（1）弹簧原长 40厘米（选填“>”或“<”或“=”）。
（2）在整个运动过程中，小球速度最大的时刻为 （选填“t1”或“t2”或“t3”）。
【答案】（1）＞
（2）t1
【知识点】动能和势能的大小变化
【解析】【分析】动能的大小变化：物体的质量越大，速度越大，物体具有的动能就越大。重力势能的大小变化：物体的质量越大，所处的高度越高，物体的重力势能就越大。弹性势能的大小变化同一物体在弹性形变范围内的弹性形变程度越大，弹性势能就越大。
【解答】（1）小球最终静止在弹簧上时，弹簧长为40厘米，此时小球对弹簧有竖直向下的压力，使得弹簧被压缩，所以弹簧原长大于40cm；
（2）小球向下运动的过程中，未接触弹簧前，小球在重力的作用下向下做加速运动；接触弹簧后，开始的弹力小于重力，小球继续向下做加速运动，当弹簧的长度为40cm时，弹力等于重力，此时的速度是最大的；小球继续向下运动，弹力大于重力，小球做减速运动，所以在整个运动过程中，小球速度最大的时刻为t1。
14．（2022九上·杭州期中）如图甲所示，在一个罐子的盖和底各开两个小洞。将小铁块用细绳绑在橡皮筋的中部穿入罐中，橡皮筋两端穿过小洞用竹签固定，如图乙为其截面图。做好后如图丙所示，将该罐子从斜面A点由静止释放，滚到水平面D点停止，然后返回，自行滚上斜面的B点停止后又滚下斜面……如此往返，最后停在水平面上。
（1）橡皮筋在 点(选填字母)的弹性势能最大；
（2）若罐内没有橡皮筋和小铁块，罐子 （选填“可能”或“不能”）返回滚上斜面；第一次返回斜面，向上滚动的过程中，罐子整体在C点时的机械能 （选填“大于”“小于”或“等于”）在B点时的机械能。
【答案】（1）D
（2）不能；大于
【知识点】能量的相互转化和转移；动能和势能的大小变化
【解析】【分析】（1）重力势能的大小与质量、高度有关；弹性势能的大小与弹性形变的程度有关；动能的大小与质量、速度有关；
（2）罐子最后停在水平面上，罐子的机械能变小了，这说明罐子在运动的过程中，机械能转化为了其他形式的能。
【解答】（1）罐子在整个运动过程中的质量不变，在A点时的高度最高，重力势能最大；罐子从A点运动到D点，橡皮筋发生了弹性形变，在D点时的形变程度最大，所以在D点的弹性势能最大；
（2）若罐内没有橡皮筋和小铁块，罐子的重力势能转化为内能和罐子的动能，罐子不具有弹性势能，所以不会返回斜面；
第一次返回斜面，向上滚动的过程中，由于一部分机械能转化为了内能，所以罐子整体在C点时的机械能大于在B点时的机械能。
15．（2023九上·诸暨期中）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，则过山车从B点到C点的过程中，将 能转化为了 能，B点重力势能的大小 E点动能的大小。（选填“大于”、“等于”或“小于”）在这个过程中，过山车的机械能是 （选填“守恒”或“不守恒”）的。
【答案】重力势能；动能和内能；等于；不守恒
【知识点】动能和势能的大小变化
【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，结合克服摩擦转换为内能分析；
（2）根据图乙比较B点重力势能与E点动能大小；
（3）将B点的机械能与E点的机械能进行比较即可。
【解答】（1）根据图片可知，从B点到C点时，质量不变，速度增大，则动能增大；高度减小，则重力势能减小。由于克服摩擦力做功，因此将重力势能转化为动能和内能；
（2）根据图乙可知，B点的灰色条形图和E点的条纹条形图的高度相同，则B点的重力势能等于E点的动能；
（3）物体的机械能=动能+重力势能，根据乙图可知，E点的机械能小于B点的机械能，即机械能是不守恒的。
三、解答题
16．小明通过实验探究货车超速与超载在追尾事故中的危害，用到的器材有小车（模拟货车），木块（模拟被追尾车辆）、砝码若干、坡度固定的斜面。将小车从如图甲所示的A处自由释放，小车在水平面上运动一段距离s0后停止，s0可德为刹车后运动的距离。将木块静置于小车右侧所在的位置B处，表明符合核载量并在限速内的货车不会对前车追尾。请回答下列问题。
（1）探究货车超速的危害：如图乙所示，木块置于B处，小车由斜面顶端释放，撞击木块并与木块排同运动一段距离s1，表明货车超速 （填“会”或“不会”）产生追尾的危害。本实验可用木块运动的 来展映追尾的危害程度。
（2）探究货车超载的危害：如图丙所示，木块置于B处，将砝码固定在小车上，仍从A处释放小车，观察小车的运动情况。逐次增加砝码个数重复实验，发现小车在水平面上运动的距离几乎都为s0，均未与木块撞击。小明猜想：小车每次到达斜面底端时，其动能随 的逐次增大而增大，但仍未追尾，其原因可能是小车此时的 还不够大。
【答案】（1）会；距离
（2）质量；速度
【知识点】动能的影响因素
【解析】【分析】（1）根据图片可知，小车从斜面上滑下时速度增大，然后推动木块做功。根据w=fs可知，木块移动的距离越大，则克服阻力做功越多，那么小球动能越大；
（2）根据描述和图片确定哪个因素改变即可。
【解答】(1)探究货车超速的危害：如图乙所示，木块置于B处，小车由斜面顶端释放，撞击木块并与木块排同运动一段距离s1，表明货车超速会产生追尾的危害。本实验可用木块运动的距离来展映追尾的危害程度。
(2)探究货车超载的危害：如图丙所示，木块置于B处，将砝码固定在小车上，仍从A处释放小车，观察小车的运动情况。逐次增加砝码个数重复实验，发现小车在水平面上运动的距离几乎都为s0，均未与木块撞击。小明猜想：小车每次到达斜面底端时，其动能随质量的逐次增大而增大，但仍未追尾，其原因可能是小车此时的速度还不够大。
17．（2024九上·杭州期末）如图是小金探究“动能大小影响因素”的装置，小球从斜面上静止释放，沿斜面滚下后撞击水平面上的弹簧，完成三次实验，并记录数据如下表。
实验组别 甲 乙 丙
小球质量/克 4 16 4
小球下滑高度/厘米 5 5 ？
弹簧的最大压缩长度/厘米 4 8 8
（1）实验甲、乙中，小球从斜面同一位置静止释放，目的是 。
（2）本实验通过 来反映小球动能的大小。
（3）根据实验甲、乙，可得出的结论是 。
（4）根据实验数据，实验丙中小球下滑的高度为 厘米。
【答案】（1）控制小球到达水平面时的速度相同
（2）比较弹簧被压缩长度
（3）物体速度相同时，质量越大，动能越大
（4）10
【知识点】动能的影响因素
【解析】【分析】（1）（2）根据控制变量法和转换法分析；
（3）影响物体动能大小的因素有质量和速度，找出相同的量和变化的量，分析得出动能大小与变化量的关系，据此得出结论；
（4）分析表格中数据可知弹簧压缩的长度扩大的倍数与小球的质量扩大的倍数、小球滚下的高度扩大的倍数的关系，据此推测实验丙中小球的下滑高度。
【解答】（1）对比甲图和乙图，小球质量m甲＜m乙，质量不同的小球从斜面的同一位置由静止释放的目的是为了控制小球到达水平面时的速度相同；
（2）根据转换法，通过比较弹簧被压缩程度来比较小球到达水平面时动能的大小，这是转换法的应用；
（3）分析比较甲和乙两组实验可知，小球的质量不同，从斜面下滑的高度相同，下滑到水平面时速度相同，故为了探究动能大小与质量的关系，乙中小球质量大，弹簧被压缩程度大，由转换法，可得结论：物体速度相同时，质量越大，动能越大；
（4）比较表格中甲、乙数据可知小球的质量扩大4倍，滚下的高度相同，弹簧压缩的长度扩大4倍，说明小球动能大小与小球质量成正比；
比较表格中甲、丙两组数据可知小球的质量相同，弹簧压缩的长度扩大4倍，则小球滚下的高度扩大2倍，所以小球滚下的高度为5cm×2=10cm。
故答案为：（1）控制小球到达水平面时的速度相同；（2）比较弹簧被压缩长度；（3）物体速度相同时，质量越大，动能越大；（4）10。
18．（2023九上·定海月考）如图甲所示是我们常见的按压式圆珠笔。小明利用圆珠笔开展了以下实验研究。
实验一：研究弹簧弹力与压缩量的关系，实验数据记录如下表：
序号 钩码质量（g） 弹簧压缩量×（mm） 弹簧弹力F（N） k
1 50 2 0.5 0.25
2 100 4 1 0.25
实验二：先将笔倒立向下按压然后放手，笔将向上弹起一定的高度。弹跳过程可以分为三个阶段：
①把笔竖直倒立于水平硬桌面，下压外壳使其下端接触桌面（见位置a）；
②由静止释放，外壳竖直上升，弹簧恢复到原长（见位置b）；
③笔继续上升到离桌面2cm的最高处（见位置c）开始下落。
（1）实验一表中的“k”应该填入的项目是： ；
（2）笔在上升过程中，笔的外壳的最大速度处于位置 之间；（选填“ab”或“bc”）
（3）若不计一切摩擦，请说明从a到b到c位置笔的内芯的机械能变化情况？ 。
【答案】（1）（N/mm）
（2）ab
（3）a到b，机械能不变，b到c机械能增大
【知识点】力与运动的关系；动能和势能的大小变化
【解析】【分析】（1）根据k值的大小推测它与弹簧压缩量和弹力之间的数量关系即可；
（2）当物体受到的合力与运动方向相同时，物体做加速运动；当合力为零时，加速停止，此时速度最大；
（3）动能与质量和速度有关，重力势能与质量和高度有关；弹性势能与弹性形变程度大小有关。
【解答】（1）根据表格数据可知，k等于弹簧弹力与弹簧压缩量的比值，即 （N/mm） ；
（2）由a到b时，开始弹力大于笔的外壳重力，笔的外壳向上做加速运动；当弹力等于笔的外壳重力时，笔外壳的速度最大，此时弹簧还未恢复原状，故笔外壳的最大速度处于位置ab之间；
（3）由题知，位置a是压缩弹簧后形变程度最大处，弹性势能也最大；
从位置a到b，弹簧恢复至原长，弹簧的弹性势能全部转化为外壳的动能和重力势能，内芯速度和高度均不变，所以其机械能不变；从位置b到c，外壳带着内芯向上运动，外壳的一部分机械能转移给内芯，内芯的机械能增大。所以从a到b到c位置笔的内芯的机械能先不变后增大。
19．（2023·西湖模拟）在探究动能大小与哪些因素有关的实验中，小金设计了如图实验。实验中让钢球从斜面上某个高度由静止沿斜面滚下，在底部与静止在水平面上的木块发生碰撞，木块沿水平方向向右运动直至停止。
（1）该实验中的研究对象是 。
（2）在图甲、乙中，h2>h1，小球下滑到斜面底端时的速度V2>V1，若S2>S1，则表明物体的动能与速度的关系是 。
（3）小金又利用图丁来研究动能和势能相互转化，图中两个相同的光滑弧形槽，一个为凸形，一个为凹形，A、B两个相同的钢球分别进入两弧形槽的速度都为v，运动到槽的末端速度也都为v，A小球通过凸形槽的时间为t1，B小球通过凹形槽的时间t2，则t1 t2(填“<，=，>”)。
【答案】（1）钢球
（2）质量相等的情况下，物体的速度越大，动能越大
（3）>
【知识点】动能的影响因素
【解析】【分析】（1）根据实验的过程确定探究的对象；
（2）在探究动能大小的影响因素的实验中，通过木块在水平面上运动的距离大小反映钢球动能的大小，据此根据控制变量法的要求得出结论。
（3）根据能量转化的知识比较平均速度大小，再根据公式比较时间大小。
【解答】（1）根据图片可知，钢球从斜面上滚下，撞击水平面上的木块。木块在水平面上移动时，克服阻力做功。根据W=fs可知，木块移动的距离越大，则克服摩擦做功越大，说明钢球的动能越大，因此实验中的探究对象为钢球。
（2）若s2>s1，则说明乙中钢球的动能大于甲中钢球的动能，那么得到结论：质量相等的情况下，物体的速度越大，动能越大。
（3）根据图可知，凸形槽：小球先上升后下降，即动能先转化为重力势能再转化为动能，那么速度先减小后增大，因此全程的平均速度小于开始速度；
凹形槽：小球先下降后上升，即重力势能先转化为动能，动能再转化为重力势能，那么速度先增大后减小，因此全程的平均速度大于开始速度。
比较可知，平均速度v1根据公式可知，运动时间t1>t2。
20．（2017·浙江竞赛）2007年2月28日，从乌鲁木齐驶往阿克苏的5806次列车遭遇特大沙尘暴，列车从第1节车厢到第11节车厢相继被吹翻。看了这个报道后，某研究小组为探索沙尘暴的威力，进行了模拟研究。如图为测定沙尘暴风力的实验装置图，其中AB是一段水平放置的长为L的光滑均匀电阻丝，电阻丝阻值较大，一质量和电阻都不计的细长金属丝一端固定于O点，另一端悬挂球P，无风时细金属丝竖直，恰与电阻丝在B点接触，有风时细金属丝将偏离竖直方向，细金属丝与电阻丝始终保持良好的导电接触。研究小组的同学对此装置分析中，知道金属球单位面积上所受到的水平风力大小与电压表的读数成正比，空气密度为1.3kg/m3，沙的密度为2.5×103kg/m3。他们对决定金属球单位面积上所受到的风力大小的因素，进行了如下的实验研究：
①在含沙量相同条件下，改变风速，记录不同风速下电压表的示数如下：
风速（m/s） 5 10 15 20
电压表示数（V） 0.6 2.4 5.4 9.6
②在风速大小相同条件下，改变风中空气的含沙量，记录不同含沙量下电压表的示数如下：
含沙量（kg/m3） 1.1 2.2 3.3 4.4
电压表示数（V） 2.3 3.5 4.6 5.8
（1）根据上述实验结果，你能得出单位面积上所受到的风力大小的关系式为： （设比例系数为k）。
（2）若（1）中的比例系数k的大小为0.5，已知：车厢的高度为3m，车厢的长度为25m，车厢质量为50t，铁轨间距为1.5m，1m3沙尘暴中含沙尘2.7kg，请根据（1）中的关系式计算当时的风速至少为多大？
【答案】（1）
（2） ，
=
v≈41m/s
【知识点】能量及其存在的不同形式；能量的相互转化和转移；能量的转化与守恒定律
【解析】【分析】（1）由表一找出风速与电压的关系，由表二找出含沙量与压力的关系；（2）将车厢看做杠杆，由杠杆平衡条件进行计算。
【解答】（1）①分析数据可看出风速每增加5m/s，电压表的示数增加量分别是1.8V、3V、4.2V，也就是说，在这里，风速和压力并不是呈一次函数关系，可以假设一个方程，即：U∝av3+bv2+cv+d，把表中实验数据代入表达式，解得：a=0，b=0.024，c=0，d=0，即U∝0.024v2；
②分析含沙量与电压表示数的数据，含沙量每增加1.1Kg/m3，电压增量即为1.2V，也就是说，含沙量与压力成正比，U∝ρ；
风力越大，导线的偏移量与电压成正比，单位面积所受压力即压强，则p=kρv2，ρ为含有沙尘的空气密度，k为比例常数．
故答案为：（1） ；（2）v≈41m/s
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