2023-2024学年人教版八年级物理下册同步训练提高卷：11.4 机械能及其转化
一、选择题
1．（2024九下·月考） 近年来，中国科技成就让世人瞩目，其中有探月“嫦娥”、入海“蛟龙”、中国高铁、“天舟一号”、国产大飞机C919等。下列说法中正确的是（ ）
A．高铁速度快惯性大
B．飞机减速下降时，其机械能守恒
C．绕月飞行的“嫦娥”探测器，运动状态不断改变
D．“天舟一号”发射加速上升的过程中，受平衡力的作用
【答案】C
【知识点】机械能守恒条件；物体运动状态的变化；惯性及其现象；平衡力的辨别
【解析】【解答】A.惯性与物体的质量有关，物体的质量越大其惯性越大，故A错误；
B.飞机减速下降时其动能减小、重力势能减小、机械能减小，故B错误；
C.绕月飞行的探测器，其运动方向时刻在改变，运动状态不断改变，故C正确；
D.“天舟一号”加速上升的过程中，不属于平衡状态，此时受力不平衡，故D错误。
故选C。
【分析】A.惯性是物质的一种属性，只与物体的质量有关，与其他因素无关，物体的质量越大其惯性越大；
B.物体的动能与物体的速度及质量有关，物体的速度越大、物体的质量越大，物体的动能越大；物体的重力势能与物体的质量以及所处的高度有关，物体的质量越大、所处的高度越高，物体的重力势能越大；物体的机械能为物体的动能和势能的总和；
C.物体的运动状态包括物体速度大小的变化以及物体运动方向的变化，而绕月飞行的探测器其运动方向时刻在改变，可判断其运动状态不断改变；
D.物体受平衡力的作用时总保持静止或匀速直线运动。
2．（2023·天河模拟）核能发电过程如图，某次反应堆释放能量为E1，至发电机输出电能为E2，则（ ）
A．核能属于可再生能源
B．E1可能小于E2
C．用废气供热可提高能源利用率
D．汽轮机工作时，将机械能转化为内能
【答案】C
【知识点】机械能及其转化；热机的效率；能量守恒；核能
【解析】【解答】 A．核能消耗后不能在短时间获取，属于不可再生能源，故A错误；
B．反应堆释放能量存在损失，不能完全转化为电能，所以E2一定小于E1，故B错误；
C．废气属于额外功，利用用废气供热可提高能源利用率，故C正确；
D．汽轮机工作时，将内能转化为机械能，故D错误。
故选：C。
【分析】核能再生能源；能量在转化过程中会有损耗；利用废气能提高效率；汽轮机工作时，将内能转化为机械能。
3．（2023九下·北辰月考）用细线将小球系好后，固定在天花板上，做成一个摆。如图所示，小球从A点摆动到B点的过程中（ ）
A．速度变小，动能变小 B．速度变小，动能变大
C．速度变大，重力势能变小 D．速度变大，重力势能变大
【答案】C
【知识点】动能和势能的大小变化；机械能及其转化
【解析】【解答】小球从A点摆动到B点的过程中，质量不变、高度减小，重力势能减小；质量不变、速度变大，动能变大，故ABD错误，C正确。
故选：C。
【分析】（1）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。
（2）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。
4．（2024九上·蒙城期末）如图，在光滑的水平台面上，一轻质弹簧左端固定，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A、B间做往复运动（已知AO=OB）。下列说法正确的是（ ）
A．小球在往复运动过程中机械能守恒
B．小球在O点动能最大
C．小球从B往A运动过程中速度不断增大
D．小球在往复运动过程中所受弹力方向不变
【答案】B
【知识点】动能大小的比较；机械能及其转化；机械能守恒条件；弹力
【解析】【解答】A、小球在光滑的水平台面上AB间做往复运动，且AO=OB，这表明小球和弹簧的整体机械能是守恒的，在任一位置，小球的动能与弹簧的弹性势能的总和保持不变，小球在往复运动过程中机械能不守恒，故A错误；
BC、小球从A(或B)位置运动到O位置的过程中，弹簧的形变程度变小，弹性势能变小，小球的速度变大，动能变大，弹簧的弹性势能转化为小球的动能，到达O点时，弹簧的弹性势能全部转化为小球的动能，弹性势能为零，小球的动能最大；从0到B(或A)的过程中，弹簧的形变程度变大，弹性势能变大，小球的动能转化为弹簧的弹性势能，所以整个过程中小球在O点动能最大，小球从B往A运动过程中速度先增大后减小，故B正确，C错误；
D、小球在往复运动过程中弹簧在AO段是缩短的，弹力方向向右，弹簧在OB段是伸长的，弹力方向向左，所受弹力方向不同。故D错误。
故答案为：B。
【分析】动能的大小与速度、质量有关；弹性势能的大小与弹性形变程度的大小有关；小球在AB间做往复运动，AO=OB，且水平台面是光滑的，则小球和弹簧的机械能是守恒的。
5．（2024九上·武昌月考）请分析在以下过程中，冰粒、火箭箭体、子弹和图钉的内能是在增大还是减小？机械能在增大还是减小？（不考虑质量变化）
云中形成的冰粒在下落中，温度渐渐升高变成了雨滴。
火箭从地面向上发射过程中，火箭外壳和大气摩擦后温度越来越高。
子弹击中一块木板，温度升高。
把图钉按在铅笔的一端，手握铅笔使图钉钉帽在水平放置的粗糙硬纸板上匀速摩擦，图钉温度升高。
下列说法不正确的是（ ）
A．冰粒的内能增大，机械能减小
B．火箭箭体的内能增大，机械能减小
C．子弹的内能增大，机械能减小
D．图钉的内能增大，机械能不变
【答案】B
【知识点】动能和势能的大小变化；机械能及其转化；机械能守恒条件；内能的概念；做功改变物体内能
【解析】【解答】A.冰粒下落过程中克服空气摩擦力做功，消耗了机械能转化为内能。内能增大，机械能减小。故A正确。
B.火箭发射过程克服空气摩擦力做功，机械能转化为内能，内能增大。发射过程做加速运动，机械能增大。故B错误。
C.子弹击中木板的过程，克服木板阻力做功，机械能转化为内能，内能增大.机械能减小。故C正确.
D.图钉克服摩擦力做功，内能增大。图钉沿水平方向做匀速直线运动，机械能不变。故D正确。
【分析】克服摩擦力做功是机械能转化为内能的过程。判断机械变化有两种方法：首选机械能=动能+重力势能，分析动能和重力势能的变化，再确定机械能的增减。其次物体运动过程是否受到阻力作用，受到阻力作用，机械能会减小。
6．（2020九上·陕州期中）如图所示是学校田径运动会时跳远运动的几个阶段，则运动员（）
A．助跑阶段机械能不变 B．起跳时机械能为零
C．经过最高点时动能最大 D．经过最高点时重力势能最大
【答案】D
【知识点】动能和势能的大小变化；机械能及其转化
【解析】【分析】A、助跑阶段，运动员的质量不变，速度逐渐增大，因此动能增大；运动员的高度不变，因此重力势能不变。机械能等于动能和势能的和，动能增大，重力势能不变，因此机械能增大。A错误；
B、起跳时，运动员的速度达到最大值，动能达到最大值，重力势能不变，机械能达到最大值。B错误；
C、上升过程，动能转化为重力势能，所以经过最高点时，动能减小，重力势能最大。故C错误；
D、最高点时，高度达到最大值，因此重力势能也达到最大值。故D正确。
故选D。
【点评】影响动能大小的因素有质量和速度，分析动能的变化就是分析质量和速度的变化；影响重力势能的因素是质量和高度，分析重力势能的变化就是分析质量和高度的变化。解题时注意抓住表示物体运动状态变化的关键字词，从中找出表示“质量、速度、高度、弹性形变”变化的字眼，从而分析机械能的变化情况。
7．（2023九上·无锡月考）某次演练中，直升飞机悬停于高空，一个伞兵（含伞）跳伞后竖直降落，其速度v与时间t的关系如图所示.下列判断正确的是（ ）
A．在0～时刻内，伞兵的机械能保持不变。
B．在时刻内，伞兵的动能转化为重力势能。
C．在时刻内，伞兵重力势能转化为动能。
D．在时刻内，伞兵的动能保持不变，机械能在减小。
【答案】D
【知识点】机械能及其转化
【解析】【解答】 A、从图象中可以看出在0～t3时刻内，质量不变，速度先增大，后减小，最后不变，所以，动能变化是先增大，后减小，最后不变，整个过程中，高度都减小，重力势能一直减小，所以机械能不是保持不变，故A错误。
B、在t1～t2时刻内，质量不变，速度在减小，高度减小，动能和重力势能都减小，故B错误。
CD、在t2～t3时刻内，质量不变，速度不变，动能不变，高度减小，重力势能减小，因此机械能减小，故C错误，D正确。
故选：D。
【分析】 观察图象可知，伞兵的运动状态可分为三段：0～t1，t1～t2，t2～t3，三段中运动的状态不同，重力与阻力的关系也不同，机械能也可能不同。
8．（2023九上·无锡月考）如图所示完全相同的甲、乙两个小球，分别用细线、橡皮筋系在同一高度的悬点，将两球移动到与悬点等高的位置，此时细线恰好拉直，橡皮筋达到原长，由静止开始释放，当两球摆至悬点正下方P点时，橡皮筋长度恰好与细线长度相等，若不计空气阻力，下列说法不正确的是（ ）
A．摆下过程中，甲球的机械能保持不变
B．甲球到达P点的机械能和乙球在初始位置时的机械能相等
C．从静止运动到P点，乙球的重力势能全部转化为动能
D．两球到达P点时，甲小球的动能比乙大
【答案】C
【知识点】机械能及其转化
【解析】【解答】 A、摆下过程中，因不计空气阻力，整个装置的机械能是守恒的，所以甲球的机械能保持不变，故A正确。
B、不计空气阻力，整个装置的机械能是守恒的，所以甲球到达P点的机械能和乙球在初始位置时的机械能相等，故B正确。
C、从静止运动到P点，乙球的重力势能减小，动能增大，橡皮筋的弹性势能增大，减小的重力势能转化为动能和弹性势能，所以乙球减小的重力势能大于其增加的动能，故C错误。
D、两球到达P点时，甲小球的重力势能全部转化为动能，乙球的重力势能转化为动能和弹性势能，由于初始的重力势能相同，所以两球到达P点时，甲小球的动能比乙大，故D正确。
故答案为：C。
【分析】动能的大小与质量、速度有关，重力势能的大小与质量、高度有关，弹性势能的大小与物体的弹性形变程度的大小有关；机械能为动能和势能的和；不计空气阻力，机械能守恒。
9．（2021八下·荔湾期末）如图所示，木块以一定的速度滑过AB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，则木块在运动过程中能量变化的分析，正确的是（ ）
A．D点与C点相比，机械能不变
B．B点的动能一定大于A点的动能
C．B点的动能可能等于D点的动能
D．A点到B点减少的重力势能小于C点到D点减少的重力势能
【答案】C
【知识点】动能和势能的大小变化；机械能守恒条件
【解析】【解答】A．D点的机械能比C点的少，因为从C到D有部分的机械能克服空气阻力做功，转化为内能，A不正确；
B．木块以一定的速度滑过AB点，而从A到B的过程，木块的重力势能减小，减小的重力势能虽然转化为动能和内能，但若接触面足够粗糙，摩擦力足够大，那么木块可能在AB间做匀速直线运动或减速运动，所以B点的动能可能等于可小于A点的动能，B不正确；
C．木块从B到C，若木块与接触面有摩擦，则C点的动能小于B点的动能，从C到D，木块的重力势能减小，动能增加，那么D点动能大于C点动能，所以D点的动能有可能等于B点的动能，C符合题意；
D．因为A和B，C和D之间的垂直距离均为h，则从A到B和从C到D的重力势能的减少量都是mgh（设木块的质量为m），D不正确。
故答案为：C。
【分析】动能大小的影响因素：质量和速度，质量越大，速度越大，动能越大。重力势能大小的影响因素：质量和高度，质量越大，高度越高，重力势能越大。机械能=动能+势能。
物体没有发生弹性形变时，不具有弹性势能，势能只考虑重力势能。不计空气阻力，机械能守恒；考虑空气阻力，机械能转化为内能，机械能减小，内能增大。
二、填空题
10．（2024九下·宜昌月考） “神舟十五号”宇宙飞船于2022年11月29日由长征二号运载火箭发射升空。飞船加速上升时，它的机械能逐渐 ，到达预定轨道后与天宫空间站对接成组合体（如图甲所示）。当空间站组合体在运行轨道上由近地点向远地点运行的过程中（如图乙所示），空间站组合体的动能 （以上两空均填“增大”、“减小”或“不变”），空间站上硕大的太阳能电池板可将太阳能转化为 能。
【答案】增大；减小；电
【知识点】动能和势能的概念；机械能及其转化
【解析】【解答】（1）飞船加速上升时，质量不变，速度变大，则动能变大；同时高度变大，其重力势能变大；因机械能等于动能与势能的总和，所以它的机械能增大。
（2）当空间站组合体在运行轨道上由近地点向远地点运行的过程中（如图乙所示），空间站组合体速度减小，质量不变，它的动能减小。
（3）太阳能电池板可将太阳能转化为电能。
故答案为：增大；减小；电。
【分析】（1）影响动能大小的因素：质量、速度；质量越大，速度越大，动能越大。
（2）影响重力势能大小的因素：质量、高度；物体的质量越大，高度越高，其重力势能越大。
（3）太阳能电池板将太阳能转化为电能。
11．（2024九下·惠州开学考）如图所示，小明用滑雪板滑雪，从点C处由静止滑下，经过B点到达最低点O，然后到达另一侧与 B 点等高点A时刚好速度为零。则由C 到B点过程中， 能转化为动能，从C到A点过程中， 点的动能最大，从最低点 O到A点的过程中，机械能的总量 （选填“变大”、“变小”或“不变”）。
【答案】重力势；O；变小
【知识点】机械能及其转化；机械能守恒条件
【解析】【解答】（1）小吴和滑雪板从C点到B点的过程中，质量不变，高度变小，速度变大，故小吴和滑雪板的重力势能变小，动能变大，则该过程中重力势能转化为动能。
（2）小吴和滑雪板到达O点时速度达到最大值，其动能最大。
（3）从最低点O到A点的过程中，由于接触面是粗糙的，所以小吴和滑雪板在运动过程中受摩擦力的作用，需要克服摩擦做功，一部分机械能转化为内能，故小吴和滑雪板的机械能变小。
【分析】动能的影响因素是物体的质量和物体运动的速度，影响重力势能的因素是物体的质量和物体的高度，其中动能和势能统称为机械能。物体克服摩擦作用，机械能转化为内能。
12．（2024九上·高要期末）电动汽车在行驶时，电能主要转化为 ；而电动机产生的热量很难回收，这是因为能量的转化和转移是具有 的。有人认为汽车在行驶过程中，可以使发电机发电，从而永远运动下去，这种说法违背了 定律。
【答案】机械能；方向性；能量守恒
【知识点】机械能及其转化；能量守恒
【解析】【解答】第1空、 电动汽车在行驶时，电能主要转化为机械能，驱动车辆前进，故该空填“机械能”；
第2空、 能量的转化和转移是具有方向性的，这意味着能量在转化或转移过程中会不可避免地损失一部分，而且这些损失的能量往往无法回收或再利用，故该空填“方向性”；
第3空、 汽车在行驶过程中，即使可以通过发电机发电，也无法避免能量的损耗和摩擦等因素的影响。根据能量守恒定律，能量在任何过程中都不会凭空产生或消失，只会从一种形式转化为另一种形式，或者在不同物体之间转移。因此，汽车的能量来源最终还是需要外部的供电，而不能依靠自身的发电来维持永远运动。故该空填“能量守恒”。
【分析】分析能量转化：电动汽车依靠电能驱动，因此电能主要转化为机械能。
理解能量特性：能量的转化和转移具有方向性，损失的能量难以回收。
应用守恒定律：汽车行驶过程中的能量转化应遵循能量守恒定律，不可能永远运动下去。
13．（2023九上·成都期末） 2023年2月，土耳其发生强烈地震，中国救援队携带照明无人机前往救援。无人机在加速上升过程中，电动机将电能主要转化为 能。如图所示，无人机处于悬停并提供照明，该过程中电池最多可释放电能0.5kW·h，动力系统和照明系统的电功率分别为150W和100W，此状态下无人机至多持续工作 h。
【答案】机械；2
【知识点】机械能及其转化；电功率的计算
【解析】【解答】无人机在加速上升过程中，电动机对外做功，将电能转化为机械能；
P总=P动+P照=150W+100W=250W=0.25kW；
由公式得：
故答案为：电；机械；2。
【分析】流做功的过程是电能转化为其它形式的能的过程；根据公式计算时间
三、实验探究题
14．（2023·西安模拟）小明为了研究弹簧枪水平射程（x）与什么因素有关他准备了一把可调节弹簧压缩量的弹簧枪和三种大小一样、质量不同的弹珠，并提出如下猜想：
猜想A：弹珠水平射程可能与弹珠质量m有关；
猜想B：弹珠水平射程可能与弹簧压缩量有关；
猜想C：弹珠水平射程可能与发射点距离地面高度h有关。
小明利用如图所示装置先后调整弹簧的压缩量和发射点距离地面的高度，选用不同质量的弹珠，分别进行实验，实验中弹珠均水平射出。实验数据记录如表：
序号 弹簧压缩量/cm 弹珠质量m/g 发射点距离地 面高度h/m 水平射程x/m
1 2 2 0.45 1.34
2 4 2 0.45 2.68
3 6 2 0.45 4.02
4 2 4 0.45 0.90
5 2 6 0.45 0.5
6 2 4 1.00 2.84
7 2 4 1，50 3.84
（1）弹珠最终会落回地面，是因为弹珠受到 力的作用，其方向总是 的。
（2）比较实验序号 三次实验数据，可验证猜想B，结论是其它条件相同时， 越大，水平射程越远。
（3）比较实验序号4、6、7三次实验数据，可验证猜想 是正确的。
（4）实验序号2、4、5三次实验中，若不计空气阻力及弹珠与枪管间的摩擦力，弹珠刚落地时机械能 （选填“相等”或“不相等”）。
【答案】（1）重；竖直向下
（2）1、2、3；弹簧压缩量
（3）C
（4）不相等
【知识点】机械能守恒条件；弹力；重力及其大小的计算
【解析】【解答】 (1)弹珠会落回地面，是因为弹珠受到重力的作用，重力的方向总是竖直向下的；(2)要想验证弹珠水平射程可能与弹簧压缩量是否有关时，需要控制弹珠质量、发射点距离地面高度相同，弹簧的压缩量不同，所以需要对比1、2、3三次实验数据；由表格可知，在弹珠质量、发射点距离地面高度相同时，压缩量越大，弹珠水平射程越远；
(3)比较实验序号4、6、7三次实验数据可知，弹簧的压缩量、弹珠质量相同，发射点距离地面高度不同，射程不同，所以可以验证C是正确的；
(4)弹性势能决定于弹性形变的大小，实验序号2、4、5三次实验中，形变量不完全相同，所以弹性势能大小不完全相同，所以如果不计空气阻力及弹珠与枪管间的摩擦力，弹珠刚落地时机械能不相等。
【分析】 (1) 重力的方向始终是竖直向下，而不是垂直向下。
(2) 水平射程可能与发射点离地面的关系，弹簧压缩量、弹珠质量有关。
(3) 弹性势能的大小与物体的形变程度有关，弹性形变程度越大，弹性势能越大 。
四、计算题
15．（2020·阜阳模拟）已知物体的重力势能表达式为Ep＝mgh，动能表达式为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，g＝10N/kg。如图，一小球从斜面底端以速度v沿光滑斜面向上运动。不计空气阻力，小球在光滑的斜面上滑行时，机械能守恒。请推导：小球能运动到斜面上的最大高度h＝
【答案】解：根据题意：小球从斜面底端沿光滑斜面向上运动的过程中机械能守恒；
小球到达斜面最高点时动能全部转化为重力势能；
Ek＝Ep，即： mv2＝mgh，
小球能运动到斜面上的最大高度h＝
【知识点】机械能守恒条件
【解析】【分析】当物体不受到摩擦力时，物体的机械能守恒，即动能与重力势能之和是定值，动能减小，重力势能增加，反之，动能增大，重力势能减小。
1 / 12023-2024学年人教版八年级物理下册同步训练提高卷：11.4 机械能及其转化
一、选择题
1．（2024九下·月考） 近年来，中国科技成就让世人瞩目，其中有探月“嫦娥”、入海“蛟龙”、中国高铁、“天舟一号”、国产大飞机C919等。下列说法中正确的是（ ）
A．高铁速度快惯性大
B．飞机减速下降时，其机械能守恒
C．绕月飞行的“嫦娥”探测器，运动状态不断改变
D．“天舟一号”发射加速上升的过程中，受平衡力的作用
2．（2023·天河模拟）核能发电过程如图，某次反应堆释放能量为E1，至发电机输出电能为E2，则（ ）
A．核能属于可再生能源
B．E1可能小于E2
C．用废气供热可提高能源利用率
D．汽轮机工作时，将机械能转化为内能
3．（2023九下·北辰月考）用细线将小球系好后，固定在天花板上，做成一个摆。如图所示，小球从A点摆动到B点的过程中（ ）
A．速度变小，动能变小 B．速度变小，动能变大
C．速度变大，重力势能变小 D．速度变大，重力势能变大
4．（2024九上·蒙城期末）如图，在光滑的水平台面上，一轻质弹簧左端固定，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A、B间做往复运动（已知AO=OB）。下列说法正确的是（ ）
A．小球在往复运动过程中机械能守恒
B．小球在O点动能最大
C．小球从B往A运动过程中速度不断增大
D．小球在往复运动过程中所受弹力方向不变
5．（2024九上·武昌月考）请分析在以下过程中，冰粒、火箭箭体、子弹和图钉的内能是在增大还是减小？机械能在增大还是减小？（不考虑质量变化）
云中形成的冰粒在下落中，温度渐渐升高变成了雨滴。
火箭从地面向上发射过程中，火箭外壳和大气摩擦后温度越来越高。
子弹击中一块木板，温度升高。
把图钉按在铅笔的一端，手握铅笔使图钉钉帽在水平放置的粗糙硬纸板上匀速摩擦，图钉温度升高。
下列说法不正确的是（ ）
A．冰粒的内能增大，机械能减小
B．火箭箭体的内能增大，机械能减小
C．子弹的内能增大，机械能减小
D．图钉的内能增大，机械能不变
6．（2020九上·陕州期中）如图所示是学校田径运动会时跳远运动的几个阶段，则运动员（）
A．助跑阶段机械能不变 B．起跳时机械能为零
C．经过最高点时动能最大 D．经过最高点时重力势能最大
7．（2023九上·无锡月考）某次演练中，直升飞机悬停于高空，一个伞兵（含伞）跳伞后竖直降落，其速度v与时间t的关系如图所示.下列判断正确的是（ ）
A．在0～时刻内，伞兵的机械能保持不变。
B．在时刻内，伞兵的动能转化为重力势能。
C．在时刻内，伞兵重力势能转化为动能。
D．在时刻内，伞兵的动能保持不变，机械能在减小。
8．（2023九上·无锡月考）如图所示完全相同的甲、乙两个小球，分别用细线、橡皮筋系在同一高度的悬点，将两球移动到与悬点等高的位置，此时细线恰好拉直，橡皮筋达到原长，由静止开始释放，当两球摆至悬点正下方P点时，橡皮筋长度恰好与细线长度相等，若不计空气阻力，下列说法不正确的是（ ）
A．摆下过程中，甲球的机械能保持不变
B．甲球到达P点的机械能和乙球在初始位置时的机械能相等
C．从静止运动到P点，乙球的重力势能全部转化为动能
D．两球到达P点时，甲小球的动能比乙大
9．（2021八下·荔湾期末）如图所示，木块以一定的速度滑过AB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，则木块在运动过程中能量变化的分析，正确的是（ ）
A．D点与C点相比，机械能不变
B．B点的动能一定大于A点的动能
C．B点的动能可能等于D点的动能
D．A点到B点减少的重力势能小于C点到D点减少的重力势能
二、填空题
10．（2024九下·宜昌月考） “神舟十五号”宇宙飞船于2022年11月29日由长征二号运载火箭发射升空。飞船加速上升时，它的机械能逐渐 ，到达预定轨道后与天宫空间站对接成组合体（如图甲所示）。当空间站组合体在运行轨道上由近地点向远地点运行的过程中（如图乙所示），空间站组合体的动能 （以上两空均填“增大”、“减小”或“不变”），空间站上硕大的太阳能电池板可将太阳能转化为 能。
11．（2024九下·惠州开学考）如图所示，小明用滑雪板滑雪，从点C处由静止滑下，经过B点到达最低点O，然后到达另一侧与 B 点等高点A时刚好速度为零。则由C 到B点过程中， 能转化为动能，从C到A点过程中， 点的动能最大，从最低点 O到A点的过程中，机械能的总量 （选填“变大”、“变小”或“不变”）。
12．（2024九上·高要期末）电动汽车在行驶时，电能主要转化为 ；而电动机产生的热量很难回收，这是因为能量的转化和转移是具有 的。有人认为汽车在行驶过程中，可以使发电机发电，从而永远运动下去，这种说法违背了 定律。
13．（2023九上·成都期末） 2023年2月，土耳其发生强烈地震，中国救援队携带照明无人机前往救援。无人机在加速上升过程中，电动机将电能主要转化为 能。如图所示，无人机处于悬停并提供照明，该过程中电池最多可释放电能0.5kW·h，动力系统和照明系统的电功率分别为150W和100W，此状态下无人机至多持续工作 h。
三、实验探究题
14．（2023·西安模拟）小明为了研究弹簧枪水平射程（x）与什么因素有关他准备了一把可调节弹簧压缩量的弹簧枪和三种大小一样、质量不同的弹珠，并提出如下猜想：
猜想A：弹珠水平射程可能与弹珠质量m有关；
猜想B：弹珠水平射程可能与弹簧压缩量有关；
猜想C：弹珠水平射程可能与发射点距离地面高度h有关。
小明利用如图所示装置先后调整弹簧的压缩量和发射点距离地面的高度，选用不同质量的弹珠，分别进行实验，实验中弹珠均水平射出。实验数据记录如表：
序号 弹簧压缩量/cm 弹珠质量m/g 发射点距离地 面高度h/m 水平射程x/m
1 2 2 0.45 1.34
2 4 2 0.45 2.68
3 6 2 0.45 4.02
4 2 4 0.45 0.90
5 2 6 0.45 0.5
6 2 4 1.00 2.84
7 2 4 1，50 3.84
（1）弹珠最终会落回地面，是因为弹珠受到 力的作用，其方向总是 的。
（2）比较实验序号 三次实验数据，可验证猜想B，结论是其它条件相同时， 越大，水平射程越远。
（3）比较实验序号4、6、7三次实验数据，可验证猜想 是正确的。
（4）实验序号2、4、5三次实验中，若不计空气阻力及弹珠与枪管间的摩擦力，弹珠刚落地时机械能 （选填“相等”或“不相等”）。
四、计算题
15．（2020·阜阳模拟）已知物体的重力势能表达式为Ep＝mgh，动能表达式为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，g＝10N/kg。如图，一小球从斜面底端以速度v沿光滑斜面向上运动。不计空气阻力，小球在光滑的斜面上滑行时，机械能守恒。请推导：小球能运动到斜面上的最大高度h＝
答案解析部分
1．【答案】C
【知识点】机械能守恒条件；物体运动状态的变化；惯性及其现象；平衡力的辨别
【解析】【解答】A.惯性与物体的质量有关，物体的质量越大其惯性越大，故A错误；
B.飞机减速下降时其动能减小、重力势能减小、机械能减小，故B错误；
C.绕月飞行的探测器，其运动方向时刻在改变，运动状态不断改变，故C正确；
D.“天舟一号”加速上升的过程中，不属于平衡状态，此时受力不平衡，故D错误。
故选C。
【分析】A.惯性是物质的一种属性，只与物体的质量有关，与其他因素无关，物体的质量越大其惯性越大；
B.物体的动能与物体的速度及质量有关，物体的速度越大、物体的质量越大，物体的动能越大；物体的重力势能与物体的质量以及所处的高度有关，物体的质量越大、所处的高度越高，物体的重力势能越大；物体的机械能为物体的动能和势能的总和；
C.物体的运动状态包括物体速度大小的变化以及物体运动方向的变化，而绕月飞行的探测器其运动方向时刻在改变，可判断其运动状态不断改变；
D.物体受平衡力的作用时总保持静止或匀速直线运动。
2．【答案】C
【知识点】机械能及其转化；热机的效率；能量守恒；核能
【解析】【解答】 A．核能消耗后不能在短时间获取，属于不可再生能源，故A错误；
B．反应堆释放能量存在损失，不能完全转化为电能，所以E2一定小于E1，故B错误；
C．废气属于额外功，利用用废气供热可提高能源利用率，故C正确；
D．汽轮机工作时，将内能转化为机械能，故D错误。
故选：C。
【分析】核能再生能源；能量在转化过程中会有损耗；利用废气能提高效率；汽轮机工作时，将内能转化为机械能。
3．【答案】C
【知识点】动能和势能的大小变化；机械能及其转化
【解析】【解答】小球从A点摆动到B点的过程中，质量不变、高度减小，重力势能减小；质量不变、速度变大，动能变大，故ABD错误，C正确。
故选：C。
【分析】（1）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。
（2）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。
4．【答案】B
【知识点】动能大小的比较；机械能及其转化；机械能守恒条件；弹力
【解析】【解答】A、小球在光滑的水平台面上AB间做往复运动，且AO=OB，这表明小球和弹簧的整体机械能是守恒的，在任一位置，小球的动能与弹簧的弹性势能的总和保持不变，小球在往复运动过程中机械能不守恒，故A错误；
BC、小球从A(或B)位置运动到O位置的过程中，弹簧的形变程度变小，弹性势能变小，小球的速度变大，动能变大，弹簧的弹性势能转化为小球的动能，到达O点时，弹簧的弹性势能全部转化为小球的动能，弹性势能为零，小球的动能最大；从0到B(或A)的过程中，弹簧的形变程度变大，弹性势能变大，小球的动能转化为弹簧的弹性势能，所以整个过程中小球在O点动能最大，小球从B往A运动过程中速度先增大后减小，故B正确，C错误；
D、小球在往复运动过程中弹簧在AO段是缩短的，弹力方向向右，弹簧在OB段是伸长的，弹力方向向左，所受弹力方向不同。故D错误。
故答案为：B。
【分析】动能的大小与速度、质量有关；弹性势能的大小与弹性形变程度的大小有关；小球在AB间做往复运动，AO=OB，且水平台面是光滑的，则小球和弹簧的机械能是守恒的。
5．【答案】B
【知识点】动能和势能的大小变化；机械能及其转化；机械能守恒条件；内能的概念；做功改变物体内能
【解析】【解答】A.冰粒下落过程中克服空气摩擦力做功，消耗了机械能转化为内能。内能增大，机械能减小。故A正确。
B.火箭发射过程克服空气摩擦力做功，机械能转化为内能，内能增大。发射过程做加速运动，机械能增大。故B错误。
C.子弹击中木板的过程，克服木板阻力做功，机械能转化为内能，内能增大.机械能减小。故C正确.
D.图钉克服摩擦力做功，内能增大。图钉沿水平方向做匀速直线运动，机械能不变。故D正确。
【分析】克服摩擦力做功是机械能转化为内能的过程。判断机械变化有两种方法：首选机械能=动能+重力势能，分析动能和重力势能的变化，再确定机械能的增减。其次物体运动过程是否受到阻力作用，受到阻力作用，机械能会减小。
6．【答案】D
【知识点】动能和势能的大小变化；机械能及其转化
【解析】【分析】A、助跑阶段，运动员的质量不变，速度逐渐增大，因此动能增大；运动员的高度不变，因此重力势能不变。机械能等于动能和势能的和，动能增大，重力势能不变，因此机械能增大。A错误；
B、起跳时，运动员的速度达到最大值，动能达到最大值，重力势能不变，机械能达到最大值。B错误；
C、上升过程，动能转化为重力势能，所以经过最高点时，动能减小，重力势能最大。故C错误；
D、最高点时，高度达到最大值，因此重力势能也达到最大值。故D正确。
故选D。
【点评】影响动能大小的因素有质量和速度，分析动能的变化就是分析质量和速度的变化；影响重力势能的因素是质量和高度，分析重力势能的变化就是分析质量和高度的变化。解题时注意抓住表示物体运动状态变化的关键字词，从中找出表示“质量、速度、高度、弹性形变”变化的字眼，从而分析机械能的变化情况。
7．【答案】D
【知识点】机械能及其转化
【解析】【解答】 A、从图象中可以看出在0～t3时刻内，质量不变，速度先增大，后减小，最后不变，所以，动能变化是先增大，后减小，最后不变，整个过程中，高度都减小，重力势能一直减小，所以机械能不是保持不变，故A错误。
B、在t1～t2时刻内，质量不变，速度在减小，高度减小，动能和重力势能都减小，故B错误。
CD、在t2～t3时刻内，质量不变，速度不变，动能不变，高度减小，重力势能减小，因此机械能减小，故C错误，D正确。
故选：D。
【分析】 观察图象可知，伞兵的运动状态可分为三段：0～t1，t1～t2，t2～t3，三段中运动的状态不同，重力与阻力的关系也不同，机械能也可能不同。
8．【答案】C
【知识点】机械能及其转化
【解析】【解答】 A、摆下过程中，因不计空气阻力，整个装置的机械能是守恒的，所以甲球的机械能保持不变，故A正确。
B、不计空气阻力，整个装置的机械能是守恒的，所以甲球到达P点的机械能和乙球在初始位置时的机械能相等，故B正确。
C、从静止运动到P点，乙球的重力势能减小，动能增大，橡皮筋的弹性势能增大，减小的重力势能转化为动能和弹性势能，所以乙球减小的重力势能大于其增加的动能，故C错误。
D、两球到达P点时，甲小球的重力势能全部转化为动能，乙球的重力势能转化为动能和弹性势能，由于初始的重力势能相同，所以两球到达P点时，甲小球的动能比乙大，故D正确。
故答案为：C。
【分析】动能的大小与质量、速度有关，重力势能的大小与质量、高度有关，弹性势能的大小与物体的弹性形变程度的大小有关；机械能为动能和势能的和；不计空气阻力，机械能守恒。
9．【答案】C
【知识点】动能和势能的大小变化；机械能守恒条件
【解析】【解答】A．D点的机械能比C点的少，因为从C到D有部分的机械能克服空气阻力做功，转化为内能，A不正确；
B．木块以一定的速度滑过AB点，而从A到B的过程，木块的重力势能减小，减小的重力势能虽然转化为动能和内能，但若接触面足够粗糙，摩擦力足够大，那么木块可能在AB间做匀速直线运动或减速运动，所以B点的动能可能等于可小于A点的动能，B不正确；
C．木块从B到C，若木块与接触面有摩擦，则C点的动能小于B点的动能，从C到D，木块的重力势能减小，动能增加，那么D点动能大于C点动能，所以D点的动能有可能等于B点的动能，C符合题意；
D．因为A和B，C和D之间的垂直距离均为h，则从A到B和从C到D的重力势能的减少量都是mgh（设木块的质量为m），D不正确。
故答案为：C。
【分析】动能大小的影响因素：质量和速度，质量越大，速度越大，动能越大。重力势能大小的影响因素：质量和高度，质量越大，高度越高，重力势能越大。机械能=动能+势能。
物体没有发生弹性形变时，不具有弹性势能，势能只考虑重力势能。不计空气阻力，机械能守恒；考虑空气阻力，机械能转化为内能，机械能减小，内能增大。
10．【答案】增大；减小；电
【知识点】动能和势能的概念；机械能及其转化
【解析】【解答】（1）飞船加速上升时，质量不变，速度变大，则动能变大；同时高度变大，其重力势能变大；因机械能等于动能与势能的总和，所以它的机械能增大。
（2）当空间站组合体在运行轨道上由近地点向远地点运行的过程中（如图乙所示），空间站组合体速度减小，质量不变，它的动能减小。
（3）太阳能电池板可将太阳能转化为电能。
故答案为：增大；减小；电。
【分析】（1）影响动能大小的因素：质量、速度；质量越大，速度越大，动能越大。
（2）影响重力势能大小的因素：质量、高度；物体的质量越大，高度越高，其重力势能越大。
（3）太阳能电池板将太阳能转化为电能。
11．【答案】重力势；O；变小
【知识点】机械能及其转化；机械能守恒条件
【解析】【解答】（1）小吴和滑雪板从C点到B点的过程中，质量不变，高度变小，速度变大，故小吴和滑雪板的重力势能变小，动能变大，则该过程中重力势能转化为动能。
（2）小吴和滑雪板到达O点时速度达到最大值，其动能最大。
（3）从最低点O到A点的过程中，由于接触面是粗糙的，所以小吴和滑雪板在运动过程中受摩擦力的作用，需要克服摩擦做功，一部分机械能转化为内能，故小吴和滑雪板的机械能变小。
【分析】动能的影响因素是物体的质量和物体运动的速度，影响重力势能的因素是物体的质量和物体的高度，其中动能和势能统称为机械能。物体克服摩擦作用，机械能转化为内能。
12．【答案】机械能；方向性；能量守恒
【知识点】机械能及其转化；能量守恒
【解析】【解答】第1空、 电动汽车在行驶时，电能主要转化为机械能，驱动车辆前进，故该空填“机械能”；
第2空、 能量的转化和转移是具有方向性的，这意味着能量在转化或转移过程中会不可避免地损失一部分，而且这些损失的能量往往无法回收或再利用，故该空填“方向性”；
第3空、 汽车在行驶过程中，即使可以通过发电机发电，也无法避免能量的损耗和摩擦等因素的影响。根据能量守恒定律，能量在任何过程中都不会凭空产生或消失，只会从一种形式转化为另一种形式，或者在不同物体之间转移。因此，汽车的能量来源最终还是需要外部的供电，而不能依靠自身的发电来维持永远运动。故该空填“能量守恒”。
【分析】分析能量转化：电动汽车依靠电能驱动，因此电能主要转化为机械能。
理解能量特性：能量的转化和转移具有方向性，损失的能量难以回收。
应用守恒定律：汽车行驶过程中的能量转化应遵循能量守恒定律，不可能永远运动下去。
13．【答案】机械；2
【知识点】机械能及其转化；电功率的计算
【解析】【解答】无人机在加速上升过程中，电动机对外做功，将电能转化为机械能；
P总=P动+P照=150W+100W=250W=0.25kW；
由公式得：
故答案为：电；机械；2。
【分析】流做功的过程是电能转化为其它形式的能的过程；根据公式计算时间
14．【答案】（1）重；竖直向下
（2）1、2、3；弹簧压缩量
（3）C
（4）不相等
【知识点】机械能守恒条件；弹力；重力及其大小的计算
【解析】【解答】 (1)弹珠会落回地面，是因为弹珠受到重力的作用，重力的方向总是竖直向下的；(2)要想验证弹珠水平射程可能与弹簧压缩量是否有关时，需要控制弹珠质量、发射点距离地面高度相同，弹簧的压缩量不同，所以需要对比1、2、3三次实验数据；由表格可知，在弹珠质量、发射点距离地面高度相同时，压缩量越大，弹珠水平射程越远；
(3)比较实验序号4、6、7三次实验数据可知，弹簧的压缩量、弹珠质量相同，发射点距离地面高度不同，射程不同，所以可以验证C是正确的；
(4)弹性势能决定于弹性形变的大小，实验序号2、4、5三次实验中，形变量不完全相同，所以弹性势能大小不完全相同，所以如果不计空气阻力及弹珠与枪管间的摩擦力，弹珠刚落地时机械能不相等。
【分析】 (1) 重力的方向始终是竖直向下，而不是垂直向下。
(2) 水平射程可能与发射点离地面的关系，弹簧压缩量、弹珠质量有关。
(3) 弹性势能的大小与物体的形变程度有关，弹性形变程度越大，弹性势能越大 。
15．【答案】解：根据题意：小球从斜面底端沿光滑斜面向上运动的过程中机械能守恒；
小球到达斜面最高点时动能全部转化为重力势能；
Ek＝Ep，即： mv2＝mgh，
小球能运动到斜面上的最大高度h＝
【知识点】机械能守恒条件
【解析】【分析】当物体不受到摩擦力时，物体的机械能守恒，即动能与重力势能之和是定值，动能减小，重力势能增加，反之，动能增大，重力势能减小。
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