2023-2024学年人教版八年级物理下册同步训练培优卷：11.4 机械能及其转化
一、选择题
（2024九下·广州开学考）6月7号，增城应元举行了教职工运动会，如图，在一分钟毽子项目计时结束瞬间，某老师用力踢了一下毽子，毽子由A点竖直上升，经过B点，接着到达最高点C，然后下落到地面，已知 AC两点距离0.6m．完成问题。
1．计时结束瞬间毽子被踢后，对于毽子上升的过程，说法正确的是（ ）
A．毽子在C点受力平衡
B．若毽子在B点突然不受任何力，它将向下运动
C．若毽子在C点突然不受任何力，它将保持静止
D．若老师踢毽子时对毽子的作用力为2N，则他对毽子所做的功为1.2J
2．计时结束瞬间毽子被踢后，上升和下落到地面的过程中，曾经经过M、N两点，毽子在这两点的动能和重力势能如表格所示，则毽子（ ）
M点 N点
动能/J 0.1 0.6
重力势能/J 0.5 0.2
A．在M点的速度比N点大 B．在N点的机械能比M点大
C．在M点一定处于上升阶段 D．在N点一定处于下降阶段
3．（2021八下·浦东期中）如图所示，弹簧的一端固定在竖直墙壁上，另一端连接一个小球。弹簧未发生形变时，小球静止在 A 点。用手把小球向左运动压缩弹簧至 B 点后松开手，小球在水平光滑地面 BC 间来回运动。不计空气阻力，下列说法中正确的是（ ）
A．小球在A点时的弹性势能最大
B．在来回运动中，小球的机械能保持不变
C．当小球从B运动至A的过程，弹簧产生的弹力不变
D．当小球从B运动至C的过程，弹簧的弹性势能转化为小球的动能
4．（2016·泰州模拟）如图甲所示，小球从某高度处静止下落到竖直放置的轻弹簧上并压缩弹簧．从小球刚接触到弹簧到将弹簧压缩最短的过程中，得到小球的速度v和弹簧被压缩的长度△l之间的关系，如图乙所示，其中b为曲线最高点．不计空气等阻力，弹簧在整个过程中始终发生弹性形变，则下列说法错误的是（ ）
A．小球的机械能不断减小
B．弹簧的弹性势能不断增大
C．小球运动过程中动能一直增大
D．小球在b点时重力等于弹力
5．（2023九上·昆山月考）科普活动中，老师为同学们表演了一个“自动爬坡“实验，惊艳了全场。该实验如下：将一个用轻质泡沫做成的圆环，轻轻放在一个斜坡上，结果发现圆环不但没有滚下，反而加速滚上了斜坡。揭秘后才发现，这是一个内部镶嵌了一个小铁块的圆环。在圆环加速滚上斜坡的过程中，下列说法正确的是（ ）
A．圆环的动能增大，重力势能减小
B．圆环的动能增大，重力势能增大
C．圆环受到的摩擦力沿斜面向下
D．圆环受到的支持力是由泡沫发生弹性形变产生的
6．（2023九上·吴江月考）将皮球从离地某一高度O点处水平抛出，球落地后又弹起，它的部分运动轨迹如图所示，下列说法中正确的是 （ ）
A．皮球经过同一高度的A、B两点时动能相等
B．皮球第一次反弹后到达最高点P点时的速度为零
C．皮球在D点时的机械能小于在C点时的机械能
D．若将皮球表面涂黑，则会在地面M、N两点留下两个大小相等的黑色圆斑
7．（2023·成都模拟）多米诺骨牌起源于我国北宋时期。玩时将骨牌按一定间距排列，轻轻碰倒第一张骨牌，其余骨牌将会依次倒下。如图所示，在第一张骨牌倒下且未碰到第二张骨牌的过程中，忽略空气阻力，关于第一张骨牌，下列说法正确的是（ ）
A．重心高度不变 B．惯性越来越大
C．重力势能转化为动能 D．机械能逐渐增加
8．（2023八下·南岸期末）频闪照相是研究物体运动的重要手段之一。如图所示的频闪照片记录了竖直下落的小球每隔相等时间的位置。不计空气阻力，在小球下落的过程中，下列说法正确的是（ ）
A．小球的重力势能增大，机械能不变
B．小球的动能增大，机械能逐渐减少
C．小球的重力在ab段做功比在cd段多
D．小球的重力在ab段做功比在cd段慢
9．（2017·衡阳模拟）玩“过山车”是一项非常惊险刺激的娱乐活动．如图所示，过山车时而从轨道的最低点D上升到最高点A，时而从最高点A飞驰而下．过山车在运动过程中，若不计能量损失，只有动能和势能的相互转化．下列说法正确的是（ ）
A．A点机械能小于B点机械能 B．D点动能最大，A点势能最大
C．D点动能最大，A点机械能最大 D．A点势能最大，机械能最大
10．（2023八下·安乡县期末） 如图所示是蹦极运动的简化示意图，弹性绳一端固定在O点，另一端系住运动员，运动员从O点自由下落，到A点处弹性绳自然伸直。B点是运动员受到的重力与弹性绳对运动员拉力相等的点，C点是蹦极运动员到达的最低点（忽略空气阻力），下列说法正确的是（ ）
A．从O点到C点运动员速度一直减小
B．从O点到C点运动员的机械能一直在增大
C．从O点到A点运动员的机械能不变
D．运动员在A点时速度最大
二、填空题
11．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，小球的高度随时间变化情况如图乙所示，在t1、t2、t3三个时刻，小球的动能分别为Ek1、Ek2、Ek3，其大小关系是 （用“＞”、“＜”或“＝”连接）。
12．（2023九上·江苏月考）将球竖直向上抛出并落回地面，该过程中先后经过M、S两点，球在这两点的动能和重力势能如图所示，则球在该两点的速度vM vS（＞/＝/＜），该两点离地的高度hM hS（＞/＝/＜），球在运动过程中的机械能 （守恒/不守恒）。
13．（2023九上·昆山月考）如图，同一小球在同一高度以相同速度向三个不同方向抛出不计空气阻力和摩擦，设小球刚落地时的速度分别为、、，则、、的大小关系为 。
三、实验探究题
14．（2022八下·花都期末）如图所示，质量相同的甲、乙两个小球在梯形顶端的同一高度由静止开始沿两个光滑的斜面滑下，忽略空气阻力。甲球先后经过A点和B点；乙球先后经过C点和D点。A点和D点离地高度相同。
（1）甲球从梯形顶端滑到B点的过程中，是 能转化为 能；
（2）甲球在B点的机械能 （选填“＞”、“＝”或“＜”）乙球在C点的机械能；你判断的依据是 ；
（3）甲球在A点的速度 （选填“＞”、“＝”或“＜”）乙球在D点的速度。
四、计算题
15．（2018·禹会模拟）已知物体的重力势能表达式为Ep=mgh，动能的表达式为Ek= mv2，其中m为质量，h为物体距水平地面的高度，v为物体的运动速度，g为常量，取10N/kg。如图所示，距沙坑高h=7m处，以v0=10m/s的初速度竖直向上抛出一个质量为0.5kg的物体，不计空气阻力，物体从被抛出到落地前的瞬间，整个过程机械能守恒。求：
（1）物体被抛出时的重力势能Ep和动能Ek；
（2）物体上升到最高点时离抛出点的高度H；
答案解析部分
【答案】1．C
2．D
【知识点】机械能及其转化；机械能守恒条件；探究影响重力大小因素的实验
【解析】【点评】考查知识点较为简单，但分析各点情况特殊，需要综合应用知识点。是一题综合能力很强的题。
(1)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。
(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，重力势能越大。
(3)机械能等于动能和势能之和。
1．A、在最高处C位置时毽子的速度为零，此时仅受竖直向下的重力作用，所以受力不平衡，故A错误；
B、当毽子上升至B位置时，运动方向向上，如果毽子所受的力同时消失，根据牛顿第一运动定律，此时毽子的速度将保持向上做匀速直线运动，故B错误；
C、当毽子上升至C位置时，毽子的速度为零，根据牛顿第一运动定律，如果毽子所受的力同时消失，此时毽子的速度将保持零不变，因此毽子将静止在C点，故C正确；
D、已知毽子受到作用力为2N，假设在其上升的0.6m的过程中一直受到了这个2N的作用力，则可以说该作用力对毽子做功W=Fs=1.2J，踢毽子时只是踢一下，脚的作用力不会一直作用0.6m这么长的距离，故D错误。
故本题选C。
2．A、毽子在M点的动能较小，毽子的质量不变，所以在M点的速度较小，故A错误；
B、由表中数据可得，在N点的机械能等于0.6J+0.2J=0.8J，在M点的机械能等于0.1J+0.5J=0.6J，所以在N点的机械能比M点的大，故B正确；
C、D、毽子在上升过程中，速度减慢，动能减小；毽子在下降过程中，速度增大，动能增大；N点的机械能比M点的大，说明小球先后经过N、M两点；M点的重力势能比N点的大，说明M点位置比N点高；由表中数据知道，M点的动能为0.1J，到N点时动能大于M点的动能，M点比N点高，且M点出现在N点之后，所以N点不可能处于下降状态，故C、D错误。
故选本题选B。
3．【答案】B
【知识点】机械能及其转化；机械能守恒条件；能量的转化或转移
【解析】【解答】解：AB、由于水平地面是光滑的，没有摩擦，所以弹簧的弹性势能和小球的动能的和是保持不变的，故在任何一点的弹性势能和动能的和都相同，在A点时，弹簧的弹性势能最小，小球的动能最大，即系统的机械能保持不变，故A错误 ， B正确；
C.当小球从B运动至A的过程中，弹簧从被压缩逐渐恢复原状，弹性形变在减小，弹力在减小，故C错误；
D.小球从B运动至C的过程，弹簧从原状逐渐被拉长，弹性形变在变大，则弹性势能在增大，是由小球的动能转化为弹簧的弹性势能，则D错误。
故答案为：B。
【分析】动能大小的影响因素：质量、速度；物体的质量越大，速度越大，其动能越大；物体的弹性势能大小与物体的弹性形变大小有关，同一物体的弹性形变越大，其弹性势能越大。根据小球的运动状态、弹簧的弹性形变的程度分析。
4．【答案】C
【知识点】动能的影响因素；机械能及其转化；弹力；重力及其大小的计算
【解析】【解答】A、小球从某高度处静止下落到竖直放置的轻弹簧上并压缩弹簧，此过程中小球的机械能转化为弹簧的弹性势能，所以小球的机械能不断减小，A不符合题意；
B、在此过程中，弹簧的弹性形变逐渐变大，弹簧的弹性势能不断增大，B不合题意；
C、由图乙可知，小球的速度先变大后变小，所以动能先变大后变小，C符合题意；
D、从小球刚接触到弹簧到将弹簧压缩最短的过程中，小球受竖直向上的弹力和竖直向下的重力，重力大于弹力时，合力向下，小球速度越来越大 . 随着弹性形变的增加，弹力越来越大，当重力和弹力相等时，合力为零 . 小球继续向下运动，弹力大于重力，合力向上，小球速度减小 . 由此可知，当弹力等于重力时，小球速度最大，即小球在b点时重力等于弹力 . D不合题意 .
故答案为：C .
【分析】A、小球下落到弹簧上时，弹簧被压缩，小球在下落的过程中将机械难转化为弹簧的势能；
B、物体的弹性形变越大，它的弹性势能越大 . 小球在下落过程中，弹簧被压缩，形变逐渐增大；
C、从图中可以看出小球的运动速度，由小变大到达b点后，再由大变小，根据物体具有的动能与质量与运动速度的关系，判断小球运动过程中动能的变化情况；
D、小球落在弹簧上，在a-b的过程中，重力大于弹力，小球速度不断增大 ； 在b-c的过程中，弹力大于重力，速度不断减小，因此在b点时，小球所受弹力等于重力 .
5．【答案】A
【知识点】机械能及其转化；力作用的相互性；摩擦力的方向
【解析】【解答】A.圆环加速上坡，速度增加，动能增加，增加的动能是小铁块的重力势能转变的，重力势能减小，故A正确
B.圆环加速上坡，速度增加，动能增加，增加的动能是小铁块的重力势能转变的，重力势能减小，故B错误
C. 圆环受到的摩擦力沿斜面向上，故 C错误
D.圆环受到的支持力是由泡沫压在斜面是斜面发生弹性形变产生的 ，故D错误
故选择A
【分析】A.机械能的变化除要从速度和高度考虑，还有结合能量守恒综合分析，本题圆环动能的增加就是重力势能转化而来的，最初物体静止时只具有重力势能，在重力势能的作用下开始运动，动能增加
B.机械能的变化除要从速度和高度考虑，还有结合能量守恒综合分析，本题圆环动能的增加就是重力势能转化而来的，最初物体静止时只具有重力势能，在重力势能的作用下开始运动，动能增加
C.确定摩擦力的方向是这样规定的， 摩擦力的方向总是跟物体间的相对运动方向或相对运动的趋势方向相反 ，从图中可以看出圆环相对于斜面是有向下运动的趋势，所以摩擦力的方向是斜面向上
D. 支持力是由弹性形变产生的，圆环的支持力的施力物体斜面，故这个支持力是斜面的弹性形变产生的
6．【答案】C
【知识点】动能大小的比较；势能大小的比较；机械能及其转化
【解析】【解答】A.根据图像，皮球每次弹起的高度在降低，是和地面撞击时，消耗了机械能，当在同一高度的A、B两点时，重力势能相同，机械能减小，动能减小，A不符合题意；
B.皮球第一次反弹后，到达最高点P点时具有向右的运动速度，速度不为零，B不符合题意；
C.因为总的机械能在减小，在D点时的机械能小于在C点时的机械能，C符合题意；
D.将皮球表面涂黑，在地面M、N两点时的机械能不同，和地面挤压时发生形变程度不同，N点的机械能减小了，留下黑色圆斑面积变小，D不符合题意。
故答案为：C.
【分析】物体在地面弹起下落运动时，消耗了机械能；质量一定，高度相同时，重力势能相同。
7．【答案】C
【知识点】机械能及其转化；机械能守恒条件；重心；惯性及其现象
【解析】【解答】A、C.骨牌倒下时重心会降低，所以其重力势能会减小；第一张骨牌倒下时，高度越来越低，速度越来越快，所以重力势能转化为了动能，故A错误，C正确；
B.骨牌倒下过程中质量不变，所以惯性不变，故B错误；
D.在第一张骨牌倒下且未碰到第二张骨牌的过程中，忽略空气阻力， 机械能是守恒的，保持不变，故D错误。
故选项为C。
【分析】（1）质量分布均匀形状规则的物体重心在物体几何中心；
影响重力势能的因素有质量和高度，质量一定时，物体位置高度越低重力势能越小；
影响动能的因素有质量和速度，质量一定时，速度越大动能越大；
（2）惯性大小只与物体质量有关，质量不变，惯性大小不变；
（3）当忽略空气阻力和摩擦力时，只有重力对物体做功，所以机械能守恒。
8．【答案】D
【知识点】功率大小的比较；机械能及其转化；机械能守恒条件；功的计算及应用
【解析】【解答】A、B.小球下落过程中，高度减小，重力势能减小，动能增加，因为不计空气阻力，机械能不变，故A、B错误；
C.根据W=Gh，可知，小球受到的重力不变，在 ab段 移动的距离小于在cd段的距离，所以在ab段做功比在cd段 少，故C错误；
D.根据，在ab段和cd段所用时间相同，ab段做的功少，故功率小于cd段功率，ab段做功慢，故D正确。
故选项为D。
【分析】（1）质量一定时，高度越高，重力势能越大，相反则重力势能越小；重力势能和动能转化过程中，不计摩擦和空气阻力，机械能不变；
（2）根据克服重力做功的计算公式分析判断；
（3）功率反映了物体做功的快慢，比较功率大小即可判断。
9．【答案】B
【知识点】机械能及其转化
【解析】【解答】解：A、不计摩擦时，过山车从A到B时机械能守恒．不符合题意．
B、D点的动能最大，A点的重力势能最大，D到A的过程中，动能转化为重力势能．符合题意．
C、D点动能最大，不计摩擦，动能和重力势能不断转化，各点机械能守恒．不符合题意．
D、A点势能最大，不计摩擦，动能和重力势能不断转化，各点机械能守恒．不符合题意．
故选B．
【分析】（1）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．（2）重力势能的影响因素：质量和高度．质量越大，高度越高，重力势能越大．（3）过山车在上升和下降的过程中，动能和重力势能不断转化．不计摩擦时，机械能是守恒的．
10．【答案】C
【知识点】机械能及其转化；机械能守恒条件
【解析】【解答】A、从O点到C点运动员速度先增大后减小，故A错误。
B、从O点到A点运动员重力势能转化为动能，机械能守恒，从A点到C点机械能转化为绳子的弹性势能，所以运动员的机械能不守恒，故B错误。
C、从O点到A点运动员重力势能转化为动能，机械能守恒，故C正确。
D、运动员从O到A点时只受到重力作用，速度越来越大，从A点到B点时，重力仍然大于绳子的拉力，速度依然在增大，故在B点时，速度最大，故D错误。
答案为：C
【分析】（1）力能改变物体的运动状态。
（2）物体不受外力时机械能守恒。
（3）物体向下的力大于向上的力，物体将一直加速运动。
11．【答案】
【知识点】动能和势能的大小变化；机械能及其转化
【解析】【解答】由图乙可知小球最终静止在弹簧上，说明小球运动时受到了阻力作用，小球的一部分机械能会转化为内能，即小球的机械能随运动时间的增加而不断减小， 在 t1、t2、t3三个时刻 小球的高度是相同的，小球的重力势能相同，弹簧的弹性形变程度相同，弹性势能相同，则小球的动能会减小，所以小球的动能大小关系为 。
【分析】因为存在阻力，所以小球的机械能不守恒，会逐渐变小；
动能影响因素：质量、速度；
重力势能影响因素：质量、高度；
弹性势能影响因素：弹性形变程度。
12．【答案】＜；＞；不守恒
【知识点】动能的影响因素；势能的影响因素；机械能守恒条件
【解析】【解答】（1）球的质量不变，球在M点的动能小于S点的动能，所以球在M点的速度小于S点的速度，则球在该两点的速度vM（2）球在M点的重力势能大于S点的重力势能，球的质量不变，所以球在M点的高度大于S点的高度；
（3）在运动过程中没有发生弹性形变，所以机械能等于动能和重力势能之和，由图知，球在M点动能和S点重力势能相等，M点的重力势能大于S点的动能，所以M点的机械能大于S点的机械能，说明球经过M、S两点时其机械能不守恒。
【分析】（1）影响动能大小的因素：一是物体运动速度，而是物体质量；由此可根据动能大小判断同一物体的速度关系；
（2）影响重力势能的因素：一是物体的质量，二是物体所在的高度；根据重力势能大小可判断同一物体的高度关系；
（3）机械能等于物体重力势能和动能之和，由图分析该球在两个位置时的动能和重力势能之和的关系即可判断机械能是否发生了变化。
13．【答案】
【知识点】机械能及其转化；机械能守恒条件
【解析】【解答】同一小球在同一高度以相同速度向三个不同方向抛出不计空气阻力和摩擦 ，三次小球具有的重力势能一样，小球刚落地时重力势能全部转换成相同的动能，所以
【分析】判断小球刚落地时的速度是通过分析此时小球的动能大小来判断，因为小球的质量相同，如果他们动能相等，三个速度就相等，如何判断动能大小，从能量转换的角度分析，小球最初的重力势能一样，而且重力势能全部转换为动能
14．【答案】（1）重力势；动
（2）＝；两球不受摩擦力，忽略空气阻力，机械能守恒
（3）＝
【知识点】动能和势能的大小变化；机械能守恒条件
【解析】【解答】（1）甲球从梯形顶端滑到B点的过程中，质量不变，高度变小，重力势能变小，速度变大，动能变大，是重力势能转化为动能。
（2）斜面是光滑的，不计空气阻力，小球在滑下的过程中机械能是守恒的，开始滑下时，甲球和乙球的高度相同，速度相同，动能和重力势能相同，机械能相同；所以甲球在B点的机械能等于乙球在C点的机械能。
（3） A点和D点的高度相同，小球的质量相同，重力势能相同，由于机械能守恒，两小球的机械能始终相等，所以甲球在A点的动能等于乙球在D点的动能，所以甲球在A点的速度等于乙球在D点的速度。
【分析】（1）质量不变，高度变小，重力势能变小，速度变大，动能变大，是重力势能转化为动能；
（2）高度相同，速度相同，动能和重力势能相同，机械能相同；
（3）高度相同，小球的质量相同，重力势能相同，由于机械能守恒，两小球的机械能始终相等，动能相等。
15．【答案】（1）解：由题知，物体质量和被抛出时的高度和速度，物体的重力势能：Ep＝mgh＝0.5kg 10N/kg 7m＝35J；动能EK1＝ mv2＝ 0.5kg （10m/s）2═25J；
（2）解：不计空气阻力，物体从被抛出到落地前的瞬间，整个过程机械能守恒，故E′p＝Ep Ek，0.5kg 10N/kg （H 7m）＝35J 25J，解得：H＝5m。
【知识点】机械能守恒条件
【解析】【分析】（1）由重力势能和动能公式计算物体被抛出时的重力势能EP和动能EK1；
（2）根据整个过程机械能守恒计算即可.
1 / 12023-2024学年人教版八年级物理下册同步训练培优卷：11.4 机械能及其转化
一、选择题
（2024九下·广州开学考）6月7号，增城应元举行了教职工运动会，如图，在一分钟毽子项目计时结束瞬间，某老师用力踢了一下毽子，毽子由A点竖直上升，经过B点，接着到达最高点C，然后下落到地面，已知 AC两点距离0.6m．完成问题。
1．计时结束瞬间毽子被踢后，对于毽子上升的过程，说法正确的是（ ）
A．毽子在C点受力平衡
B．若毽子在B点突然不受任何力，它将向下运动
C．若毽子在C点突然不受任何力，它将保持静止
D．若老师踢毽子时对毽子的作用力为2N，则他对毽子所做的功为1.2J
2．计时结束瞬间毽子被踢后，上升和下落到地面的过程中，曾经经过M、N两点，毽子在这两点的动能和重力势能如表格所示，则毽子（ ）
M点 N点
动能/J 0.1 0.6
重力势能/J 0.5 0.2
A．在M点的速度比N点大 B．在N点的机械能比M点大
C．在M点一定处于上升阶段 D．在N点一定处于下降阶段
【答案】1．C
2．D
【知识点】机械能及其转化；机械能守恒条件；探究影响重力大小因素的实验
【解析】【点评】考查知识点较为简单，但分析各点情况特殊，需要综合应用知识点。是一题综合能力很强的题。
(1)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。
(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，重力势能越大。
(3)机械能等于动能和势能之和。
1．A、在最高处C位置时毽子的速度为零，此时仅受竖直向下的重力作用，所以受力不平衡，故A错误；
B、当毽子上升至B位置时，运动方向向上，如果毽子所受的力同时消失，根据牛顿第一运动定律，此时毽子的速度将保持向上做匀速直线运动，故B错误；
C、当毽子上升至C位置时，毽子的速度为零，根据牛顿第一运动定律，如果毽子所受的力同时消失，此时毽子的速度将保持零不变，因此毽子将静止在C点，故C正确；
D、已知毽子受到作用力为2N，假设在其上升的0.6m的过程中一直受到了这个2N的作用力，则可以说该作用力对毽子做功W=Fs=1.2J，踢毽子时只是踢一下，脚的作用力不会一直作用0.6m这么长的距离，故D错误。
故本题选C。
2．A、毽子在M点的动能较小，毽子的质量不变，所以在M点的速度较小，故A错误；
B、由表中数据可得，在N点的机械能等于0.6J+0.2J=0.8J，在M点的机械能等于0.1J+0.5J=0.6J，所以在N点的机械能比M点的大，故B正确；
C、D、毽子在上升过程中，速度减慢，动能减小；毽子在下降过程中，速度增大，动能增大；N点的机械能比M点的大，说明小球先后经过N、M两点；M点的重力势能比N点的大，说明M点位置比N点高；由表中数据知道，M点的动能为0.1J，到N点时动能大于M点的动能，M点比N点高，且M点出现在N点之后，所以N点不可能处于下降状态，故C、D错误。
故选本题选B。
3．（2021八下·浦东期中）如图所示，弹簧的一端固定在竖直墙壁上，另一端连接一个小球。弹簧未发生形变时，小球静止在 A 点。用手把小球向左运动压缩弹簧至 B 点后松开手，小球在水平光滑地面 BC 间来回运动。不计空气阻力，下列说法中正确的是（ ）
A．小球在A点时的弹性势能最大
B．在来回运动中，小球的机械能保持不变
C．当小球从B运动至A的过程，弹簧产生的弹力不变
D．当小球从B运动至C的过程，弹簧的弹性势能转化为小球的动能
【答案】B
【知识点】机械能及其转化；机械能守恒条件；能量的转化或转移
【解析】【解答】解：AB、由于水平地面是光滑的，没有摩擦，所以弹簧的弹性势能和小球的动能的和是保持不变的，故在任何一点的弹性势能和动能的和都相同，在A点时，弹簧的弹性势能最小，小球的动能最大，即系统的机械能保持不变，故A错误 ， B正确；
C.当小球从B运动至A的过程中，弹簧从被压缩逐渐恢复原状，弹性形变在减小，弹力在减小，故C错误；
D.小球从B运动至C的过程，弹簧从原状逐渐被拉长，弹性形变在变大，则弹性势能在增大，是由小球的动能转化为弹簧的弹性势能，则D错误。
故答案为：B。
【分析】动能大小的影响因素：质量、速度；物体的质量越大，速度越大，其动能越大；物体的弹性势能大小与物体的弹性形变大小有关，同一物体的弹性形变越大，其弹性势能越大。根据小球的运动状态、弹簧的弹性形变的程度分析。
4．（2016·泰州模拟）如图甲所示，小球从某高度处静止下落到竖直放置的轻弹簧上并压缩弹簧．从小球刚接触到弹簧到将弹簧压缩最短的过程中，得到小球的速度v和弹簧被压缩的长度△l之间的关系，如图乙所示，其中b为曲线最高点．不计空气等阻力，弹簧在整个过程中始终发生弹性形变，则下列说法错误的是（ ）
A．小球的机械能不断减小
B．弹簧的弹性势能不断增大
C．小球运动过程中动能一直增大
D．小球在b点时重力等于弹力
【答案】C
【知识点】动能的影响因素；机械能及其转化；弹力；重力及其大小的计算
【解析】【解答】A、小球从某高度处静止下落到竖直放置的轻弹簧上并压缩弹簧，此过程中小球的机械能转化为弹簧的弹性势能，所以小球的机械能不断减小，A不符合题意；
B、在此过程中，弹簧的弹性形变逐渐变大，弹簧的弹性势能不断增大，B不合题意；
C、由图乙可知，小球的速度先变大后变小，所以动能先变大后变小，C符合题意；
D、从小球刚接触到弹簧到将弹簧压缩最短的过程中，小球受竖直向上的弹力和竖直向下的重力，重力大于弹力时，合力向下，小球速度越来越大 . 随着弹性形变的增加，弹力越来越大，当重力和弹力相等时，合力为零 . 小球继续向下运动，弹力大于重力，合力向上，小球速度减小 . 由此可知，当弹力等于重力时，小球速度最大，即小球在b点时重力等于弹力 . D不合题意 .
故答案为：C .
【分析】A、小球下落到弹簧上时，弹簧被压缩，小球在下落的过程中将机械难转化为弹簧的势能；
B、物体的弹性形变越大，它的弹性势能越大 . 小球在下落过程中，弹簧被压缩，形变逐渐增大；
C、从图中可以看出小球的运动速度，由小变大到达b点后，再由大变小，根据物体具有的动能与质量与运动速度的关系，判断小球运动过程中动能的变化情况；
D、小球落在弹簧上，在a-b的过程中，重力大于弹力，小球速度不断增大 ； 在b-c的过程中，弹力大于重力，速度不断减小，因此在b点时，小球所受弹力等于重力 .
5．（2023九上·昆山月考）科普活动中，老师为同学们表演了一个“自动爬坡“实验，惊艳了全场。该实验如下：将一个用轻质泡沫做成的圆环，轻轻放在一个斜坡上，结果发现圆环不但没有滚下，反而加速滚上了斜坡。揭秘后才发现，这是一个内部镶嵌了一个小铁块的圆环。在圆环加速滚上斜坡的过程中，下列说法正确的是（ ）
A．圆环的动能增大，重力势能减小
B．圆环的动能增大，重力势能增大
C．圆环受到的摩擦力沿斜面向下
D．圆环受到的支持力是由泡沫发生弹性形变产生的
【答案】A
【知识点】机械能及其转化；力作用的相互性；摩擦力的方向
【解析】【解答】A.圆环加速上坡，速度增加，动能增加，增加的动能是小铁块的重力势能转变的，重力势能减小，故A正确
B.圆环加速上坡，速度增加，动能增加，增加的动能是小铁块的重力势能转变的，重力势能减小，故B错误
C. 圆环受到的摩擦力沿斜面向上，故 C错误
D.圆环受到的支持力是由泡沫压在斜面是斜面发生弹性形变产生的 ，故D错误
故选择A
【分析】A.机械能的变化除要从速度和高度考虑，还有结合能量守恒综合分析，本题圆环动能的增加就是重力势能转化而来的，最初物体静止时只具有重力势能，在重力势能的作用下开始运动，动能增加
B.机械能的变化除要从速度和高度考虑，还有结合能量守恒综合分析，本题圆环动能的增加就是重力势能转化而来的，最初物体静止时只具有重力势能，在重力势能的作用下开始运动，动能增加
C.确定摩擦力的方向是这样规定的， 摩擦力的方向总是跟物体间的相对运动方向或相对运动的趋势方向相反 ，从图中可以看出圆环相对于斜面是有向下运动的趋势，所以摩擦力的方向是斜面向上
D. 支持力是由弹性形变产生的，圆环的支持力的施力物体斜面，故这个支持力是斜面的弹性形变产生的
6．（2023九上·吴江月考）将皮球从离地某一高度O点处水平抛出，球落地后又弹起，它的部分运动轨迹如图所示，下列说法中正确的是 （ ）
A．皮球经过同一高度的A、B两点时动能相等
B．皮球第一次反弹后到达最高点P点时的速度为零
C．皮球在D点时的机械能小于在C点时的机械能
D．若将皮球表面涂黑，则会在地面M、N两点留下两个大小相等的黑色圆斑
【答案】C
【知识点】动能大小的比较；势能大小的比较；机械能及其转化
【解析】【解答】A.根据图像，皮球每次弹起的高度在降低，是和地面撞击时，消耗了机械能，当在同一高度的A、B两点时，重力势能相同，机械能减小，动能减小，A不符合题意；
B.皮球第一次反弹后，到达最高点P点时具有向右的运动速度，速度不为零，B不符合题意；
C.因为总的机械能在减小，在D点时的机械能小于在C点时的机械能，C符合题意；
D.将皮球表面涂黑，在地面M、N两点时的机械能不同，和地面挤压时发生形变程度不同，N点的机械能减小了，留下黑色圆斑面积变小，D不符合题意。
故答案为：C.
【分析】物体在地面弹起下落运动时，消耗了机械能；质量一定，高度相同时，重力势能相同。
7．（2023·成都模拟）多米诺骨牌起源于我国北宋时期。玩时将骨牌按一定间距排列，轻轻碰倒第一张骨牌，其余骨牌将会依次倒下。如图所示，在第一张骨牌倒下且未碰到第二张骨牌的过程中，忽略空气阻力，关于第一张骨牌，下列说法正确的是（ ）
A．重心高度不变 B．惯性越来越大
C．重力势能转化为动能 D．机械能逐渐增加
【答案】C
【知识点】机械能及其转化；机械能守恒条件；重心；惯性及其现象
【解析】【解答】A、C.骨牌倒下时重心会降低，所以其重力势能会减小；第一张骨牌倒下时，高度越来越低，速度越来越快，所以重力势能转化为了动能，故A错误，C正确；
B.骨牌倒下过程中质量不变，所以惯性不变，故B错误；
D.在第一张骨牌倒下且未碰到第二张骨牌的过程中，忽略空气阻力， 机械能是守恒的，保持不变，故D错误。
故选项为C。
【分析】（1）质量分布均匀形状规则的物体重心在物体几何中心；
影响重力势能的因素有质量和高度，质量一定时，物体位置高度越低重力势能越小；
影响动能的因素有质量和速度，质量一定时，速度越大动能越大；
（2）惯性大小只与物体质量有关，质量不变，惯性大小不变；
（3）当忽略空气阻力和摩擦力时，只有重力对物体做功，所以机械能守恒。
8．（2023八下·南岸期末）频闪照相是研究物体运动的重要手段之一。如图所示的频闪照片记录了竖直下落的小球每隔相等时间的位置。不计空气阻力，在小球下落的过程中，下列说法正确的是（ ）
A．小球的重力势能增大，机械能不变
B．小球的动能增大，机械能逐渐减少
C．小球的重力在ab段做功比在cd段多
D．小球的重力在ab段做功比在cd段慢
【答案】D
【知识点】功率大小的比较；机械能及其转化；机械能守恒条件；功的计算及应用
【解析】【解答】A、B.小球下落过程中，高度减小，重力势能减小，动能增加，因为不计空气阻力，机械能不变，故A、B错误；
C.根据W=Gh，可知，小球受到的重力不变，在 ab段 移动的距离小于在cd段的距离，所以在ab段做功比在cd段 少，故C错误；
D.根据，在ab段和cd段所用时间相同，ab段做的功少，故功率小于cd段功率，ab段做功慢，故D正确。
故选项为D。
【分析】（1）质量一定时，高度越高，重力势能越大，相反则重力势能越小；重力势能和动能转化过程中，不计摩擦和空气阻力，机械能不变；
（2）根据克服重力做功的计算公式分析判断；
（3）功率反映了物体做功的快慢，比较功率大小即可判断。
9．（2017·衡阳模拟）玩“过山车”是一项非常惊险刺激的娱乐活动．如图所示，过山车时而从轨道的最低点D上升到最高点A，时而从最高点A飞驰而下．过山车在运动过程中，若不计能量损失，只有动能和势能的相互转化．下列说法正确的是（ ）
A．A点机械能小于B点机械能 B．D点动能最大，A点势能最大
C．D点动能最大，A点机械能最大 D．A点势能最大，机械能最大
【答案】B
【知识点】机械能及其转化
【解析】【解答】解：A、不计摩擦时，过山车从A到B时机械能守恒．不符合题意．
B、D点的动能最大，A点的重力势能最大，D到A的过程中，动能转化为重力势能．符合题意．
C、D点动能最大，不计摩擦，动能和重力势能不断转化，各点机械能守恒．不符合题意．
D、A点势能最大，不计摩擦，动能和重力势能不断转化，各点机械能守恒．不符合题意．
故选B．
【分析】（1）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．（2）重力势能的影响因素：质量和高度．质量越大，高度越高，重力势能越大．（3）过山车在上升和下降的过程中，动能和重力势能不断转化．不计摩擦时，机械能是守恒的．
10．（2023八下·安乡县期末） 如图所示是蹦极运动的简化示意图，弹性绳一端固定在O点，另一端系住运动员，运动员从O点自由下落，到A点处弹性绳自然伸直。B点是运动员受到的重力与弹性绳对运动员拉力相等的点，C点是蹦极运动员到达的最低点（忽略空气阻力），下列说法正确的是（ ）
A．从O点到C点运动员速度一直减小
B．从O点到C点运动员的机械能一直在增大
C．从O点到A点运动员的机械能不变
D．运动员在A点时速度最大
【答案】C
【知识点】机械能及其转化；机械能守恒条件
【解析】【解答】A、从O点到C点运动员速度先增大后减小，故A错误。
B、从O点到A点运动员重力势能转化为动能，机械能守恒，从A点到C点机械能转化为绳子的弹性势能，所以运动员的机械能不守恒，故B错误。
C、从O点到A点运动员重力势能转化为动能，机械能守恒，故C正确。
D、运动员从O到A点时只受到重力作用，速度越来越大，从A点到B点时，重力仍然大于绳子的拉力，速度依然在增大，故在B点时，速度最大，故D错误。
答案为：C
【分析】（1）力能改变物体的运动状态。
（2）物体不受外力时机械能守恒。
（3）物体向下的力大于向上的力，物体将一直加速运动。
二、填空题
11．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，小球的高度随时间变化情况如图乙所示，在t1、t2、t3三个时刻，小球的动能分别为Ek1、Ek2、Ek3，其大小关系是 （用“＞”、“＜”或“＝”连接）。
【答案】
【知识点】动能和势能的大小变化；机械能及其转化
【解析】【解答】由图乙可知小球最终静止在弹簧上，说明小球运动时受到了阻力作用，小球的一部分机械能会转化为内能，即小球的机械能随运动时间的增加而不断减小， 在 t1、t2、t3三个时刻 小球的高度是相同的，小球的重力势能相同，弹簧的弹性形变程度相同，弹性势能相同，则小球的动能会减小，所以小球的动能大小关系为 。
【分析】因为存在阻力，所以小球的机械能不守恒，会逐渐变小；
动能影响因素：质量、速度；
重力势能影响因素：质量、高度；
弹性势能影响因素：弹性形变程度。
12．（2023九上·江苏月考）将球竖直向上抛出并落回地面，该过程中先后经过M、S两点，球在这两点的动能和重力势能如图所示，则球在该两点的速度vM vS（＞/＝/＜），该两点离地的高度hM hS（＞/＝/＜），球在运动过程中的机械能 （守恒/不守恒）。
【答案】＜；＞；不守恒
【知识点】动能的影响因素；势能的影响因素；机械能守恒条件
【解析】【解答】（1）球的质量不变，球在M点的动能小于S点的动能，所以球在M点的速度小于S点的速度，则球在该两点的速度vM（2）球在M点的重力势能大于S点的重力势能，球的质量不变，所以球在M点的高度大于S点的高度；
（3）在运动过程中没有发生弹性形变，所以机械能等于动能和重力势能之和，由图知，球在M点动能和S点重力势能相等，M点的重力势能大于S点的动能，所以M点的机械能大于S点的机械能，说明球经过M、S两点时其机械能不守恒。
【分析】（1）影响动能大小的因素：一是物体运动速度，而是物体质量；由此可根据动能大小判断同一物体的速度关系；
（2）影响重力势能的因素：一是物体的质量，二是物体所在的高度；根据重力势能大小可判断同一物体的高度关系；
（3）机械能等于物体重力势能和动能之和，由图分析该球在两个位置时的动能和重力势能之和的关系即可判断机械能是否发生了变化。
13．（2023九上·昆山月考）如图，同一小球在同一高度以相同速度向三个不同方向抛出不计空气阻力和摩擦，设小球刚落地时的速度分别为、、，则、、的大小关系为 。
【答案】
【知识点】机械能及其转化；机械能守恒条件
【解析】【解答】同一小球在同一高度以相同速度向三个不同方向抛出不计空气阻力和摩擦 ，三次小球具有的重力势能一样，小球刚落地时重力势能全部转换成相同的动能，所以
【分析】判断小球刚落地时的速度是通过分析此时小球的动能大小来判断，因为小球的质量相同，如果他们动能相等，三个速度就相等，如何判断动能大小，从能量转换的角度分析，小球最初的重力势能一样，而且重力势能全部转换为动能
三、实验探究题
14．（2022八下·花都期末）如图所示，质量相同的甲、乙两个小球在梯形顶端的同一高度由静止开始沿两个光滑的斜面滑下，忽略空气阻力。甲球先后经过A点和B点；乙球先后经过C点和D点。A点和D点离地高度相同。
（1）甲球从梯形顶端滑到B点的过程中，是 能转化为 能；
（2）甲球在B点的机械能 （选填“＞”、“＝”或“＜”）乙球在C点的机械能；你判断的依据是 ；
（3）甲球在A点的速度 （选填“＞”、“＝”或“＜”）乙球在D点的速度。
【答案】（1）重力势；动
（2）＝；两球不受摩擦力，忽略空气阻力，机械能守恒
（3）＝
【知识点】动能和势能的大小变化；机械能守恒条件
【解析】【解答】（1）甲球从梯形顶端滑到B点的过程中，质量不变，高度变小，重力势能变小，速度变大，动能变大，是重力势能转化为动能。
（2）斜面是光滑的，不计空气阻力，小球在滑下的过程中机械能是守恒的，开始滑下时，甲球和乙球的高度相同，速度相同，动能和重力势能相同，机械能相同；所以甲球在B点的机械能等于乙球在C点的机械能。
（3） A点和D点的高度相同，小球的质量相同，重力势能相同，由于机械能守恒，两小球的机械能始终相等，所以甲球在A点的动能等于乙球在D点的动能，所以甲球在A点的速度等于乙球在D点的速度。
【分析】（1）质量不变，高度变小，重力势能变小，速度变大，动能变大，是重力势能转化为动能；
（2）高度相同，速度相同，动能和重力势能相同，机械能相同；
（3）高度相同，小球的质量相同，重力势能相同，由于机械能守恒，两小球的机械能始终相等，动能相等。
四、计算题
15．（2018·禹会模拟）已知物体的重力势能表达式为Ep=mgh，动能的表达式为Ek= mv2，其中m为质量，h为物体距水平地面的高度，v为物体的运动速度，g为常量，取10N/kg。如图所示，距沙坑高h=7m处，以v0=10m/s的初速度竖直向上抛出一个质量为0.5kg的物体，不计空气阻力，物体从被抛出到落地前的瞬间，整个过程机械能守恒。求：
（1）物体被抛出时的重力势能Ep和动能Ek；
（2）物体上升到最高点时离抛出点的高度H；
【答案】（1）解：由题知，物体质量和被抛出时的高度和速度，物体的重力势能：Ep＝mgh＝0.5kg 10N/kg 7m＝35J；动能EK1＝ mv2＝ 0.5kg （10m/s）2═25J；
（2）解：不计空气阻力，物体从被抛出到落地前的瞬间，整个过程机械能守恒，故E′p＝Ep Ek，0.5kg 10N/kg （H 7m）＝35J 25J，解得：H＝5m。
【知识点】机械能守恒条件
【解析】【分析】（1）由重力势能和动能公式计算物体被抛出时的重力势能EP和动能EK1；
（2）根据整个过程机械能守恒计算即可.
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