浙教版科学九年级上册 3.2.1机械能 同步练习（含答案）

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浙教版科学九上能量的转化与守恒3.2.1机械能（含答案）
一、选择题
1．2022年11月，我国首款齿轨列车上线。该齿轨列车能以40千米时匀速登上48°的斜坡（如图）。这一过程中，齿轨列车的（　　）
A．动能增大 B．动能减小
C．重力势能增大 D．重力势能减小
2．高空抛物现象曾被称为“悬在城市上空的痛”，这是一种不文明的行为，会带来很大的社会危害，这是因为处在高处的物体具有较大的（　　）
A．动能 B．重力势能 C．弹性势能 D．以上都不是
3．如图所示，小松妈妈去百货大楼购物，自动扶梯把她从一楼匀速送到二楼的过程中，她的（　　）
A．动能增大，势能增大，机械能增大
B．动能增大，势能增大，机械能不变
C．动能不变，势能增大，机械能不变
D．动能不变，势能增大，机械能增大
4．在北京举办的第24届冬奥会上，我国健儿取得佳绩。如图是高台跳雪运动员在空中加速下落的情景。关于加速下落的过程，下列分析正确的是（　　）
A．动能减小，重力势能减小
B．动能增大，重力势能增大
C．动能增大，重力势能减小
D．动能不变，重力势能不变
5．“跳远”是一项常见的体育运动。运动员在比赛中都是先助跑一段距离后才起跳，这样做是为了（　　）
A．增大运动员的惯性 B．减小运动员的机械能
C．减小运动员的势能 D．增大运动员的动能
6．下列物质相对于地面既具有动能又具有势能的是( )
A.在地上爬行的蚂蚁 B.拉长的橡皮筋
C.掷出后,飞到最高点时的手榴弹 D.静止在空中的氢气球
7．在平直公路上行驶的一辆汽车和一辆摩托车，若它们具有相同的动能，则下列判断正确的是（　　）
A．汽车的速度大 B．摩托车的速度大
C．两车速度一样大 D．无法比较两车速度的大小
8．据报道，一辆横穿铁路的拖拉机，因故障而停在铁道上，此时从远处驶来一列火车，尽管司机及时采取紧急制动措施，但缓缓驶近的列车还是将拖拉机撞“飞”了。这是因为火车的（　　）
A．功率很大 B．速度很大 C．势能很大 D．动能很大
9．如图是雨滴在空中下落过程中速度与时间的关系图。雨滴在t1～t3三个时刻中具有的动能分别是E1、E2、E3，不考虑下落过程中雨滴的质量变化，则动能的大小关系是（　　）
A．E1＜E2＝E3 B．E1＞E2＞E3
C．E1＜E2＜E3 D．E1＝E2＜E3
10．篮球场上，运动员练习投篮，篮球划过一条漂亮的弧线落入篮筐，球的轨迹如图中虚线所示。当篮球上升到最高点时，篮球的动能（　　）
A．最大 B．不为零
C．为零 D．以上都有可能
11．如图所示是小华在探究物体动能的大小与哪些因素有关时的情景，下列说法正确的是（　　）
A．实验探究的是木块的动能
B．实验应用了等效替代法
C．甲、丙实验探究的是动能大小与速度的关系
D．甲、乙实验可知对公路上行驶的汽车限速的必要性
12．如图所示是蹦床运动员表演的情景，运动员从最低点到达最高点的过程中，运动员的动能和重力势能变化情况分别是（　　）
A．动能减小，重力势能增大
B．动能增大，重力势能减小
C．动能先增大后减小，重力势能增大
D．动能先减小后增大，重力势能减小
13．频闪摄影是研究物体运动的一种常见而有效的方法。频闪摄影的重要特点在于照相机总是每隔相等的时间就对运动物体拍摄一次，我们能够从这些不连续的图象中发现、揭示物体运动的规律。图是一张网球运动员击球过程的频闪摄影照片。根据频闪摄影的特点，观察球拍在a、b、c、d的运动情况，比较运动员在击球过程中，球拍具有最大动能的位置是（　　）
A．a B．b C．c D．d
二、填空题
14．下列物体：A.山顶上的石块；B.天空中飞翔的小鸟；C.在操场上滚动的铅球；D.被拉开的弓；E.水平地面上张弓待发的箭；F.掷出去的标枪。
（1）只有动能的是： ；（填字母，下同）
（2）只有势能的是： ；
（3）既有动能又有势能的是： ；
（4）既没有动能又没有势能的是： 。
15．洒水车在平直的马路上缓慢匀速前进，在它边走边洒水的过程中，它的动能　 　，机械能
　 　（填“变大”、“不变”、“减小”）。
三、探究题
16．在“研究动能大小与速度关系”实验中，小敏利用图甲中的装置进行研究，在水平面铺上材料A制成的粗糙平板，同一小球从斜面不同高度静止释放，运动一段距离后停止，位置如图。
（1）根据图甲实验结果，可得出的结论是：质量相同时，物体的速度越大，　 　。
（2）图乙中，水平面铺上不同材料的平板，其中材料A、B、C粗糙程度依次减小。小敏先后三次将同一小球从同一高度静止释放，刚到底部时用频闪相机（间隔相同时间自动拍摄）开始记录小球在平板上的位置情况，请在材料C平板上画出第2、3次频闪相机拍摄到小球的大致位置。
（3）小敏调节图甲中的平板呈不同角度，重现伽利略斜面实验。不考虑底部转折处的能量损失，下列最符合实际的现象是 　 　。
A. B.C.
（4）若要研究动能与质量的关系，小敏选用了不同质量的小球，从相同高度静止释放，观察小球在木板上运动的距离，这样的方案是否合理，请说明理由 　 　。
17．小强在“探究物体的动能大小跟哪些因素有关”的实验中，选用质量不同两个钢球m和M（M的质量大于m），分别从不同的高度h和H（H＞h）静止开始滚下撞击木块B，实验过程如图所示。
（1）小强通过观察　 　来判断小球动能的大小；
（2）甲、乙实验中分别让小球从斜面的不同高度由静止开始滚下，目的是使小球　 　；由甲、乙两图实验现象可得结论　 　
（3）分析　 　和　 　两图实验现象可得结论：物体的动能与质量有关；
（4）实验中若使用的木块质量较大，为确保实验仍有较明显的现象，有很多种方法，请你写出一种　 　。
（5）若水平面绝对光滑，本实验将　 　（选填“能”或“不能”）达到探究目的，理由是小球和木块将　 　。
18．小科为了验证物体动能大小是否与物体质量有关，用如图所示的装置进行实验。实验器材：一个用长木板搭成的斜面、三个质量不同的铁球、一块挡板、三块足够厚的橡皮泥。
（1）实验时，将质量不同的铁球从同一斜面的同一高度处静止释放，通过观察比较 　 　来判断铁球动能大小。
（2）小宁认为小科用三个实心铁球不合理，应调整用相同 　、质量不相同的铁球做上述实验。
（3）改正后，预期观察到的实验现象是 　 　。
四、解答题
19．在研究物体的重力势能与哪些因素有关的实验中，三个相同的木桩被从空中静止释放的铁块撞击，陷入沙坑中的情况如图所示。
（1）在此实验中，研究对象是　 　（铁块、木桩），我们是通过观察　 　来比较各铁块重力势能的大小。
（2）若A、B两铁块质量相等，则两铁块下落高度的关系是hA　 　hB。
（3）若A、C两铁块下落的高度相同，则两铁块的质量关系是mA　 　mC。
20．如图为蹦极运动的简化示意图，弹性绳一端系在运动员双脚上，另一端固定在跳台O点。运动员由静止开始自由下落，A点处弹性绳正好处于原长；B点处运动员受到的重力与弹性绳对运动员的拉力大小相等；C点处是蹦极运动员到达的最低点。（整个过程忽略空气阻力，弹性绳的自重不计）回答下列问题：
（1）从O点到A点的过程中，运动员的机械能　 　 　（填“增大”“减小”“不变”或“先增大后减小”）。
（2）从A点到B点的过程中，运动员重力势能在减小，弹性绳的弹性势能在增大，运动员重力势能的减小量 　 　弹性绳弹性势能的增加量。（填“大于”“等于”或“小于”）。
答案
1．解：齿轨列车以40千米时匀速登上48°的斜坡的过程中，列车的质量不变、速度不变，动能不变；列车的质量不变、高度增大，重力势能增大，故C正确。
故选：C。
2．解：“高空抛物”说明物体一开始所处的高度很高，根据影响重力势能的因素可知，高度越高，物体的重力势能越大，在下落过程中将重力势能转化为动能就越多，危害就会越大。
故选：B。
3．解：小松妈妈从一楼匀速送到二楼的过程中，质量和速度都没有变化，所以动能不变；但是他的位置变高了，也就是重力势能变大了，所以机械能变大了，所以选项D是正确的；
故选：D。
4．解：运动员加速下降的过程中，运动员的质量不变，速度变大，故其动能增大，同时其高度减小，故其重力势能减小。
故选：C。
5．解：运动员在比赛中都是先助跑一段距离后才起跳，这是为了利用人的惯性，可提高成绩，但由于人的质量不变，所以惯性不变；提高了运动员的速度，可增大运动员的动能。
故选：D。
6．C
7．解：动能的大小与质量和速度有关，汽车的质量大于摩托车的质量，若它们具有相同的动能，则摩托车的速度大于汽车的速度。
故选：B。
8．解：缓慢行驶的列车还是将拖拉机撞“飞”了。说明列车具有的能量很大，这里的能量主要指动能；动能的大小与质量和速度有关，质量越大、速度越大，动能就越大；因列车是缓慢行驶，故速度并不大，但由于列车的质量太大，导致其动能很大；动能越大对外做功的本领就越大，故将拖拉机撞飞。
故D正确、ABC错误。
故选：D。
9．解：根据图像可知，雨滴在t1﹣t2时刻中，速度逐渐变大，质量不变，动能变大，所以E1＜E2，雨滴在t2﹣t3时刻中，速度保持不变，质量不变，动能不变，所以E2＝E3，故动能的大小关系是：E1＜E2＝E3。
故选：A。
10．解：篮球出手后做斜上抛运动，到达最高点，竖直方向速度减为零，水平方向速度不为零，动能不为零。
故选：B。
11．解：A、实验探究的是小球的动能，故A错误；
B、动能的决定因素有两个：质量和速度，在探究“物体动能的大小与哪些因素有关”时，应该利用控制变量法，该实验通过木块移动的距离反映小球动能的大小，利用转换法，故B错误；
C、甲、丙实验小球滚下的高度相同，到达水平面的速度相同，小球的质量不同，这是为了探究物体动能与的质量关系，故C错误；
D、甲、乙实验同一小球，质量一定，从斜面的不同高度由静止释放，滑到水平面上时的速度不同，这是为了探究物体动能与速度的关系，实验可得出结论是：质量一定时，速度越大，动能越大；
因为质量一定时，速度越大，动能越大，当质量相同时，车辆速度越大动能越大，使刹车困难，容易引发交通事故，所以交通部门要对机动车辆进行限速，故D正确。
故选：D。
12．解：运动员从最低点开始向上时，先是弹性势能转化为动能，当蹦床对人的弹力与重力相等的时候速度最大，动能最大；人离开蹦床后弹力消失，在上升到达最高点的过程中，质量不变，高度增大，重力势能增大，速度减小，动能减小。故整个过程中，动能先增大后减小，重力势能增大。
故选：C。
13．解：根据频闪摄影的特点，对照片进行观察，比较运动员在击球过程中球拍在a、b、c、d的平均速度的大小，c速度最大，a速度最小，因为屏闪的时间相同，故c的动能最大。
故选：C。
14．物体由于运动而具有的能叫动能，动能与物体的质量和速度有关；重力势能是由于物体被举高而具有的能，它与物体的质量和高度有关；弹性势能是物体由于发生弹性形变而具有的能，它与弹性形变的程度有关。
A.山顶上的石块，具有高度，所以具有重力势能；B.天空中飞翔的小鸟，具有一定的高度又是运动的，所以既有动能又有势能；C.在操场上滚动的铅球是运动的，所以具有动能；D.被拉开的弓发生了弹性形变，所以具有弹性势能；E.水平地面上张弓待发的箭处于静止状态，也没有高度，
也没有发生形变，所以它既没有动能又没有势能；
F.掷出去的标枪是运动的，还具有一定的高度，
所以既有动能又有势能。
（1）只有动能的是：C；
（2）只有势能的是：AD；
（3）既有动能又有势能的是：BF；
（4）既没有动能又没有势能的是：E.
故答案为：（1）C；（2）AD；（3）BF；（4）
15．解：
（1）洒水车在平直的马路上边洒水边匀速前进时，速度不变，而质量不断减小，所以动能不断减小；
（2）高度不变，质量减小，重力势能不断减小；动能减小，重力势能减小，所以机械能不断减小。
故答案为：减小；减小。
16．解：（1）根据图甲可知，同一个小球从斜面自由下滑的高度越大，下滑到水平面时的速度越大，在材料A制成的粗糙平板通过的距离越远；因小球对支持面的压力相同，故小球受到摩擦力大小相同，根据W＝fs，克服摩擦力做的功越多，小球具有的动能越大，得出的结论是：质量相同时，物体的速度越大，动能越大；
（2）图乙中，水平面铺上不同材料的平板，其中材料A、B、C粗糙程度依次减小。小敏先后三次将同一小球从同一高度静止释放，小球下滑到水平面的速度相同，接触面越光滑，小球受到的阻力越小，速度改变得越慢，故在相同时间通过的距离越大；且第一次拍照时，相同时间内小球速度变化大，故第一次拍照时，小通过的距离大于第2次拍照时小球通过的距离，C平板上第2、3次频闪相机拍摄到小球的大致位置如下所示：
（3）小敏调节图甲中的平板呈不同角度，重现伽利略斜面实验。不考虑底部转折处的能量损失，由于小球受到平板的摩擦力，一部分机械能转化为内能，故小球上升不到原来释放时的高度，且高度越来越小，故最符合实际的现象是B；
（4）小球的质量不同，则小球对水平面的压力不同，小球受到的摩擦力不同，不能通过小球滑行的距离来反映小球动能的大小，所以实验方案不合理。
故答案为：（1）动能越大；
（2）见上图；
（3）B；
（4）不合理，小球的质量不同，则小球对水平面的压力不同，小球受到的摩擦力不同，不能通过小球滑行的距离来反映小球动能的大小。
17．解：
（1）实验中通过观察木块B移动的距离长短，来判断小球动能的大小，这里用到的物理学研究问题的方法是转换法；
（2）由甲、乙图可知，小球的质量相同，小球从同一斜面的不同高度由静止滑下，到达斜面底部时的速度不同，撞击木块后木块移动的距离不同，说明小球的动能不同，由此可得到的结论是：在质量一定时，物体的速度越大，动能越大；
（3）要探究小球动能与质量的关系，需要控制小球到达水平面时的速度相同，即不同质量的小球从同一高度由静止滑下，乙、丙两图符合要求；
（4）验中若使用的木块质量较大，小车撞击木块时，木块移动的距离较小，实验现象不明显，为使实验有较明显的现象，可以通过增大小车在斜面上的高度来增大小车的速度，从而增大小车的动能，增大对木块做功的多少，增大木块在水平面上滑行的距离；也可以通过减小接触面粗糙程度的方法来减小摩擦力，使木块在水平面上滑行距离增大；
（5）若水平面绝对光滑，则木块运动时不受摩擦力作用，撞击后将保持匀速直线运动，不能通过木块移动的距离长短来判断小球动能的大小，所以本实验将不能达到探究目的。
故答案为：（1）木块B移动的距离长短；（2）到达斜面底部时的速度不同；在质量一定时，物体的速度越大，动能越大；（3）乙；丙；（4）增大小球下滑的高度；（5）不能；做匀速直线运动。
18．解：（1）实验时将质量不同的铁球从同一斜面的同一高度处静止释放，铁球的动能不同，撞击橡皮泥时橡皮泥的凹陷程度不同，所以实验中通过橡皮泥的凹陷程度来反映动能的大小；
（2）根据ρ＝可知，质量不同的实心铁球的体积不同，球在运动过程中受到的空气的阻力不同，不符合控制变量法的要求，所以实验中应调整用体积相同、质量不相同的金属球做上述实验；
（3）物体的速度一定时，质量越大，具有的动能越大，因此，预期观察到的实验现象是：体积相同、质量不相同的金属球从同一斜面的同一高度滑下，金属球的质量越大，撞击橡皮泥时橡皮泥的凹陷程度越大。
故答案为：（1）橡皮泥的凹陷程度；（2）体积；（3）体积相同、质量不相同的金属球从同一斜面的同一高度滑下，金属球的质量越大，撞击橡皮泥时橡皮泥的凹陷程度越大。
19．解：
（1）在此实验中，铁块的重力势能转化为木桩的动能，故研究对象是铁块；铁块的重力势能就越大，说明木桩获得的能量就越多，木桩陷入沙坑越深；
（2）根据观察图象可知B撞击木桩陷入沙坑的深度大，说明B重力势能大，若A、B两铁块质量相等，则A下落的高度小于B；
（3）若A、C两铁块下落的高度相等，C撞击木桩陷入沙坑的深度大，则铁块A的质量小于C的质量。
故答案为：（1）铁块；木桩陷入沙坑中的深度；（ 2）＜；（3）＜。
20．解：（1）O点到A点，运动员自由下落，其重力势能转化为动能，由于不计空气阻力，所以运动员的机械能不变；
（2）A点到B点的过程中，重力大于弹性绳对运动员拉力，因此速度越来越大，动能越来越大；故从A点到B点的过程中，运动员重力势能在减小，弹性绳的弹性势能在增大，运动员重力势能的减小量大于弹性绳弹性势能的增加量。
故答案为：（1）不变；（2）大于。
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