3.2机械能 同步练习（含解析）

3.2机械能 同步练习
、选择题
下列物体具有弹性势能的是（　　）
A．在水平公路上行驶的小轿车
B．悬挂在天花板上的电灯
C．被拉开的弹弓
D．在空中飞行的飞机
下列物体不具有弹性势能的是（　　）
A．被压紧的弹簧 B．被撑竿跳运动员压弯的撑竿
C．从拉弯的弓中射出的箭 D．发生形变的蹦床
汽车超速行驶会造成严重交通事故，快速行驶的汽车能将行人撞飞，这是因为（　　）
A．汽车具有较大的势能 B．汽车受到重力
C．汽车具有较大的质量 D．汽车具有较大的动能
在探究“物体动能的大小与哪些因素有关”的实验中，让同一铁球从斜面的不同高度由静止释放，撞击同一木块(如图所示)，下列说法中正确的是(　　)
A．这样做的目的是研究物体的动能大小与质量的关系
B．该实验说明物体的动能大小与高度有关
C．若水平面绝对光滑，木块将做匀速直线运动
D．铁球从斜面上滚下来的过程中动能一直减小
如图所示，已知人造地球卫星绕地球运行的轨道是椭圆形的，有一近地点和一远地点，下面关于卫星的说法中正确的是（　　）
A．当卫星从远地点向近地点运动时，速度变大
B．当卫星从近地点向远地点运动时，速度变大
C．当卫星在远地点时，动能最大，重力势能最小
D．当卫星在近地点时，动能最小，重力势能最大
下列有关如图所示四幅图的观点中（不计摩擦），分析错误的是（　　）
A．图甲中，起跳离开地面后，人只受到重力的作用
B．图乙中，在下降过程中，滚摆的动能逐渐减小
C．图丙中，卫星在近地点的速度最大
D．图丁中，小球运动到③位置时速度不为零
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
轻轨是一种电气化铁路系统。金华轨道交通金义东线起于金华站，途经婺城区、金东区、义乌市及东阳市，贯穿金义都市新区、义亭镇、义乌市主城区以及东阳市主城区，止于横店客运中心站下。下列有关轨道上的列车行驶时的说法正确的是（　　）
A．列车匀速上坡时，动能和机械能都不变
B．列车驶入地下时，动能转化为重力势能
C．列车沿平直轨道减速进站时，动能和机械能都减小
D．列车沿平直轨道加速出站时，动能和重力势能都增大
图甲是投掷实心球的场景(不计空气阻力。灵灵分析了实心球自脱手至落地过程的能量转化，画出了其势能的大小随时间变化的曲线如图乙。班中其他同学也模仿着画出此过程中实心球动能的大小随时间变化的大致曲线，请选出其中正确的曲线是(　　)
A． B． C． D．
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
、填空题
如图所示，当过山车上升时，速度减小，动能转化为　 　。
图甲是投掷实心球的场景(不计空气阻力).小明分析了实心球自脱手至落地过程的能量转化，画出了其势能的大小随时间变化的曲线如图乙。请你在图丙中画出此过程中实心球动能的大小随时间变化的大致曲线(标出A．B、C三点)，并说明画此曲线的理由 　 。
如图所示，a、b为竖直向上抛出的小石块在上升过程中动能和重力势能随高度变化的两条图线（不计空气阻力），其中　 　是动能—高度关系图线，小石块达到的最大高度为　 　m，小石块在最高点时的机械能为　 　J。
、实验探究题
小湖所在的实验小组在“探究影响动能大小的因素”实验中，准备的器材有：质量分别为 m、2m 的两个钢球、木块和斜面等。实验过程如图甲、乙、丙所示。
（1）本实验是通过木块被撞距离的远近来反映　 　（选填“木块”或“钢球”）的动能，这种方法叫做　 　。
（2）小湖进行甲、乙实验时探究的是动能与　 　的关系。
（3）小湖根据乙、丙两图得出“物体的质量越大时动能越大”的结论，请说出小湖的判断依据：　 　。
、解答题
=将普通塑料水管进行改装，能做多个实验。将塑料水管①侧面开口并标上刻度，再将塑料水管②在侧面不同高度开两个大小合适的口。
（1）将两根塑料管按图甲连接，选合适的滑块放入管①，将一钢球从管②的口放入后，静止释放。观察并记录　 　。取出钢球，将滑块移回原位，将钢球从另一个口放入，重复实验。该实验可验证动能大小与　 　的关系。
（2）将两根塑料管按图乙连接，验证“重力势能大小与质量的关系”。请你写出实验步骤。
3.2机械能 同步练习答案解析
、选择题
C
【解析】判定物体具有什么形式的机械能，要利用该形式机械能的特征去判定：具有动能的特征是运动；重力势能的特征是举高；弹性势能的特征是发生弹性形变。
A．在水平公路上行驶的小轿车，只具有动能，没有发生弹性形变，因此没有弹性势能；
B、悬挂在天花板上的电灯，具有一定高度，具有重力势能，没有弹性势能；
C、被拉开的弹弓，发生了弹性形变，具有弹性势能；
D、在空中飞行的飞机具有动能和重力势能，没有弹性势能。
故答案为：C
C
【解析】发生弹性形变的物体具有的能叫弹性势能，判断一个物体是否具有弹性势能，只要看这个物体是否发生了弹性形变.
被压紧的弹簧发生了弹性形变，具有弹性势能，故A不符合题意；
B、被撑杆跳运动员压弯的撑杆发生了弹性形变，具有弹性势能，故B不符合题意；
C、从拉弯的弓中射出的箭，没有发生弹性形变，不具有弹性势能，具有动能，故C符合题意；
D、发生形变的蹦床具有弹性势能，故D不符合题意.
故答案为C.
D
【解析】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；动能越大，其对外做功的能力越强.
快速行驶的汽车能将行人撞飞，是因为汽车速度大，动能大，对外做功的能力强，因此汽车超速行驶会造成严重交通事故.D正确.
故答案为：D
C
【解析】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的思路，去分析解决；球把木块推出的距离长，说明的动能大这是一种转换的方法。
A．此实验中利用的是同一个铁球，因此质量是相等的，它们的高度不同，则到达底端时的速度就会不同，所以该实验可以探究动能大小与速度的关系，选项说法错误；
B、该实验最终说明物体的动能大小与速度有关，该题中的球的高度代表速度的大小，选项说法错误；
C、如果水平面绝对光滑，则木块在水平方向没有摩擦力，则木块将会一直保持匀速直线运动状态运动下去，说法正确；
D、铁球从斜面上滚下来的过程中，重力势能转化为动能，动能越来越大，选项说法错误。
故答案为：C
A
【解析】动能与速度和质量有关，重力势能与质量和高度有关，根据机械能守恒分析判断即可。
A．当卫星从远地点向近地点运动时，高度减小，则重力势能减小，而动能增大，速度变大，故A正确；
B.当卫星从近地点向远地点运动时，高度增大，即重力势能增大，而动能减小，即速度变小，故B错误；
C.当卫星在远地点时，高度最大，重力势能最大，而动能最小，故C错误；
D.当卫星在近地点时，高度最小，则重力势能最小，而动能最大，故D错误。
故选A．
B
【解析】（1）对人进行受力分析即可；
（2）根据动能和重力势能的相互转化分析；
（3）根据机械能守恒分析；
（4）注意水平方向上的速度是否为零。
A． 图甲中，起跳离开地面后，人只受到重力的作用，故A正确不合题意；
B. 图乙中，在下降过程中，滚摆的高度减小，重力势能减小。根据机械能守恒可知，此时滚摆的速度增大，即动能逐渐增大，故B错误符合题意；
C. 图丙中，卫星在近地点时高度最小，即重力势能最小。根据机械能守恒可知，此时的动能应该最大，即此时的速度最大，故C正确不合题意；
D. 图丁中，小球运动到③位置时，它在竖直方向上的速度为零，但是水平方向上速度不为零，故D正确不合题意。
故选B。
C
【解析】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。
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。
C
【解析】动能与质量和速度有关，重力势能与质量和高度有关，机械能=动能+重力势能。
A．列车匀速上坡时，质量不变，速度不变，则动能不变；质量不变，高度增大，则重力势能增大。根据“机械能=动能+重力势能”可知，列车机械能增大，故A错误；
B.列车驶入地下时，质量不变，速度不变，则动能不变；质量不变，高度减小，则重力势能减小，因此二者不存在转化关系，故B错误；
C.列车沿平直轨道减速进站时，质量不变，速度减小，则动能减小；质量不变，高度不变，则重力势能不变。根据“机械能=动能+重力势能”可知，机械能减小，故C正确；
D.列车沿平直轨道加速出站时，质量不变，速度增大，则动能增大；质量不变，高度不变，则重力势能不变，故D错误。
故选C。
C
【解析】根据动能和重力势能的转化知识分析判断。
①根据图片可知，在铅球上升的过程中，实心球的高度增大，则重力势能增大，此时动能转化为重力势能，即动能减小；
②当到达最高点时，实心球的动能最小，但是不为零；
③当铅球下降的过程中，实心球的高度减小，则重力势能减小，此时重力势能转化为动能，因此动能增大。
故选C。
D
【解析】（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。
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
、填空题
重力势能
【解析】影响动能的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.
当过山车上升时，质量不变，速度减小，动能变小；同时高度增加，重力势能变大，所以动能转化为重力势能.故答案为：重力势能.
小球上升的过程中，速度越来越小，动能越来越小，当上升到最高点时，速度最小，动能最小，下落的过程中，速度越来越大，动能越来越大.所以动能是先减小，上升到最高点速度最小，动能最小，后又增大，如下图:
【解析】在实心球运动的过程中，由于不计空气阻力，所以机械能守恒，那么动能的变化和重力势能的变化正好相反，据此画出动能大小随时间变化的图像。
小球上升的过程中，速度越来越小，动能越来越小，当上升到最高点时，速度最小，动能最小，下落的过程中，速度越来越大，动能越来越大.所以动能是先减小，上升到最高点速度最小，动能最小，后又增大，如下图:
a；4；2
【解析】动能与质量和速度有关，重力势能与质量和高度有关，结合图像分析判断。
（1）在小石块上升过程中，质量不变高度增大，则重力势能增大；质量不变，速度减小，则重力势能减小，故b是重力势能的变化图像，a为动能的变化图像。
（2）根据图像可知，当重力势能最大时，小石块到达的最大高度为4m；
（3）根据图像可知，当小石块到达最高点4m时，重力势能为2J，而动能为0J，则机械能=2J+0J=2J。
、实验探究题
（1）钢球；转换法
（2）速度
（3）丙图中物体速度小但动能却大于乙
【解析】（1）①根据图片可知，小球撞击木块，根据W=fs可知，木块移动的距离越大，克服阻力做功越大，因此小球动能越大。
②物理学中对于一些看不见摸不着的现象或不易直接测量的物理量，通常用一些非常直观的现象去认识或用易测量的物理量间接测量，这种研究问题的方法叫转换法。
（2）根据图片分析哪个因素不同即可；
（3）探究动能大小与质量的关系时，需要控制小球的速度相同，即在斜面上的高度相同，只改变小球的质量，据此分析解答。
（1）本实验是通过木块被撞距离的远近来反映钢球的动能，这种方法叫做转换法。
（2）根据图片可知，甲和乙中小球在斜面上的高度不同，即到达水平面时的速度不同，那么探究动能与速度的关系；
（3）小湖根据乙、丙两图得出“物体的质量越大时动能越大”的结论，小湖的判断依据：丙图中物体速度小，但是木块移动的距离大，即动能却大于乙，肯定是质量大引起的。
、解答题
（1）滑块移动距离；速度大小
（2）将一钢球从管②的任一口放入，静止释放，观察并记录滑块移动距离；取出钢球，将滑块移回原位。将另一质量不同的钢球从同一个口放入，重复实验。
【解析】（1）水管①和②正好构成一个斜面，滑块从②中不同高度的缺口处放入，相当于从斜面上不同高度下滑，那么它到达水平管①时速度不同。根据滑块在水平管①里面运动的距离，可以判断动能的大小。
（2）滑块在管①中运动时会受到阻力，它受到小球的撞击后，向下运动的距离越大，说明上面小球具有的重力势能越大。如果要探究重力势能与质量的关系，那么就要控制小球下落的高度相同，而改变小球的质量，据此设计实验过程即可。
（1）将两根塑料管按图甲连接，选合适的滑块放入管①，将一钢球从管②的口放入后，静止释放。观察并记录滑块移动距离。取出钢球，将滑块移回原位，将钢球从另一个口放入，重复实验。该实验可验证动能大小与速度大小的关系。
（2）实验步骤为：将一钢球从管②的任一口放入，静止释放，观察并记录滑块移动距离；取出钢球，将滑块移回原位。将另一质量不同的钢球从同一个口放入，重复实验。
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