第3节 动能和势能
【考点一】 探究物体的动能与哪些因素有关
1.在探究“物体的动能跟哪些因素有关”的实验中,如图甲、乙、丙所示,将A、B、C三个钢球先后从同一装置高度分别为h1、h2、h3的位置由静止开始滚下(mA=mBh2),水平面上同一位置的木块被撞出一段距离后停下。请回答以下问题:
(1)该实验探究的是 钢球 (选填“木块”或“钢球”)的动能。
(2)实验通过观察木块被钢球撞出 距离 的长短来判断钢球动能的大小,这种研究问题的方法叫 转换法 。
(3)比较 甲、乙 两图进行的实验,可以探究钢球动能大小与速度有关。
(4)比较 甲、丙 两图进行的实验,可以探究钢球动能大小与质量有关。此探究过程中两球刚好运动到水平面时的速度 相等 (选填“相等”或“不相等”)。
(5)由此实验联想到某段道路限速牌上标明“100”和“80”字样, 大客车 (选填“大客车”或“小轿车”)的限速应该是80 km/h。
【考点二】 动能和势能
2.《民法典》规定“禁止从建筑物中抛掷物品。”高空抛物存在巨大的安全隐患。因为高处的物体具有较大的 (D)
A.惯性 B.撞击力 C.动能 D.重力势能
3.运动员投向篮筐的篮球,在空中飞行时 (C)
A.只具有动能
B.只具有重力势能
C.既有动能,也有重力势能
D.既无动能,也无重力势能
4.如图所示为运动员在撑竿跳高的场景,下列说法正确的是 (B)
A.竿被压得越弯,产生的弹力越小
B.竿被压得越弯,竿弹性势能越大
C.竿的弹性势能跟被压弯程度无关
D.竿被压得越弯,运动员的弹性势能越大
5.(2022·广西中考)2022年5月31日,我国自主研制的大型两栖飞机——“鲲龙”AG600在广东珠海首飞成功。返航时,飞机在减速下降过程中 (D)
A.动能增大,重力势能减小
B.动能减小,机械能不变
C.动能增大,重力势能增大
D.动能减小,机械能减小
6.(多选)(2022·柳州中考)如图,一只蚂蚁以大小不变的速度沿碗中虚线从A点爬到B点,此过程中蚂蚁的 ( B、C )
A.动能先变小后不变
B.动能不变
C.重力势能先变小后不变
D.重力势能不变
7.将一支内有弹簧的笔向下按压(如图),放手后笔会向上弹起一定高度。向下按笔的过程中,笔的重力势能 减小 ,弹簧的弹性势能 增大 ,当笔弹起离开桌面向上运动的过程中,笔的动能 减小 (以上均选填“增大”“减小”或“不变”)。
易错点 忽略隐含条件错判能量变化
8.为了除尘降温,环卫工人定期给城区路面洒水。如图是一辆正在水平路面上匀速行驶的洒水车,有关该洒水车洒水过程中动能和势能变化说法正确的是 (B)
A.动能减小,重力势能不变
B.动能减小,重力势能减小
C.动能不变,重力势能减小
D.动能不变,重力势能不变
纠错: 在判断动能和势能大小变化时不要忽略质量的变化。
9.2024年11月15日23时13分,搭载天舟八号货运飞船的长征七号遥九运载火箭在文昌航天发射场点火发射,约10分钟后,天舟八号货运飞船与火箭成功分离,进入预定轨道,发射取得圆满成功。在飞船加速上升过程中(B)
A.动能增加,重力势能减少
B.动能增加,重力势能增加
C.动能减少,重力势能减少
D.动能减少,重力势能增加
10.(多选)掷实心球是中考体育考试项目之一,某同学掷出的实心球的运动轨迹如图所示,O点是实心球刚离开手的位置,A点是实心球运动到最高点的位置,B点是实心球落地前瞬间的位置。在不计空气阻力的情况下,下列说法正确的是 ( B、C )
A.实心球在空中运动时没有惯性
B.实心球在最高点A时处于非平衡状态
C.实心球从A运动到B过程中动能逐渐增大
D.实心球从O运动到B过程中重力势能逐渐减小
11.如图所示,无人驾驶的清扫车在平直地面上匀速前进,同时将落叶等杂物吸入机身集尘盒内,此过程中,清扫车整体的动能 变大 ,重力势能 变大 ;当关闭吸尘功能后,清扫车继续匀速前进,清扫车整体的动能 不变 ,重力势能 不变 。(均选填“变大”“不变”或“变小”)
12.小明设计用如图所示装置探究“物体的动能大小与哪些因素有关”。摆线的长度L相同,小球A、B的质量mA(1)本实验通过观察木块C 移动的距离 判断小球动能的大小。
(2)根据乙、丙两图所示的探究过程,他观察到图丙中木块C撞得更远,可得出结论:小球的动能大小与 速度 (选填“速度”“高度”或“质量”)有关。
(3)根据 甲、乙 两图所示的探究过程,可得出结论:小球的动能大小与质量有关。
(4)若水平面绝对光滑,本实验 不能 (选填“能”或“不能”)达到探究目的,原因是
木块C将做匀速直线运动 ;
(5)同一辆汽车,行驶的速度增大时,动能 增大 (选填“增大”“减小”或“不变”)。若小轿车和大货车均满载,且以相同的速度行驶,则动能较大的是 大货车 。
13.小明同学在体育活动中,从铅球下落陷入沙坑的深度情况受到启发,并产生了如下猜想:
猜想一:物体的重力势能与物体的质量有关;
猜想二:物体的重力势能与物体的下落高度有关;
猜想三:物体的重力势能与物体的运动路径有关。
为此小明设计了如图所示的实验:
用大小、形状相同的A、B、C、D四个金属小球,其中A、C、D三球的质量为m,B球质量为2m,让A、B两球从距沙表面高H处由静止下落,C球从距沙表面高2H处由静止下落,D球从距沙表面高2H处的光滑弯曲管道上端静止滑入,最后从管道下端竖直地落下。(球在光滑管道中运动时的能量损失不计)实验中测得A、B两球陷入沙中深度分别为h1和h2,C、D两球陷入沙中深度均为h3,且h1(1)本实验是通过观察 球陷入沙面的深度 来判断重力势能大小的,这种物理研究方法叫作 转换法 ;
(2)比较A、B两球,发现B球陷入沙中深度更大,由此可得出的结论是 当下落高度一定时,物体的质量越大,重力势能越大 ;
(3)为验证猜想二,应比较 A、C 两球,可得出结论:当物体质量相同时,下落的高度越高,物体的重力势能越大;
(4)由B、C两球不能探究重力势能的大小与质量的关系,理由是 没有控制下落高度相同 ;
(5)比较C、D两球,发现两球运动的路径不同,但陷入沙中深度相同,由此可得出结论:物体的重力势能与物体运动的路径 无关 (选填“有关”或“无关”);
(6)实际情况下,管道还是粗糙的,摩擦力会导致小球D陷入沙子中的深度变小。在力学分析时,例如某一个力相对非常小,对物体运动状态影响不大时,物理学中经常采用忽略次要因素,建立理想模型的方法来研究问题。为了使管道对金属小球的摩擦力成为“次要因素”,除了使用更光滑的管道之外,本实验可以选用质量更 大 (选填“大”或“小”)的小球进行实验。
(冲A+)
14.“反向蹦极”是一项比蹦极更刺激的运动。如图所示,弹性轻绳的上端固定在O点,拉长后将下端固定在体验者的身上,并与固定在地面上的扣环相连。打开扣环,人从A点由静止释放,像火箭一样被“竖直发射”,经B点时速度最大,最高能到达C点。对此过程,下列描述正确的是 (B)
A.人从A到B的过程中,动能增加,重力势能减少
B.人从B到C的过程中,重力势能增加,动能减少
C.人从A到C的过程中,重力势能增加,动能一直减少
D.弹性绳的弹性势能在B点时最大
【点思路】(1)人在A点时,弹性绳的弹性形变程度最大;AB段,拉力大于重力,人加速上升;
(2)B点,拉力等于重力,速度达到最大值;
(3)BC段,拉力小于重力,人减速上升。第3节 动能和势能
【考点一】 探究物体的动能与哪些因素有关
1.在探究“物体的动能跟哪些因素有关”的实验中,如图甲、乙、丙所示,将A、B、C三个钢球先后从同一装置高度分别为h1、h2、h3的位置由静止开始滚下(mA=mBh2),水平面上同一位置的木块被撞出一段距离后停下。请回答以下问题:
(1)该实验探究的是 (选填“木块”或“钢球”)的动能。
(2)实验通过观察木块被钢球撞出 的长短来判断钢球动能的大小,这种研究问题的方法叫 。
(3)比较 两图进行的实验,可以探究钢球动能大小与速度有关。
(4)比较 两图进行的实验,可以探究钢球动能大小与质量有关。此探究过程中两球刚好运动到水平面时的速度 (选填“相等”或“不相等”)。
(5)由此实验联想到某段道路限速牌上标明“100”和“80”字样, (选填“大客车”或“小轿车”)的限速应该是80 km/h。
【考点二】 动能和势能
2.《民法典》规定“禁止从建筑物中抛掷物品。”高空抛物存在巨大的安全隐患。因为高处的物体具有较大的 ( )
A.惯性 B.撞击力 C.动能 D.重力势能
3.运动员投向篮筐的篮球,在空中飞行时 ( )
A.只具有动能
B.只具有重力势能
C.既有动能,也有重力势能
D.既无动能,也无重力势能
4.如图所示为运动员在撑竿跳高的场景,下列说法正确的是 ( )
A.竿被压得越弯,产生的弹力越小
B.竿被压得越弯,竿弹性势能越大
C.竿的弹性势能跟被压弯程度无关
D.竿被压得越弯,运动员的弹性势能越大
5.(2022·广西中考)2022年5月31日,我国自主研制的大型两栖飞机——“鲲龙”AG600在广东珠海首飞成功。返航时,飞机在减速下降过程中 ( )
A.动能增大,重力势能减小
B.动能减小,机械能不变
C.动能增大,重力势能增大
D.动能减小,机械能减小
6.(多选)(2022·柳州中考)如图,一只蚂蚁以大小不变的速度沿碗中虚线从A点爬到B点,此过程中蚂蚁的 ( )
A.动能先变小后不变
B.动能不变
C.重力势能先变小后不变
D.重力势能不变
7.将一支内有弹簧的笔向下按压(如图),放手后笔会向上弹起一定高度。向下按笔的过程中,笔的重力势能 ,弹簧的弹性势能 ,当笔弹起离开桌面向上运动的过程中,笔的动能 (以上均选填“增大”“减小”或“不变”)。
易错点 忽略隐含条件错判能量变化
8.为了除尘降温,环卫工人定期给城区路面洒水。如图是一辆正在水平路面上匀速行驶的洒水车,有关该洒水车洒水过程中动能和势能变化说法正确的是 ( )
A.动能减小,重力势能不变
B.动能减小,重力势能减小
C.动能不变,重力势能减小
D.动能不变,重力势能不变
纠错: 在判断动能和势能大小变化时不要忽略质量的变化。
9.2024年11月15日23时13分,搭载天舟八号货运飞船的长征七号遥九运载火箭在文昌航天发射场点火发射,约10分钟后,天舟八号货运飞船与火箭成功分离,进入预定轨道,发射取得圆满成功。在飞船加速上升过程中( )
A.动能增加,重力势能减少
B.动能增加,重力势能增加
C.动能减少,重力势能减少
D.动能减少,重力势能增加
10.(多选)掷实心球是中考体育考试项目之一,某同学掷出的实心球的运动轨迹如图所示,O点是实心球刚离开手的位置,A点是实心球运动到最高点的位置,B点是实心球落地前瞬间的位置。在不计空气阻力的情况下,下列说法正确的是 ( B、C )
A.实心球在空中运动时没有惯性
B.实心球在最高点A时处于非平衡状态
C.实心球从A运动到B过程中动能逐渐增大
D.实心球从O运动到B过程中重力势能逐渐减小
11.如图所示,无人驾驶的清扫车在平直地面上匀速前进,同时将落叶等杂物吸入机身集尘盒内,此过程中,清扫车整体的动能 ,重力势能 ;当关闭吸尘功能后,清扫车继续匀速前进,清扫车整体的动能 ,重力势能 。(均选填“变大”“不变”或“变小”)
12.小明设计用如图所示装置探究“物体的动能大小与哪些因素有关”。摆线的长度L相同,小球A、B的质量mA(1)本实验通过观察木块C 判断小球动能的大小。
(2)根据乙、丙两图所示的探究过程,他观察到图丙中木块C撞得更远,可得出结论:小球的动能大小与 (选填“速度”“高度”或“质量”)有关。
(3)根据 两图所示的探究过程,可得出结论:小球的动能大小与质量有关。
(4)若水平面绝对光滑,本实验 (选填“能”或“不能”)达到探究目的,原因是
;
(5)同一辆汽车,行驶的速度增大时,动能 (选填“增大”“减小”或“不变”)。若小轿车和大货车均满载,且以相同的速度行驶,则动能较大的是 。
13.小明同学在体育活动中,从铅球下落陷入沙坑的深度情况受到启发,并产生了如下猜想:
猜想一:物体的重力势能与物体的质量有关;
猜想二:物体的重力势能与物体的下落高度有关;
猜想三:物体的重力势能与物体的运动路径有关。
为此小明设计了如图所示的实验:
用大小、形状相同的A、B、C、D四个金属小球,其中A、C、D三球的质量为m,B球质量为2m,让A、B两球从距沙表面高H处由静止下落,C球从距沙表面高2H处由静止下落,D球从距沙表面高2H处的光滑弯曲管道上端静止滑入,最后从管道下端竖直地落下。(球在光滑管道中运动时的能量损失不计)实验中测得A、B两球陷入沙中深度分别为h1和h2,C、D两球陷入沙中深度均为h3,且h1(1)本实验是通过观察 来判断重力势能大小的,这种物理研究方法叫作 ;
(2)比较A、B两球,发现B球陷入沙中深度更大,由此可得出的结论是 ;
(3)为验证猜想二,应比较 两球,可得出结论:当物体质量相同时,下落的高度越高,物体的重力势能越大;
(4)由B、C两球不能探究重力势能的大小与质量的关系,理由是 ;
(5)比较C、D两球,发现两球运动的路径不同,但陷入沙中深度相同,由此可得出结论:物体的重力势能与物体运动的路径 (选填“有关”或“无关”);
(6)实际情况下,管道还是粗糙的,摩擦力会导致小球D陷入沙子中的深度变小。在力学分析时,例如某一个力相对非常小,对物体运动状态影响不大时,物理学中经常采用忽略次要因素,建立理想模型的方法来研究问题。为了使管道对金属小球的摩擦力成为“次要因素”,除了使用更光滑的管道之外,本实验可以选用质量更 (选填“大”或“小”)的小球进行实验。
(冲A+)
14.“反向蹦极”是一项比蹦极更刺激的运动。如图所示,弹性轻绳的上端固定在O点,拉长后将下端固定在体验者的身上,并与固定在地面上的扣环相连。打开扣环,人从A点由静止释放,像火箭一样被“竖直发射”,经B点时速度最大,最高能到达C点。对此过程,下列描述正确的是 ( )
A.人从A到B的过程中,动能增加,重力势能减少
B.人从B到C的过程中,重力势能增加,动能减少
C.人从A到C的过程中,重力势能增加,动能一直减少
D.弹性绳的弹性势能在B点时最大
【点思路】(1)人在A点时,弹性绳的弹性形变程度最大;AB段,拉力大于重力,人加速上升;
(2)B点,拉力等于重力,速度达到最大值;
(3)BC段,拉力小于重力,人减速上升。
