第4节 机械能及其转化
1．[2024·天津]小明对我国一些科技成就进行了梳理，如表所示．在“相关内容分析”中存在错误的是( )
A．① B．② C．③ D．④
2．[2024·兰州]科学家对银河系中心附近的恒星S2进行了多年的持续观测，给出了从1994年到2002年间恒星S2的位置如图所示，科学家认为S2恒星的运动轨迹是一个椭圆．推测银河系中心可能存在着超大质量的黑洞．忽略S2恒星质量的变化，根据图片信息，下列说法中正确的是( )
第2题图
A．黑洞可能位于椭圆轨道内部的P点
B．S2恒星在运动过程中所受合力为零
C．S2恒星在1995年时期的动能大于2001年时期的动能
D．S2恒星在1995年时期的重力势能大于2001年时期的重力势能
3．[2024·济南]2024年2月，国内首颗X波段合成孔径雷达卫星“济高科创号”发射成功．如图所示，“济高科创号”卫星在随火箭加速直线升空的过程中( )
第3题图
A．动能减小，重力势能减小，机械能减小
B．动能减小，重力势能增大，机械能不变
C．动能增大，重力势能增大，机械能增大
D．动能增大，重力势能减小，机械能不变
4．[2024·朝阳一模]第十四届全国冬季运动会于2024年2月17日至2月27日在内蒙古自治区呼伦贝尔市举办．如图所示是一位运动员在单板滑雪U形场地上进行训练时，由A点运动到C点过程中频闪摄影的照片，下列说法正确的是( )
第4题图
A．运动员在C点时的动能最大
B．运动员从A点运动到B点的过程中，所受重力不做功
C．运动员从B点运动到C点的过程中，重力势能增加
D．运动员从A点运动到B点的过程中，动能转化为重力势能
5．[2024·成都]2023年7月28日，第31届世界大学生夏季运动会在成都隆重开幕．如图所示是我国运动健儿在跳高比赛中的场景．关于跳高运动员的能量，下列结论正确的是( )
第5题图
A．助跑过程中，动能保持不变
B．助跑过程中，机械能总量保持不变
C．起跳后的上升过程中，重力势能增大
D．越过横杆后的下降过程中，动能保持不变
6．[2022·泰安]如图所示，物理项目化学习小组在空旷的室外测试某型号无人机负重飞行能力．测试时将重20 N的物体A固定在无人机上，并控制无人机完成以3 m/s的速度匀速上升、在空中悬停、以2 m/s的速度匀速下降三个阶段的测试项目，同时利用系统软件记录多次测量的相关信息，并作出测评报告．下列说法中( )
第6题图
①匀速上升阶段，物体A相对于地面是运动的
②匀速上升阶段，物体A的机械能不变
③匀速下降阶段，物体A的重力势能转化为动能
④物体A匀速下降阶段的动能小于匀速上升阶段的动能
A．只有①③正确 B．只有②④正确
C．只有①④正确 D．只有①②③正确
7．[2024·绥化]如图所示，人造地球卫星沿椭圆轨道绕地球运行的过程中，机械能是守恒的，当卫星从远地点向近地点运动时，下列说法正确的是( )
第7题图
A．动能减小，重力势能增大
B．动能转化为重力势能
C．动能增大，重力势能减小
D．卫星的速度一直在减小
8．[2022·浙江]如图所示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)．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”)．从A点到C点的过程中，弹性绳的弹性势能 (填“增大”“减小”“不变”或“先增大后减小”，下同)；运动员的动能 ．
第8题图
9．[2022·四川]2022年北京冬奥会单板滑雪男子大跳台决赛，17岁中国小将苏翊鸣摘得金牌，成为冬奥历史上该项目最年轻的金牌获得者．比赛场地简化如图所示，AC为助滑道，B为AC的最低点．运动员某次从A点由静止开始下滑到达B点的过程中(不考虑一切阻力)，重力势能转化成 能，机械能 (填“增大”“减小”或“不变”)．
第9题图
10．小羽同学做单摆实验，如图所示．摆球由最高点向最低点摆动时，机械能转化的情况是 ，同时小羽发现在摆动的过程中，摆的高度会逐渐变低，因为机械能 (填“增大”“减小”或“不变”)．当摆球摆到最低点时，如果细绳断开且所有力消失，则小球将 (填写小球的运动状态)．
第10题图
11．甲站在0.5 m/s匀速上行的自动扶梯上，乙站在0.7 m/s匀速下行的自动扶梯上．甲、乙两人质量相等，甲上行中动能 (填“增加”“不变”或“减少”)．某时刻他们的位置如图所示，该时刻甲的机械能 (填“大于”“等于”或“小于”)乙的机械能．
第11题图
12．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 (填“＞”“＝”或“<”)vS，该两点离地的高度hM (填“＞”“＝”或“<”)hS，球在运动过程中的机械能 (填“守恒”或“不守恒”)．
第12题图
13．[2023·重庆]2023年5月10日，天舟六号货运飞船搭乘火箭飞向中国空间站，如图所示，一起加速升空的过程中，以火箭为参照物，飞船是 (填“静止”或“运动”)的，飞船的机械能 (填“增大”“减小”或“不变”)．
第13题图
14．[2024·临夏]某科技兴趣小组用两个输液用的葡萄糖瓶子，从瓶口以下约6 cm处截断，将截断处用胶水黏合在一起，再从瓶口的橡胶塞中心穿一根长约20 cm的细木棒，用两条悬线拴住木棒的两端，将悬线固定在支架上，就构成了如图所示的滚摆．当滚摆从上到下运动的过程中重力势能主要转化为 能；滚摆每次上升的高度逐渐减小，说明滚摆的机械能 (填“变大”“变小”或“不变”)．
第14题图
15．[2024·广州]如图所示，某同学将篮球掷向地面，经过甲位置后碰到地面，接着向上反弹经过乙位置，忽略空气的作用力．
第15题图
(1)篮球直径为24.6 (填“mm”“cm”或“dm”)，质量为0.6 kg，g取10 N/kg，则该篮球受到的重力为 N.
(2)请在图中乙位置画出篮球的受力示意图．
(3)篮球经过甲、乙两位置时的机械能和重力势能如表所示，则篮球与地面碰撞过程损失的机械能为 J，在乙位置时的动能为 J.第4节 机械能及其转化
1．[2024·天津]小明对我国一些科技成就进行了梳理，如表所示．在“相关内容分析”中存在错误的是( C )
A．① B．② C．③ D．④
2．[2024·兰州]科学家对银河系中心附近的恒星S2进行了多年的持续观测，给出了从1994年到2002年间恒星S2的位置如图所示，科学家认为S2恒星的运动轨迹是一个椭圆．推测银河系中心可能存在着超大质量的黑洞．忽略S2恒星质量的变化，根据图片信息，下列说法中正确的是( D )
第2题图
A．黑洞可能位于椭圆轨道内部的P点
B．S2恒星在运动过程中所受合力为零
C．S2恒星在1995年时期的动能大于2001年时期的动能
D．S2恒星在1995年时期的重力势能大于2001年时期的重力势能
3．[2024·济南]2024年2月，国内首颗X波段合成孔径雷达卫星“济高科创号”发射成功．如图所示，“济高科创号”卫星在随火箭加速直线升空的过程中( C )
第3题图
A．动能减小，重力势能减小，机械能减小
B．动能减小，重力势能增大，机械能不变
C．动能增大，重力势能增大，机械能增大
D．动能增大，重力势能减小，机械能不变
4．[2024·朝阳一模]第十四届全国冬季运动会于2024年2月17日至2月27日在内蒙古自治区呼伦贝尔市举办．如图所示是一位运动员在单板滑雪U形场地上进行训练时，由A点运动到C点过程中频闪摄影的照片，下列说法正确的是( C )
第4题图
A．运动员在C点时的动能最大
B．运动员从A点运动到B点的过程中，所受重力不做功
C．运动员从B点运动到C点的过程中，重力势能增加
D．运动员从A点运动到B点的过程中，动能转化为重力势能
5．[2024·成都]2023年7月28日，第31届世界大学生夏季运动会在成都隆重开幕．如图所示是我国运动健儿在跳高比赛中的场景．关于跳高运动员的能量，下列结论正确的是( C )
第5题图
A．助跑过程中，动能保持不变
B．助跑过程中，机械能总量保持不变
C．起跳后的上升过程中，重力势能增大
D．越过横杆后的下降过程中，动能保持不变
6．[2022·泰安]如图所示，物理项目化学习小组在空旷的室外测试某型号无人机负重飞行能力．测试时将重20 N的物体A固定在无人机上，并控制无人机完成以3 m/s的速度匀速上升、在空中悬停、以2 m/s的速度匀速下降三个阶段的测试项目，同时利用系统软件记录多次测量的相关信息，并作出测评报告．下列说法中( C )
第6题图
①匀速上升阶段，物体A相对于地面是运动的
②匀速上升阶段，物体A的机械能不变
③匀速下降阶段，物体A的重力势能转化为动能
④物体A匀速下降阶段的动能小于匀速上升阶段的动能
A．只有①③正确 B．只有②④正确
C．只有①④正确 D．只有①②③正确
7．[2024·绥化]如图所示，人造地球卫星沿椭圆轨道绕地球运行的过程中，机械能是守恒的，当卫星从远地点向近地点运动时，下列说法正确的是( C )
第7题图
A．动能减小，重力势能增大
B．动能转化为重力势能
C．动能增大，重力势能减小
D．卫星的速度一直在减小
8．[2022·浙江]如图所示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)．从O点到A点的过程中，运动员的机械能不变(填“增大”“减小”“不变”或“先增大后减小”)．从A点到C点的过程中，弹性绳的弹性势能增大(填“增大”“减小”“不变”或“先增大后减小”，下同)；运动员的动能先增大后减小．
第8题图
9．[2022·四川]2022年北京冬奥会单板滑雪男子大跳台决赛，17岁中国小将苏翊鸣摘得金牌，成为冬奥历史上该项目最年轻的金牌获得者．比赛场地简化如图所示，AC为助滑道，B为AC的最低点．运动员某次从A点由静止开始下滑到达B点的过程中(不考虑一切阻力)，重力势能转化成动能，机械能不变(填“增大”“减小”或“不变”)．
第9题图
10．小羽同学做单摆实验，如图所示．摆球由最高点向最低点摆动时，机械能转化的情况是重力势能转化为动能，同时小羽发现在摆动的过程中，摆的高度会逐渐变低，因为机械能减小(填“增大”“减小”或“不变”)．当摆球摆到最低点时，如果细绳断开且所有力消失，则小球将匀速直线运动(填写小球的运动状态)．
第10题图
11．甲站在0.5 m/s匀速上行的自动扶梯上，乙站在0.7 m/s匀速下行的自动扶梯上．甲、乙两人质量相等，甲上行中动能不变(填“增加”“不变”或“减少”)．某时刻他们的位置如图所示，该时刻甲的机械能小于(填“大于”“等于”或“小于”)乙的机械能．
第11题图
12．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<(填“＞”“＝”或“<”)vS，该两点离地的高度hM＞(填“＞”“＝”或“<”)hS，球在运动过程中的机械能不守恒(填“守恒”或“不守恒”)．
第12题图
13．[2023·重庆]2023年5月10日，天舟六号货运飞船搭乘火箭飞向中国空间站，如图所示，一起加速升空的过程中，以火箭为参照物，飞船是静止(填“静止”或“运动”)的，飞船的机械能增大(填“增大”“减小”或“不变”)．
第13题图
14．[2024·临夏]某科技兴趣小组用两个输液用的葡萄糖瓶子，从瓶口以下约6 cm处截断，将截断处用胶水黏合在一起，再从瓶口的橡胶塞中心穿一根长约20 cm的细木棒，用两条悬线拴住木棒的两端，将悬线固定在支架上，就构成了如图所示的滚摆．当滚摆从上到下运动的过程中重力势能主要转化为动能；滚摆每次上升的高度逐渐减小，说明滚摆的机械能变小(填“变大”“变小”或“不变”)．
第14题图
15．[2024·广州]如图所示，某同学将篮球掷向地面，经过甲位置后碰到地面，接着向上反弹经过乙位置，忽略空气的作用力．
第15题图
(1)篮球直径为24.6cm(填“mm”“cm”或“dm”)，质量为0.6 kg，g取10 N/kg，则该篮球受到的重力为6N.
(2)请在图中乙位置画出篮球的受力示意图．
答案：如图所示：
第15题图
(3)篮球经过甲、乙两位置时的机械能和重力势能如表所示，则篮球与地面碰撞过程损失的机械能为1J，在乙位置时的动能为2J.
