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专题七 机械能
知识点
机械能
1. 机械能：动能 和势能 统称为机械能。
(1)动能： 运动的 的物体具有的能量。
(2)重力势能：因 被举高 而能够做功的物体所具有的能量。
(3)弹性势能：物体发生 弹性形变 时所具有的能量。
2. 动能和势能的影响因素
(1)影响动能的因素是物体的 质量和物体的速度 。
(2)影响重力势能的因素是物体的 质量和所处的高度 。
(3)同一物体的 弹性形变 越大，其弹性势能越大。
3. 动能与势能的相互转化
(1)动能转化为重力势能时，物体的速度不断 减小 ，高度不断 增加 ；重力势能转化为动能时，高度不断 减小 ，速度不断 增大 。
(2)动能转化为弹性势能时，速度不断 减小 ，弹性形变不断 增大 ；弹性势能转化为动能时，弹性形变不断 减小 ，速度不断 变大 。
4. 机械能守恒：如果没有 阻力做功 ，那么物体的动能和势能之和保持不变，即总的机械能守恒。
重难点题型
题型一动能和势能的概念
【例题1】巴黎奥运会上，樊振东以大比分击败莫雷加德，赢得了巴黎奥运会乒乓球男子单打项目的金牌。如图是乒乓球落到球台上后又弹起的示意图，下列说法正确的是（ ）
A．该过程中乒乓球的机械能守恒
B．乒乓球在A点重力势能一定等于C点
C．乒乓球在B点时动能为零，势能不为零
D．从B点到D点，乒乓球的势能全部转化为动能
【答案】B
【知识点】动能和势能的概念；动能和势能的转化与守恒
【解析】【分析】动能大小的影响因素：物体的质量、物体的速度，质量越大，速度越大，动能越大；
势能大小的影响因素：物体的质量、物体的高度，质量越大，所处的位置越高，重力势能越大；
物体的动能和势能之和叫做机械能。
【解答】A、乒乓球在运动过程中，乒乓球克服空气阻力做功，与地面碰撞做功，机械能一部分转化为内能，机械能的总量在不断减少，机械能不守恒，故A错误；
B、乒乓球在A、C两点时的高度相同，重力势能的影响因素是质量和高度，所以重力势能相等，故B正确；
C、由图知，乒乓球在B点时水平方向仍有速度，速度不为零，动能不为零，故C错误；
D、从B点到D点，乒乓球克服空气阻力做功，乒乓球的势能没有全部转化为动能，故D错误。
故答案为：B。
【变式1】2024年11月4日，“神舟十八号”载人飞船返回舱成功着陆。如图所示，返回舱在接近地面时，缓冲发动机点火，进一步减小返回舱速度，直至软着陆，此过程中返回舱（ ）
A．动能减小，重力势能减小，机械能不变
B．动能不变，重力势能减小，机械能减小
C．动能减小，重力势能增加，机械能不变
D．动能减小，重力势能减小，机械能减小
【答案】D
【知识点】动能和势能的概念；动能和势能的转化与守恒
【变式2】北京时间2025年11月14 日，神舟二十号航天员乘组因原飞船出现异常，换乘神舟二十一号载人飞船执行返回任务，返回舱最终在东风着陆场成功着陆。返回舱接近地面减速下降的过程中，下列能量中增大的是 ( )
A．内能 B．重力势能 C．机械能 D．动能
【答案】A
【知识点】能的多种形式；动能和势能的概念；机械能守恒
题型二动能和势能的大小变化
【例题1】投篮时，篮球从A 点经 B、C点飞向D点，运动轨迹如图所示，若考虑空气阻力，则与B点动能相等的点可能是
A．A点 B．O点 C．C点 D．D点
【答案】D
【知识点】动能和势能的大小变化；动能和势能的转化与守恒
【解析】【分析】（1）机械能的转化与空气阻力的影响：若考虑空气阻力，篮球运动过程中会克服阻力做功，机械能（动能 + 重力势能）不断减少。动能的大小与质量、速度有关，重力势能的大小与质量、高度有关。
（2）动能相等的条件：要找到与 B 点动能相等的点，需结合 “机械能减少” 的特点，分析各点的机械能、重力势能，进而判断动能关系。
【解答】A、A 点机械能大于 B 点，且 A 点重力势能小于 B 点，故 A 点动能大于 B 点，该选项错误。
B、O 点机械能小于 B 点，且 O 点重力势能大于 B 点，故 O 点动能小于 B 点，该选项错误。
C、从B点到C点，篮球克服空气阻力做功，机械能减少，B、C两点高度相同，重力势能相同，那么C点的动能小于B点的动能，故C错误。
D、D 点机械能是全程最小的，D点重力势能小于 B 点，故 B点动能相等的点可能是D。
故答案为：D。
【变式1】如图所示，原长为L的橡皮筋一端固定在0点，另一端悬挂一个小钢球，将钢球从O点自由释放，钢球运动到A点后开始向上返回，不计空气阻力，O、A两点间距离为2L。则能反映钢球从O点运动到A点的过程中，钢球动能 E 和橡皮筋弹性势能 Ep随钢球向下运动距离s变化的关系图象可能是（ ）
A． B．
C． D．
【答案】B
【知识点】动能和势能的大小变化
【解析】【分析】AB.分析整个运动过程中小球受到合力的变化，确定它的运动状态变化，弄清它的动能变化即可；
CD.根据整个过程中橡皮筋的形变情况确定弹性势能的变化。
【解答】AB. 根据题意可知，该橡皮筋长为L，小球从初始状态下降至L过程中，只受重力作用，合力向下，则小球做加速运动，动能逐渐变大；
小球从L继续下降至2L过程中，橡皮筋发生形变，则小球受到橡皮筋向上的拉力作用。此过程中，拉力不断增大，当拉力小于重力时，合力向下，小球仍加速，动能仍然增大；当拉力大于重力时，合力向上，小球做减速运动，动能逐渐减小，最后变为零。
比较可知，动能最大的点肯定在L和2L之间，故A错误，B正确；
CD.在小球从A到O的过程中，在开始一段时间内，橡皮筋没有形变，则这段时间内弹性势能为0。此后，随着橡皮筋的伸长，弹性势能逐渐增大，故CD错误。
故选B。
【变式2】一中间有孔的木块套在光滑杆上，用手将该木块按压至距桌面H0处（如图甲），松手后，木块将上升到最大高度H（如图乙）。若摩擦忽略不计，则木块上升过程中（ ）
A．弹簧的弹性势能逐渐增大
B．木块的重力势能逐渐增大
C．木块的动能不断增大
D．整个过程中，木块的机械能不变
【答案】B
【知识点】动能和势能的大小变化；
【解析】【分析】重力势能与物体的质量和高度有关，物体的质量越大，高度越高，重力势能越大；弹性势能与物体的形变量有关，形变量越大，弹性势能越大。不计摩擦，整个装置的机械能守恒，不是弹簧或者木块的机械能守恒。【解答】A、在木块上升的过程中，弹簧逐渐恢复原来形状，即形变程度逐渐减小，因此弹性势能逐渐减小，故A不符合题意；
B、由于木块的高度在逐渐增大，则木块的重力势能逐渐增大，故B符合题意；
C、木块在上升的过程中，速度先变大后变小，木块的动能先变大后变小，故C不符合题意；
D、由于一开始时木块是静止的，最终木块也是静止的，动能为0，而木块的高度增大，重力势能增大，因此木块的机械能变大，故D不符合题意。
故答案为：B。
题型三动能的影响因素
【例题1】缓震鞋垫能够有效减轻跑步或走路过程中的震动，从而增加舒适感.为检验鞋垫的缓震性能，开展如图所示实验，将鸡蛋从一定高度掉落 (不计空气阻力)，观察到鸡蛋被弹起，且没有破裂，下列说法正确的是 （ ）
A．从下落到刚接触鞋垫，鸡蛋的动能转化为重力势能
B．从下落到刚接触鞋垫，鸡蛋的机械能不守恒
C．下落到最低点时，鞋垫的弹性势能最大，鸡蛋的机械能最小
D．从最低点上升到刚好离开鞋垫，鸡蛋的动能一直增大
【答案】C
【知识点】动能的影响因素；
【解析】【分析】重力势能与物体的质量和高度有关，质量越大、高度越高，重力势能越大。
动能与物体的质量和速度有关，质量越大，速度越大，动能越大。
【解答】A、从下落到刚接触鞋垫，鸡蛋高度变小，重力势能减小，转化为鸡蛋的动能，故A错误；
B、不计空气阻力，鸡蛋没有能量损耗，可知机械能守恒，故B错误；
C、下落到最低点时，鞋垫的形变量最大，弹性势能最大，鸡蛋和鞋垫的总能量守恒，可知此时鸡蛋的机械能最小，故C正确；
D、从最低点上升到刚好离开鞋垫，弹力大于重力时，鸡蛋做加速运动，速度逐渐变大，动能变大；弹力小于重力时，鸡蛋做减速运动，速度逐渐减小，动能减小，故D错误。
故答案为：C。
【变式1】小科玩一种蹦极游戏如图所示：将一根弹性绳子的一端系在身上，另一端固定在高处，人从高处跳下。图中a点是弹性绳子自然下垂时下端的位置，c点是人所到达的最低点。小科离开跳台至最低点的过程中，其能量随时间变化情况正确的是
A． B．
C． D．
【答案】D
【知识点】动能的影响因素；势能的影响因素
【解析】【分析】重力势能与物体的质量和高度有关，质量越大、高度越高，重力势能越大。
动能与物体的质量和速度有关，质量越大，速度越大，动能越大。
弹性势能与物体的形变量有关，形变量越大，弹性势能越大。
【解答】D、刚开始绳子没有被拉伸，没有发生弹性形变，可知没有弹性势能，从原长到最低点，绳子形变量变大，弹性势能逐渐变大，故D正确；
C、从起跳到最低点，高度逐渐减小，质量不变，可知重力势能逐渐减小，故C错误；
AB、刚开始只受到重力，人做加速运动，动能逐渐变大；后来有了弹力且弹力逐渐增大到大于重力，人开始做减速运动，动能逐渐减小，在最低点减为零，故AB错误。
故答案为：D。
【变式2】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，请用“增大”“减小”“不变”“先增大后减小” 或“先减小后增大”填空。
（1）从O点到A点的过程中，运动员的机械能 。
（2）从A点到C点的过程中，弹性绳的弹性势能 。
（3）从A点到C点的过程中，运动员的动能 。
【答案】（1）不变
（2）增大
（3）先增大后减小
【知识点】动能的影响因素；
【解析】【分析】（1）只有机械能内部相互转化时，机械能守恒。
（2）弹性势能与物体的形变量有关，形变量越大，弹性势能越大。
（3）B点弹力等于重力，此时速度达到最大值，动能最大。
【解答】（1）从O到A，运动员的重力势能转化为动能，不计空气阻力，没有机械能的损耗，可知机械能守恒，即运动员的机械能不变。
（2）由A到C，弹性绳弹性形变量逐渐增大，可知弹性势能逐渐变大。
（3）B点前重力大于弹力，物体做加速运动，速度变大，动能变大，B点之后重力小于弹力，物体做减速运动，速度变小，动能变小，可知从A到C物体动能先变大后变小。
【变式3】在科学学习中，我们常用模型来解释实际问题。
（1）如图甲为乒乓球发球机，在同一高度以相同的初速度朝不同方向依次发出a、b、c三个质量相同的乒乓球，运动轨迹如图乙。若不计空气阻力，当乒乓球分别运动到A、B、C处时，动能最大的是 （选填“A”“B”或“C”），三个乒乓球到达水平球台的速度 （选填“相同”或“不相同”）。
（2）汽车发动机在检修时要将引擎盖拉起，引擎盖的实物图和模型如图丙，引擎盖可绕O点自由转动，A为引擎盖重心位置。小科匀速抬升引擎盖时，力的方向始终垂直于OB，此时，重力G的力臂 （选填“增大”、“减小”或“不变”），小科对引擎盖的拉力F （选填“增大”、“减小”或“不变”）。
【答案】（1）B；相同
（2）减小；不变
【知识点】动能的影响因素；
【解析】【分析】（1）首先判定开始时三球机械能的大小；不计空气阻力，三个小球的机械能是守恒的，据此判定速度的大小。
（2）逐渐抬高引擎盖的过程中，两力臂的比值不变，A的重力不变，根据杠杆的平衡条件可知人的拉力大小变化。
【解答】（1）乒乓球发球机在同一高度以相同的初速度朝不同方向分别发出a、b、c三个球，由于乒乓球到达球台时所处的高度和速度都相同，则机械能是相同的；A、B、C三点中，B的高度最低，重力势能最小，动能最大。
不计空气阻力，三个小球的机械能是守恒的，所以三个小球到达桌面时的机械能相同，由于高度相同，重力势能相同，则动能也相同，所以三球到达乒乓球台的速度相同。
（2）修理师傅一直保持竖直向上、匀速抬升引擎盖，重力的力臂减小，则两力臂的比值始终不变，仍为OA：OB，并且A的重力不变，根据杠杆的平衡条件可知，人的拉力大小不变。
题型四势能的影响因素
【例题1】将皮球从离地某高度P点水平抛出，球落地后又弹起。它的部分运动轨迹如图所示。
（1）若A、B点等高，则皮球运动到A 点时的动能 (填“大于”“等于”或“小于”)运动到 B 点时的动能。
（2）若将皮球表面涂黑，则会在地面M、N两处留下两个黑色圆斑，其中M处圆斑 (填“大于”“等于”或“小于”)N处的圆斑。
【答案】（1）大于
（2）大于
【知识点】；势能的影响因素
【解析】【分析】动能和势能统称为机械能，分为动能和势能，势能又可以分为弹性势能和重力势能。动能是指物体由于运动而具有的能。物体速度越大、质量越大，动能就越大。势能是指物体由于被举高而具有的能量。物体质量越大、举得越高，重力势能就越大。
【解答】（1） 皮球从P点水平抛出，经过A点后落地弹起，到达B点。由于存在空气阻力和碰撞时的能量损失，皮球的机械能会逐渐减小。在A点时，皮球具有动能和重力势能。在B点时，由于A、B等高，重力势能相同，但B点是在弹起后，由于碰撞和空气阻力，部分动能转化为其他形式的能量（如内能），因此A点的动能大于B点的动能。
（2）皮球表面涂黑后，落地时会在地面留下黑色圆斑。M处是第一次落地，N处是第二次落地。由于能量损失，第二次弹起的高度和速度会小于第一次，因此第二次落地时的冲击力较小。圆斑大小与皮球落地时的冲击力（或速度）有关，冲击力越大，圆斑越大。因此第一次落地（M处）时速度较大，圆斑较大；第二次落地（N处）时速度较小，圆斑较小。
故正确答案为：（1）大于；（2）大于。
【变式1】如图所示，某同学为探究重力势能大小与质量和高度的关系，设计了如下实验装置，斜面与水平面摩擦可忽略不计，请回答：
（1）将小球从斜面由静止释放后进入水平面，最后压缩弹簧，记录小球速度减为0时弹簧的长度。本实验通过“小球速度减为0时弹簧的长度”来反映 （填“动能”“重力势能”或“弹性势能”）的大小。
（2）将同一小球先后从同一斜面的不同高度h1、h2（h1＜h2）处由静止释放，弹簧被压缩后的长度分别为l1、l2（l1＞l2），则得出的结论是 。
（3）若要用该装置探究动能大小与物体质量的关系，将不同质量的小球从斜面的同一高度静止释放，记录小球速度减为0时弹簧的长度。该实验中“不同质量的小球从斜面的同一高度静止释放”目的是为了控制 相同。
（4）实验得出重力势能大小与质量和高度的关系后，该同学发现这套装置可以使小球反向运动，他用不同质量的小球将弹簧压缩至相同长度后静止释放，则质量大的小球在斜面上最终上升的高度更 （填“大”或“小”）。
【答案】（1）重力势能
（2）物体质量一定时，高度越高，重力势能越大
（3）小球撞到弹簧时的速度
（4）小
【知识点】动能的影响因素；势能的影响因素；动能和势能的转化与守恒
【解析】【分析】（1）实验采用了转换法，用小球速度减为0时弹簧的长度来反映重力势能的大小。
（2）弹性势能与物体的形变量有关，形变量越大，弹性势能越大。
（3）动能与物体的质量和速度有关，质量越大，速度越大，动能越大。
（4）重力势能与物体的质量和高度有关，质量越大、高度越高，重力势能越大。
【解答】（1） 因为小球从斜面释放后，重力势能转化为动能，动能再压缩弹簧转化为弹性势能。弹簧被压缩的长度间接反映了初始重力势能的大小。
（2）实验现象表明，高度越大h2 > h1，弹簧被压缩得越短l2 < l1，说明小球的重力势能越大。因此得出的结论是：在质量相同时，高度越高，重力势能越大。
（3）探究动能与质量的关系时，控制小球从同一高度释放是为了保证速度相同，因为动能与质量和速度有关，需控制变量。
（4）质量大的小球压缩相同长度的弹簧后，获得的弹性势能相同，转化成小球的动能相同，不计摩擦，小球的动能都转化为重力势能，即重力势能相同，可知质量大的小球到达的高度更低。
题型五动能和势能的转化与守恒
【例题1】如图为游乐园中的“空中飞人”项目：甲躺在弹性垫上，乙从高处的跳板跳下，通过垫子的弹性将甲弹起。为了提高甲弹起的高度，以下方法无效的是（）
A．仅增加乙的体重 B．仅增加甲的体重
C．仅增加乙起跳速度 D．仅增加跳板的高度
【答案】B
【知识点】动能和势能的转化与守恒
【解析】【分析】动能与物体质量和速度有关 ，重力势能与物体质量和高度有关Ep=mgh ，弹性势能与物体弹性形变程度有关，在本题中乙跳下过程重力势能或动能转化为弹性垫的弹性势能，再转化为甲的机械能使甲弹起。
【解答】A、仅增加乙的体重，乙的重力势能增大，可使甲弹起更高，故该选项错误。
B、仅增加甲的体重，在获得相同能量时，甲弹起高度会降低，无法提高弹起高度，故该选项正确。
C、仅增加乙起跳速度，乙的动能增大，可使甲弹起更高，故该选项错误。
D、仅增加跳板的高度，乙的重力势能增大，可使甲弹起更高，故该选项错误。
故答案为：B。
【变式1】如图为伽利略斜面实验，如果没有摩擦力，无论斜面缓陡，小球从A 点静止滚下总会滚到与A处等高的B处或C处，小球好像“记住”了其起始高度。如果考虑摩擦力的存在，则下图中小球在斜面上的运动情况合理的是（ ）
A．
B．
C．
D．
【答案】A
【知识点】动能和势能的转化与守恒
【解析】【分析】伽利略斜面实验的基本原理：①无摩擦力的情况：根据能量守恒，小球从高度h的A点静止释放，滚下斜面后，如果没有能量损失（即无摩擦力），小球会上升到与A相同的高度h，无论斜面的倾斜程度如何。这是因为重力势能完全转化为动能，再完全转化为重力势能。②有摩擦力的情况：当存在摩擦力时，部分机械能会转化为热能（内能），因此小球无法回到原来的高度。每次上升的高度会逐渐降低，直到最终停止。
【解答】题目要求选择“考虑摩擦力”时的合理运动情况。那么小球从A点滚下后，上升的高度低于A点。由于摩擦力持续存在，小球每次上升的高度会逐渐降低。小球的运动轨迹应表现出高度的递减。
选项A：小球从A滚下后上升到略低于A的位置，然后继续滚下和上升，但高度逐渐降低，符合。
选项B：小球从A滚下后上升到与A等高的位置，与实际不符合，没有考虑摩擦力。
选项C：小球从A滚下后上升到与A等高的位置，与实际不符合，没有考虑摩擦力。
选项D：小球从A滚下后上升到高于A的位置，与实际不符合，违反能量守恒。
故正确答案为：A。
【变式2】如图所示，一个小球从光滑曲面的顶端自由滑下，当滑到曲面上的P 点时，具有的重力势能为100焦，若不计空气阻力，则小球滑到底端时的机械能
A．小于100焦 B．等于100焦 C．大于100焦 D．无法确定
【答案】C
【知识点】动能和势能的转化与守恒
【解析】【分析】机械能包括重力势能、弹性势能和动能，没有转化为其他形式的能、只有机械能内部转化为，机械能守恒。
【解答】不计空气阻力且曲面光滑，说明机械能守恒，P点的机械能等于重力势能100焦加上动能，即机械能大于100焦，所以小球滑到底端时，机械能大于100焦。
故答案为：C。
中考真题
1．（2024·浙江）某同学通过斜面实验认识能量、运动和力的关系（如图，A、B两点等高）。忽略摩擦及空气阻力，小滑块由静止滑下，下列说法错误的是（ ）
A．小滑块下滑过程中机械能守恒
B．小滑块上升过程中内能不断增加
C．小滑块从A点静止滑下，能到达B点
D．小滑块起始位置越高，到达斜面底端速度越大
【答案】B
【知识点】机械能守恒
【解析】【分析】（1）忽略摩擦及空气阻力，小滑块运动过程中机械能守恒；
（2）改变物体内能的方式有做功和热传递；
（3）动能大小的影响因素：质量、速度。质量越大，速度越大，动能越大；
重力势能大小的影响因素：质量、被举的高度。质量越大，高度越高，重力势能越大。
【解答】A、忽略摩擦及空气阻力，小滑块运动过程中只有动能和重力势能的转化，机械能守恒，故A正确；
B、小滑块上升过程中，因忽略摩擦及空气阻力，小滑块的内能不变，故B错误；
C、小滑块在滑动时机械能守恒，A点和B点等高，重力势能相等，所以从A点静止滑下，能到达B点，故C正确；
D、小滑块在斜面上由静止开始向下运动，重力势能转化为动能，起点位置越高，重力势能越大，到达斜面底端时的动能越大，速度越大，故D正确。
故答案为：B。
2．（2023·杭州）小金将小球竖直向上抛出，小球先上升后下落，不计空气阻力。小球从离开手后到落回手中之前，此过程中能量变化的分析，正确的是（ ）
A．动能先增大后减小 B．势能先减小后增大
C．机械能先减小后增大 D．机械能保持不变
【答案】D
【知识点】动能和势能的大小变化
【解析】【分析】动能与质量和速度有关，重力势能与质量和高度有关，而机械能等于动能与重力势能之和。
【解答】当小球上升时，高度增大，重力势能增大；速度减小，则动能减小，即将动能转化为重力势能。当小球下降时，高度减小，则重力势能减小；速度增大，则动能增大，即重力势能转化为动能。
因此动能先减小后增大，重力势能先增大后减小，故A、B错误；
由于不计空气阻力，那么机械能没有损失，即机械能保持不变，故C错误，D正确。
故选D。
3．（2023·绍兴）2023年5月10日，搭载天舟六号货运飞船的运载火箭成功发射，进入轨道后天舟六号与我国空间站完成对接形成组合体。下列说法正确的是（ ）
A．加速升空时，天舟六号机械能不变
B．进入轨道后，天舟六号的惯性消失
C．对接靠近时，以”天和”舱为参照物，天舟六号是静止的
D．对接成功后，组合体绕地运行过程中运动状态发生改变
【答案】D
【知识点】参照物及其选择；惯性；动能和势能的大小变化
【解析】【分析】（1）动能与质量和速度有关，重力势能与质量和高度有关，而机械能=动能+重力势能；
（2）一切物体都有惯性；
（3）根据参照物的知识判断；
（4）运动状态的改变包括：静止变与运动，运动变静止，速度大小改变或运动方向改变。
【解答】A.加速升空时，天舟六号的质量不变，高度增大，则重力势能增大，质量不变，速度增大，则动能增大。根据“机械能=动能+重力势能”可知，它的机械能增大，故A错误；
B.进入轨道后，天舟六号的质量不变，则惯性不变，故B错误；
C.对接靠近时，以”天和”舱为参照物，天舟六号的位置不断改变，则它是运动的，故C错误；
D.对接成功后，组合体绕地运行过程中速度大小和方向不断改变，则运动状态不断改变，故D正确。
故选D。
4．（2023·温州）如图是滚摆完成一次下降和上升的示意图。该过程中，滚摆处于甲、乙位置时（ ）
A．重力势能不同，动能相同 B．重力势能不同，动能不同
C．重力势能相同，动能相同 D．重力势能相同，动能不同
【答案】D
【知识点】动能和势能的大小变化
【解析】【分析】动能与质量和速度有关，重力势能与质量和高度有关，结合机械能与内能的转化分析判断。
【解答】甲和乙的高度相同，且滚摆的质量相同，那么二者的重力势能相等，故A、B错误；
在运动过程中，由于摩擦和阻力的存在，会有部分机械能转化为内能，且运动时间越长，机械能损失越多，那么甲的机械能大于乙的机械能。根据“机械能=动能+重力势能”可知，甲的动能大于乙的动能，故C错误，D正确。
故选D。
5．（2025·浙江）近期、“不停站高铁”构想引起关注。有一种方案是接驳车搭载乘客去对接行驶中的高铁，当接驳车与高铁同向并行且速度相同时，乘客可在接驳车和高铁之间换乘。
（1）乘客换乘时，高铁的动能比接驳车的大，是因为高铁的 比接驳车的大。若以接驳车为参照物，此时高铁是 (填“静止”或“运动”)的。
（2）杭州到北京高铁路程约1200km，“不停站高铁”全程保持300km/h的速度行驶，从杭州到北京所需时间约 h。
【答案】（1）质量；静止
（2）4
【知识点】参照物及其选择；速度公式及其应用；动能的影响因素
【解析】【分析】（1）运动和静止是相对的，物体与参照物之间的空间位置没有发生改变，则物体是静止的，物体与参照物之间的空间位置发生改变，则物体是运动的。
（2）根据时间等于路程与速度的比值进行计算。
【解答】（1）动能与物体的质量和速度有关，高铁和接驳车的速度相同，高铁的质量大于接驳车，所以乘客在换成时高铁的动能大于接驳车。
接驳车和高铁的速度相同且同向运动，可知高铁与接驳车之间没有相对运动，则以接驳车为参照物，高铁是静止的。
（2）从杭州到北京所需时间约为。
6．（2025·浙江）如图甲所示，在高铁站，离站台边缘一定距离的地方有一块黄色区域，人必须站在黄色区域以外的地方候车。这是因为列车进站时车厢附近空气流速大、压强 ，乘客若离列车很近会被“推”向列车，从而发生危险。为了充分利用能量，某地高铁站火车进站和出站的轨道都与站台构成一个缓坡。如图乙所示。进站上坡前关闭发动机，列车由于具有 冲上缓坡，这样设计可以让列车无动力滑行，进站时将动能转化为 能储存起来。
【答案】压强小；惯性；重力势
【知识点】惯性；流体压强与流速的关系；动能和势能的大小变化；势能的影响因素
【解析】【分析】重力势能与质量和高度有关，质量越大、高度越高，重力势能越大。
【解答】空气流速大，压强小，列车一侧压强减小，后方的空气可能会将乘客向铁轨一侧推，可能有掉落铁轨的风险。
列车由于具有惯性能保持原来的运动状态，所以在进站上坡前关闭发动机，由于惯性，列车也能冲上缓坡，车高度变高，重力势能变大。
7．（2023·丽水）重为0.027牛的乒乓球，从1米高的A点自由下落，第一次落地弹起至0.6米的最高点B(如图甲)。将乒乓球置于装有适量水的杯子中，一起从1米高处自由下落，杯子落地后乒乓球弹起的高度远大于1米(如图乙)。
（1）图甲中的乒乓球从A点下落到弹起至B点的过程中，机械能减少 焦；
（2）图乙中的乒乓球弹起的高度远大于1米，是由于乒乓球弹起瞬间机械能增大，此时对乒乓球做功的物体是 。
【答案】（1）0.0108
（2）水
【知识点】力是否做功的判断；动能和势能的大小变化；动能和势能的转化与守恒
【解析】【分析】本题主要考查机械能的知识，机械能是由物体的势能和动能组成的；机械能守恒定律是指除重力或弹力不做功时，其机械能的大小不变。
【解答】（1）由图甲可知，A和B的动能相同，减小的重力势能等于减小的机械能=0.027N·0.4m=0.0108J；
（2） 乓球弹起的高度远大于1米，是由于乒乓球弹起瞬间机械能增大 ，此时杯中的水对乒乓球有浮力，故此时对乒乓球做功的物体是水；
故答案为：（1）0.0108；（2）水
8．（2023·衢州）小科用如图装置研究动能大小的影响因素。
（1）将质量不同的小钢球从斜面上相同的高度处分别由静止开始沿斜面滚下，比较木块被小钢球推出的距离大小，这样做的目的是为了研究动能大小与 的关系。
（2）木块向前移动一段距离后停止，这一过程中木块的机械能转化为 能。
【答案】（1）质量大小
（2）内
【知识点】动能的影响因素
【解析】【分析】（1）根据题目描述分析哪个因素发生改变即可；
（2）根据能量转化的知识分析解答。
【解答】（1）小钢球从斜面上相同高度滚下，则到达斜面底端时速度相同，只有小球的质量不变，因此是为了研究动能与质量大小的关系；
（2）木块向前移动时，它要克服水平面的阻力做功，将木块的机械能转化为内能。
9．（2022·金华）跳台滑雪是冬奥会比赛项目之一。
（1）北京冬奥会上某运动员在跳台滑雪比赛时的运动轨迹如图所示，该运动员沿跳台从A点到B点的下滑过程中，重力势能大小的变化是 ；
（2）跳台采用的人造雪可循环利用，体现绿色奥运理念。造雪时不断吸入水，喷出粉状雪，该造雪过程中水发生的主要物态变化是 。
【答案】（1）变小
（2）凝固
【知识点】凝固与凝固现象；势能的影响因素
【解析】【分析】（1）重力势能与质量和高度有关；
（2）确定物质的初始态和终末态，从而确定物态变化的名称。
【解答】（1）根据图片可知，从A到B的过程中，运动员的质量不变，高度减小，因此它的重力势能减小；
（2）造雪时，水由液态变成固态，因此发生凝固现象。
10．（2023·湖州）在湖州看见美丽中国，美丽湖州吸引越来越多的外地游客驾车前来休闲度假。某房车的总质量为3×103千克，在一段平直的高速公路上匀速行驶3千米，用时2分钟，运动过程中受到的阻力为车重的0.1倍。高速公路上限速120千米/时。
（1）高速上限速，实际上是为了避免汽车的 (填选项)过大，减少车祸发生时的危害。
A．惯性 B．动能 C．势能 D．摩擦力
（2）通过计算判断该房车在此路段是否超速。
（3）计算在这3千米路程内房车牵引力所做的功。
【答案】（1）B
（2）v= =90千米/时
90千米时<120千米时，没有超速。
（3）因为匀速直线运动，所以F=f
f=0.1G=0.1mg=0.1×3×103千克×10牛/千克=3×103牛
W=Fs=3×103牛×3×103米=9×106焦
【知识点】速度公式及其应用；功的计算公式的应用；动能的影响因素
【解析】【分析】（1）动能与物态的质量和速度有关，即质量越大，速度越大，则动能越大；
（2）首先根据计算出房车行驶的速度，再与限速分析解答；
（3）首先根据f=0.1G计算房车受到的阻力，再根据二力平衡的知识F=f计算房车受到的牵引力，最后根据W=Fs计算牵引力做的功。
【解答】（1）在高速上，汽车的速度越大，则动能越大，发生碰撞时破坏力越大，因此高速上限速。
故选B。
分层练习
基础通关练（检测时间：10分钟）
1．如图是物体在运动过程中动能 随时间t变化的曲线，该物体最有可能是( )
A．竖直向上垫起的排球 B．离开脚后在地上滚动的足球
C．斜向上用力抛出的铅球 D．从空中自由下落的篮球
【答案】C
【知识点】动能和势能的大小变化
【解析】【分析】斜抛到最高点时，物体的速度不为零，所以动能不为零，但此时动能最小。
【解答】由图可知，动能先减小后变大。
A、竖直向上垫起的排球，向上运动时，动能转化为重力势能，可知动能减小，最高点动能为零，向下运动，重力势能转化为动能，动能变大，故A错误；
B、离开脚后在地上滚动的足球，在摩擦力的作用下做减速运动，动能减小到零，故B错误；
C、斜向上用力抛出的铅球，向上运动时，动能转化为重力势能，可知动能减小，最高点动能不为零，向下运动，重力势能转化为动能，动能变大，故C正确；
D、从空中自由下落的篮球，重力势能转化为动能，动能逐渐变大，故D错误。
故答案为：C。
2．体育考试时，某同学将同一篮球以不同弧线从A点投向B点，空气阻力不可忽略且大小恒定，则下列说法正确的是（）
A．篮球沿着两条弧线从A点运动到B点，机械能都先增加后减小
B．篮球在弧线1和弧线2的最高点时动能都为零
C．从A点到B点，篮球重力势能的增加量弧线1大于弧线2
D．若篮球在B 点的机械能相等，则在A 点弧线l的机械能大于弧线2
【答案】D
【知识点】动能和势能的大小变化；动能和势能的转化与守恒
【解析】【分析】（1）重力势能与质量和高度有关；
（2）动能与质量和速度有关；
（3）空气阻力不可忽略且大小恒定，篮球运动过程中克服空气阻力做功，一部分机械能转化为内能。
【解答】A、篮球上升时，重力势能增加，动能减小，篮球下落时重力势能减小，动能增加；整个过程因不能忽略空气阻力，故因克服空气阻力做功，部分械能转化为内能，机械能减小，A错误；
B、篮球在弧线1和弧线2的最高点速度不为零，动能都不为零，B错误；
C、重力势能与质量和高度有关，从A点到B点，弧线1与弧线2两种情况下，篮球的质量不变，增加的高度相同，所以篮球重力势能的增加量相等，故C错误；
D、由图可知，篮球通过弧线1运动的路程较大，克服空气阻力做功消耗的机械能较多，若篮球在B点的机械能相等，则在A点的机械能弧线1大于弧线2，故D正确。
故答案为：D。
3．“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”，上升到最高位置C点，其中在B点时速度最快，上下震荡后静止在空中。对此过程，下列描述正确的是（ ）
A．人从B点运动到C点，重力势能和动能都增加
B．在最高点C时，弹性势能达到最大值
C．人从A点运动到B点，动能减小
D．人上升和下降时最大速度不同
【答案】D
【知识点】动能和势能的转化与守恒
【解析】【分析】影响弹性势能的因素是弹性形变的程度，弹性形变程度越大，弹性势能越大；
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；
影响重力势能的因素有：质量和高度，质量一定时，高度越高，重力势能越大。
【解答】A、人在B点时速度最快，动能最大，人从B点运动到C点，动能减小；由于高度增加，重力势能增加，故A错误；
B、人在B点时速度最大，此时弹力与人的重力相等，此时弹性绳对人还有弹力，继续向上运动的过程中，弹性绳恢复原状，之后，人由于惯性继续向上运动至最高点，动能转化为重力势能，所以最高点C时，弹性势能为0，故B错误；
C、人在B点时速度最快，动能最大，人从A点运动到B点，动能增大，故C错误；
D、上下震荡后静止在空中，说明受到了空气阻力，因而整个过程机械能逐渐减小，因而人上升和下降时最大速度不同，故D正确。
故答案为：D。
4．如图为桌球运动员击打白球后，白球撞击黑球的运动轨迹图，其中乙和丁点为两球撞击后的瞬间，最终分别停留在丙点和戊点。假设黑白两球完全一样，桌面粗糙程度相同。下列有关不同点对应小球机械能大小关系错误的是（ ）
A．乙>丁 B．乙>丙 C．甲>乙＋丁 D．丙=戊
【答案】A
【知识点】动能和势能的大小变化
【解析】【分析】 （1）动能的大小与质量和速度有关；重力势能，其大小由地球和地面上物体的相对位置决定，物体质量越大、位置越高、物体具有的重力势能就越大；机械能包括物体的动能和势能。
（2）运动的物体克服摩擦做功，机械能转化为内能，有机械能的损失。
【解答】 白球和黑球的质量相等，高度相同，重力势能相同且不变；桌面粗糙程度相同，小球滚动过程中克服摩擦力做功，一部分机械能转化为内能；
白球从甲点运动到乙点，一部分动能转化为内能，在乙点撞击黑球后，一部分动能传递给黑球，所以白球在甲点的机械能大于白球在乙点的机械能与黑球在丁点的机械能之和，即甲＞乙+丁；
乙和丁点为两球撞击后的瞬间，最终分别停留在丙点和戊点，由图可知碰撞后黑球滚动的距离大于白球，且两球完全相同，则可知碰撞后黑球克服摩擦力做的功更多，说明碰撞后的瞬间黑球的机械能大于白球，即丁＞乙；
白球乙点的动能大于在丙点的动能，即乙＞丙；
白球和黑球最终分别停留在丙点和戊点，所以白球在丙点和黑球在戊点的机械能相等，即丙=戊；
综上分析，A错误，BCD正确。
故选A。
5．如图为两个光滑的弧面和一段粗糙的水平面相连接的装置。将质量为m的物体从左侧弧面的a点静止释放，a、c两点距离水平面的高度均为h(忽略空气阻力)。下列有关说法正确的是（ ）
A．物体能到达c点
B．经b点时，物体的动能最大
C．物体在水平面运动时，内能增加
D．物体从 a点滑到b时，重力所做的功大于 mgh
【答案】C
【知识点】能量的转化与守恒定律；动能和势能的大小变化；内能
【解析】【分析】机械能守恒的条件是：运动过程中只有动能和势能之间相互转化（不计各种阻力）；在一段运动过程中，重力做的功为：W=Gh=mgh（其中h为末位置与初位置之间在竖直方向上的高度差）；
物体在运动过程中，能量是守恒的（能量在转化和转移的过程中，总量不变）。物体在粗糙的水平面上克服摩擦力做功，机械能减小，内能增加。
【解答】ABC.将质量为m的物体从左侧弧面的a点静止释放，物体到达水平面时动能最大。忽略空气阻力，物体在粗糙的水平面上克服摩擦力做功，机械能减小，内能增加，故AB错误，C正确；
D. 物体从 a点滑到b时， 重力做的功为：W=Gh=mgh，故D错误。
故答案为：C。
6．投篮时，篮球从A点经B、C点飞向D 点，运动轨迹如图所示，若空气阻力不可忽略且大小恒定，则下列说法正确的是( )
A．篮球在最高点时动能为零
B．篮球从A 到B 点的动能逐渐变小
C．篮球在B 点的动能等于在C 点的动能
D．篮球在整个过程中的机械能守恒
【答案】B
【知识点】动能和势能的大小变化；动能和势能的转化与守恒；机械能守恒
【解析】【分析】存在机械能转化为内能的过程，可知机械能不守恒。
【解答】A、篮球在最高点之后做曲线运动，说明在最高点时，速度方向与力的方向不在同一直线上，可知篮球在最高点时速度不为零，则动能不为零，故A错误；
B、从A到B，动能转化为重力势能和内能，可知动能将减小，故B正确；
CD、BC两点高度相同，可知重力势能相同，由于存在空气阻力，部分机械能转化为内能，机械能逐渐减小，可知B点的动能大于C点的动能，故CD错误。
7．彩虹滑道是近年来新兴的游乐项目，如图甲所示，游客只需坐在橡皮圈上，就能随橡皮圈一起快速滑下。图乙是该游乐项目的简化模型，AB 段表示彩虹滑道，BC 段表示水平的人工草皮减速带。下列说法错误的是
A．彩虹滑道的高度越高，橡皮圈到达
B．点的速度越大B.在BC 段滑行的过程中，能量守恒
C．在整个过程中，人和橡皮圈的机械能守恒
D．在整个过程中，橡皮圈的内能不断增加
【答案】C
【知识点】机械能守恒
【解析】【分析】（1）机械能包括动能和势能，动能与物体的质量和速度有关，势能与物体的质量和高度有关。在只有重力或弹力做功的物体系统内，动能与势能可以相互转化，而总的机械能保持不变；但如果有摩擦力等其他力做功，机械能会减少，减少的机械能转化为内能等其他形式的能。
（2）能量守恒定律是指在一个封闭系统中，能量既不会凭空产生，也不会凭空消失，它只会从一种形式转化为另一种形式，或者从一个物体转移到其它物体，而能量的总量保持不变。
【解答】A、彩虹滑道的高度越高，橡皮圈的重力势能越大，下滑过程中重力势能转化为动能越多，到达 B 点的动能越大，速度越大，故该选项正确。
B、在 BC 段滑行的过程中，橡皮圈受到摩擦力的作用，机械能会转化为内能等，但整个系统的能量（机械能和内能等）是守恒的，符合能量守恒定律，故该选项正确。
C、在整个过程中，橡皮圈在 AB 段下滑时受到摩擦力，在 BC 段滑行时也受到摩擦力，摩擦力做功，机械能会转化为内能，所以人和橡皮圈的机械能不守恒，故该选项错误。
D、在整个过程中，由于摩擦力的存在，机械能不断转化为橡皮圈的内能，所以橡皮圈的内能不断增加，故该选项正确。
故答案为：C。
8．蹦床属于体操运动的一种，是一项运动员利用蹦床的反弹在空中表现杂技技巧的竞技运动，有“空中芭蕾”之称。如图所示是运动员到达最高点A 后沿竖直方向下落到最低点C的过程，若不计空气阻力，关于该过程说法正确的是（ ）
A．运动员下落过程中，到达B点时速度最快，动能最大
B．运动员在最低点C时，速度为0，受到非平衡力的作用
C．若运动员一直不发力，会一直运动下去，因为能量是守恒的
D．运动员从B点下落到C点的过程中，只有动能转化为弹性势能
【答案】B
【知识点】动能和势能的大小变化
【解析】【分析】A.动能大小的影响因素：质量、速度，质量越大，速度越大，动能越大；
B.运动员在最低点C时，受到的弹力大于重力；
C.不计空气阻力时，机械能没有转化为内能，机械能守恒；
D.重力势能大小的影响因素：质量、被举得高度。质量越大，高度越高，重力势能越大。
弹性势能大小的影响因素：发生弹性形变的大小，发生弹性形变的难易程度。弹性形变越大，弹性势能越大。
【解答】A.运动员下落过程中，到达B点时，刚接触蹦床，此时的重力大于弹力，运动员的速度继续增大，此时速度不是最快，动能不是最大，故A错误；
B.运动员在最低点C时，速度为0，受到的弹力大于重力，受到非平衡力的作用，故B正确；
C.从整个系统来说能量是守恒的，但运动员在下落到蹦床直到离开蹦床时，会有能量损耗，一部分机械能会转化为人的内能，所以若运动员不发力，不会一直运动下去，故C错误；
D.运动员从B点下落到C点的过程中，质量不变，速度减小，高度降低，动能和重力势能转化为弹性势能，故D错误。
故选B。
9．如图是一个弹性小球从台阶上以一定速度滚下的轨迹图，关于该过程说法合理的是( )
A．运动过程中小球的机械能保持不变
B．整个过程中只发生了重力势能和动能之间的转化
C．整个过程中小球的重力势能一直在减小
D．小球均未与台阶接触情况下，位点4动能大于位点3
【答案】D
【知识点】动能和势能的大小变化；动能和势能的转化与守恒
【解析】【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）物体克服阻力做功，一部分机械能转化为内能。
【解答】AB、运动过程中，小球会克服阻力做功，机械能逐渐减小，一部分机械能转化为了内能；在下落过程中，小球的重力势能会转化为动能；在碰撞的过程中，小球的动能会转化为小球的弹性势能，故AB错误；
C、根据图片可知，小球在碰撞后的高度上升、质量不变，小球的重力势能增大，所以这个过程中小球的重力势能不是一直减小的，故C错误；
D、小球均未与台阶接触情况下，位置4的速度大于位置3的速度，位置4动能大于位置3的动能，故D正确。
故答案为：D。
10．篮球是一个团队项目，通过赛场上的拼搏，展现出的是永不放弃的精神和坚韧的态度。如图所示是女篮姑娘们比赛时的一个镜头。下列说法中正确的是（）
A．篮球下落过程中，重力势能不断转化为动能
B．篮球离手后在空中运动过程中，人对篮球做了功
C．篮球向上抛出，由于受到惯性力的作用继续向高处运动
D．篮球由运动到静止，说明力可以改变物体的形状
【答案】A
【知识点】力的作用效果；惯性；力是否做功的判断；动能和势能的大小变化
【解析】【分析】做功的条件：物体在力的方向上移动距离。
【解答】A、篮球下过程中，质量不变，高度减小，重力势能减小，转化为动能，故A正确；
B、篮球离手后，人对篮球没有力的作用，可知人没有对篮球做功，故B错误；
C、惯性不是力，不能给物体作用，故C错误；
D、篮球由运动到静止，说明力可以改变物体的运动状态，故D错误。
故答案为：A。
11．2025 年1月 20 日，神舟二十号载人飞行任务标识发布。 “神二十”是中国载人航天工程发射的第二十艘神舟系列载人飞船。下列说法正确的是 （ ）
A．空间站组合体在轨稳定运行过程中机械能守恒
B．漂浮在空间站中的航天员重力势能为零
C．飞船在升空过程中，只存在动能和势能的相互转化
D．空间站组合体在太空中沿椭圆轨道绕地球运行，在近地点时动能最小
【答案】A
【知识点】动能和势能的大小变化
【解析】【分析】A.注意分析空间站运行时是否存在能量损耗；
B.重力势能与质量和高度有关；
C.注意升空时机械能和内能的转化；
D.根据机械能=动能+重力势能分析。
【解答】 A.空间站组合体在轨稳定运行过程中，不与空气摩擦做功，因此机械能没有损耗，几机械能守恒，故A正确；
B.漂浮在空间站中的航天员，它的质量不变，高度存在，则重力势能不为零，故B错误；
C.飞船在升空过程中，与空气摩擦，则部分机械能转化为内能，故C错误；
D.空间站组合体在太空中沿椭圆轨道绕地球运行，在近地点时重力势能较小，根据“机械能=动能+重力势能”可知，此时动能最大，故D错误。
故选A。
12．2025年5月3日，世界田联钻石联赛第二站比赛在我区体育中心举行，中国选手石雨豪在跳远项目中以8米21的成绩夺得冠军。运动员在比赛过程中，下列说法正确的是( )
A．加速助跑时，运动状态保持不变
B．用力蹬地时，脚对地面的作用力和地面对脚的作用力是一对平衡力
C．腾空飞行时，运动员的重力势能发生改变
D．落入松软沙坑时，通过增大受力面积来减小压力
【答案】C
【知识点】平衡力的辨别；增大或减小压强的方法；势能的影响因素
【解析】【分析】A.运动状态的改变包括：速度大小改变或运动方向改变；
B.平衡力的条件：大小相等、方向相反、作用在同一物体和同一直线上；
C.重力势能与质量和高度有关；
D.根据压力的产生原因判断。
【解答】 A.加速助跑时，速度增大，则运动状态改变，故A错误；
B.用力蹬地时，脚对地面的作用力和地面对脚的作用力，没有作用在同一物体上，不是平衡力，故B错误；
C.腾空飞行时，运动员的质量不变，高度增大，则重力势能增大，故C正确；
D.落入松软沙坑时，压力等于体重，则压力不变，可通过增大受力面积来减小压强，故D错误。
故选C。
13．如图是某山景公园的等高线图。某同学从 B 点匀速走到A 点的过程中，下列判断正确的是（ ）
A．克服重力做功 B．动能逐渐增大
C．重力势能逐渐增大 D．机械能不守恒
【答案】D
【知识点】力是否做功的判断；动能和势能的大小变化
【解析】【分析】 A.做功的两个必要条件：一是力，二是力的方向上移动的距离；
BCD.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；
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；
机械能是动能与势能的总和。
【解答】 A.由等高线图可知，B点的高度为200m，A点的高度为100m，从B点到A点高度下降100m，此时重力做功，故A错误；
BCD.该同学在匀速下山的过程中，质量不变，速度不变，故动能不变；高度不断变小，故重力势能逐渐减小，下山的过程中需要克服摩擦力做功，因此机械能会减小，故BC错误，D正确。
故选D。
14．将甲、乙、丙三个相同的小球，从光滑斜面的顶端 A 点同时静止滑下，如图所示。实验发现，乙小球第一个到达底部B点，丙小球第二个到达底部B点，甲小球第三个到达底部B点，不计空气阻力，下列关于小球通过底部时的速度，说法正确的是（ ）
A． B．>>
C． D．==
【答案】D
【知识点】动能和势能的大小变化
【解析】【分析】根据动能和重力势能的转化的知识分析判断。
【解答】根据图片可知，小球在A点时高度相等，则重力势能相等。由于斜面是光滑的，因此小球滚落过程中机械能没有损失，则到达B点时动能相等，因此三者的速度相等，即== 。
故选D。
15．在滑雪比赛中，运动员冲出U型池后在最高点 A 完成空翻转体，经过B点下落至C点。若忽略空气阻力，下列关于运动过程分析合理的是
A．在A 点时运动员的动能为零
B．运动员在A点和B点的机械能相等
C．在整个过程中运动员运动状态保持不变
D．从A点到C点过程中，运动员速度增大，惯性变大
【答案】B
【知识点】平衡状态的判断；动能的影响因素；机械能守恒
【解析】【分析】做曲线运动时，最高点的速度不为零，可知动能不为零。
【解答】A、由图可知A点后运动员做曲线运动，说明在A点时力的方向与运动方向不在同一直线上，可知A点速度不为零，则动能不为零，故A错误；
B、从A到B，忽略空气阻力，重力势能转化为动能，机械能守恒，故B正确；
C、整个过程中运动员的运动状态发生改变，运动状态的改变包括速度大小的改变，以及运动方向的改变，故C错误；
D、惯性与物体的质量有关，运动员的质量不变，所以惯性不变，故D错误。
故答案为：B。
16．如图所示，金属小球从导轨的a 处自由滑下，依次经过b、c两处，到达d 处时恰好停下。下列说法中，正确的是( )
A．从a 到b的过程中，小球的势能全部转化为动能
B．c处小球的机械能比d 处大
C．从c 到d 的过程中，小球的机械能守恒
D．到达d 处时，小球的动能和内能均为零
【答案】B
【知识点】能量的相互转化和转移；能量的转化与守恒定律；机械能守恒
【解析】【分析】只有机械能之间的相互转化时，机械能守恒。
【解答】A、从a处滑下到d，在d处静止，说明机械能不守恒，从a 到b的过程中，小球的势能部分转化为动能，部分转化为内能，故A错误；
BC、从c到d，部分机械能转化为内能，可知c点的机械能更大，故BC错误；
D、到达d点，小球的动能为零，内能不为零，任何物体都有内能，故D错误。
故答案为：B。
17．用图形表示概念或某类物质之间的关系是很好的学习方法，图中①、②、③三个椭圆分别代表某个概念或某类物质。下列选项中，能构成图示关系的是( )
A．①动能②机械能③势能
B．①化合反应②氧化还原反应③分解反应
C．①细胞核②细胞质③细胞膜
D．①单质②纯净物③化合物
【答案】B
【知识点】细胞的结构；动能和势能的概念；单质和化合物的区别；化合反应和分解反应
【解析】【分析】（1）机械能相关概念：机械能包括动能和势能，动能和势能是并列关系，并非包含关系。
（2）化学反应类型关系：化合反应是多种物质生成一种物质的反应，分解反应是一种物质生成多种物质的反应 。氧化还原反应是有元素化合价升降的反应，化合反应和分解反应中部分属于氧化还原反应，存在交叉关系。
（3）细胞结构组成：细胞核、细胞质、细胞膜是细胞的不同结构，它们是并列关系，不存在交叉包含关系。
（4）纯净物分类：纯净物分为单质和化合物，单质和化合物是并列关系，不是交叉关系。
【解答】A、动能和势能是并列关系，不是图中所示的交叉关系，该选项错误。
B、化合反应和分解反应部分属于氧化还原反应，存在交叉关系，符合图示，该选项正确。
C、细胞核、细胞质、细胞膜是并列关系，不符合图示，该选项错误。
D、单质和化合物是并列关系，不符合图示，该选项错误。
故答案为：B。
18．“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，并与固定在地面的扣环相连。打开扣环，人从A点由静止像火箭一样被竖直“发射”，上升到最高位置C点，其中在B点时速度最快，上下震荡后静止在空中。对此过程，下列分析正确的是（ ）
A．人从B点运动到C点，重力势能和动能都增加
B．在最高点C时，弹性势能达到最大值
C．人从A点运动到B点，动能减小
D．人在上升和下降时机械都能减小
【答案】D
【知识点】能量的相互转化和转移；动能和势能的转化与守恒；机械能守恒
【解析】【分析】影响弹性势能的因素是弹性形变的程度，弹性形变程度越大，弹性势能越大；
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；
影响重力势能的因素有：质量和高度，质量一定时，高度越高，重力势能越大。
【解答】A、人在B点时速度最快，从B点运动到C点，动能减小，故A错误；
B、扣环打开前，弹性绳的弹性形变程度最大，弹性势能最大，最高点C弹性绳没有形变，没有弹性势能，故B错误；
C、人在B点时速度最快，从A点运动到B点，动能增大，故C错误；
D、上下震荡后静止在空中，说明受到了空气阻力，因而整个过程机械能逐渐减小，因而人上升和下降时最大速度不同，故D正确。
故答案为：D。
19．2025年1月 20 日，神舟二十号载人飞行任务标识发布(如图)。“神二十”是中国载人航天工程发射的第二十艘神舟系列载人飞船。下列说法正确的是（）
A．空间站组合体在轨稳定运行过程中机械能守恒
B．漂浮在空间站中的航天员重力势能为零
C．飞船在升空过程中，只存在动能和势能的相互转化
D．空间站组合体在太空中沿椭圆轨道绕地球运行，在近地点时动能最小
【答案】A
【知识点】动能和势能的大小变化；动能和势能的转化与守恒；机械能守恒
【解析】【分析】只有动能和势能相互转化时，机械能守恒。
【解答】A、空间站组合体在轨稳定运行过程中存在机械能内部转化，没有空气阻力，即没有其他能量
的转化，可知机械能守恒，故A正确；
B、重力势能与物体的质量和高度有关，质量与位置无关，即在太空中，空间站的质量不为零，可知
重力势能不为零，故B错误；
C、飞船在升空过程中，需要燃烧燃料为其提供能量，可知磁过程中内能转化为机械能，故C错误；
D、在绕地运行时，空间站组合体机械能守恒，在近地点高度较小，重力势能减小，可知动能较大，故D错误。
故答案为：A。
20．科学研究中常常用到“控制变量法”、“转换法”、“类比法”、“模型法”等科学方法。下列研究实例中，用到的科学方法与其它三项不同的是（ ）
A．甲实验用木块滑动距离表示动能大小
B．乙实验通过小灯泡发光情况比较金属丝电阻大小
C．丙实验通过海绵形变程度判断压力作用效果
D．丁实验用磁感线描述磁场
【答案】D
【知识点】压力的作用效果；影响电阻大小的因素；磁场和磁感线；动能的影响因素
【解析】【分析】转换法：用更易观察的现象来反映不易观察的现象的研究方法。【解答】A用木块滑动距离表示动能大小，运用了转换法；
B通过小灯泡发光情况比较金属丝电阻大小，运用了转换法；
C通过海绵形变程度判断压力作用效果，运用了转换法；
D用磁感线描述磁场，运用了模型法。
D选项和其他三个选项所用科学方法不同。
故答案为：D。
21．2024年4月20日，乒乓球世界杯已经决出四强，林高远迎战张本智和。下列说法正确的是（ ）
A．林高远的鞋底凹凸不平，有利于增大摩擦力
B．林高远扣球时，球拍对乒乓球的作用力大于乒乓球对球拍的作用力
C．乒乓球离开球拍后仍能继续前进，是由于受到了惯性力的作用
D．乒乓球在水平桌面继续滚动的过程中，摩擦力和机械能均保持不变
【答案】A
【知识点】力的作用是相互的；惯性；影响摩擦力大小的因素；动能和势能的转化与守恒
【解析】【分析】滑动摩擦力的影响因素：压力大小和接触面的粗糙程度，压力越大，接触面的粗糙程度越大，滑动摩擦力越大。【解答】A、林高远的鞋底凹凸不平，是在压力一定时，通过增大接触面的粗糙程度来增大摩擦力，故A正确；
B、林高远扣球时，球拍对乒乓球的作用力与乒乓球对球拍的作用力是一对相互作用力，二者大小相 等，故B错误；
C、乒乓球离开球拍后仍能继续前进，是由于乒乓球具有惯性，惯性不是力，不能说受到惯性力的作用，故C错误；
D、乒乓球在水平桌面继续滚动的过程中，克服摩擦力做功，机械能转化为内能，机械能减小，故D错误。
故答案为：A。
22．神舟二十号载人飞船发射于今年4月24日取得圆满成功。当运载火箭加速升空时，下列分析正确的是（ ）
A．动能和势能相互转化，火箭的机械能守恒
B．总质量逐渐减少，火箭的惯性减小
C．火箭受到的推力等于重力，处于平衡状态
D．燃料的热值较低，需要足够的燃料
【答案】B
【知识点】惯性；二力平衡的条件及其应用；动能和势能的大小变化；燃料的热值；机械能守恒
【解析】【分析】动能与物体的质量和速度有关，质量越大、速度越大，动能越大；重力势能与物体的质量和高度有关，质量越大、高度越高，重力势能越大。
【解答】A、火箭上升时，速度增大，动能增大，高度变高，重力势能增大，可知机械能变大，即机械能不守恒，内能转化为机械能，故A错误；
B、随着燃料的燃烧，火箭的总质量减小，惯性只和质量有关，质量减小，惯性也将减小，故B正确；
C、加速升空，说明火箭受到的推力大于重力，故C错误；
D、由可知，为了减轻火箭的总质量，应使用热值高的燃料，燃烧等质量的燃料，能放出更多的热量，故D错误。
故答案为：B。
23．2025年亚冬会在哈尔滨顺利闭幕，如图为跳台滑雪运动示意图，虚线表示运动员从助滑开始，直到下落至着陆坡的运动轨迹。在运动过程中，下列说法正确的是 （ ）
A．运动员从A 到B的过程中速度逐渐增大
B．运动员从 B到C的过程中动能不变
C．运动员在A 点和C 点的重力势能相等
D．整个滑行过程中，运动员的机械能守恒
【答案】A
【知识点】能量的转化与守恒定律；动能和势能的大小变化；动能和势能的转化与守恒
【解析】【分析】重力势能与物体的质量和高度有关，质量越大、高度越高，重力势能越大；动能与质量和速度有关，质量越大、速度越大，动能越大。
【解答】A、从A到B，重力势能转化为内能和动能，动能增大，速度加快，故A正确；
B、从B到C，动能转化为重力势能和内能，可知动能减小，故B错误；
C、从A到C，机械能减小，可知C点的重力势能小于A点，故C错误；
D、运动过程中机械能转化为内能，机械能不守恒，故D错误。
故答案为：A。
24．如图为某次跳台滑雪比赛中运动员的运动轨迹，运动员从A点出发，最终在E点停下。不计空气阻力时，运动员的各类能量大致变化情况如下图所示，分析正确的是 （ ）
A．
B．
C．
D．
【答案】D
【知识点】能量的相互转化和转移；能量的转化与守恒定律；动能和势能的大小变化；动能和势能的转化与守恒
【解析】【分析】动能与物体的质量和速度有关，质量越大、速度越大，动能越大。
【解答】A、重力势能大小与物体的质量和高度有关，质量不变时，高度越高，重力势能越大，可知从A到B，重力势能减小；从B到C重力势能增大，但B点重力势能小于A点；从C到D，重力势能减小；从D到E重力势能先减小后不变，故A错误；
B、最终静止在E点，E点的重力势能小于A点，说明运动员机械能不守恒，故B错误；
C、从B到D，不计空气阻力，运动员机械能守恒，D点动能大于B点，从D到E，在进入水平停止区之前，重力势能转化为动能和内能，动能增大，进入停止区时，动能转化为内能，动能减小，故C错误；
D、由于存在摩擦，所以AB段和DE段机械能减小，BD段机械能不变吗，故D正确。
故答案为：D。
二、填空题
25．如图所示，单摆小球从左侧A点由静止释放经过最低点B然后到达右侧最高点C点(忽略绳子形变)。
（1）小球摆动到 点时动能最大；
（2）若小球到达C点时，所受的外力突然全部消失，则小球将 。
（3）由图分析可知，小球从A点运动到C点过程中，机械能 (选填“守恒”或“不守恒”)。
【答案】（1）B
（2）静止
（3）不守恒
【知识点】牛顿第一定律；动能和势能的大小变化
【解析】【分析】（1）动能与质量和速度大小有关；
（2）根据牛顿第一定律分析解答；
（3）比较C点和A点的高度大小，从而比较机械能大小，进而确定机械能是否守恒即可。
【解答】 （1）小球的质量一定，B点时高度最小，速度最大，此时动能最大；
（2）当小球到达C点最高点时，速度为0，此时小球所受各力突然全部消失。根据牛顿第一定律可知，小球将处于静止状态；
（3）根据图片可知，C点高度低于A点高度，则C点的机械能小于A点的机械能，那么小球从A运动到C过程中机械能是不守恒的。
26．在某次跳伞训练过程中，一体重为500牛的运动员从空中悬停的直升机上由静止开始竖直跳下，速度与时间的关系如图，经15秒下落210米后，开始做匀速直线运动直至落地，整个过程用时30秒，跳伞装备重力忽略不计。
（1）在这个过程中运动员的机械能 (选填“变小”、“变大”)；
（2）15秒至30秒运动员受到的重力 阻力(选填“大于”、“小于”或“等于”)；
（3）前15秒运动员重力做功的功率为 瓦。
【答案】（1）变小
（2）等于
（3）7000
【知识点】二力平衡的条件及其应用；功率计算公式的应用；动能和势能的大小变化
【解析】【分析】（1）机械能=动能+重力势能；
（2）根据图片确定15-30s之间运动员的状态，根据力与运动的关系比较即可；
（3）根据W=Fs计算重力做功，根据计算重力做功的功率。
【解答】（1）根据图片可知，运动员的速度先减小后不变，则它的动能先减小后不变。高度不断减小，则重力势能减小。根据“机械能=动能+重力势能”可知，运动员的机械能减小；
（2） 5秒至30秒 时运动员做匀速直线运动，则处于平衡状态，那重力和阻力相互平衡，即二者大小相等；
（3） 前15秒运动员重力做功 W=Fs=Gh=500N×210m=105000J；
则这段时间做功的功率：。
27．某公司采用无人机送货，如图(不计空气阻力)。无人机质量为 3kg，包裹的质量为5kg。当无人机匀速上升时，升力 (选填“大于” “等于” “小于”)总重力；包裹匀速上升时，其机械能 ，以无人机为参照物，包裹是 的。
【答案】等于；增大；静止
【知识点】参照物及其选择；二力平衡的条件及其应用；动能和势能的大小变化
【解析】【分析】（1）根据平衡力的知识分析；
（2）机械能=动能+重力势能；
（3）根据参照物的知识分析。
【解答】（1） 当无人机匀速上升时， 它受到的升力与重力相互平衡，即升力等于总重力；
（2） 包裹匀速上升时， 质量不变，速度不变，则动能不变；高度增大，则重力势能增大。根据“机械能=动能+重力势能”可知，其机械能增大。
（3） 以无人机为参照物， 包裹的位置保持不变，因此是静止的。
28．某游客参加蹦极挑战，从开始自由下落至第1次到达最低点的过程中，下落速度与时间关系如图甲，若该过程中蹦极绳的弹力与时间的关系如图乙（忽略空气阻力）。t1至t2过程中，游客速度继续增大的原因是自身重力 （选填“>”、“＜”或“＝”）游客受到的拉力，t2至t3过程中，游客和蹦极绳之间的能量转化情况是 。
【答案】>；游客的重力势能和动能转化成蹦极绳的弹性势能
【知识点】力与运动的关系；动能和势能的转化与守恒
【解析】【分析】力是改变物体运动状态的原因，当动力大于阻力时，物体将做加速运动，动力小于阻力时，物体将做减速运动，动力等于阻力时，物体受力平衡，将做匀速直线运动或保持静止状态。【解答】t1至t2过程中，弹力开始有，但弹力较小，继续加速，则游客速度继续增大的原因是自身重力大于蹦极绳对游客的拉力，在t2时刻速度最大，弹力等于重力；
t2至t3过程中，游客的速度和高度减小，动能和重力势能减小，机械能减小，绳子伸长，弹性势能增大，则游客和蹦极绳之间的能量转化情况是游客的机械能转化为弹性绳子的弹性势能。
重难突破练（检测时间：10分钟）
29．某学校科技节推出了一种新型保龄球游戏，参赛者将保龄球从一个斜坡上由静止释放，滚上另一个斜坡后撞击斜坡上的塑料瓶，撞倒塑料瓶数量多者获胜。小明提出疑问：保龄球撞倒塑料瓶的数量是否与斜坡倾角大小θ有关 于是设计了如图甲所示的装置。
（1）若不考虑阻力，保龄球在左侧斜坡下滑过程中机械能 (填“增大”“减小”或“不变”)。
（2）为保证每次保龄球冲上右侧斜坡的初速度不变，小明的做法是 。
（3）经过多次实验得到数据如图乙。小明判断将斜坡放平(θ=0°)，保龄球撞击的塑料瓶数量最多，其依据是 。
（4）若将保龄球置于Q 点由静止释放，请分析是否能完成以上实验，并说明理由： 。
【答案】（1）不变
（2）让保龄球从同一位置由静止释放
（3）由图乙可知，角度越小，保龄球撞击的塑料瓶数量越多
（4）不能，因为保龄球能到达的最高点低于塑料瓶的位置
【知识点】动能的影响因素；机械能守恒
【解析】【分析】（1）只有机械能之间的相互转化时，机械能守恒。
（2）保龄球从同一位置由静止释放，到达水平面时速度相同，因为转化为重力势能相同，球的动能相同。
（3）根据图乙进行分析，可知角度越小，保龄球撞击的塑料瓶数量越多，据此进行推测。
（4）机械能守恒，所以保龄球能到达的右侧的最高点与Q点等高。
【解答】（1）不考虑阻力，则机械能没有转化为其他形式的能，只有机械能内部转化，可知机械能不变。
（2）让保龄球从同一位置由静止释放，保龄球达到水平面是的初速度相同。
（3）由图乙可知，角度越小，保龄球撞击的塑料瓶数量越多，故推测若角度为零，则保龄球撞击的塑料瓶数量最多。
（4）将保龄球置于Q 点由静止释放，机械能守恒，在右侧保龄球能到达的最高点与Q点等高，撞击不到塑料瓶，所以不能完成实验。
30．如图甲所示是我们常见的按压式圆珠笔。小明利用圆珠笔开展了以下实验研究。
实验一：研究弹簧弹力与压缩量的关系(如图乙)，实验数据记录如下表：
序号 钩码质量(g) 弹簧压缩量x(mm) 弹簧弹力F(N) k
1 50 2 0.5 0.25
2 100 4 1 0.25
实验二：研究影响弹簧弹性势能的因素。先将笔倒立向下按压一定程度然后放开，笔将向上弹起一定的高度。某次弹跳过程可以分为三个阶段： (如图丙)
①把笔竖直倒立于水平硬桌面，下压外壳使其下端接触桌面(见位置a)；
②由静止释放，外壳竖直上升，弹簧恢复到原长(见位置b)；
③笔继续上升到离桌面2厘米的最高处(见位置c)开始下落。
（1） 实验一表中的“k”应该填入的项目是： (选填“F/x”或“x/F”)；小明由实验一表格数据就得出了弹簧弹力与压缩量的关系是否正确，请说明理由 。
（2）实验二的笔在上升过程中，笔的外壳的最大速度处于位置 之间(选填“ab”或“bc”)。
（3）实验二通过测量 研究弹簧弹性势能的大小(选填“笔上升的最大高度”或“笔的质量”)。
【答案】（1）F/x；不正确，实验次数太少，实验存在偶然性
（2）ab
（3）笔上升的最大高度
【知识点】势能的影响因素
【解析】【分析】（1）根据表格数据，分析k值与前面数据的关系即可。在科学探究中，往往需要多次进行实验，从而收集多组数据，这样得出的结论会更加客观，具有普遍意义；
（2）当物体受到合力的方向与运动方向一致时，物体做加速运动；当合力为零时，加速停止，此时速度最大；
（3）在实验中，笔的外壳到达的最大高度越大，说明重力势能越大，那么对应的弹性势能越大。
【解答】（1）根据表格可知，；
小明由实验一表格数据就得出了弹簧弹力与压缩量的关系不正确，理由是：实验次数太少，实验存在偶然性；
（2）根据图片可知，在开始阶段，弹力大于重力，合力向上，则外壳做加速运动。随着弹力的减小，当弹力等于外壳的重力时，合力为零，此时加速停止，即此时速度最大。由此可知，速度最大的时候弹力依然存在，即还有形变，故速度最大的位置在ab之间；
（3）实验二通过测量笔上升的最大高度研究弹簧弹性势能的大小。
31．某兴趣小组将一张硬卡片对折，在开口的一边剪两个小豁口A 和B，然后套上橡皮筋，将卡片反过来，把它放在桌面上用手向下压，使橡皮筋伸长，迅速松开手，做成了一个会跳的卡片，如图所示。为了探究卡片跳起的高度与哪些因素有关，该兴趣小组提出了如下猜想：
A与卡片的质量有关
B与橡皮筋的形变量有关
为了验证猜想，小组选用几根相同的橡皮筋和几张相同材料的卡片进行实验。
（1）探究跳起高度与质量是否有关，应选择质量不同的卡片，分别套上相同的橡皮筋，操作中将卡片反过来，每次把它在桌面上用手压平的目的是
（2）经过多次重复实验，发现厚卡片弹起的高度较低，那是因为
（3）为了探究卡片的跳起高度与橡皮筋的形变量是否有关，请你为该小组提供使橡皮筋形变量不同的一种方法：
（4）在某次实验中，人将放在桌上的卡片用手压平，这个过程人做功为 卡片从最高点下落到桌面重力做功为 W2，则W1 W2(选填“大于”“等于”或“小于”)。
【答案】（1）为了控制橡皮筋每次的形变量相同
（2）厚卡片刚离开地面时的速度比薄卡片小
（3）分别压两个卡片时将一个卡片压平，另一个不压平
（4）大于
【知识点】功的计算公式的应用；动能和势能的大小变化；动能的影响因素；动能和势能的转化与守恒
【解析】【分析】物理学中对于多因素（多变量）的问题，常常采用控制因素（变量）的方法，把多因素的问题变成多个单因素的问题；每一次只改变其中的某一个因素，而控制其余几个因素不变，从而研究被改变的这个因素对事物影响，分别加以研究，最后再综合解决，这种方法叫控制变量法。
【解答】（1）探究跳起高度与质量是否有关，应选择质量不同的卡片，控制其它实验条件相同。操作中将卡片反过来，根据控制变量法，每次把它在桌面上用手压平的目的是控制橡皮筋的形变量相同；
（2） 实验发现厚卡片弹起的高度较低，那是因为厚卡片刚离开地面时的速度比薄卡片小。
（3） 对同一物体，弹性势能大小与形变量有关。使橡皮筋的形变量不同的方法：分别压两个卡片时将一个卡片压平，另一个不压平 ；
（4） 在某次实验中，人将放在桌上的卡片用手压平，这个过程人做功为W1；卡片从最高点下落到桌面重力做功为W2，卡片弹起和下落的过程中克服空气摩擦做功，机械能转化为内能，所以W1大于W2。
32．小科在参观科技馆时看到一种有趣的科学玩具——牛顿摆，如图甲所示，它由支架、细线和5个完全相同的钢球组成，每个钢球通过两根无弹性细线固定在支架上，并紧挨着排列在同一水平线上。拉起最左侧的钢球，释放后，它像单摆一样向右摆动撞击相邻钢球，仅把最右侧的钢球撞出，其他球几乎静止不动。为什么碰撞后仅有一个球摆动，而其余球仍然保持静止？小科进行了如下探究：
【提出问题】被撞而摆动的钢球数量与哪些因素有关？
【建立假设】被撞而摆动的钢球数量与撞击球撞击时的速度大小有关。
【实验验证】将牛顿摆等效为单摆模型，如图乙所示是一个钢球撞击其它钢球的情形，五个钢球自左向右标为球。若不考虑能量损失，请回答下列问题：
（1）将A球作为撞击球拉至一定的高度（保持细线绷直），静止释放后，A球向右摆动过程中，将 能转化为动能。
（2）为了改变撞击球撞击时的速度，进行的操作是： 。释放后，当钢球发生碰撞时，仅有E球被撞出。
（3）重复上述步骤，当钢球发生碰撞时，都仅有E球被撞出。由此可判断：被撞而摆动的钢球数量与撞击球撞击时的速度 （填“有关”或“无关”）。
（4）针对小科提出的问题，利用此实验装置还可验证的假设是 。
【答案】（1）重力势能
（2）将A球拉至不同的高度（保持细线绷直）后静止释放（或将A球拉开不同的角度）
（3）无关
（4）被撞而摆动的钢球数量与撞击球的数量有关。
【知识点】动能和势能的大小变化
【解析】【分析】（1）动能与质量和速度有关，重力势能与质量和高度有关，比较二者大小确定转化过程；
（2）钢球撞击时的速度大小与它释放时的高度大小有关；
（3）根据现象分析摆动的钢球数量是否与撞击速度有关；
（4）根据问题结合自己的认识提出可验证的假设。
【解答】 （1）释放后，A球向右摆动过程中，高度减小，速度变大，重力势能转化为动能；
（2）探究被撞而摆动的钢球数量与撞击球撞击时的速度大小有关时，需要改变撞击球的速度的大小，即将A球拉至不同的高度由静止释放；
（3）当钢球发生碰撞时，仅有E球被撞出，这表明被撞而摆动的钢球数量与撞击球的速度无关；
（4）针对小科提出的问题，利用此实验装置还可验证的假设是：被撞而摆动的钢球数量与撞击球的数量有关。
33．小金探究重力势能大小与物体质量和高度的关系，实验装置如图甲所示(摩擦力忽略不计)。
（1）将铁球从斜面静止释放后，滚动到水平面压缩弹簧，记录相关数据。铁球重力势能的大小可以用 来反映；
（2）将同一铁球先后从同一斜面的不同高度 处静止释放；弹簧被压组后的长度分别为 能得出的结论是 ；
（3）若要利用实验中的斜面和弹簧探究重力势能大小与物体质量的关系，请简要写出你的设计思路： ；
（4）结合本实验和所学知识，分析图乙所示的水坝，在 位置(选填“C”或“D”)更适合打通管道安装发电机。
【答案】（1）弹簧被压缩的长度
（2）质量相同，高度越大，重力势能越大
（3）质量不同的小球从同一斜面的同一高度静止释放，比较弹簧压缩后的长度。
（4）D
【知识点】势能的影响因素
【解析】【分析】（1）通过弹簧被压缩的长度显示重力势能的大小；
（2）动能的大小与质量和速度有关，重力势能的大小与高度和质量有关，弹性势能的大小与弹性形变的程度有关；
（3）控制变量法在此实验中的应用，重力势能与物体的质量和被举高度有关，在探究重力势能与其中一个量的关系时，另一个量保持不变，改变要探究的量，再根据转换法进行解答。
（4）根据重力势能与高度有关分析，
【解答】（1）铁球重力势能的大小可以用被压缩后弹簧的长度来反映，长度越长，弹簧的形变越小，弹性势能越小，则说明铁球的重力势能越小；
（2）将同一铁球先后从同一斜面的不同高度h1、h2（h1＜h2）处由静止释放，弹簧被压缩后的长度分别为l1、l2（l1＞l2），说明第二次压缩多，弹性势能大，则重力势能大，可得出的结论是：质量相同，高度越大，重力势能越大；
（3）若要探究重力势能大小与物体质量的关系，设计思路为：质量不同的小球从同一斜面的同一高度静止释放，比较弹簧压缩后的长度；
（4）发电利用水的重力势能，高度差越大，能够发电越多，因而在较低点D更适合打通管道安装发电机。
34．在做“验证重力势能大小与质量的关系”实验时，小明的实验步骤如下：
①在一个铝盘中放入一定厚度的细沙；
②选择材质相同的三个金属小球；
③将一根刻度尺竖直立在细沙上，在一定高度自由释放小球，观察被金属小球撞击后的沙坑深度；
④抹平细沙后，更换质量不同的小球，重复步骤③；
⑤观察并记录实验现象，填入下表，得出实验结论。
金属小球 下落高度 小球质量 沙坑深度
A 20cm m1 较深
B 20cm m2 深
C 20cm m3 浅
（1）本实验通过 比较小球间的重力势能的大小。
（2）款式甲为实心小球，款式乙为空心小球。小明认为该实验应选择乙款金属小球进行实验，理由是 。
（3）据表分析，三个金属小球m、m2、m3之间的大小关系为 。
（4）小明思考能否用弹性海绵代替细沙来进行实验，请简要说明你的想法及理由 。
【答案】（1）沙坑深度
（2）质量不同的乙款小球体积相同，能更好地控制小球落地时与沙的受力面积
（3）
（4）不能，弹性海绵撞击后会回弹，不准确。 (合理即可)
【知识点】势能的影响因素
【解析】【分析】（1）根据题意可知，小球撞击沙地时，陷入沙坑的深度越大，则说明小球的重力势能越大；
（2）相同质量的小球从相同高度下落时，小球的体积越大，沙地的受力面积越大，则沙坑的深度越小；
（3）根据深度大小确定重力势能大小，根据重力势能大小确定小球质量大小；
（4）根据海绵有弹性，不能保持形变分析解答。
【解答】（1）本实验通过沙坑深度比较小球间的重力势能的大小。
（2） 小明认为该实验应选择乙款金属小球进行实验，理由是：质量不同的乙款小球体积相同，能更好地控制小球落地时与沙的受力面积。
（3）根据表格可知，相同高度下落时，深度大小；B>A>C，则重力势能大小：B>A>C，那么质量大小。
（4） 小明思考能否用弹性海绵代替细沙来进行实验， 我认为不能，理由是：弹性海绵撞击后会回弹，不准确。
35．小金在观看台球比赛时发现：有时运动的白球去撞击一个静止的球后，白球会立即静止在碰撞时的位置，而被撞的球似乎接替了白球，沿白球原来的运动方向，以几乎相同的速度向前运动。
该同学想：白球碰撞后立即静止，被撞的球是以白球撞前相同大小的速度运动出去的吗
他设计了下述实验方案：将一个两端翘起、中间水平的轨道固定在水平桌面上，取两个相同的台球A、B，A球置于轨道左端斜面上某处，测出该点到水平桌面的高度h1，如图乙所示。释放A球，A球向前运动并冲上轨道右端斜面能到达的最高点，测出该点的高度h2。再将A球置于轨道左端斜面上同一处静止，将B球静置于轨道的水平部分，如图丙所示。释放A球，A球撞击B球后，A球静止，B球向前运动并冲上轨道右端斜面能到达的最高点，测出该点的高度h3通过比较h2与h3的大小关系即可作出判断。
（1）B球由静止变为运动是因为B 球在碰撞中获得了 ；
（2）vA表示碰撞前瞬间A球运动速度，vB表示B球被撞后开始运动的速度。若vA=vB，则h2，h3的大小关系是 ；
（3）在实际实验中，测出的h2，h3总小于h1，则导致这一现象的原因 ；
（4）分析实验之后，小金改用摩擦更小的实验装置重复实验，预测h2'，h3'的值将 (选填“大于”“小于”或“等于”)原先测定的值。
通过实验查阅资料，他发现只有当体积和质量均相同的两球，而且球心在同一直线上相碰时，才可能出现上述现象。
【答案】（1）动能
（2）
（3）无法克服摩擦力，且碰撞时存在能量损耗
（4）大于
【知识点】摩擦力的存在；能量的相互转化和转移；能量的转化与守恒定律；势能的影响因素；机械能守恒
【解析】【分析】（1）物体由于运动而具有的能量称为动能，动能和势能统称为机械能。
（2）机械能守恒，最高点速度均为零，可知高度相同。
（3）由于实际实验过程中机械能不守恒，所以最高点会变低。
（4）重力势能与物体的质量和高度有关，质量一定时，高度越高，重力势能越大。
【解答】（1）A撞击B，A的能量转移到B上，B由于获得动能而开始运动。
（2）vA=vB，说明没有能量损耗，由机械能守恒可知，小球能到达的最高点相同，即。
（3）小球和轨道之间存在摩擦，由部分机械能转化为内能，小球在碰撞时也会有部分能量损耗，所以机械能减小，小球能到达的最高点降低。
（4）减小摩擦力，克服摩擦力所做的功减小，到达最高点时的机械能更大，高度更高。
36．兴趣小组的同学认为车祸的危害程度与汽车的动能大小有关，那么汽车的动能大小又与哪些因素有关呢 于是他们进行了如下探究：
（1）【猜想假设】小萍看到路边的交通警示标语写着“十次车祸九次快；安全驾驶莫超载”，她猜想：汽车的动能可能跟 有关：
（2）【进行实验】他们做了如图所示的三次实验。其中甲、乙两图，小球从同一高度下落是为了控制 相同；实验中是通过比较木块在水平桌面上运动路程长短来判断小球的动能大小，这种科学方法是 。
（3）【实践应用】用 两图的实验现象所得到的结论，可以解释汽车超速行驶时危险性大的原因。
【答案】（1）速度和质量
（2）小球刚进入水平面的速度 (或小球进入水平面的初速度)；转换法
（3）甲和丙
【知识点】动能的影响因素
【解析】【分析】（1）根据交通警示标语的内容分析动能的影响因素；
（2）小球到达斜面底端时的速度与它在斜面上的高度有关，即高度越大，则速度越大。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。
（3）根据控制变量法的要求选择对照实验。
【解答】（1）根据“ 十次车祸九次快 ”可知，速度大动能大；“ 安全驾驶莫超载 ”可知，质量越大则动能越大，则它猜想：汽车的动能可能跟速度和质量有关。
（2）【进行实验】他们做了如图所示的三次实验。其中甲、乙两图，小球从同一高度下落是为了控制小球刚进入水平面的速度 (或小球进入水平面的初速度)相同；实验中是通过比较木块在水平桌面上运动路程长短来判断小球的动能大小，这种科学方法是转换法。
（3）汽车超速行驶时危险性大，即动能与速度有关，需要控制小球的质量相同，只改变速度，即小球在斜面上的高度有关，故选甲和丙。
37．在“探究动能大小与速度的关系”的实验中，小明将质量为m1的小球从斜面上的A点静止释放，少球沿斜面滚下后撞击水平面上的木块，将木块推至虚线位置(如图甲)。然后选择小球从相应的高度静止释放，小球将木块分别推至如图乙和图丙所示的虚线位置。
（1）实验中，小明通过 比较小球动能的大小。
（2）请选择图丁中的器材，在乙图和丙图中斜面的相应位置上，用画图形式将实验补充完整 .
（3）小科用图戊所示装置来探究，他将小球从斜面(表面光滑)的不同高度释放..并记录数据如下表：
组别 1 2 3 4
小球质量/克 4 4 8 36
小球下滑高度/厘米 5 20 ! 20
弹簧的最大压缩长度/厘米 4 8 8 24
根据表中数据，推测第3组时，小球下滑高度为 厘米。
【答案】（1）木块在水平面的滑行距离
（2）
（3）10
【知识点】动能的影响因素
【解析】【分析】 动能的影响因素主要有两个： 质量和速度 。 速度越大，质量越大，动能越大；
【解答】（1） 实验中，小明通过木块在水平面的滑行距离比较小球动能的大小。
（2）“探究动能大小与速度的关系”的实验中，控制小球的质量相同，小球下落的高度不同，从而改变小球到达水平面的速度；
（3） 根据表中数据，小球下滑，将重力势能转化为动能，在转化为弹簧的弹性势能， 推测第3组时，小球下滑高度为10厘米。 因为2和3两组的弹簧弹性势能相同，所以一开始小球的重力势能也相同，重力势能和质量和高度成正相关；
故答案为：（1）木块在水平面的滑行距离（2）（3）10
综合拓展练（检测时间：15分钟）
38． 模拟实验有简化研究场景的作用。为探究跳台滑雪运动中，跳台高度与运动员落地速度之间的关系，科学兴趣小组开展了模拟实验，如图1所示。
[实验器材] ①高度可调节的光滑斜面轨道(模拟跳台)；②小球(模拟运动员)；③水平光滑轨道(与斜面轨道底部平滑连接)；④两个光电门传感器(用于测量小球通过时间)。
[实验步骤]
a.在水平轨道安装两个间距为s 的光电门；
b.将斜面轨道调整至高度
c.让小球从斜面顶端由静止释放，记录小球通过光电门1 和光电门2 的时间为t1和
d.计算小球在水平轨道上两光电门间的平均速度v，作为运动员落地速度；
e.依次将斜面轨道高度调整为 重复步骤c和d；
请回答：
（1）实验中，计算小球平均速度 v的表达式是 。
（2）若用 分别表示轨道高度为h1、h2、h3时对应的小球平均速度，则支持实验结论为“跳台高度越高，运动员的落地速度越大”的实验结果是 。
（3）从能量转化角度分析，跳台高度越高，运动员的落地速度越大”的原因是 。
（4）如图2为跳台滑雪运动员在空中“飞行”的场景，采用“滑雪板并拢，人体呈拱形”的姿势可以让气体经过时，上方的气流速度相比下方中小学教育资源及组卷应用平台
专题七 机械能
知识点
机械能
1. 机械能： 和 统称为机械能。
(1)动能： 的物体具有的能量。
(2)重力势能：因 而能够做功的物体所具有的能量。
(3)弹性势能：物体发生 时所具有的能量。
2. 动能和势能的影响因素
(1)影响动能的因素是物体的 。
(2)影响重力势能的因素是物体的 。
(3)同一物体的 越大，其弹性势能越大。
3. 动能与势能的相互转化
(1)动能转化为重力势能时，物体的速度不断 ，高度不断 ；重力势能转化为动能时，高度不断 ，速度不断 。
(2)动能转化为弹性势能时，速度不断 ，弹性形变不断 ；弹性势能转化为动能时，弹性形变不断 ，速度不断 。
4. 机械能守恒：如果没有 ，那么物体的动能和势能之和保持不变，即总的机械能守恒。
重难点题型
题型一动能和势能的概念
【例题1】巴黎奥运会上，樊振东以大比分击败莫雷加德，赢得了巴黎奥运会乒乓球男子单打项目的金牌。如图是乒乓球落到球台上后又弹起的示意图，下列说法正确的是（ ）
A．该过程中乒乓球的机械能守恒
B．乒乓球在A点重力势能一定等于C点
C．乒乓球在B点时动能为零，势能不为零
D．从B点到D点，乒乓球的势能全部转化为动能
【变式1】2024年11月4日，“神舟十八号”载人飞船返回舱成功着陆。如图所示，返回舱在接近地面时，缓冲发动机点火，进一步减小返回舱速度，直至软着陆，此过程中返回舱（ ）
A．动能减小，重力势能减小，机械能不变
B．动能不变，重力势能减小，机械能减小
C．动能减小，重力势能增加，机械能不变
D．动能减小，重力势能减小，机械能减小
【变式2】北京时间2025年11月14 日，神舟二十号航天员乘组因原飞船出现异常，换乘神舟二十一号载人飞船执行返回任务，返回舱最终在东风着陆场成功着陆。返回舱接近地面减速下降的过程中，下列能量中增大的是 ( )
A．内能 B．重力势能 C．机械能 D．动能
题型二动能和势能的大小变化
【例题1】投篮时，篮球从A 点经 B、C点飞向D点，运动轨迹如图所示，若考虑空气阻力，则与B点动能相等的点可能是
A．A点 B．O点 C．C点 D．D点
【变式1】如图所示，原长为L的橡皮筋一端固定在0点，另一端悬挂一个小钢球，将钢球从O点自由释放，钢球运动到A点后开始向上返回，不计空气阻力，O、A两点间距离为2L。则能反映钢球从O点运动到A点的过程中，钢球动能 E 和橡皮筋弹性势能 Ep随钢球向下运动距离s变化的关系图象可能是（ ）
A． B．
C． D．
【变式2】一中间有孔的木块套在光滑杆上，用手将该木块按压至距桌面H0处（如图甲），松手后，木块将上升到最大高度H（如图乙）。若摩擦忽略不计，则木块上升过程中（ ）
A．弹簧的弹性势能逐渐增大
B．木块的重力势能逐渐增大
C．木块的动能不断增大
D．整个过程中，木块的机械能不变
题型三动能的影响因素
【例题1】缓震鞋垫能够有效减轻跑步或走路过程中的震动，从而增加舒适感.为检验鞋垫的缓震性能，开展如图所示实验，将鸡蛋从一定高度掉落 (不计空气阻力)，观察到鸡蛋被弹起，且没有破裂，下列说法正确的是 （ ）
A．从下落到刚接触鞋垫，鸡蛋的动能转化为重力势能
B．从下落到刚接触鞋垫，鸡蛋的机械能不守恒
C．下落到最低点时，鞋垫的弹性势能最大，鸡蛋的机械能最小
D．从最低点上升到刚好离开鞋垫，鸡蛋的动能一直增大
【变式1】小科玩一种蹦极游戏如图所示：将一根弹性绳子的一端系在身上，另一端固定在高处，人从高处跳下。图中a点是弹性绳子自然下垂时下端的位置，c点是人所到达的最低点。小科离开跳台至最低点的过程中，其能量随时间变化情况正确的是
A． B．
C． D．
【变式2】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，请用“增大”“减小”“不变”“先增大后减小” 或“先减小后增大”填空。
（1）从O点到A点的过程中，运动员的机械能 。
（2）从A点到C点的过程中，弹性绳的弹性势能 。
（3）从A点到C点的过程中，运动员的动能 。
【变式3】在科学学习中，我们常用模型来解释实际问题。
（1）如图甲为乒乓球发球机，在同一高度以相同的初速度朝不同方向依次发出a、b、c三个质量相同的乒乓球，运动轨迹如图乙。若不计空气阻力，当乒乓球分别运动到A、B、C处时，动能最大的是 （选填“A”“B”或“C”），三个乒乓球到达水平球台的速度 （选填“相同”或“不相同”）。
（2）汽车发动机在检修时要将引擎盖拉起，引擎盖的实物图和模型如图丙，引擎盖可绕O点自由转动，A为引擎盖重心位置。小科匀速抬升引擎盖时，力的方向始终垂直于OB，此时，重力G的力臂 （选填“增大”、“减小”或“不变”），小科对引擎盖的拉力F （选填“增大”、“减小”或“不变”）。
题型四势能的影响因素
【例题1】将皮球从离地某高度P点水平抛出，球落地后又弹起。它的部分运动轨迹如图所示。
（1）若A、B点等高，则皮球运动到A 点时的动能 (填“大于”“等于”或“小于”)运动到 B 点时的动能。
（2）若将皮球表面涂黑，则会在地面M、N两处留下两个黑色圆斑，其中M处圆斑 (填“大于”“等于”或“小于”)N处的圆斑。
【变式1】如图所示，某同学为探究重力势能大小与质量和高度的关系，设计了如下实验装置，斜面与水平面摩擦可忽略不计，请回答：
（1）将小球从斜面由静止释放后进入水平面，最后压缩弹簧，记录小球速度减为0时弹簧的长度。本实验通过“小球速度减为0时弹簧的长度”来反映 （填“动能”“重力势能”或“弹性势能”）的大小。
（2）将同一小球先后从同一斜面的不同高度h1、h2（h1＜h2）处由静止释放，弹簧被压缩后的长度分别为l1、l2（l1＞l2），则得出的结论是 。
（3）若要用该装置探究动能大小与物体质量的关系，将不同质量的小球从斜面的同一高度静止释放，记录小球速度减为0时弹簧的长度。该实验中“不同质量的小球从斜面的同一高度静止释放”目的是为了控制 相同。
（4）实验得出重力势能大小与质量和高度的关系后，该同学发现这套装置可以使小球反向运动，他用不同质量的小球将弹簧压缩至相同长度后静止释放，则质量大的小球在斜面上最终上升的高度更 （填“大”或“小”）。
题型五动能和势能的转化与守恒
【例题1】如图为游乐园中的“空中飞人”项目：甲躺在弹性垫上，乙从高处的跳板跳下，通过垫子的弹性将甲弹起。为了提高甲弹起的高度，以下方法无效的是（）
A．仅增加乙的体重 B．仅增加甲的体重
C．仅增加乙起跳速度 D．仅增加跳板的高度
【变式1】如图为伽利略斜面实验，如果没有摩擦力，无论斜面缓陡，小球从A 点静止滚下总会滚到与A处等高的B处或C处，小球好像“记住”了其起始高度。如果考虑摩擦力的存在，则下图中小球在斜面上的运动情况合理的是（ ）
A．
B．
C．
D．
【变式2】如图所示，一个小球从光滑曲面的顶端自由滑下，当滑到曲面上的P 点时，具有的重力势能为100焦，若不计空气阻力，则小球滑到底端时的机械能
A．小于100焦 B．等于100焦 C．大于100焦 D．无法确定
中考真题
1．（2024·浙江）某同学通过斜面实验认识能量、运动和力的关系（如图，A、B两点等高）。忽略摩擦及空气阻力，小滑块由静止滑下，下列说法错误的是（ ）
A．小滑块下滑过程中机械能守恒
B．小滑块上升过程中内能不断增加
C．小滑块从A点静止滑下，能到达B点
D．小滑块起始位置越高，到达斜面底端速度越大
2．（2023·杭州）小金将小球竖直向上抛出，小球先上升后下落，不计空气阻力。小球从离开手后到落回手中之前，此过程中能量变化的分析，正确的是（ ）
A．动能先增大后减小 B．势能先减小后增大
C．机械能先减小后增大 D．机械能保持不变
3．（2023·绍兴）2023年5月10日，搭载天舟六号货运飞船的运载火箭成功发射，进入轨道后天舟六号与我国空间站完成对接形成组合体。下列说法正确的是（ ）
A．加速升空时，天舟六号机械能不变
B．进入轨道后，天舟六号的惯性消失
C．对接靠近时，以”天和”舱为参照物，天舟六号是静止的
D．对接成功后，组合体绕地运行过程中运动状态发生改变
4．（2023·温州）如图是滚摆完成一次下降和上升的示意图。该过程中，滚摆处于甲、乙位置时（ ）
A．重力势能不同，动能相同 B．重力势能不同，动能不同
C．重力势能相同，动能相同 D．重力势能相同，动能不同
5．（2025·浙江）近期、“不停站高铁”构想引起关注。有一种方案是接驳车搭载乘客去对接行驶中的高铁，当接驳车与高铁同向并行且速度相同时，乘客可在接驳车和高铁之间换乘。
（1）乘客换乘时，高铁的动能比接驳车的大，是因为高铁的 比接驳车的大。若以接驳车为参照物，此时高铁是 (填“静止”或“运动”)的。
（2）杭州到北京高铁路程约1200km，“不停站高铁”全程保持300km/h的速度行驶，从杭州到北京所需时间约 h。
6．（2025·浙江）如图甲所示，在高铁站，离站台边缘一定距离的地方有一块黄色区域，人必须站在黄色区域以外的地方候车。这是因为列车进站时车厢附近空气流速大、压强 ，乘客若离列车很近会被“推”向列车，从而发生危险。为了充分利用能量，某地高铁站火车进站和出站的轨道都与站台构成一个缓坡。如图乙所示。进站上坡前关闭发动机，列车由于具有 冲上缓坡，这样设计可以让列车无动力滑行，进站时将动能转化为 能储存起来。
7．（2023·丽水）重为0.027牛的乒乓球，从1米高的A点自由下落，第一次落地弹起至0.6米的最高点B(如图甲)。将乒乓球置于装有适量水的杯子中，一起从1米高处自由下落，杯子落地后乒乓球弹起的高度远大于1米(如图乙)。
（1）图甲中的乒乓球从A点下落到弹起至B点的过程中，机械能减少 焦；
（2）图乙中的乒乓球弹起的高度远大于1米，是由于乒乓球弹起瞬间机械能增大，此时对乒乓球做功的物体是 。
8．（2023·衢州）小科用如图装置研究动能大小的影响因素。
（1）将质量不同的小钢球从斜面上相同的高度处分别由静止开始沿斜面滚下，比较木块被小钢球推出的距离大小，这样做的目的是为了研究动能大小与 的关系。
（2）木块向前移动一段距离后停止，这一过程中木块的机械能转化为 能。
9．（2022·金华）跳台滑雪是冬奥会比赛项目之一。
（1）北京冬奥会上某运动员在跳台滑雪比赛时的运动轨迹如图所示，该运动员沿跳台从A点到B点的下滑过程中，重力势能大小的变化是 ；
（2）跳台采用的人造雪可循环利用，体现绿色奥运理念。造雪时不断吸入水，喷出粉状雪，该造雪过程中水发生的主要物态变化是 。
10．（2023·湖州）在湖州看见美丽中国，美丽湖州吸引越来越多的外地游客驾车前来休闲度假。某房车的总质量为3×103千克，在一段平直的高速公路上匀速行驶3千米，用时2分钟，运动过程中受到的阻力为车重的0.1倍。高速公路上限速120千米/时。
（1）高速上限速，实际上是为了避免汽车的 (填选项)过大，减少车祸发生时的危害。
A．惯性 B．动能 C．势能 D．摩擦力
（2）通过计算判断该房车在此路段是否超速。
（3）计算在这3千米路程内房车牵引力所做的功。
分层练习
基础通关练（检测时间：10分钟）
1．如图是物体在运动过程中动能 随时间t变化的曲线，该物体最有可能是( )
A．竖直向上垫起的排球 B．离开脚后在地上滚动的足球
C．斜向上用力抛出的铅球 D．从空中自由下落的篮球
2．体育考试时，某同学将同一篮球以不同弧线从A点投向B点，空气阻力不可忽略且大小恒定，则下列说法正确的是（）
A．篮球沿着两条弧线从A点运动到B点，机械能都先增加后减小
B．篮球在弧线1和弧线2的最高点时动能都为零
C．从A点到B点，篮球重力势能的增加量弧线1大于弧线2
D．若篮球在B 点的机械能相等，则在A 点弧线l的机械能大于弧线2
3．“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”，上升到最高位置C点，其中在B点时速度最快，上下震荡后静止在空中。对此过程，下列描述正确的是（ ）
A．人从B点运动到C点，重力势能和动能都增加
B．在最高点C时，弹性势能达到最大值
C．人从A点运动到B点，动能减小
D．人上升和下降时最大速度不同
4．如图为桌球运动员击打白球后，白球撞击黑球的运动轨迹图，其中乙和丁点为两球撞击后的瞬间，最终分别停留在丙点和戊点。假设黑白两球完全一样，桌面粗糙程度相同。下列有关不同点对应小球机械能大小关系错误的是（ ）
A．乙>丁 B．乙>丙 C．甲>乙＋丁 D．丙=戊
5．如图为两个光滑的弧面和一段粗糙的水平面相连接的装置。将质量为m的物体从左侧弧面的a点静止释放，a、c两点距离水平面的高度均为h(忽略空气阻力)。下列有关说法正确的是（ ）
A．物体能到达c点
B．经b点时，物体的动能最大
C．物体在水平面运动时，内能增加
D．物体从 a点滑到b时，重力所做的功大于 mgh
6．投篮时，篮球从A点经B、C点飞向D 点，运动轨迹如图所示，若空气阻力不可忽略且大小恒定，则下列说法正确的是( )
A．篮球在最高点时动能为零
B．篮球从A 到B 点的动能逐渐变小
C．篮球在B 点的动能等于在C 点的动能
D．篮球在整个过程中的机械能守恒
7．彩虹滑道是近年来新兴的游乐项目，如图甲所示，游客只需坐在橡皮圈上，就能随橡皮圈一起快速滑下。图乙是该游乐项目的简化模型，AB 段表示彩虹滑道，BC 段表示水平的人工草皮减速带。下列说法错误的是
A．彩虹滑道的高度越高，橡皮圈到达
B．点的速度越大B.在BC 段滑行的过程中，能量守恒
C．在整个过程中，人和橡皮圈的机械能守恒
D．在整个过程中，橡皮圈的内能不断增加
8．蹦床属于体操运动的一种，是一项运动员利用蹦床的反弹在空中表现杂技技巧的竞技运动，有“空中芭蕾”之称。如图所示是运动员到达最高点A 后沿竖直方向下落到最低点C的过程，若不计空气阻力，关于该过程说法正确的是（ ）
A．运动员下落过程中，到达B点时速度最快，动能最大
B．运动员在最低点C时，速度为0，受到非平衡力的作用
C．若运动员一直不发力，会一直运动下去，因为能量是守恒的
D．运动员从B点下落到C点的过程中，只有动能转化为弹性势能
9．如图是一个弹性小球从台阶上以一定速度滚下的轨迹图，关于该过程说法合理的是( )
A．运动过程中小球的机械能保持不变
B．整个过程中只发生了重力势能和动能之间的转化
C．整个过程中小球的重力势能一直在减小
D．小球均未与台阶接触情况下，位点4动能大于位点3
10．篮球是一个团队项目，通过赛场上的拼搏，展现出的是永不放弃的精神和坚韧的态度。如图所示是女篮姑娘们比赛时的一个镜头。下列说法中正确的是（）
A．篮球下落过程中，重力势能不断转化为动能
B．篮球离手后在空中运动过程中，人对篮球做了功
C．篮球向上抛出，由于受到惯性力的作用继续向高处运动
D．篮球由运动到静止，说明力可以改变物体的形状
11．2025 年1月 20 日，神舟二十号载人飞行任务标识发布。 “神二十”是中国载人航天工程发射的第二十艘神舟系列载人飞船。下列说法正确的是 （ ）
A．空间站组合体在轨稳定运行过程中机械能守恒
B．漂浮在空间站中的航天员重力势能为零
C．飞船在升空过程中，只存在动能和势能的相互转化
D．空间站组合体在太空中沿椭圆轨道绕地球运行，在近地点时动能最小
12．2025年5月3日，世界田联钻石联赛第二站比赛在我区体育中心举行，中国选手石雨豪在跳远项目中以8米21的成绩夺得冠军。运动员在比赛过程中，下列说法正确的是( )
A．加速助跑时，运动状态保持不变
B．用力蹬地时，脚对地面的作用力和地面对脚的作用力是一对平衡力
C．腾空飞行时，运动员的重力势能发生改变
D．落入松软沙坑时，通过增大受力面积来减小压力
13．如图是某山景公园的等高线图。某同学从 B 点匀速走到A 点的过程中，下列判断正确的是（ ）
A．克服重力做功 B．动能逐渐增大
C．重力势能逐渐增大 D．机械能不守恒
14．将甲、乙、丙三个相同的小球，从光滑斜面的顶端 A 点同时静止滑下，如图所示。实验发现，乙小球第一个到达底部B点，丙小球第二个到达底部B点，甲小球第三个到达底部B点，不计空气阻力，下列关于小球通过底部时的速度，说法正确的是（ ）
A． B．>>
C． D．==
15．在滑雪比赛中，运动员冲出U型池后在最高点 A 完成空翻转体，经过B点下落至C点。若忽略空气阻力，下列关于运动过程分析合理的是
A．在A 点时运动员的动能为零
B．运动员在A点和B点的机械能相等
C．在整个过程中运动员运动状态保持不变
D．从A点到C点过程中，运动员速度增大，惯性变大
16．如图所示，金属小球从导轨的a 处自由滑下，依次经过b、c两处，到达d 处时恰好停下。下列说法中，正确的是( )
A．从a 到b的过程中，小球的势能全部转化为动能
B．c处小球的机械能比d 处大
C．从c 到d 的过程中，小球的机械能守恒
D．到达d 处时，小球的动能和内能均为零
17．用图形表示概念或某类物质之间的关系是很好的学习方法，图中①、②、③三个椭圆分别代表某个概念或某类物质。下列选项中，能构成图示关系的是( )
A．①动能②机械能③势能
B．①化合反应②氧化还原反应③分解反应
C．①细胞核②细胞质③细胞膜
D．①单质②纯净物③化合物
18．“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，并与固定在地面的扣环相连。打开扣环，人从A点由静止像火箭一样被竖直“发射”，上升到最高位置C点，其中在B点时速度最快，上下震荡后静止在空中。对此过程，下列分析正确的是（ ）
A．人从B点运动到C点，重力势能和动能都增加
B．在最高点C时，弹性势能达到最大值
C．人从A点运动到B点，动能减小
D．人在上升和下降时机械都能减小
19．2025年1月 20 日，神舟二十号载人飞行任务标识发布(如图)。“神二十”是中国载人航天工程发射的第二十艘神舟系列载人飞船。下列说法正确的是（）
A．空间站组合体在轨稳定运行过程中机械能守恒
B．漂浮在空间站中的航天员重力势能为零
C．飞船在升空过程中，只存在动能和势能的相互转化
D．空间站组合体在太空中沿椭圆轨道绕地球运行，在近地点时动能最小
20．科学研究中常常用到“控制变量法”、“转换法”、“类比法”、“模型法”等科学方法。下列研究实例中，用到的科学方法与其它三项不同的是（ ）
A．甲实验用木块滑动距离表示动能大小
B．乙实验通过小灯泡发光情况比较金属丝电阻大小
C．丙实验通过海绵形变程度判断压力作用效果
D．丁实验用磁感线描述磁场
21．2024年4月20日，乒乓球世界杯已经决出四强，林高远迎战张本智和。下列说法正确的是（ ）
A．林高远的鞋底凹凸不平，有利于增大摩擦力
B．林高远扣球时，球拍对乒乓球的作用力大于乒乓球对球拍的作用力
C．乒乓球离开球拍后仍能继续前进，是由于受到了惯性力的作用
D．乒乓球在水平桌面继续滚动的过程中，摩擦力和机械能均保持不变
22．神舟二十号载人飞船发射于今年4月24日取得圆满成功。当运载火箭加速升空时，下列分析正确的是（ ）
A．动能和势能相互转化，火箭的机械能守恒
B．总质量逐渐减少，火箭的惯性减小
C．火箭受到的推力等于重力，处于平衡状态
D．燃料的热值较低，需要足够的燃料
23．2025年亚冬会在哈尔滨顺利闭幕，如图为跳台滑雪运动示意图，虚线表示运动员从助滑开始，直到下落至着陆坡的运动轨迹。在运动过程中，下列说法正确的是 （ ）
A．运动员从A 到B的过程中速度逐渐增大
B．运动员从 B到C的过程中动能不变
C．运动员在A 点和C 点的重力势能相等
D．整个滑行过程中，运动员的机械能守恒
24．如图为某次跳台滑雪比赛中运动员的运动轨迹，运动员从A点出发，最终在E点停下。不计空气阻力时，运动员的各类能量大致变化情况如下图所示，分析正确的是 （ ）
A． B．
C． D．
重难突破练（检测时间：10分钟）
25．如图所示，单摆小球从左侧A点由静止释放经过最低点B然后到达右侧最高点C点(忽略绳子形变)。
（1）小球摆动到 点时动能最大；
（2）若小球到达C点时，所受的外力突然全部消失，则小球将 。
（3）由图分析可知，小球从A点运动到C点过程中，机械能 (选填“守恒”或“不守恒”)。
26．在某次跳伞训练过程中，一体重为500牛的运动员从空中悬停的直升机上由静止开始竖直跳下，速度与时间的关系如图，经15秒下落210米后，开始做匀速直线运动直至落地，整个过程用时30秒，跳伞装备重力忽略不计。
（1）在这个过程中运动员的机械能 (选填“变小”、“变大”)；
（2）15秒至30秒运动员受到的重力 阻力(选填“大于”、“小于”或“等于”)；
（3）前15秒运动员重力做功的功率为 瓦。
27．某公司采用无人机送货，如图(不计空气阻力)。无人机质量为 3kg，包裹的质量为5kg。当无人机匀速上升时，升力 (选填“大于” “等于” “小于”)总重力；包裹匀速上升时，其机械能 ，以无人机为参照物，包裹是 的。
28．某游客参加蹦极挑战，从开始自由下落至第1次到达最低点的过程中，下落速度与时间关系如图甲，若该过程中蹦极绳的弹力与时间的关系如图乙（忽略空气阻力）。t1至t2过程中，游客速度继续增大的原因是自身重力 （选填“>”、“＜”或“＝”）游客受到的拉力，t2至t3过程中，游客和蹦极绳之间的能量转化情况是 。
29．某学校科技节推出了一种新型保龄球游戏，参赛者将保龄球从一个斜坡上由静止释放，滚上另一个斜坡后撞击斜坡上的塑料瓶，撞倒塑料瓶数量多者获胜。小明提出疑问：保龄球撞倒塑料瓶的数量是否与斜坡倾角大小θ有关 于是设计了如图甲所示的装置。
（1）若不考虑阻力，保龄球在左侧斜坡下滑过程中机械能 (填“增大”“减小”或“不变”)。
（2）为保证每次保龄球冲上右侧斜坡的初速度不变，小明的做法是 。
（3）经过多次实验得到数据如图乙。小明判断将斜坡放平(θ=0°)，保龄球撞击的塑料瓶数量最多，其依据是 。
（4）若将保龄球置于Q 点由静止释放，请分析是否能完成以上实验，并说明理由： 。
30．如图甲所示是我们常见的按压式圆珠笔。小明利用圆珠笔开展了以下实验研究。
实验一：研究弹簧弹力与压缩量的关系(如图乙)，实验数据记录如下表：
序号 钩码质量(g) 弹簧压缩量x(mm) 弹簧弹力F(N) k
1 50 2 0.5 0.25
2 100 4 1 0.25
实验二：研究影响弹簧弹性势能的因素。先将笔倒立向下按压一定程度然后放开，笔将向上弹起一定的高度。某次弹跳过程可以分为三个阶段： (如图丙)
①把笔竖直倒立于水平硬桌面，下压外壳使其下端接触桌面(见位置a)；
②由静止释放，外壳竖直上升，弹簧恢复到原长(见位置b)；
③笔继续上升到离桌面2厘米的最高处(见位置c)开始下落。
（1） 实验一表中的“k”应该填入的项目是： (选填“F/x”或“x/F”)；小明由实验一表格数据就得出了弹簧弹力与压缩量的关系是否正确，请说明理由 。
（2）实验二的笔在上升过程中，笔的外壳的最大速度处于位置 之间(选填“ab”或“bc”)。
（3）实验二通过测量 研究弹簧弹性势能的大小(选填“笔上升的最大高度”或“笔的质量”)。
31．某兴趣小组将一张硬卡片对折，在开口的一边剪两个小豁口A 和B，然后套上橡皮筋，将卡片反过来，把它放在桌面上用手向下压，使橡皮筋伸长，迅速松开手，做成了一个会跳的卡片，如图所示。为了探究卡片跳起的高度与哪些因素有关，该兴趣小组提出了如下猜想：
A与卡片的质量有关
B与橡皮筋的形变量有关
为了验证猜想，小组选用几根相同的橡皮筋和几张相同材料的卡片进行实验。
（1）探究跳起高度与质量是否有关，应选择质量不同的卡片，分别套上相同的橡皮筋，操作中将卡片反过来，每次把它在桌面上用手压平的目的是
（2）经过多次重复实验，发现厚卡片弹起的高度较低，那是因为
（3）为了探究卡片的跳起高度与橡皮筋的形变量是否有关，请你为该小组提供使橡皮筋形变量不同的一种方法：
（4）在某次实验中，人将放在桌上的卡片用手压平，这个过程人做功为 卡片从最高点下落到桌面重力做功为 W2，则W1 W2(选填“大于”“等于”或“小于”)。
32．小科在参观科技馆时看到一种有趣的科学玩具——牛顿摆，如图甲所示，它由支架、细线和5个完全相同的钢球组成，每个钢球通过两根无弹性细线固定在支架上，并紧挨着排列在同一水平线上。拉起最左侧的钢球，释放后，它像单摆一样向右摆动撞击相邻钢球，仅把最右侧的钢球撞出，其他球几乎静止不动。为什么碰撞后仅有一个球摆动，而其余球仍然保持静止？小科进行了如下探究：
【提出问题】被撞而摆动的钢球数量与哪些因素有关？
【建立假设】被撞而摆动的钢球数量与撞击球撞击时的速度大小有关。
【实验验证】将牛顿摆等效为单摆模型，如图乙所示是一个钢球撞击其它钢球的情形，五个钢球自左向右标为球。若不考虑能量损失，请回答下列问题：
（1）将A球作为撞击球拉至一定的高度（保持细线绷直），静止释放后，A球向右摆动过程中，将 能转化为动能。
（2）为了改变撞击球撞击时的速度，进行的操作是： 。释放后，当钢球发生碰撞时，仅有E球被撞出。
（3）重复上述步骤，当钢球发生碰撞时，都仅有E球被撞出。由此可判断：被撞而摆动的钢球数量与撞击球撞击时的速度 （填“有关”或“无关”）。
（4）针对小科提出的问题，利用此实验装置还可验证的假设是 。
33．小金探究重力势能大小与物体质量和高度的关系，实验装置如图甲所示(摩擦力忽略不计)。
（1）将铁球从斜面静止释放后，滚动到水平面压缩弹簧，记录相关数据。铁球重力势能的大小可以用 来反映；
（2）将同一铁球先后从同一斜面的不同高度 处静止释放；弹簧被压组后的长度分别为 能得出的结论是 ；
（3）若要利用实验中的斜面和弹簧探究重力势能大小与物体质量的关系，请简要写出你的设计思路： ；
（4）结合本实验和所学知识，分析图乙所示的水坝，在 位置(选填“C”或“D”)更适合打通管道安装发电机。
34．在做“验证重力势能大小与质量的关系”实验时，小明的实验步骤如下：
①在一个铝盘中放入一定厚度的细沙；
②选择材质相同的三个金属小球；
③将一根刻度尺竖直立在细沙上，在一定高度自由释放小球，观察被金属小球撞击后的沙坑深度；
④抹平细沙后，更换质量不同的小球，重复步骤③；
⑤观察并记录实验现象，填入下表，得出实验结论。
金属小球 下落高度 小球质量 沙坑深度
A 20cm m1 较深
B 20cm m2 深
C 20cm m3 浅
（1）本实验通过 比较小球间的重力势能的大小。
（2）款式甲为实心小球，款式乙为空心小球。小明认为该实验应选择乙款金属小球进行实验，理由是 。
（3）据表分析，三个金属小球m、m2、m3之间的大小关系为 。
（4）小明思考能否用弹性海绵代替细沙来进行实验，请简要说明你的想法及理由 。
35．小金在观看台球比赛时发现：有时运动的白球去撞击一个静止的球后，白球会立即静止在碰撞时的位置，而被撞的球似乎接替了白球，沿白球原来的运动方向，以几乎相同的速度向前运动。
该同学想：白球碰撞后立即静止，被撞的球是以白球撞前相同大小的速度运动出去的吗
他设计了下述实验方案：将一个两端翘起、中间水平的轨道固定在水平桌面上，取两个相同的台球A、B，A球置于轨道左端斜面上某处，测出该点到水平桌面的高度h1，如图乙所示。释放A球，A球向前运动并冲上轨道右端斜面能到达的最高点，测出该点的高度h2。再将A球置于轨道左端斜面上同一处静止，将B球静置于轨道的水平部分，如图丙所示。释放A球，A球撞击B球后，A球静止，B球向前运动并冲上轨道右端斜面能到达的最高点，测出该点的高度h3通过比较h2与h3的大小关系即可作出判断。
（1）B球由静止变为运动是因为B 球在碰撞中获得了 ；
（2）vA表示碰撞前瞬间A球运动速度，vB表示B球被撞后开始运动的速度。若vA=vB，则h2，h3的大小关系是 ；
（3）在实际实验中，测出的h2，h3总小于h1，则导致这一现象的原因 ；
（4）分析实验之后，小金改用摩擦更小的实验装置重复实验，预测h2'，h3'的值将 (选填“大于”“小于”或“等于”)原先测定的值。
通过实验查阅资料，他发现只有当体积和质量均相同的两球，而且球心在同一直线上相碰时，才可能出现上述现象。
36．兴趣小组的同学认为车祸的危害程度与汽车的动能大小有关，那么汽车的动能大小又与哪些因素有关呢 于是他们进行了如下探究：
（1）【猜想假设】小萍看到路边的交通警示标语写着“十次车祸九次快；安全驾驶莫超载”，她猜想：汽车的动能可能跟 有关：
（2）【进行实验】他们做了如图所示的三次实验。其中甲、乙两图，小球从同一高度下落是为了控制 相同；实验中是通过比较木块在水平桌面上运动路程长短来判断小球的动能大小，这种科学方法是 。
（3）【实践应用】用 两图的实验现象所得到的结论，可以解释汽车超速行驶时危险性大的原因。
37．在“探究动能大小与速度的关系”的实验中，小明将质量为m1的小球从斜面上的A点静止释放，少球沿斜面滚下后撞击水平面上的木块，将木块推至虚线位置(如图甲)。然后选择小球从相应的高度静止释放，小球将木块分别推至如图乙和图丙所示的虚线位置。
（1）实验中，小明通过 比较小球动能的大小。
（2）请选择图丁中的器材，在乙图和丙图中斜面的相应位置上，用画图形式将实验补充完整 .
（3）小科用图戊所示装置来探究，他将小球从斜面(表面光滑)的不同高度释放..并记录数据如下表：
组别 1 2 3 4
小球质量/克 4 4 8 36
小球下滑高度/厘米 5 20 ! 20
弹簧的最大压缩长度/厘米 4 8 8 24
根据表中数据，推测第3组时，小球下滑高度为 厘米。
综合拓展练（检测时间：15分钟）
38． 模拟实验有简化研究场景的作用。为探究跳台滑雪运动中，跳台高度与运动员落地速度之间的关系，科学兴趣小组开展了模拟实验，如图1所示。
[实验器材] ①高度可调节的光滑斜面轨道(模拟跳台)；②小球(模拟运动员)；③水平光滑轨道(与斜面轨道底部平滑连接)；④两个光电门传感器(用于测量小球通过时间)。
[实验步骤]
a.在水平轨道安装两个间距为s 的光电门；
b.将斜面轨道调整至高度
c.让小球从斜面顶端由静止释放，记录小球通过光电门1 和光电门2 的时间为t1和
d.计算小球在水平轨道上两光电门间的平均速度v，作为运动员落地速度；
e.依次将斜面轨道高度调整为 重复步骤c和d；
请回答：
（1）实验中，计算小球平均速度 v的表达式是 。
（2）若用 分别表示轨道高度为h1、h2、h3时对应的小球平均速度，则支持实验结论为“跳台高度越高，运动员的落地速度越大”的实验结果是 。
（3）从能量转化角度分析，跳台高度越高，运动员的落地速度越大”的原因是 。
（4）如图2为跳台滑雪运动员在空中“飞行”的场景，采用“滑雪板并拢，人体呈拱形”的姿势可以让气体经过时，上方的气流速度相比下方会大一些，从而使运动员在空中滑行更远的距离。这其中蕴含的科学原理是 。
39．在探究物体动能大小与质量的关系时，课本方案为：让不同质量的小钢球从同一斜面上相同高度处分别由静止开始沿斜面滚下，比较木块被小钢球推出的距离大小。
（1）小金认为课本方案难以操作，将斜面和水平面都改成了滑轨，将木块换成圆柱体块，方案迭代为1.0。这样改进的优点是 ；实验过程中，若圆柱体块滑出滑轨，可以如何改进实验 ；
（2）小科质疑：不同质量的小钢球从同一倾斜滑轨上相同高度由静止滚下，到达底部时速度真的相同吗？她在倾斜滑轨的底部安装光控灯（当球滚过时，光控灯会亮起），进行三轨同步实验，方案迭代为2.0。利用分割槽使三个不同质量的小钢球分别从三个相同倾斜轨道的同一高度由静止同时滚下，若出现 的现象，说明三个小球到达斜面底部时速度相同；
（3）实验发现，不同质量的小钢球到达斜面底部时速度并不相同，查阅资料后发现是由于小钢球体积不同所导致。如何在改变小钢球质量的情况下控制其体积不变，你的方法是 。
40．2025年4月20日，我国自主研发的大型水陆两栖飞机 AG600 获得民航局颁发的型号合格证，具备进入市场的资格。AG600 主要用于大型灭火和水上救援，可以从地面和水面起飞和降落。其最大起飞质量为 60 吨，可载水12吨。(湖水的密度取1.0×103千克/立方米)
（1）AG600起飞时发动机通过螺旋桨向后喷气，从而使飞机向前加速，这里涉及的科学原理是 (写出一条即可)。
（2）AG600在投水灭火过程中，若保持一定高度匀速飞行，则下列图中符合这过程中飞机的各项能量随时间变化的是____(填字母)。
A． B．
C． D．
（3）AG600蓄满水后达到最大起飞质量，若它此时静止漂浮在湖面上，请计算其排开湖水的体积。(写出计算过程)
41．“升船机”是利用机械装置升降船舶以克服航道中水位落差的通航建筑物。如图所示为一类利用水力作为主要动力的升船机原理图。图中的滑轮和平衡桶完全相同，钢绳质量及一切摩擦不计。请回答：
（1）进水阀门打开，排水阀门关闭，则承船箱将 (选填“上升”、 “不降”或“静上”)
（2）原理图中滑轮的作用是 。
（3）承船箱载着船舶匀速上升过程中，此时船舶的机械能将如何变化.请做出判断，并说明理由 。
（4）若两边竖井各只有一个相同的平衡桶，每个平衡桶的质量为60吨，且其水下部分体积均为10立方米，则此时“升船机”可以匀速升降的货物总重力(包括承船箱及其内部的水和船舶的重力)为多少 (ρ水
42．(9分)神舟十八号在酒泉卫星发射中心成功发射，展示了中国在航天技术方面的显著成就。此次神舟十八号实施了国内首次在轨水生生态研究项目，斑马鱼和金鱼藻等组成的封闭的小型生态系统装置进入太空，实现中国在太空培养脊椎动物的突破。
（1）燃料的选择对于飞船的性能和安全性具有至关重要的作用，偏二甲肼C2H8N2与 N2O4气体在一定条件反应可以释放巨大的能量，该反应的化学方程式为 ，X所表示的化学式是 。
（2）斑马鱼因为身体两侧具有形似斑马的条状花纹(如图甲所示)而得名，从遗传学的角度，斑马鱼的身体上具有条状花纹这一性状是由 控制的。斑马鱼属于该生态系统成分中的 。
（3）神舟十八号为多级运载火箭(如图乙所示)，多级火箭在飞行过程中会将空的燃料仓抛弃，在燃料总量相同的情况下，多级火箭比单级火箭能获得更大的速度，请从能量转化的角度解释其中的科学原理。
43．在南美洲热带雨林中，生长着一种奇特的植物，其种子包裹在形似“弹簧”的荚果中(如图1)。荚果表面覆盖着遇水会膨胀的特殊纤维，且荚果两端尖锐。请回答：
（1）在长期进化过程中，该植物的荚果形成了“弹射播种”机制以适应雨林环境，这是 的结果。
（2）荚果在成熟时，内部压力增大，利用“弹簧”结构将种子斜向上弹射出去。种子在空中飞行时，重力势能大小的变化情况为 。
（3）受该荚果“弹射播种”机制和特殊纤维的启发，科研团队设计出一种新型救灾物资投放装置(如图2)。该装置外壳采用类似荚果纤维的可降解材料，内部采用弹簧结构储存能量。
①在制作可降解外壳时，选用的材料能与空气中的氧气发生缓慢氧化反应，逐渐分解产生CO2和H2O，由此可以推测该材料中一定含有 元素。
②从环境保护和资源利用的角度分析，这种以可降解材料和弹簧结构设计的救灾物资投放装置，相比传统的金属或塑料投放装置，具有的优势有 (写出一条)。
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