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力学选择填空 类型五 机械能及其转化
第一步：明确研究对象和所要研究的过程
第二步：明确物体在起始和最终状态的位置、质量、速度是否发生变化
第三步：根据动、势能的影响因素判断动、势能是否发生变化
（1）判断速度的变化：“匀速”（速度不变）“加速”（速度变大）“减速或刹车”（速度变小）
（2）判断高度的变化：“上升”（高度变大）“下降或下滑”（高度变小）“近地点”（高度小）“远地点”（高度大）
（3）判断质量的变化：“投放救灾物资的飞机”“正在洒水的洒水车”（质量均减小）
（4）判断机械能变化：“光滑”（无摩擦力做功，机械能不变）“粗糙”（克服摩擦做功，机械能减少）
1．科技赋能正深刻改变着传统农业的生产方式，大大减轻了农民的负担，提高了生产效率。如图所示，一架无人机正在进行农药喷洒作业，随着农药的减少，下列情形中无人机（包括水箱和箱中农药）的机械能可能保持不变的是（ ）
A．水平向前匀速飞行 B．竖直向下匀速飞行
C．斜向上匀速飞行 D．斜向下匀速飞行
【答案】C
【知识点】物体运动过程中各种机械能的变化情况、重力势能的概念及影响因素、动能的概念、影响动能的因素
【详解】无人机正在进行农药喷洒作业，随着农药的减少，质量减小，而做匀速运动时，其动能减小。要机械能不变，则必须增大重力势能，而质量减小，则高度必须增大，才有可能增大重力势能，因而斜向上匀速飞行时，机械能可能保持不变。故C符合题意，ABD不符合题意。
故选C。
2．运动员郑钦文在巴黎奥运会上为我国赢得了首枚奥运网球单打项目金牌。某次发球，她在点将球击出，击球后网球运动的频闪照片如图所示，球触地弹起后运动的最高点为，触地过程中有一部分机械能转化成了内能，点与点等高，则（ ）
A．网球在点的动能为零
B．网球在点的机械能等于在点的机械能
C．网球在点的动能大于在点的动能
D．网球由点运动到点，减小的重力势能全部转化为动能
【答案】C
【知识点】机械能与其他形式能的转化、动能的概念、影响动能的因素
【详解】A．网球在a点被击出时，已经具有了向前运动的速度，而动能的大小与物体的质量和速度有关，速度不为零则动能不为零，所以网球在a点的动能不为零，故A不符合题意；
B．题目中提到网球触地过程中有一部分机械能转化成了内能，这意味着机械能会有损失。b点在网球触地前，c点在网球触地弹起后，由于触地时机械能减少，且b点与c点等高，则重力势能相同，由于b点的机械能等于动能与重力势能之和，则b点的机械能大于c点的机械能，故B不符合题意；
C．b点与c点等高，根据重力势能的影响因素质量和高度，可知网球在b点和c点的重力势能相等。又因为触地过程中机械能有损失，所以b点的机械能大于c点的机械能。根据机械能等于动能与重力势能之和，重力势能相等时，机械能大的动能也大，因此网球在b点的动能大于在c点的动能，故C符合题意；
D．网球由a点运动到c点的过程中，首先从a点到触地点，重力势能部分转化为动能，但同时会克服空气阻力做功，有一部分机械能转化为内能；触地时，又有一部分机械能转化为内能；触地弹起后到c点，动能部分转化为重力势能，同样会克服空气阻力损失部分机械能，所以减小的重力势能并没有全部转化为动能，故D不符合题意。
故选C。
3．以下过程忽略空气作用力。如图1物体从A点水平飞出，先碰B点，再至C点，后沿水平面滑到F点。从离开A点到碰B点前的过程，物体的机械能______，动能______。据图2数据，碰撞B点过程损失的机械能为______J。
【答案】 不变 增大 80
【知识点】辨析物体的机械能是否发生变化、物体运动过程中各种机械能的变化情况
【详解】[1][2]从离开A点到碰B点前的过程中忽略空气阻力，没有外力对物体做功，故机械能不变。物体的质量不变，高度下降，速度增大，重力势能减小，动能增大。
[3]碰撞前的机械能为
碰撞后的机械能为
碰撞B点过程损失的机械能为
4．如图所示是荡秋千的简化模型。摆球从A点由静止释放，到达D点后返回①，B、C两点等高②。下列说法正确的是（ ）
A．摆球在B、C两点时的动能相等
B．摆球在A、D两点的机械能相等
C．摆球从B点到O点的过程中动能增大
D．摆球从O点到C点的过程中重力势能减小
【答案】C
【知识点】物体运动过程中各种机械能的变化情况
【详解】A．由于摆球与空气之间有摩擦，它在摆动的过程中，机械能转化为内能，机械能会逐渐减小；摆球在B、C两点高度相同，重力势能相同，B点的机械能大于C点的机械能，摆球B点的动能大于C点的动能，A错误；
B．结合以上分析，摆球在A点的机械能大于D点的机械能，B错误；
C．摆球从B点到O点的过程中，质量不变，高度减小，重力势能减小，速度增大，动能增大，C正确；
D．摆球从O点到C点的过程中，质量不变，高度增加，重力势能增大，D错误。
故选C。
①A点速度为零，动能为零，高度最高，重力势能最大；D点速度为零，动能为零，位置低于A点，机械能不守恒
②B、C重力势能相等
③O点高度最低，速度最大
5．如题图所示，不可伸长的轻绳一端固定在O点，另一端系一小球，O点正下方P点固定一个钉子，小球由A点自由释放。不考虑空气阻力，小球从A点到1点的过程中重力势能转化为______，摆到右侧最高点的位置是图中的______点，在这一点静止时，球______（选填“受”或“不受”）平衡力。
【答案】 动能 3 不受
【知识点】机械能守恒的条件、二力或多力平衡问题、物体运动过程中各种机械能的变化情况
【详解】[1]小球从A点到1点高度降低，速度变大，重力势能变小，动能变大，重力势能转化为动能。
[2]不考虑空气阻力，根据机械能守恒，小球能到达的最高点是动能为零的位置，而初始时动能也为零，所以能到达的最高点必然是与A点相同的高度，即3点。
[3]当小球在3点时，瞬间静止，此时小球受到重力和绳对小球的拉力，这两个力不在一条直线上，所以不是一对平衡力。
6．如图甲所示，轻弹簧竖直固定在水平面上，时刻，将一重为G的金属小球从弹簧正上方某一高度处静止释放，小球落到弹簧上压缩弹簧到最低点，然后被弹簧弹起，上升到一定高度后再下落，如此反复，通过安装在弹簧下端的压力传感器，测出这一过程弹簧弹力F随时间t变化的图象如图乙所示，则（ ）
A．时刻小球的动能最大
B．时刻小球的重力势能最大
C．时刻小球的机械能等于时刻小球的机械能
D．从开始下落到第一次到达最低点，小球内能的增加量小于这两个时刻小球机械能的减少量
【答案】D
【知识点】物体运动过程中各种机械能的变化情况
【详解】AB．t1时刻小球刚与弹簧接触，与弹簧接触后，开始一段时间内弹力小于重力，则小球仍然向下做加速运动，其动能变大，刚释放时高度最高，重力势能最大，故AB不符合题意；
C．时刻弹簧具有弹性势能，时刻弹簧没有弹簧弹性势能，所以小球机械能变小，故C不符合题意；
D．从开始下落到第一次到达最低点，这两个时刻小球机械能的减少量等于弹簧弹性势能增加量和小球内能增加量，故小球内能的增加量小于这两个时刻小球机械能的减少量，故D符合题意。
故选D。
①时刻小球刚接触弹簧，时刻弹簧弹力最大，此时小球压缩弹簧到最低点，时刻小球受到的弹力为0
②压力传感器受到的力越来越小，说明整个过程机械能不守恒
7．如图甲所示，轻弹簧竖直固定在水平面上。t=0时刻，将重为G的金属小球从弹簧正上方某一高度处由静止释放，小球落到弹簧上压缩弹簧到最低点，然后被弹簧弹起，上升到一定高度后再下落，如此反复。通过安装在弹簧下端的压力传感器，测出这一过程弹簧弹力F随时间t变化的图像如图乙所示。如图乙所示，时间内，小球的动能变化情况是______，时间内，小球增加的动能______（选填“大于”“小于”或“等于”）弹簧减少的弹性势能，时刻小球处于______（选填“平衡”或“非平衡”）状态。
【答案】 先增大后减小 小于 非平衡
【知识点】物体运动过程中各种机械能的变化情况、辨析物体的机械能是否发生变化、二力或多力平衡问题、力与运动的关系
【详解】[1] 在时间段内，小球由高处下落，时刻小球受到的弹力为0，小球仍然向下加速运动（v变大），其动能变大，当弹力等于重力时，速度最大，动能最大；此后弹力大于重力，小球向下减速运动（v变小），动能减小；时刻弹簧的弹力最大，则弹簧的压缩量最大，小球运动到最低点，速度为0，动能为0；因此时间内，小球的动能变化情况是先增大后减小。
[2]时间内，弹簧的弹力逐渐减小，是小球被弹起直至离开弹簧的过程，此过程中小球和弹簧组成的整体机械能不守恒，所以小球增加的动能与重力势能之和小于弹簧减少的弹性势能。
[3]时刻，小球受到的弹力刚好为0，小球在重力作用下减速运动，故处于非平衡状态。
1．许多卫星绕地球沿椭圆轨道运动，当卫星从近地点向远地点运动的过程中（ ）
A．动能增大，势能增大 B．动能减小，势能增大
C．动能增大，势能减小 D．动能减小，势能减小
【答案】B
【知识点】人造卫星、天体运动等的能量转化
【详解】当卫星从近地点向远地点运动的过程中，动能转化为重力势能，动能减小，重力势能增大，机械能不变。
故选B。
2．（多选）设一雨滴从高空由静止竖直下落，从开始下落计时，一段时间内雨滴所受合力随时间变化的关系如图所示。整个过程仅考虑雨滴受重力和空气阻力作用，忽略雨滴质量变化，下列判断正确的是（ ）
A．0~t1时间内，雨滴所受空气阻力逐渐增大
B．t1时刻雨滴所受空气阻力大小为F2
C．0~t1时间内，雨滴的动能保持不变
D．0~t1时间内，雨滴的机械能逐渐减小
【答案】AD
【知识点】动能的概念、影响动能的因素、辨析物体的机械能是否发生变化、根据s-t图像比较多个物体的运动情况
【详解】A．整个过程仅考虑雨滴受重力和空气阻力作用，重力竖直向下，阻力竖直向上，合力为，根据图像可知0~t1时间内合力逐渐减小，因为雨滴质量变化忽略不计，即雨滴重力不变，所以造成合力变小的原因是0~t1时间内雨滴所受空气阻力逐渐增大，故A正确；
B．t1时刻雨滴所受合力大小为F2，受到的空气阻力大小为，故B错误；
C．0~t1时间内，雨滴受到的空气阻力发生变化，速度也发生变化，所以雨滴的动能改变，故C错误；
D．力的方向与运动方向相反，克服空气阻力也做功，会消耗机械能，因此0~t1时间内，雨滴的机械能逐渐减小，故D正确。
故选AD。
3．（多选）蹦床属于体操运动的一种，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，关于运动员该过程分析正确的是（ ）
A．下落过程中，到达B点时动能最大
B．在最低点C时，受到非平衡力的作用
C．从B点下落到C点的过程中，所受合力先变小后变大
D．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】BC
【知识点】物体运动过程中各种机械能的变化情况
【详解】A．下落过程中，从A到B是自由下落，重力势能转化为动能，速度增大，从B点向下运动，速度还要继续增大，B点时速度并非最大，B点动能并非最大。从B到C，蹦床弹力逐渐增大，当弹力小于重力时，合力向下，速度仍增大；当弹力等于重力时，速度最大，动能最大，此点在B、C之间，而非B点，故A错误；
C．从B到C，弹力逐渐增大，弹力小于重力时，合力，随增大，合力变小；当弹力等于重力时，合力为0，速度最大；弹力大于重力时，合力，随增大，合力变大，因此合力先变小后变大，故C正确；
B．在最低点C时，运动员速度为0，但蹦床弹力大于重力，合力向上，处于非平衡状态，受非平衡力作用，故B正确；
D．从B到C，运动员高度降低，重力势能减少，速度变化（动能变化），同时蹦床弹性势能增加，是重力势能和动能共同转化为弹性势能，而非“只有动能转化”，故D错误。
故选BC。
4．某一小球从斜坡上的a点由静止释放，下滑轨迹如图所示，b点和d点处于同一水平面。不计空气阻力，那么小球在b点的速度______（选填“大于”、“小于”或“等于”）在d点的速度，理由是______。
【答案】 大于 见解析
【知识点】物体运动过程中各种机械能的变化情况
【详解】[1][2]小球在滑动的过程中存在摩擦，需要克服摩擦做功，所以b点的机械能大于d点的机械能, 机械能为动能与势能的总和；由于b、d两点的高度相同，重力势能相同，则b点的动能要大于d点的动能，所以在b点的速度大于在d点的速度。
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力学选择填空 类型五 机械能及其转化
第一步：明确研究对象和所要研究的过程
第二步：明确物体在起始和最终状态的位置、质量、速度是否发生变化
第三步：根据动、势能的影响因素判断动、势能是否发生变化
（1）判断速度的变化：“匀速”（速度不变）“加速”（速度变大）“减速或刹车”（速度变小）
（2）判断高度的变化：“上升”（高度变大）“下降或下滑”（高度变小）“近地点”（高度小）“远地点”（高度大）
（3）判断质量的变化：“投放救灾物资的飞机”“正在洒水的洒水车”（质量均减小）
（4）判断机械能变化：“光滑”（无摩擦力做功，机械能不变）“粗糙”（克服摩擦做功，机械能减少）
1．科技赋能正深刻改变着传统农业的生产方式，大大减轻了农民的负担，提高了生产效率。如图所示，一架无人机正在进行农药喷洒作业，随着农药的减少，下列情形中无人机（包括水箱和箱中农药）的机械能可能保持不变的是（ ）
A．水平向前匀速飞行 B．竖直向下匀速飞行
C．斜向上匀速飞行 D．斜向下匀速飞行
2．运动员郑钦文在巴黎奥运会上为我国赢得了首枚奥运网球单打项目金牌。某次发球，她在点将球击出，击球后网球运动的频闪照片如图所示，球触地弹起后运动的最高点为，触地过程中有一部分机械能转化成了内能，点与点等高，则（ ）
A．网球在点的动能为零
B．网球在点的机械能等于在点的机械能
C．网球在点的动能大于在点的动能
D．网球由点运动到点，减小的重力势能全部转化为动能
3．以下过程忽略空气作用力。如图1物体从A点水平飞出，先碰B点，再至C点，后沿水平面滑到F点。从离开A点到碰B点前的过程，物体的机械能______，动能______。据图2数据，碰撞B点过程损失的机械能为______J。
4．如图所示是荡秋千的简化模型。摆球从A点由静止释放，到达D点后返回①，B、C两点等高②。下列说法正确的是（ ）
A．摆球在B、C两点时的动能相等
B．摆球在A、D两点的机械能相等
C．摆球从B点到O点的过程中动能增大
D．摆球从O点到C点的过程中重力势能减小
①A点速度为零，动能为零，高度最高，重力势能最大；D点速度为零，动能为零，位置低于A点，机械能不守恒
②B、C重力势能相等
③O点高度最低，速度最大
5．如题图所示，不可伸长的轻绳一端固定在O点，另一端系一小球，O点正下方P点固定一个钉子，小球由A点自由释放。不考虑空气阻力，小球从A点到1点的过程中重力势能转化为______，摆到右侧最高点的位置是图中的______点，在这一点静止时，球______（选填“受”或“不受”）平衡力。
6．如图甲所示，轻弹簧竖直固定在水平面上，时刻，将一重为G的金属小球从弹簧正上方某一高度处静止释放，小球落到弹簧上压缩弹簧到最低点，然后被弹簧弹起，上升到一定高度后再下落，如此反复，通过安装在弹簧下端的压力传感器，测出这一过程弹簧弹力F随时间t变化的图象如图乙所示，则（ ）
A．时刻小球的动能最大
B．时刻小球的重力势能最大
C．时刻小球的机械能等于时刻小球的机械能
D．从开始下落到第一次到达最低点，小球内能的增加量小于这两个时刻小球机械能的减少量
①时刻小球刚接触弹簧，时刻弹簧弹力最大，此时小球压缩弹簧到最低点，时刻小球受到的弹力为0
②压力传感器受到的力越来越小，说明整个过程机械能不守恒
7．如图甲所示，轻弹簧竖直固定在水平面上。t=0时刻，将重为G的金属小球从弹簧正上方某一高度处由静止释放，小球落到弹簧上压缩弹簧到最低点，然后被弹簧弹起，上升到一定高度后再下落，如此反复。通过安装在弹簧下端的压力传感器，测出这一过程弹簧弹力F随时间t变化的图像如图乙所示。如图乙所示，时间内，小球的动能变化情况是______，时间内，小球增加的动能______（选填“大于”“小于”或“等于”）弹簧减少的弹性势能，时刻小球处于______（选填“平衡”或“非平衡”）状态。
1．许多卫星绕地球沿椭圆轨道运动，当卫星从近地点向远地点运动的过程中（ ）
A．动能增大，势能增大 B．动能减小，势能增大
C．动能增大，势能减小 D．动能减小，势能减小
2．（多选）设一雨滴从高空由静止竖直下落，从开始下落计时，一段时间内雨滴所受合力随时间变化的关系如图所示。整个过程仅考虑雨滴受重力和空气阻力作用，忽略雨滴质量变化，下列判断正确的是（ ）
A．0~t1时间内，雨滴所受空气阻力逐渐增大
B．t1时刻雨滴所受空气阻力大小为F2
C．0~t1时间内，雨滴的动能保持不变
D．0~t1时间内，雨滴的机械能逐渐减小
3．（多选）蹦床属于体操运动的一种，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，关于运动员该过程分析正确的是（ ）
A．下落过程中，到达B点时动能最大
B．在最低点C时，受到非平衡力的作用
C．从B点下落到C点的过程中，所受合力先变小后变大
D．从B点下落到C点的过程中，只有动能转化为弹性势能
4．某一小球从斜坡上的a点由静止释放，下滑轨迹如图所示，b点和d点处于同一水平面。不计空气阻力，那么小球在b点的速度______（选填“大于”、“小于”或“等于”）在d点的速度，理由是______。
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