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第十一章:功和机械能第四节:机械能及其转化同步练习
一.选择题(共15小题)
1.下列有关机械能及其转化的说法正确的是( )
A.弯弓射箭,箭的动能转化为弓的弹性势能
B.拦河大坝使上游的水位升高,提高了水的重力势能
C.蹦床运动员从高处落下,其动能转化为重力势能
D.人造卫星从近地点飞向远地点时势能减小,动能增大
2.为应对复杂的国际形势,满足国防需要,辽宁舰航母上的国产新型舰载机歼﹣15战机,不惜大量耗油昼夜加紧训练,战机飞离甲板后,下列说法不正确的是( )
A.歼﹣15战机的质量不变,机械能增大
B.辽宁舰底部所受水的压强变小
C.辽宁舰所受的浮力变小
D.歼﹣15战机的升力的产生是因为流体压强与流速的关系
3.行驶在高速公路上的小汽车,司机突然发现刹车失灵,为了避险,将车开上铺有碎石且沿山坡向上的避险车道,最终停下。下列说法正确的是( )
A.上坡过程中,小汽车的机械能保持不变 B.小汽车停下后,不再具有惯性
C.上坡过程中,小汽车处于平衡状态 D.上坡过程中,小汽车动能减小,重力势能增加
4.蹦床运动逐渐进入了大众生活。下列有关对蹦床者的分析,正确的是( )
A.下落到与蹦床接触的瞬间时,动能最大
B.被蹦床弹起的过程中,弹性势能转化为重力势能
C.从接触蹦床到下落至最低处的过程中,弹性势能转化为动能
D.在空中上升过程中,动能转化为重力势能
4题 5题 6题
5.如图是网球运动员挥拍击球的瞬间,下列说法正确的是( )
A.网球在下落的过程中,重力势能转化为动能
B.网球在空中运动的过程中,受到平衡力的作用
C.球拍的网面凹陷,说明力可以改变物体的运动状态
D.网球在惯性的作用下,向前运动
6.把一个铁锁用绳子悬挂起来,将铁锁拉到自己的鼻子附近,稳定后松手,铁锁向前摆去,如图所示。下列说法中正确的是( )
A.铁锁摆回时会打到鼻子
B.铁锁在摆动过程中动能与重力势能可以相互转化
C.铁锁由高处摆到低处的过程中动能转化为重力势能
D.铁锁上升的最大高度逐次降低,是由于受到重力作用
7.空中运动的足球会落向地面,然后在草坪上继续运动一段距离,最终停下来。对于这一些现象,以下分析正确的是( )
A.如果足球在运动时,突然不受任何力的作用,足球会静止
B.足球下落过程中重力势能转化为动能
C.足球在草坪上继续运动是因为足球受到惯性作用
D.足球最终能停下来是因为摩擦力大于惯性
8.高空抛物被称为“悬在城市上空的痛”,会给社会带来很大的危害。关于高空物体的下落过程,下列分析正确的是( )
A.只受重力作用 B.动能越来越大 C.重力势能全部转化为动能 D.机械能总量保持不变
9.如图,弧形轨道ab段光滑,bc段粗糙,小球从a点经最低点b运动至c点。下列分析正确的是( )
A.从a到b的过程中,小球动能转化为重力势能 B.经过b点时,小球动能最大
C.从b到c的过程中,小球动能增大 D.从a到c的过程中,小球机械能守恒
9题 10题 11题
10.如图所示,过山车是一项惊险刺激的游戏项目,下列关于过山车的机械能说法正确的是( )
A.刚开始过山车匀速被拉升时,机械能不变
B.过山车向下俯冲时,重力势能转化为动能
C.通过环形轨道最高点时,重力势能最大,动能为0
D.过山车在运行过程中机械能守恒
11.如图所示,物体分别从三个光滑的斜面顶端自由滑到斜面底端时(不计空气阻力),关于物体速度的大小说法正确的是( )
A.沿斜面AB滑下时的最大 B.沿斜面AC滑下时的最大
C.沿斜面AD滑下时最大 D.一样大
12.如图所示,人造卫星沿椭圆形轨道绕地球运行,下列说法正确的是( )
A.卫星在近地点时,动能最大,机械能最大
B.卫星在远地点时,势能最大,机械能最大
C.卫星从近地点向远地点运行时,动能逐渐减小,势能逐渐增大,机械能不变
D.卫星从远地点向近地点运行时,动能逐渐减小,势能逐渐增大,机械能不变
12题 13题 14题
13.如图所示,小朋友沿着滑梯匀速下滑的过程中,下列说法中正确的是(忽略空气阻力)( )
A.他只受重力和支持力的作用 B.他只受重力和摩擦力的作用
C.他的重力势能减小,动能不变,机械能减少 D.他的势能转化为动能,机械能不变
14.如图所示,捻动滚摆的轴使其升高后释放,观察滚摆运动过程,长时间后滚摆停止上下滚动。下列说法正确的是( )
A.滚摆下降时,重力势能减小,动能减小
B.滚摆到最低点后又上升,重力势能转化为动能
C.滚摆整个运动过程中,机械能守恒
D.滚摆每次上升的高度逐渐减小,说明滚摆的机械能减小
15.高空中形成的雨滴在重力和空气阻力的共同作用下,开始下落的一段时间速度越来越大,落到地面前一段时间匀速下落。雨滴在空中下落的整个过程中( )
A.动能一直增大,机械能守恒 B.动能先增大后不变,机械能守恒
C.动能先增大后不变,机械能一直减小 D.动能先减小后不变,机械能一直减小
16.“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”,经上升到最高位置C点,在B点时速度最大。对此过程,下列描述正确的是( )
A.人从A到C的过程中,重力势能增加,动能一直减少
B.人从A到B的过程中,动能增加,重力势能减少
C.人在B点时动能最大
D.弹性绳的弹性势能在B点时最大
16题 17题 18题
17.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,B、C两点等高。下列说法正确的是( )
A.球在B、C两点的动能相等 B.球在A、D两点的机械能相等
C.球从B点到O点的过程中机械能减少 D.球从O点到C点的过程中重力势能减少
二.填空题
18.如图所示为掉在地上的弹性小球在地面上弹跳的频闪照片。弹性小球从A点运动到B点的过程中,它的 转化为动能;弹性小球在B点的机械能 (选填“大于”“小于”或“等于”)它在C点的机械能。
19.2020年6月23日,我国成功发射了第55颗“北斗”卫星,卫星在加速升空过程中,动能 ,机械能 。(均选填“增大”“减小”或“不变”)
20.炎热的夏天,一辆正在喷洒消毒液的汽车匀速行驶在水平公路上,汽车的动能 ,惯性 (填“变大”、“变小”或“不变”)。
21.如图所示是某球员传球时足球的一段运动轨迹,其中A点的重力势能 B点的重力势能(选填“大于”、“小于”或“等于”)。若不计空气阻力,足球在下落的过程中,重力势能转化为 能。
21题 22题 23题 24题
22.如图所示,把托板盖在支座上,将小钢球放在托板上,对准支座的正上方,压住底座,向后弯曲弹性片,松手后弹性片快速打击托板,弹性片的弹性势能转化为托板的 能,托板飞出。小钢球由于具有 ,恰好落在支座内。
23.滚摆从如图位置1静止释放,下降经过位置2,继续下降,再上升到达最高点3,这三个位置中:滚摆重力势能最大的是 、动能最大的是 、机械能最大的是 。(填写位置序号)。
24.蹦极是一项极限体育运动,如图所示,A点最高点、B点为弹性绳自然伸长的位置,蹦极人在C点受弹性绳的弹力与自身重力相等,D点是能下落到的最低点。在蹦极人从A点下落到D点的过程中, (填“B”、“C”或“D”)点动能最大,在这个过程中,减小的重力势能都转化为 能。(不计空气阻力)
三.解答题
25.如图所示,是承承在乒乓球比赛中,高抛发球时的情景,不计空气阻力,请你回答下列问题:
(1)在乒乓球上升的过程中,乒乓球的能量是如何转化的?其机械能如何变化?
(2)乒乓球运动到最高点时,是否处于平衡状态?请说明理由。
26.如图,快速发展的南昌为缓解城市交通压力,正在兴建地铁、地铁站台的设计方案,进站和出站的轨道都与站台构成一个缓坡。从能量利用的角度看,这种设计的优点是什么?
27.如图所示,在一个罐子的底和盖各开两个小洞,将小铁块用细绳绑在橡皮筋的中部穿入罐中,橡皮筋两端穿过小洞用竹签固定。做好后将它从不太陡的斜面滚下,会看到它又从斜面底部滚向斜面顶部,请解释此现象。
参考答案与试题解析
一.选择题
1.解:A、弯弓射箭,弓的弹性势能转化为箭的动能,故A错误;
B、拦河大坝使上游的水位升高,水量增大,提高了水的重力势能,故B正确;
C、蹦床运动员从高处落下,其重力势能转化为动能,故C错误;
D、人造卫星从近地点飞向远地点时,速度减小,相对高度增加,则动能减小,势能增大,故D错误。
故选:B。
2.解:
A、战机飞离甲板后,飞机的高度增大、速度增大,其重力势能和动能都增大,则在此过程中飞机的机械能将变大,但不惜大量耗油昼夜加紧训练,所以战机的质量减小,故A错误;
BC、当战机飞离甲板后,辽宁舰的总重力减小,但仍然漂浮,则它所受到的浮力减小,故C正确;
辽宁舰所受浮力减小,排开水的体积会减小,吃水深度h会减小,由p=ρgh可知,其舰底受到水的压强变小,故B正确;
D、由于机翼上表面弯曲、下表面平直,所以空气通过机翼上方的空气流速大、压强较小,机翼下方的空气流速小、压强大,使飞机受到一个向上的升力,故D正确;
故选:A。
3.解:A、为了避险,将车开上铺有碎石且沿山坡向上的避险车道,上坡过程中,机械能转化为内能,机械能减小,故A错误;
B、物体在任何时候都有惯性,小汽车停下后,惯性不可能消失,故B错误;
C、上坡过程中,小汽车速度逐渐减小,运动状态发生变化,小汽车处于非平衡状态,故C错误;
D、上坡过程中,质量不变、速度减小,所以动能减小;高度增加,所以重力势能增大,故D正确。
4.解:A、刚与蹦床接触时,运动员受到合力向下,速度增大,当重力和弹力相等,合力为零时,速度最大,动能最大,故A错误;
B、运动员被蹦床弹起的过程中,小孩离开蹦床前,动能增大,蹦床的弹性势能减小,是弹性势能转化为动能;离开蹦床后,小孩的重力势能增大,动能减小,动能转化为重力势能,故B错误;
C、运动员从接触蹦床到下落到最低处的过程中,速度最终减小为0,动能减小,同时高度变小,重力势能变小,蹦床的弹性形变变大,弹性势能增大,是动能和重力势能转化为弹性势能,故C错误;
D、运动员在空中上升的过程中,质量不变,速度变小,动能减小,同时其高度变大,重力势能增大,所以动能转化为重力势能,故D正确。
故选:D。
5.解:A、网球下落时,速度增大,动能增大,高度减小,重力势能减小,重力势能转化成动能,故A正确;
B、网球在空中飞行过程中速度和方向都发生变化,所以不是受到平衡力的作用,故B错误;
C、球拍的网面凹陷,说明力可以改变物体的形状,故C错误;
D、网球由于惯性向前运动,惯性不是力,不能说惯性的作用,故D错误。
故选:A。
6.解:
A.铁锁在摆动过程中,不断与空气摩擦,一部分机械能转化为内能,机械能减小,所以铁锁摆回时不会打到鼻子,故A错误;
B.铁锁在摆动过程中,上升时动能转化为重力势能,下降时重力势能转化为动能,动能与重力势能相互转化,故B正确;
C.铁锁由高处摆到低处的过程中重力势能转化为动能和内能,故C错误;
D.铁锁上升的最大高度逐次降低,是由于受空气阻力的作用,机械能不断减小,高度不断减小,故D错误。
故选:B。
7.解:
A、如果足球在运动时,突然不受任何力的作用,则足球的运动状态不会改变,将做匀速直线运动,故A错误;
B、足球下落过程中,质量不变、高度减小,重力势能减小;质量不变、速度变大,动能变大,是重力势能转化为动能,故B正确;
C、足球在草坪上继续运动是因为足球具有惯性,惯性是一种性质,不是力,不能说受惯性作用,故C错误;
D、足球最终能停下来是因为足球受到摩擦力的作用,惯性不是力,摩擦力不能与惯性比较,故D错误。
故选:B。
8.解:
A、高空物体下落过程中,受到重力和空气阻力的共同作用,故A错误;
BCD、物体下落过程中,质量不变、高度减小,重力势能减小;质量不变、速度变大,动能变大;由于存在空气的阻力,克服阻力做功,一部分机械能会转化为内能,所以重力势能大部分转化为动能,还有一部分转化为内能,物体的机械能会减小,故B正确、CD错误。
故选:B。
9.解:A、从a到b的过程中,小球质量不变,高度降低,速度变大,故重力势能减少,动能增大,属于重力势能转化为动能,故A错误;
B、小球从a运动到b动能增大;从b运动到c动能减小,则在b点处小球动能最大,故B正确;
C、小球从b到c的过程中,高度增加,同时克服摩擦力做功,速度减小,则小球的动能减小,故C错误;
D、bc段弧形轨道粗糙,因此小球在bc段运动时会克服摩擦力做功,会有一部分机械能转化为内能,则机械能会减小,故D错误;
故选:B。
10.解:
A、刚开始过山车匀速被拉升时,质量不变,速度不变,高度增加,故动能不变,重力势能变大,而机械能等于动能与重力势能之和,所以机械能变大,故A错误;
B、过山车向下俯冲时,质量不变,高度降低、速度变大,所以重力势能变小,动能变大,重力势能转化为动能,故B正确;
C、通过环形轨道最高点时,高度最大,重力势能最大,但此时其在水平方向上速度不为零,此时动能不为零,故C错误;
D、过山车在运行过程中需要克服空气阻力和摩擦阻力做功,会有一部分机械能转化为内能,所以机械能变小,即机械能不守恒,故D错误。
故选:B。
11.解:由于接触面是光滑的且不计空气阻力,则物体在下滑的过程中,没有外力做功,故物体的机械能是守恒的;同一物体在A点的重力势能相同,到达斜面底端时重力势能全部转化为动能,则物体的动能相同,速度也相同。
故选:D。
12.解:A、卫星在近地点时,速度最大,动能最大,距离地球最近,势能最小,卫星在绕地球运动过程中,没有受到任何阻力作用,机械能守恒。故A错误;
B、卫星在远地点时,速度最小,动能最小,距离地球最远,势能最大,卫星在绕地球运动过程中,没有受到任何阻力作用,机械能守恒。故B错误;
C、卫星从近地点向远地点运行时,速度越来越小,动能逐渐减小,距离地球越来越远,势能逐渐增大,卫星在绕地球运动过程中,没有受到任何阻力作用,机械能守恒。故C正确;
D、卫星从远地点向近地点运行时,速度越来越大,动能逐渐增大,距离地球越来越近,势能逐渐减小,卫星在绕地球运动过程中,没有受到任何阻力作用,机械能守恒。故D错误。
故选:C。
13.解:
AB、小朋友下滑过程中受到了重力、支持力和摩擦阻力的作用,故AB错;
C、小朋友匀速下滑,质量不变、高度减小,重力势能减小;质量不变、速度不变,动能不变,机械能减小,故C正确;
D、小朋友匀速下滑,重力势能减小,动能不变,机械能转化为内能,机械能减小,故D错。
故选:C。
14.解:A、滚摆下降时,质量不变,速度增大,故动能增加,高度减小,即重力势能减小,故错误;
B、滚摆到最低点后又上升,质量不变,速度减小,动能减小,同时高度增加,重力势能增加,故是将动能转化为重力势能的过程,故错误;
C、由于空气的摩擦,所以整个过程中,一部分机械能会转化为内能,故机械能是减小的,故错误;
D、滚摆每次上升的高度逐渐减小,说明滚摆的机械能减小,故正确;
故选:D。
15.解:
雨滴在下落过程中,其质量不变;由题知,雨滴的速度先增大后不变,故雨滴的动能先增大后不变;
雨滴在下落过程中,要克服空气阻力做功,其机械能会一直变小,故C正确,ABD错误;
故选:C.
16.解:A、人从A到C的过程中,质量不变,高度增大,重力势能增加;AB段速度逐渐变大,动能逐渐变大;BC段速度逐渐变小,动能逐渐变小;故A错误;
B、从A到B的过程中,质量不变、高度增大,重力势能增加;质量不变、速度逐渐变大,动能变大;故B错误;
C、人的质量一定,在B点时速度最大,动能最大;故C正确;
D、弹性绳在A点时弹性形变最大,弹性势能最大;故D错误。
故选:C。
17.解:由于存在空气的摩擦,秋千在摆动的过程中,机械能转化为内能,机械能会逐渐减小;
A、球在B、C两点高度相同,重力势能相同,B的机械能大于C的机械能,B的动能大于C的动能,故A错误;
B、由于机械能逐渐减小,则A的机械能大于D的机械能,故B错误;
C、球从B点到O点的过程中,克服摩擦做功,机械能减少,故C正确;
D、球从O点到C点的过程中,高度增加,重力势能变大,故D错误。
故选:C。
二.填空题
18.解:
弹性小球从A点运动到B点的过程中,质量不变,高度变小,其重力势能变小,同时速度变大,则动能变大,所以该过程中重力势能转化为动能;
由图知,小球弹跳的高度越来越低,说明小球撞击地面时小球的机械能转化为地面和小球的内能,则小球机械能逐渐减小,且B点在C点之前,所以弹性小球在B点的机械能大于它在C点的机械能。
故答案为:重力势能;大于。
19.解:卫星在加速升空过程中,质量不变,速度变大,动能变大,高度变大质量不变,重力势能变大,机械能为动能和势能的和,故机械能变大。
故答案为:增大;增大。
20.解:一辆正在喷洒消毒液的汽车匀速行驶在水平公路上,汽车的质量减小,速度不变,则汽车的动能变小,由于质量变小,则惯性变小。
故答案为:变小;变小。
21.解:
(1)由图知,A点的高度小于B点的高度,球的质量不变,所以A点重力势能小于B点的重力势能;
(2)若不计空气阻力,足球在下落过程中,高度减小,重力势能减小;速度增大,动能增大,所以重力势能转化为动能。
故答案为:小于;动。
22.解:
向后弯曲弹性片,弹性片发生了弹性形变,具有弹性势能;松手后弹性片快速打击托板,托板的速度增大、动能增大,则该过程中弹性片的弹性势能转化为托板的动能;
托板飞出时,由于小钢球具有惯性,仍然会保持原来的静止状态,则小钢球在重力作用下会向下运动,恰好落在支座内。
故答案为:动;惯性。
23.解:滚摆是重力势能和动能相互转化的装置,故滚摆升到最高点后,放开手,可以看到滚摆旋转着下降,越转越快,到最低点时滚摆转而上升,直到回到接近原来的位置;
滚摆在最高点位置时重力势能最大,在最低点时动能最大;开始释放的位置最高,所以图示三个位置中位置1的重力势能最大,动能为零,机械能最大。而位置2的动能最大。
故答案为:1;2;1。
24.解:弹性绳绷紧后,开始阶段,拉力小于重力,人向下做加速运动,当拉力大于重力后,人做减速运动,即速度先增大后减小。
当拉力等于重力时,速度最大,动能最大。即人到达C点时动能最大。
人到达D点时,弹性绳伸长最长,弹性绳的弹性势能最大,开始的重力势能全部转化成弹性势能。
故答案为:C;弹性势。
三.解答题(共3小题)
25.答:(1)在乒乓球上升的过程中,乒乓球的质量不变,速度变小,动能减小,同时高度升高,重力势能变大,动能转化为重力势能;机械能为动能和势能之和,所以不计空气阻力,机械能大小不变;
(2)乒乓球运动到最高点时,不处于平衡状态;因为乒乓球运动到最高点时,只受重力作用,合外力不为零。
26.答:车进站时的部分动能转化为重力势能,减少因刹车损耗的机械能;车出站时储存的重力势能又转化为动能,起到节能作用。
27.答:(1)罐子向下滚动时,罐的重力势能转化为罐的动能,罐的动能再转化为橡皮筋的弹性势能;
(2)当罐动能为零时(速度为零时),橡皮筋的弹性势能就会转化为罐动能,罐的动能又转化为罐的重力势能,使罐子再沿斜面向上滚
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