10.1机械能 同步练习 2021-2022学年北师大版物理九年级全一册（含解析）

10.1机械能
一、单选题
1．如图所示，摆球由A点静止释放，经过最低点O到达B点，A、B两点等高。关于摆球，下列说法中正确的是（　　）
A．从A点到B点的过程中机械能守恒
B．在B点时处于平衡状态
C．在O点时重力势能最大
D．从A点到O点动能转化为重力势能
2．排球运动现在是一项比较大众化的体育运动。下列对于排球运动的分析，正确的是（　　）
A．排球上升到最高点时受平衡力的作用
B．排球下降时速度增大，说明排球的机械能增大
C．假如正在上升的排球所受的力全部消失，它将做匀速直线运动
D．排球离开手后还能继续向上运动是由于受到惯性的作用
3．如图所示，小球从光滑斜面上A处由静止滚下，经过B处，最终停在粗糙水平面上的C处。下列说法正确的是（　　）
A．小球由A处运动到C处，机械能不变
B．小球由B处运动到C处，重力对小球做了功
C．小球由A处运动到B处，速度先变大后变小
D．小球由B处运动到C处，摩擦力对小球做了功
4．2021年4月29日11时22分，新一代运载火箭长征五号B将中国迄今最大的航天器“天和”号核心舱送入预定轨道，标志着中国空间站时代即将开启。如图所示，火箭在加速升空的过程中（　　）
A．动能不变，重力势能增大，机械能增大
B．动能增大，重力势能增大，机械能不变
C．动能增大，重力势能减小，机械能不变
D．动能增大，重力势能增大，机械能增大
5．青少年要积极践行“文明出行”的各项规定，做守法公民。如图是骑摩托车或电瓶车的规定，其中“不超速”是为了限制车和人的（　　）
A．动能
B．重力势能
C．风能
D．弹性势能
6．如图所示，是小球下落后压弹簧的示意图，a点是小球下落的最高点，b点是弹簧自然伸长点，c点是弹力与重力相等的点，d点是弹簧压缩后的最低点。以下说法正确的是（　　）
A．a点的动能最大
B．b点的重力势能最大
C．c点为动能最大
D．d点为弹性势能为零
7．光滑斜面甲与水平面PQ平滑连接。从斜面甲高H处静止释放小球，小球运动到Q点静止，如图甲。在PQ上的N点平滑拼接另光滑斜面乙，
已知PQ=4PN，
如图乙。小球冲到乙斜面上的h高处。则小球最终将停在（　　）
A．甲斜面上
B．乙斜面上
C．P处
D．N处
8．跳伞运动员从高空跳下后沿直线向下做加速运动降落伞打开后开始减速，落地前运动员的速度已减至安全值且保持不变，若把运动员和降落伞作为一个整体进行研究，则（　　）
A．加速运动时动能转化为重力势能
B．减速运动时所受的阻力大于重力
C．匀速直线运动时机械能保持不变
D．整个过程中所受的阻力保持不变
9．如图所示，自动扶梯把小强从一楼匀速送到二楼的过程，小强的（　　）
A．动能变小，重力势能变大，机械能不变
B．动能不变，重力势能变大，机械能变大
C．动能不变，重力势能变大，动能转化为重力势能
D．动能变小，重力势能变大，重力势能转化为动能
10．运动员投向篮框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
二、多选题
11．如图，弹簧下端悬挂一个实心小球，用手托住小球，小球静止在A点，此时弹簧处于自然长度。释放小球，小球向下运动到最低点B（不超过弹簧弹性限度），小球从A点运动到B点的过程中，下列说法正确的是（　　）
A．小球的重力势能一直在减少，小球的机械能守恒
B．小球减少的重力势能全部转化为动能
C．弹簧的弹性势能不断增大
D．小球运动到B点时，重力势能最小，动能最小
12．如图所示，跳伞运动员在空中匀速竖直下落。跳伞运动员（包括降落伞）在这一过程中（　　）
A．所受阻力不发生改变
B．重力势能在不断减小
C．重力势能转化为动能
D．机械能在不断地减小
13．如甲图所示，小球从竖直放置的弹簧上方一定高度处由静止开始下落，从a处开始接触弹簧，压缩至c处时弹簧最短。从a至c处的过程中，小球在b处速度最大。小球的速度v和弹簧被压缩的长度?l之间的关系如乙图所示。不计空气阻力，则从a至c处的过程中，下列说法中正确的是（　　）
A．小球所受重力始终大于弹簧的弹力
B．小球的速度一直减小
C．小球减少的机械能转化为弹簧的弹性势能
D．小球的动能先增大后减小
14．关于足球运动中涉及到的物理知识，下列分析正确的是（　　）
A．足球鞋底凹凸不平，是为了增大对地面的摩擦力
B．踢出去的足球，不受脚的作用力
C．足球撞击球门柱并被弹回的过程中，足球没有发生形变
D．足球下落过程中，它的重力势能不变
15．如图所示的光滑轨道，BC为水平面，小球从A点静止释放运动到C点的过程中，小球的能量的变化情况是（　　）
A．A到C小球的机械能不变
B．A到B小球的动能增大
C．B到C小球的重力势能增大
D．B到C小球的动能不变
三、填空题
16．在“橡皮泥上留下漂亮的指印”、“跳板被跳水运动员压弯”两个现象中，属于非弹性形变的是______，具有弹性势能的是______。（选填“前者”和“后者”）
17．如图，人用力拉弓弦后，弓弦具有______能，弦将箭射出去，力的作用效果是______。
18．高台跳水运动员从跳台起跳翻滚下落至水面的过程中，运动员相对跳台是________（选填“静止”或“运动”）的，他的重力势能将________，他的动能将________。（后两空均选填“变大”、“不变”或“变小”）。
19．学校星期一大课间举行升旗仪式时，学生拉动绳子让五星红旗匀速升起的过程，红旗的动能________，机械能________。（选填“变大”、“不变”或“变小”）
20．如图所示，若小朋友从滑梯上匀速滑下，他的动能______，重力势能______机械能______（均选填“变大”、“变小”或“不变”）。
四、实验题
21．在探究“物体动能的大小与哪些因素有关”的实验中，小明同学设计了如图甲、乙、丙所示的三次实验，让铁球从同一斜面上某处由静止开始向下运动，然后与放在水平面上的纸盒相碰，铁球与纸盒在水平面上共同移动一段距离后静止。
（1）要探究动能大小与物体质量的关系，应保证铁球达到水平面的______相同，为了达到这一目的所采取的具体操作方法是使不同质量的小球______；
（2）选用甲、丙两次实验可以得出的结论是：物体质量相同时，______。
（3）三次实验中，碰推前动能最小的是图______（填“甲”“
乙”或“丙”）中的小球，原因是______。
22．小静和小雷观看台球比赛时发现：有时运动的白球去撞击一个静止的彩球后，白球会立即静止在碰撞时的位置，而被撞的彩球似乎接替了白球，沿白球原来的运动方向，以几乎相同的速度向前运动，如图甲所示。小静据此设计了如图乙所示的实验装置（将一个两端翘起、中间水平的轨道固定在水平桌面上，取两个小球A、B，将B球静置于轨道的水平部分，将小球A从斜面的某一高度h1处静止释放，撞击后，B球向前运动并冲上轨道右端斜面最大高度h2），探究动能与势能转化和转移时的规律。
（1）A球从斜面滑下的过程中，______能转化为动能；
（2）B球由静止变为运动是因为B球在碰撞中获得了______能，这也说明力能改变物体的______；
（3）实验时发现撞击后，h2小于h1小静猜想这可能是小球运动过程中克服______做功造成的。为了验证这一猜想，小静操作如下：
a、控制A球从斜面上的______（选填“同一”或“不同”）高度自由滚下；
b、改变小球运动导轨的粗糙程度，并记录B球在斜面上的最高高度h2
小静在多次实验后发现：导轨越光滑，h2越接近h1由此可推论得出：在动能与势能的相互转化过程中，若没有摩擦阻力影响，物体的机械能将______（选填“变小”“不变”或“变大”）；
（4）小雷猜想白球与彩球碰撞后的运动情况可能与两球的质量有关。于是小雷找来天平测量了白球和彩球的质量，发现它们质量相同，因此他认为白球与彩球碰撞后的运动情况与两球的质量无关。你认为小雷的结论是______（选填“正确”或“错误”）的。
23．小聪利用如图所示装置探究“物体动能的大小与哪些因素有关”。
（1）该实验是通过观察木块被钢球推动的距离，从而判断___________（填“木块”或“钢球”）动能的大小；
（2）甲、乙两次实验中，将质量不同的钢球拉到相同的高度，由静止释放，小球向下摆动过程中，小球的___________转化为动能。观察到质量大的钢球将木块推动的距离远，说明动能的大小和___________有关；
（3）甲、丙两次实验中，将质量相同的钢球拉到不同的高度，由静止释放，观察木块被推动的距离，可以探究动能的大小和___________的关系；
（4）小聪将木块下的铁板换成光滑的玻璃板，观察木块被钢球推动的距离。我们可以探究___________对物体运动的影响，并可推断出：如果运动物体不受力将___________。
参考答案
1．A
解：A．因为A、B两点等高，可知小球在摆动过程中机械能没有损耗，即机械能守恒，故A正确；
B．小球摆到B点时，受到非平衡力的作用，处于非平衡状态，故B错误；
C．在O点时为最低点，高度最低，而质量不变，所以在O点时重力势能最小，故C错误；
D．小球从A点到O点的过程中，质量不变，高度减小，速度增大，是将重力势能转化为动能，故D错误。
故选A。
2．C
解：A．排球上升到最高点时只受竖直向下的重力，受非平衡力作用，故A错误；
B．排球下降时速度增大，动能增大，但重力势能变小，下落时受到空气阻力，机械能减小，故B错误；
C．由牛顿第一定律可知，原本运动的物体不受力，物体将做匀速直线运动，所以如果正在上升的排球所受的力全部消失，它将做匀速直线运动，故C正确；
D．排球离开手后还能继续向上运动是由于排球具有惯性，惯性不是力，不能说受到惯性的作用，故D错误。
故选C。
3．D
解：A．小球在A处具有势能，运动到水平面的C处静止，机械能变为0，故A错误；
B．由B到C处，通过的距离是水平方向的，而重力的方向是竖直向下的，那么这个过程中，重力对小球不做功，故B错误；
C．小球由A运动到B处，斜面是光滑的，只受到重力的作用，则A处的重力势能转化为动能，所以小球的速度越来越大，故C错误；
D．小球由B运动到C处，所受的摩擦力水平向左，通过的距离也是水平方向的，所以摩擦力对小球做了功，故D正确。
故选D。
4．D
解：火箭在加速升空，即高度增大，则重力势能增大，速度增大，则动能增大，机械能为动能与势能之和，故机械能也增大，故D符合题意。
故选D。
5．A
解：不超速是限制车和人的速度，这是为了限制动能，故A符合题意，BCD不符合题意。
故选A。
6．C
解：A．a点处小球刚开始向下运动，速度很小，动能较小，故A错误；
B．a点高度大于b点，a点重力势能大于b点重力势能，故B错误；
C．c点是弹力与重力相等的点，此时小球所受合力为0，速度最大，动能最大，故C正确；
D．d点是弹簧压缩后的最低点，形变程度最大，弹性势能最大，故D错误。
故选C。
7．C
解：因滑动摩擦力的大小只与接触面的粗糙程度和压力的大小有关，所以，小球在水平面上受到的滑动摩擦力不变，又因两次小球开始下滑的高度h相同，即两次具有的机械能相同，所以，小球最终静止时损失的机械能相同，因光滑的斜面没有机械能的损失，且PQ=4PN，所以小球从P到N损耗的机械能是PQ上的，再从N到P损失，再从P到N损失，再从N到P损失，
最终在P处静止，故C符合题意，ABD不符合题意。
故选C。
8．B
解：A．加速运动时重力势能转化为动能，故A不符合题意；
B．减速运动时，速度变小，阻力大于动力，所以，所受的阻力大于重力，故B符合题意；
C．匀速直线运动时，动能不变，重力势能变小，机械能变小，故C不符合题意；
D．整个过程中，先做加速运动，后做减速运动，最后做匀速运动，所受的阻力在发生改变，故D不符合题意。
故选B。
9．B
解：自动扶梯把小强从一楼匀速送到二楼的过程，质量不变，速度不变，动能不变，高度变大，重力势能变大，机械能变大，不属于重力势能和动能的相互转化，故B符合题意，ACD不符合题意。
故选B。
10．C
解：在空中飞行的篮球，篮球在运动（有一定的速度），所以具有动能；篮球离地面有一定高度，所以还具有重力势能。故ABD错误，C正确。
故选C。
11．CD
解：A．小球在下落过程中，重力不变，弹力不断增大，开始一段时间内弹力较小，重力和弹力的合力方向向下，小球加速向下运动，当重力和弹力的合力方向向上时，小球减速向下运动，所以小球速度先增大后减小，小球质量不变，所以小球动能先增大后减小；小球的高度不断降低，所以小球的重力势能不断减小，小球的机械能不守恒，故A错误；
B．小球下落过程中，当重力和弹力的合力向下时，小球加速向下运动，弹簧不断增长，小球的重力势能转化为小球的动能和弹簧的弹性势能；当重力和弹力的合力向上时，小球的速度不断减小，弹簧不断增长，小球的重力势能和动能转化为弹簧的弹性势能，故B错误；
C．小球下落时，弹簧不断伸长，即其弹性形变增大，所以弹簧的弹性势能不断增加，故C正确；
D．小球运动到B点时，小球的高度最小，速度最小，小球的质量不变，所以小球的重力势能和动能都最小，故D正确。
故选CD。
12．ABD
解：A．由于跳伞运动员在空中匀速竖直下落（处于平衡状态），所以运动员受平衡力作用，则跳伞运动员（包括降落伞）所受重力和阻力是一对平衡力，重力和阻力大小相等，重力不变，阻力不变，故A符合题意；
BCD．由于运动员在空中匀速竖直下落，质量和速度都没发生变化，故动能不变；但高度降低，故重力势能减小；因机械能为动能与重力势能的总和，所以机械能变小；因运动员的动能不变、重力势能减小，所以重力势能没有转化为动能，故BD符合题意，C不符合题意。
故选ABD。
13．CD
解：A．在小球向下压缩弹簧的过程中，小球受竖直向上的弹簧的弹力、竖直向下的重力；在ab段，弹簧的形变较小、弹力较小，重力大于弹力，合力向下，小球做加速运动，速度越来越大；随着弹簧压缩量的增大，弹力逐渐增大，在b处弹力与重力相等，小球的速度达到最大；小球再向下运动（bc段），弹力大于重力，合力向上，小球做减速运动，其速度减小；故A错误；
BD．由图乙可知，小球的速度先增大后减小，则小球的动能先增大后减小，故D正确，B错误；
C．小球下落压缩弹簧的过程中，不计空气阻力，小球和弹簧的机械能守恒，则小球减少的机械能转化为弹簧的弹性势能，故C正确。
故选CD。
14．AB
解：A．足球鞋底凹凸不平，是在压力一定时，增大接触面的粗糙程度，来增大走路时鞋底与地面之间的摩擦力，故A正确；
B．足球离开脚以后，不再受到脚的踢力，还能继续向前滚动，是由于踢出去的足球具有惯性，要保持原来的运动状态，故B正确；
C．足球撞击球门柱并被弹回的过程中，足球发生了形变，故C错误；
D．足球在下落的过程中，重力势能转化为动能，质量不变，高度减小，速度增大，重力势能减小，动能增大，故D错误。
故选AB。
15．ABD
解：A．因为轨道是光滑的，所以从A到C小球的机械能不变，故A符合题意；
B．小球滚下时，高度变小，速度变大，重力势能转化为动能，所以，A到B小球的动能增大，故B符合题意；
C．BC为水平面，小球在此段运动时，高度不变，所以，B到C小球的重力势能不变，故C不符合题意；
D．由于轨道光滑，所以小球在BC段做匀速直线运动，B到C小球的动能不变，故D符合题意。
故选ABD。
16．前者
后者
解：[1][2]“橡皮泥上留下漂亮的指印”，橡皮泥在外力消失后没有恢复原来的形状，所以它发生的形变是非弹性形变。“跳板被跳水运动员压弯”，跳板发生了弹性形变，具有弹性势能。
17．弹性势
改变物体运动状态
解：[1]人用力拉弓弦后，人对弓做了功，使弓发生了弹性形变，弓弦具有弹性势能。
[2]
弦将箭射出去，是原先静止的箭变得运动起来，弦对箭做了功，因此力的作用效果是改变物体运动状态。
18．运动
变小
变大
解：[1]高台跳水运动员从跳台起跳翻滚下落至水面的过程中，运动员和跳台的位置发生改变，运动员相对跳台是运动的。
[2][3]高台跳水运动员从跳台起跳翻滚下落至水面的过程中，质量不变，高度变小，重力势能变小，速度变大，动能变大。
19．不变
变大
解：[1]学生拉动绳子让五星红旗匀速升起的过程，五星红旗的速度不变，动能大小不变。
[2]学生拉动绳子让五星红旗匀速升起的过程，五星红旗的高度升高，重力势能增大，故五星红旗的机械能变大。
20．不变
变小
变小
解：[1]动能与质量、速度有关，质量越大，速度越大，动能越大；小朋友从滑梯上匀速滑下，他的质量、速度都没有变化，动能不变。
[2]重力势能与质量、高度有关，质量越大，高度越高，重力势能越大；小朋友从滑梯上匀速滑下，他的质量不变，高度减小，重力势能变小。
[3]物体机械能等于动能与重力势能之和，则小朋友机械能变小。
21．速度
同一斜面的同一高度处由静止滑下
速度越大，动能越大
丙
能够对外做的功最少
解：（1）[1][2]要研究动能大小和质量的关系，根据控制变量法的要求，应该改变小球质量，并通过让小球从同一斜面的同一高度处由静止滑下使小球到达水平面具有相同的速度。
（2）[3]由甲和丙两图可知，甲图中小球下滑高度大，到达水平面时速度大，木块被推出的距离远，说明在质量相同时，速度越大，物体动能越大。
（3）[4][5]由图可知，丙图中木块被推出的距离最短，说明小球对木块做的功最小，小球具有的动能最小。
22．重力势
动
运动状态
摩擦力
同一
不变
错误
解：（1）[1]A球从斜面滑下的过程中，重力势能减小，动能增大，重力势能转化为动能。
（2）[2]B球由静止变为运动，是因为B球收到了A球的撞击力，在碰撞中获得了动能。
[3]B球受到力的作用而运动，说明力可以改变物体的运动状态。
(3)[4]实验中轨道的摩擦力是不可避免的，克服摩擦力做功，机械能转化为内能，机械能减小，故测出的h2总小于h1。
[5]a、根据控制变量法知，要探究摩擦力对小球运动速度的影响，需要控制小球A到达斜面底端的速度相同，改变小球运动导轨的粗糙程度，所以实验中需要控制A球从斜面上的同一高度自由滚下。
[6]b、在多次实验后发现：导轨越光滑，h2越接近
h1。由此可推论得出：在动能与势能的相互转化过程中，若没有摩擦阻力影响，动能全部转化为重力势能，物体的机械能将不变。
（4）[7]
小雷的实验中，只采用了质量相同的白球和彩球进行实验，该实验具有片面性，为了获得普遍的规律，应采用质量不同的球进行多次实验，故他的结论是错误的。
23．钢球
重力势能
质量
速度
阻力
永远运动下去（做匀速直线运动）
解：（1）[1]该实验研究的主体是钢球，通过观察木块被钢球推动的距离，从而判断钢球动能的大小。
（2）[2]甲、乙两次实验中，将质量不同的钢球拉到相同的高度，由静止释放，小球向下摆动过程中，高度减小，重力势能减小，速度增大，动能增大，重力势能转化为动能。
[3]钢球拉到相同的高度，摆到竖直位置时速度相同，观察到质量大的钢球将木块推动的距离远，说明动能的大小和质量有关。
（3）[4]甲、丙两次实验中，将质量相同的钢球拉到不同的高度，摆到竖直位置时速度不同，可以探究动能的大小和速度的关系。
（4）[5]将木块下的铁板换成光滑的玻璃板，观察木块被钢球推动的距离。该实验中采用的方法是控制变量法，变量是接触面的粗糙程度，所以该实验可以探究阻力对物体运动的影响。
[6]水平面越光滑，钢球受到的摩擦力越小，钢球运动的越远；推断出：如果运动物体不受力将做匀速直线运动。