第2课时 机械能的转化及其守恒
题组1 动能、势能、机械能的变化
1.司机开车上坡前,往往加大油门,以提高车速,这是为了增大汽车的 能。清洁车沿街道匀速行驶同时将垃圾吸入车内容器中,则它在该过程中的动能将 (选填“变大”“变小”或“不变”)。?
2.如图所示,小车和弹簧放在水平面上,用手将小车推出后,小车向左运动,当弹簧右端被小车压至A处时,小车速度为零,小车与弹簧接触后运动到A点的过程中,小车的动能 ,弹簧的弹性势能 。(均选填“增大”“不变”或“减小”)?
3.
2020年十三届全国人大三次会议表决通过了《中华人民共和国民法典》,其中把“高空坠物”纳入了违法行为,使受害者能依法追责。高空坠物过程中,下坠的物体( )
A.动能增大
B.动能减小
C.势能增大
D.势能不变
4.
2020年7月3日,“长征四号乙”运载火箭成功将高分辨率多模综合成像卫星送入预定轨道,如图1所示,火箭加速上升的过程中,它所运载的卫星
( )
A.动能增大,重力势能减小
B.动能减小,重力势能增大
C.机械能增大,动能增大
D.机械能减小,重力势能增大
图1
图2
5.球竖直向上运动,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2所示,则球在M点的( )
A.速度比在S点的大
B.机械能大于在S点的
C.机械能等于在S点的
D.离地高度比在S点的低
题组2 动能和势能的转化
6.如图3所示是公路上的“避险车道”,该车道是由粗糙的碎石铺成的一个陡坡,其作用是供下坡的汽车在刹车失灵的情况下避险。当行驶的汽车出现刹车失灵时,可通过进入避险车道快速降低车速直至停止。避险车道主要是将汽车因高速行驶的 能转化为
能。?
图3
7.站在地面上的人手中托着篮球,在手松开,篮球落向地面的过程中, 能转化为 能;当它撞击地面时,发生了弹性形变, 能转化为 能;它在恢复原状的过程中, 能又转化为 能,使它离开地面向上弹起。(忽略空气阻力)?
8.
如图4所示,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
( )
图4
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
9.[2020·益阳]
反向蹦极是一项比蹦极更刺激的运动。如图5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B点上升到最高位置C点,在B点时速度最大。对此过程,下列描述正确的是
( )
图5
A.人从A点到C点的过程中,重力势能增加,动能一直减少
B.人从A点到B点的过程中,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
题组3 机械能守恒定律
10.如图6所示是乒乓球落地后弹起过程中每隔相等时间曝光一次所拍摄的照片。乒乓球在上升过程中速度 ,从高处下落的过程中,乒乓球的能量转化情况是 。图中乒乓球在等高的A、B两点的动能是 (选填“A点小”“一样大”或“B点小”)。?
图6
图7
11.如图7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
12.一人造地球卫星沿椭圆轨道运行,我们把卫星运行过程中离地球最近的一点叫近地点,最远的一点叫远地点(如图8所示)。已知卫星在运行过程中机械能保持不变,下列说法中正确的是
( )
A.卫星在远地点的势能最大,动能为零
B.卫星在近地点的动能最大,势能为零
C.卫星从近地点向远地点运动过程中,势能增大、动能减小
D.卫星从近地点向远地点运动过程中,动能增大、势能减小
图8
图9
13.如图9所示,粗糙程度相同的斜面与水平面在a点相连,弹簧左端固定在竖直墙壁上,弹簧处于自由状态时右端在b点,小物块从斜面的c点由静止自由滑下,与弹簧碰撞后又返回到斜面上,最高到达d点。下列说法错误的是
( )
A.弹簧被压缩到最短时,弹性势能最大
B.小物块从c点向a点运动的过程中,重力势能减小
C.小物块从b点向a点运动的过程中,动能减小
D.小物块在整个运动过程中,机械能总量不变
14.如图10所示,将甲、乙两个质量不同的小球从相同高度由静止释放,甲球下落过程中经过P、Q两点,忽略空气阻力,下列说法正确的是( )
图10
A.着地瞬间,两球的动能相等
B.甲球在P点和Q点的机械能相等
C.释放瞬间,两球的重力势能相等
D.从释放到着地,两球所受重力做的功相等
15.[2020·舟山]
如图11所示,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,若不计空气阻力,则落到水平桌面时三者的速度大小关系是( )
图11
A.va>vb>vc
B.vb>vc>va
C.va>vc>vb
D.va=vb=vc
答案
第2课时 机械能的转化及其守恒
1.动 变大 [解析]
开车上坡,车的质量不变,如果提高车速,则车的动能会增大;因清洁车沿街道匀速行驶,车的速度不变,在清扫垃圾过程中,车的质量增大,所以车的动能将变大。
2.减小 增大 [解析]
小车与弹簧接触后运动到A点的过程中,小车受到向右的弹力和摩擦力作用,其速度将减小,则动能会减小;该过程中,弹簧的弹性形变程度增大,则弹簧的弹性势能增大。
3.A [解析]
物体在下落过程中质量不变、高度降低,重力势能减小;质量不变、速度逐渐增大,动能增大,故A正确。
4.C [解析]
火箭加速上升阶段,卫星质量不变,速度增大,动能增大;质量不变,高度增大,重力势能增大;卫星上升时没有发生弹性形变,不具有弹性势能,机械能=动能+重力势能,故机械能增大。
5.B [解析]
球的质量不变,球在M点的动能小于S点的动能,所以球在M点的速度小于S点的速度,A错误;球在运动过程中没有发生弹性形变,所以机械能等于动能和重力势能之和,由图知,球在M点的动能和S点的重力势能相等,在M点的重力势能大于S点的动能,所以球在M点的机械能大于S点的机械能,故B正确,C错误;球在M点的重力势能大于S点的重力势能,球的质量不变,所以球在M点的高度大于S点的高度,故D错误。
6.动 重力势 [解析]
汽车进入避险车道快速降低车速,汽车的质量不变,速度减小,动能减小;高度增大,重力势能增大;因此,避险车道主要是将汽车因高速行驶的动能转化为重力势能。
7.重力势 动 动能和重力势 弹性势 弹性势
动能和重力势
[解析]
篮球落向地面的过程中,质量不变,高度减小,速度增大,则重力势能减小,动能增加,重力势能转化为动能;当它撞击地面时,发生了弹性形变,其质量不变,高度减小,速度减小,其形变量变大,则重力势能减小,动能减小,而弹性势能增大,重力势能和动能转化为弹性势能;它在恢复原状的过程中,其质量不变,高度增大,速度增大,其形变量变小,则重力势能增大,动能增大,而弹性势能减小,弹性势能转化为动能和重力势能。
8.D [解析]
整个过程中,蹦床者质量不变。刚与蹦床接触时,蹦床者所受合力向下,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,A错误;蹦床者被蹦床弹起的过程中,速度变大,动能变大,高度变大,重力势能变大,即弹性势能转化为动能和重力势能,B错误;蹦床者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,C错误;蹦床者在空中上升的过程中,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,D正确。
9.C
10.减小 重力势能转化为动能 B点小
[解析]
乒乓球在上升过程中,相同的时间内上升的距离变小,所以速度逐渐变小;乒乓球从高处下落的过程中,质量不变,高度变小,速度变大,重力势能转化为动能;乒乓球在弹跳过程中要克服阻力做功,机械能减小,乒乓球在B点的机械能小于在A点的机械能,而A、B两点等高,乒乓球的重力势能相等,所以乒乓球在B点的动能小。
11.C 12.C 13.D 14.B
15.D [解析]
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,由于球的高度和速度都相同,则机械能是相同的;不计空气阻力,三个球的机械能是守恒的,所以三个球到达桌面时的机械能相同,由于最终的高度相同,重力势能相同,则动能相同,速度相同。第1课时 动能、势能及其影响因素
题组1 动能及其影响因素
1.汽车速度越快,出事故时破坏越严重,说明物体动能的大小与它的 有关;一辆汽车以相同的速度运动,满载比空载时出事故更严重,说明物体的动能还跟物体的 有关。所以为了交通安全,不要 和超载。?
2.如图1所示是表示两个相同的物体甲、乙做匀速直线运动的s-t图像,由图像可知,物体 具有的动能较大。?
图1
3.在“探究物体的动能大小跟哪些因素有关”的实验中,用质量不同的两个钢球m和M(M的质量大于m),分别从不同的高度h和H(H>h)由静止开始滚下,观察木块B被撞击后移动的距离,实验过程如图2所示。
图2
图3
(1)通过观察木块B移动距离的长短,来判断小球动能的大小,这种研究方法是 (选填“控制变量法”或“转换法”)。若水平面绝对光滑,本实验 (选填“能”或“不能”)达到探究目的。?
(2)由甲、乙两图可得实验结论:物体的动能大小与 有关。?
(3)小丽根据甲、丙两图得出结论:物体动能的大小与质量有关。她的看法是否正确? (选填“正确”或“错误”),理由是: ?
。?
(4)某同学用如图3所示的方法探究动能的大小与速度的关系,他将相同质量的小球从不同高度(h2>h1)由静止开始释放,通过观察木块在铁板和毛巾上滑行的距离来判断小球动能的大小,这种方法是 (选填“正确的”或“错误的”)。?
4.实验小组的同学用如图4所示的装置探究“物体动能大小与质量和速度的关系”。将钢球从某一高度由静止释放,钢球摆到竖直位置时,撞击水平木板上的木块,将木块撞出了一段距离。实验数据记录如下表。
图4
实验次数
钢球质量/g
钢球下摆高度/cm
木块滑行距离/cm
1
20
20
30
2
40
20
58
3
60
20
(1)本实验使钢球获得动能的操作方法是 ;钢球动能的大小是通过观察 来判断的。?
(2)从表中数据可以看出,他们让质量不同的钢球从相同高度摆下,使钢球到达竖直位置的 相同,从而探究动能与 的关系。?
(3)在第3次实验中,木块被撞后滑出木板,需要重做第3次实验,甲同学建议换一个较大的木块,乙同学建议换用同样较长的木板,丙同学建议降低钢球下摆的高度。你认为应当采用
的建议。?
(4)由上述实验数据和现象可得出结论:?
。?
题后反思
让小球从同一高度由静止滚下,是为了控制小球到达水平面时的速度相同;小球所处的高度越高,由静止滚到水平面时的速度越大。
题组2 势能及其影响因素
5.如图5所示,货架上放着A、B、C、D四个体积相同的实心球,其中A和B为铅球,C和D为铁球。那么A和B两球相比较, 球的重力势能大;B和C两球相比较,做功本领更大的是 球。(ρ铅>ρ铁)?
图5
6.两个不同的篮球,表面潮湿,从相同高度自由落至同一地面,留下的印迹如图6所示。关于初始时篮球的重力势能,下列说法正确的是( )
图6
A.两个一样大
B.落在a处的大
C.落在b处的大
D.无法比较大小
7.[2020·大连]
某同学猜想重力势能的大小与物体的质量和高度有关,在探究“重力势能的大小与高度是否有关”时,所用的实验器材有:金属球、尖桌腿的小桌、细沙和塑料盆。实验装置如图7甲所示。
图7
(1)该实验可以通过比较
来判断出金属球重力势能的大小。依据是金属球对小桌 越多,表明金属球具有的重力势能就越大。?
(2)请设计出记录实验数据的表格,表中要有必要的信息。
(3)实验时,该同学发现:由于金属球的撞击点偏离桌面中央较大,使小桌倾斜程度较大,甚至被撞翻。于是他改进了实验装置,如图乙所示,较好地解决了这个问题。他的主要操作是:每次实验时,先拉起金属球,将沙面抹平; ;由静止开始释放金属球,观察实验现象。?
8.小明看到运动员拉弓射箭时,弓拉得越弯,箭射得越远。小明猜想:弹性势能的大小可能与物体的弹性形变有关。
(1)为验证其猜想是否正确,他设计了如下实验:如图8所示,将同一个弹簧压缩 (选填“相同”或“不同”)的长度,将小球置于弹簧的右端,松开后小球碰到同一位置的相同木块上,分析比较木块 ,从而比较弹性势能的大小。(弹簧被压缩后未超过其弹性限度)?
图8
(2)若水平面绝对光滑,本实验将 (选填“能”或“不能”)达到探究目的。?
9.将普通塑料水管进行改装,能做多个实验。如图9所示,将塑料水管①侧面开口并标上刻度,再将塑料水管②在侧面不同高度开两个大小合适的口。
(1)将两根塑料管按图甲连接,选合适的滑块放入管①,将一钢球从管②一个口由静止释放。观察并记录
。?
取出钢球,将滑块移回原位,将钢球从另一个口放入,重复实验。该实验可验证动能大小与
的关系。?
(2)将两根塑料管按图乙连接可验证“重力势能大小与质量的关系”,请你写出实验步骤。
图9
答案
1.速度 质量 超速
2.甲
3.(1)转换法 不能 (2)速度
(3)错误 没有控制小球到达水平面时的速度相同
(4)错误的
4.(1)将钢球从某一高度由静止释放 木块运动的距离
(2)速度 质量 (3)乙同学
(4)在速度一定时,质量越大,动能越大
5.A B
6.B
7.(1)桌腿陷入细沙的深度 做功
(2)设计表格如下
实验次数
金属球高度h/cm
桌腿进入细沙的深度h'/cm
(3)使金属球在小桌中心的正上方
8.(1)不同 运动的距离 (2)不能
9.(1)滑块被撞击后移动的距离 速度
(2)将一钢球从管②的一个口由静止释放,观察滑块被撞击后移动的距离;取出钢球,将滑块移回原位,将另一质量不同的钢球从同一个口放入,重复实验。
