浙教版科学 九年级上 第三章 第2节 机械能
一、单选题
1．如图，同一小球在同一高度以相同速度向三个不同方向抛出(不计空气阻力和摩擦)，设小球刚落地时的速度分别为v1、v2、v3，则（ ）
A．v1＞v2＞v3 B．v1＜v2＜v3 C．v1＝v2＝v3 D．无法确定
2．跳伞运动员在空中匀速下落的过程中（ ）
A．动能减小，势能不变，机械能不变
B．动能不变，势能减小，机械能减小
C．动能减小，势能增大，机械能不变
D．动能不变，势能增大，机械能减小
3．掷实心球是我市的中考体育测试项目之一。掷出去的实心球从a处出手后，在空中的运动轨迹如图所示，球最终停在水平地面e点处。则实心球（ ）
A．在a处的重力势能最小 B．在b处的动能为零
C．在b处的重力势能最大 D．在d处的动能为零
4．如图所描述的情景中，没有发生动能转化为势能的是（ ）
A．滑滑梯 B．荡秋千
C．跳水比赛 D．空中大翻转
5．2018年1月19日12时12分，酒泉卫星发射中心用长征十一号运载火箭成功将吉林一号视频07、08星送入预定轨道。在火箭加速升空过程中，下列叙述正确的是（ ）
A．火箭的机械能总量不变
B．火箭的机械能总量增加
C．火箭的动能增加，重力势能不变
D．火箭的动能不变，重力势能增加
6．如图所示，粗糙的弧形轨道竖直固定于水平面，一小球由A点以速度v沿轨道滚下，经另一侧等高点B后到达最高点C。下列关于小球滚动过程的分析正确的是（ ）
A．整个过程只有重力在对小球做功
B．小球在A，B两点具有的动能相同
C．小球在A，B，C三点的速度大小关系是vA＞vB＞vC
D．小球在A点具有的机械能等于它在C点具有的重力势能
7．如图所示，滚摆由最高点释放，旋转着下降到最低点后又上升，每次上升的最大高度逐渐降低。下列说法正确的是（ ）
A．下降时重力势能转化为动能
B．下降时减少的重力势能等于增加的动能
C．上升时减少的动能等于增加的重力势能
D．上升的最大高度逐渐降低说明机械能不守恒
8．（2020·杭州模拟）离地面一定高度的雨滴，在其匀速下落过程中，下列说法正确的是（ ）
A．雨滴的机械能保持不变 B．雨滴只受到重力的作用
C．雨滴的重力势能转化为动能 D．雨滴的重力势能转化为内能
9．（2020·丽水模拟）小朋友从滑梯匀速下滑的过程中，下列说法正确的是（ ）
A．动能不变，重力势能减小，机械能减小
B．动能不变，重力势力增大，机械能不变
C．动能减小，重力势能增大，机械能不变
D．动能减小，重力势能减小，机械能减小
10．（2019九上·奉化期末）如图所示，粗糙的弧形轨道竖直固定于水平面，一小球由A点以度v沿轨道滚下，依次经过等高的B点和C点。下列关于小球滚动过程的分析正确的是（ ）
A．小球在B点的动能大于C点动能
B．小球在B点的机械能等于C点的机械能
C．小球不可能到达D点，因为轨道是粗糙的
D．小球从A点到B点的过程中，减少的重力势能都转化为球的动能
二、填空题
11．俄罗斯世界杯足球赛中。如图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 (选填“大于”“小于”或“等于”)B点的重力势能。若不计空气阻力，足球在下落的过程中，重力势能转化为 能。
12．在中考体育考试中，小刚投出的实心球在空中的运动轨迹如图所示。若不考虑空气阻力，则实心球从离开手后到达最高点的过程中，球受 个力的作用，球的机械能 (选填“增大”“减小”或“不变”)，在最高点时，球的动能 (选填“大于”或“等于”)零。
13．（2020·定海模拟）假如你的眼前有一个系在摆上的铁球。松手放开静止的铁球，铁球向外摆动后返回时(不考虑空气阻力)， (会或不会)撞到你脸上？并加以解释 。
14．（2019九上·天台期中） 2015年在苏州举行的第53届世乒赛中首次使用了“40+”新球，新球与“40”旧球如图甲所示。小科想比较两种球的弹性大小，做了如下实验：将两球从相同高度由静止同时释放，比较两球落到同一桌面上弹起的高度得出弹性的大小，发现很难比较两球弹起的高度，继续观察，两球在桌面上反复弹跳，发现新球停止弹跳时，旧球还在弹跳，如图乙所示。多次实验结果相同，说明旧球的弹性比新球好。
（1）乒乓球下落过程中重力势能逐渐 ；
（2）该实验体现了转换的思想，将比较球的弹性分别转换为比较弹起的高度和 。
15．（2019九上·江北期末）许多同学都很喜欢设计和参加“多米诺骨牌效应”活动（按一定距离排列的骨牌，碰倒第一块骨牌后，其它所有骨牌会依次倒下），其中的物理原理是：骨牌倒下时， 转化 （以上两格填“动能”或“重力势能”)，这部分能量就转移给下一张骨牌，下一张骨牌倒下时具有的能量更大，骨牌被推倒的速度越来越快。
三、实验探究题
16．（2020·富阳模拟）如图所示，小金同学在探究物体动能大小与质量的关系时，设计了如下方案：让质量分别为m1和m2（m1＜m2）的两个小球沿同一斜面从同一点A处由静止滚下，然后与放在水平木板上的纸盒相碰，记录纸 盒移动的距离。
（1）小金同学是根据 判断小球动能大小的；若实验中所使用的斜面不够光滑 （会/不会）给实验带来影响。
（2）小金同学顺利完成步骤①，记录下纸盒移动的距离x1，在进行步骤②时，纸盒被撞后滑出木板，导致无法记录移动的距离x2，此时同组的甲同学建议换一个较重的木块代替纸盒重做步骤②，乙同学建议降低小球m2的释放高度重做步骤②，你认为哪位同学的建议是合理的？ （甲同学/乙同学/都合理/都不合理）。
（3）上述实验操作可以得出的结论是： 。
17．（2018九上·鄞州期中）学利用一个弹珠、三根材料和厚度相同、长宽不同的橡皮条，探究“橡皮条的弹性势能与长度、宽度的关系．”他依次将橡皮条固定在弹弓上，如图所示，在弹性范围内，拉伸相同的伸长量，将弹珠在同一位置沿水平方向弹射出去，测得弹射的水平距离，数据如下表：
次数 橡皮条 橡皮条宽/cm 橡皮条长/cm 弹射的水平距离/m
1 甲 0.5 20 10.5
2 乙 0.5 30 8.3
3 丙 1.0 20 15.2
请回答以下问题：
（1）实验中，是通过比较 来间接反映橡皮条的弹性势能大小．
（2）比较第1次和第2次实验可知，拉伸相同的伸长量，橡皮条的弹性势能与橡皮条的 有关．
（3）用同种材料同厚度的橡皮条，拉伸相同的伸长量，弹性势能最大的橡皮条是________．
A．窄面长的 B．宽面长的 C．窄面短的 D．宽面短的
四、解答题
18．（2020·上城模拟）在探究动能影响因素实验时，常用如图实验装置(不计摩擦)。为了使小球到达水平位置时初始速度相同，需控制小球下落高度相同，这是为什么呢？查阅资料得：某处物体的重力势能的大小等于该物体从此处运动至水平位置时重力对物体所做的功。
（1）质量为m的小球在A处静止时，所具有的重力势能大小Ep为 ；
（2）已知，刚进入水平面B点时，小球所具有的动能Ek可以表达为 mv2，v为此时的速度。则Ep Ek(选填“大于”或“等于”或“小于”)；
（3）请推导证明：小球在水平面上运动的初始速度v只与高度h有关。
19．在综合实践活动课上,王强同学发现学校运动场地上有若干大小不等的铅球,如图所示。于是他想利用这些器材亲自体验一下“重力势能的大小与哪些因素有关”。
（1）请你帮他设计应如何去做。
（2）说明该实践中怎样判断物体重力势能的大小。
20．五一假期，小华同学的全家去旅游，在高速路上看到如图所示标志牌，小华发现小轿车、大型客车、载货汽车最高行驶速度不同．爱思考的小华想：为什么要对机动车的最高行驶速度进行限制？为什么在同样的道路上，对不同车型设定不一样的最高行驶速度？请你从“能量”角度，用相关知识解释此现象．
答案解析部分
1．【答案】C
【知识点】动能和势能的转化与守恒
【解析】【分析】根据能量守恒定律分析即可。
【解答】同一小球质量相等，高度相等，那么它具有的重力势能相等。虽然它抛出的角度不同，但是没有任何能量损耗和增加，因此落地时机械能守恒，即原来的重力势能全部转化为动能，那么动能相同。因为它落地时的动能相同，所以落地时的速度相同，故C正确，而A、B、D错误。
故选C。
2．【答案】B
【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，重力势能与重力和高度有关，而机械能=动能+势能，据此分析判断。
【解答】跳伞运动员在空中匀速下落的过程中，质量不变，速度不变，那么动能不变；质量不变，高度减小，那么重力势能减小；根据机械能=动能+势能可知，机械能减小。
故B正确，而A、C、D错误。
故选B。
3．【答案】C
【知识点】动能和势能的大小变化
【解析】【分析】（1）重力势能与质量和高度有关；
（2）实心球的运动为竖直方向运动和水平方向运动的复合运动，注意分析水平方向上的速度是否为零；
（3）重力势能与质量和高度有关；
（4）根据动能和重力势能的能量转化分析。
【解答】A.根据图片可知，d点的高度最小，因此d点的重力势能最小，故A错误；
B.在b处时，实心球在竖直方向上的速度为零，而在水平方向上的速度不为零，因此它的动能不为零，故B错误；
C.b处时实心球的高度最大，因此该点时它的重力势能最大，故C正确；
D.d点时，实心球的重力势能转化为动能，因此该点的动能肯定不为零，故D错误。
故选C。
4．【答案】A
【知识点】动能和势能的转化与守恒
【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，弹性势能与物体的形变程度有关，据此分析能量变化，确定能量转化的过程即可。
【解答】A.滑滑梯时，人的高度减小，重力势能减小；速度增大，动能增大，因此重力势能转化为动能，故A符合题意；
B.荡秋千，从低处荡到高处时，人的高度增大，重力势能增大；速度减小，动能减小，这个过程将动能转化为重力势能，故B不合题意；
C.跳水比赛，人被踏板弹起时，人的高度增大，重力势能增大；速度减小，动能减小，这个过程将动能转化为重力势能，故C不合题意；
D.玩单杠，人从最低处向高处旋转时，高度增大，重力势能增大；速度减小，动能减小，这个过程将动能转化为重力势能，故D不合题意。
故选A。
5．【答案】B
【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=动能+重力势能，据此分析判断。
【解答】在火箭加速升空过程中，质量不变，高度增大，那么重力势能增大；质量不变，速度增大，那么动能增大。根据机械能=动能+重力势能可知，火箭的机械能总量增加，故B正确，而A、C、D错误。
故选B。
6．【答案】C
【知识点】动能和势能的大小变化
【解析】【分析】（1）注意摩擦力对小球运动的影响；
（2）首先比较A、B两点的机械能的大小，然后比较两点重力势能的大小，最后根据机械能=动能+重力势能比较动能的大小关系；
（3）将B点动能与C点进行比较，从而得到二者的速度大小，然后结合（2）中的结论比较三者的速度大小；
（4）小球要克服摩擦做功，因此时间越靠后，机械能的损耗越多，即机械能越小。
【解答】A.在小球运动的过程中，重力和摩擦力同时对小球做功，故A错误；
B.因为B点在A点的后面，所以克服摩擦消耗的机械能更多，那么B点的机械能小于A点的机械能。A、B两点高度相同，那么它们的重力势能相同。根据机械能=动能+重力势能可知，B点的动能小于A点的动能，即B点的速度小于A点的速度，故B错误；
C.C点时小球的速度为零，且B点的速度小于A点的速度，那么小球的速度大小关系为：vA＞vB＞vC，故C正确；
D.C点在A点的后面，那么C点的机械能损耗更多，那么C点的机械能小于A点的机械能。在C点时小球的速度为零，即动能为零，那么它的重力势能等于机械能，因此小球在A点的机械能大于C点的重力势能，故D错误。
故选C。
7．【答案】D
【知识点】动能和势能的转化与守恒
【解析】【分析】在滚摆运动的过程中，由于克服摩擦做功，因此它的机械能会不断转化为内能，据此分析判断。
【解答】A.由于克服摩擦做功，滚摆下降时重力势能转化为动能和内能，故A错误；
B.由于克服摩擦做功，滚摆下降时减少的重力势能等于增加的动能和产生的内能之和，故B错误；
C.上升时减少的动能等于增加的重力势能和产生的内能之和，故C错误；
D.上升的最大高度逐渐降低，说明机械能不守恒，故D正确。
故选D。
8．【答案】D
【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，而机械能=动能+势能；
（2）根据二力平衡的知识分析；
（3）根据动能和重力势能的变化分析；
（4）根据（3）中分析判断。
【解答】A.雨滴匀速下落，那么它的动能不变，重力势能减小；根据机械能=动能+势能可知，它的机械能减小，故A错误；
B.雨滴做匀速直线运动，它受到平衡力，所以肯定会有一个竖直向上的力与重力平衡，这就是空气阻力，故B错误；
C.雨滴的动能保持不变，肯定不是重力势能转化为动能，故C错误；
D.雨滴与空气摩擦，将机械能转化为内能。由于动能不变，因此肯定是重力势能转化而成的，故D正确。
故选D。
9．【答案】A
【知识点】动能和势能的大小变化
【解析】【分析】动能与物体的质量和速度有关，重力势能与物体的质量和高度有关；机械能=动能+势能，据此分析判断。
【解答】 小朋友从滑梯匀速下滑的过程中， 质量不变，速度不变，那么它的动能不变；质量不变高度减小，因此它的重力势能减小；根据机械能=动能+势能可知，他的机械能减小，故A正确，而B、C、D错误。
故选A。
10．【答案】A
【知识点】动能和势能的转化与守恒
【解析】【分析】（1）在小球运动的过程中，由于克服摩擦，它的机械能会转化为内能，据此判断两点时机械能的大小，再判断两点时重力势能的大小，最后根据机械能=动能+重力势能比较动能的大小；
（2）根据（1）中分析判断两点机械能的大小；
（3）小球能否到达D点，取决于到达D点时的机械能和D点时重力势能的大小关系；
（4）轨道是粗糙的，因此运动中肯定会有机械能的损失。
【解答】由于轨道是粗糙的，所以小球在运动过程中机械能肯定会有损失。因为C点在B点后面，所以B点的机械能损耗更大，即B点的机械能大于C点，故B错误；
B和C的高度相同，因此小球在两点时重力势能相同；根据机械能=动能+重力势能可知，B点的动能肯定大于C点，故A正确；
小球在D点的机械能=A点时的动能+A点时的重力势能-AD之间损耗的机械能，如果A点时的动能大于AD之间损耗的机械能，那么D点的机械能将大于A点的重力势能，也就是大于D点的重力势能，那么小球是可能达到并超过D点的，故C错误；
小球从A点到B点的过程中，减少的重力势能转化为小球的动能和克服摩擦产生的内能，故D错误。
故选A。
11．【答案】小于；动
【知识点】动能和势能的大小变化
【解析】【分析】（1）重力势能与物体的重力和高度有关，动能与物体的质量和速度有关；
（2）分析足球下落过程中，动能和重力势能的变化即可。
【解答】（1）A点的高度（2）在足球下落过程中，足球的高度减小，重力势能减小；足球的速度增大，那么动能增大，因此重力势能转化为动能。
12．【答案】1；不变；大于
【知识点】动能和势能的大小变化
【解析】【分析】（1）不考虑空气阻力，对实心球进行受力分析即可。
（2）不考虑空气阻力，就不会有机械能通过摩擦的方式转化为内能，即机械能守恒；
（3）球的运动可以分解为竖直方向和水平方向上的运动，据此分析最高点时球的动能是否为零。
【解答】（1）不考虑空气阻力，那么实心球只受到地球施加的重力，即受到1个力的作用；
（2）不考虑空气阻力，就不会有机械能通过摩擦的方式转化为内能，那么球的机械能不变；
（3）在最高点时，实心球在竖直方向上的速度为零，但是水平方向上的速度不为零，因此球的动能大于零。
13．【答案】不会；铁球来回摆动时，动能和势能相互转化，在不受阻力情况下铁球的机械能守恒，其返回到最高点时的势能与初始状态的势能相等即小球所处高度相等，所以不会碰到。
【知识点】动能和势能的转化与守恒
【解析】【分析】在铁球运动的过程中，动能和重力势能都会发生改变，但是它们的总和保持不变，根据机械能守恒定律分析即可。
【解答】 松手放开静止的铁球，铁球向外摆动后返回时(不考虑空气阻力)， 不会撞到脸上，原因是： 铁球来回摆动时，动能和势能相互转化，在不受阻力情况下铁球的机械能守恒，其返回到最高点时的势能与初始状态的势能相等即小球所处高度相等，所以不会碰到。
14．【答案】（1）减小
（2）反弹次数
【知识点】势能的影响因素
【解析】【分析】（1）物体的重力势能大小与质量和高度的大小有关；
（2）弹性大小很难直接比较，可以转化为弹起的高度和弹跳的次数。
【解答】（1） 乒乓球下落过程中重力势能逐渐减小；
（2）该实验体现了转换的思想，将比较球的弹性分别转换为比较弹起的高度和反弹次数。
15．【答案】重力势能；动能
【知识点】动能和势能的转化与守恒
【解析】【分析】物体由于被举高而具有的能量叫重力势能，由于运动而具有的能量叫动能，据此解答即可。
【解答】骨牌倒下时，重力势能转化动能，这部分能量就转移给下一张骨牌，下一张骨牌倒下时具有的能量更大，骨牌被推倒的速度越来越快。
故答案为：重力势能；动能
16．【答案】（1）纸盒移动的距离；不会
（2）都不合理
（3）速度一定时，质量越大、动能越大
【知识点】动能的影响因素
【解析】【分析】（1）纸盒被撞击后移动的距离越大，克服摩擦做的功越多，那么小球的动能越大。若斜面不够光滑，那么小球从斜面上滚下时要克服摩擦做功，但是仍然遵循“物体的高度越大，到达水平面时速度越大”的规律，因此对实验没有影响；
（2）木块越重，对水平面的压力越大，受到的摩擦力越大；而降低小球的高度，那么小球到达水平面时的速度就不同，这些因素都是实验中应该控制相同的量。如果不控制这些因素，就得不到正确的结论。
（3）根据高度的关系确定小球速度的大小，然后根据控制变量法描述动能与质量的关系。
【解答】（1）小金同学是根据纸盒移动的距离判断小球动能大小的；若实验中所使用的斜面不够光滑不会给实验带来影响。
（2）我认为两位同学的建议都不合理，因为摩擦力和高度都是应该控制的变量；
（3）小球都从斜面的同一高度滚下，那么速度相同，m2质量大，纸盒被推动的距离远，因此得到结论： 速度一定时，质量越大、动能越大 。
17．【答案】（1）弹射的水平距离
（2）长度
（3）D
【知识点】势能的影响因素
【解析】【分析】（1）橡皮条的弹性势能越大，弹珠被弹射出去的水平距离越远；（2）分析第1次和第2次实验中哪个因素不同即可；
（3）比较实验1和2，得到弹性势能和橡皮条长度的关系；比较实验1和3，得到弹性势能和橡皮条宽度的关系，据此进行选择即可。
【解答】（1）实验中，是通过比较弹射的水平距离来间接反映橡皮条的弹性势能大小。
（2） 比较第1次和第2次实验可知， 两次实验中橡皮条的长度不同，因此得到：拉伸相同的长度，橡皮条的弹性势能与橡皮条的长度有关；
（3）比较实验1和2，得到：用同种材料同厚度的橡皮条，拉伸相同的长度，橡皮条越短，弹性势能越大；比较实验1和3，得到：用同种材料同厚度的橡皮条，拉伸相同的长度，橡皮条越宽，弹性势能越大，因此应选宽而短的，故D正确，而A、B、C错误。
故选D。
18．【答案】（1）mgh
（2）等于
（3） mv2=mgh，v= ，即小球在水平面上运动的初始速度只与高度有关
【知识点】动能的影响因素
【解析】【分析】（1）重力势能等于重力做的功，根据W=Gh计算；
（2）不计摩擦，即没有机械能的损失，那么小球刚到水平面时减小的重力势能全部转化为动能；
（3）根据重力势能和动能的计算公式进行计算推导即可。
【解答】（1） 质量为m的小球在A处静止时，所具有的重力势能：Ep =W=Gh=mgh；
（2）已知，刚进入水平面B点时，小球所具有的动能Ek可以表达为 ，v为此时的速度。则Ep=Ek；
（3）根据Ep=Ek得到： =mgh，
解得： v= ；
因此：小球在水平面上运动的初始速度只与高度有关 。
19．【答案】（1）解：将质量不同的铅球从同一高度释放,落至地面(沙坑);将同一铅球从不同高度释放,落至地面(沙坑)。
（2）解：根据铅球对地面的作用效果(或引起地面形变的大小,或砸出坑的深浅,或对地面做功多少),作用效果越明显(或引起地面形变越大,或砸出的坑越深,或对地面做功越多),物体的重力势能越大。反之,重力势能越小。
【知识点】势能的影响因素
【解析】【分析】（1）重力势能与物体的质量和高度有关；根据控制变量法的要求，探究重力势能和质量的关系时，需要保持下落高度相同而改变质量；探究重力势能和高度的关系时，需要保持质量相同而改变高度，据此设计实验步骤；
（2）铅球撞击地面或沙坑时，肯定会对它们造成一定程度的破坏，可以根据地面形变程度的大小或沙坑的深浅来判断重力势能的大小。
20．【答案】解：机动车质量一定，速度越快，动能越大，刹车时制动距离越大，容易出现交通事故，所以要限速行驶；
在相同的道路上，不同车型的机动车质量不同，速度相同时，质量大的动能大，制动距离大，质量小的动能小，制动距离小，当制动距离相同时，不同车型限速就不同．
【知识点】动能的影响因素
【解析】【解答】对机动车的行驶速度进行限制，可用影响动能的因素分析，由于动能与质量和速度有关，对于质量较大的车，允许的速度就比质量较小的车的速度低．
【分析】本题考查了影响动能的因素：质量和速度，质量越大，速度越大，动能就越大．
1 / 1浙教版科学 九年级上 第三章 第2节 机械能
一、单选题
1．如图，同一小球在同一高度以相同速度向三个不同方向抛出(不计空气阻力和摩擦)，设小球刚落地时的速度分别为v1、v2、v3，则（ ）
A．v1＞v2＞v3 B．v1＜v2＜v3 C．v1＝v2＝v3 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】根据能量守恒定律分析即可。
【解答】同一小球质量相等，高度相等，那么它具有的重力势能相等。虽然它抛出的角度不同，但是没有任何能量损耗和增加，因此落地时机械能守恒，即原来的重力势能全部转化为动能，那么动能相同。因为它落地时的动能相同，所以落地时的速度相同，故C正确，而A、B、D错误。
故选C。
2．跳伞运动员在空中匀速下落的过程中（ ）
A．动能减小，势能不变，机械能不变
B．动能不变，势能减小，机械能减小
C．动能减小，势能增大，机械能不变
D．动能不变，势能增大，机械能减小
【答案】B
【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，重力势能与重力和高度有关，而机械能=动能+势能，据此分析判断。
【解答】跳伞运动员在空中匀速下落的过程中，质量不变，速度不变，那么动能不变；质量不变，高度减小，那么重力势能减小；根据机械能=动能+势能可知，机械能减小。
故B正确，而A、C、D错误。
故选B。
3．掷实心球是我市的中考体育测试项目之一。掷出去的实心球从a处出手后，在空中的运动轨迹如图所示，球最终停在水平地面e点处。则实心球（ ）
A．在a处的重力势能最小 B．在b处的动能为零
C．在b处的重力势能最大 D．在d处的动能为零
【答案】C
【知识点】动能和势能的大小变化
【解析】【分析】（1）重力势能与质量和高度有关；
（2）实心球的运动为竖直方向运动和水平方向运动的复合运动，注意分析水平方向上的速度是否为零；
（3）重力势能与质量和高度有关；
（4）根据动能和重力势能的能量转化分析。
【解答】A.根据图片可知，d点的高度最小，因此d点的重力势能最小，故A错误；
B.在b处时，实心球在竖直方向上的速度为零，而在水平方向上的速度不为零，因此它的动能不为零，故B错误；
C.b处时实心球的高度最大，因此该点时它的重力势能最大，故C正确；
D.d点时，实心球的重力势能转化为动能，因此该点的动能肯定不为零，故D错误。
故选C。
4．如图所描述的情景中，没有发生动能转化为势能的是（ ）
A．滑滑梯 B．荡秋千
C．跳水比赛 D．空中大翻转
【答案】A
【知识点】动能和势能的转化与守恒
【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，弹性势能与物体的形变程度有关，据此分析能量变化，确定能量转化的过程即可。
【解答】A.滑滑梯时，人的高度减小，重力势能减小；速度增大，动能增大，因此重力势能转化为动能，故A符合题意；
B.荡秋千，从低处荡到高处时，人的高度增大，重力势能增大；速度减小，动能减小，这个过程将动能转化为重力势能，故B不合题意；
C.跳水比赛，人被踏板弹起时，人的高度增大，重力势能增大；速度减小，动能减小，这个过程将动能转化为重力势能，故C不合题意；
D.玩单杠，人从最低处向高处旋转时，高度增大，重力势能增大；速度减小，动能减小，这个过程将动能转化为重力势能，故D不合题意。
故选A。
5．2018年1月19日12时12分，酒泉卫星发射中心用长征十一号运载火箭成功将吉林一号视频07、08星送入预定轨道。在火箭加速升空过程中，下列叙述正确的是（ ）
A．火箭的机械能总量不变
B．火箭的机械能总量增加
C．火箭的动能增加，重力势能不变
D．火箭的动能不变，重力势能增加
【答案】B
【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=动能+重力势能，据此分析判断。
【解答】在火箭加速升空过程中，质量不变，高度增大，那么重力势能增大；质量不变，速度增大，那么动能增大。根据机械能=动能+重力势能可知，火箭的机械能总量增加，故B正确，而A、C、D错误。
故选B。
6．如图所示，粗糙的弧形轨道竖直固定于水平面，一小球由A点以速度v沿轨道滚下，经另一侧等高点B后到达最高点C。下列关于小球滚动过程的分析正确的是（ ）
A．整个过程只有重力在对小球做功
B．小球在A，B两点具有的动能相同
C．小球在A，B，C三点的速度大小关系是vA＞vB＞vC
D．小球在A点具有的机械能等于它在C点具有的重力势能
【答案】C
【知识点】动能和势能的大小变化
【解析】【分析】（1）注意摩擦力对小球运动的影响；
（2）首先比较A、B两点的机械能的大小，然后比较两点重力势能的大小，最后根据机械能=动能+重力势能比较动能的大小关系；
（3）将B点动能与C点进行比较，从而得到二者的速度大小，然后结合（2）中的结论比较三者的速度大小；
（4）小球要克服摩擦做功，因此时间越靠后，机械能的损耗越多，即机械能越小。
【解答】A.在小球运动的过程中，重力和摩擦力同时对小球做功，故A错误；
B.因为B点在A点的后面，所以克服摩擦消耗的机械能更多，那么B点的机械能小于A点的机械能。A、B两点高度相同，那么它们的重力势能相同。根据机械能=动能+重力势能可知，B点的动能小于A点的动能，即B点的速度小于A点的速度，故B错误；
C.C点时小球的速度为零，且B点的速度小于A点的速度，那么小球的速度大小关系为：vA＞vB＞vC，故C正确；
D.C点在A点的后面，那么C点的机械能损耗更多，那么C点的机械能小于A点的机械能。在C点时小球的速度为零，即动能为零，那么它的重力势能等于机械能，因此小球在A点的机械能大于C点的重力势能，故D错误。
故选C。
7．如图所示，滚摆由最高点释放，旋转着下降到最低点后又上升，每次上升的最大高度逐渐降低。下列说法正确的是（ ）
A．下降时重力势能转化为动能
B．下降时减少的重力势能等于增加的动能
C．上升时减少的动能等于增加的重力势能
D．上升的最大高度逐渐降低说明机械能不守恒
【答案】D
【知识点】动能和势能的转化与守恒
【解析】【分析】在滚摆运动的过程中，由于克服摩擦做功，因此它的机械能会不断转化为内能，据此分析判断。
【解答】A.由于克服摩擦做功，滚摆下降时重力势能转化为动能和内能，故A错误；
B.由于克服摩擦做功，滚摆下降时减少的重力势能等于增加的动能和产生的内能之和，故B错误；
C.上升时减少的动能等于增加的重力势能和产生的内能之和，故C错误；
D.上升的最大高度逐渐降低，说明机械能不守恒，故D正确。
故选D。
8．（2020·杭州模拟）离地面一定高度的雨滴，在其匀速下落过程中，下列说法正确的是（ ）
A．雨滴的机械能保持不变 B．雨滴只受到重力的作用
C．雨滴的重力势能转化为动能 D．雨滴的重力势能转化为内能
【答案】D
【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，而机械能=动能+势能；
（2）根据二力平衡的知识分析；
（3）根据动能和重力势能的变化分析；
（4）根据（3）中分析判断。
【解答】A.雨滴匀速下落，那么它的动能不变，重力势能减小；根据机械能=动能+势能可知，它的机械能减小，故A错误；
B.雨滴做匀速直线运动，它受到平衡力，所以肯定会有一个竖直向上的力与重力平衡，这就是空气阻力，故B错误；
C.雨滴的动能保持不变，肯定不是重力势能转化为动能，故C错误；
D.雨滴与空气摩擦，将机械能转化为内能。由于动能不变，因此肯定是重力势能转化而成的，故D正确。
故选D。
9．（2020·丽水模拟）小朋友从滑梯匀速下滑的过程中，下列说法正确的是（ ）
A．动能不变，重力势能减小，机械能减小
B．动能不变，重力势力增大，机械能不变
C．动能减小，重力势能增大，机械能不变
D．动能减小，重力势能减小，机械能减小
【答案】A
【知识点】动能和势能的大小变化
【解析】【分析】动能与物体的质量和速度有关，重力势能与物体的质量和高度有关；机械能=动能+势能，据此分析判断。
【解答】 小朋友从滑梯匀速下滑的过程中， 质量不变，速度不变，那么它的动能不变；质量不变高度减小，因此它的重力势能减小；根据机械能=动能+势能可知，他的机械能减小，故A正确，而B、C、D错误。
故选A。
10．（2019九上·奉化期末）如图所示，粗糙的弧形轨道竖直固定于水平面，一小球由A点以度v沿轨道滚下，依次经过等高的B点和C点。下列关于小球滚动过程的分析正确的是（ ）
A．小球在B点的动能大于C点动能
B．小球在B点的机械能等于C点的机械能
C．小球不可能到达D点，因为轨道是粗糙的
D．小球从A点到B点的过程中，减少的重力势能都转化为球的动能
【答案】A
【知识点】动能和势能的转化与守恒
【解析】【分析】（1）在小球运动的过程中，由于克服摩擦，它的机械能会转化为内能，据此判断两点时机械能的大小，再判断两点时重力势能的大小，最后根据机械能=动能+重力势能比较动能的大小；
（2）根据（1）中分析判断两点机械能的大小；
（3）小球能否到达D点，取决于到达D点时的机械能和D点时重力势能的大小关系；
（4）轨道是粗糙的，因此运动中肯定会有机械能的损失。
【解答】由于轨道是粗糙的，所以小球在运动过程中机械能肯定会有损失。因为C点在B点后面，所以B点的机械能损耗更大，即B点的机械能大于C点，故B错误；
B和C的高度相同，因此小球在两点时重力势能相同；根据机械能=动能+重力势能可知，B点的动能肯定大于C点，故A正确；
小球在D点的机械能=A点时的动能+A点时的重力势能-AD之间损耗的机械能，如果A点时的动能大于AD之间损耗的机械能，那么D点的机械能将大于A点的重力势能，也就是大于D点的重力势能，那么小球是可能达到并超过D点的，故C错误；
小球从A点到B点的过程中，减少的重力势能转化为小球的动能和克服摩擦产生的内能，故D错误。
故选A。
二、填空题
11．俄罗斯世界杯足球赛中。如图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 (选填“大于”“小于”或“等于”)B点的重力势能。若不计空气阻力，足球在下落的过程中，重力势能转化为 能。
【答案】小于；动
【知识点】动能和势能的大小变化
【解析】【分析】（1）重力势能与物体的重力和高度有关，动能与物体的质量和速度有关；
（2）分析足球下落过程中，动能和重力势能的变化即可。
【解答】（1）A点的高度（2）在足球下落过程中，足球的高度减小，重力势能减小；足球的速度增大，那么动能增大，因此重力势能转化为动能。
12．在中考体育考试中，小刚投出的实心球在空中的运动轨迹如图所示。若不考虑空气阻力，则实心球从离开手后到达最高点的过程中，球受 个力的作用，球的机械能 (选填“增大”“减小”或“不变”)，在最高点时，球的动能 (选填“大于”或“等于”)零。
【答案】1；不变；大于
【知识点】动能和势能的大小变化
【解析】【分析】（1）不考虑空气阻力，对实心球进行受力分析即可。
（2）不考虑空气阻力，就不会有机械能通过摩擦的方式转化为内能，即机械能守恒；
（3）球的运动可以分解为竖直方向和水平方向上的运动，据此分析最高点时球的动能是否为零。
【解答】（1）不考虑空气阻力，那么实心球只受到地球施加的重力，即受到1个力的作用；
（2）不考虑空气阻力，就不会有机械能通过摩擦的方式转化为内能，那么球的机械能不变；
（3）在最高点时，实心球在竖直方向上的速度为零，但是水平方向上的速度不为零，因此球的动能大于零。
13．（2020·定海模拟）假如你的眼前有一个系在摆上的铁球。松手放开静止的铁球，铁球向外摆动后返回时(不考虑空气阻力)， (会或不会)撞到你脸上？并加以解释 。
【答案】不会；铁球来回摆动时，动能和势能相互转化，在不受阻力情况下铁球的机械能守恒，其返回到最高点时的势能与初始状态的势能相等即小球所处高度相等，所以不会碰到。
【知识点】动能和势能的转化与守恒
【解析】【分析】在铁球运动的过程中，动能和重力势能都会发生改变，但是它们的总和保持不变，根据机械能守恒定律分析即可。
【解答】 松手放开静止的铁球，铁球向外摆动后返回时(不考虑空气阻力)， 不会撞到脸上，原因是： 铁球来回摆动时，动能和势能相互转化，在不受阻力情况下铁球的机械能守恒，其返回到最高点时的势能与初始状态的势能相等即小球所处高度相等，所以不会碰到。
14．（2019九上·天台期中） 2015年在苏州举行的第53届世乒赛中首次使用了“40+”新球，新球与“40”旧球如图甲所示。小科想比较两种球的弹性大小，做了如下实验：将两球从相同高度由静止同时释放，比较两球落到同一桌面上弹起的高度得出弹性的大小，发现很难比较两球弹起的高度，继续观察，两球在桌面上反复弹跳，发现新球停止弹跳时，旧球还在弹跳，如图乙所示。多次实验结果相同，说明旧球的弹性比新球好。
（1）乒乓球下落过程中重力势能逐渐 ；
（2）该实验体现了转换的思想，将比较球的弹性分别转换为比较弹起的高度和 。
【答案】（1）减小
（2）反弹次数
【知识点】势能的影响因素
【解析】【分析】（1）物体的重力势能大小与质量和高度的大小有关；
（2）弹性大小很难直接比较，可以转化为弹起的高度和弹跳的次数。
【解答】（1） 乒乓球下落过程中重力势能逐渐减小；
（2）该实验体现了转换的思想，将比较球的弹性分别转换为比较弹起的高度和反弹次数。
15．（2019九上·江北期末）许多同学都很喜欢设计和参加“多米诺骨牌效应”活动（按一定距离排列的骨牌，碰倒第一块骨牌后，其它所有骨牌会依次倒下），其中的物理原理是：骨牌倒下时， 转化 （以上两格填“动能”或“重力势能”)，这部分能量就转移给下一张骨牌，下一张骨牌倒下时具有的能量更大，骨牌被推倒的速度越来越快。
【答案】重力势能；动能
【知识点】动能和势能的转化与守恒
【解析】【分析】物体由于被举高而具有的能量叫重力势能，由于运动而具有的能量叫动能，据此解答即可。
【解答】骨牌倒下时，重力势能转化动能，这部分能量就转移给下一张骨牌，下一张骨牌倒下时具有的能量更大，骨牌被推倒的速度越来越快。
故答案为：重力势能；动能
三、实验探究题
16．（2020·富阳模拟）如图所示，小金同学在探究物体动能大小与质量的关系时，设计了如下方案：让质量分别为m1和m2（m1＜m2）的两个小球沿同一斜面从同一点A处由静止滚下，然后与放在水平木板上的纸盒相碰，记录纸 盒移动的距离。
（1）小金同学是根据 判断小球动能大小的；若实验中所使用的斜面不够光滑 （会/不会）给实验带来影响。
（2）小金同学顺利完成步骤①，记录下纸盒移动的距离x1，在进行步骤②时，纸盒被撞后滑出木板，导致无法记录移动的距离x2，此时同组的甲同学建议换一个较重的木块代替纸盒重做步骤②，乙同学建议降低小球m2的释放高度重做步骤②，你认为哪位同学的建议是合理的？ （甲同学/乙同学/都合理/都不合理）。
（3）上述实验操作可以得出的结论是： 。
【答案】（1）纸盒移动的距离；不会
（2）都不合理
（3）速度一定时，质量越大、动能越大
【知识点】动能的影响因素
【解析】【分析】（1）纸盒被撞击后移动的距离越大，克服摩擦做的功越多，那么小球的动能越大。若斜面不够光滑，那么小球从斜面上滚下时要克服摩擦做功，但是仍然遵循“物体的高度越大，到达水平面时速度越大”的规律，因此对实验没有影响；
（2）木块越重，对水平面的压力越大，受到的摩擦力越大；而降低小球的高度，那么小球到达水平面时的速度就不同，这些因素都是实验中应该控制相同的量。如果不控制这些因素，就得不到正确的结论。
（3）根据高度的关系确定小球速度的大小，然后根据控制变量法描述动能与质量的关系。
【解答】（1）小金同学是根据纸盒移动的距离判断小球动能大小的；若实验中所使用的斜面不够光滑不会给实验带来影响。
（2）我认为两位同学的建议都不合理，因为摩擦力和高度都是应该控制的变量；
（3）小球都从斜面的同一高度滚下，那么速度相同，m2质量大，纸盒被推动的距离远，因此得到结论： 速度一定时，质量越大、动能越大 。
17．（2018九上·鄞州期中）学利用一个弹珠、三根材料和厚度相同、长宽不同的橡皮条，探究“橡皮条的弹性势能与长度、宽度的关系．”他依次将橡皮条固定在弹弓上，如图所示，在弹性范围内，拉伸相同的伸长量，将弹珠在同一位置沿水平方向弹射出去，测得弹射的水平距离，数据如下表：
次数 橡皮条 橡皮条宽/cm 橡皮条长/cm 弹射的水平距离/m
1 甲 0.5 20 10.5
2 乙 0.5 30 8.3
3 丙 1.0 20 15.2
请回答以下问题：
（1）实验中，是通过比较 来间接反映橡皮条的弹性势能大小．
（2）比较第1次和第2次实验可知，拉伸相同的伸长量，橡皮条的弹性势能与橡皮条的 有关．
（3）用同种材料同厚度的橡皮条，拉伸相同的伸长量，弹性势能最大的橡皮条是________．
A．窄面长的 B．宽面长的 C．窄面短的 D．宽面短的
【答案】（1）弹射的水平距离
（2）长度
（3）D
【知识点】势能的影响因素
【解析】【分析】（1）橡皮条的弹性势能越大，弹珠被弹射出去的水平距离越远；（2）分析第1次和第2次实验中哪个因素不同即可；
（3）比较实验1和2，得到弹性势能和橡皮条长度的关系；比较实验1和3，得到弹性势能和橡皮条宽度的关系，据此进行选择即可。
【解答】（1）实验中，是通过比较弹射的水平距离来间接反映橡皮条的弹性势能大小。
（2） 比较第1次和第2次实验可知， 两次实验中橡皮条的长度不同，因此得到：拉伸相同的长度，橡皮条的弹性势能与橡皮条的长度有关；
（3）比较实验1和2，得到：用同种材料同厚度的橡皮条，拉伸相同的长度，橡皮条越短，弹性势能越大；比较实验1和3，得到：用同种材料同厚度的橡皮条，拉伸相同的长度，橡皮条越宽，弹性势能越大，因此应选宽而短的，故D正确，而A、B、C错误。
故选D。
四、解答题
18．（2020·上城模拟）在探究动能影响因素实验时，常用如图实验装置(不计摩擦)。为了使小球到达水平位置时初始速度相同，需控制小球下落高度相同，这是为什么呢？查阅资料得：某处物体的重力势能的大小等于该物体从此处运动至水平位置时重力对物体所做的功。
（1）质量为m的小球在A处静止时，所具有的重力势能大小Ep为 ；
（2）已知，刚进入水平面B点时，小球所具有的动能Ek可以表达为 mv2，v为此时的速度。则Ep Ek(选填“大于”或“等于”或“小于”)；
（3）请推导证明：小球在水平面上运动的初始速度v只与高度h有关。
【答案】（1）mgh
（2）等于
（3） mv2=mgh，v= ，即小球在水平面上运动的初始速度只与高度有关
【知识点】动能的影响因素
【解析】【分析】（1）重力势能等于重力做的功，根据W=Gh计算；
（2）不计摩擦，即没有机械能的损失，那么小球刚到水平面时减小的重力势能全部转化为动能；
（3）根据重力势能和动能的计算公式进行计算推导即可。
【解答】（1） 质量为m的小球在A处静止时，所具有的重力势能：Ep =W=Gh=mgh；
（2）已知，刚进入水平面B点时，小球所具有的动能Ek可以表达为 ，v为此时的速度。则Ep=Ek；
（3）根据Ep=Ek得到： =mgh，
解得： v= ；
因此：小球在水平面上运动的初始速度只与高度有关 。
19．在综合实践活动课上,王强同学发现学校运动场地上有若干大小不等的铅球,如图所示。于是他想利用这些器材亲自体验一下“重力势能的大小与哪些因素有关”。
（1）请你帮他设计应如何去做。
（2）说明该实践中怎样判断物体重力势能的大小。
【答案】（1）解：将质量不同的铅球从同一高度释放,落至地面(沙坑);将同一铅球从不同高度释放,落至地面(沙坑)。
（2）解：根据铅球对地面的作用效果(或引起地面形变的大小,或砸出坑的深浅,或对地面做功多少),作用效果越明显(或引起地面形变越大,或砸出的坑越深,或对地面做功越多),物体的重力势能越大。反之,重力势能越小。
【知识点】势能的影响因素
【解析】【分析】（1）重力势能与物体的质量和高度有关；根据控制变量法的要求，探究重力势能和质量的关系时，需要保持下落高度相同而改变质量；探究重力势能和高度的关系时，需要保持质量相同而改变高度，据此设计实验步骤；
（2）铅球撞击地面或沙坑时，肯定会对它们造成一定程度的破坏，可以根据地面形变程度的大小或沙坑的深浅来判断重力势能的大小。
20．五一假期，小华同学的全家去旅游，在高速路上看到如图所示标志牌，小华发现小轿车、大型客车、载货汽车最高行驶速度不同．爱思考的小华想：为什么要对机动车的最高行驶速度进行限制？为什么在同样的道路上，对不同车型设定不一样的最高行驶速度？请你从“能量”角度，用相关知识解释此现象．
【答案】解：机动车质量一定，速度越快，动能越大，刹车时制动距离越大，容易出现交通事故，所以要限速行驶；
在相同的道路上，不同车型的机动车质量不同，速度相同时，质量大的动能大，制动距离大，质量小的动能小，制动距离小，当制动距离相同时，不同车型限速就不同．
【知识点】动能的影响因素
【解析】【解答】对机动车的行驶速度进行限制，可用影响动能的因素分析，由于动能与质量和速度有关，对于质量较大的车，允许的速度就比质量较小的车的速度低．
【分析】本题考查了影响动能的因素：质量和速度，质量越大，速度越大，动能就越大．
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