华师大版初中科学九上5.4 机械能同步练习
一、单选题
1．（2021·温州）一番茄从手中由静止开始下落，撞击水面时溅起许多水珠（如图），同时番茄仍有较大速度并继续下沉。若不计一切机械能损耗，番茄从开始下落至刚好浸没时减少的势能（ ）
A．等于所有溅起的水珠在撞击过程中增加的机械能总和
B．大于所有溅起的水珠在撞击过程中增加的机械能总和
C．等于所有溅起的水珠在空中上升过程中增加的机械能总和
D．小于所有溅起的水珠在空中上升过程中增加的机械能总和
2．（2021·绍兴）滑板是深受青少年喜欢的一项体育运动。如图是U型滑台和运动员姿势的简化示意图。运动员在滑台A处由静止自由下滑，不计滑台摩擦和空气阻力，仅依靠滑行 过程中运动员姿势的自然(不用力)变化， 最有可能滑到滑台C处的是 （ ）
A．
B．
C．
D．
3．（2021·嘉兴）如图是雨滴在空中下落过程中速度与时间的关系图。雨滴在t1~t3三个时刻中具有的动能分别是E1、E2、E3，不考虑下落过程中雨滴的质量变化，则动能的大小关系是（ ）
A．E1E2>E3 C．E14．（2021·婺城模拟）一只氢气球下方用细线吊着一只小皮球，当小皮球随氢气球匀速竖直上升到距地面高度为H的位置时细线突然断了，小皮球落到水平地面上反弹后上升(绳子断裂后假设小皮球的机械能守恒)，以下分析正确的是（ ）
A．小皮球反弹后能上升的最大高度大于H
B．绳子断裂后到小皮球落地前，小皮球的动能不断增大
C．小皮球反弹后上升过程中，重力势能增大的越来越快
D．绳子断裂后，小皮球的重力势能和动能之和始终保持不变
5．（2021·龙湾模拟）“轰-6N”国产新型远程战略轰炸机，可以在空中水平匀速直线飞行的过程中给战斗机进行空中加油。在加油过程中，“轰-6N”的动能和势能变化情况为（ ）
A．动能不变，重力势能不变 B．动能减少，重力势能增加
C．动能不变，重力势能增加 D．动能减少，重力势能减少
6．（2021·温州模拟）如图是荡秋千的简化模型。摆球在A点静止释放，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
7．（2021·温州模拟）小金将一个小球第一次竖直上抛，第二次斜向上抛，若两次抛出的动能相等（不计空气阻力），则下列说法正确的是（ ）
A．两次小球到达最高点时，动能相等且都为零，机械能不相等
B．两次小球到达最高点时，动能都不为零，机械能相等
C．两次小球到达最高点时，高度相等，机械能不相等
D．两次小球到达最高点时，高度不相等，机械能相等
8．（2021·婺城模拟）关于跳伞运动员在空中匀速下降过程中的能量变化，下列说法正确的是（ ）
A．势能减小，机械能不变 B．动能不变，机械能减小
C．势能不变，机械能减小 D．动能不变，机械能不变
9．（2021·瓯海模拟）如图，小球从左侧的斜坡滚下，到达底端后又沿着右侧斜坡向上滚到最高处， 则下列图像能正确代表小球重力势能与运动时间t之间对应关系的是（ ）
A． B．
C． D．
10．（2021·鹿城模拟）如图所示为我国第一部物理学著作《远西奇器图说》所记载的一机械装置，书中对小球A、B的质量大小关系作出了正确的推测。若小球A的质量为10克，不考虑摩擦和绳重，则两小球匀速移动时，小球B的质量可能为（ ）
A．14克 B．12克 C．10克 D．8克
11．（2021·永嘉模拟）如图所示为游乐园的过山车运行的情境，在过山车从高处加速滑下的过程中，下列说法正确的是（ ）
A．动能减小，势能减小 B．动能减小，势能增加
C．动能增加，势能增加 D．动能增加，势能减小
12．（2021九下·金华月考）2020年12月万众瞩目的嫦娥5号返回地球，返回地球时嫦娥5号返回舱与大气发生剧烈摩擦。若下落过程中不考虑嫦娥5号的质量变化，则嫦娥5号在空中加速降落时（ ）
A．重力势能不断减少，动能不断增加，机械能不变
B．重力势能不断增加，动能不断减小，机械能不变
C．重力势能不断增加，动能不断增加，机械能增加
D．重力势能不断减少，动能不断增加，机械能减少
13．（2021·吴兴模拟）乒乓球发球机在同一高度以相同的速度朝不同方向分别发出a、b、c 三个完全一样的球（如图所示），若不计空气阻力，则下列说法中正确的是（ ）
A．三个小球到达水平桌面时速度不相同
B．三个小球在空中的运动过程中势能先增大后减小
C．三个小球在空中的运动过程中机械能不变
D．三个小球在空中的运动过程中机械能不相等
14．（2020九上·上虞期末）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
15．（2020九上·上虞期末）2020年6月17日15时19分，我国在酒泉卫星发射中心用长征二号丁运载火箭，成功将高分九号03星送入预定轨道，发射获得圆满成功。在运载火箭加速升空的过程中，下列说法正确的是（ ）
A．动能增大，势能减小 B．动能不变，势能增大
C．动能增大，势能增大 D．动能减小，势能增大
16．（2020九上·西湖期末）2020年6月23日，我国在西昌卫星发射中心成功将北斗三号最后一颗全球组网卫星送入太空，如图所示。卫星随火箭加速上升时，下列描述正确的是（ ）
A． 动能、重力势能和机械能都增大
B．重力势能不变，动能和机械能都增大
C．动能不变，重力势能和机械能都增大
D．动能转化为重力势能，机械能不变
17．（2020九上·拱墅期末）如图甲所示，小球先后以相同的速度按①②③④四个方向抛出。若某次小球在空中飞行到接近地面的过程中（不计空气阻力），其动能Ek随时间t变化的图像如图乙所示，则此次抛出小球的方向为（ ）
A．① B．② C．③ D．④
18．（2020九上·临海期末）如图所示，一个小球从光滑斜面的顶端自由下滑到达斜面底端，如果小球经过A点时具有的重力势能为50 J，若不计空气阻力，以下说法不正确的是（ ）
A．小球到达底端时动能大于50J
B．小球从顶端到达底端的过程中，重力势能转化为动能
C．小球到达底端时的机械能大于经过A点时的机械能
D．小球到达底端时的机械能等于经过A点时的机械能
19．（2020九上·嘉兴期末）如图是某乘客站在匀速向上运行的自动扶梯上的场景。下列说法正确的是（ ）
A．乘客的动能增加 B．电梯的动能增加
C．乘客的机械能增加 D．电梯的机械能增加
20．（2020九上·嘉兴期末）高空坠物伤人事件时有发生，新颁布的《民法典》规定：“禁止从建筑物中抛掷物品”，因为高处的物体具有较大的（ ）
A．势能 B．速度 C．重力 D．动能
二、填空题
21．（2021·余杭模拟）将表面涂墨（墨充足）的皮球从离地某一高度水平抛出，球落地后又弹起，它的频闪照片如图所示。皮球第一次反弹后到达最高点P时 （选填“具有”或“不具有”）动能；皮球落地后，在地面A、B、C三处留下黑色墨迹，墨迹逐渐变小，其原因是 。
22．（2020九上·越城期末）如图所示，甲、乙是两个相同的小球，在同一高度将甲球以速度v竖直向下抛出，乙球以速度v竖直向上抛出，若不考虑空气阻力，乙球在上升过程中能量转化情况是 ；甲球落地时速度 乙球落地时速度 (选填“>”、“<"
或“=")。
23．（2020九上·江北期末）如图，2020 年 11 月 24 日，我国用长征五号运载火箭成功发射嫦娥五号探测器，并将其送入预定轨道。在火箭加速升空的过程中， 对运载火箭做功，位于火箭头部的探测器的机械能 （填“增大”、“减小”或“不变”）。
24．（2020九上·余杭期末） 2020年12月17日，嫦娥五号返回器携带月壤样品返回地球大气层，采用了类似“打水漂”的方式来减速，其运动轨迹简化如图箭头所示。
（1）从A至B过程中，返回器机械能会 （选填“增大”、“保持不变”或“减小”），到达C点时的速度 （选填“大于”、“等于”或“小于”）A点速度；
（2）在C至D过程中，月壤样品的重力势能 （选填“增大”、“不变”或“减小”）。
25．（2020九上·西湖期末）中国跳水队被人们称为“梦之队”，如图所示，跳水运动员为获得充足的空间滞留时间，都会在跳水前先用力下压跳板，以便利用跳板的 (选填“动能”或“弹性势能”)让自己上升的更高。不计空气阻力，运动员从离开跳板到入水的过程中， 时(选填“离开跳板”、“最高点”或“入水”）时动能最大。
26．（2020九上·嘉兴期末）如图是某同学在高速公路上看到的标志牌，标志牌中数字表示汽车限行速度。此高速路段汽车行驶速度不能 (选填“大于”、“等于”或“小于”)60km/h；相比小汽车，大型客车的最高限速要小，原因是 。
27．（2020九上·苍南期中）在水平地面上铺一张白纸，将一只皮球表面涂黑，使其先后从 h1、h2 高度处由静止自由下落，分别在纸上留下黑色圆斑 A、B，如图所示。
（1）分析图中两个圆斑大小，可推断 h1 h2（选填“大于”、“小于”或“等于”）。
（2）皮球落地后反弹高度比原来下落时高度低，由此判断，皮球的机械能总量 （选填“不变”、“减少”或“增大”）。
28．（2020九上·慈溪月考）如图为农用扬场机的示意图．谷物脱粒后，谷粒、糠皮及少量碎石的混合物在快速转动的轮形和皮带曰的带动下被抛出，谷粒、糠皮、碎石落地的远近不同，从而形成l、2、3三堆，达到分离的目的．其中2是 ．从能量的角度看，它们在运动过程中能够分离，是因为 。
29．（2020九上·椒江期中）人们常常利用物体具有的各种形式的能来完成某项工作。如机械手表里拧紧的发条具有 能，可以带动小齿轮和指针转动；风具有 能，可以推动帆船航行；打桩机举高的锤具有 能，可以完成打桩工作。（请用“动能”、“重力势能”、“弹性势能”填空。）
30．（2020九上·衢州期中）2020年6月23日，我国最后一颗北斗三号卫星发射成功，即完成北斗导航卫星全球组网，这标志着我国乃至国外即可彻底摆脱依赖美国的GPS卫星定位系统。
（1）北斗三号卫星升空过程中重力势能 （选填“变大”、“不变”或“变小”）。
（2）卫星沿轨道绕地球运行时，在近地点的速较大，在远地点的速度较小，则卫星从近地点运动到远地点的过程中动能会 （填“变大”或“变小”）
三、解答题
31．（2021·柯桥模拟）小球在外力F的作用下，由静止开始从A点出发做加速直线运动，到B点时消除外力F。然后，小球冲上竖直平面内半圆环，能维持在圆环上做圆周运动，到达最高点C后抛出，最后落回到原来的出发点A处，如图所示，试画出小球在整个过程中动能随时间变化的图形，并说明理由。（AB和半圆环表面光滑，整个过程中不计空气阻力）
32．（2020九上·诸暨期末）小明同学在做重力势能相关实验时，发现自由下落的弹性小球碰撞地面后反弹上升的最大高度总小于原来下落的高度，这说明弹性小球在碰撞地面过程中有机械能损失。为了探究自由下落的弹性小球在碰撞地面过程中损失的机械能的大小△E与哪些因素有关，他们分别让同一弹性小球从某一高度自由下落碰撞地面，通过测量该弹性小球下落高度与反弹上升的最大高度的差值△h，来比较损失的机械能的大小△E，实验过程如图(a)、(b)和(c)所示(△h3<△h1<△h2)。请仔细观察图中的现象和测量结果，并分析归纳得出初步结论。
（1）分析比较图中的(a)和(b)可知，自由下落的同一弹性小球碰撞同种材料的地面，损失的机械能△E的大小：
（2）分析比较图中的(b)和(c)同一弹性小球从相同高度自由下落，碰撞不同材料的地面， 。
（3）损失的机械能去哪了？小科做实验时，发现多次碰撞后，地面碰撞处的温度略有升高，经过思考，他明白了其中的原因是 。
33．（华师大版初中科学九年级上学期 5.4机械能(第1课时)）=将普通塑料水管进行改装，能做多个实验。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的口放入后，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，验证“重力势能大小与质量的关系”。请你写出实验步骤。
34．（2020九上·海曙期末）图甲是投掷实心球的场景(不计空气阻力)。小科分析了实心球从脱手至落地过程的能量转化，画出了其重力势能的大小随时间变化的大致曲线如图乙所示。
请根据题意分析：实心球从脱手至落地的过程，其动能的大小随时间变化的大致曲线如图丙中 所示(填编号)，并写出选择此曲线的理由 。
35．（2019九上·婺城期中）如下图，摆球从A点向下摆动，可以在A到B之间自由摆动，如果将摆球换成盛沙的漏斗下边放一木板，让漏斗摆动起来，同时其中细沙匀速流出且不计阻力，如下右图所示经历一段时间后，观察木板上沙子的堆积情况。请回答：
（1）则沙堆的剖面应是上右图中的 ；
（2）请将你的选择做合理的解释。
四、实验探究题
36．（2021·南湖模拟）一切做机械运动的物体都具有动能。那么，物体的动能大小跟哪些因素有关呢 科学兴趣小组同学开展了以下实验探究。
①让质量均为m的小球分别从同一斜面A处和B处由静止开始滚下，与放在水平地面上的相同木块相碰，木块被推动一段距离后静止，如图甲和乙所示；
②让质量为2m的小球从上述同一斜面的A处由静止开始滚下，与放在水平地面上的相同木块相碰，木块被推动一段距离后静止，如图丙所示。
请回答下列问题：
（1）动能大小的判断：实验时，通过观察 来比较小球动能的大小；
（2）变量的控制：做甲、丙实验时，要让小球从相同的高度滚下，这样做是为了使质量不同的两小球到达斜面底端时具有 。
（3）影响因素的比较：要研究质量和速度哪个因素对动能影响更大，只要比较 两个实验的结果就能做出判断。
37．（2021·余姚模拟）在探究动能大小与哪些因素有关的实验中，小科设计了如图实验。实验中让钢球从斜面上某个高度由静止沿斜面滚下，在底部与静止在水平面上的木块发生碰撞，木块沿水平方向向右运动直至停止。
（1）实验中小科是通过观察 来判断钢球的动能大小。
（2）在图甲、丙中，m2>m1，小球下滑到斜面底端时的速度v1=v2，若s3>s1，则表明物体
的动能与质量的关系是： 。
（3）小思利用丁图来研究动能和势能相互转化，图中两个相同的光滑弧形槽，一个为凸形，一个为凹形，A、B两个相同的钢球分别进入两弧形槽的速度都为v，运动到槽的末端速度也都为v，A小球通过凸形槽的时间为t1，B小球通过凹形槽的时间t2，则时间较短的是 。
38．（2021·乐清模拟）小知和小临在老师的帮助下设计“探究物体动能大小与哪些因素有关”的实验装置如图所示∶将小车从斜面上高h处由静止释放，运动至木板上后与木块碰撞。通过改变小车释放时高度h、在小车中增加钩码和在木板上铺垫棉布的方法，得到了图的四个实验场景
（1）为探究小车动能与质量的关系，应选用场景 进行实验。
（2）小如通过观察木块移动的距离长短，来判断小车动能的大小，这种研究方法是 （选填“控制变量法”或“转换法”）。
（3）猜想一下：如果斜面和水平面都是光滑的，把木块固定在水平面上，将小车从斜面上高10厘米处由静止释放，小车与木块碰撞时无能量损失，那么小车被木块反弹后将会运动到斜面高 （选填“小于”或“等于”或“大于”）10厘米处。
39．（2021·瓯海模拟）小明同学探究“物体动能大小与物体的速度、质量关系”实验，先采用课本实验方案，将质量大的铜球和质量小的钢球从光滑斜面的h1高处静止自由滑下，到达斜面底端撞击纸盒，纸盒在水平桌面上滑行一段距离停下来。实验结果如图甲、乙，虛线纸盒为纸盒的停留位置。
（1）甲、乙实验中，可通过测量
来表示物体动能的大小；
（2）根据图甲、乙的实验结果，得出的实验结论是 ；
（3）接着小明设计了如图丙的实验进行替代，舍去小球和纸盒，让金属块从光滑斜面的h1高处静止自由滑下，下滑后金属块直接在水平桌面上滑行，测量其在水平桌面上滑行的距离S。改用材质相同、质量不同的金属块，重复图丙的实验，记录数据，所得实验结果为如下表。请你分析出现表格中这种实验结果的原因？ 。
质量m/千克 0.10 0.15 0.20 0.25 0.30 0.35 0.40
滑行距离s/米 0.42 0.41 0.43 0.42 0.43 0.42 0.42
五、综合说理题
40．（2020九上·苍南期末）小明在校园科技节拓展活动中，发现一个有趣的器材，如图甲所示，当把球体放在斜面底部时，发现球体开始自己往上“爬”，乙图是俯视图。该装置可简化成丙图，仔细观察发现两边轨道面材质是木棍，顶部分开的角度大于底部，还发现同体积金属球比木质球上爬的高度更大。请你利用所学知识和原理来解释上述现象。
答案解析部分
1．【答案】B
【知识点】动能和势能的转化与守恒
【解析】【分析】根据机械能守恒的知识分析判断。
【解答】番茄从开始下落至刚好浸没时减少的势能，一部分转化为番茄自身的动能，另一部分转化为溅起的水珠增加的机械能，则番茄减小的势能肯定大于溅起水珠增加的机械能，故B正确，而A、C、D错误。
故选B。
2．【答案】B
【知识点】动能和势能的转化与守恒
【解析】【分析】根据能量转化和转移的知识分析判断。
【解答】不计滑台摩擦和空气阻力，即运动过程中没有机械能的损失。运动员从滑台的A端滑下时，它只能到达与它等高的B处，要运动到C点就需要额外的能量。运动员在A端时站立，在滑下的过程中下蹲，那么运动员的重心下降，这部分减小的重力势能会转化为运动员的动能，使其可能继续沿水平面前进到达C点，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】动能与质量和速度大小有关，根据图像比较三个时刻时雨滴的速度大小即可。
【解答】根据图像可知，在t1~t3三个时刻中，速度v1故选C。
4．【答案】A
【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，结合机械能的相互转化分析判断即可。
【解答】A.绳子断裂后，由于惯性，皮球会继续向上运动一段距离，因此皮球开始下落时的高度大于H。根据机械能守恒可知，当皮球反弹后上升的最大高度应该是开始下落的高度，应该大于H，故A正确；
B.绳子断裂后，小球先向上运动再向下运动，因此它的速度先减小后增大，那么动能先减小后增大，故B错误；
C.皮球反弹后上升的过程中，它的动能转化为重力势能。由于它向上的速度越来越小，所以重力势能增大的速度越来越慢，故C错误；
D.在皮球接触地面的过程中，由于皮球发生形变，所以它的机械能=动能+重力势能+弹性势能，因此重力势能和动能之和不断改变，故D错误。
故选A。
5．【答案】D
【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，据此分析判断。
【解答】在加油过程中，“轰-6N”的速度不变质量减小，那么动能减小；“轰-6N”的高度不变质量减小，那么重力势能减小，故D正确，而A、B、C错误。、
故选D。
6．【答案】C
【知识点】动能和势能的大小变化
【解析】【分析】重力势能的大小与质量和高度有关，而机械能=动能+重力势能，据此分析判断即可。
【解答】小球在A点和D点时都处于静止状态，此时它的动能为零，即机械能都等于重力势能。因为D点高度小于A点，所以D点的重力势能小于A点，即D点的机械能小于A点，则整个运动过程中，小球的机械能会不断减小，故B错误，C正确；
C点在B点后面，因此C点的机械能小于B点；两点高度相等，则两点时重力势能相等。根据机械能=动能+重力势能可知，C点的动能小于B点，故A错误；
球从O到C时，质量不变高度增大，因此重力势能增大，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】动能与质量和速度大小有关，重力势能与质量和高度有关，而机械能=动能+重力势能，根据能量转化的知识判断。
【解答】不计空气阻力，那么小球的机械能没有损失，即机械能守恒。
竖直上抛时，小球在水平方向速度为零，它只在竖直方向运动。当到达最高点时，动能全部转化为重力势能，即此时的重力势能等于开始时的机械能；
斜向上抛时，小球在水平方向的速度保持不变，即到达最高点时，小球的动能不为零。根据械能=动能+重力势能可知，此时它的重力势能肯定小于前者。
那么后者的高度肯定小于前者。
故D正确，而A、C、D错误。
故选D。
8．【答案】B
【知识点】动能和势能的大小变化
【解析】【分析】动能与质量和速度大小有关，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】跳伞运动员在空中匀速下降过程中，它的质量不变速度不变，则动能不变；质量不变高度减小，则重力势能减小；根据机械能=动能+重力势能可知，运动员的机械能逐渐减小，故B正确，而A、C、D错误。
故选B。
9．【答案】B
【知识点】动能和势能的大小变化
【解析】【分析】物体的重力势能与质量和高度有关，据此分析判断。
【解答】小球从斜坡上滚下时，速度越来越快，它的高度与时间的变化关系为：h'=h-；当小球滚上斜坡时，它上升的高度h''=v0t-，因此它的高度与时间变化的图像为二次函数图象，即为抛物线；因为重力势能与高度成正比，所以重力势能随时间变化的图像也应该是抛物线，故B正确，而A、C、D错误。
故选B。
10．【答案】D
【知识点】动能和势能的大小变化
【解析】【分析】不考虑摩擦和绳子重力，将A和B看作一个整体，那么它们的机械能守恒，据此分析解答。
【解答】不考虑摩擦和绳子重力，将A和B看作一个整体，那么它们的机械能守恒。
因为两个小球匀速移动，那么它们的动能之和保持不变；
根据机械能=动能+重力势能可知，二者的重力势能之和保持不变。
即下降时，B重力势能的减小量等于A重力势能的增加量；
根据图片可知，当B下降h时，A上升的高度肯定小于h；
根据mA×h’=mB×h可知；mA>mB；
因此B的质量肯定小于10g。
故选D。
11．【答案】D
【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，据此分析判断。
【解答】在过山车从高处加速滑下的过程中，它的质量不变速度增大，因此动能增大；它的质量不变，高度减小，因此重力势能减小，故D正确，而A、B、D错误。
故选D。
12．【答案】D
【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，根据机械能和内能的转化分析机械能的变化，据此分析判断。
【解答】嫦娥5号在空中加速降落时，质量不变，速度增大，那么动能增大；质量不变，高度减小，那么重力势能减小，由于与空气摩擦，将机械能转化为内能，因此嫦娥5号的机械能减小，故D正确，而A、B、C错误。
故选D。
13．【答案】C
【知识点】动能和势能的大小变化
【解析】【分析】根据能量转化和转移守恒定律分析判断。
【解答】乒乓球在空中运动时，若不计空气阻力，那么它没有能量损失，即机械能守恒，故C正确，D错误；
开始运动时，乒乓球的速度相同，即动能相同；高度相同，即重力势能相同。根据机械能=动能+重力势能可知，三个小球的机械能相同。当它们到达水平桌面时，转化而成的动能相同，那么速度相同，故A错误；
对于c乒乓球来说，乒乓球的高度不断下降，那么它的重力势能不断的转化为动能，故B错误。
故选C。
14．【答案】C
【知识点】动能和势能的大小变化
【解析】【分析】（1）（3）比较A、D两点的重力势能大小，然后根据机械能=重力势能+动能判断机械能的大小，进而分析运动过程中机械能是否有损失；
（2）根据（1）中的结论比较B、C两点机械能的大小，再判断两点重力势能的大小，最后根据机械能=重力势能+动能分析动能的大小；
（4）重力势能与质量和高度有关。
【解答】当小球在A点和D点时，都处于最高点，此时动能为零，因为D点高度小于A点，所以D点的重力势能小于A点，根据机械能=重力势能+动能可知，D点的机械能小于A点，即运动过程中，小球的机械能有损失，故B错误，C正确；
B点和C点的高度相等，那么重力势能相等；因为C点在B点的后面，所以C点的机械能小于B点，根据机械能=重力势能+动能可知，C点的动能小于B点，故A错误；
C点高度大于O点，因此从O点到C点时，重力势能增大，故D错误。
故选C。
15．【答案】C
【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，据此分析判断。
【解答】在运载火箭加速升空的过程，火箭的质量不变，速度增大，那么动能增大；火箭的质量不变，高度增大，那么重力势能增大，故C正确，而A、B、D错误。
故选C。
16．【答案】A
【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。
【解答】卫星随火箭加速上升时，质量不变，速度增大，那么动能增大；质量不变，高度增大，那么重力势能增大。根据机械能=动能+重力势能可知，机械能增大，故A正确，而B、C、D错误。
故选A。
17．【答案】A
【知识点】动能和势能的大小变化
【解析】【分析】根据动能和重力势能的相互转化的知识分析判断。
【解答】根据乙图可知，小球的动能先减小后增大。根据机械能守恒定律可知，小球的重力势能先增大后减小，那么小球的高度先增大后减小，故C、D不合题意；
根据乙图可知，小球的动能最小时为零。如果沿①抛出，那么小球在竖直方向上运动。当到达最高点时，速度肯定为零，此时动能为零；如果沿②抛出，那么小球到达最高点时，竖直方向上的速度为零，但是水平方向上的速度不变，即动能不为零，故A符合题意，②不合题意。
故选A。
18．【答案】C
【知识点】动能和势能的转化与守恒
【解析】【分析】不计空气阻力，且斜面光滑，那么小球没有能量损失，根据机械能守恒的知识分析判断。
【解答】A.小球在A点时动能肯定不为零，重力势能为50J，根据机械能=动能+重力势能可知，它的机械能肯定大于50J。小球到达底端时时，重力势能全部转化为动能，那么动能肯定大于50J，故A正确不合题意；
B.小球从顶端到达底端的过程中，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B正确不合题意；
CD.根据机械能守恒定律可知，小球到达底端时的机械能等于经过A点时的机械能，故C错误符合题意，D正确不合题意。
故选C。
19．【答案】C
【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，据此判断即可。
【解答】乘客站在扶梯上匀速向上运动，质量不变，速度不变，那么动能不变；质量不变，高度增大，那么重力势能增大。根据机械能=动能+重力势能可知，乘客的机械能增大，故A错误，C正确；
电梯的质量不变，速度不变，动能不变；高度不变，那么重力势能不变。根据机械能=动能+重力势能可知，电梯的机械能不变，故B、D错误。
故选C。
20．【答案】A
【知识点】动能和势能的概念
【解析】【分析】物体由于运动具有的能量叫动能，由于被举高而具有的能量叫重力势能，据此分析判断
【解答】高处的物体由于被举高而具有能量，这种能量叫重力势能，故A正确，而A、C、D错误。
故选A。
21．【答案】具有；部分机械能转化为内能，机械能减小，最大弹性势能减小，最大弹性形变变小，墨迹变小（合理即可）。
【知识点】动能的影响因素；动能和势能的转化与守恒
【解析】【分析】（1）动能与物体的质量和速度有关；
（2）墨迹的大小说明皮球发生弹性形变的大小，进而判断弹性势能的大小，然后根据能量转化的知识分析产生这种现象的原因即可。
【解答】（1）根据图片可知，排球在竖直方向做上下运动，在水平方向不断向右运动。当皮球到达最高点P时，它在竖直方向上的速度为零，但是水平方向的速度不为零，因此此时仍然具有动能；
（2）皮球落地后，在地面A、B、C三处留下黑色墨迹，墨迹逐渐变小，其原因是：部分机械能转化为内能，机械能减小，最大弹性势能减小，最大弹性形变变小，墨迹变小。
22．【答案】动能转化为势能；=
【知识点】动能和势能的大小变化；动能和势能的转化与守恒
【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，据此分析两种能量的变化即可；
（2）不考虑空气阻力，那么机械能守恒，据此比较二者落地时的速度大小。
【解答】（1）乙球在上升过程中，质量不变，高度增大，那么重力势能增大；质量不变，速度减小，那么动能减小，因此将动能转化为重力势能。
（2）在开始运动时，两球质量相等，高度相等，那么重力势能相等；出手速度相等，那么动能相等。根据机械能=动能+重力势能可知，出手时两球的机械能相等。不考虑空气阻力，那么机械能守恒，即两球落地时机械能相等，因为此时重力势能相等，所以动能相等，则落地时的速度相等。
23．【答案】燃气；增大
【知识点】动能和势能的大小变化
【解析】【分析】（1）分析火箭推力的来源即可；
（3）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】（1）火箭发动机向下喷气，根据力的作用的相互性可知，燃气对火箭施加向上的推力，因此燃气对运载火箭做功。
（2）在加速升空的过程中，探测器的质量不变，高度增大，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，它的机械能增大。
24．【答案】（1）减小；小于
（2）减小
【知识点】动能和势能的大小变化
【解析】【分析】（1）根据机械能和内能的转化判断机械能的变化，再根据机械能=重力势能+动能判断动能的变化，进而确定速度的变化；
（2）根据质量和高度判断重力势能的变化。
【解答】（1）从A至B过程中，返回器与空气摩擦，会将机械能转化为内能，因此机械能会减小。C点时和A点时返回器的高度相同，重力势能相同，而机械能减小，根据机械能=重力势能+动能可知，C点时动能减小，即速度小于A点时的速度；
（2）从C到D的过程中，样品的质量不变高度减小，那么重力势能减小。
25．【答案】弹性势能；入水
【知识点】动能和势能的概念；动能和势能的转化与守恒
【解析】【分析】（1）物体由于发生弹性形变而具有的能量叫弹性势能；
（2）根据重力势能与动能的相互转化分析。
【解答】（1）跳水前用力下压跳板，跳板发生弹性形变而具有弹性势能，可以让运动员上升的更高；
（2）不计空气阻力，运动员从离开跳板到入水的过程中，高度减小，重力势能减小，速度增大，动能增大，即将重力势能转化为动能。因为入水时下降的高度最大，所以重力势能转化为的动能最多，所以入水时动能最大。
26．【答案】小于；大型客车质量大，动能大
【知识点】动能的影响因素
【解析】【分析】（1）标识牌上每一行中，图形表示限制的车型，另外两个数值表示最高车速和最低车速；
（2）动能的大小与质量和速度有关，即质量越大，速度越大，动能越大；而动能越大，发生碰撞时造成的破坏性越大。
【解答】（1）根据图片可知，标志牌中的最小数字都是60，那么此高速路段汽车行驶速度不能小于60km/h；
（2）相比小汽车，大型客车的最高限速要小，原因是：大型客车质量大，动能更大。
27．【答案】（1）小于
（2）减少
【知识点】动能和势能的大小变化
【解析】【分析】（1）在皮球下落的过程中，皮球的重力势能转化为动能，再转化为皮球的弹性势能；而弹性势能的大小与形变程度的大小有关。因为B发生的形变程度大，具有的弹性势能大，因此下落时具有的重力势能更大，那么高度h1小于h2。
（2）高度低，说明皮球到达最高点时重力势能比原来减小了，即机械能的总量减小了。
【解答】（1）分析图中两个圆斑大小，可推断 h1小于h2；
(2)、皮球落地后反弹高度比原来下落时高度低，由此判断，皮球的机械能总量减少。
28．【答案】谷粒；他们具有相同的速度，质量越大，动能越大，所以克服阻力运动的距离越远
【知识点】动能和势能的大小变化
【解析】【分析】（1）当它们以相同的速度抛出后，克服空气阻力做功，质量越大的，动能越大，克服阻力后剩余的动能越大，自然运动的越远；
（2）动能与质量和速度有关，即速度相同时，质量越大，动能越大，据此分析解答。
【解答】（1）根据图片可知，三者的密度大小依次为：碎石>谷粒>糠皮，那么体积相同时，质量大小依次为：碎石>谷粒>糠皮。当以相同速度抛出后，动能大小依次为：碎石>谷粒>糠皮，那么运动距离远近为：碎石>谷粒>糠皮，因此2是谷粒。
（2）从能量的角度看，它们在运动过程中能够分离，是因为：它们具有相同的速度，质量越大，动能越大，所以克服阻力运动的距离越远。
29．【答案】弹性势能；动能；重力势能
【知识点】动能和势能的概念
【解析】【分析】物体由于发生弹性形变而具有的能量叫弹性势能；物体由于运动而具有的能量叫动能；物体由于被举高而具有的能量叫弹性势能。
【解答】机械手表里拧紧的发条，发生了弹性形变，具有弹性势能，可以带动小齿轮和指针转动；流动的空气形成风，因此风具有动能，可以推动帆船航行；打桩机举高的锤具有重力势能，可以完成打桩工作。
30．【答案】（1）变大
（2）变小
【知识点】动能和势能的大小变化
【解析】【分析】（1）重力势能与物体的质量和高度有关；
（2）动能的大小与物体的质量和速度大小有关，据此分析解答。
【解答】（1）北斗三号卫星升空过程中，它的质量不变但高度增大，因此重力势能变大；
(2)、卫星沿轨道绕地球运行时，在近地点的速较大，在远地点的速度较小，则卫星从近地点运动到远地点的过程中，它的速度逐渐减小，因此动能会变小。
31．【答案】0-t1此段小球加速直线运动，质量一定，速度增大，动能增大；
t1-t2小球上升过程中动能转化为势能，动能减小
t2时水平方向速度不为0，动能不为0；
t2-t3小球的重力势能转化为动能，动能增大；
B点到C点所增加的重力势能在C点到A点过程中转化为动能，t3时动能大小等于t1时动能；
【知识点】动能和势能的大小变化
【解析】【分析】①动能与物体的质量和速度有关，即速度越大，动能越大；
②根据动能和重力势能的转化分析从B→D→C的动能变化；
③根据重力势能和动能的转化分析从C→A的动能变化。
④整个过程没有能量损失，注意分析A点动能和B点动能的大小关系，据此画出对应的图像即可。
32．【答案】（1）下落高度较大时，损失的机械能△E也较大（合理给分，下同）
（2）损失的机械能的大小△E不同
（3）损失的机械能通过做功转化为地面的内能（答出损失的机械能转化为地面的内能即可）
【知识点】动能和势能的转化与守恒
【解析】【分析】（1）比较a、b两个实验中哪个因素不同即可；
（2）高度差越大，说明机械能的损失越大，比较b、c实验中高度差的大小即可。
（3）弹性小球的机械能减小，而地面碰撞处的温度升高内能增大，根据能量转化和守恒定律可知，应该是机械能通过做功的形式转化为地面的内能。
【解答】（1）a、b两个实验中，b小球下落的高度大，反弹后的高度差也大，因此得到结论：下落高度较大时，损失的机械能△E也较大。
（2）b、c两个小球从相同高度下落，碰撞不同材料时，高度差也不相等，即损失的机械能的大小△E不同。
（3）损失的机械能去哪了？小科做实验时，发现多次碰撞后，地面碰撞处的温度略有升高，经过思考，他明白了其中的原因是：损失的机械能通过做功转化为地面的内能。
33．【答案】（1）滑块移动距离；速度大小
（2）将一钢球从管②的任一口放入，静止释放，观察并记录滑块移动距离；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。
【知识点】动能的影响因素；势能的影响因素
【解析】【分析】（1）水管①和②正好构成一个斜面，滑块从②中不同高度的缺口处放入，相当于从斜面上不同高度下滑，那么它到达水平管①时速度不同。根据滑块在水平管①里面运动的距离，可以判断动能的大小。
（2）滑块在管①中运动时会受到阻力，它受到小球的撞击后，向下运动的距离越大，说明上面小球具有的重力势能越大。如果要探究重力势能与质量的关系，那么就要控制小球下落的高度相同，而改变小球的质量，据此设计实验过程即可。
【解答】（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的口放入后，静止释放。观察并记录滑块移动距离。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速度大小的关系。
（2）实验步骤为：将一钢球从管②的任一口放入，静止释放，观察并记录滑块移动距离；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。
34．【答案】D；①A至B过程中，实心球高度增加，动能转化为重力势能，因此动能减小。②B点时重力势能达到最大，动能变为最小，但由于实心球在B点速度不为零，因此动能不为零。③B至C过程中实心球高度下降，重力势能转化为动能，动能增大，因此C点时动能达到最大。
【知识点】动能和势能的大小变化
【解析】【分析】（1）在物体上升的过程中，动能转化为重力势能；
（2）实心球的运动可以分解为两个运动，即水平方向的匀速直线运动和竖直方向的上抛运动，因此当它到达最高点时，竖直方向的速度为0，但是水平方向的速度不为0；
（3）在物体下降的过程中，重力势能转化为动能。
【解答】实心球从脱手至落地的过程，其动能的大小随时间变化的大致曲线如图丙中D所示，理由是：①A至B过程中，实心球高度增加，动能转化为重力势能，因此动能减小。
②B点时重力势能达到最大，动能变为最小，但由于实心球在B点速度不为零，因此动能不为零。
③B至C过程中实心球高度下降，重力势能转化为动能，动能增大，因此C点时动能达到最大。
35．【答案】（1）乙
（2）能从动能和势能转化的角度描述即可
【知识点】动能和势能的转化与守恒
【解析】【分析】（1）细沙的流速一定，时间越长，流出的细沙越多，下面形成的沙堆越高，从能量转化的较大分析从A到C过程中漏斗的速度变化即可。
（2）动能与质量和速度有关，势能与质量和高度有关，据此分析漏斗摆动时的能量变化。
【解答】（1） 沙堆的剖面应是上右图中的乙图；
（2）漏斗从A到B再到C的过程中，机械能保持不变；它的高度先减小后增大，那么它的重力势能先减小后增大，而它的动能则先变大后减小，即重力势能转换为动能，动能再转化为重力势能；速度越大的位置，运动时间越短，沙子露出的就越少，因此沙子应该是先变少后变多，故选乙。
36．【答案】（1）木块被推动的距离
（2）相同的速度或速度相等、速度大小相等
（3）乙、丙
【知识点】动能的影响因素
【解析】【分析】（1）小球撞击木块后，木块在水平面上克服摩擦力做功，根据W=Fs可知，木块移动的距离越远，克服阻力做功越多，则小球的动能越大；
（2）小球到达水平面时的速度大小与它在斜面上的高度有关，即高度越大，它的速度越大；
（3）要探究质量和速度对动能的影响大小，就要一个保持质量不变改变高度，另一个保持高度不变而改变质量，通过木块移动距离的远近判断对动能的影响大小，据此选择对照实验。
【解答】（1）动能大小的判断：实验时，通过观察木块被推动的距离来比较小球动能的大小；
（2）变量的控制：做甲、丙实验时，要让小球从相同的高度滚下，这样做是为了使质量不同的两小球到达斜面底端时具有相同的速度或速度相等、速度大小相等。
（3）影响因素的比较：要研究质量和速度哪个因素对动能影响更大，只要比较乙、丙两个实验的结果就能做出判断。
37．【答案】（1）木块移动的距离
（2）速度相等时，物体的质量越大，动能越大
（3）t2
【知识点】动能的影响因素
【解析】【分析】（1）从斜面上滚下的小球撞击木块，木块在水平面上移动。根据W=fs可知，木块移动的距离越远，克服阻力做的功越大，说明小球的动能越大。
（2）根据题目描述确定哪个因素相同，哪个因素不同，根据木块移动距离确定动能的大小，从而得到结论。
（3）根据弧形槽的形状分析物体的运动状态，从而判断整个过程平均速度的大小，最后根据比较运动时间的长短。
【解答】（1）实验中小科是通过观察木块移动的距离来判断钢球的动能大小。
（2）在图甲、丙中，m2>m1，小球下滑到斜面底端时的速度v1=v2，若s3>s1，说明丙图中的小球动能大，则表明物体的动能与质量的关系是：速度相等时，物体的质量越大，动能越大。
（3）A为凸形，在运动过程中，动能先转换为重力势能，再转换为动能，因此速度先变小后变大，则整个过程的平均速度v1小于v；
B为凹形，在运动过程中，重力势能先转换为动能，再转换为重力势能，因此速度先变大后变小，则整个过程的平均速度v2大于v；
根据公式可知，运动时间较短的是t2。
38．【答案】（1）①和③
（2）转换法
（3）等于
【知识点】动能的影响因素
【解析】【分析】（1）根据控制变量法的要求选择对照实验；
（2）物理学中对于一些看不见摸不着的现象或不易直接测量的物理量，通常用一些非常直观的现象去认识或用易测量的物理量间接测量，这种研究问题的方法叫转换法。
（3）根据能量转化和守恒定律分析。
【解答】（1）探究小车动能与质量的关系时，必需控制小车的速度相同，即在斜面上的高度相同而改变小车的质量，故选①③。
（2）小如通过观察木块移动的距离长短，来判断小车动能的大小，这种研究方法是转换法；
（3）如果斜面和水平面都是光滑的，把木块固定在水平面上，将小车从斜面上高10厘米处由静止释放，小车与木块碰撞时无能量损失，那么小车被木块反弹后将会运动到斜面上最高处时的重力势能应该与开始时相同，即高度相同，回到斜面上高10cm的地方。
39．【答案】（1）纸盒被撞击移动的距离
（2）当物体速度一定时，物体质量越大，动能越大
（3）物体从同一高度滑下来，质量大势能大，转化得到的动能大，质量大对水平面的压力大，摩擦力大，由W=FS可知其在水平面滑行的距离可以大致相等。
【知识点】动能的影响因素
【解析】【分析】（1）钢球滚下斜面后撞击水平面上的纸盒，纸盒克服摩擦阻力做功。根据W=fs可知，纸盒运动的距离越远，它克服阻力做功越多，说明钢球的动能越大。
（2）比较甲乙两个实验中，哪个因素相同，哪个因素不同，然后根据控制变量法的要求描述结论。
（3）地面对物体的摩擦力大小与接触面的粗糙程度和压力大小有关，即接触面粗糙程度相同时，压力越大，摩擦阻力越大。虽然质量大的金属块动能大，但是阻力也相应增大，根据W=fs可知，最终运动的距离几乎相同，据此分析解答。
【解答】（1）甲、乙实验中，可通过测量纸盒被撞击移动的距离来表示物体动能的大小；
（2）甲和乙中，钢球的高度相同，即速度相同，而质量不变，那么得到结论：当物体速度一定时，物体质量越大，动能越大。
（3）出现这种实验结果的原因为：物体从同一高度滑下来，质量大势能大，转化得到的动能大，质量大对水平面的压力大，摩擦力大，由W=FS可知其在水平面滑行的距离可以大致相等。
40．【答案】小球在底部位置相对于顶部，具有较高的重心，而两轨道是木棍，摩擦力较小，因此的在重力的作用下，小球会“上爬”。上爬的过程其实就是重力势能转化为动能的过程，同体积的金属小球比木球质量更大，在底部具有更多的重力势能，金属球相对木球更为光滑，运动过程中克服摩擦所消耗的能量更少，所以金属小球比木球上爬到更高的高度。
【知识点】动能和势能的转化与守恒
【解析】【分析】（1）当物体的重心降低时，重力会对物体做功，从而使物体运动起来，此时物体的重力势能会转化为动能；
（2）物体的重力势能与质量和高度有关；体积相同的不同物体，密度越大质量越大；据此分析金属球的重力势能大小，进而推断转换为动能的大小，最后根据W=fs分析爬升的高度大小即可。
【解答】小球在底部位置相对于顶部，具有较高的重心，而两轨道是木棍，摩擦力较小，因此的在重力的作用下，小球会“上爬”。上爬的过程其实就是重力势能转化为动能的过程，同体积的金属小球比木球质量更大，在底部具有更多的重力势能，金属球相对木球更为光滑，运动过程中克服摩擦所消耗的能量更少，所以金属小球比木球上爬到更高的高度。
1 / 1华师大版初中科学九上5.4 机械能同步练习
一、单选题
1．（2021·温州）一番茄从手中由静止开始下落，撞击水面时溅起许多水珠（如图），同时番茄仍有较大速度并继续下沉。若不计一切机械能损耗，番茄从开始下落至刚好浸没时减少的势能（ ）
A．等于所有溅起的水珠在撞击过程中增加的机械能总和
B．大于所有溅起的水珠在撞击过程中增加的机械能总和
C．等于所有溅起的水珠在空中上升过程中增加的机械能总和
D．小于所有溅起的水珠在空中上升过程中增加的机械能总和
【答案】B
【知识点】动能和势能的转化与守恒
【解析】【分析】根据机械能守恒的知识分析判断。
【解答】番茄从开始下落至刚好浸没时减少的势能，一部分转化为番茄自身的动能，另一部分转化为溅起的水珠增加的机械能，则番茄减小的势能肯定大于溅起水珠增加的机械能，故B正确，而A、C、D错误。
故选B。
2．（2021·绍兴）滑板是深受青少年喜欢的一项体育运动。如图是U型滑台和运动员姿势的简化示意图。运动员在滑台A处由静止自由下滑，不计滑台摩擦和空气阻力，仅依靠滑行 过程中运动员姿势的自然(不用力)变化， 最有可能滑到滑台C处的是 （ ）
A．
B．
C．
D．
【答案】B
【知识点】动能和势能的转化与守恒
【解析】【分析】根据能量转化和转移的知识分析判断。
【解答】不计滑台摩擦和空气阻力，即运动过程中没有机械能的损失。运动员从滑台的A端滑下时，它只能到达与它等高的B处，要运动到C点就需要额外的能量。运动员在A端时站立，在滑下的过程中下蹲，那么运动员的重心下降，这部分减小的重力势能会转化为运动员的动能，使其可能继续沿水平面前进到达C点，故B正确，而A、C、D错误。
故选B。
3．（2021·嘉兴）如图是雨滴在空中下落过程中速度与时间的关系图。雨滴在t1~t3三个时刻中具有的动能分别是E1、E2、E3，不考虑下落过程中雨滴的质量变化，则动能的大小关系是（ ）
A．E1E2>E3 C．E1【答案】C
【知识点】动能和势能的大小变化
【解析】【分析】动能与质量和速度大小有关，根据图像比较三个时刻时雨滴的速度大小即可。
【解答】根据图像可知，在t1~t3三个时刻中，速度v1故选C。
4．（2021·婺城模拟）一只氢气球下方用细线吊着一只小皮球，当小皮球随氢气球匀速竖直上升到距地面高度为H的位置时细线突然断了，小皮球落到水平地面上反弹后上升(绳子断裂后假设小皮球的机械能守恒)，以下分析正确的是（ ）
A．小皮球反弹后能上升的最大高度大于H
B．绳子断裂后到小皮球落地前，小皮球的动能不断增大
C．小皮球反弹后上升过程中，重力势能增大的越来越快
D．绳子断裂后，小皮球的重力势能和动能之和始终保持不变
【答案】A
【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，结合机械能的相互转化分析判断即可。
【解答】A.绳子断裂后，由于惯性，皮球会继续向上运动一段距离，因此皮球开始下落时的高度大于H。根据机械能守恒可知，当皮球反弹后上升的最大高度应该是开始下落的高度，应该大于H，故A正确；
B.绳子断裂后，小球先向上运动再向下运动，因此它的速度先减小后增大，那么动能先减小后增大，故B错误；
C.皮球反弹后上升的过程中，它的动能转化为重力势能。由于它向上的速度越来越小，所以重力势能增大的速度越来越慢，故C错误；
D.在皮球接触地面的过程中，由于皮球发生形变，所以它的机械能=动能+重力势能+弹性势能，因此重力势能和动能之和不断改变，故D错误。
故选A。
5．（2021·龙湾模拟）“轰-6N”国产新型远程战略轰炸机，可以在空中水平匀速直线飞行的过程中给战斗机进行空中加油。在加油过程中，“轰-6N”的动能和势能变化情况为（ ）
A．动能不变，重力势能不变 B．动能减少，重力势能增加
C．动能不变，重力势能增加 D．动能减少，重力势能减少
【答案】D
【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，据此分析判断。
【解答】在加油过程中，“轰-6N”的速度不变质量减小，那么动能减小；“轰-6N”的高度不变质量减小，那么重力势能减小，故D正确，而A、B、C错误。、
故选D。
6．（2021·温州模拟）如图是荡秋千的简化模型。摆球在A点静止释放，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
【答案】C
【知识点】动能和势能的大小变化
【解析】【分析】重力势能的大小与质量和高度有关，而机械能=动能+重力势能，据此分析判断即可。
【解答】小球在A点和D点时都处于静止状态，此时它的动能为零，即机械能都等于重力势能。因为D点高度小于A点，所以D点的重力势能小于A点，即D点的机械能小于A点，则整个运动过程中，小球的机械能会不断减小，故B错误，C正确；
C点在B点后面，因此C点的机械能小于B点；两点高度相等，则两点时重力势能相等。根据机械能=动能+重力势能可知，C点的动能小于B点，故A错误；
球从O到C时，质量不变高度增大，因此重力势能增大，故D错误。
故选C。
7．（2021·温州模拟）小金将一个小球第一次竖直上抛，第二次斜向上抛，若两次抛出的动能相等（不计空气阻力），则下列说法正确的是（ ）
A．两次小球到达最高点时，动能相等且都为零，机械能不相等
B．两次小球到达最高点时，动能都不为零，机械能相等
C．两次小球到达最高点时，高度相等，机械能不相等
D．两次小球到达最高点时，高度不相等，机械能相等
【答案】D
【知识点】动能和势能的转化与守恒
【解析】【分析】动能与质量和速度大小有关，重力势能与质量和高度有关，而机械能=动能+重力势能，根据能量转化的知识判断。
【解答】不计空气阻力，那么小球的机械能没有损失，即机械能守恒。
竖直上抛时，小球在水平方向速度为零，它只在竖直方向运动。当到达最高点时，动能全部转化为重力势能，即此时的重力势能等于开始时的机械能；
斜向上抛时，小球在水平方向的速度保持不变，即到达最高点时，小球的动能不为零。根据械能=动能+重力势能可知，此时它的重力势能肯定小于前者。
那么后者的高度肯定小于前者。
故D正确，而A、C、D错误。
故选D。
8．（2021·婺城模拟）关于跳伞运动员在空中匀速下降过程中的能量变化，下列说法正确的是（ ）
A．势能减小，机械能不变 B．动能不变，机械能减小
C．势能不变，机械能减小 D．动能不变，机械能不变
【答案】B
【知识点】动能和势能的大小变化
【解析】【分析】动能与质量和速度大小有关，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】跳伞运动员在空中匀速下降过程中，它的质量不变速度不变，则动能不变；质量不变高度减小，则重力势能减小；根据机械能=动能+重力势能可知，运动员的机械能逐渐减小，故B正确，而A、C、D错误。
故选B。
9．（2021·瓯海模拟）如图，小球从左侧的斜坡滚下，到达底端后又沿着右侧斜坡向上滚到最高处， 则下列图像能正确代表小球重力势能与运动时间t之间对应关系的是（ ）
A． B．
C． D．
【答案】B
【知识点】动能和势能的大小变化
【解析】【分析】物体的重力势能与质量和高度有关，据此分析判断。
【解答】小球从斜坡上滚下时，速度越来越快，它的高度与时间的变化关系为：h'=h-；当小球滚上斜坡时，它上升的高度h''=v0t-，因此它的高度与时间变化的图像为二次函数图象，即为抛物线；因为重力势能与高度成正比，所以重力势能随时间变化的图像也应该是抛物线，故B正确，而A、C、D错误。
故选B。
10．（2021·鹿城模拟）如图所示为我国第一部物理学著作《远西奇器图说》所记载的一机械装置，书中对小球A、B的质量大小关系作出了正确的推测。若小球A的质量为10克，不考虑摩擦和绳重，则两小球匀速移动时，小球B的质量可能为（ ）
A．14克 B．12克 C．10克 D．8克
【答案】D
【知识点】动能和势能的大小变化
【解析】【分析】不考虑摩擦和绳子重力，将A和B看作一个整体，那么它们的机械能守恒，据此分析解答。
【解答】不考虑摩擦和绳子重力，将A和B看作一个整体，那么它们的机械能守恒。
因为两个小球匀速移动，那么它们的动能之和保持不变；
根据机械能=动能+重力势能可知，二者的重力势能之和保持不变。
即下降时，B重力势能的减小量等于A重力势能的增加量；
根据图片可知，当B下降h时，A上升的高度肯定小于h；
根据mA×h’=mB×h可知；mA>mB；
因此B的质量肯定小于10g。
故选D。
11．（2021·永嘉模拟）如图所示为游乐园的过山车运行的情境，在过山车从高处加速滑下的过程中，下列说法正确的是（ ）
A．动能减小，势能减小 B．动能减小，势能增加
C．动能增加，势能增加 D．动能增加，势能减小
【答案】D
【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，据此分析判断。
【解答】在过山车从高处加速滑下的过程中，它的质量不变速度增大，因此动能增大；它的质量不变，高度减小，因此重力势能减小，故D正确，而A、B、D错误。
故选D。
12．（2021九下·金华月考）2020年12月万众瞩目的嫦娥5号返回地球，返回地球时嫦娥5号返回舱与大气发生剧烈摩擦。若下落过程中不考虑嫦娥5号的质量变化，则嫦娥5号在空中加速降落时（ ）
A．重力势能不断减少，动能不断增加，机械能不变
B．重力势能不断增加，动能不断减小，机械能不变
C．重力势能不断增加，动能不断增加，机械能增加
D．重力势能不断减少，动能不断增加，机械能减少
【答案】D
【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，根据机械能和内能的转化分析机械能的变化，据此分析判断。
【解答】嫦娥5号在空中加速降落时，质量不变，速度增大，那么动能增大；质量不变，高度减小，那么重力势能减小，由于与空气摩擦，将机械能转化为内能，因此嫦娥5号的机械能减小，故D正确，而A、B、C错误。
故选D。
13．（2021·吴兴模拟）乒乓球发球机在同一高度以相同的速度朝不同方向分别发出a、b、c 三个完全一样的球（如图所示），若不计空气阻力，则下列说法中正确的是（ ）
A．三个小球到达水平桌面时速度不相同
B．三个小球在空中的运动过程中势能先增大后减小
C．三个小球在空中的运动过程中机械能不变
D．三个小球在空中的运动过程中机械能不相等
【答案】C
【知识点】动能和势能的大小变化
【解析】【分析】根据能量转化和转移守恒定律分析判断。
【解答】乒乓球在空中运动时，若不计空气阻力，那么它没有能量损失，即机械能守恒，故C正确，D错误；
开始运动时，乒乓球的速度相同，即动能相同；高度相同，即重力势能相同。根据机械能=动能+重力势能可知，三个小球的机械能相同。当它们到达水平桌面时，转化而成的动能相同，那么速度相同，故A错误；
对于c乒乓球来说，乒乓球的高度不断下降，那么它的重力势能不断的转化为动能，故B错误。
故选C。
14．（2020九上·上虞期末）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
【答案】C
【知识点】动能和势能的大小变化
【解析】【分析】（1）（3）比较A、D两点的重力势能大小，然后根据机械能=重力势能+动能判断机械能的大小，进而分析运动过程中机械能是否有损失；
（2）根据（1）中的结论比较B、C两点机械能的大小，再判断两点重力势能的大小，最后根据机械能=重力势能+动能分析动能的大小；
（4）重力势能与质量和高度有关。
【解答】当小球在A点和D点时，都处于最高点，此时动能为零，因为D点高度小于A点，所以D点的重力势能小于A点，根据机械能=重力势能+动能可知，D点的机械能小于A点，即运动过程中，小球的机械能有损失，故B错误，C正确；
B点和C点的高度相等，那么重力势能相等；因为C点在B点的后面，所以C点的机械能小于B点，根据机械能=重力势能+动能可知，C点的动能小于B点，故A错误；
C点高度大于O点，因此从O点到C点时，重力势能增大，故D错误。
故选C。
15．（2020九上·上虞期末）2020年6月17日15时19分，我国在酒泉卫星发射中心用长征二号丁运载火箭，成功将高分九号03星送入预定轨道，发射获得圆满成功。在运载火箭加速升空的过程中，下列说法正确的是（ ）
A．动能增大，势能减小 B．动能不变，势能增大
C．动能增大，势能增大 D．动能减小，势能增大
【答案】C
【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，据此分析判断。
【解答】在运载火箭加速升空的过程，火箭的质量不变，速度增大，那么动能增大；火箭的质量不变，高度增大，那么重力势能增大，故C正确，而A、B、D错误。
故选C。
16．（2020九上·西湖期末）2020年6月23日，我国在西昌卫星发射中心成功将北斗三号最后一颗全球组网卫星送入太空，如图所示。卫星随火箭加速上升时，下列描述正确的是（ ）
A． 动能、重力势能和机械能都增大
B．重力势能不变，动能和机械能都增大
C．动能不变，重力势能和机械能都增大
D．动能转化为重力势能，机械能不变
【答案】A
【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。
【解答】卫星随火箭加速上升时，质量不变，速度增大，那么动能增大；质量不变，高度增大，那么重力势能增大。根据机械能=动能+重力势能可知，机械能增大，故A正确，而B、C、D错误。
故选A。
17．（2020九上·拱墅期末）如图甲所示，小球先后以相同的速度按①②③④四个方向抛出。若某次小球在空中飞行到接近地面的过程中（不计空气阻力），其动能Ek随时间t变化的图像如图乙所示，则此次抛出小球的方向为（ ）
A．① B．② C．③ D．④
【答案】A
【知识点】动能和势能的大小变化
【解析】【分析】根据动能和重力势能的相互转化的知识分析判断。
【解答】根据乙图可知，小球的动能先减小后增大。根据机械能守恒定律可知，小球的重力势能先增大后减小，那么小球的高度先增大后减小，故C、D不合题意；
根据乙图可知，小球的动能最小时为零。如果沿①抛出，那么小球在竖直方向上运动。当到达最高点时，速度肯定为零，此时动能为零；如果沿②抛出，那么小球到达最高点时，竖直方向上的速度为零，但是水平方向上的速度不变，即动能不为零，故A符合题意，②不合题意。
故选A。
18．（2020九上·临海期末）如图所示，一个小球从光滑斜面的顶端自由下滑到达斜面底端，如果小球经过A点时具有的重力势能为50 J，若不计空气阻力，以下说法不正确的是（ ）
A．小球到达底端时动能大于50J
B．小球从顶端到达底端的过程中，重力势能转化为动能
C．小球到达底端时的机械能大于经过A点时的机械能
D．小球到达底端时的机械能等于经过A点时的机械能
【答案】C
【知识点】动能和势能的转化与守恒
【解析】【分析】不计空气阻力，且斜面光滑，那么小球没有能量损失，根据机械能守恒的知识分析判断。
【解答】A.小球在A点时动能肯定不为零，重力势能为50J，根据机械能=动能+重力势能可知，它的机械能肯定大于50J。小球到达底端时时，重力势能全部转化为动能，那么动能肯定大于50J，故A正确不合题意；
B.小球从顶端到达底端的过程中，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B正确不合题意；
CD.根据机械能守恒定律可知，小球到达底端时的机械能等于经过A点时的机械能，故C错误符合题意，D正确不合题意。
故选C。
19．（2020九上·嘉兴期末）如图是某乘客站在匀速向上运行的自动扶梯上的场景。下列说法正确的是（ ）
A．乘客的动能增加 B．电梯的动能增加
C．乘客的机械能增加 D．电梯的机械能增加
【答案】C
【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，据此判断即可。
【解答】乘客站在扶梯上匀速向上运动，质量不变，速度不变，那么动能不变；质量不变，高度增大，那么重力势能增大。根据机械能=动能+重力势能可知，乘客的机械能增大，故A错误，C正确；
电梯的质量不变，速度不变，动能不变；高度不变，那么重力势能不变。根据机械能=动能+重力势能可知，电梯的机械能不变，故B、D错误。
故选C。
20．（2020九上·嘉兴期末）高空坠物伤人事件时有发生，新颁布的《民法典》规定：“禁止从建筑物中抛掷物品”，因为高处的物体具有较大的（ ）
A．势能 B．速度 C．重力 D．动能
【答案】A
【知识点】动能和势能的概念
【解析】【分析】物体由于运动具有的能量叫动能，由于被举高而具有的能量叫重力势能，据此分析判断
【解答】高处的物体由于被举高而具有能量，这种能量叫重力势能，故A正确，而A、C、D错误。
故选A。
二、填空题
21．（2021·余杭模拟）将表面涂墨（墨充足）的皮球从离地某一高度水平抛出，球落地后又弹起，它的频闪照片如图所示。皮球第一次反弹后到达最高点P时 （选填“具有”或“不具有”）动能；皮球落地后，在地面A、B、C三处留下黑色墨迹，墨迹逐渐变小，其原因是 。
【答案】具有；部分机械能转化为内能，机械能减小，最大弹性势能减小，最大弹性形变变小，墨迹变小（合理即可）。
【知识点】动能的影响因素；动能和势能的转化与守恒
【解析】【分析】（1）动能与物体的质量和速度有关；
（2）墨迹的大小说明皮球发生弹性形变的大小，进而判断弹性势能的大小，然后根据能量转化的知识分析产生这种现象的原因即可。
【解答】（1）根据图片可知，排球在竖直方向做上下运动，在水平方向不断向右运动。当皮球到达最高点P时，它在竖直方向上的速度为零，但是水平方向的速度不为零，因此此时仍然具有动能；
（2）皮球落地后，在地面A、B、C三处留下黑色墨迹，墨迹逐渐变小，其原因是：部分机械能转化为内能，机械能减小，最大弹性势能减小，最大弹性形变变小，墨迹变小。
22．（2020九上·越城期末）如图所示，甲、乙是两个相同的小球，在同一高度将甲球以速度v竖直向下抛出，乙球以速度v竖直向上抛出，若不考虑空气阻力，乙球在上升过程中能量转化情况是 ；甲球落地时速度 乙球落地时速度 (选填“>”、“<"
或“=")。
【答案】动能转化为势能；=
【知识点】动能和势能的大小变化；动能和势能的转化与守恒
【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，据此分析两种能量的变化即可；
（2）不考虑空气阻力，那么机械能守恒，据此比较二者落地时的速度大小。
【解答】（1）乙球在上升过程中，质量不变，高度增大，那么重力势能增大；质量不变，速度减小，那么动能减小，因此将动能转化为重力势能。
（2）在开始运动时，两球质量相等，高度相等，那么重力势能相等；出手速度相等，那么动能相等。根据机械能=动能+重力势能可知，出手时两球的机械能相等。不考虑空气阻力，那么机械能守恒，即两球落地时机械能相等，因为此时重力势能相等，所以动能相等，则落地时的速度相等。
23．（2020九上·江北期末）如图，2020 年 11 月 24 日，我国用长征五号运载火箭成功发射嫦娥五号探测器，并将其送入预定轨道。在火箭加速升空的过程中， 对运载火箭做功，位于火箭头部的探测器的机械能 （填“增大”、“减小”或“不变”）。
【答案】燃气；增大
【知识点】动能和势能的大小变化
【解析】【分析】（1）分析火箭推力的来源即可；
（3）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】（1）火箭发动机向下喷气，根据力的作用的相互性可知，燃气对火箭施加向上的推力，因此燃气对运载火箭做功。
（2）在加速升空的过程中，探测器的质量不变，高度增大，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，它的机械能增大。
24．（2020九上·余杭期末） 2020年12月17日，嫦娥五号返回器携带月壤样品返回地球大气层，采用了类似“打水漂”的方式来减速，其运动轨迹简化如图箭头所示。
（1）从A至B过程中，返回器机械能会 （选填“增大”、“保持不变”或“减小”），到达C点时的速度 （选填“大于”、“等于”或“小于”）A点速度；
（2）在C至D过程中，月壤样品的重力势能 （选填“增大”、“不变”或“减小”）。
【答案】（1）减小；小于
（2）减小
【知识点】动能和势能的大小变化
【解析】【分析】（1）根据机械能和内能的转化判断机械能的变化，再根据机械能=重力势能+动能判断动能的变化，进而确定速度的变化；
（2）根据质量和高度判断重力势能的变化。
【解答】（1）从A至B过程中，返回器与空气摩擦，会将机械能转化为内能，因此机械能会减小。C点时和A点时返回器的高度相同，重力势能相同，而机械能减小，根据机械能=重力势能+动能可知，C点时动能减小，即速度小于A点时的速度；
（2）从C到D的过程中，样品的质量不变高度减小，那么重力势能减小。
25．（2020九上·西湖期末）中国跳水队被人们称为“梦之队”，如图所示，跳水运动员为获得充足的空间滞留时间，都会在跳水前先用力下压跳板，以便利用跳板的 (选填“动能”或“弹性势能”)让自己上升的更高。不计空气阻力，运动员从离开跳板到入水的过程中， 时(选填“离开跳板”、“最高点”或“入水”）时动能最大。
【答案】弹性势能；入水
【知识点】动能和势能的概念；动能和势能的转化与守恒
【解析】【分析】（1）物体由于发生弹性形变而具有的能量叫弹性势能；
（2）根据重力势能与动能的相互转化分析。
【解答】（1）跳水前用力下压跳板，跳板发生弹性形变而具有弹性势能，可以让运动员上升的更高；
（2）不计空气阻力，运动员从离开跳板到入水的过程中，高度减小，重力势能减小，速度增大，动能增大，即将重力势能转化为动能。因为入水时下降的高度最大，所以重力势能转化为的动能最多，所以入水时动能最大。
26．（2020九上·嘉兴期末）如图是某同学在高速公路上看到的标志牌，标志牌中数字表示汽车限行速度。此高速路段汽车行驶速度不能 (选填“大于”、“等于”或“小于”)60km/h；相比小汽车，大型客车的最高限速要小，原因是 。
【答案】小于；大型客车质量大，动能大
【知识点】动能的影响因素
【解析】【分析】（1）标识牌上每一行中，图形表示限制的车型，另外两个数值表示最高车速和最低车速；
（2）动能的大小与质量和速度有关，即质量越大，速度越大，动能越大；而动能越大，发生碰撞时造成的破坏性越大。
【解答】（1）根据图片可知，标志牌中的最小数字都是60，那么此高速路段汽车行驶速度不能小于60km/h；
（2）相比小汽车，大型客车的最高限速要小，原因是：大型客车质量大，动能更大。
27．（2020九上·苍南期中）在水平地面上铺一张白纸，将一只皮球表面涂黑，使其先后从 h1、h2 高度处由静止自由下落，分别在纸上留下黑色圆斑 A、B，如图所示。
（1）分析图中两个圆斑大小，可推断 h1 h2（选填“大于”、“小于”或“等于”）。
（2）皮球落地后反弹高度比原来下落时高度低，由此判断，皮球的机械能总量 （选填“不变”、“减少”或“增大”）。
【答案】（1）小于
（2）减少
【知识点】动能和势能的大小变化
【解析】【分析】（1）在皮球下落的过程中，皮球的重力势能转化为动能，再转化为皮球的弹性势能；而弹性势能的大小与形变程度的大小有关。因为B发生的形变程度大，具有的弹性势能大，因此下落时具有的重力势能更大，那么高度h1小于h2。
（2）高度低，说明皮球到达最高点时重力势能比原来减小了，即机械能的总量减小了。
【解答】（1）分析图中两个圆斑大小，可推断 h1小于h2；
(2)、皮球落地后反弹高度比原来下落时高度低，由此判断，皮球的机械能总量减少。
28．（2020九上·慈溪月考）如图为农用扬场机的示意图．谷物脱粒后，谷粒、糠皮及少量碎石的混合物在快速转动的轮形和皮带曰的带动下被抛出，谷粒、糠皮、碎石落地的远近不同，从而形成l、2、3三堆，达到分离的目的．其中2是 ．从能量的角度看，它们在运动过程中能够分离，是因为 。
【答案】谷粒；他们具有相同的速度，质量越大，动能越大，所以克服阻力运动的距离越远
【知识点】动能和势能的大小变化
【解析】【分析】（1）当它们以相同的速度抛出后，克服空气阻力做功，质量越大的，动能越大，克服阻力后剩余的动能越大，自然运动的越远；
（2）动能与质量和速度有关，即速度相同时，质量越大，动能越大，据此分析解答。
【解答】（1）根据图片可知，三者的密度大小依次为：碎石>谷粒>糠皮，那么体积相同时，质量大小依次为：碎石>谷粒>糠皮。当以相同速度抛出后，动能大小依次为：碎石>谷粒>糠皮，那么运动距离远近为：碎石>谷粒>糠皮，因此2是谷粒。
（2）从能量的角度看，它们在运动过程中能够分离，是因为：它们具有相同的速度，质量越大，动能越大，所以克服阻力运动的距离越远。
29．（2020九上·椒江期中）人们常常利用物体具有的各种形式的能来完成某项工作。如机械手表里拧紧的发条具有 能，可以带动小齿轮和指针转动；风具有 能，可以推动帆船航行；打桩机举高的锤具有 能，可以完成打桩工作。（请用“动能”、“重力势能”、“弹性势能”填空。）
【答案】弹性势能；动能；重力势能
【知识点】动能和势能的概念
【解析】【分析】物体由于发生弹性形变而具有的能量叫弹性势能；物体由于运动而具有的能量叫动能；物体由于被举高而具有的能量叫弹性势能。
【解答】机械手表里拧紧的发条，发生了弹性形变，具有弹性势能，可以带动小齿轮和指针转动；流动的空气形成风，因此风具有动能，可以推动帆船航行；打桩机举高的锤具有重力势能，可以完成打桩工作。
30．（2020九上·衢州期中）2020年6月23日，我国最后一颗北斗三号卫星发射成功，即完成北斗导航卫星全球组网，这标志着我国乃至国外即可彻底摆脱依赖美国的GPS卫星定位系统。
（1）北斗三号卫星升空过程中重力势能 （选填“变大”、“不变”或“变小”）。
（2）卫星沿轨道绕地球运行时，在近地点的速较大，在远地点的速度较小，则卫星从近地点运动到远地点的过程中动能会 （填“变大”或“变小”）
【答案】（1）变大
（2）变小
【知识点】动能和势能的大小变化
【解析】【分析】（1）重力势能与物体的质量和高度有关；
（2）动能的大小与物体的质量和速度大小有关，据此分析解答。
【解答】（1）北斗三号卫星升空过程中，它的质量不变但高度增大，因此重力势能变大；
(2)、卫星沿轨道绕地球运行时，在近地点的速较大，在远地点的速度较小，则卫星从近地点运动到远地点的过程中，它的速度逐渐减小，因此动能会变小。
三、解答题
31．（2021·柯桥模拟）小球在外力F的作用下，由静止开始从A点出发做加速直线运动，到B点时消除外力F。然后，小球冲上竖直平面内半圆环，能维持在圆环上做圆周运动，到达最高点C后抛出，最后落回到原来的出发点A处，如图所示，试画出小球在整个过程中动能随时间变化的图形，并说明理由。（AB和半圆环表面光滑，整个过程中不计空气阻力）
【答案】0-t1此段小球加速直线运动，质量一定，速度增大，动能增大；
t1-t2小球上升过程中动能转化为势能，动能减小
t2时水平方向速度不为0，动能不为0；
t2-t3小球的重力势能转化为动能，动能增大；
B点到C点所增加的重力势能在C点到A点过程中转化为动能，t3时动能大小等于t1时动能；
【知识点】动能和势能的大小变化
【解析】【分析】①动能与物体的质量和速度有关，即速度越大，动能越大；
②根据动能和重力势能的转化分析从B→D→C的动能变化；
③根据重力势能和动能的转化分析从C→A的动能变化。
④整个过程没有能量损失，注意分析A点动能和B点动能的大小关系，据此画出对应的图像即可。
32．（2020九上·诸暨期末）小明同学在做重力势能相关实验时，发现自由下落的弹性小球碰撞地面后反弹上升的最大高度总小于原来下落的高度，这说明弹性小球在碰撞地面过程中有机械能损失。为了探究自由下落的弹性小球在碰撞地面过程中损失的机械能的大小△E与哪些因素有关，他们分别让同一弹性小球从某一高度自由下落碰撞地面，通过测量该弹性小球下落高度与反弹上升的最大高度的差值△h，来比较损失的机械能的大小△E，实验过程如图(a)、(b)和(c)所示(△h3<△h1<△h2)。请仔细观察图中的现象和测量结果，并分析归纳得出初步结论。
（1）分析比较图中的(a)和(b)可知，自由下落的同一弹性小球碰撞同种材料的地面，损失的机械能△E的大小：
（2）分析比较图中的(b)和(c)同一弹性小球从相同高度自由下落，碰撞不同材料的地面， 。
（3）损失的机械能去哪了？小科做实验时，发现多次碰撞后，地面碰撞处的温度略有升高，经过思考，他明白了其中的原因是 。
【答案】（1）下落高度较大时，损失的机械能△E也较大（合理给分，下同）
（2）损失的机械能的大小△E不同
（3）损失的机械能通过做功转化为地面的内能（答出损失的机械能转化为地面的内能即可）
【知识点】动能和势能的转化与守恒
【解析】【分析】（1）比较a、b两个实验中哪个因素不同即可；
（2）高度差越大，说明机械能的损失越大，比较b、c实验中高度差的大小即可。
（3）弹性小球的机械能减小，而地面碰撞处的温度升高内能增大，根据能量转化和守恒定律可知，应该是机械能通过做功的形式转化为地面的内能。
【解答】（1）a、b两个实验中，b小球下落的高度大，反弹后的高度差也大，因此得到结论：下落高度较大时，损失的机械能△E也较大。
（2）b、c两个小球从相同高度下落，碰撞不同材料时，高度差也不相等，即损失的机械能的大小△E不同。
（3）损失的机械能去哪了？小科做实验时，发现多次碰撞后，地面碰撞处的温度略有升高，经过思考，他明白了其中的原因是：损失的机械能通过做功转化为地面的内能。
33．（华师大版初中科学九年级上学期 5.4机械能(第1课时)）=将普通塑料水管进行改装，能做多个实验。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的口放入后，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，验证“重力势能大小与质量的关系”。请你写出实验步骤。
【答案】（1）滑块移动距离；速度大小
（2）将一钢球从管②的任一口放入，静止释放，观察并记录滑块移动距离；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。
【知识点】动能的影响因素；势能的影响因素
【解析】【分析】（1）水管①和②正好构成一个斜面，滑块从②中不同高度的缺口处放入，相当于从斜面上不同高度下滑，那么它到达水平管①时速度不同。根据滑块在水平管①里面运动的距离，可以判断动能的大小。
（2）滑块在管①中运动时会受到阻力，它受到小球的撞击后，向下运动的距离越大，说明上面小球具有的重力势能越大。如果要探究重力势能与质量的关系，那么就要控制小球下落的高度相同，而改变小球的质量，据此设计实验过程即可。
【解答】（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的口放入后，静止释放。观察并记录滑块移动距离。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速度大小的关系。
（2）实验步骤为：将一钢球从管②的任一口放入，静止释放，观察并记录滑块移动距离；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。
34．（2020九上·海曙期末）图甲是投掷实心球的场景(不计空气阻力)。小科分析了实心球从脱手至落地过程的能量转化，画出了其重力势能的大小随时间变化的大致曲线如图乙所示。
请根据题意分析：实心球从脱手至落地的过程，其动能的大小随时间变化的大致曲线如图丙中 所示(填编号)，并写出选择此曲线的理由 。
【答案】D；①A至B过程中，实心球高度增加，动能转化为重力势能，因此动能减小。②B点时重力势能达到最大，动能变为最小，但由于实心球在B点速度不为零，因此动能不为零。③B至C过程中实心球高度下降，重力势能转化为动能，动能增大，因此C点时动能达到最大。
【知识点】动能和势能的大小变化
【解析】【分析】（1）在物体上升的过程中，动能转化为重力势能；
（2）实心球的运动可以分解为两个运动，即水平方向的匀速直线运动和竖直方向的上抛运动，因此当它到达最高点时，竖直方向的速度为0，但是水平方向的速度不为0；
（3）在物体下降的过程中，重力势能转化为动能。
【解答】实心球从脱手至落地的过程，其动能的大小随时间变化的大致曲线如图丙中D所示，理由是：①A至B过程中，实心球高度增加，动能转化为重力势能，因此动能减小。
②B点时重力势能达到最大，动能变为最小，但由于实心球在B点速度不为零，因此动能不为零。
③B至C过程中实心球高度下降，重力势能转化为动能，动能增大，因此C点时动能达到最大。
35．（2019九上·婺城期中）如下图，摆球从A点向下摆动，可以在A到B之间自由摆动，如果将摆球换成盛沙的漏斗下边放一木板，让漏斗摆动起来，同时其中细沙匀速流出且不计阻力，如下右图所示经历一段时间后，观察木板上沙子的堆积情况。请回答：
（1）则沙堆的剖面应是上右图中的 ；
（2）请将你的选择做合理的解释。
【答案】（1）乙
（2）能从动能和势能转化的角度描述即可
【知识点】动能和势能的转化与守恒
【解析】【分析】（1）细沙的流速一定，时间越长，流出的细沙越多，下面形成的沙堆越高，从能量转化的较大分析从A到C过程中漏斗的速度变化即可。
（2）动能与质量和速度有关，势能与质量和高度有关，据此分析漏斗摆动时的能量变化。
【解答】（1） 沙堆的剖面应是上右图中的乙图；
（2）漏斗从A到B再到C的过程中，机械能保持不变；它的高度先减小后增大，那么它的重力势能先减小后增大，而它的动能则先变大后减小，即重力势能转换为动能，动能再转化为重力势能；速度越大的位置，运动时间越短，沙子露出的就越少，因此沙子应该是先变少后变多，故选乙。
四、实验探究题
36．（2021·南湖模拟）一切做机械运动的物体都具有动能。那么，物体的动能大小跟哪些因素有关呢 科学兴趣小组同学开展了以下实验探究。
①让质量均为m的小球分别从同一斜面A处和B处由静止开始滚下，与放在水平地面上的相同木块相碰，木块被推动一段距离后静止，如图甲和乙所示；
②让质量为2m的小球从上述同一斜面的A处由静止开始滚下，与放在水平地面上的相同木块相碰，木块被推动一段距离后静止，如图丙所示。
请回答下列问题：
（1）动能大小的判断：实验时，通过观察 来比较小球动能的大小；
（2）变量的控制：做甲、丙实验时，要让小球从相同的高度滚下，这样做是为了使质量不同的两小球到达斜面底端时具有 。
（3）影响因素的比较：要研究质量和速度哪个因素对动能影响更大，只要比较 两个实验的结果就能做出判断。
【答案】（1）木块被推动的距离
（2）相同的速度或速度相等、速度大小相等
（3）乙、丙
【知识点】动能的影响因素
【解析】【分析】（1）小球撞击木块后，木块在水平面上克服摩擦力做功，根据W=Fs可知，木块移动的距离越远，克服阻力做功越多，则小球的动能越大；
（2）小球到达水平面时的速度大小与它在斜面上的高度有关，即高度越大，它的速度越大；
（3）要探究质量和速度对动能的影响大小，就要一个保持质量不变改变高度，另一个保持高度不变而改变质量，通过木块移动距离的远近判断对动能的影响大小，据此选择对照实验。
【解答】（1）动能大小的判断：实验时，通过观察木块被推动的距离来比较小球动能的大小；
（2）变量的控制：做甲、丙实验时，要让小球从相同的高度滚下，这样做是为了使质量不同的两小球到达斜面底端时具有相同的速度或速度相等、速度大小相等。
（3）影响因素的比较：要研究质量和速度哪个因素对动能影响更大，只要比较乙、丙两个实验的结果就能做出判断。
37．（2021·余姚模拟）在探究动能大小与哪些因素有关的实验中，小科设计了如图实验。实验中让钢球从斜面上某个高度由静止沿斜面滚下，在底部与静止在水平面上的木块发生碰撞，木块沿水平方向向右运动直至停止。
（1）实验中小科是通过观察 来判断钢球的动能大小。
（2）在图甲、丙中，m2>m1，小球下滑到斜面底端时的速度v1=v2，若s3>s1，则表明物体
的动能与质量的关系是： 。
（3）小思利用丁图来研究动能和势能相互转化，图中两个相同的光滑弧形槽，一个为凸形，一个为凹形，A、B两个相同的钢球分别进入两弧形槽的速度都为v，运动到槽的末端速度也都为v，A小球通过凸形槽的时间为t1，B小球通过凹形槽的时间t2，则时间较短的是 。
【答案】（1）木块移动的距离
（2）速度相等时，物体的质量越大，动能越大
（3）t2
【知识点】动能的影响因素
【解析】【分析】（1）从斜面上滚下的小球撞击木块，木块在水平面上移动。根据W=fs可知，木块移动的距离越远，克服阻力做的功越大，说明小球的动能越大。
（2）根据题目描述确定哪个因素相同，哪个因素不同，根据木块移动距离确定动能的大小，从而得到结论。
（3）根据弧形槽的形状分析物体的运动状态，从而判断整个过程平均速度的大小，最后根据比较运动时间的长短。
【解答】（1）实验中小科是通过观察木块移动的距离来判断钢球的动能大小。
（2）在图甲、丙中，m2>m1，小球下滑到斜面底端时的速度v1=v2，若s3>s1，说明丙图中的小球动能大，则表明物体的动能与质量的关系是：速度相等时，物体的质量越大，动能越大。
（3）A为凸形，在运动过程中，动能先转换为重力势能，再转换为动能，因此速度先变小后变大，则整个过程的平均速度v1小于v；
B为凹形，在运动过程中，重力势能先转换为动能，再转换为重力势能，因此速度先变大后变小，则整个过程的平均速度v2大于v；
根据公式可知，运动时间较短的是t2。
38．（2021·乐清模拟）小知和小临在老师的帮助下设计“探究物体动能大小与哪些因素有关”的实验装置如图所示∶将小车从斜面上高h处由静止释放，运动至木板上后与木块碰撞。通过改变小车释放时高度h、在小车中增加钩码和在木板上铺垫棉布的方法，得到了图的四个实验场景
（1）为探究小车动能与质量的关系，应选用场景 进行实验。
（2）小如通过观察木块移动的距离长短，来判断小车动能的大小，这种研究方法是 （选填“控制变量法”或“转换法”）。
（3）猜想一下：如果斜面和水平面都是光滑的，把木块固定在水平面上，将小车从斜面上高10厘米处由静止释放，小车与木块碰撞时无能量损失，那么小车被木块反弹后将会运动到斜面高 （选填“小于”或“等于”或“大于”）10厘米处。
【答案】（1）①和③
（2）转换法
（3）等于
【知识点】动能的影响因素
【解析】【分析】（1）根据控制变量法的要求选择对照实验；
（2）物理学中对于一些看不见摸不着的现象或不易直接测量的物理量，通常用一些非常直观的现象去认识或用易测量的物理量间接测量，这种研究问题的方法叫转换法。
（3）根据能量转化和守恒定律分析。
【解答】（1）探究小车动能与质量的关系时，必需控制小车的速度相同，即在斜面上的高度相同而改变小车的质量，故选①③。
（2）小如通过观察木块移动的距离长短，来判断小车动能的大小，这种研究方法是转换法；
（3）如果斜面和水平面都是光滑的，把木块固定在水平面上，将小车从斜面上高10厘米处由静止释放，小车与木块碰撞时无能量损失，那么小车被木块反弹后将会运动到斜面上最高处时的重力势能应该与开始时相同，即高度相同，回到斜面上高10cm的地方。
39．（2021·瓯海模拟）小明同学探究“物体动能大小与物体的速度、质量关系”实验，先采用课本实验方案，将质量大的铜球和质量小的钢球从光滑斜面的h1高处静止自由滑下，到达斜面底端撞击纸盒，纸盒在水平桌面上滑行一段距离停下来。实验结果如图甲、乙，虛线纸盒为纸盒的停留位置。
（1）甲、乙实验中，可通过测量
来表示物体动能的大小；
（2）根据图甲、乙的实验结果，得出的实验结论是 ；
（3）接着小明设计了如图丙的实验进行替代，舍去小球和纸盒，让金属块从光滑斜面的h1高处静止自由滑下，下滑后金属块直接在水平桌面上滑行，测量其在水平桌面上滑行的距离S。改用材质相同、质量不同的金属块，重复图丙的实验，记录数据，所得实验结果为如下表。请你分析出现表格中这种实验结果的原因？ 。
质量m/千克 0.10 0.15 0.20 0.25 0.30 0.35 0.40
滑行距离s/米 0.42 0.41 0.43 0.42 0.43 0.42 0.42
【答案】（1）纸盒被撞击移动的距离
（2）当物体速度一定时，物体质量越大，动能越大
（3）物体从同一高度滑下来，质量大势能大，转化得到的动能大，质量大对水平面的压力大，摩擦力大，由W=FS可知其在水平面滑行的距离可以大致相等。
【知识点】动能的影响因素
【解析】【分析】（1）钢球滚下斜面后撞击水平面上的纸盒，纸盒克服摩擦阻力做功。根据W=fs可知，纸盒运动的距离越远，它克服阻力做功越多，说明钢球的动能越大。
（2）比较甲乙两个实验中，哪个因素相同，哪个因素不同，然后根据控制变量法的要求描述结论。
（3）地面对物体的摩擦力大小与接触面的粗糙程度和压力大小有关，即接触面粗糙程度相同时，压力越大，摩擦阻力越大。虽然质量大的金属块动能大，但是阻力也相应增大，根据W=fs可知，最终运动的距离几乎相同，据此分析解答。
【解答】（1）甲、乙实验中，可通过测量纸盒被撞击移动的距离来表示物体动能的大小；
（2）甲和乙中，钢球的高度相同，即速度相同，而质量不变，那么得到结论：当物体速度一定时，物体质量越大，动能越大。
（3）出现这种实验结果的原因为：物体从同一高度滑下来，质量大势能大，转化得到的动能大，质量大对水平面的压力大，摩擦力大，由W=FS可知其在水平面滑行的距离可以大致相等。
五、综合说理题
40．（2020九上·苍南期末）小明在校园科技节拓展活动中，发现一个有趣的器材，如图甲所示，当把球体放在斜面底部时，发现球体开始自己往上“爬”，乙图是俯视图。该装置可简化成丙图，仔细观察发现两边轨道面材质是木棍，顶部分开的角度大于底部，还发现同体积金属球比木质球上爬的高度更大。请你利用所学知识和原理来解释上述现象。
【答案】小球在底部位置相对于顶部，具有较高的重心，而两轨道是木棍，摩擦力较小，因此的在重力的作用下，小球会“上爬”。上爬的过程其实就是重力势能转化为动能的过程，同体积的金属小球比木球质量更大，在底部具有更多的重力势能，金属球相对木球更为光滑，运动过程中克服摩擦所消耗的能量更少，所以金属小球比木球上爬到更高的高度。
【知识点】动能和势能的转化与守恒
【解析】【分析】（1）当物体的重心降低时，重力会对物体做功，从而使物体运动起来，此时物体的重力势能会转化为动能；
（2）物体的重力势能与质量和高度有关；体积相同的不同物体，密度越大质量越大；据此分析金属球的重力势能大小，进而推断转换为动能的大小，最后根据W=fs分析爬升的高度大小即可。
【解答】小球在底部位置相对于顶部，具有较高的重心，而两轨道是木棍，摩擦力较小，因此的在重力的作用下，小球会“上爬”。上爬的过程其实就是重力势能转化为动能的过程，同体积的金属小球比木球质量更大，在底部具有更多的重力势能，金属球相对木球更为光滑，运动过程中克服摩擦所消耗的能量更少，所以金属小球比木球上爬到更高的高度。
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