作业10 机械能及其转化（原卷版）.docx

1、 完成时间： 月 日 天气： 作业10 机械能及其转化一、机械能动能、重力势能和弹性势能统称为机械能。二、动能和势能之间的相互转化1、在一定的条件下，动能和重力势能之间可以相互转化。如将一块小石块，从低处抛向高处，再从高下落的过程中，先是动能转化为重力势能后，后来又是重力势能转化为动能。2、在一定的条件下，动能和弹性势能之间可以相互转化。如跳板跳水运动员，在起跳的过程中，压跳板是动能转化为弹性势能，跳板将运动员反弹起来是弹性势能转化为动能。3、机械能守恒。如果一个过程中，只有动能和势能相互转化，机械能的总和就保持不变。这个规律叫做机械能守恒。4、水能和风能的利用：自然界的流水和风能都是具有大量

2、机械能的天然资源。利用水能发电，一定量的水，上、下水位差越大，水的重力势能越大，能发出的电就越多。利用风能发电，在风力资源丰富的地区，可以同时安装几十台到几百台风力发电机，组成“风车田”联在一起供电。一、选择题1关于机械能，下列说法正确的是（）A一个物体只具有动能，不能说就具有机械能B一个物体只具有重力势能，也不能说是具有机械能C一个物体只具有弹性势能，也不能说就是具有机械能D以上说法都是错误的2跳伞运动员在空中匀速下落的过程中（）A重力势能不变B动能增加C机械能减小D机械能不变32021年10月16号我国成功将神舟13号发射升空，在火箭加速上升过程中（）A神舟13号的动能增大，重力势能减小B

3、神舟13号的动能减小，重力势能增大C神舟13号的动能和重力势能都增大D神舟13号的动能转化为重力势能4小明背着书包从教学楼的一楼匀速爬到三楼，此过程中，以书包为研究对象，其（）A动能增加，重力势能增加，机械能增加B动能增加，重力势能不变，机械能增加C动能不变，重力势能增加，机械能增加D动能不变，重力势能不变，机械能不变5科技助力农业生产，如图是无人机喷洒农药的场景。在无人机沿着水平方向匀速飞行喷洒农药的过程中，它的（）A动能不变、机械能不变B动能减小、机械能减小C动能增大、机械能增大D动能减小，机械能不变6战斗飞机从2000m高空匀速降落在“辽宁”号航母的过程中（）A动能减小，重力势能减小B动

4、能不变，重力势能减小C动能增大，重力势能减小D动能不变，重力势能不变7在学校足球比赛中，足球被运动员踢飞离开脚直到上升到最高点的过程如图所示。下列说法正确的是（）A足球的重力势能不断减小B足球的动能不断增大C足球的机械能不断减小D运动员对足球做了功8如图所示，运动员进行蹦床比赛（不计空气阻力）。下列说法中正确的是（）A运动员离开蹦床后上升过程中，蹦床对运动员做功B运动员从最高点下落到最低点过程中，其机械能守恒C运动员在空中下落过程中（未接触蹦床前），重力势能转化为动能D运动员落到蹦床上继续向下运动的过程中，动能一直在减小9一辆汽车匀速上坡，关于它的动能、重力势能和机械能，下列说法正确的是（）A

5、动能增加，重力势能增加，机械能增加B动能减少，重力势能不变，机械能不变C动能不变，重力势能增加，机械能增加D动能不变，重力势能减少，机械能减少10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下降过程中动能转化为重力势能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112020年6月23日，我国北斗三号全球卫星导航系统最后一颗组网卫星成功发射。如图1所示是北斗卫星在随火箭加速上升的情景。如图2所示是人造地球卫星沿椭圆轨道绕地球运行时，离地球最近的一点叫近地点，最远的一点

6、叫远地点。下列说法正确的（）A如图1北斗卫星上升过程中，重力势能变大，动能变小B如图2人造地球卫星运行中，重力势能变大，动能变大C如图2人造地球卫星运行中，从远地点向近地点运动时，速度变大D图1、图2中卫星的机械能都不变12将皮球从离地某一高度O点水平抛出，球落地后又弹起。它的部分运动轨迹如图所示，下列说法正确的是（）A皮球经过相同高度的A、B两点时，动能相等B皮球在第一次反弹后到达最高点P点时的速度为零C皮球在D点时的机械能小于在C点时的机械能D皮球从P点运动到C点的过程中，动能转化为重力势能二、填空题13动能、重力势能和 统称机械能；人们修筑拦河坝来提高上游的水位，在坝底通过水轮机带动电动

7、机发电，一定量的水，上、下游水位差越大，水的 越大，发电量越多。14“神舟十号”飞船的发射成功，标志着我国在载人航天领域迈进了一大步“神舟十号”飞船在加速升空的过程中，其动能 ，势能 ，机械能 （选填“增大”、“减小”或“不变”）15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；实心球下落时，越来越快是因为 能转化为 能。16小明依靠自身的重力挤压蹦蹦杆下端的弹簧时，原有的重力势能就以 的形式储存在弹簧

8、中；当弹簧恢复原长后，在上升过程中， 转化为重力势能。17“引体向上”是我市体育中考今年新增的可选项目之一。在做引体向上时，如果身体匀速竖直上升，则所受的拉力 重力（选填“大于”“小于”或“等于”）；上升过程中，身体的重力势能 （选填“变大”“变小”或“不变”）。选考这个项目有优势的身体条件是 （写出一点）。18如图所示，轻质弹簧一端固定，另一端连接一小木块，O点为弹簧在原长时物块的位置。木块由A点静止释放沿粗糙程度相同的水平面向右运动，最远到达B点。在从A到B的过程中，弹簧的弹性势能 ，弹簧和木块的机械能 （填变化情况）。19北京冬奥会的赛场上，中国选手谷爱凌在自由式滑雪U型场地比赛中获得9

9、5.25分，刷新了U型场地技巧比赛的历史最高纪录。如图所示，若把运动员和滑板当做一个整体，用“小方块”表示。当运动员沿着U形赛道斜面向上滑时，在图中作出“小方块”所受的支持力和摩擦力的示意图 。运动员从U形赛道的最低端向上滑的过程中，动能 ，重力势能 ，机械能 。（以上三空均选填：“变大”“变小”“不变”）20过山车当你在游乐场乘过山车奔驰之际，你是否会想到：过山车为什么不需要引擎来推动就能“翻山越岭”呢？过山车在开始旅行时，是靠一个机械装置推上最高点的，但在第一次下行后，就再没有任何装置为它提供动力了，从这时起带动它沿轨道行驶的唯一“发动机”就是重力势能。过山车的重力势能在处于最高点时达到最

10、大值，当它开始下行时，它的势能不断减小，动能不断增大；由于摩擦，损耗了少量的机械能，所以随后的“小山丘”设计的比开始时的“小山丘”低（如图所示）：（1）过山车从A到B的过程它的重力势能先 后 ，动能先 后 （以上均选填“变大”“变小”或“不变”）；（2）从过山车在轨道的最低处，运动最快，动能最大，说明物体的动能与 有关，后面的“小山丘”设计的比开始时的“小山丘”低，这是因为过山车在运动过程中会将部分机械能转化为 。三、实验题21小苏同学的物理兴趣小组准备探究“弹簧弹性势能的大小与什么因素有关”。他们猜想：弹簧弹性势能可能与弹簧长度变化量、弹簧螺纹圈直径、弹簧的材料等因素有关。他们的实验装置如图

11、所示，把弹簧放在水平面上，其左端固定在墙上，AO等于弹簧原长，水平面O点左侧光滑，右侧粗糙。将物体M从O点压缩弹簧到P点，然后由静止释放，当物体M运动到O点与弹簧分开，最终运动到Q点静止。请补充完成他们的探究过程：（1）弹簧弹性势能的大小是通过 来衡量的；（2）探究弹簧弹性势能与弹簧长度变化量的关系，应该选用 （选填“相同”或“不同”）弹簧进行实验。并先后改变 之间的距离，测出OQ的距离，重复实验，测量多组数据并记录；（3）物体M从P点运动到O点过程中，弹性势能转化为物体的 能，物体M机械能 （选填“变大”、“不变”或“变小”）。22在探究物体的重力势能与其质量是否有关时，实验台上有大小相同、

12、质量不同的实心铁块和实心木块各一个，小桌、装有细沙的玻璃容器、记号笔各一个，小敏利用上述器材，设计了自己的实验方案，如图甲、乙所示：（1）本实验方案中通过 反映物体重力势能的大小，这是物理实验中常用到的“转换法”，即物理量不能直接测量时，把它们转换成其他可测量的物理量，从而进行研究比较。下列实验中也利用了转换法的是 （填字母）；A用海绵凹陷的深度来表示压力产生效果的强弱B测量出100张纸的厚度后除以张数得出一张纸的厚度C探究浮力大小与物体排开液体的体积的关系时要保持液体密度不变（2）小敏所画的实验设计方案存在的问题是 ；（3）铁块在下落过程中减少的重力势能主要转化为 ；（4）本实验可得出的结论

13、是：当高度相同时， ，物体的重力势能越大。23在探究“物体动能的大小与什么因素有关”的实验中，小宇设计了如图所示甲、乙、丙三次实验。让铁球从同一斜面上某处由静止开始向下运动，然后与放在水平木板上的木块相碰，铁球与木块在水平木板上共同移动一段距离后静止：（1）实验中铁球动能的大小是通过观察比较 反映出来的。这种研究问题的方法为 ；（2）分析乙、丙两图，得到的实验结论是 。由此联想到高速公路限速牌上标明“120”和“100”字样， （选填“大客车”或“小轿车”）的限速为100km/h；（3）若斜面光滑，乙图中铁球从B处滚到底端的过程中，铁球的 能转化为动能，机械能 （选填“守恒”或“不守恒”）；（

14、4）如果做乙、丙两图实验时，丙图中木块被撞后滑出木板，为了使木块不滑出木板，需要改进丙图实验，再与乙图实验对比。在不改变木板长度的情况下，应采用以下 方法（填写正确选项前的字母）。A换用质量小于m的钢球B给水平木板铺上毛巾C适当降低钢球的高度D换用一个较重的硬纸盒24在探究物体的动能大小跟哪些因素有关的实验中，同学们设计了如图实验。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，其中、h2h1（不考虑空气阻力）。（1）实验中是通过观察 来判断钢球的动能大小；（2）用来研究超速安全隐患时，我们应选择 两图所示实验来进行比较；（3

15、）在图甲、丙中，小球下滑到斜面底端时的速度 ，若，则表明物体的动能与质量的关系是： ；（4）实验中钢球碰撞木块后继续向前运动一段距离，则开始时钢球的重力势能 木块克服摩擦力所做的功（选填：“”“”或“”）；（5）小敏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，则时间较长的是： （选填“t1”或“t2”）。 一、选择题1如图，木块以一定的速度滑过A、B点，到C点滑出下落至D点，A和B、C和D之间的垂直距离均为h。若忽略空气

16、阻力，则对木块在运动过程中能量变化的分析，正确的是（）AD点与A点相比，动能增加，势能减少，机械能不变BA点到C点减少的重力势能大于C点到D点减少的重力势能CB点的动能可能等于A点的动能，但一定大于C点的动能DB点的动能可能等于D点的动能，但一定大于A点的动能2如图所示，用手将一重为G的铁球缓慢放在一弹簧上，放手后，铁球从A位置开始向下运动，到B位置速度达到最大，到达C位置小球的速度变为零。已知AC间的高度差为h，若整个过程中不计能量损耗，下列说法正确的是（）A从A位置到B位置铁球的重力势能全部转化为弹簧的弹性势能B在此过程中弹簧的弹性势能增加量为GhC小球到达B点时；小球的重力大于弹簧的弹力

17、，所以小球继续下落DB到C过程中弹簧的弹性势能都由小球的重力势能转化而来3如图是滑雪运动的轨道。某运动员从高处A点由静止滑下，经过B点到达最低点，然后到达另一侧与B点等高的C点时速度刚好为零。下列说法正确的是（）A从A点到O点的过程，动能转化为重力势能B从A点到O点的过程，动能不断增大CB点和C点的机械能相等D从O点到C点的过程，机械能不断增加4将小球水平抛出，其部分运动轨迹如图所示，位置和离地高度相等。小球在运动过程中经过M、N两点，其动能和重力势能的参数如图所示，且M、N两点分别为图中“”、“” 或“”点中的某一点。则小球（）A经过的M点就是“”点B整个运动过程中，机械能是守恒的C在M点的

18、重力势能大于在N点的D在N点的机械能为1000J5蹦极是一项很受年轻人喜爱的运动项目，如图是蹦极运动的简化示意图，弹性绳一端系在运动员双脚上，另一端固定在跳台O点。运动员由静止开始自由下落，A点处弹性绳正好处于原长；B点处运动员受到的重力与弹性绳对运动员的拉力大小相等；C点处是蹦极运动员到达的最低点。（整个过程忽略空气阻力，弹性绳的自重不计）下列说法正确的是（）A从O点到C点的过程中，运动员的机械能不变B从A点到B点的过程中，运动员的动能不断减小C运动员在B点时动能最大D运动员在C点时速度为0，处于平衡状态6如图所示，将一根弹簧和一只质量为的金属球（球上有一直小孔）套在铁架台的金属杆AB上面。

19、现将小球提到B端后松手，小球的高度随时间变化的情况如图乙所示。下列说法正确的是（）A小球在过程中时刻机械能最大B弹簧原来的长度为C在过程中小球的动能先增大后减小，重力势能的变化量小于动能变化量D在、三个时刻，小球的动能在时刻最大二、填空题7如图所示，在同一高度以大小相同的初速度v0分别竖直向上和斜向上将同一小球抛出，不计空气阻力。小球上升时，小球的 能转化为重力势能；小球竖直向上、斜向上到达最高点时距水平地面的高度分别为h1和h2，速度为v1和v2；小球又下落到离地等高度时的速度大小分别为和，则h1 h2，v1 v2， （选填“大于”、“等于”或“小于”）。8如图，半径为R的光滑圆环竖直放置，

20、质量为m的一个小球在其轨道内运动，小球在最高点A时的速度，小球的机械能守恒，已知物体动能大小，重力势能。（1）小球从最高点A运动到最低点C时， 能转化为 能；（2）小球经过最低点C时的速度vC m/s。9“蹦极”是当前在青年人中流行的一种惊险、刺激运动。跳跃者把一端固定的长弹性绳绑在踝关节等处，从几十米高处跳下的一种极限运动。如图所示是某运动员做蹦极运动的图像（忽略空气阻力），规定运动员速度方向向下为正，由该图像可知在时间内运动员 能转化为 能， 时刻弹性绳的弹性势能最大，此时运动员的动能为 J， 时刻运动员受到的重力等于弹性绳的拉力， 时刻运动员再次达到最高点。10如图，弹簧左端固定于竖直墙

21、壁，右端与物块M连接，置于粗糙水平面上，当M位于O点时弹簧恰好不发生形变。现将物块M拉至Y处由静止释放，M向左最远可运动至X点。则物块从Y点运动至X点的过程中，弹簧的弹性势能的变化是 （选填字母：A一直变小、B先逐渐变小后逐渐变大、C先逐渐变大后逐渐变小），速度v随位置s变化的图像为 。三、实验题11小玲、小红和小丽在操场上玩荡秋千，小丽把小玲、小红分别轻轻推了一下，细心的小丽发现，她俩往返摆动一次的时间几乎一样，那么秋千往返摆动一次的时间与哪些因素有关呢？三人对此问题进行研究，提出了以下猜想：猜想1：秋千往返摆动一次所用的时间可能与人的质量有关；猜想2：秋千往返摆动一次所用的时间可能与秋千的

22、绳长有关；猜想3：秋千往返摆动一次所用的时间可能与秋千摆动时离开中心线的最大距离有关。为了验证上述猜想，他们来到实验室，找来刻度尺、秒表、细线、小球，依照物理学习中的科学方法，进行了实验探究，得到下表中的数据：实验序号小球质量m/g秋千的绳长L/m小球摆动距中心线最大距离s/m小球往返摆10次所用的时间t/s小球往返摆动1次所用的时间t/s1200.80.1018.01.802201.00.1420.02.003201.20.1022.02.204301.00.1420.02.005301.00.1020.02.00请你通过分析回答以下问题：（1）当选用实验序号为2、4的两组实验数据进行对比，

23、是为了分析验证上述三个猜想中的猜想 ；（2）为了验证猜想3，应选用实验序号 两组实验数据进行对比分析；（3）比较数据1和3，可以初步得出结论：秋千往返摆动一次的时间与 有关；（4）在上述探究过程中，总要控制某些因素不变，而找出其中两个因素的关系，这种科学方法叫做 。12小华在观看台球比赛时发现：有时运动的白球去撞击一个静止的球后，白球会立即静止在碰撞时的位置，而被撞的球似乎接替了白球，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。小华想：白球碰撞后立即静止，被撞的球是以白球撞前相同大小的速度运动出去的吗？通过了解和初步实验，小静发现只有当体积和质量均相同的两球，而且球心在同一直线

24、上相碰时，才可能出现上述现象为进一步探究，她设计了下述实验方案：将一个两端翘起、中间水平的轨道固定在水平桌面上，取两个相同的台球A、B，将B球静置于轨道的水平部分，A球置于轨道左端斜面上某处，测出该点到水平桌面的高度h1，如图乙所示，释放A球，撞击后，A球静止，B球向前运动并冲上轨道右端斜面能到达的最高点，测出该点的高度h2通过比较h2与h1的大小关系即可作出判断。请你作答以下问题：（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；（3）若h2=h1，则说明B球被撞后开始运动的速度vB vA（选填“”、“=”或“”）；（4）在实际实验中，测出的

25、h2总小于h1，若导致这一现象的原因是 ；（5）如图丙，将小球以一定速度v0沿水平方向抛出，不计空气阻力，小球运动过程中也只有动能和重力势能相互转化，在时间t内，小球在水平方向运动距离为x=v0t，在竖直方向下落高度为y=，则y与t2的关系表示图像正确的是 。ABC D四、机械能的应用13如图所示，用力和分别匀速提起物体时，滑轮 可以看作等臂杠杆（选填“A”或“B”）。若物体C、D重力均为50牛，不计滑轮重和摩擦，则 牛，物体D在的作用下5秒内匀速提起2米时， 牛。拉力所做的功为 焦，物体D的动能将 （选填“变大”“变小”或“不变”）。14如图所示的两个滑轮，其中滑轮A是 滑轮。物体A和B所受

26、的重力都为100牛，不考虑滑轮重力，当用力分别匀速提起物体A和B时，则力为 牛。若物体B被匀速提高了2米，则力所做的功为 焦，提升过程中，物体B的动能 （选填“变大”、“变小”或“不变”）。15如图所示，用不同的滑轮分别匀速向上提升同一重物G，其中可以改变用力方向的是 （填“A”或“B”）滑轮；若不计滑轮的重力和摩擦，若力F2的大小为100牛，可判断力F1的大小为 牛。物体上升时，它的机械能 （以上两格均填“增大”、“不变”或“减小”）。16质量相等的甲、乙两车上坡，它们的 s-t 图像如图（a）和（b）所示， 车的动能大（选填“甲”或“乙”），甲在上坡过程中，其动能 ，机械能 （后两空均选填“增大”、“不变”或“减小”）。