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动能势能机械能及其转化一、选择题1．在长春市举行的国际马拉松比赛中，当运动员加速冲刺时，运动员的()A．动能增大B．惯性增大C．所受重力增大D．运动状态不变2．下列四幅图中，动能和势能之间没有发生相互转化的是()图8－13．如图8－2所示是蹦床运动员表演时的情景，运动员从最低点到达最高点的过程中，他的动能和重力势能的变化情况分别是()图8－2A．动能减小，重力势能增大B．动能增大，重力势能减小C．动能先增大后减小，重力势能增大D．动能先减小后增大，重力势能减小4．如图8－3所示，木块沿斜面从顶端匀速下滑的过程中，木块的()图8－3A．重力势能减小，动能增大B．重力势能减小，机械能减小C．动能不变，机械能不变D．重力势能不变，机械能减小5．我国用“长征二号丁”运载火箭成功将世界首颗量子科学实验卫星(简称“量子卫星”)“墨子号”发射升空，火箭在加速上升的过程中()A．动能不变，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．动能增加，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6．如图8－4所示，我国空中加油机正在给歼－10战斗机加油，加油过程中，若战斗机的高度和速度不变，则战斗机的()图8－4A．动能增加，势能减小，机械能不变B．动能不变，势能不变，机械能不变C．动能减小，势能不变，机械能减小D．动能增加，势能增加，机械能增加7．如图8－5所示是一名运动员投掷铅球的过程示意图。铅球在b点离手，c点是铅球运动的最高点，不计空气阻力，在a到d的整个过程中，下列说法不正确的是()图8－5A．只有在a到b的过程中，运动员对铅球做了功B．在b到d的过程中，铅球的机械能先增加后减少C．在c到d的过程中，铅球的重力势能减少D．在a到d的过程中，铅球的运动状态在不断变化8．依据下面图片探究问题，其中不正确的是()图8－6A．图甲：取两根相同的蜡烛做平面镜成像实验，是为了探究像与物的大小关系B．图乙：用一只手捏住三角尺可以探究压强与受力面积的关系C．图丙：是为了探究浮力的大小与排开液体体积的关系D．图丁：用一中间挂有小铁块的橡皮筋穿过罐顶和罐底，让其从斜面滚下，观察到滚下后又返回，产生该现象的原因是重力势能和动能的相互转化9．有一种叫”蹦极”的游戏，游戏者将一根有弹性的绳子一端系在身上，另一端固定在高处，从高处跳下。如图8－7所示，图中a点是弹性绳自然下垂时的位置，c点是游戏者所到达的最低点。在游戏者由跳台至最低点c处的过程中，空气阻力不计。下列说法正确的是()图8－7A．整个过程中游戏者在a点的动能最大B．整个过程中游戏者重力势能的减小量等于他的动能增加量C．游戏者在c点时受平衡力作用D．从a点下落到c点的过程中，游戏者的动能先增大后减小10．(多选)如图8－8所示，质量为m的小球由静止开始下落，落在与A点等高、竖直放置、静止的轻弹簧上，到达与B点等高处时小球重力与弹簧的弹力大小相等，图中与C点等高处是小球到达的最低点(不计空气阻力)。下列说法正确的是()图8－8A．下落过程中，小球重力势能减小、动能增大、小球与弹簧机械能不守恒B．下落过程中，小球重力势能一直减小、动能先增大后减小、小球与弹簧机械能守恒C．到达C点时，小球的动能为零，受到的重力大于弹簧的弹力D．从B到C，小球的重力势能与动能都减小，转化成弹性势能二、填空题11．如图8－9所示为道路垃圾清扫车，左右扫盘将垃圾扫至车下吸嘴的前方，风机使垃圾箱、吸管和吸嘴组成的风道产生高速气流，由于气体流速越大的位置，压强越＿＿＿＿＿(选填“大”或“小”)，垃圾源源不断地被吸到垃圾箱中，实现路面清扫。若垃圾车在清扫过程中沿路面匀速行驶，则车的动能＿＿＿＿＿，对地面的压强＿＿＿＿＿。(后两空均选填“变大”“不变”或“变小”)图8－912．在“探究动能大小与质量的关系”的两次实验中，小球从同一高度由静止开始释放时的场景如图8－10所示，木板固定在水平面上。该实验中小球的动能是由＿＿＿＿＿转化而来的，实验时通过比较木块在木板上滑行的＿＿＿＿＿来比较动能的大小。图中错误的操作是＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿。改正错误后进行实验，发现图乙中的木块滑出的远些，则可以得出结论：＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿。图8－1013．用细线悬挂的滚摆从如图8－11所示位置由静止释放，若忽略空气阻力，那么滚摆在最高点的势能＿＿＿＿＿下降至最低点的动能；实际上，滚摆在摆动过程中，会与空气摩擦产生热，摆幅逐渐减小，最终停下来，那么在摆动过程中由于摩擦转化成的内能＿＿＿＿＿滚摆在最高点所具有的势能。(均选填“大于”“等于”或“小于”)图8－1114．如图8－12是皮球落地后弹跳过程中，每隔相等时间曝光一次所拍摄的照片。A、B是同一高度的两点，则A点的重力势能＿＿＿＿＿(选填“大于”“小于”或“等于”)B点的重力势能；A点的动能＿＿＿＿＿(选填“大于”“小于”或“等于”)B点的动能。图8－12三、简答题15．如图8－13所示是运动员在乒乓球比赛中，高抛发球时的情景。不计空气阻力，请你回答下列问题：(1)在乒乓球上升的过程中，乒乓球的能量是如何转化的？其机械能如何变化？(2)乒乓球运动到最高点时，是否处于平衡状态？请说明理由。图8－13(１)＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿(２）＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿四、实验探究题16．如图8－14所示是探究“物体动能的大小与什么因素有关”的实验装置示意图。图8－14(1)该实验装置要探究的是物体动能的大小与物体＿＿＿＿＿的关系。(物体A、B质量不变)(2)该实验中所探究物体的动能是指物体＿＿＿＿＿(选填“A”或“B”)的动能。(3)该实验中物体动能的大小是通过＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿来反映的。(4)该实验中物体的速度是指物体A从斜面上由静止滚下与物体B即将碰撞时的速度，它是通过改变＿＿＿＿＿(选填“高度”或“质量”)来改变的。(5)实验表明，同一物体A从斜面高处自由滚下，高度越高，物体B被撞得越远，从而可得出结论＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿。(6)若要探究物体动能与质量的关系，则需用不同质量的物体从斜面＿＿＿＿＿高度由静止滚下，并观察记录。17．小夏同学在体育活动中，从铅球下落陷入沙坑的深度情况受到启发，并产生了如下猜想。猜想一：物体的重力势能与物体的质量有关；猜想二：物体的重力势能与物体的下落高度有关；猜想三：物体的重力势能与物体的运动路径有关。为此小夏设计了如图8－15所示的实验：用大小、形状相同的A、B、C、D四个铅球分别从距离沙表面某高度处静止释放，其中D球从光滑弯曲管道上端静止滑入，最后从管道下端竖直落下(球在光滑管道中运动的能量损失不计)。图8－15实验数据如下表：实验序号铅球代号铅球质量/g下落高度/m陷入沙坑的深度/m①A2000.50.1②B4000.50.25③C20010.2④D20010.2(1)本实验中，采用的探究问题的方法有＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿。(写出一种方法即可)(2)本实验中，铅球的重力势能大小是通过＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿来反映的。(3)为验证猜想二，应比较＿＿＿＿＿(填实验序号)。得到的结论是：当物体质量相同时，＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿。(4)比较③④，得到的结论是＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿。(5)经进一步实验和分析，小夏大胆给出重力势能(Ep)的表达式“Ep＝mhg”，并去办公室询问了老师，得以证实。小夏高兴不已，回到教室后，根据学过的知识又算出了各小球落到沙表面时的动能，其中B球的动能为＿＿＿＿＿J。(忽略空气阻力，g取10N/kg)18．小江同学利用一个弹珠、三个材料和厚度相同、长度不同的橡皮条，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8－16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，记录数据如下表：图8－16次数橡皮条橡皮条宽/cm橡皮条长/cm弹射的水平距离/m1A0.5020.0010.102B0.5030.008.203C1.0020.0014.00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)比较第1次和第3次实验可知，拉伸相同的伸长量，橡皮条的弹性势能还与橡皮条的＿＿＿＿＿有关。(4)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．窄而长的B．宽而长的C．窄而短的D．宽而短的参考答案1．A2．C3．C4．B5．C[解析]火箭在加速上升的过程中，质量不变，动能增加，重力势能增加；机械能为动能与势能之和，所以机械能也增加，故选C。6．D7．B8．D9．D10．BD[解析]下落过程中，高度减小，小球重力势能减小。在OA段，小球的重力势能转化为动能，动能增大；在AB段，向下的重力大于向上的弹力，合力向下，小球做加速运动，动能逐渐增大，同时弹簧的弹性势能增大；在BC段，向上的弹力大于向下的重力，合力向上，小球做减速运动，动能逐渐减小，弹簧的弹性势能增大。综上所述，下落过程中小球的动能先增大后减小。不计空气阻力，整个过程中无能量损耗，则小球与弹簧机械能守恒，故B正确，A错误。到达C点时，小球的动能为零；由于在B点时重力等于弹力，C点时弹簧的弹性形变程度大于B点时的弹性形变程度，所以C点时弹簧的弹力大于B点时的弹力，即C点时小球受到的弹力大于小球的重力，故C错误。从B到C，高度减小，小球重力势能减小，速度减小，动能减小，由于不计空气阻力，减小的动能和重力势能均转化成弹簧的弹性势能，故D正确。11．小变大变大12．重力势能距离两次实验中未保持木块的初始位置相同速度相同时，物体的质量越大，动能越大13．等于等于[解析]由于忽略空气阻力，滚摆由最高点摆动到最低点，重力势能全部转化为动能，故开始时最高点的重力势能等于最低点的动能。实际上，由于空气阻力，滚摆最终停下来，说明开始时最高点的重力势能完全转化为内能，故内能等于开始时最高点的重力势能。14．等于大于15．(1)在乒乓球上升的过程中，乒乓球的动能转化为重力势能，机械能不变。(2)乒乓球运动到最高点时，处于非平衡状态。因为乒乓球此时只受到重力作用，受力不平衡，所以处于非平衡状态。16．(1)速度(2)A(3)物体B移动的距离(4)高度(5)当质量相同时，物体的速度越大，动能越大(6)相同(或同一)17．(1)控制变量法(2)铅球陷入沙坑的深度(3)①③物体的下落高度越高，其重力势能越大(4)当物体的质量和下落高度均相同时，物体的重力势能与物体的运动路径无关(5)2[解析](3)猜想二要探究物体重力势能与下落高度的关系，应控制小球的质量和运动路径相同，下落高度不同，即①③两次实验符合条件。(5)忽略空气阻力，则小球下落时机械能守恒，下落前的重力势能等于小球落到沙表面时的动能，则B球落到沙表面时的动能Ek＝Ep＝mgh＝0.4kg×10N/kg×0.5m＝2J。18．(1)弹珠被弹射的水平距离(2)长度(3)宽度(4)D[解析](1)实验中，是通过比较弹珠被弹射的水平距离来间接反映橡皮条的弹性势能大小，弹珠被弹射的水平距离越大，橡皮条的弹性势能就越大。(2)比较第1次和第2次实验可知，橡皮条的宽度相同，拉伸相同的伸长量，橡皮条短的具有的弹性势能大，即橡皮条的弹性势能与橡皮条的长度有关。(3)比较第1次和第3次实验可知，橡皮条的长度相同，拉伸相同的伸长量，橡皮条宽的弹性势能大，即橡皮条的弹性势能还与橡皮条的宽度有关。(4)因为橡皮条的弹性势能大小与长度和宽度都有关，橡皮条越短、越宽，弹性