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机械能(限时:36分钟)一、选择题1.[2019·长春]2019年6月5日，我国航天完成首次海上发射，用“长征十一号”运载火箭将七颗卫星送入太空。火箭加速升空过程中，这七颗卫星的动能()A.变小B.不变C.变大D.无法判断2.[2019·常州一模]小明乘坐电梯从1楼匀速上升到18楼，则小明增大的物理量是()A.质量B.体积C.动能D.重力势能3.[2019·桂林]如图K17-1所示，物块在光滑斜面上由静止开始下滑，依次经过a、b两个点，不计空气阻力，比较物块在a、b两点的能量，下列说法正确的是()图K17-1A.物块在a点动能大B.物块在b点动能大C.物块在b点重力势能大D.物块在a、b两点的重力势能一样大4.[2019·长沙]下列有关机械能及其转化的说法正确的是()A.弯弓射箭，箭的动能转化为弓的弹性势能B.拦河大坝使上游的水位升高，提高了水的重力势能C.蹦床运动员从高处落下，其动能转化为重力势能D.人造卫星从近地点飞向远地点时势能减小，动能增大5.[2019·建湖县二模]在如图K17-2所示的四个过程中，属于弹性势能转化为动能的是()图K17-26.[2019·深圳]如图K17-3所示，弧形轨道ab段光滑，bc段粗糙，小球从a点经最低点b运动至c点。下列分析正确的是()图K17-3A.从a到b的过程中，小球动能转化为重力势能B.经过b点时，小球动能最大C.从b到c的过程中，小球动能增大D.从a到c的过程中，小球机械能守恒7.[2019·扬州]如图K17-4所示，用细绳吊着一个物块，静止靠在墙壁上。剪断细绳的同时，用一个由0逐渐增大的水平作用力F压在物块上，墙壁足够高，则物块()图K17-4A.运动速度变大B.所受摩擦力变大C.动能先变大后不变D.机械能先减小后不变8.[2019·苏州]将皮球从离地某一高度O点处水平抛出，球落地后又弹起，它的部分运动轨迹如图K17-5所示。下列说法正确的是()图K17-5A.皮球经过同一高度的A、B两点时动能相等B.皮球第一次反弹后到达最高点P点时速度为零C.皮球在D点时的机械能小于在C点时的机械能D.若将皮球表面涂黑，则会在地面M、N两点留下两个大小相等的黑色圆斑二、填空题9.[2019·东营]某汽车在平直公路上由于行驶速度过快，能大，危害性就大，为防止意外，汽车不能超速行驶。乘客必须使用安全带，一旦发生碰撞，车身就停止运动，而乘客身体由于会继续向前运动造成伤害。10.[2019·无锡]如图K17-6所示，将钢锯条固定在桌面边缘，将棋子放在钢锯条的端部，然后用手将钢锯条的端部压下一段距离，松手后，棋子会被弹起一定的高度，此过程中，钢锯条的弹性势能转化为棋子的势能，增加钢锯条被下压的距离，发现棋子被弹起的高度增加，实验表明，物体的越大，它的弹性势能越大。图K17-611.[2019·咸宁]甲、乙是两个完全相同的网球。如图K17-7所示，在同一高度同时以大小相等的速度，将甲球竖直向下抛出、乙球竖直向上抛出，不计空气阻力。抛出时两球机械能(选填“相等”或“不相等”)；落地前的运动过程中，甲球的动能(选填“增大”“不变”或“减小”)，乙球的机械能(选填“增大”“先增大后减小”“不变”或“减小”)。图K17-712.[2019·南京]如图K17-8所示为一辆正在匀速行驶喷射水雾的环保车，它的动能(选填“增大”“减小”或“不变”)，水雾喷出后一会儿就消失了，其中发生的物态变化是，此过程需要热。图K17-8三、实验探究题13.[2019·淮安]如图K17-9所示是“探究物体动能大小与哪些因素有关”的实验示意图(A为小球，B为木块)，在探究小球动能大小与速度的关系时，应保持小球的不变。本实验是通过木块B来反映小球动能大小的。图K17-914.[2019·娄底]如图K17-10所示是探究物体的动能大小与哪些因素有关的实验装置图。其中，mA=mBmC，hA=hChB。图K17-10(1)实验中，探究的动能是指。(填序号)A.小球在斜面上的动能B.小球撞击木块时的动能C.小球撞击木块后的动能D.木块被小球撞击后的动能(2)使质量相同的小球从斜面上不同高度处自由滚下，是为了探究动能大小与的关系。(3)在做了“探究物体动能大小与哪些因素有关”的实验后，有些同学对“质量不同的小球从同一光滑斜面同一高度由静止开始滚下，刚到达底部时的速度大小相等”有疑惑，小明设计了如图K17-11所示的实验：让质量不同的小球A、C同时从同一高度由静止开始沿光滑斜面滚下，观察和比较两球相对运动情况，若C球相对于A球(选填“运动”或“静止”)，就可以说明任一时刻两球的速度大小相等。图K17-11(4)完成实验后，同学们还联想到以前学习牛顿第一定律时，也用到了斜面：让同一小车从同一斜面的同一高度由静止滑下，在三个不同的表面上能滑动的距离不同(如下表所示)，小车在这三个表面上滑行的过程中克服摩擦力做功(选填“相等”或“不相等”)。表面毛巾棉布木板摩擦力最大较大最小小车运动距离最近较远最远15.小鹭想探究弹性势能的大小与哪些因素有关。她利用一段弹簧、光滑轨道、物块A和B等器材进行实验。如图K17-12所示，用物块将弹簧压缩到一定程度后释放，物块沿轨道向左滑行，最高可冲到光滑斜面虚框处。图K17-12(1)实验时可通过观察同一滑块来判断弹性势能的大小。(2)比较图甲、乙两个实验可以初步得出，弹簧的弹性形变越大，具有的弹性势能就。(3)若物块冲上斜面的最大高度ha=hchb，弹性形变的大小lalb=lc，则物块达到最高处所具有的重力势能Ea、Eb、Ec的大小关系是。16.[2019·天津]小明同学在探究重力势能的大小与什么因素有关时，提出了如下猜想：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所在高度有关。为了验证上述猜想，他计划利用小桌、沙子、质量不同的铁块和刻度尺进行实验。如图K17-13所示，将小桌桌腿朝下放在平整的沙面上，把圆柱形铁块从距桌面某一高度由静止释放，撞击在桌面的中心部位，记录桌腿进入沙子的深度。图K17-13按上述方案进行实验，其实验数据如下表所示。实验序号铁块质量m/g铁块距桌面高度H/cm桌腿进入沙子的深度h/cm①20201.9②20302.9③20403.8④30202.9⑤40204.1(1)实验中通过比较来判断铁块重力势能的大小。(2)为了验证猜想一，需选择表中(填实验序号)三组数据进行分析。(3)分析表中①②③的实验数据，可得出的结论是。四、阅读题17.阅读短文，回答问题。弹性物体的弹性势能我们知道，弹性物体由于发生弹性形变而具有的能叫弹性势能。但是，用同样的大小的力去拉两种不同的弹性物体，伸长的长度不同，产生的弹性势能也不同，且外界拉力做的功的大小数值上等于弹性物体产生的弹性势能。为了研究不同弹性物体发生形变时的弹性势能与哪些因素有关，通过有关实验探究，取得数据如下：(其中：S为金属丝的横截面积，L0为金属丝的原长，ΔL为金属丝的伸长量，Ep为金属丝具有的弹性势能)材料S/m2L0/mΔL/mEp/J铜3×10-611×10-30.165钢3×10-611×10-30.3铜6×10-611×10-30.33钢3×10-621×10-30.15铜6×10-612×10-31.32(1)Ep=k，其中k与弹性物体的材料有关，材料不同，k值一般不同。上述实验中铜的k值k铜=(填上数值和单位)。(2)若要让粗细相同、原长不同的铜丝伸长相同的长度，则铜丝的弹性势能Ep与铜丝原长L0的关系可以用图K17-14中的图线表示。图K17-14(3)要使面积为90×10-6m2、原长为2.5m的钢丝获得0.9J的弹性势能，则需将该钢丝拉伸。【参考答案】1.C2.D3.B4.B[解析]将弓拉弯时，人对弓做功，弓形状发生改变，产生了弹性势能；松手后，弓恢复原状时对箭做功，使箭的速度变大，即增加了箭的动能，故A错误。蹦床运动员从高处落下，运动员的质量不变，速度增大，动能增大，同时高度减小，所以重力势能减小，故是将重力势能转化为动能，故C错误。人造卫星由近地点向远地点运动时，质量不变，高度增大，势能增大；速度变小，动能变小，故D错误。5.C6.B7.D[解析]摩擦力大小与压力和接触面粗糙程度有关，剪断细绳后，物块开始加速下降，力F逐渐增大，压力增大，接触面未改变，则摩擦力会逐渐增大，刚开始摩擦力小于重力，物块做加速运动，当摩擦力大于重力后做减速运动，直到速度为零，摩擦力等于重力，物块静止，则动能先变大再变小后不变；由于具有摩擦力，能量有损耗，机械能一直减小，速度为零后机械能不变。D正确。8.C[解析]皮球经过同一高度的A、B两点时由于空气阻力的影响B处动能小于A处的动能，故A错误；皮球第一次反弹后到达最高点P点时竖直方向上速度为零，但是水平方向上由于继续向右移动，因此水平方向速度不为0，故B错误；皮球由于受到空气阻力的影响，机械能逐渐减小，因此从C到达D时，机械能也存在损失，故C正确；若将皮球表面涂黑，由于空气阻力影响，M、N两点的机械能不相等，皮球形变程度不同，因而留下的两个黑色圆斑大小也是不一样的，且M处较大，故D错误。9.动惯性10.重力弹性形变[解析]发生形变的钢锯条在恢复原状时弹性势能减小，棋子会被弹起一定的高度，说明棋子的重力势能增大，则此过程中，钢锯条的弹性势能转化为棋子的重力势能；在弹性限度内，增大钢锯条被下压的距离，钢锯条的形变程度增大，使棋子被弹起的高度增加，说明钢锯条的弹性势能增大，则物体的弹性形变越大，它的弹性势能越大。11.相等增大不变12.减小汽化吸[解析]匀速行驶喷射水雾的洒水车，速度不变，质量减小，所以动能减小；水雾喷出后一会儿就消失了，是由于水吸热汽化变成了水蒸气。13.质量被推动的距离大小14.（1）B（2）速度（3）静止（4）相等[解析]（1）据题意可知，实验中探究的是小球动能，即小球撞击木块时的动能的大小，故选B。（2）影响动能大小的因素有物体的质量与速度，使质量相同的小球从斜面上不同高度处自由滚下，这里的变量是速度，因此，是为了探究动能大小与速度的关系。（3）让质量不同的小球A、C同时从同一高度由静止开始沿光滑斜面滚下，观察和比较两球相对运动情况，若任一时刻两球的速度大小相等，即以任何一个小球为参照物，另一个小球都是静止的，所以若C球相对于A球静止，就可以说明任一时刻两球的速度大小相等。（4）让小车从同一高度由静止下滑，根据决定重力势能大小的因素可知，最初小车的重力势能相同，下滑到水平面时的动能也相同，在不同的材料表面上运动时，最终停下来后，动能全部转为内能，用于克服摩擦力做功，所以，在三个表面上克服摩擦力做功相等。15.（1）冲上斜面的高度（2）越大（3）EaEb=Ec16.（1）桌腿进入沙子的深度（2）①④⑤（3）质量相同的物体，高度越大，重力势能越大17.（1）𝑆Δ𝑆2𝑆05.5×1010J/m3（2）c（3）0.5×10-3m