初中物理北师大版九年级全册第十章 机械能、内能及其转化一 机械能练习

10.1 机械能

一．选择题（共15小题）

1．关于机械能及其转化，下列说法中不正确的是（　　）

A．冰壶从离开手到停下来的过程中，机械能转化为内能 

B．降落伞匀速下降的过程中，重力势能变小，动能不变 

C．只要物体的位置发生变化，物体的重力势能就一定会发生变化 

D．电梯匀速上升时，动能不变，重力势能增大，机械能增大

【答案】C。

【解析】A、冰壶从离开手到停下来的过程中，冰壶与冰面之间存在摩擦，克服摩擦做功，机械能转化为内能，故A正确；

B、降落伞匀速下降的过程中，速度不变，动能不变，高度减小，重力势能变小，故B错误；

C、物体的位置发生变化，若物体的高度不变，只是上下的位置变化，则物体的重力势能不发生变化，故C错误；

D、电梯匀速上升时，速度不变，动能不变，高度增加，重力势能增大，机械能增大，故D正确。

2．如图所示，小球从A点摆动到C点的过程中（不计空气阻力）下列说法正确的是（　　）

A．从A到B的过程中，动能增大，重力势能减小 

B．从A到B的过程中，动能减小，重力势能增大 

C．从B到C的过程中，动能增大，重力势能增大 

D．从B到C的过程中，动能减小，重力势能减小

【答案】A。

【解析】AB、从A到B的过程中，小球的质量不变、速度增大，动能增大；小球的质量不变、高度减小，重力势能减小，故A正确、B错；

CD、从B到C的过程中，小球的质量不变、速度减小，动能减小；小球的质量不变、高度增大，重力势能增大，故CD错。

3．如图所示，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（　　）

A．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

【答案】B。

【解析】物块在光滑斜面上由静止开始下滑（不计空气阻力），在下滑过程中，高度减小，重力势能减小，速度增大，动能变大；

由于a点的位置要高于b点的位置，所以a处的重力势能大于b处的重力势能；物块在下滑过程中动能变大，所以物块在b点动能大，故B正确，ACD错误。

4．我国在西昌卫星发射中心用长征三号乙运载火箭，成功将“中星6C”卫星发射升空，在卫星加速升空的过程中，关于卫星的能量分析，下列说法正确的是（　　）

A．动能增加，势能不变 B．动能不变，势能增加 

C．机械能总量不变 D．机械能总量增加

【答案】D。

【解析】在卫星加速升空的过程中，其质量不变，速度增大，动能增大，高度增大，势能增大；卫星在升空过程中没有发生弹性形变，因机械能等于动能和势能之和，所以卫星的机械能总量增加。

5．踢毽子是一项有益的休育活动。如图，毽子某次被踢出后，竖直上升经过某一位置时，毽子的动能和重力势能分别为EK1和EP1下落经过同一位置时，毽子的动能和重力势能分别为EK2和EP2，则（　　）

A．EK2＞EK1 B．EK2＜EK1 C．EP2＞EP1 D．EP2＞EP1

【答案】B。

【解析】毽子某次被踢出后，竖直上升经过某一位置时，毽子的动能和重力势能分别为EK1和EP1；下落经过同一位置时，毽子的动能和重力势能分别为EK2和EP2，由于此时的高度是相同的，质量也相同，故重力势能是相同的，即EP1＝EP2；

毽子在上升、下落的过程中，由于存在摩擦，机械能转化为内能，机械能减小，由于重力势能是相同的，则EK1＞EK2；故B正确，ACD错误。

6．1月，全国第二届青年运动会滑雪比赛在我省大同进行。如图是赛场上滑雪运动员正在加速下滑时的情景，此过程中运动员（　　）

A．重力势能增加 B．动能保持不变 

C．相对地面是运动的 D．运动状态保持不变

【答案】C。

【解析】AB、滑雪运动员从山顶加速下滑的过程中，运动员的质量不变，高度减小，重力势能减小；速度增大，动能增大，故AB错误；

C、滑雪运动员正在加速下滑，与地面间有了位置的变化，所以运动员是运动的，故C正确；

D、滑雪运动员正在加速下滑，速度变大，所以运动状态发生了变化，故D错误。

7．如图所示，“长征”火箭在加速升空过程中，（　　）

A．惯性变大                  B．机械能保持不变 

C．动能增加，重力势能减小      D．动能增加，重力势能增加

【答案】D。

【解析】火箭在加速升空时，火箭质量不变、速度增大，动能增大；火箭的质量不变、高度增加，重力势能增加；因为火箭的动能和重力势能都增加，机械能增加；

火箭的质量不变，惯性不变，故ABC错、D正确。

8．如图，一个小球在地面上弹跳，下列分析错误是（　　）

A．小球从A处到B处重力势能增大    B．小球从B处到C处动能增大 

C．小球在B处比D处重力势能大    D．小球在A、C、E三处机械能总量相等

【答案】D。

【解析】A、小球从A处到B处，小球的质量不变，高度增加，重力势能增大，故A说法正确。

B、小球从B处到C处，小球的质量不变，速度增大，动能增大，故B说法正确。

C、B处和D处相比，小球的质量不变，B处高度大，则B处重力势能大，故C说法正确。

D、小球在运动过程中，小球和空气之间存在摩擦，机械能转化为内能，所以在A处机械能最大，E处机械能最小，故D说法错误。

9．无人机已被应用于诸多领域，如图所示是一款四翼无人机。在无人机匀速上升过程中，对其分析正确的是（　　）

A．质量增加 B．动能增加 

C．重力势能增加 D．机械能不变

【答案】C。

【解析】无人机匀速上升过程中，无人机的质量不变，高度增大，重力势能增大；速度不变，质量不变，其动能不变；无人机上升过程中，没有发生弹性形变，不具有弹性势能，所以机械能等于重力势能与动能的总和，重力势能增大，动能不变，其机械能增大。

10．将乒乓球按压到水面下30cm深度处，松开手后，乒乓球加速上升，在乒乓球没有露出水面之前，下列说法中正确的是（　　）

A．乒乓球受到的重力变小     B．乒乓球的动能变大 

C．乒乓球受到的浮力变小     D．乒乓球受到水的压强变大

【答案】B。

【解析】A、乒乓球的重力与质量有关，质量不变，重力不变，故A错误；

B、乒乓球在上浮过程中，浮力大于重力，速度变大，动能变大，故B正确；

C、浸没于水中的乒乓球，排开水的体积等于其体积，在没有露出水面的上浮过程中保持不变，水的密度不变，所以受到的浮力不变，故C错误；

D、乒乓球在上浮过程中，水的密度不变，但所处的深度不断减小，所以受到的水的压强减小，故D错误。

11．北京世园会上，车身离地30cm高的电动无人扫地车在平直路面上匀速前进并将地面上的落叶吸入车内，此过程中，扫地车整体的（　　）

A．动能不变，重力势能不变     

B．动能不变，重力势能变大 

C．动能变大，重力势能不变         

D．动能变大，重力势能变大

【答案】D。

【解析】电动无人扫地车在平直路面上匀速前进并将地面上的落叶吸入车内，此过程中，扫地车的总质量变大，速度和高度不变，则动能和重力势能均变大。

故ABC错误，D正确。

12．如图所示，物体从斜面顶端匀速滑到斜面底端，在此过程中，下列说法正确的是（　　）

A．物体动能增大，机械能不变          B．物体动能不变，机械能减小 

C．物体重力势能不变，机械能不变      D．物体重力势能减小，机械能增大

【答案】B。

【解析】物体从斜面顶端匀速滑到斜面底端，在此过程中，物体的质量不变，速度不变，高度降低，故动能不变，重力势能减小；因为动能和势能统称为机械能，所以机械能减小；故ACD错误，B正确。

13．如图所示，在“探究动能的大小跟哪些因素有关”的实验中，下列说法正确的是（　　）

A．实验所用斜面和水平面都必须是光滑的 

B．木块向前滑行的过程中机械能保持不变 

C．小球质量越大，到达斜面底端的速度越大 

D．木块被撞击后滑行的越远，说明小球的动能越大

【答案】D。

【解析】A、由于影响动能大小的因素是速度和质量；所以所用斜面和水平面是相同的即可，不一定必须是光滑，故A错误；

B、木块向前滑行的过程中，速度减小，由于木块在水平面上，质量不变，则机械能减小，故B错误；

C、小球到达斜面底端的速度取决于小球在斜面上的高度，滚下的高度越高小球到达斜面底端的速度越大，故C错误；

D、根据转换法，将木块推得越远，说明小球撞击木块前的动能很大，故D正确。

14．如图是探究“物体的动能跟哪些因素有关”的实验。实验中，让同一铜球从斜面的不同高度由静止释放，撞击同一木块，下列说法正确的是（　　）

A．该实验探究的是物体动能大小与高度的关系 B．该实验探究的是物体动能大小与质量的关系 

C．该实验中，物体的动能是指木块B的动能     D．该实验结论可以解释为什么对机动车限速

【答案】D。

【解析】AB、同一铜球质量一定，从斜面的不同高度由静止释放，滑到水平面上时的速度不同，所以这是为了探究物体动能与速度关系的，故AB错误；

C、实验的研究对象是铜球，所以物体的动能是铜球的动能，实验中通过铜球把木块推出的距离长度来反应铜球的动能的大小，运用了转换的方法，故C错误；

D、实验可得出结论是：质量一定时，速度越大，动能越大；

因为质量一定时，速度越大，动能越大，当质量相同时，车辆速度越大动能越大，使刹车困难，容易引发交通事故，所以交通部门要对机动车辆进行限速，故D正确。

15．如图所示，用细绳吊着一个物块，静止靠在墙壁上。剪断细绳的同时，用一个由零逐渐增大的水平作用力F压在物块上，墙壁足够高，则物块（　　）

A．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

【答案】D。

【解析】用细绳吊着一个物块，静止靠在墙壁上，此时重力与拉力是一对平衡力；

当剪断细绳时，拉力消失，但同时用一个由零逐渐增大的水平作用力F压在物块上，则木块对墙面产生压力，进而产生沿墙壁向上的摩擦力，且摩擦力随着压力的增大而变大；开始时摩擦力较小，小于重力，物块向下做加速运动；随着摩擦力的增大，摩擦力大于重力后，向下做减速运动；所以，摩擦力先逐渐增大，当速度减小为0，摩擦力突然减小，减小到与重力相等后不再变化。

则：

A、物块的速度先变大再变小后不变，故A错误；

B、物块所受摩擦力先变大再变小后不变，故B错误；

C、物块的动能先变大再变小后不变，故C错误；

D、物块向下滑落的过程中，需要克服摩擦力做功，机械能减小；当物块静止后，机械能不再变化，故机械能先减小后不变，故D正确。

二．填空题（共5小题）

16．第24届冬奥会将于2022年在北京﹣张家口举办，高山滑雪是冬奥会的重要竞赛项目之一，如图所示是滑雪运动员从山顶加速下滑训练的情境。在下滑过程中运动员的动能　增大　，重力势能　减小　（均选填“减小”、“增大”或“不变”）。

【答案】增大；减小。

【解析】滑雪运动员从山顶加速下滑的过程中，运动员的质量不变，速度变大，故动能增大，同时高度变小，故重力势能减小。

17．如图所示的军用飞机从上空高速飞过，观察者抬头看到飞机的同时，感觉到飞机发出的隆隆声是从飞机的　后　方发出的（选填“前”或“后”）。飞机在减速下降过程中，机械能将　减小　，势能将　减小　。（选填“增大”、“不变”或“减小”）

【答案】后；减小；减小。

【解析】因为光的速度大于声音的速度，所以观察者抬头看到飞机的同时，感觉到飞机发出的隆隆声是从飞机的后方发出的；

飞机在减速下降过程中，质量不变，速度和高度都变小，动能和重力势能都减小，机械能为动能和势能之和，所以机械能将减小。

18．如图是“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　质量　不变。本实验是通过木块B　被推动的距离大小　来反映小球动能的大小。

【答案】质量；被推动的距离大小。

【解析】在探究小球动能大小与速度的关系时，根据控制变量法的操作原则，应当保持小球的质量不变，本实验是通过木块B被撞击后前进的距离来反映小球动能大小的；

19．如图所示，用细线系住小球悬挂在O点，将小球拉至A点释放，从A点经过B点运动到C点的过程中，小球的重力势能先变小后　变大　，动能先　变大　后　变小　。（选填“变大”、“变小”或“不变”）

【答案】变大；变大；变小。

【解析】小球从A点经过B点运动的过程中，高度减小，重力势能减小，速度变大，动能变大；小球从B点经过C点运动的过程中，高度变大，重力势能变大，速度变小，动能变小，故重力势能先变小后变大，动能先变大后变小。

20．甲、乙是两个完全相同的网球。如图所示，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　相等　选填“相等”或“不相等”）；落地前的运动过程中，甲球的动能　增大　（选填“增大”、“不变”或“减小”），乙球的机械能　不变　（选填“增大”“先增大后减小”“不变”或“减小”）

【答案】相等；增大；不变。

【解析】抛出时甲乙两球质量相等，速度相等，动能相等；高度相同，重力势能相同，故机械能相同；甲球在空中下落时，甲球质量不变，速度增大，动能增大；高度减小，重力势能减小；乙球上升过程中，不计空气阻力，机械能是守恒的。

三．实验探究题（共5小题）

21．如图，小海在研究“物体的动能与哪些因素有关”时，将质量为m的小钢球从斜槽的某高度h处由静止释放，钢球运动到水平面时，将水平面上静止的木块撞出一段距离s。小海的部分实验数据和现象记录如下：

（1）上述3次实验中，第　3　次实验钢球滑到斜槽底端时动能最大；

（2）上述实验数据表明：当速度一定时，钢球的质量越大，动能越　大　，这个结论可用于解释汽车　超载　（选填“超速”或“超载”）带来的危害。

【答案】（1）3；（2）大；超载。

【解析】（1）因为不同质量的物体从相同高度自由下滑到达斜面底端的速度是相同的。三个小球从斜槽的某高度h处由静止释放，钢球运动到水平面时速度相同，三个小球的质量越大，推动木块运动越远，对木块做功越大，说明小球的动能越大，所以第三次实验中小球动能最大。

（2）上面数据得出：当速度一定时，钢球的质量越大，动能越大。汽车超速是因为速度大造成动能大，汽车超载是因为质量大造成的动能大。

22．如图，某实验小组在“探究物体的动能跟哪些因素有关”的实验中，让小球从同一斜面某处由静止释放，撞击同一水平面上的同一木块，木块移动一段距离后停止。

（1）小球滚下斜面的过程中，它的　重力势　能转化为动能，其动能大小是通过木块移动的距离来反映的。

（2）分析比较　甲、乙　两次实验，可探究出的结论是：质量相同的物体，速度越大，动能越大。

（3）甲实验中若木块的重力为1N，水平移动的距离是30cm，则重力对木块做功　0　J。

（4）如果水平面光滑，则　不能　（选填“能”或“不能”）完成本实验。

【答案】（1）重力势；（2）甲、乙；（3）0；（4）不能。

【解析】

（1）小钢球从斜面滚下过程中，质量不变，高度减小，故重力势能减小，同时速度变大，动能增加，所以是将重力势能转化为动能的过程；其动能大小是通过小木块移动的距离大小来反映的；

（2）分析比较甲和乙两组实验可得，物体的质量相同，而下滑的高度不同，甲图中下滑的高度大，运动到水平时速度大，推动木块滑行的距离大，故物体质量相同时，速度越大，动能越大；

（3）木块水平移动，在重力的方向上没有移动距离，重力不做功，重力对木块做功0J；

（4）如果水平面是光滑的，没有阻力作用，木块被撞击后将做匀速直线运动，不能通过被撞击的距离来比较动能大小。

23．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：如图所示，将小桌桌腿朝下放在平整的沙面上，把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。

按上述方案进行实验，其实验数据如下表所示。

（1）实验中通过比较　桌腿进入沙子的深度　来判断物体重力势能的大小；

（2）为了验证猜想一，需选择表中　①④⑤　（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：　质量相同的物体，高度越大，重力势能越大　。

【答案】（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。

【解析】（1）通过小明设计的实验可以知道，他是通过比较桌腿进入沙子的深浅来比较重力势能的大小的。桌腿进入沙堆越深说明物体做的功越多，它原来具有的重力势能越大；

（2）根据控制变量法，要验证物体的重力势能与物体的质量有关，应控制物体的高度相同，改变物体质量的大小，故小明要完成探究，需要找数个质量不同的物体进行实验；

故①④⑤三组数据符合，所以应利用①④⑤三组数据分析得出结论。

（3）比较表中①②③的实验数据，可以发现，高度相同，③中桌腿进入沙子的深度更深，所以，③中的物体具有重力势能大，即可以得出的初步结论是：质量相同的物体，高度越大，重力势能越大。

24．如图是探究“物体的动能大小与哪些因素有关”的实验装置图，其中，mA＝mB＜mC，hA＝hC＞hB。

（1）实验中，探究的动能是指　B　（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，是为了研究动能大小与　速度　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问一高度由静止开始滚下，刚到达底部时的速度大小相等”有疑感，小明设计了如图所示的实验：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　静止　（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。

（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行的距离不同（如上表），小车在这三个表面上滑行的过程中克服摩擦力做功　相等　（选填“相等”或“不相等”）

【答案】（1）B；（2）速度；（3）静止；（4）相等。

【解析】（1）据题意可知，实验中探究小球动能，即小球撞击木块时的动能的大小；故选B；

（2）实验表明动能的大小与物体的速度和质量有关；

使质量相同的小球从斜面上不同高度处自由滚下，则小球到达水平面时的速度不同，所以，这是为了研究动能大小与物体速度的关系；

（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。

（5）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，克服摩擦力做了多少功就有多少动能转化为内能，所以，在三个表面克服摩擦力做功相等。

25．如图是探究“动能的大小跟哪些因素有关”的实验装置图。

（1）若让同一钢球分别从斜面不同的高度由静止开始滚下，高度h越高，钢球运动到水平面时速度越　大　，木块B被撞得越　远　。

（2）若让不同质量的钢球分别从斜面相同的高度h由静止开始滚下，比较木块B被撞击后运动距离s的远近。这是为了探究动能的大小与　质量　的关系。

【答案】（1）大；远；（2）质量。

【解析】（1）若让同一钢球分别从斜面不同的高度由静止开始滚下，高度h越高，钢球运动到水平面时速度越大，所具有的动能越大，则木块B被撞得越远；

（2）若让不同质量的钢球分别从斜面相同的高度h由静止开始滚下，钢球运动到水平面时的速度相同，比较木块B被撞击后运动距离s的远近，这是为了探究动能的大小与质量的关系；

四．计算题（共1小题）

26．人类探索大空的奥秘的过程中产生了大量垃圾，为探究太空垃圾对飞行器造成的危害，科学家做了一个模拟太空实验：用质量约为1g的塑料圆柱体代替垃圾碎片，用固定不动的大块铝板代替飞行器，当塑料圆柱体以6700m/s的速度撞击铝板时，在铝板上形成一个比塑料圆柱体直径大好多倍且表面光滑的圆形大坑，如图所示，请你解释铝板上光滑圆形大坑的形成原因。（物体的动能E＝mv2）。

【解析】答：动能大小的影响因素：质量、速度。质量越大，速度越大，动能越大。

当塑料圆柱体以6700m/s的速度撞击铝板时，产生的动能为E＝mv2＝×10﹣3 kg×（6700m/s）2＝22445J，

由以上计算可知，质量约为1g的塑料圆柱体以6700m/s的速度撞击铝板时，产生了巨大的内能，

所以铝板上会形成光滑圆形大坑。