2020-2021学年11.4 机械能及其转化课时作业

第十一章  功和机械能

第4节  机械能及其转化

1．（2017秋·莲湖区期中）如图所示的各种情景中，物体的机械能总量增加的是

A．自由下落的苹果                       B．匀速上坡的汽车

C．正在着陆的飞机                       D．匀速下落的降落伞

【答案】B

2．（湖州期中）下列情况中，机械能发生变化的是

A．跳伞运动员匀速降落

B．物体从光滑斜面上自由滑下

C．物体在光滑的水平面上匀速运动

D．物体在真空中自由下落

【答案】A

【解析】A、跳伞运动员匀速降落时，其质量不变，速度不变，动能不变；但所处高度降低，重力势能减小，所以其机械能减小，故A符合题意；B、物体从光滑斜面上自由滑下时，重力势能转化为动能，没有摩擦生热现象，机械能守恒，机械能大小不变，故B不符合题意；C、物体在光滑的水平面上匀速运动时，其质量、速度、所处高度都不变，所以其机械能不变，故C不符合题意；D、物体在真空中自由下落时，也不会有能量的消耗，机械能守恒，机械能大小不变，故D不符合题意．故选A．

3．（2017春·遵义期末）如图所示，水平台面由同种材料制成、粗糙程度均匀，在它上面放着质量为m1的

木块，将木块用轻绳跨过定滑轮与m2的钩码相连．木块在平行于台面的轻绳的拉力作用下做匀速直线运动，运动一段时间，钩码触地后立即静止，木块继续滑动一段距离停在台面上．绳重、轮与轴的摩擦均忽略不计，下列说法中错误的是

A．木块和钩码一起匀速运动的过程中，木块的机械能保持不变

B．木块和钩码一起匀速运动的过程中，木块和钩码总的机械能减小

C．钩码触地后木块继续滑动的过程中，木块所受摩擦力大小为m2g

D．钩码触地后木块继续滑行的速度越来越小，则木块的惯性越来越小

【答案】D

4．（2017春·越秀区校级月考）如图所示，小球从光滑斜面上A处由静止滚下，经过B处，最终停在粗糙

水平面上的C处．下列说法正确的是

A．小球由A处运动到C处，机械能不变

B．小球由B处运动到C处，重力对小球做了功

C．小球由A处运动到B处，速度先变大后变小

D．小球停在C处，球受到的支持力和球对水平面的压力是一对相互作用力

【答案】D

【解析】A、小球由A处运动到C处，高度降低、速度变大，重力势能转化为动能，由于水平面粗糙，克服摩擦力，所以机械能减小，故A错误；B、小球由B处运动到C处，小球在水平面上运动过程中受到重力的作用，但沿重力的方向没有距离，所以重力没有做功，故B错误；C、小球由A处运动到B处的过程中，速度增大，故C错误；D、小球停在C处时，球受到的支持力和球对水平面的压力，大小相等、方向相反、在同一直线上，是一对相互作用力的关系，故D正确．故选D．

5．（海淀区校级月考）物体在平衡力作用下运动，则物体的机械能

A．一定增加

B．一定不变

C．一定减小

D．增加、不变、减小均有可能

【答案】D

6．（2017·亭湖区校级三模）小球从空中静止自由下落，记录某段时间小球的动能随时间变化情况如图所示．

不计空气阻力，小球这段时间重力势能随时间变化情况最合适的是

【答案】B

【解析】小球从空中静止自由下落时，由图象可知，动能是逐渐增加的，且动能先是增加的较慢，后增加的较快；不计空气阻力，该过程中没有能量的损失，则增加的动能是由重力势能转化来的，所以重力势能一定是减小的趋势，故CD错误；由于一开始动能增加的慢，即重力势能转化的动能少，所以剩余的重力势能较多，而后随着动能增加较快，物体所具有的重力势能减小的较多，剩余的较少，故重力势能的变化趋势是：先减小较慢，后减小较快；而A图中重力势能先减小较快，后减小较慢，故A错误，B正确．故选B．

7．（2017·呼和浩特一模）跳伞运动员跳出飞机后，立即打开降落伞，下降过程中所受空气阻力随运动速度

增大，直至与重力等大，在整个下落过程中，运动员和降落伞的

A．势能不断减少，动能不断增加，机械能不变

B．势能不断减少，动能不断增加，机械能减少

C．势能不断减少，动能先增加然后保持不变，机械能减少

D．势能不断减少，动能先增加后减少，机械能减少

【答案】C

8．（2017·福建模拟）如图所示，小球在一个光滑没有摩擦的轨道上从O点由静止释放，小球始终没有离

开轨道，你认为小球最远可以滚到

A.a点 B．b点 C．c点 D．d点

【答案】C

【解析】本实验中，由于轨道是光滑的，没有摩擦力，所以小球的机械能守恒．故小球从O点由静止释放，始终没有离开轨道，最远可以滚到与O点等高的c点．故选C．

9．（2017·历下区一模）下列现象中，由动能转化为重力势能的是

A．动车匀速上坡

B．脚踩滑板从高处滑下

C．滚摆自下而上运动

D．火箭加速升空

【答案】C

10．（2017·东光县一模）如图所示，人造卫星沿椭圆轨道绕地球运行．它从远地点向近地点运动过程中

A．动能增大，势能减小，机械能不变

B．动能减小，势能增大，机械能不变

C．动能不变，势能增大，机械能变大

D．动能减小，势能不变，机械能变小

【答案】A

【解析】人造卫星沿椭圆形的轨道绕地球运行时，没有克服摩擦做功，机械能守恒．所以它由远地点向近地点运动过程中，质量不变，相对地面的高度减小，势能减小；速度增大，动能增大，总机械能不变．故选A．

11．（2017·呼伦贝尔三模）如图所示的滚摆实验中，关于滚摆的能量转化情况，下列说法正确的是

A．滚摆上升时动能转化为重力势能

B．滚摆下降时动能转化为重力势能

C．滚摆上升、下降交替运动过程中机械能不断增加

D．滚摆运动时，其他形式的能转化为滚摆的机械能

【答案】A

【解析】A、滚摆上升时，越滚越慢，质量不变、速度减小，动能减小；质量不变、高度增大，重力势能增大，故动能转化为重力势能，故A正确；B、滚摆下降时，越滚越快，质量不变、速度增大，动能增大；质量不变、高度减小，重力势能减小，故重力势能转化为动能，故B错误；C、由于空气作用的缘故，克服阻力做功，机械能会减小，滚摆上升、下降地交替运动一段时间后，将静止不动，故C错误；D、滚摆运动时，与空气摩擦，将机械能转化为其他形式的能，故D错误．故选A．

12．（保定期末）下列现象中机械能没有发生变化的是

A．物体沿斜面匀速下滑

B．物体从高处自由下落，不计空气阻力

C．火箭加速升空

D．降落伞运动员跳伞后匀速下降阶段

【答案】B

13．（平阳县校级期中）不计空气阻力，下列运动过程中机械能守恒的是

A．苹果自由下落

B．树叶匀速飘落

C．汽车匀速上坡

D．足球在草地上越滚越慢

【答案】A

【解析】A．苹果自由下落时，只有重力做功，苹果的机械能守恒，故A正确；B．树叶匀速飘落时，不止重力做功，树叶受到的阻力也要做功，则树叶的机械能不守恒，故B错误；C．汽车匀速上坡时，不止重力做功，受到的牵引力和摩擦力均做功，则汽车的机械能不守恒，故C错误；D．足球在草地上越滚越慢，重力不做功，受到的阻力做功，则足球的机械能不守恒，故D错误．故选A．

14．（2017秋·东台市月考）下列过程中，属于物体的重力势能转化为动能的是哪个？

A．拉弯的弓把箭射出去

B．钟表里发条带动齿轮转动

C．火箭发射升天

D．小孩荡秋千从高处向低处落下

【答案】D

【解析】A、拉弯的弓把箭射出去，弓恢复原状，弓的弹性势能减小，箭的质量不变，速度变大，弓的弹性势能转化为动能，不符合题意；B、钟表里发条带动齿轮转动，发条的弹性势能转化为齿轮的动能，不符合题意；C、火箭发射升天，燃料燃烧转化为火箭的动能与重力势能，不符合题意；D、小孩荡秋千从高处向低处落下，小孩的质量不变，高度减小，重力势能减小，速度增加，动能增加，重力只能转化为动能，符合题意；故选D．

15．（西藏校级月考）下列过程中，动能转化为重力势能的是

A．直升飞机匀速上升

B．人骑车匀速下桥

C．火车徐徐进站

D．将小球向上抛出，小球在上升阶段

【答案】D

16．（2017·祁阳县校级模拟）阿呆在家玩火柴盒，他反复让火柴盒从同一高度处自由下落，发现甲情况下，

火柴盒落到桌面后大多会反弹；乙情况下（火柴盒盒芯部分拉出），火柴盒落到桌面后盒芯插回外盒面不反弹．对上述现象的解释，合理的是

A．乙情况中火柴盒与桌面碰撞时，盒芯与外盒发生摩擦，机械能大大减少

B．甲情况中火柴盒与桌面碰撞时有弹力的作用，而乙情况中则没有

C．甲情况中火柴盒与桌面碰撞后机械能不变

D．乙情况中火柴盒与桌面碰撞后机械能不变

【答案】A

【解析】甲乙两图，火柴盒下落时，重力势能转化为动能，当与桌面碰撞时动能转化为弹性势能，此时有能量损失，机械能减小，故BCD错；而乙图中，火柴盒还克服摩擦做功，减少的更多，故不能弹起，故A正确．故选A．

17．（2017秋·东台市校级期末）如图是人造地球卫星的轨道示意图．卫星在大气层外运行，不受空气阻力，

可视为只有动能和势能的转化，因此机械能        ．卫星在远地点时        最大（选填“动能”或“势能”，下同）；从远地点向近地点运动时，它的势能减小、        能增大，速度也就增大．

【答案】守恒  势能  动

【解析】卫星在大气层外运动，不受空气阻力作用，只有动能和势能的转化，因此机械能守恒．卫星在远地点时势能最大，当它从远地点向近地点运动时，势能转化为动能，所以势能减小、动能增大，速度增大．

18．（2017·禄丰县校级模拟）2017年5月4日14时许，我国自主研制的新一代喷气式大型客机C919在上

海浦东机场首飞成功，这标志着中国的“大飞机梦”得以实现，C919在高空中加速爬升时，机械能   

    （“增大”、“减小”或“不变”），大飞机刚着陆瞬间，机场地面上留下了一道道黑色的机轮印迹，这是通过增大        （“压强”、“压力”、“摩擦力”）而造成的．

【答案】增大  摩擦力

19．（2017·上城区一模）蹦床运动被喻为“空中芭蕾”．运动员从高点静止下落至再次回到高点，会经历几

个过程：①高点下落至接触床面，②接触床面到下落至最低点，③最低点反弹至离开床面，④离开床面至再次回到高点．若不计空气阻力，整个过程中运动员的机械能        （选填“守恒”或“不守恒”）．整个过程中，运动员动能最大在        过程中．

【答案】守恒  ①

20．（2017·平房区校级二模）如图所示，弹簧将小球弹起，说明力的作用效果是                   ；小

球离开弹簧继续上升过程中的能量转化是                        ．（不计空气阻力）

【答案】改变物体的运动状态  动能转化为重力势能

【解析】原来小球是静止的，小球被弹起的过程中，速度不断增大，弹簧的弹力改变了小球的运动状态；小球离开弹簧由于惯性继续上升过程中，小球的速度减小，高度增大，动能减小，重力势能增大，动能转化为重力势能．

21．（2017·高台县模拟）如图所示的是拉弓射箭的情景，弓弦被拉弯时，将        能转化为        能．

【答案】动  弹性势

【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，是动能转化成了弹性势能．

22．（2017秋·南昌期中）有甲、乙、丙三个物体在做不同的运动：甲在空中下落（不计空气阻力），乙沿

斜面匀速下滑，丙在水平面上做曲线运动且速度大小保持不变，那么在这三个物体中，机械能总量不变的是        ，动能不变而势能减少的是        ．

【答案】甲、丙  乙

【解析】甲在空中下落，不计空气阻力的情况下，甲的重力势能转化为动能，机械能守恒，总量不变；乙沿斜面匀速下滑，质量不变，速度不变，所以动能不变，但高度降低，重力势能减小，所以机械能总量减小；丙在水平面匀速运动，质量不变，速度不变，高度也不变，所以动能和重力势能大小都没变化，机械能总量不变．

23．（江油市二模）在空中水平匀速飞行的救灾飞机不停地往灾区丢救灾物资，在此过程中，飞机的

机械能        （选填“变大”“变小”“不变”）

【答案】变小

【解析】飞机在空中沿水平方向匀速飞行，同时往地面投放救灾物资，飞行过程中，质量不断减小，速度不变，高度不变，动能减小，重力势能减小，机械能的总量变小．

【点睛】掌握动能、重力势能的影响因素．能判断动能、重力势能机械能的变化可顺利解答．

24．（新沂市期中）如图所示，单摆（图1）在竖直平面内左右摆动，滚摆（图2）在竖直平面内

上下往复运动．请回答

（1）这两个实验可以说明的同一个物理问题是：           ；
（2）滚摆从最低点摆到最高点的过程中，是        能转化为             能．
（3）在单摆左右摆动和滚摆上下往复运动的过程中，你将会看到它们上升的高度逐渐降低．产生此现象的原因是：                                ，使            逐渐减少．

【答案】（1）动能和势能可以相互转化  （2）动  重力势  （3）克服摩擦阻力做功  机械能

【点睛】本题考查了动能和重力势能的相互转化以及能量转化的知识，注意最后物体静止了，不是机械能消失了，而是转化为了内能．

25．（2017·江阴市校级一模）小球从高处下落到竖直放置的轻弹簧上（如图甲），在刚接触轻弹簧的瞬间

（如图乙），速度为5 m/s．将弹簧压缩到最短（如图丙）的整个过程中，小球的速度v和弹簧缩短的长度△L之间的关系如图丁所示，其中A为曲线的最高点．已知该轻弹簧每受到0.2 N的压力就缩短1 cm，并且轻弹簧在受到撞击到压缩到最短的整个过程中始终发生弹性形变．

（1）从小球接触弹簧到将弹簧压缩至最短的过程中，小球动能的变化情况是            ，小球机械能的变化情况是        ．

（2）实验中所用小球的质量为         kg，全过程中，弹簧中弹力的最大值为        N．

（3）如图，当弹簧的压缩量最大时，小球的速度为0，此时，小球处于          （填“平衡”或“非平衡”）态．

【答案】（1）先变大后变小  减小  （2）0.1  8.14  （3）非平衡

【解析】（1）由图象看出：在小球刚开始撞击弹簧到弹簧被压缩到最短的过程中，小球速度先变大后变小．小球动能先变大后变小；故压缩弹簧过程中，小球的机械能会转化为弹簧的弹性势能，整个系统机械能守恒，但小球的机械能变小.

（3）在小球向下运动过程中，受竖直向上的弹簧的弹力，竖直向下的重力．开始时，重力大于弹力，合力向下，小球速度越来越大．随弹簧压缩量的增大，弹力越来越大，当弹力与重力相等时，两力是一对平衡力，合力为零．小球再向下运动，弹力大于重力，当弹簧的压缩量最大时，小球的速度为0，此时，弹力大于重力，小球处于非平衡状态．

26．（2017·绥滨县校级三模）小资料：

用物理学的术语解释，为什么要对机动车的行驶速度进行限制？为什么在同样的道路上，不同车型的限制车速不一样？

【答案】物体的动能越大，它能做的功就越多，发生交通事故时造成的损失就越大，所以对机动车的行驶速度要进行限制，也就是限制它动能的大小．对质量较小的车，其允许的速度可大些．

【解析】对机动车的行驶速度进行限制，可用影响动能的因素分析，由于动能与质量和速度有关，对于质量较大的车，允许的速度就比质量较小的车的速度低．

27．（2017·江西模拟）立定跳远是体育测试项目之一，如图所示是某个同学立定跳远的情景图．

（1）请你说明该同学在腾起和下落过程中动能和重力势能是如何转化的？
（2）由于存在空气阻力，该同学在空中运动过程中，机械能大小有何变化？
（3）此项运动中涉及许多物理知识，示例：运动员腾起后最终会落地，原因是受到重力作用．请你根据示例，再列举一条此项运动中涉及到的其他相关物理知识．

【答案】（1）该同学在腾起的过程中，动能转化为重力势能；他在下落过程中，重力势能转化为动能；（2）该同学在空中运动过程中，机械能会减小；（3）物理知识：同学在空中做曲线运动，原因是力可以改变物体的运动状态．