物理教科版1 机械能课堂检测

12.1 机械能

基础训练

1．2019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

【答案】C

【解析】动能的大小与速度和质量有关，火箭加速升空的过程中，质量不变，速度变大，则动能变大，故C选项正确。

2.关于课本中的力学实验，下列说法错误的是（　　）

A．“探究影响滑动摩擦力大小的因素”实验，可用小车代替木块 

B．“探究二力平衡的条件”实验，将小车转动一定角度是为了探究小车处于平衡状态时二力是否在同一条直线上 

C．“探究阻力对物体运动的影响”实验，小车受到阻力越小，小车速度减小得越慢 

D．“探究动能的大小与哪些因素有关”实验，木块被小车推得越远，说明小车动能越大

【答案】A

【解析】：A.探究影响滑动摩擦力大小的因素”实验中，若用小车代替木块，变滑动为滚动，减小了摩擦力，从而对测量摩擦力大小带来了困难，A错误；

B.“探究二力平衡的条件”实验，将小车转动一定角度，小车在水平方向上受到两个力不在同一直线上，是为了探究小车处于平衡状态时二力是否在同一条直线上，B正确；

C.由实验现象可以看出：小车受的阻力越小，小车运动的路程越远，速度减小得越慢，C正确；

D.“探究动能的大小与哪些因素有关”实验,根据转换法,木块被小车推得越远,说明小车动能越大,D正确。

3．一架飞机在高空中水平匀速飞行，向灾区投放救灾物质。该飞机在此过程中(    )

A．动能不变        B．动能减小    C．重力势能不变    D．重力势能增大

【答案】B

【解析】一架飞机在高空中水平匀速飞行，高度不变、速度不变，向灾区投放救灾物资时，飞机的质量减小，所以飞机的动能和重力势能都减小。故选：B。

4.跳伞运动员打开降落伞后在空中匀速下降，此时运动员和伞受到的空气阻力      重力（填“>”“<”或“=”），运动员的重力势能      （填“变大”“变小”或“不变”）；以      为参照物，运动员是静止的．

【答案】＝；变小；降落伞。

【解析】（1）由于跳伞运动员和伞在空中匀速直线下降，处于平衡状态，所以人和伞受到的总重力与空气阻力是一对平衡力，大小相等，方向相反；

（2）当降落伞张开后，运动员匀速下降时，质量不变，高度减小，重力势能变小。

（3）跳伞运动员相对于降落伞位置保持不变，故以降落伞为参照物，跳伞运动员是静止的。

5．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________方发出的（选填“前”或“后”）。飞机在减速下降过程中，机械能将________，势能将________。（选填“增大”、“不变”或“减小”）

【答案】    (1). 后    (2). 减小    (3). 减小

【解析】第一空．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，

第二空．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；

第三空．质量不变，高度减小，重力势能减小；

6.送餐机器人在水平地面上做匀速直线运动时，机器人处于　   　（选填“平衡”或“不平衡”）状态，其动能　   　（选填”增大””减小”或”不变”）。

【答案】    (1). 平衡    (2). 不变

【解析】平衡状态是指静止状态或匀速直线运动状态，由于机器人在水平地面上做匀速直线运动，所以机器人处于平衡状态；又因为此过程中机器人的质量和速度不变，所以动能不变。

7．在一次军事演习中，空中加油机正在给战斗机加油，以战斗机为参照物，加油机的运动状态是　   　，在加油过程中，加油机的动能　  　。（选填“变大”“变小”“不变”）

【答案】静止；变小。

【解析】空中加油机正在给战斗机加油，以战斗机为参照物，加油机与战斗机之间没有位置发生变化，所以加油机是静止的；

在加油过程中，加油机应该保持匀速直线运动，速度不变，其质量减小，因此，其动能变小。

8．如图所示，将气球吹鼓起来捏住进气口，球内空气的密度     （填“大于”、“小于”或“等于”）球外空气的密度；吹鼓的气球具有      能，松手后气球就能飞出。

【答案】大于；弹性势

【解析】由于气球被吹起后发生形变，具有恢复原来形状的趋势，因此球内气体被压缩，等质量的气体体积变小了，根据密度公式可知，气球内的空气密度增大了，大于气球外空气的密度。

由于气球被吹起后发生了弹性形变，所以吹鼓的气球具有弹性势能，松手后气球就能飞出。

9.如图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。

【答案】减小；汽化；吸。

【解析】水平路面上匀速行驶的洒水车正在洒水，速度不变，质量减小，所以动能减小，则机械能减小；

水雾喷出后一会儿就消失了，是由于水吸热后汽化变为水蒸气了。

10.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_____，木块B被撞得越_____。

（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_____的关系。

【答案】（1）大  远  （2）质量 

【解析】影响物体动能大小的因素有两个：一是物体的质量，二是物体的速度。本实验采用控制变量法来探究动能的大小跟质量与速度的关系。（1）若让同一钢球分别从斜面不同的高度由静止开始滚下，则是保持质量不变，通过调整不同高度来改变物体的速度，而且高度越高，钢球运动到水平面时的速度越大，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，则是控制速度不变，通过改变质量来研究动能大小的情况，而动能大小的情况可以用木块B被撞击后运动距离的远近来反映，所以本操作是为了探究动能的大小与质量的关系。

素养提升

1.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】动能的大小与速度和质量有关，则在实验中应控制这两个变量以外的其其他变量相同即可，所以不需要平面光滑，木块向前滑动时需要克服摩擦力做功，能量有损耗，机械能不守恒，小球到达斜面底端的速度大小与高度有关，与质量无关，撞击同一个物块在同一个平面上滑行，则物块滑行越远说明获得的能量越大，说明小球具有的动能越大。

2.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.因为车的速度不变，高度不变，但是将落叶吸入车内后，车的质量变大，所以，车的动能和重力势能都变大，故应选A

3.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（  ）

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】B

【解析】剪断细绳后，物体开始加速下降，力F逐渐增大，压力增大后接触面未改变，则摩擦力会逐渐增大；刚开始摩擦力小于重力，物体做加速运动，当摩擦力大于重力后做减速运动，则动能先变大后变小；由于具有摩擦力，能量有损耗，机械能一直减小。

4. 2019年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。故选：C。

5．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。

6.跳伞运动员打开降落伞后在空中匀速下降，此时运动员和伞受到的空气阻力      重力（填“>”“<”或“=”），运动员的重力势能      （填“变大”“变小”或“不变”）；以      为参照物，运动员是静止的．

【答案】＝；变小；降落伞。

【解析】（1）由于跳伞运动员和伞在空中匀速直线下降，处于平衡状态，所以人和伞受到的总重力与空气阻力是一对平衡力，大小相等，方向相反；

（2）当降落伞张开后，运动员匀速下降时，质量不变，高度减小，重力势能变小。

（3）跳伞运动员相对于降落伞位置保持不变，故以降落伞为参照物，跳伞运动员是静止的。

7.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。

【答案】动；惯性。

【解析】（1）汽车在平直公路上由于行驶速度过快，质量不变，速度很大，动能很大，危害性很大，所以要控制车速。

（2）汽车在行驶过程中，乘客和汽车一起运动，一旦发生碰撞，车身就停止运动，而乘客身由于惯性保持原来的运动状态会继续向前运动，容易造成伤害，所以乘客必须要系好安全带。

8.假期小明陪同家人坐火车去北京旅游。当火车距离站点1200m时，他发现放在水平桌面的一粒糖豆突然向列车运行的方向滚动，由此可判断火车正在　   　运行（选填“加速”、“减速”或“匀速”），火车的动能　   　（选填“增大”、“不变“或”减小”），糖豆向前滚动是由于　   　。若经过2min火车停靠在站点，则火车在这段路程内的平均速度是　   　m/s。

【答案】减速；减小；具有惯性；10。

【解析】解：车减速时，糖豆由于惯性保持原来的速度，所以车速会小于糖豆的速度，糖豆会向列车运行的方向滚动；

火车减速时，质量不变，速度减小，火车的动能减小；

火车的平均速度：v＝＝＝10m/s。

9.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　   　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　   　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　   　J。

（4）如果水平面光滑，则　   　（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。

10.运动员从高空竖直向下跳伞，人(包括装各)的质量为80kg，只考虑人受到的重力和空气阻力，下落时的速度----时间图线如图所示

(1)人在前50s内下落了2100m，求这段时间内人的平均速度。____

(2)人在前30s内下落了1500m，求这段时间内人所受重力做的功和功率____ (g=10N/kg)

(3)从第10到第30s这个过程中，人的动能、重力势能、机械能是如何变化的? ____

(4)人在第30s时所受空气阻力_____第50s时所受空气阻力(选填“大于”、“等于”、“小于”).

【答案】（1）42m/s （2）1.2×106J  4×104W （3）人的动能先增大后不变，人的重力势能一直减小，人的机械能一直减小 （4）等于

【解析】（1）人在前50s内的平均速度为:

（2）人在前30s内所受重力做的功为:          

人在前30s内所受重力的功率为:

（3）由图26知，人的速度在第10s到第30s这个过程中的变化情况是：先变大后不变。因此，人的动能的变化情况是：先增大后不变。由于人一直在下落，则人的高度越来越小，所以人的重力势能的变化情况是：一直减小。而人在下落过程需要克服空气阻力做功，使机械能转化为内能，所以人的机械能的变化情况是：一直减小。

（4）设人在第30s时和在第50s时所受空气阻力分别为f1、f2，因为人在第30s时和第50s时均处于匀速状态，得f1=G人、f2=G人，可见f1=f2。