初中物理中考复习 课时训练15 动能　势能　机械能及其转化

课时训练(十五)　动能　势能　机械能及其转化

(限时:35分钟)

|基础达标|

一、选择题

1.[2019·常州]北京世园会上,车身离地30 cm高的电动无人扫地车(如图K15-1所示)在平直路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              (　　)

图K15-1

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

2.[2018·襄阳] 在排球比赛中,小明把排球竖直向上抛出,排球在运动中动能E随时间t变化的图像与图K15-2所示四幅图最接近的是(　　)

图K15-2

3.[2019·淄博]如图K15-3所示,小球沿轨道由静止从A点向D点运动的过程中(小球和轨道间存在摩擦),下列说法错误的(　　)

图K15-3

A.小球在A点的重力势能最大

B.小球在B点的速度最大

C.小球在C点和B点的机械能相等

D.小球不能到达D点

4.[2019·巴中]如图K15-4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 (　　)

图K15-4

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

5.[2019·宜昌]如图K15-5所示,过山车是一项惊险刺激的游戏项目,下列关于过山车的机械能说法正确的是(　　)

图K15-5

A.刚开始过山车匀速被拉升时,机械能不变

B.过山车向下俯冲时,重力势能转化为动能

C.通过环形轨道最高点时,重力势能最大,动能为0

D.过山车在运行过程中机械能守恒

二、填空题

6.[2019·无锡]如图K15-6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K15-6

7.[2018·连云港] 如图K15-7所示是上海“明珠线”某轻轨车站的设计方案图,与站台连接的轨道有一定坡度。从节能的角度分析,这样的设计可以让列车无动力滑行进站时将　　　　能转化为　　　能储存起来,此过程中机械能总量　　　。 

图K15-7

8.[2019·襄阳]劲度系数为12 N/cm(弹簧每受到12 N的力,长度就要变化1 cm)的一根弹簧自然悬挂时的长度为6 cm,在它下面再悬挂一个48 N的重物,由如图K15-8所示位置静止放手,在下落过程中,当弹簧的长度在　　　　(填某一范围)时,物体的重力势能和动能同时转化为弹性势能。物体在经历了一段时间的往复运动后最终停止下来,则物体减小的重力势能最终转化为弹性势能和　　　　能。(上述过程没超出该弹簧的弹性限度) 

图K15-8

三、简答题

9.[2019·广西北部湾经济区]小明在旅行途中,发现大货车的轮子很宽大,看到某段道路旁有如图K15-9所示的限速标志。请用物理知识解释大货车轮子宽大的原因,并从能量的角度解释限速行驶的原因。

图K15-9

四、实验探究题

10.[2019·娄底]如图K15-10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=mB<mC,hA=hC>hB。

图K15-10

(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K15-11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K15-11

(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”)。 

|自我挑战|

11.[2019·安徽]如图K15-12所示,在光滑的水平台面上,一轻弹簧左端固定,右端连接一金属小球,O点是弹簧保持原长时小球的位置。压缩弹簧使小球至A位置,然后释放小球,小球就在AB间做往复运动(已知AO=OB)。小球从A位置运动到B位置的过程中,下列判断正确的是(　　)

图K15-12

A.小球的动能不断增加

B.弹簧的弹性势能不断减少

C.小球运动到O点时的动能与此时弹簧的弹性势能相等

D.在任一位置弹簧的弹性势能和小球的动能之和保持不变

12.[2019·荆州]如图K15-13所示,粗糙水平面AB与光滑斜面BC平滑连接,弹簧左端固定。小木块P被压缩的弹簧弹出并冲上斜面BC的过程中(空气阻力忽略不计),下列说法正确的是              (　　)

图K15-13

A.在弹簧恢复原状的过程中,弹簧的弹性势能全部转化为小木块P的动能

B.小木块P离开弹簧后在粗糙水平面AB上滑行时机械能守恒

C.小木块P在斜面上向上运动时,动能减小,重力势能增加

D.小木块P运动到最高点时处于平衡状态

13.[2019·绍兴]某工厂发货传输分拣线示意图如图K15-14所示,等间距排列的相同货物先被传送带匀速运送到工作台,在工作台AB上匀速下滑时被扫描,后滑至水平工作台BC,最后在C点静止时被机械手臂取走进行分类。传送带与AB、AB与BC都平滑连接,AB与BC材料相同,且长度均为1 m,空气阻力忽略不计。

图K15-14

(1)若货物对AB的压力小于对BC的压力,则货物在AB上减小的机械能　　　　(选填“大于”“等于”或“小于”)在BC上减小的机械能。 

(2)若机械手臂每隔3 s取走一件货物,传送带运动的速度为0.8 m/s,为防止货物的碰撞与堆积,货物之间的距离d至少为　　　　m。 

【参考答案】

1.D　[解析]电动无人扫地车匀速行驶时速度不变,车身离地面的高度不变,当电动无人扫地车将地面上的落叶吸入车内时,车的总质量变大,则车的动能和重力势能都变大,D选项符合题意。

2.A　[解析]排球竖直向上抛出,上升阶段,动能转化为重力势能,动能减小,重力势能增大,在最高处动能为零;排球下降阶段,重力势能转化为动能,动能增大,重力势能减小,故选A。

3.C

4.B　[解析]物体从斜面顶端匀速滑到斜面底端,动能不变,重力势能减小,机械能减小。故选B。

5.B　[解析]刚开始过山车匀速被拉升时,动能不变,但高度增加,重力势能增大,所以机械能变大,故A错误。过山车向下俯冲时,重力势能转化为动能,故B正确。通过环形轨道最高点时,速度不为0,动能不为0,故C错误。由于有摩擦力和空气阻力,过山车在运行过程中机械能不守恒,故D错误。

6.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。

7.动　重力势　减少

8.10~14 cm　内

[解析]由于在弹簧的弹性限度内,弹簧的伸长量与它所受的拉力成正比;所以在弹簧下面挂48 N的重物时,将重物由图中位置放手,重物下落过程中,当弹簧伸长4 cm时(即弹簧长度达到6 cm+4 cm=10 cm时)物体所受的拉力与重力平衡,继续向下运动的过程中,物体开始减速,其动能和重力势能同时转化为弹性势能;设物体能达到的最低点时的重力势能为0,此点动能也为0,在从图中所示释放点到最低点的运动过程中,理想状态下(即忽略空气阻力的作用),物体在释放点具有的重力势能全部转化为最低点时的弹簧的弹性势能,即Gh=kΔL2①,因h=ΔL②,由①②可得ΔL===8 cm;物体在最低点时,弹簧的长度为6 cm+8 cm=14 cm。实际中由于空气阻力的存在,物体往复运动一段时间后,最终会停下来,停留在弹簧长度等于10 cm的状态,则物体减小的重力势能最终转化为弹性势能和内能。

9.大货车装有非常宽大的轮子,在压力一定的情况下,通过增大受力面积来减小压强,从而保护路面。

物体的动能与质量和速度有关,质量一定时,车速越大,车具有的动能就越大,在刹车时,克服摩擦力做的功也就越多,当摩擦力不变时,行驶的路程就越长,所以就很难停下来,容易出现严重的交通事故。

10.(1)B　(2)速度　(3)静止　(4)相等

11.D　[解析]由题知,O点是弹簧保持原长时小球的位置,则AO段弹簧处于压缩状态,OB段弹簧处于拉伸状态;小球从A运动到O的过程中,弹簧逐渐恢复原状,形变程度变小,弹性势能变小,小球所受弹力方向向右,速度不断增大,动能变大,此过程中弹性势能转化为动能;到达O点时,弹簧恢复原长,弹性势能为零,小球所受弹力为零,此时速度最大,动能最大;小球从O运动到B的过程中,弹簧被拉长,形变程度变大,弹性势能变大,此时小球所受弹力方向向左,速度不断减小,动能变小,此过程中动能转化为弹性势能;则小球从A位置运动到B位置的过程中,小球的动能先增加后减少,故A错误。由以上分析知,小球从A位置运动到B位置的过程中,弹簧的弹性势能先减少后增大,故B错误。由以上分析知,小球运动到O点时的动能(最大)与此时弹簧的弹性势能(为零)不相等,故C错误。水平台面光滑,且AO=OB,说明没有机械能转化为内能,小球和弹簧组成的整体机械能守恒,所以在任一位置弹簧的弹性势能和小球的动能之和保持不变,故D正确。

12.C　[解析]在弹簧恢复原状的过程中,弹簧的形变程度变小,弹性势能变小,木块的速度变大,动能变大,同时因为水平面AB粗糙,木块需要克服摩擦力做功,内能变大,故弹簧的弹性势能一部分转化为小木块P的动能,一部分转化为木块的内能,故A错误。小木块P离开弹簧后在粗糙水平面AB上滑行时,需要克服摩擦力做功,一部分机械能转化为内能,所以机械能减小,故B错误。小木块P在斜面上向上运动时,高度增加,重力势能变大,因为斜面BC光滑,且空气阻力忽略不计,所以机械能守恒,故动能减小,故C正确。因为斜面BC光滑,故木块不受摩擦力作用,小木块P运动到最高点时受到垂直于斜面向上的支持力和竖直向下的重力作用,这两个力不在一条直线上,不属于平衡力,所以木块处于非平衡状态,故D错误。

13.(1)小于　(2)2.4