专题37 机械能转化与机械能守恒定律问题（原卷版+解析版）--【夺分宝典】力学知识体系必考重点亮点难点（专练）

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专题37 机械能转化与机械能守恒定律问题
1. 在2022年北京冬奥会自由式滑雪比赛中，我国运动员谷爱凌获得冠军，她在雪道上自由下滑的过程中，如果不计雪道阻力和空气阻力，下列说法中正确的是（ ）
A. 动能不变，重力势能不变，机械能不变
B. 动能增大，重力势能增大，机械能不变
C. 动能增大，重力势能减少，机械能不变
D. 动能减少，重力势能减少，机械能减少
【答案】C
【解析】运动员在雪道上自由下滑时，不计雪道阻力和空气阻力，只有动能和势能的相互转化，机械能守恒。下滑过程，质量不变，速度变大，高度降低，所以动能增大，重力势能减少。故选C。
2. 用如图所示的器材探究动能大小与哪些因素有关，实验时让小车从斜面上由静止开始下滑，撞击置于水平面上的木块，关于该实验，下列说法中错误的是（ ）
A. 小车从斜面下滑过程中重力势能转化为动能
B. 小车撞击木块对木块做功，使木块获得动能
C. 木块被撞击后移动的距离可反映小车动能大小
D. 本套器材只能探究小车动能大小与速度的关系
【答案】D
【解析】A．小车从斜面下滑过程中高度降低，重力势能减小，速度增大，动能增大，重力势能转化为动能，故A正确，A不符合题意；
B．小车撞击木块对木块做功，使木块具有初速度，从而获得动能，故B正确，B不符合题意；
C．本实验将小车动能的大小转换为木块移动距离的长短，木块移动距离越长，小车动能越大，故C正确，C不符合题意；
D．把钩码固定在小车上，增加小车的质量，因此本套器材还可以探究小车的动能与质量的关系，故D错误，D符合题意。故选D。
3. （2023江苏泰州）如图所示，小明沿滑道从顶端匀速下滑的过程中，小明的（ ）

A. 重力势能减小，机械能减小B. 动能不变，机械能不变
C. 重力势能减小，动能增大D. 重力势能不变，机械能减小
【答案】A
【解析】小明沿滑道从顶端匀速下滑的过程中，质量不变，速度不变，则动能不变；高度降低，则重力势能减小；机械能是动能与势能的总和，且下滑过程中克服阻力做功，机械能减小。故A符合题意，BCD不符合题意。故选A。
4. （2023山东潍坊）巡航导弹是导弹的一种，具有突防能力强，难以拦截的优点。图示为某巡航导弹的飞行路线图，发射升空段，发动机点火，导弹以极快的速度穿出大气层升至高空；俯冲加速段，发动机处于关闭状态，导弹向下俯冲，会被加速到极高的速度；巡航阶段，主发动机的推力与阻力平衡，弹翼的升力与重力平衡，可以实现远距离“巡航状态”，最后精确打击目标。下列关于该巡航导弹的说法正确的是（ ）

A. 整个过程中，在F点动能最大B. O点到E点的过程中，机械能不变
C. G点到H点的过程中，机械能不变D. I点到J点的过程中，不消耗导弹携带的燃料
【答案】C
【解析】A．F点后俯冲加速阶段，发动机处于关闭阶段，导弹向下俯冲，会被加速到极高的速度，说明F点的速度不是最大，则F点动能不是最大的，故A错误；
B．O点到E点的过程中，发动机点火加速升空，巡航导弹速度在增大，可知其动能在增大，高度在增大，可知其重力势能在增大，则机械能在增大，故B错误；
C．G点到H点的过程中，发动机关闭，没有对巡航导弹做功，只有重力在做功，减少的重力势能等于增加的动能，则可知机械能不变，故C正确；
D．由题意可知，I点到J点的过程中，发动机处于打开状态，要对巡航导弹做功，可知其消耗导弹携带的燃料，故D错误。故选C。
5. （2023内蒙古通辽）掷实心球是通辽中考体育测试项目之一，如图所示是某同学掷出的实心球的运动轨迹，O点是实心球刚离开手的位置，A点是实心球运动到最高点的位置，B点是实心球落地前瞬间的位置，不计空气阻力，下列说法正确的是（ ）

A. 实心球在最高点A时，动能为零
B. 实心球从O点运动到A点时，动能转化为重力势能
C. 实心球从O点运动到B点的动能先增大后减小
D. 实心球在O点的机械能大于在B点的机械能
【答案】B
【解析】A．实心球在最高点时，具有水平方向的速度，故动能不为零，A错误。
B．实心球从O点运动到A点时，高度增大，重力势能增大，速度减小，动能减小，故为动能转化为重力势能，故B正确；
C．实心球从O点运动到B点，速度先减小后增大，所以动能先减小后增大，故C错误；
D．因为不及空气阻力，只有动能和重力势能之间进行转化，机械能守恒，故D错误。
故选BC。
6. （2023四川德阳）第31届世界大学生夏季运动会将在成都隆重举行。运动会将设体操比赛，体操比赛中的自由体操运动员空中翻滚非常精彩。关于翻滚过程中体操运动员的动能与重力势能的变化正确的是（ ）
A. 体操运动员上升过程中动能增大，重力势能增大
B. 体操运动员下降过程中动能增大，重力势能增大
C. 体操运动员上升过程中动能减小，重力势能增大
D. 体操运动员下降到最低点时重力势能最大
【答案】C
【解析】AC．体操运动员上升过程中，速度减小，高度增加，质量不变，动能减小，重力势能增大，故A错误，C正确；
BD．体操运动员下降过程中，速度增大，高度减小，质量不变，动能增大，重力势能减小，体操运动员下降到最低点时重力势能最小，故BD错误。故选C。
7. 如图所示，用绳子把一块橡皮悬挂起来把橡皮贴近自己的鼻子稳定后松手，头保持不动，橡皮向前摆去又摆回来，不会碰到鼻子。下列说法正确的是（ ）
A. 橡皮在摆动的过程中机械能保持不变
B. 橡皮摆动到最低点时动能最小
C. 橡皮在下降过程中，重力势能转化为动能
D. 橡皮在上升过程中，重力势能转化为动能
【答案】C
【解析】A．由于在摆动中，橡皮受到了空气阻力，故机械能不守恒，故A错误；
B．橡皮在最低点时，高度最低，速度最快，所以重力势能最小，动能最大，故B错误；
C．橡皮在下降过程中，重力势能减小，动能增加，即重力势能转化为动能；故C正确；
D．橡皮在上升过程中，重力势能增加，动能减小，动能转化为重力势能；故D错误。故选C。
8. 如图所示，舰载机在“山东舰”航母上起飞，其在加速上升过程中（ ）
A. 动能减小，重力势能增大
B. 动能增大，重力势能减小
C 动能增大，重力势能增大
D. 动能减小，重力势能减小
【答案】C
【解析】舰载机在“山东舰”航母上起飞，其在加速上升过程中，质量不变，速度和高度都变大，所以其动能和重力势能都增大，故ABD不符合题意，C符合题意。
9. 扬州城市快速路内环全线通车。某市民将上班过程的汽车行驶信息列于表中，他开车走快速路上班的优点是除节省时间外还节省______。汽车下高架时减速行驶，其动能______，机械能______。
【答案】 汽油 减小 减小
【解析】不走快速路的油耗为
走快速路的油耗为
故开车走快速路上班的优点是除节省时间外还节省汽油。
汽车下高架时减速行驶，速度变小，质量不变，故动能变小。
下高架，高度减小，则重力势能减小，动能也减小，故汽车的机械能减小。
10. 如图为小庆滑雪时的情景，他收起雪杖加速下滑的过程中（ ）
A. 动能增大 B. 重力势能减小 C. 机械能增大 D. 动能转化为重力势能
【答案】AB
【解析】A．加速下滑的过程中，速度变大，故动能变大，故A符合题意；
B．高度减小，故重力势能减小，故B符合题意；
C．克服摩擦力做功，机械能减小，故C不符合题意；
D．在下滑的过程中，重力势能减小，动能增大，故是重力势能转化为动能，故D不符合题意。故选AB。
11. 神舟十三号载人飞船返回舱在东风着陆场成功着陆。返回舱在减速下降过程中（ ）
A. 动能增加B. 重力势能增加C. 机械能增加 D. 机械能减少
【答案】D
【解析】返回舱在减速下降的过程中，质量不变，高度变小，重力势能减小，速度变小，动能变小，所以机械能减小，故ABC不符合题意，D符合题意。故选D。
12. 一架国产C919大飞机（如图所示）从浦东机场起飞，经过3个多小时的飞行后安全降落，这标志着即将交付的首架C919大飞机首飞试验成功。下列说法正确的是（ ）
A. 飞机在升空过程中，飞行员的重力势能逐渐增大
B. 飞机从起飞到安全降落的整个过程中，飞行员的动能一直保持不变
C. 飞机从起飞到安全降落的整个过程中，飞机的机械能一直保持不变
D. 飞机降落后，在水平道上滑行过程中，飞机的动能转化为重力势能
【答案】A
【解析】A．飞机在升空过程中，高度增大，质量不变，所以飞行员的重力势能逐渐增大，故A正确；
B．飞机从起飞到安全降落的整个过程中，速度是变化的，质量不变，所以飞行员的动能会发生变化，故B错误；
C．飞机从起飞到安全降落的整个过程中，质量不变，高度、速度会发生变化，重力势能、动能会发生变化，所以飞机的机械能也会发生变化，故C错误；
D．飞机降落后，在水平道上滑行过程中，飞机的高度不变重力势能不变，所以飞机的动能没有转化为重力势能，故D错误。故选A。
13. 如图所示的情景中，属于动能转化为重力势能的是（ ）
A. 热气球匀速下降 B. 拉弓射箭 C. 渔网散开落下 D. 滑板车滑上坡顶
【答案】D
【解析】A．热气球匀速下降，质量不变，速度不变，动能不变，高度减小，重力势能减小，所以不动能转化为重力势能，故A不符合题意；
B．拉弓射箭时，弓的弹性形变程度逐渐减小，弹性势能减小；箭由静止变为运动，动能增大，弹性势能转化为动能，故B不符合题意；
C．渔网散开落下，质量不变，高度减小，重力势能减小，速度增大，动能增大，重力势能转化为动能，故C不符合题意；
D．滑板车滑上坡顶，质量不变，高度增大，重力势能增大，速度减小，动能减小，动能转化为重力势能，故D符合题意。故选D。
14. 苏翊鸣在2022年北京冬奥会单板滑雪男子大跳台比赛中夺得金牌，如图所示为运动员在空中运动的轨迹，图中a、c两处等高，若不计空气阻力，下列说法正确的是（ ）
A. 运动员从a处到b处重力势能转化为动能
B. 运动员在a处和c处的重力势能相等
C. 运动员在b处时的机械能最大
D. 运动员从b处到d处速度逐渐减小
【答案】B
【解析】A．若不计空气阻力，运动员从a处到b处的过程中，机械能守恒，运动员位置升高，重力势能增加，动能减小，减小的动能全部转化为重力势能，故A错误；
B．如图，a处和c处的高度相同，运动员的质量不变，因此运动员在a处和c处的重力势能相等，故B正确；
C．运动员运动过程中不计空气阻力，机械能守恒，因此运动员在b处时的机械能与其他各点的机械能相同，故C错误；
D．运动员从b处到d处的过程中，高度降低，重力势能减小，机械能守恒，因此减小的重力势能全部转化为动能，运动员的速度逐渐增大，故D错误。故选B。
15. 打篮球是很多同学喜爱的运动项目，某次打篮球过程中，篮球的部分运动轨迹如图所示。下列说法正确的是（ ）
A. 篮球经过相同高度的B、C两点时，机械能相等
B. 篮球第一次反弹后到达最高点D时，动能为0
C. 篮球经过B、E两点时，动能可能相等
D. 篮球在整个过程中机械能守恒
【答案】C
【解析】AD．由图可知，每次篮球反弹后到达的最高点都比上一次的最高点要低，说明篮球的机械能不断减小，因此在B点的机械能大于在C点的机械能，故AD错误；
B．由图可知，篮球在最高点时，竖直方向速度为0，但在水平方向上速度不为0，所以篮球第一次反弹后到达最高点时的动能不为0，故B错误；
C．篮球在B点的机械能大于在E点的机械能，由图可知，B点比E点高，所以B点的重力势能大于E点的重力势能，机械能是物体动能和势能的总和，因此在B点的动能可能等于在E点的动能，故C正确。故选C。
16. 在北京冬奥会自由式滑雪空中技巧女子个人项目决赛中，辽宁运动员徐梦桃勇夺冠军。如图所示，在她滑行过程中，下列说法正确的是（ ）
A.A点时不具有机械能
B.从A点滑行到C点的过程中重力不断变大
C.滑雪板底面比较光滑是为了增大滑行时与雪面的摩擦
D.在B点的速度大于与它高度相同的D点的速度
【答案】D
【解析】A．在A点时，虽然静止，但是由于高度因此具有重力势能，所以具有机械能，故A错误；
B．根据G＝mg，在滑行的过程中，运动员的质量不变，故重力不变，故B错误；
C．滑雪板底面比较光滑是为了减小接触面粗糙程度来减小摩擦，故C错误；
D．若空气阻力不可忽略，运动员整个运动过程中机械能减小，BD两点高度相同，重力势能相同，因此动能减小，运动员的质量不变，所以在B点的速度大于与它高度相同的D点的速度，故D正确。故选D。
17. 如图所示，物理项目化学习小组在空旷的室外测试某型号无人机负重飞行能力。测试时将重的物体固定在无人机上，并控制无人机完成以的速度匀速上升、在空中悬停、以的速度匀速下降三个阶段的测试项目，同时利用系统软件记录多次测量的相关信息，并做出测评报告。下列说法中（ ）
①匀速上升阶段，物体相对于地面是运动的
②匀速上升阶段，物体的机械能不变
③匀速下降阶段，物体的重力势能转化为动能
④物体匀速下降阶段的动能小于匀速上升阶段的动能
A. 只有①③正确B. 只有②④正确
C. 只有①④正确D. 只有①②③正确
【答案】C
【解析】①匀速上升阶段，物体相对于地面的位置发生了变化，故物体相对于地面是运动的，故①符合题意；
②匀速上升阶段，物体的质量不变，速度不变，动能不变，高度变大，重力势能变大，故机械能变大，故②不符合题意；
③匀速下降阶段，速度不变，动能不变，因高度变小，重力势能变小，物体的重力势能没有转化为动能，故③不符合题意；
④根据已知条件，物体匀速上升的速度大于下降的速度，故物体匀速上升时的动能大，即物体匀速下降阶段的动能小于匀速上升阶段的动能，故④符合题意。
故ABD不符合题意，C符合题意。故选C。
18．（2023四川南充）体育课上小唐同学进行传接排球训练，他将球斜向上抛出，球的运动轨迹如图所示，a、b、c、d为轨迹上的点，其中a、c两点高度相同，不计空气阻力，则球在a点的机械能________d点机械能（选填“大于”、“小于”、“等于”）；球在a、b、c、d四点中______点的重力势能最大。
【答案】等于 b
【解析】因为不计空气阻力，所以小球整个运动过程机械能守恒。因此小球在a点的机械能等于d点机械能。重力势能与物体的质量和高度有关，在质量一定时，高度越大，重力势能越大，所以b点的重力势能最大。
行驶里程
行驶时间
油耗
不走快速路
9.1km
30min
9.0L/100km
走快速路
14.0km
20min
5.5L/100km