人教版（2024）第4节 机械能及其转化同步训练题

这是一份人教版（2024）第4节 机械能及其转化同步训练题，共13页。试卷主要包含了选择题，填空题，实验探究题，计算题，简答题，科普阅读题，综合题等内容，欢迎下载使用。
一、选择题
1．下列过程中属于弹性势能转化为动能的是（）
A．熟透的苹果从树上落下B．弹簧枪将“子弹”射出
C．蹦极者落下拉紧橡皮绳D．秋千由低处摆向高处
2．下列过程中，属于弹性势能转化为动能的是 〔 〕
A．推开弹簧门的过程
B．用力拉长弹弓橡皮条的过程
C．弹簧枪将“子弹”射出去的过程
D．跳水运动员将跳板踏弯的过程
3．如图是一个光滑的轨道。某只小球从轨道的O点出发，由静止开始下滑，小球始终没有离开轨道，你认为小球最远可以运动到( )
A．a点B．b点C．c点D．d点
4．为了发展全民体育运动，深圳不断完善健身设施。小丽和家人来到社区健身房，见到了琳琅满目的健身器材。如图，使用健腹轮时可将膝盖跪在地垫上，双手先紧握健腹轮手柄（状态1），再向前推动健腹轮至身体与地面相平，稍停数秒（状态2），然后收回归位，反复操作。则从状态1到状态2的过程中（ ）
A．人的重力势能减小，健腹轮的重力势能增加
B．健腹轮的动能先增大后减小
C．人和健腹轮的总机械能守恒
D．人受到的重力做的功，全部转化为健腹轮的动能
5．荡秋千是中小学生喜欢的游戏，如图甲为荡秋千的简化模型。小球经过A、B、C三点的能量如图乙所示，下列说法正确的是（ ）
A．小球可能先经过C点后经过B点B．小球在C点的高度比B点的大
C．小球经过A点的速度比B点的大D．小球运动过程中，机械能守恒
6．2024年1月29日，世界首款四座氢内燃飞机原型机成功首飞。如图所示，正在匀速升空的原型机（ ）
A．所受空气的浮力等于自身重力
B．机舱外的大气压强越来越大
C．机翼上方的空气流速比下方的大
D．匀速升空时机械能不变
7．荡秋千运动在我国已有几千年的历史，在摇摆过程中通过不断重复的站立下蹲使秋千越荡越高，在荡秋千过程中，下列说法正确的是（不考虑秋千重绳子重力）（ ）
A．在越荡越高的过程中人消耗化学能转化为人的机械能
B．在从最高点到最低点的过程中机械能守恒
C．在最高点绳子突然断开人将保持静止状态
D．在荡秋千的过程中人总有一点受力平衡
8．如图所示，是探究“动能的大小与什么因素有关？”实验的示意图．小球从a处滚下，在c处与小木块碰撞，并与小木块共同运动到d处停下．下面的一些判断正确的是（ ）
A．从a到b，小球的势能不变，动能增大
B．从b到c，小球的势能增大，动能增大
C．到达c处，小球的势能最小，动能最大
D．到达d处，小球的动能为零，小木块的动能最大
二、填空题
9．如图所示是科技馆里“最速降线”的示意图。两条光滑轨道，一条为直道，一条为弧形弯道，将甲、乙两个完全相同的小球同时从两个轨道的同一高度A由静止释放，弧形轨道上的乙球先到达终点B，若两个轨道均与粗糙程度相同的水平轨道相连，则两个小球在水平轨道上运动的距离 （选填“相同”或“不相同”），你判断的依据是 。
10．将小球从高处水平抛出，若小球刚抛出时的动能为30 J，则它刚接触地面时的动能 (选填“大于”“小于”或“等于”)30 J。(不计空气阻力)
11．如图所示，小磊分别沿三条路径从滑梯同一高度处自由滑到水平地面，在不考虑空气阻力和摩擦的情况下，此过程中小磊的机械能是 （填“守恒”或“不守恒”）的，他到达滑梯最底端时的速度 （填“相同”或“不相同”）。
12．如图所示的单摆，不考虑空气阻力的影响，小球将在ABC间不停地往复运动。小球从A运动到B的过程中，动能 （选填“增大”、“减小”或“不变”），机械能是 （选填“守恒”或“不守恒”）的。
13．2023年哈尔滨市中小学生足球比赛中，我区第五小学足球队以7：0的比分战胜对手，如图是小队员传球时的一段运动轨迹，其中足球在A点的重力势能 (选填“大于”“小于”或“等于”)在B点的重力势能。若不计空气阻力，足球在下落的过程中，重力势能转化为 能，此过程足球的机械能 (选填“变大”“变小”或“不变”)。
14．如图所示，橡皮筋两头分别固定在罐子两端，中间系一个钩码，就制成了一个“魔罐”.将魔罐在水平地面上滚出，橡皮筋的弹性势能 （填“变大”“不变”或“变小”）；魔罐能自动滚回来，滚回的过程中 能转化为 能。
三、实验探究题
15．2023年4月16日，全红婵在跳水世界杯比赛中夺得冠军。小梦在家观看跳水比赛时，发现弹跳的高度会影响运动员完成动作的难易程度。她想探究弹跳高度与哪些因素有关，并作出以下猜想：
猜想一：运动员弹跳高度与跳板的松紧程度有关；
猜想二：运动员弹跳高度与跳板的厚度有关；
猜想三：运动员弹跳高度与运动员的质量有关。
为验证上述猜想，小梦设计了如图所示的装置模拟跳板，装置组装步骤如下：
①将橡皮膜蒙在小号塑料盒上；
②在大号透明塑料杯杯底挖一个圆孔，将其倒扣在小号塑料盒上；
③将玻璃珠从圆孔处由静止释放，观察玻璃珠的弹跳高度。
（1）运动员能被跳板弹起，是将跳板的 能转化为运动员的动能。
（2）探究玻璃珠的弹跳高度与橡皮膜松紧程度的关系时，应保持玻璃珠的质量和 相同，改变 ，并观察玻璃珠的弹跳高度。
（3）接着小梦进一步探究玻璃珠弹跳高度与玻璃珠质量的关系，为了方便记录数据与分析，请你帮小梦设计出记录实验数据的表格 。
16．小华和小丽在观摩自行车比赛时看到运动员在转弯时，身体和自行车都是向弯道内侧倾斜的，如图所示：
（1）骑自行车转弯时，身体为什么要向弯道内侧倾斜呢？小华提出了疑问，一旁的小丽说：“要想转弯，必须受力，身体倾斜是为了给自行车一个向内侧转弯的力”。小华觉得小丽“要想转弯，必须受力”的观点很有道理，因为力是 物体运动状态的原因；
（2）我们平时骑自行车转弯时，身体的倾斜没有这么明显，可为什么比赛时选手倾斜得这么明显呢？且靠近内道的选手转弯时比外道选手倾斜得更明显，使骑行的自行车转弯倾斜的力的大小可能与哪些因素有关？由此小华和小丽提出了两种猜想：
猜想一：可能与骑行的速度有关；
猜想二：可能与圆弧形赛道的半径有关。
接着，小华和小丽一起设计实验，并在实验室里通过实验验证猜想一：他们把半径为0.5m的半圆轨道（左端连着横杆）通过横杆在。点与墙壁活动连接（能绕O点在竖直方向自由转动），让同一小钢球分别从弧面A、B、C三处自由滚下，如图所示，观察记录每次压力传感器达到的最大示数（注：小钢球到达最低点时的示数最大），记录如表：
实验中让同一小钢球分别从距离传感器表面不同高度的弧面A、B、C，三处自由滚下的目的是到达最低点的速度 （选填“相同”或“不同”），该实验可以得出的结论：在其他条件一定时，骑行的速度越大，使骑行的自行车转弯倾斜的力越 ；
（3）小球运动到最低点时受 力（选填“平衡”“非平衡”）；
（4）若要验证猜想二，应当让同一小球分别从 （选填“相同”或“不同”）半径的半圆轨道释放，且距离传感器高度相同，记录每次压力传感器达到的最大示数（不考虑小钢球与轨道之间的摩擦）若压力传感器的最大示数不同，这说明猜想二是 （选填“正确”或“错误”）；
（5）小华看到小钢球来回滚动，又想到：车间停电后，各种转轮过了一段时间才能陆续停止转动，可见转动物体有转动惯性。查阅相关资料得知：转动惯性大小在物理学中用转动惯量I表示。
物体可看作由n个微小部分组成，它们的质量分别为m1、m2、…mn，到某转动轴的距离分别为r1、r2、…rn，则该物体对该转动轴的转动惯量I=m1r12+m2r22+…mnrn2；
①图甲是一个质量为m的小球，用长为L的轻质硬杆（不计质量、不形变）连接到转轴MM'上，则它对这个轴的转动惯量是 （用m、L表示）；
②有一高为20cm、周长为62.8cm的均匀薄铁皮制空心圆筒（铁皮厚度远远小于圆筒半径）可绕转轴NN，转动，如图乙，若圆筒相对于转轴NN'的转动惯量I=4.8×10-3kg·m2，则铁皮的厚度为 mm（π取3.14，ρ铁=8g/cm3，此空计算结果小数点后保留两位）。
17．小宇骑车发现，不踩踏脚板，车也能滑行一段距离，他在不同的路面上多次尝试后猜想：车滑行的距离可能与路面的粗糙程度和速度有关。为探究其中的奥秘，他在水平桌面上搭成一斜面，用小球做实验，并用毛巾、棉布、木板等改变水平桌面的粗糙程。
（1）为了探究小球在水平面上的滑行距离与速度的关系：小宇应先后三次将小球从斜面的 （选填：“同一”或“不同”）高度处释放，比较小球在 （选填：“同一”或“不同”）粗糙面上滑行的路程。
（2）为探究小球滑行距离与水平面粗糙程度的关系：小宇应先后三次将小球从斜面上的 （选填：“同一”或“不同”）高度处释放；小宇认为，通过进一步推理可以得出结论：运动的物体如果不受阻力作用，物体将 。
（3）在上述（2）的三次实验中，若小球克服毛巾的摩擦力做的功为W1，小球克服木板的摩擦力做的功为W2，则W1 W2．（选填“＞”、“＜”或“=”）
（4）为了模拟研究汽车超速带来的安全隐患，小宇同学又设计了如图乙所示的探究实验：将A、B两个小球先后从同一装置，高分别为hA、hB的位置滚下（mA＜mB，hA＞hB），推动小木块运动一段距离后静止。同组的小红认为他这样设计实验得出的结论有问题，理由是： 。
18．如图，在“探究影响动能大小的因素”的实验中，让质量为m、2m的两个小球分别从带有凹槽的斜面上由静止开始运动，使木块滑动（虚线位置是木块滑动一段距离后停止的位置）。
（1）本实验研究的是影响 （填“小球”或“木块”）的动能大小的因素。使用带有凹槽的斜面比平板斜面更利于 ；
（2）图甲中的小球到达平面时速度为v1，图乙中的小球到达平面时速度为v2，则v1 v2，根据这两次实验可以探究动能大小跟 的关系；
（3）小球推动木块运动的过程中，小球和木块的机械能总和 （填“守恒”或”不守恒”）。
19．细心的小明在课后篮球活动中发现，传球时，篮球撞击地面后能准确反弹到远处队友手中。小明觉得好奇：篮球撞击地面后，反弹方向与哪些因素有关呢?与同学讨论后，提出了以下猜想：
猜想1：与篮球撞击地面时的入射方向有关；
猜想2：与地面的粗糙程度有关。
小明用弹性小球代替篮球，对小球撞击水平地面后的反弹方向进行探究，设计了如图(甲)所示的装置，每次都让弹性小球从压缩相同长度的相同弹簧下端，由静止弹出并撞击水平地面，分别改变水平地面的粗糙程度和小球的入射方向与水平地面的夹角α，测出小球反弹方向与水平地面的夹角β，记录数据如表：
（1）设计实验时，分别采用玻璃地面、木板地面和水泥地面，是为了改变 。
（2）分析实验数据可知，其他条件相同时，夹角α越大，夹角β越 。
（3）分析实验数据可知，猜想2是 (选填“正确”或“错误”)的。
（4）如图(乙)所示，某次小球从A位置入射到水平地面O位置后反弹，则 (选填“B”“C”或“D”)位置最有可能是小球反弹后经过的位置。
（5）小明分析发现，当α一定时，水平地面越光滑，β值与α越接近，他由此推理，如果水平地面与小球间没有摩擦，则β与α应 (选填“相等”或“不相等”)。
四、计算题
20．有甲、乙两个运动物体，甲的机械能为9J，乙的机械能为17J．已知甲的动能是乙的2倍，乙的势能是甲的3倍．求甲、乙物体的动能和势能分别是多少？
五、简答题
21．如图所示的网球掉到地上会跳起，但是越跳越低。试回答下面两个问题：
（1）网球从高处下落、触地变形、恢复形状反弹的三个连续过程中，机械能分别是怎么转化的?
（2）从能量转化角度分析网球为什么会越跳越低?
六、科普阅读题
22． 阅读材料，回答问题。
自由落体运动物体只在重力作用下由静止开始下落的运动，叫做自由落体运动，这种运动只在没有空气的空间才能发生，如图甲。在有空气的空间，如果空气阻力相对物体的重力比较小，可以忽略，物体的下落也可以近似地看作自由落体运动。
在相同位置，分别让不同质量的金属小球由静山开始下落，并用频闪照相机拍摄下小球运动的影像。频闪照相是让相机每隔相等的时间曝一次光，记录下不同时刻物体所处的位置。由于曝光时间间隔相等，因此，频闪照片既记录下了物体的位置，也记录下了物体运动的时间。
本实验所用频闪照相机曝光的时间间隔为Δt=0.1s，对小球所处位置的影像进行测量，记录相邻两个影像位置之间的距离如图乙所示(图中标注为1点是小球刚开始下落的位置)。
从高空下落的物体，速度越来越大，所受空气阻力也会随速度的增大而增大，因此物体下落一段距离后将以某一速度做匀速运动，通常把这个速度称为收尾速度。研究发现，相同环境条件下，空气对不同的球形物体的阻力大小与球的半径和速度都有关系。某次实验数据如下表。
（1）不计空气阻力情况下，在下落过程中，小球的速度 (选填“逐渐增大”“逐渐减小”或“保持不变”)；
（2）图甲中不同质量的羽毛和苹果下落时在同一时刻几乎都在同一位置，说明物体下落快慢与质量 (选填“有关”或“无关”)，下落的羽毛 (选填“受”或“不受”)浮力；
（3）生活中让质量相等的铁球和纸团同时从三楼由静止开始下落，发现两者下落时间不相等，原因是 (选填“铁球”或“纸团”)的空气阻力不可忽略， (选填“是”或“不是”)自由落体运动；
（4）图乙中从1点起小球下落的距离ℎ与对应时间平方t2的比值为490 (写单位)；
（5）在探究球形物体下落所受空气阻力与球半径、球收尾速度的关系时，得到数据如下表。分析表中数据可得定量关系：球形物体所受空气阻力f与球的半径r的平方成正比，与球的收尾速度v成 比；
（6）表格的空白处所缺数据应为 N。
七、综合题
23．如图所示，有一水平放置的铁板。一物块内含遥控电磁铁，电磁铁通电时与下方的铁板相互吸引。该物块一直在水平方向的拉力作用下向右运动。从物体经过M点开始计时，每经过相同时间记录物体的位置如图。物块内的电磁铁在MO段内处于断电状态，在OQ段内处于通电状态。已知铁板上各处的粗糙程度均相同，MP段拉力恒为F1，PQ段拉力恒为F2。物体在MO段和PQ段做匀速直线运动，在OP段做变速运动。（不计空气阻力）
（1）在MN和PQ两段，物体所受的摩擦力为f1和f2，则f1 f2（选填：“>”、“ ”、“ ”，“ ”，“ 小钢球初始位置
A
B
C
距压力传感器高度/m
0.5
0.4
0.3
压力传感器达到的最大示数/N
1.90
1.78
1.66
夹角α
20.0°
30.0°
45.0°
60.0°
70.0°
玻璃地面
25.5°
34.7°
49.2°
63.5°
72.8°
木板地面
28.6°
37.3°
51.6°
65.4°
74.1°
水泥地面
30.9°
39.2°
53.9°
67.5°
76.6°
小球编号
A
B
C
D
E
F
小球半径r(×10−3m)
0.5
0.5
0.5
1.0
1.5
3
小球收尾速度v(m/s)
16
32
40
16
40
20
小球受阻力f(N)
0.2
0.4
0.5
0.8
4.5

实验序号
橡皮膜松紧程度
玻璃珠的高度ℎ/m
玻璃珠的质量m/kg
玻璃珠的弹跳高度H/m
1




2




3