15-4-5机械能及其转化 专题-答案.doc

第十五章功和机械能 编辑：张祥恩机械能及其转化一、实验探究专题1.小红猜想动能的大小可能与物体质量和运动速度有关，于是设计了如图甲、乙所示的实验，探究动能的大小与哪些因素有关。（1）让质量相同的两个小球沿同一光滑斜面分别从A处和B处开始向下运动，然后与放在水平面上的纸盒相碰，纸盒在水平面上移动一段距离后静止，如图甲所示。（2）让不同质量的两个小球沿同一光滑斜面分别从B处开始向下运动，然后与放在水平面上的纸盒相碰，纸盒在水平面上移动一段距离后静止，如图乙所示。上述甲、乙两组实验中：乙图中让不同质量的两个小球从同一高度滚下的目的是两球到达水平面时，具有相同的 。选用图甲探究的是动能与 的关系，理由是：两球 相等；得出的结论是： 。选用图乙探究的是动能与 的关系，得出的结论是： 。物理研究方法有许多，如等效替代法、类比法、对比法、控制变量法；本实验中运用了两种研究方法，一是 法；二是转换法，就是用_来表示小球动能的大小。请你列举一个使用转换法的例子：_。(3)质量和速度谁对动能的影响较大呢?小文所在的物理兴趣小组借助速度传感器和其他仪器得出了两组数据如表一和表二所示。 表一(钢球撞击时的速度为v=8cms) 表二(钢球质量为m：100g)分析这两组数据可以得出：_对物体的动能影响较大依据是_ _。答案 （2） 速度；运动速度；质量；物体质量一定时，运动速度越大，动能越大质量；运动速度一定时，物体质量越大，动能越大。控制变量法。纸盒移动的距离长短通过看到乒乓球跳动而知道音叉在振动(或填“看到吸引的曲别针的多少而知道电磁铁磁性强弱”、“温度计示数升高得多的，说明那个容器中的液体吸收热量多”等。本题为开放题，只要正确，均给分)。(3) 速度 ; 质量增加一倍，动能增加为原来的两倍速度增加一倍，动能增加为原来的四倍或质量和速度增加相同的倍数，速度对动能大小的变化影响较大。2.小明骑自行车上学途中，要经过一段上坡路他思考：物体冲上斜坡的最大距离可能与哪些因素有关呢?(1)他发现车子的初始速度越大，冲上斜坡的最大距离就越长这是因为车子的初始速度越大，它的初始动能也越大，上坡过程中增加的_就越大(2)他进而又提出两个猜想：猜想一：物体冲上斜坡的最大距离可能与物体的质量大小有关；猜想二：物体冲上斜坡的最大距离可能与斜坡的倾角大小有关为了验证猜想一，他将与水平面平滑连接的长木板以一定的倾角固定，如图甲所示实验时为了让不同质量的小木块以相同的初始速度滑上长木板，请你在甲图中的虚线框内为小明设计一实验装置，并说明使用该装置进行实验时的操作要点：_ 图甲 图乙小明发现当不同质量的木块以相同初始速度滑上长木板时，向上滑行的最大距离均相同这说明猜想一是_(选填“正确”或“错误”)的在验证猜想二的实验中，小明让一木块以相同的初始速度分别滑上不同倾角的长木板，测得的数据记录如下表：实验次数12345木板倾角1030537585向上滑行的最大距离s/m050040036039043 根据表中数据，请在图乙中描点作出s图象由图象可知木块向上滑行的最大距离s与倾角的定性关系是_。答案：3. 在生活、生产中我们常遇到下面事例：打夯时夯锤被高高抛起又下落，砸在工作面上；打桩机打桩时重锤被高高拉起又下落，打在桩面上（1）请你再举一个类似的事例：_。（2）这些事例涉及到的共同物理知识是：_。（3）小军看到打桩机，思考“重锤对地面打击力的大小与什么因素有关”的问题，并提出：猜想一：打击力的大小与重锤的质量有关。请你另提出一个猜想二：打击力的大小与_有关。（4）小军找来排球和足球模拟“打桩”来验证猜想一。设计实验方案如下：a用台秤分别称出排球和足球质量m1、m2。b在光滑平整的地板上放一张白纸，在白纸上叠放一张复写纸。将排球从纸的正上方一定高度静止下落，排球打在复写纸上，在白纸上留下打击的复写印迹。记为“印迹1”c换用足球从另一高度落下，重作上面的实验。得到足球打击的“印迹2”d .如何利用台称较准确地测出排球和足球的打击力F1、F2的大小？小军有点为难，请你完成测出F1、F2的方案：_。（5）请对小军的实验方案作出评估：_ _.（1）铁匠用铁锤打铁或者举起石头砸地面等（2分）（2）重力做功或重力势能转化为动能等（2分）（3）下落高度或物体的速度（1分）（4）把“印迹1”放在台称上，再将排球放在“印迹1”上，用力向下压排球，使排球的形变与印迹1重合，读出此时台称的示数，即为F1。用同样的方法测量F2（3分）（5）没有控制两球下落的高度相同；没有进行多次测量等。（2分）4.在探究物体的重力势能大小与哪些因素有关的实验中，三个相同的木桩被从空中静止释放的铁块撞击，陷入沙坑中的情况如图所示在此实验中：（1）我们是通过观察_来比较各铁块重力势能的大小；（2）若A、B两铁块质量相等，则两铁块下落高度的关系是hA hB；若A、C两铁块下落的高度相等，则两铁块质量关系是mA mC；（3）实验得出的结论是：物体重力势能的大小与 有关（1）木桩陷入沙坑的深度（2）hAhB； mAmB（3）物体的质量和高度二、选择题1.下列加点的物体中，具有弹性势能的是（ A ）A弓开如满月 B箭去似流星 c云来云又往 D蜻蜓立杆头2.如图所示，一根不可伸长的细绳一端固定在O点，另一端系一小球，O点的正下方固定有一根钉子P。位置1在O点的正下方，位置3与A点等高，位置5是A与l之间的某点，位置2是l与3之间的某点，位置4是高于3的某点。不考虑空气阻力，小球从A点静止释放（ D ）A第一次过位置l后最高能到达位置2B第一次过位置l后最高能到达位置4C第二次过位置1后最高能到达位置5D第二次过位置l后最高能到达位置A3.一物体沿固定的粗糙斜面匀速下滑，物体在下滑的过程中 （ B ） A动能不变，势能减小，机械能不变 B动能不变，势能减小，机械能减小 C动能增大，势能减小，机械能不变 D动能增大，势能减小，机械能减小4.如图所示，钢珠沿竖直平面上的光滑轨道abcd从a点运动到d点，钢珠（ A ） A通过d时的速度比通过c时大 B在c点比在b点的重力势能小 C从a运动到b的过程中，动能转化为重力势能 D从b运动到c的过程中，机械能转化为重力势能5. 下面的四幅图中属于动能转化为重力势能的是 （ C ）6.如图是跳水运动员跳板跳水时的情景，从运动员腾空跳起向上运动后再向下落入水中，若不计空气阻力，则在整个过程中 （ C ）A、运动员的动能一直增大，机械能不变B、运动员的重力势能一直减小，机械能减小C、运动员的动能先减小后增大，机械能不变D、运动员的重力势能先减小后增大，机械能增大7.1964年人类制成了世界上第一盏用海浪发电的航标灯。它的气室示意图如图所示，其工作原理是利用海浪上下起伏的力量将空气吸入气室，压缩后再推入工作室，然后推动涡轮机带动发电机发电。那么 ( D )A当海水下降时，阀门K1开启，阀门K2关闭B当海水上升时，阀门K1关闭，阀门K2开启C航标灯消耗的电能是空气的机械能转化来的D航标灯消耗的电能是海水的机械能转化来的8.如图所示的事例中，物体机械能增加的是（ A ）9.掉在水平地面上的弹性小球会跳起，而且弹跳的高度会越来越低。图示是小球弹跳的频闪照片，小球在1、2位置的高度一样。下面说法正确的是（ ）.小球在1、2位置的动能相同，机械能也相同.小球在1、2位置的动能相同，2位置的机械能较小 .小球在1、2位置的机械能相同，2位置的动能较小.小球在2位置的动能较小，机械能也较小10.如图，先用绳子把一个铁锁悬挂起来，然后把铁锁拿近到自己的鼻子，松手后，铁锁向前摆动又摆回来。有关铁锁在摆动过程中的能量转化，下列说法正确的是 （ ）A铁锁回摆后能碰到鼻子，因为铁锁的机械能始终不变B铁锁下降过程中，重力势能转化为动能C铁锁上升到最高点，重力势能最小D铁锁下降到最低点，动能最小11.一位司机驾驶大货车在某路段由于超速行驶被警察拦住，警察对司机说：“先生，刚才你的车速为70kmh，超速了。”这司机不满地说：“为什么小车的限速为80kmh，而大车的限速却为60kmh，不合理!，从以上对话可知，这司机显然没有理解动能跟下列哪组物理量有关 （ C ） A跟速度和时间有关 B跟速度和路程有关 C跟速度和质量有关 D跟质量和时间有关12.一个小球由静止从光滑曲面的顶端自由滑下，若它在顶端的重力势能为55焦耳，则滑到底端的动能是（ C ）A、45焦耳 B、50焦耳 C、55焦耳 D、60焦耳13.(多选)洒水车在水平公路上匀速行驶，行驶中不断洒水，在此过程中洒水车（ B C ）A. 动能不变B. 动能减小 C. 机械能减小 D. 机械能不变14.(多选)如图所示，是一种叫做蹦极的游戏。游戏者将一根有弹性的绳子一端系在身上，另一端固定在高处，从高处跳下。图中A点是弹性绳自然下垂时绳下端的位置，C点是他所到达的最低点的位置。对于他离开跳台至最低点的过程，下面说法正确的是（ ACD ） A他的重力势能一直在减小 B.绳的弹性势能一直在减小 C他的动能在前一段时间在增加，后一段时间在减小 D在最低点，重力势能减小到最小，动能为零，绳的弹性势能最大。三、简答题1(09沈阳)如图所示，小雨在公园里滑滑梯，他分别沿三条长短不同的路径滑到地面。在不考虑摩擦和空气阻力的情况下，他到达滑梯最底端时的速度是相同的，请解释原因。答：滑梯的高度一定，小雨的质量一定，所以小雨下滑前的重力势能一定，因为不计摩擦和空气阻力，沿不同路径下滑时小雨的重力势能全部转化为动能，所以到达滑梯最低端时小雨的动能相同，速度相同。2.“蹦床”是2008年北京奥运会的比赛项目。“蹦床”的床面弹性很大，运动员可在上面反复弹跳。从高空落下的运动员刚好与水平床面接触的点为A点，能到达的最低点为B点，运动员从A点到B点的运动过程中速度先变大后变小，请分析并说明其原因。答案：运动员从A点运动到B点过程中，重力不变，受到向上的弹力越来越大(1分)；弹力 小于重力时，运动员所受合力方向向下，且合力方向与速度方向相同，运动员速度越来越大(1分)；当弹力增大到大于重力时，运动员所受合力方向向上，合力方向与速度方向相反，运动员速度越来越小(1分)。所以运动员的速度先变大后变小。3.从自来水管的水龙头中流出来的水。在水流不散开的情况下，越向下流水流越粗还是越细?请解释这一现象 答案：水流越细(2分) 因为，在水向下流的过程中水的重力势能转化为动能，(1分)因此越往下流速度越快又由于水的流量(单位时间出水体积)是一定的，所以在流速加快的情况下水柱会变得越来越细(1分)4.在空气阻力不计的情况下，一只皮球从高处由静止下落，被地面弹起后不能再回到原来的高度，在整个过程中：（1）分析皮球从高处下落到接触地面过程中机械能的转化情况。（2）分析皮球不能回到原来高度的原因。 答：（1）皮球从高处下落时，重力势能转化为动能，接触地面到发生形变时，动能主要转化为球的弹性势能。 （2）球与地面碰撞时做功部分机械能转化为内能，机械能的总量不断减少，所以高度越来越低。不能回到原来高度。5. 如图所示，上海“明珠线”某轻轨车车站的设计方案与站台连接的轨道有一定的坡度。请你从节能的角度，分析这种设计的优点。答：进站时，火车动能转化为重力势能，可减小制动力；出站时，火车重力势能转化为动能，可减小驱动力。6. 如图所示是撑竿跳高运动员比赛时的照片女子撑竿跳高的世界纪录接近5m，比普通跳高的纪录高得多，这是为什么？请你用学过的物理知识进行解释 答:运动员助跑起跳时把动能转化为竿的弹性势能，（1分）跳起后，竿的弹性势能又转化为运动员的重力势能，（