5.4 机械能 同步练习

第五章简单机械与功第4节机械能考点剖析1、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2、蹦极是一项深受年轻人喜爱的极限运动，如图所示是某位爱好者蹦极时的简化示意图，该爱好者体重是600N。弹性绳一端固定在O点，爱好者从O点自由下落，到A点处弹性绳自然伸直，C点是蹦极爱好者能到达的最低点（全程忽略空气阻力）。以下说法中正确的是（）A．爱好者在A点时其重力势能最大B．爱好者在B点时速度最大，受到非平衡力的作用C．爱好者在C点时处于平衡状态，所受弹力等于600ND．从B到C的过程中，爱好者减少的机械能等于弹性绳增加的弹性势能3、如图所示，运动员用弹簧拉力器锻炼身体时，将拉力器从原长逐渐缓慢拉伸到某一伸长状态（不超过弹性限度），下列说法正确的是（）A．未被拉伸的拉力器弹簧具有弹性势能B．在拉伸过程中，拉力器的弹簧产生的弹力逐渐变大C．拉力器被水平拉长的过程中，人对拉力器没有做功D．拉力器被水平拉长的过程中，手对拉力器的力大于拉力器对手的力4、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5、下列情境中，属于势能转化为动能的是（） A返回舱减速下降 B悬挂的铁锁上摆C魔罐能自动滚回来 D人造卫星由近地点向远地点运动6、“神舟十五号”由长征二号运载火箭发射升空。飞船加速上升时，它受到了（平衡力或非平衡力）作用，它的机械能逐渐，到达预定轨道后与天宫空间站对接成组合体（如图甲）。当空间站组合体在运行轨道上由近地点向远地点运行的过程中（如图乙），空间站组合体的动能（以上两空均填“增大”“减小”或“不变”）。7、如图所示，粗糙的弧形轨道竖直固定在水平面上，钢球从C点由静止释放，经过B点到达最低点O，然后到达另一侧与B点等高的点A时刚好速度为零。由O到A点过程中，能转化为重力势能，点的动能最大，从C点到B点的过程中，机械能的总量（选填“变大”、“变小”或“不变”）。8、让系于橡皮筋一端的小球，从O点的正下方由静止释放，分别经过a、b、c三点，如图甲所示。整个下落过程中，橡皮筋所受弹力F与小球下落高度h的关系如图乙所示，则小球从a运动到c的过程中，在点重力势能最大，当橡皮筋的伸长量最大时，小球的速度为0，此时小球处于状态（选填“平衡”或“非平衡”），b点时小球速度最大，则小球的重力为N。（不计空气阻力）9、如图是北京冬奥会上的高台滑雪项目。滑雪运动员沿斜坡从A点由静止自由滑下，到达B点后会沿曲线（选填“a”“b”或“c”）继续运动。假如运动员到达最高点时所有外力突然全部消失，你推测他将会，理由是：。10、如图所示为游乐园过山车的轨道示意图，过山车从高处加速滑下的过程中，轨道对车的支持力(选填“不”或“要”)做功，过山车重力势能(选填“增加”、“减少”或“不变”)。过关检测1、有人设想的“永动机”如图所示。下列对该装置开始转动后的分析正确的是()A．装置所具有的机械能始终不变B．如果没有能量补充，装置最终会停下来C．根据能量守恒定律，装置可以一直转动下去D．装置中小球的动能和重力势能不会相互转化2、乒乓球发球机在同一高度以相同的初速度朝不同方向分别发出a、b、c三个球，若不计空气阻力，则落到水平桌面时三者的速度大小关系是()A．va＞vb＞vc B．vb＞vc＞va C．va＞vc＞vb D．va＝vb＝vc3、如图所示，人造卫星沿椭圆形轨道地球运行，当卫星从远地点向近地点运动过程中，下列说法中正确的是（）A．动能逐渐增大，势能逐渐减小，机械能减小B．动能逐渐增大，势能逐渐减小，机械能不变C．势能逐渐减小，机械能减小D．动能逐渐增大，机械能增大4、如图所示，一名运动员在投掷铅球。铅球在b点离手，在c点运动位置最高，不计空气阻力，下列说法不正确的是（）A．从a点到b点的过程中，运动员对铅球做了功B．在b点到d点的过程中，铅球的机械能先增加后减少C．在c点到d点的过程中，铅球的重力势能减少D．铅球在c点时的动能不为零5、如图1所示，物体M静止在电梯底部，其上表面通过轻质弹簧与电梯顶部相连。M对电梯底部的压力用F表示，忽略M和电梯的形变，0~t1内，电梯静止，弹簧处于伸长状态，t1时刻后电梯由静止开始沿竖直方向运动。0~t4内，F随时间t变化的图线如图2所示，则（）A．t1∼t2内，电梯可能向上运动 B．t2∼t3内，M的机械能保持不变C．t3∼t4内，电梯的动能一定增大 D．t1∼t4内，弹簧的弹性势能不变6、如图，小芳设想利用升降台让球越弹越高。将球从M点竖直向下以某速度抛出，球经静止在位置a的台面反弹后，到达的最高点为N。经台面反弹后上升过程球的动能（选填“增大”“不变”“减小”），N比M高（选填“可能”“不可能”）。球从N点下降时，台面己升至合适的位置b并保持静止，球再次经反弹后，到达的最高点P比N高（选填“可能”“不可能”）。7、将皮球从离地某一高度O点处水平抛出，球落地后又弹起。它的部分运动轨迹如图所示。（1）皮球运动到D点时的机械能（选填“大于”“等于”或“小于”）运动到C点时的机械能。（2）若将皮球表面涂黑，则会在地面M、N两处留下两个黑色圆斑，其中M处的圆斑（选填“大于”“等于”或“小于”）N处的圆斑。8、如图，弹簧的左端固定，右端连接一个小球，把它们套在光滑的水平杆上，a是压缩弹簧后小球静止释放的位置，b是弹簧原长时小球的位置，c是小球到达最右端的位置。则小球从a运动到c的过程中，在（选填“a”、“b”或“c”）位置动能最大；从b到c的过程中，小球的动能转化为弹簧的，小球从a运动到b的过程机械能总量（选填“变大”、“变小”或“不变”）。9、如图是玩弹弓的情景．经验表明，橡皮筋拉得越长，同样的“子弹”射得越远，这说明橡皮筋的弹性势能与有关；若橡皮筋被拉的长度相同，而仅所用“子弹”的质量不同，则质量大的“子弹”射出的距离较小，原因是质量大的“子弹”射出时的（选填“A速度”、“B惯性”或“C动能”）小；如果不计空气的作用力，射出的“子弹”在空中飞行时，（选填“A势能”、“B动能”或“C机械能”）保持不变。10、沙湖是国家5A级旅游景区，有滑沙、骑驼、游泳等娱乐设施，其中沙滩越野吸引了众多游客参与．沙滩越野车质量为128kg。（g=10N/kg）（1）沙滩越野车受到的重力是多少牛？（2）一位质量为72kg的游客驾驶越野车在沙滩上前进时，四个车轮与沙滩的总接触面积约为500cm2，求行驶时越野车对地面的压强为多少帕？（3）说出游客驾驶越野车从沙坡最高位置冲下的过程中，动能、势能的变化情况。11、为控制疫情，我市市政管理部门配备了如图所示的消毒车按时对人流密集的主干道路进行消毒。消毒车罐体容积为4500L，空载质量约5000kg，轮胎与地面的总接触面积是1000cm2，发动机的额定功率约为95kW。（ρ药水=1.0×103kg/m3，g取10N/kg）(1)消毒车在水平地面上匀速行驶消毒时，具有的动能（选填“变大”、“变小”或“不变”）。(2)装满药水时，消毒车对水平地面的压强是多少？(3)当该车装满药水，在水平公路上以额定功率匀速行驶时，测得速度为10m/s，则发动机在2min内所做的功是多少？受到的阻力是多少？

第五章简单机械与功第4节机械能考点剖析1、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。2、蹦极是一项深受年轻人喜爱的极限运动，如图所示是某位爱好者蹦极时的简化示意图，该爱好者体重是600N。弹性绳一端固定在O点，爱好者从O点自由下落，到A点处弹性绳自然伸直，C点是蹦极爱好者能到达的最低点（全程忽略空气阻力）。以下说法中正确的是（）A．爱好者在A点时其重力势能最大B．爱好者在B点时速度最大，受到非平衡力的作用C．爱好者在C点时处于平衡状态，所受弹力等于600ND．从B到C的过程中，爱好者减少的机械能等于弹性绳增加的弹性势能【答案】D【解析】A．爱好者在A点时候的高度不是最大，在O点时的重力势能最大，故A错误；B．爱好者在B点时速度最大，重力与弹性绳的拉力大小相等，方向相反，作用在同一物体上，全程忽略空气阻力，故此时受平衡力的作用，故B错误；C．C点是蹦极爱好者能到达的最低点，爱好者受到的弹力大于爱好者的重力，所以所受弹力大于600N，故C错误；D．不计空气阻力，爱好者减少的机械能等于弹性绳增加的弹性势能，故D正确。故选D。3、如图所示，运动员用弹簧拉力器锻炼身体时，将拉力器从原长逐渐缓慢拉伸到某一伸长状态（不超过弹性限度），下列说法正确的是（）A．未被拉伸的拉力器弹簧具有弹性势能B．在拉伸过程中，拉力器的弹簧产生的弹力逐渐变大C．拉力器被水平拉长的过程中，人对拉力器没有做功D．拉力器被水平拉长的过程中，手对拉力器的力大于拉力器对手的力【答案】B【解析】A．未被拉伸的拉力器的弹簧没有发生弹性形变，不具有弹性势能，故A错误；B．在拉伸过程中，拉力器的弹簧形变程度变大，所产生的弹力逐渐变大，故B正确；C．在这一次锻炼过程中，对拉力器施加了力，弹簧在力的方向上通过了距离，因此运动员对拉力器做了功，故C错误；D．手对拉力器的力与拉力器对手的力是一对相互作用力，二力大小相等，故D错误。故选B。4、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。故选C。5、下列情境中，属于势能转化为动能的是（） A返回舱减速下降 B悬挂的铁锁上摆C魔罐能自动滚回来 D人造卫星由近地点向远地点运动【答案】C【解析】A．返回舱减速下降，速度减小，动能减小，高度下降，重力势能减小，所以不属于势能转化为动能，故A不符合题意；B．悬挂的铁锁上摆，高度升高，重力势能增大，速度减小，动能减小，所以是动能转化为重力势能，故B不符合题意；C．魔罐能自动滚回来，是魔罐中橡皮筋的弹性势能转化为动能，所以属于势能转化为动能，故C符合题意；D．人造卫星由近地点向远地点运动，速度减小，动能减小，离地球越来越远，重力势能增大，所以是动能转化为重力势能，故D不符合题意。故选C。6、“神舟十五号”由长征二号运载火箭发射升空。飞船加速上升时，它受到了（平衡力或非平衡力）作用，它的机械能逐渐，到达预定轨道后与天宫空间站对接成组合体（如图甲）。当空间站组合体在运行轨道上由近地点向远地点运行的过程中（如图乙），空间站组合体的动能（以上两空均填“增大”“减小”或“不变”）。【答案】非平衡力增大减小【解析】飞船加速上升时，速度大小改变，运动状态改变，处于非平衡状态，受非平衡力。质量不变，速度变大，则动能变大；同时高度变大，其重力势能变大；因机械能等于动能与势能的总和，所以它的机械能增大。当空间站组合体在运行轨道上由近地点向远地点运行的过程中（如图乙所示），空间站组合体速度减小，质量不变，它的动能减小。7、如图所示，粗糙的弧形轨道竖直固定在水平面上，钢球从C点由静止释放，经过B点到达最低点O，然后到达另一侧与B点等高的点A时刚好速度为零。由O到A点过程中，能转化为重力势能，点的动能最大，从C点到B点的过程中，机械能的总量（选填“变大”、“变小”或“不变”）。【答案】动O变小【解析】钢球由O点到A点的过程中，高度增大，重力势能增大，而动能减小，到A点刚好为0，所以是动能转化为重力势能的过程。钢球由C点静止释放，向下运动的过程中，高度减小，重力势能减小，转化为动能，O点时的重力势能最小，则动能最大。轨道是粗糙的，则钢球由C点到B点的过程中，需要克服摩擦做功，将部分机械能转化为内能，所以机械能的总量变小。8、让系于橡皮筋一端的小球，从O点的正下方由静止释放，分别经过a、b、c三点，如图甲所示。整个下落过程中，橡皮筋所受弹力F与小球下落高度h的关系如图乙所示，则小球从a运动到c的过程中，在点重力势能最大，当橡皮筋的伸长量最大时，小球的速度为0，此时小球处于状态（选填“平衡”或“非平衡”），b点时小球速度最大，则小球的重力为N。（不计空气阻力）【答案】a非平衡3【解析】小球从a运动到c的过程中，a点的高度最高，所以在a点小球的重力势能最大。小球下落到最低点，橡皮筋的伸长量最大，产生的弹力最大，弹力大于重力，小球受到的合力方向竖直向上，将会向上运动，所以此时小球处于非平衡状态。小球在下落的过程中，橡皮筋逐渐发生弹簧形变，橡皮筋产生的弹力由小变大，当重力大于弹力时小球受合力向下，小球加速下落；当弹力等于重力时，小球受到合力为0，速度达到最大，根据图乙可知，b点时的弹力与小球的重力相同；F与h的图像是一条直线，橡皮筋发生的是弹性形变，当弹力增大9N时，橡皮筋伸长为0.7m-0.4m＝0.3m；即橡皮筋每伸长0.1m，弹力就增大3N，所以在b点时，橡皮筋伸长量为0.1m，则弹力的大小为3N，即小球的重力为3N。9、如图是北京冬奥会上的高台滑雪项目。滑雪运动员沿斜坡从A点由静止自由滑下，到达B点后会沿曲线（选填“a”“b”或“c”）继续运动。假如运动员到达最高点时所有外力突然全部消失，你推测他将会，理由是：。【答案】c做匀速直线运动运动的物体不受力时，会保持匀速直线运动状态【解析】考虑摩擦和空气阻力，运动员的机械能不守恒，所以运动员在右侧所能到达的最高点应该低于A点的水平高度，故a、b曲线均是不可能的；c曲线的最高点低于A点，所以运动员到达B点后可能沿曲线c描述的路径继续运动。根据牛顿第一定律可知，物体不受外力作用时，原来静止的物体将永远保持静止状态，原来运动的物体将永远做匀速直线运动；运动员在最高点时，受到的力突然消失，则运动员不受任何外力作用，所以运动员将做匀速直线运动。10、如图所示为游乐园过山车的轨道示意图，过山车从高处加速滑下的过程中，轨道对车的支持力(选填“不”或“要”)做功，过山车重力势能(选填“增加”、“减少”或“不变”)。【答案】不减小【解析】过山车从高处加速滑下的过程中，受到的支持力的方向和运动方向垂直，没有在支持力的方向上通过距离，所以支持力不做功。过山车从高处加速滑下的过程中，质量不变，高度减小，所以重力势能减小。过关检测1、有人设想的“永动机”如图所示。下列对该装置开始转动后的分析正确的是()A．装置所具有的机械能始终不变B．如果没有能量补充，装置最终会停下来C．根据能量守恒定律，装置可以一直转动下去D．装置中小球的动能和重力势能不会相互转化【答案】B【解析】ABC．由于装置运转过程中需要克服摩擦做功，装置所具有的机械能会不断减小，如果没有能量补充，装置最终会停下来，故AC错误，B正确；D．装置中小球的动能和重力势能不断地发生相互转化，故D错误。故选B。2、乒乓球发球机在同一高度以相同的初速度朝不同方向分别发出a、b、c三个球，若不计空气阻力，则落到水平桌面时三者的速度大小关系是()A．va＞vb＞vc B．vb＞vc＞va C．va＞vc＞vb D．va＝vb＝vc【答案】D【解析】乒乓球发球机在同一高度以相同的初速度朝不同方向分别发出a、b、c三个球，由于高度和速度都相同，则机械能是相同的；不计空气阻力，三个小球的机械能是守恒的，所以三个小球到达桌面时的机械能相同，由于高度相同，重力势能相同，则动能相同，速度相同，故ABC不符合题意，D符合题意。故选D。3、如图所示，人造卫星沿椭圆形轨道地球运行，当卫星从远地点向近地点运动过程中，下列说法中正确的是（）A．动能逐渐增大，势能逐渐减小，机械能减小B．动能逐渐增大，势能逐渐减小，机械能不变C．势能逐渐减小，机械能减小D．动能逐渐增大，机械能增大【答案】B【解析】当卫星从远地点向近地点运动过程中，距离地面的高度减小，故重力势能减小，速度增大，动能增大，减小的重力势能转化为动能，故机械能不变。故ACD不符合题意，B符合题意。故选B。4、如图所示，一名运动员在投掷铅球。铅球在b点离手，在c点运动位置最高，不计空气阻力，下列说法不正确的是（）A．从a点到b点的过程中，运动员对铅球做了功B．在b点到d点的过程中，铅球的机械能先增加后减少C．在c点到d点的过程中，铅球的重力势能减少D．铅球在c点时的动能不为零【答案】B【解析】A．在a到b的过程中，铅球受到推力作用，且在推力方向上通过了距离，故运动员对铅球做了功，故A正确，不符合题意；B．不计空气阻力时，机械能守恒，所以在b到d的过程中，铅球的机械能不变，故B错误，符合题意；C．在c点到d点的过程中，铅球的质量不变，高度减小，重力势能减少，故C正确，不符合题意；D．铅球在c点时不是静止状态，有向前的速度，此时的动能不为零，故D正确，不符合题意。故选B。5、如图1所示，物体M静止在电梯底部，其上表面通过轻质弹簧与电梯顶部相连。M对电梯底部的压力用F表示，忽略M和电梯的形变，0~t1内，电梯静止，弹簧处于伸长状态，t1时刻后电梯由静止开始沿竖直方向运动。0~t4内，F随时间t变化的图线如图2所示，则（）A．t1∼t2内，电梯可能向上运动 B．t2∼t3内，M的机械能保持不变C．t3∼t4内，电梯的动能一定增大 D．t1∼t4内，弹簧的弹性势能不变【答案】D【解析】A．物体M静止在电梯底部，弹簧处于伸长状态，0~t1内，电梯静止，物体也静止，受力平衡，则受到重力G、电梯的支持力F支和弹簧的拉力F拉；由于压力F2与支持力F支是相互作用力，大小是相等的，则有G=F2+F拉；当t1~t2内，压力变为小于F2的F1，弹力和重力不变，此时G>F1+F拉，则物体受力不平衡，由静止变为运动，速度变大了，则运动方向与较大的力方向相同，说明电梯是向下加速运动，故A不符合题意；B．t2~t3内，压力恢复到静止时的大小，说明受力平衡，因而是匀速下降，动能不变，而重力势能减小，机械能减小，故B不符合题意；C．t3~t4内，压力F3大于F2，此时G<F3+F拉，电梯向下则是减速运动，动能减小；如果向上运动，则是加速运动，动能增大，故C错误的；D．由于忽略M和电梯的形变，因而弹簧的长度始终不变，形变大小不变，所以弹簧的弹性势能不变，故D正确。故选D。6、如图，小芳设想利用升降台让球越弹越高。将球从M点竖直向下以某速度抛出，球经静止在位置a的台面反弹后，到达的最高点为N。经台面反弹后上升过程球的动能（选填“增大”“不变”“减小”），N比M高（选填“可能”“不可能”）。球从N点下降时，台面己升至合适的位置b并保持静止，球再次经反弹后，到达的最高点P比N高（选填“可能”“不可能”）。【答案】①减小；②可能；③不可能。【解析】球经台面反弹后上升的过程中，质量不变，速度变小，高度升高，动能减小，重力势能增大，动能转化为重力势能。球以一定速度从M点抛出，下降过程，重力势能转化为动能，动能增大；球接触台面的过程，动能转化为弹性势能及内能；反弹过程，弹性势能转化为动能，但此时的动能比接触台面时的动能小；上升过程，动能转化为重力势能，到达M点时，重力势能与下降时相同，动能一定比下降时的小，但不一定为0，那么球仍可向上升，直到速度为0，所以N可能比M高。小球从N点下降时，初速度为0，与台面接触的过程，有部分机械能转化内能，则再次上升过程，速度为0时，高度小于N点。7、将皮球从离地某一高度O点处水平抛出，球落地后又弹起。它的部分运动轨迹如图所示。（1）皮球运动到D点时的机械能（选填“大于”“等于”或“小于”）运动到C点时的机械能。（2）若将皮球表面涂黑，则会在地面M、N两处留下两个黑色圆斑，其中M处的圆斑（选填“大于”“等于”或“小于”）N处的圆斑。【答案】小于大于【解析】由于皮球在运动过程中受到空气阻力的作用，所以机械能会变小，从C点到D点的过程中，D点时皮球的机械能小于C点时的机械能。皮球从M点到N点，机械能减小，故皮球在M点的弹性势能大于N点的弹性势能，则表面涂黑的皮球在MN两点留下的黑色圆斑大小不相等，M点的圆斑较大。8、如图，弹簧的左端固定，右端连接一个小球，把它们套在光滑的水平杆上，a是压缩弹簧后小球静止释放的位置，b是弹簧原长时小球的位置，c是小球到达最右端的位置。则小球从a运动到c的过程中，在（选填“a”、“b”或“c”）位置动能最大；从b到c的过程中，小球的动能转化为弹簧的，小球从a运动到b的过程机械能总量（选填“变大”、“变小”或“不变”）。【答案】b弹性势能变大【解析】由题意可知，小球从a运动到b的过程中，弹簧的形变程度减小，其弹性势能减小，小球的速度变大，动能变大，弹簧的弹性势能转化为小球的动能，而小球的重力势能不变，所以小球的机械能总量变大；到达b点时，弹簧恢复原状，不计摩擦阻力，其弹性势能全部转化为小球的动能；再从b运动到c时，弹簧被拉伸，小球的动能再逐渐转化为弹簧的弹性势能，小球的动能会变小。因此，在b点时小球的动能最大。9、如图是玩弹弓的情景．经验表明，橡皮筋拉得越长，同样的“子弹”射得越远，这说明橡皮筋的弹性势能与有关；若橡皮筋被拉的长度相同，而仅所用“子弹”的质量不同，则质量大的“子弹”射出的距离较小，原因是质量大的“子弹”射出时的（选填“A速度”、“B惯性”或“C动能”）小；如果不计空气的作用力，射出的“子弹”在空中飞行时，（选填“A势能”、“B动能”或“C机械能”）保持不变。【答案】形变程度AC【解析】橡皮筋拉得越长，同样的“子弹”射得越远，橡皮筋对“子弹”做的功越多，橡皮筋具有的弹性势能越大，这说明橡皮筋的弹性势能与形变程度有关；若橡皮筋被拉的长度相同，说明弹性势能相同，转化得到相同的动能，动能与质量和速度有关，质量大的速度小，质量大的“子弹”射出的距离较小，就是因为质量大的“子弹”射出时的速度小；如果不计空气的作用力，射出的“子弹”在空中飞行时，机械能守恒。10、沙湖是国家5A级旅游景区，有滑沙、骑驼、游泳等娱乐设施，其中沙滩越野吸引了众多游客参与．沙滩越野车质量为128kg。（g=10N/kg）（1）沙滩越野车受到的重力是多少牛？（2）一位质量为72kg的游客驾驶越野车在沙滩上前进时，四个车轮与沙滩的总