2026秋浙教版科学九上 【核心素养】专题提升3 机械能的转化

第二章能的转化与能量守恒专题提升3机械能的转化点睛大招一、功率的变形公式P=Fv是机械功率公式，适用于力与运动结合的功率计算，比通用式P=W/t更高效。二、势能和动能相互转化的最值问题只受重力的情况下，高度最高，重力势能最大，动能最小;速度最大，动能最大，重力势能最小。三、机械能守恒注意速度最值时受力的平衡点，动能受重力势能和弹性勢能的双重影响。专题提升一、功率的变形公式1．小金买了一辆按新国标生产的电动自行车（如图），部分参数如表所示。已知小金质量是60千克，假定电动自行车在行驶过程中受到的阻力始终为总重的0.08倍。请回答：项目参数最高车速（千米/小时）25整车质量（千克）40电动自行车最大功率（瓦）400（1）小金在水平公路上骑电动自行车，匀速行驶10千米过程中，克服阻力做了多少功？（2）若小金骑行过程中电动车以最大功率输出，匀速行驶时的车速为多少？2．2024年2月，“空中出租车”电动垂直起降航空器（eVTOL）“盛世龙”从广东深圳蛇口邮轮母港起飞，降落在珠海九洲港码头，这是全球首例用eVTOL进行的跨海跨城飞行。“空中出租车”是新一代的纯电动低空飞行航空器，它无需传统机场和跑道，能像直升机一样垂直起飞，在空中转换成固定翼飞行模式，如传统大飞机一样高速巡航。“盛世龙”的这次成功飞行，意味着深圳至珠海单程2.5至3h的地面车程，可以缩短到20min。eVTOL“盛世龙”可载5人，满载起飞质量为2t，巡航速度最快可达200km/h，预计将于2026年开启载人飞行。（1）“盛世龙”以最快巡航速度飞行至珠海港码头（约66km）需要多少小时？（2）若“盛世龙”起飞质量为1.5t，以20m/s的速度竖直向上匀速上升，所受升力为多少？若不计空气阻力，则“盛世龙”的功率至少是多少瓦？3．某新型太阳能汽车，动力由安装在车顶的电池板收集的太阳能提供。汽车（包括乘务人员）的质量为1.5t。汽车在水平的路面上匀速直线行驶时所受的阻力为车重的0.02倍。汽车在水平路面上以恒定功率做直线运动时，其速度和时间的关系如图所示。（1）汽车在水平路面上匀速直线行驶过程中产生的牵引力为N。（2）汽车在水平路面上匀速直线运动时，牵引力做功的功率为多少？（3）图像中0～20秒，汽车牵引力做了多少功？4．为了提高快递配送效率，某公司使用如图所示的物流机器人完成最后三公里的快速智能配送。该物流机器人空载时质量为350kg，最大承载质量为150kg，匀速行驶时所受阻力是重力的0.2倍，牵引力做功的功率恒为2.1kW。计算（g＝10N/kg）：（1）当物流机器人未装载货物匀速行驶时的牵引力是多少牛。（2）当物流机器人未装载货物匀速行驶时的速度大小。（3）某一次机器人装载货物在平直道路上匀速行驶最后3km，用时20min，计算货物的质量及机器人克服阻力所做的功。二、势能和动能相互转化的最值问题5．如图所示为我国运动员在往届冬奥会上参加不同比赛项目时顽强拼搏的英姿。下列说法中错误的是（）A．甲图中：速度滑冰运动员在水平冰道上加速冲刺的过程中，其机械能增加 B．乙图中：自由滑雪空中技巧运动员在空中下落的过程中，其重力势能逐渐减少 C．丙图中：越野滑雪运动员在斜坡上匀速向下滑行的过程中，其机械能逐渐减少 D．丁图中：运动员将冰壶推出后，人不再对冰壶做功，冰壶的机械能保持不变6．小明用力斜向下将篮球掷向地面，篮球碰到地面后斜向上反弹，篮球在运动过程中经过A、B两点，如图所示。从A到B的过程中，下列数据可能正确的是（）篮球位置AB动能/Jab重力势能/J610A．a＝4b＝0 B．a＝5b＝2 C．a＝6b＝0 D．a＝7b＝27．完全相同的甲、乙两个小球，分别用轻细绳、橡皮条系在同一高度的O点，都从与O点等高的位置由静止开始释放（如图所示），当两球到达悬点正下方点时，皮条长度恰好与细绳长度相等，以下说法正确的是（）A．未释放时，甲小球的重力势能比乙大 B．未释放时，乙小球的重力势能比甲大 C．到达A点时，乙小球的动能比甲大 D．到达A点时，甲小球的动能比乙大8．中间有孔的一木块套在光滑杆上，用手将该木块按压至距桌面H0处，如图甲。松手后，木块将上升到最大高度H，如图乙。若忽略空气阻力，则下列说法不正确的是（）A．木块接触弹簧后下降过程中，木块重力势能一直减小 B．木块接触弹簧后下降过程中，弹簧的弹性势能增大 C．松手后木块上升过程中，木块的重力势能一直增大 D．松手后木块上升过程中，木块的动能先增大后减小，刚离开弹簧时动能最大9．如图AOB是光滑轨道，A点的高度H大于B点的高度h，让小球从A点由静止开始自由滑下，沿轨道AOB到达B点后离开（不计空气阻力）。小球从A点运动到O点的过程中的能量转化情况。小球离开B点后的运动轨迹最符合实际的是（选填“a”“b”“c”或“d”）；若小球到达运动轨迹最高点时所受的外力全部消失，则小球的运动状态是。（第9题图）（第10题图）10．图甲中过山车从A点出发，先后经过B、B1、C、D、E点；图乙是过山车在B、C、D、E点的动能和重力势能大小的示意图。（1）如图甲过山车在B1和D点具有相同的（填“重力势能”“动能”或“机械能”）。（2）如图乙所示，小科认为在D点动能和重力势能的总和应该大于在C点的动能，你是否同意他的观点？并说明理由：。三、机械能守恒11．随着科技的发展，无人机运输货物已经实现。如图为正在运输货物的无人机，下列说法正确的是（）A．无人机匀速上升过程中，货物的机械能一定增大 B．无人机匀速下降过程中，货物的重力势能可能不变 C．无人机在某一高度悬停时，货物的机械能一定为零 D．无人机水平匀速飞行过程中，货物的动能可能为零12．篮球运球是宁波市体育中考项目之一，其中投篮时可采用打击篮板进篮的方法，如图所示。忽略空气阻力，下列关于打板进篮的说法正确的是（）A．篮球抛出后向上运动，打板的一瞬间，篮球的动能最大 B．篮球打板进篮筐的过程中，篮球的能量没有损失 C．篮球离开篮筐下落到地面的过程中，球的机械能不变 D．篮球在地面上越弹越低，最终静止，说明能量消失，不符合能量守恒定律13．如图是一个弹性小球从台阶上以一定速度滚下的轨迹图，关于该过程说法合理的是（）A．运动过程中小球的机械能保持不变 B．整个过程中只发生了重力势能和动能之间的转化 C．整个过程中小球的重力势能一直在减小 D．小球均未与台阶接触情况下，位置4动能大于位置314．如图所示，关于单摆实验下列说法正确的是（）A．轻质细绳上悬挂一小球，从A点静止释放，运动到最低点B过程中，动能转化为重力势能B．小球运动到最高点C点一瞬间小球所受的力为一对平衡力 C．实验中发现小球每次摆动的最大高度越来越低，说明小球的机械能并不守恒D．当小球运动到最低点B点时，若绳子断裂，小球将竖直下落15．如图所示为游乐园中的“空中飞人”项目：甲静躺在水平放置的弹性垫上，乙从高处的跳板跳下，利用弹性垫的弹力作用将甲弹起。不计空气阻力，下列说法正确的是（）A．乙下落的过程中，动能减小 B．甲弹起上升的过程中，重力势能增大 C．整个过程中，甲的机械能始终不变 D．为提高甲弹起高度，可以减小乙的下落高度16．如图所示是一个乒乓球抛出后的部分运动轨迹，其中a、b、c为轨迹中的三个位置，a、b在同一高度，则下列说法中正确的是（）A．乒乓球在b点时的动能为零 B．乒乓球在b、c两点时的重力势能相等 C．乒乓球在a点的机械能一定大于在b点的机械能 D．在整个运动过程中，由于机械能守恒，所以a、b、c三点的机械能都相等17．如图1所示为惊险刺激的过山车，图2所示为模拟过山车的某一段，过山车从O处由静止滑下，沿轨道先后经过a、b、c、d、e、f，其中a与d等高、c与c等高。若过山车与轨道之间的摩擦力不能忽略，下列说法正确的是（）A．过山车在a点和d点的位置时，机械能相同 B．过山车经过b点时的机械能小于经过c点时的机械能 C．过山车经过c点时的速度大于经过e点时的速度 D．过山车从a到f的过程中，重力势能先增大后减小18．引体向上，两手用宽握距正握（掌心向前）单杠，略宽于肩；两脚离地，两臂自然下垂伸直。用背阔肌的收缩力量将身体竖直往上拉起，当下巴超过单杠时称为上升过程：然后逐渐放松背阔肌，让身体竖直下降，直到恢复完全下垂称为下降过程。不计空气阻力，下列说法正确的是（）A．上升过程杠对两手的支持力总大于重力 B．上升和下降过程中杠对两手的支持力均等于重力 C．下降过程中人的机械能守恒 D．上升和下降过程中人的机械能均不守恒19．“反向蹦极”是一项比蹦极更刺激的运动。如图所示，弹性轻绳上端固定在O点，拉长后将下端固定在体验者身上，并与固定在地面上的扣环相连。打开扣环，人从A点由静止释放，像火箭一样被“竖直发射”，经B点上升到最高位置C点，在B点时速度最大。若不计空气的阻力，且绳子自然下垂的位置在C点下方。在B点时，人的重力（选填“＞”“＝”或“＜”）绳的拉力。从A运动到C的过程中，人的机械能（填写变化情况）。（不计空气阻力）20．如图所示为蹦极运动的简化示意图，弹性绳一端系在运动员双脚上，另一端固定在跳台O点，运动员由静止开始下落。A点是弹性绳自然下垂时绳下端的位置，B点时运动员受到的弹力等于重力，C点是运动员所能到达的最低点。从O点到A点，运动员的机械能（选填“增大”、“减小”或“不变”）；运动员在（选填“A”、“B”或“C”）点时的动能最大；运动员在A点的机械能大于C点的机械能是因为。（整个过程中忽略空气阻力，弹性绳自重不计）21．中国队在第38届蹦床世界锦标赛中一共获得了4枚金牌。如图为蹦床运动简化示意图，其中运动员在O点时速度为零，A点是蹦床不发生形变时的原位置，B点是运动员受到的重力与蹦床对运动员的弹力相等处，C点是运动员到达的最低点。若整个过程忽略空气阻力，则：（1）运动员在点时，动能达到最大值。（2）从C点到O点，运动员的机械能（填“保持不变”或“先增大后不变”）。（3）蹦床比赛要求运动员蹦起的高度至少为8m。有一名女运动员蹦起的高度为8m，那么体重比女运动员大的男运动员在蹦起高度也为8m时，他蹦起前的最低点相比于女运动员的最低点（填字母）。A．更低 B．更高 C．一样 D．无法判断22．蹦床运动有“空中芭蕾”之称，深受观众的喜爱。在2024年巴黎奥运会蹦床项目中，中国选手王梓赛、严浪宇分获银铜两枚奖牌。比赛时，运动员从蹦床反弹起来一定高度后，再完成空翻转体等技巧。如图所示，运动员从O处由静止开始下落到最低点C期间运动员用腿向下用力蹬蹦床，不考虑空气阻力及碰撞过程中能量损耗，他能反弹至比原先更高的位置。O：运动员静止下落处A：蹦床原位置B：蹦床对运动员的弹力与运动员的重力大小相等处C：运动员运动的最低点（1）运动员从O点下落至A点过程中，运动员的机械能（选填“守恒”或“不守恒”）；（2）运动员下落至（选填“A”、“B”或“C”）点时其动能达到最大值；（3）某次运动员下落至A点时的动能大小为E0，后反弹至比原先更高的位置，在反弹过程中向上经过A点时的动能大小为E1，请比较E0E1（选填“大于”、“小于”或“等于”）。第二章能的转化与能量守恒专题提升3机械能的转化点睛大招一、功率的变形公式P=Fv是机械功率公式，适用于力与运动结合的功率计算，比通用式P=W/t更高效。二、势能和动能相互转化的最值问题只受重力的情况下，高度最高，重力势能最大，动能最小;速度最大，动能最大，重力势能最小。三、机械能守恒注意速度最值时受力的平衡点，动能受重力势能和弹性勢能的双重影响。专题提升一、功率的变形公式1．小金买了一辆按新国标生产的电动自行车（如图），部分参数如表所示。已知小金质量是60千克，假定电动自行车在行驶过程中受到的阻力始终为总重的0.08倍。请回答：项目参数最高车速（千米/小时）25整车质量（千克）40电动自行车最大功率（瓦）400（1）小金在水平公路上骑电动自行车，匀速行驶10千米过程中，克服阻力做了多少功？（2）若小金骑行过程中电动车以最大功率输出，匀速行驶时的车速为多少？【答案】（1）匀速行驶10千米过程中克服阻力做的功为8×105J；（2）若小金骑行过程中电动车以最大功率输出，匀速行驶时的车速为5m/s。【分析】（1）根据电动自行车在水平骑行过程中受到的阻力始终为总重的0.08倍求出电动自行车受到的阻力，根据W＝fs求出克服阻力做的功；（2）根据二力平衡条件求出电动自行车的牵引力，利用P=W【解答】解：（1）由题意可知，小金和电动自行车的总重力：G＝mg＝（40kg+60kg）×10N/kg＝1000N，电动自行车受到的阻力：f＝0.08G＝0.08×1000N＝80N，克服阻力做的功：W＝fs＝80N×10×103m＝8×105J；（2）因为电动自行车做匀速直线运动，所以，由二力平衡条件可知，电动自行车的牵引力：F＝f＝80N，由P=Wt=答：（1）匀速行驶10千米过程中克服阻力做的功为8×105J；（2）若小金骑行过程中电动车以最大功率输出，匀速行驶时的车速为5m/s。【点评】本题考查重力公式、二力平衡条件、功和功率公式的应用，属于基础题。2．2024年2月，“空中出租车”电动垂直起降航空器（eVTOL）“盛世龙”从广东深圳蛇口邮轮母港起飞，降落在珠海九洲港码头，这是全球首例用eVTOL进行的跨海跨城飞行。“空中出租车”是新一代的纯电动低空飞行航空器，它无需传统机场和跑道，能像直升机一样垂直起飞，在空中转换成固定翼飞行模式，如传统大飞机一样高速巡航。“盛世龙”的这次成功飞行，意味着深圳至珠海单程2.5至3h的地面车程，可以缩短到20min。eVTOL“盛世龙”可载5人，满载起飞质量为2t，巡航速度最快可达200km/h，预计将于2026年开启载人飞行。（1）“盛世龙”以最快巡航速度飞行至珠海港码头（约66km）需要多少小时？（2）若“盛世龙”起飞质量为1.5t，以20m/s的速度竖直向上匀速上升，所受升力为多少？若不计空气阻力，则“盛世龙”的功率至少是多少瓦？【答案】（1）“盛世龙”以最快巡航速度飞行至珠海港码头（约66km）需要多0.33小时；（2）所受升力为15000N，若不计空气阻力，则“盛世龙”的功率至少是300000W。【分析】（1）已知巡航速度和飞行路程，由速度公式变形可求得时间；（2）若“盛世龙“以20m/s的速度竖直向上匀速上升时处于平衡状态，受到的升力和自身重力是一对平衡力，二力大小相等，由G＝mg可求得其大小，“盛世龙”以最大起飞质量竖直向上匀速飞行，克服重力做功，由功率P=W【解答】解：（1）由v=st可知，“盛世龙”以最快巡航速度飞行至珠海港码头（约66km）需要时间为：（2）物体竖直向上匀速上升，受到的升力和自身重力是一对平衡力，大小相等，则所受升力为：F＝G＝mg＝1500kg×10N/kg＝15000N，当物体在力F的作用下，以速度v做匀速直线运动时，“盛世龙”的功率为：P=W答：（1）“盛世龙”以最快巡航速度飞行至珠海港码头（约66km）需要多0.33小时；（2）所受升力为15000N，若不计空气阻力，则“盛世龙”的功率至少是300000W。【点评】本题考查速度公式、重力公式、电功率的计算以及二力平衡条件的应用，难易程度适中。3．某新型太阳能汽车，动力由安装在车顶的电池板收集的太阳能提供。汽车（包括乘务人员）的质量为1.5t。汽车在水平的路面上匀速直线行驶时所受的阻力为车重的0.02倍。汽车在水平路面上以恒定功率做直线运动时，其速度和时间的关系如图所示。（1）汽车在水平路面上匀速直线行驶过程中产生的牵引力为300N。（2）汽车在水平路面上匀速直线运动时，牵引力做功的功率为多少？（3）图像中0～20秒，汽车牵引力做了多少功？【答案】（1）300；（2）汽车在水平路面上匀速直线运动时，牵引力做功的功率为4500W；（3）图像中0～20秒，汽车牵引力做功为90000J。【分析】（1）根据G＝mg计算汽车的重力，汽车在水平路面上匀速直线行驶过程中产生的牵引力等于阻力；（2）根据P=W（3）根据W＝Pt计算图像中0～20秒汽车牵引力做功。【解答】解：（1）汽车的重力：G＝mg＝1.5×103kg×10N/kg＝1.5×104N，汽车在水平路面上匀速直线行驶过程中产生的牵引力等于阻力，即F＝f＝0.02G＝0.02×1.5×104N＝300N；（2）由图可知汽车在水平路面上匀速直线运动时速度为v＝15m/s，故牵引力做功的功率：P=W（3）汽车牵引力做功：W＝Pt＝4500W×20s＝90000J。答：（1）300；（2）汽车在水平路面上匀速直线运动时，牵引力做功的功率为4500W；（3）图像中0～20秒，汽车牵引力做功为90000J。【点评】本题考查重力公式、做功公式、功率公式的灵活运用，正确读取图中信息是解题的关键。4．为了提高快递配送效率，某公司使用如图所示的物流机器人完成最后三公里的快速智能配送。该物流机器人空载时质量为350kg，最大承载质量为150kg，匀速行驶时所受阻力是重力的0.2倍，牵引力做功的功率恒为2.1kW。计算（g＝10N/kg）：（1）当物流机器人未装载货物匀速行驶时的牵引力是多少牛。（2）当物流机器人未装载货物匀速行驶时的速度大小。（3）某一次机器人装载货物在平直道路上匀速行驶最后3km，用时20min，计算货物的质量及机器人克服阻力所做的功。【答案】（1）物流机器人未装载货物匀速行驶时的牵引力是700N；（2）当物流机器人未装载货物匀速行驶时的速度为3m/s；（3）机器人克服阻力所做的功为2.52×106J。【分析】（1）因为匀速行驶，根据F＝0.2G＝0.2mg算出牵引力；（2）根据P=W（3）根据v=st算出机器人的速度，由P【解答】解：（1）因为匀速行驶，所以牵引力为：F＝0.2G＝0.2mg＝0.2×350kg×10N/kg＝700N；（2）根据P=Wv=P（3）某一次机器人装载货物在平直道路上匀速行驶最后s＝3km＝3000m，时间t＝20min＝1200s，机器人的速度为：v′=s由P=Wt=物流机器人的总重力为：G总=f'物流机器人的总质量为：m总=G货物的质量为：m货＝m总﹣m＝420kg﹣350kg＝70kg；机器人克服阻力所做的功为：W＝F′s＝840N×3000m＝2.52×106J。答：（1）物流机器人未装载货物匀速行驶时的牵引力是700N；（2）当物流机器人未装载货物匀速行驶时的速度为3m/s；（3）机器人克服阻力所做的功为2.52×106J。【点评】此题考查了阻力、功及速度的计算等，利用P=W二、势能和动能相互转化的最值问题5．2022年第24届冬奥会在中国举行。如图所示为我国运动员在往届冬奥会上参加不同比赛项目时顽强拼搏的英姿。下列说法中错误的是（）A．甲图中：速度滑冰运动员在水平冰道上加速冲刺的过程中，其机械能增加 B．乙图中：自由滑雪空中技巧运动员在空中下落的过程中，其重力势能逐渐减少 C．丙图中：越野滑雪运动员在斜坡上匀速向下滑行的过程中，其机械能逐渐减少 D．丁图中：运动员将冰壶推出后，人不再对冰壶做功，冰壶的机械能保持不变【答案】D【分析】（1）动能和势能合称机械能；动能与质量和速度有关；重力势能与质量和高度有关；机械能为动能和势能的和；（2）做功包含两个必要因素：作用在物体上的力；物体在力的方向上通过的距离。【解答】解：A、滑冰运动员在水平冰道上加速冲刺的过程中，其质量不变，速度增大，所以动能增大；高度不变，重力势能不变，所以机械能增加，故A正确；B、自由滑雪空中技巧运动员从空中下落的过程中，高度减小，重力势能减小，故B正确；C、越野滑雪运动员在斜坡雪面上加速向下滑行的过程中，速度增大，动能增大，高度减小，重力势能减小；由于雪橇与雪面之间存在摩擦，重力势能减小量大于动能的增加量，故机械能减小，故C正确；D、运动员将冰壶推出后，手与冰壶不再接触，手对冰壶的作用力消失，冰壶靠惯性向前滑行，所以人不再对冰壶做功；冰壶滑行过程中，克服与冰面的摩擦做功，部分机械能转化为内能，所以冰壶的机械能会逐渐减小，故D错误。故选：D。【点评】此题以冬奥会项目为材料，考查了机械能的转化、做功包含的必要条件等知识点，体现了物理关注社会热点的特点。6．小明用力斜向下将篮球掷向地面，篮球碰到地面后斜向上反弹，篮球在运动过程中经过A、B两点，如图所示。从A到B的过程中，下列数据可能正确的是（）篮球位置AB动能/Jab重力势能/J610A．a＝4b＝0 B．a＝5b＝2 C．a＝6b＝0 D．a＝7b＝2【答案】D【分析】篮球运动过程中受到空气阻力，机械能逐渐变小；机械能是物体动能与势能的总和，据此进行分析。【解答】解：篮球在运动过程中受到空气阻力作用，机械能逐渐减小，所以A点的机械能大于B点的机械能；A、若a＝4b＝0，则A点的机械能为4J+6J＝10J，B点的机械能为10J，与事实不符，故A错误；B、若a＝5b＝2，则A点的机械能为5J+6J＝11J，B点的机械能为2J+10J＝12J，与事实不符，故B错误；C、若a＝6b＝0，篮球在B点时有一定的速度，动能不为0，与事实不符，故C错误；D、若a＝7b＝2，则A点的机械能为7J+6J＝13J，B点的机械能为2J+10J＝12J，与事实相符，故D正确。故选：D。【点评】本题考查了机械能的转化的相关知识，关键明确篮球在B点时速度不为零，有动能。7．完全相同的甲、乙两个小球，分别用轻细绳、橡皮条系在同一高度的O点，都从与O点等高的位置由静止开始释放（如图所示），当两球到达悬点正下方点时，皮条长度恰好与细绳长度相等，以下说法正确的是（）A．未释放时，甲小球的重力势能比乙大 B．未释放时，乙小球的重力势能比甲大 C．到达A点时，乙小球的动能比甲大 D．到达A点时，甲小球的动能比乙大【答案】D【分析】（1）小球的重力势能大小与其质量和高度有关，在质量和所处高度相同时，小球的重力势能大小也就相等，所以A、B选项都错；（2）从能量转化角度分析，甲小球在下落过程中将重力势能转化为动能，乙小球在下落过程中将重力势能部分转化为动能，还有部分转化为皮条的弹性势能；所以到达A点时，甲小球的动能大于乙小球。【解答】解：（1）甲、乙两小球质量和所处高度相同，那么甲、乙两小球未释放时所具有的重力势能也就相同，故A、B选项都错了；（2）甲小球下落过程中将重力势能转化为动能，而乙小球下落过程中将重力势能部分转化为动能，还有部分转化为皮条的弹性势能，故小球到达A点时，甲小球的动能比乙大，故选答案D。故选：D。【点评】本题考查了影响物体重力势能大小的因素和从能量转化角度去分析比较动能大小，属于中等难度。8．中间有孔的一木块套在光滑杆上，用手将该木块按压至距桌面H0处，如图甲。松手后，木块将上升到最大高度H，如图乙。若忽略空气阻力，则下列说法不正确的是（）A．木块接触弹簧后下降过程中，木块重力势能一直减小 B．木块接触弹簧后下降过程中，弹簧的弹性势能增大 C．松手后木块上升过程中，木块的重力势能一直增大 D．松手后木块上升过程中，木块的动能先增大后减小，刚离开弹簧时动能最大【答案】D【分析】（1）从动能、重力势能、弹性势能的影响因素进行分析；（2）动能的大小跟质量和速度有关；重力势能大小跟质量和高度有关；弹性势能的大小跟弹性形变有关；（3）不计空气阻力时，机械能守恒。【解答】解：A、下落过程中，木块的质量保持不变，高度不断减小，重力势能不断减小，故A正确；B、木块在下降过程中，由于木块压缩弹簧，使弹簧不断发生形变，弹性势能不断增大，故B正确；C、上升过程中，木块的质量保持不变，高度不断增加，重力势能不断增加，故C正确；D、上升过程中，木块的高度在增加，重力势能增大；木块的重力小于弹力，木块向上做加速运动，到达其中一点时，弹力等于重力，小球的速度最大，动能最大；过这一点后，弹力小于重力，小球做减速运动；离开弹簧后，小球的动能转化为重力势能。所以小球的速度先增大后减小，小球的动能先增大后减小，故D错误。故选：D。【点评】本题考查机械能的转化，整个过程注意速度的变化。9．如图AOB是光滑轨道，A点的高度H大于B点的高度h，让小球从A点由静止开始自由滑下，沿轨道AOB到达B点后离开（不计空气阻力）。小球从A点运动到O点的过程中的能量转化情况重力势能转化为动能。小球离开B点后的运动轨迹最符合实际的是c（选填“a”“b”“c”或“d”）；若小球到达运动轨迹最高点时所受的外力全部消失，则小球的运动状态是水平向右做匀速直线运动。【答案】重力势能转化为动能；c；水平向右做匀速直线运动。【分析】（1）动能与物体的质量和速度有关，重力势能与物体的质量和高度有关；（2）小球在整个过程中机械能守恒，结合惯性的知识及机械能守恒定律进行分析。【解答】解：（1）小球从A点运动到O点的过程中，小球质量不变，高度降低，速度增大，故重力势能变小，动能变大，小球从A点运动到O点的过程中，重力势能转化为动能。（2）由题意可知，由于轨道光滑且不计空气阻力，则整个过程中小球机械能守恒，A点的高度H大于B点的高度h，则小球在A点具有的机械能大于在B点的机械能，小球离开B点后，运动的最高点具有的机械能应低于A点具有的机械能，故ab曲线不符合题意，由于惯性，小球仍具有沿轨道方向向上运动的速度，故d曲线不符合题意，故小球离开B点后的运动轨迹最符合实际的是c曲线。若小球到达运动轨迹最高点时所受的外力全部消失，由于惯性，小球仍具有沿轨道方向向上运动的速度，则小球的运动状态是水平向右做匀速直线运动。故答案为：重力势能转化为动能；c；水平向右做匀速直线运动。【点评】本题考查了对机械能的转化、机械能守恒定律及惯性知识的应用，关键能够根据现象判断不同情况下机械能的大小关系。10．图甲中过山车从A点出发，先后经过B、B1、C、D、E点；图乙是过山车在B、C、D、E点的动能和重力势能大小的示意图。（1）如图甲过山车在B1和D点具有相同的重力势能（填“重力势能”“动能”或“机械能”）。（2）如图乙所示，小科认为在D点动能和重力势能的总和应该大于在C点的动能，你是否同意他的观点？并说明理由：不同意。由图乙可知，过山车在C点动能最大，对比图乙中C、E两点可知，C点过山车的动能大于E点时的动能，故C点的速度大于E点，而在C、E两点，过山车的机械能都是以动能的形式而存在的，所以在这个过程中，过山车的机械能变小。说明受到摩擦阻力的作用，故过山车的机械能是减小的，即过山车在D点动能和重力势能的总和应该小于在C点的动能。。【答案】（1）重力势能；（2）不同意。由图乙可知，过山车在C点动能最大，对比图乙中C、E两点可知，C点过山车的动能大于E点时的动能，故C点的速度大于E点，而在C、E两点，过山车的机械能都是以动能的形式而存在的，所以在这个过程中，过山车的机械能变小。说明受到摩擦阻力的作用，故过山车的机械能是减小的，即过山车在D点动能和重力势能的总和应该小于在C点的动能。【分析】（1）做机械运动的物体具有动能，动能的大小与质量和速度有关；被举高的物体具有重力势能，重力势能的大小与质量和高度有关；动能和势能之和称为机械能。（2）整个过程中，过山车克服阻力做功，机械能转化为内能，机械能逐渐变小。【解答】解：（1）过山车在B1和D点具有相同的高度，质量不变，重力势能相同。（2）不同意。由图乙可知，过山车在C点动能最大，对比图乙中C、E两点可知，C点过山车的动能大于E点时的动能，故C点的速度大于E点，而在C、E两点，过山车的机械能都是以动能的形式而存在的，所以在这个过程中，过山车的机械能变小。说明受到摩擦阻力的作用，故过山车的机械能是减小的，即过山车在D点动能和重力势能的总和应该小于在C点的动能。故答案为：（1）重力势能；（2）不同意。由图乙可知，过山车在C点动能最大，对比图乙中C、E两点可知，C点过山车的动能大于E点时的动能，故C点的速度大于E点，而在C、E两点，过山车的机械能都是以动能的形式而存在的，所以在这个过程中，过山车的机械能变小。说明受到摩擦阻力的作用，故过山车的机械能是减小的，即过山车在D点动能和重力势能的总和应该小于在C点的动能。【点评】本题考查动能和势能的大小变化，解题的关键是能从图中获取相关信息进行解答。三、机械能守恒11．随着科技的发展，无人机运输货物已经实现。如图为正在运输货物的无人机，下列说法正确的是（）A．无人机匀速上升过程中，货物的机械能一定增大 B．无人机匀速下降过程中，货物的重力势能可能不变 C．无人机在某一高度悬停时，货物的机械能一定为零 D．无人机水平匀速飞行过程中，货物的动能可能为零【答案】A【分析】根据机械能等于动能与重力势能之和，先用公式E＝Ek+Ep明确判断方向；货物质量不变，动能看速度大小，重力势能看高度。再分别把“匀速上升、匀速下降、悬停、水平匀速飞行”作为情境，分析每一阶段货物速度大小和高度的变化情况，由此判断动能、重力势能以及机械能的变化趋势。注意匀速上升时速度大小不变而高度增大，匀速下降时速度大小不变而高度减小，悬停时速度为零但仍有高度，水平匀速飞行时速度大小不变且高度不变；同时留意选项中的“一定”“可能”“为零”等限定词，逐项核对货物机械能、动能、重力势能的相应变化。【解答】解：A、无人机匀速上升过程中，货物质量不变、速度不变，动能Ek=12mv2B、无人机匀速下降过程中，货物高度降低，重力势能Ep＝mgh一定减小，不可能不变，故B错误；C、无人机在某一高度悬停时，货物速度为零，动能为零，但重力势能Ep＝mgh与参考平面有关，不一定为零，所以机械能不一定为零，故C错误；D、无人机水平匀速飞行过程中，货物随无人机运动，速度不为零且质量不为零，动能Ek故选：A。【点评】本题考查机械能的概念及动能、重力势能的影响因素，易错点是忽略机械能包含动能与势能之和，误认为悬停或匀速水平运动时机械能为零。12．篮球运球是宁波市体育中考项目之一，其中投篮时可采用打击篮板进篮的方法，如图所示。忽略空气阻力，下列关于打板进篮的说法正确的是（）A．篮球抛出后向上运动，打板的一瞬间，篮球的动能最大 B．篮球打板进篮筐的过程中，篮球的能量没有损失 C．篮球离开篮筐下落到地面的过程中，球的机械能不变 D．篮球在地面上越弹越低，最终静止，说明能量消失，不符合能量守恒定律【答案】C【分析】（1）影响动能大小的因素：质量、速度，质量越大，速度越大，动能越大；（2）做功的过程中可将机械能转化为内能；（3）不计空气阻力时，球的机械能守恒；（4）一切能量的转化和转移都遵循能量守恒定律。【解答】解：A、篮球抛出后向上运动的过程中，动能转化为重力势能，因此到达最高点时，篮球的速度最小，动能最小，故A错误；B、篮球打板进篮筐的过程中，篮球对篮板做了功，其部分机械能转化为内能，所以有能量损失，故B错误；C、不计空气阻力时，篮球离开篮筐下落到地面的过程中，球的机械能不变，故C正确；D、篮球在地面上越弹越低，最终静止，是篮球对外做功，机械能逐渐转化为内能，但整个过程中，仍符合能量守恒定律，故D错误。故选：C。【点评】本题主要考查了机械能的转化与守恒过程的分析，属基础题。13．如图是一个弹性小球从台阶上以一定速度滚下的轨迹图，关于该过程说法合理的是（）A．运动过程中小球的机械能保持不变 B．整个过程中只发生了重力势能和动能之间的转化 C．整个过程中小球的重力势能一直在减小 D．小球均未与台阶接触情况下，位置4动能大于位置3【答案】D【分析】（1）动能大小的影响因素：质量和速度，质量越大，速度越大，动能越大。（2）重力势能大小的影响因素：质量和高度，质量越大，高度越高，重力势能越大。（3）物体克服阻力做功，一部分机械能转化为内能。【解答】解：AB、运动过程中，小球会克服阻力做功，机械能逐渐减小，一部分机械能转化为了内能；在下落过程中，小球的重力势能会转化为动能；在碰撞的过程中，小球的动能会转化为小球的弹性势能，故AB错误；C、根据图片可知，小球在碰撞后的高度上升、质量不变，小球的重力势能增大，所以这个过程中小球的重力势能不是一直减小的，故C错误；D、小球均未与台阶接触情况下，位置4的速度大于位置3的速度，位置4动能大于位置3的动能，故D正确。故选：D。【点评】（1）掌握动能、重力势能、弹性势能大小的影响因素。（2）根据能量的影响因素判断动能、重力势能、弹性势能大小的变化。14．如图所示，关于单摆实验下列说法正确的是（）A．轻质细绳上悬挂一小球，从A点静止释放，运动到最低点B过程中，动能转化为重力势能 B．小球运动到最高点C点一瞬间小球所受的力为一对平衡力 C．实验中发现小球每次摆动的最大高度越来越低，说明小球的机械能并不守恒 D．当小球运动到最低点B点时，若绳子断裂，小球将竖直下落【答案】C【分析】（1）动能大小的影响因素：质量和速度，质量越大，速度越大，动能越大；重力势能大小的影响因素：质量和高度，质量越大，高度越高，重力势能越大；（2）先分析小球在C点时受力情况，然后根据二力平衡的条件进行判断；（3）在存在阻力和摩擦的情况下，机械能是不守恒的；（4）物体在非平衡力的作用下运动状态发生改变。【解答】解：A、小球从A点运动到B点，质量不变，高度变小，速度变大，则动能增大，重力势能减小，将重力势能转化为动能，故A错误；B、小球摆至C点时，小球受拉力和重力作用，并且二力不在同一直线上，因此二力不是平衡力，故B错误；C、实验中发现小球每次摆动的最大高度越来越低，即是由于一部分机械能转化成内能的缘故，故机械能是不守恒的，故C正确；D、摆到B点时，若细线断开，小球由于惯性会向右运动，同时受到重力作用会向下运动，因此，小球将向右下方做曲线运动，故D错误。故选：C。【点评】此题考查了对小球运动状态的判断，受力情况的分析等，难度不大。15．如图所示为游乐园中的“空中飞人”项目：甲静躺在水平放置的弹性垫上，乙从高处的跳板跳下，利用弹性垫的弹力作用将甲弹起。不计空气阻力，下列说法正确的是（）A．乙下落的过程中，动能减小 B．甲弹起上升的过程中，重力势能增大 C．整个过程中，甲的机械能始终不变 D．为提高甲弹起高度，可以减小乙的下落高度【答案】B【分析】动能的大小与物体的质量和运动的速度有关：物体质量越大、速度越大，具有的动能越大。重力势能的大小与物体的质量和高度有关；物体的质量越大，位置越高，它具有的重力势能就越大。物体具有的机械能是指动能和势能的总和，据此分析。【解答】解：A、乙下落的过程中，质量不变，速度变大，高度变小，所以动能增大，重力势能减小，故A错误。B、甲弹起上升的过程中，质量不变，高度变大，所以重力势能增大，故B正确。C、整个过程中，不计空气阻力，弹性垫对甲做功，甲的机械能变大，不是始终不变，故C错误。D、为提高甲弹起高度，需要增大乙的重力势能，应该增大乙的下落高度，而不是减小，故D错误。故选：B。【点评】本题考查动能与重力势能以及机械能的影响因素，难度适中。16．如图所示是一个乒乓球抛出后的部分运动轨迹，其中a、b、c为轨迹中的三个位置，a、b在同一高度，则下列说法中正确的是（）A．乒乓球在b点时的动能为零 B．乒乓球在b、c两点时的重力势能相等 C．乒乓球在a点的机械能一定大于在b点的机械能 D．在整个运动过程中，由于机械能守恒，所以a、b、c三点的机械能都相等【答案】C【分析】分析乒乓球运动时的速度及高度的变化，则可知动能及重力势能的变化；根据机械能等于动能和势能之和判断机械能的变化。乒乓球在运动的过程中克服空气阻力做功，与地面碰撞做功，机械能减少，不守恒。【解答】解：A、乒乓球在b点时的速度不为零，动能不为零，故A错误；B、乒乓球在b、c两点时的高度不同，重力势能不相等，故B错误；CD、在整个运动过程中，乒乓球克服空气阻力做功，与地面碰撞做功，机械能逐渐减小，乒乓球在a点的机械能一定大于在b点的机械能，a、b、c三点的机械能不相等，故C正确，D错误。故选：C。【点评】本题考查了机械能的定义及动能和重力势能的相互转化，注意只有在不计空气阻力和摩擦时，机械能总量是保持不变的。17．如图1所示为惊险刺激的过山车，图2所示为模拟过山车的某一段，过山车从O处由静止滑下，沿轨道先后经过a、b、c、d、e、f，其中a与d等高、c与c等高。若过山车与轨道之间的摩擦力不能忽略，下列说法正确的是（）A．过山车在a点和d点的位置时，机械能相同 B．过山车经过b点时的机械能小于经过c点时的机械能 C．过山车经过c点时的速度大于经过e点时的速度 D．过山车从a到f的过程中，重力势能先增大后减小【答案】C【分析】根据摩擦力做功导致机械能转化为内能的原理，判断过山车在运动过程中总机械能不断减小，从而比较轨道上不同位置机械能的大小；针对等高的位置，利用重力势能相等及机械能减小的特点，推导动能的大小关系并进而比较速度大小；通过观察轨道高度的升降变化，分析重力势能先减小、后增大、再减小的变化趋势。【解答】解：A．由于过山车与轨道之间的摩擦力不能忽略，过山车在运动过程中需要克服摩擦力做功，部分机械能转化为内能，因此机械能不断减小。a点在d点之前，所以过山车在a点的机械能Ea大于在d点的机械能Ed，即Ea＞Ed，故A错误；B．同理，b点在c点之前，过山车经过b点时的机械能Eb大于经过c点时的机械能Ec，即Eb＞Ec，故B错误；C．c点与e点等高，过山车在这两点的重力势能Ep相等。由于c点在e点之前，过山车在c点的机械能Ec大于在e点的机械能Ee，即Ec＞Ee。根据机械能等于动能与重力势能之和可知，过山车在c点的动能Ekc大于在e点的动能Eke，即Ekc＞Eke，因此经过c点时的速度大于经过e点时的速度，故C正确；D．由图可知，过山车从a到b的过程中，高度降低，重力势能减小；从b到d的过程中，高度升高，重力势能增大；从d到f的过程中，高度降低，重力势能减小。因此重力势能先减小、后增大、再减小，故D错误。故选：C。【点评】本题主要考查动能与重力势能的相互转化及机械能大小的比较，易错点在于忽略克服摩擦做功导致机械能减小，从而误判等高点处的动能和速度大小。18．引体向上是中考体育考试选考项目之一。如图所示，两手用宽握距正握（掌心向前）单杠，略宽于肩；两脚离地，两臂自然下垂伸直。用背阔肌的收缩力量将身体竖直往上拉起，当下巴超过单杠时称为上升过程：然后逐渐放松背阔肌，让身体竖直下降，直到恢复完全下垂称为下降过程。不计空气阻力，下列说法正确的是（）A．上升过程杠对两手的支持力总大于重力 B．上升和下降过程中杠对两手的支持力均等于重力 C．下降过程中人的机械能守恒 D．上升和下降过程中人的机械能均不守恒【答案】D【分析】物体处于平衡状态时受平衡力，处于非平衡状态时受非平衡力，分析人的运用状态可判断力的关系。机械能等于动能与势能之和，分析人的动能与重力势能的变化可做出判断。【解答】解：ABC、人在做引体向上时，如果是匀速上升或匀速下降，则杠对两手的支持力合力等于重力，但如果上升或下降时是加速或减速，则杠对两手的支持力合力与重力不平衡，即大小不相等，由于不明确人的运动状态，因此，无法确定杠对两手的支持力合力与重力的大小关系，故ABC错误；D、人在做引体向上时，用背阔肌的收缩力量将身体竖直往上拉起，下落过程，然后逐渐放松背阔肌，让身体竖直下降，因此整个过程不是只有动能与重力势能之间的转化，所以其机械能是不守恒的，故D正确。故选：D。【点评】本题围绕引体向上运动，考查了对人的受力情况的分析和平衡状态的理解，同时还考查了对机械能守恒情况的判断，有一定综合性。19．“反向蹦极”是一项比蹦极更刺激的运动。如图所示，弹性轻绳上端固定在O点，拉长后将下端固定在体验者身上，并与固定在地面上的扣环相连。打开扣环，人从A点由静止释放，像火箭一样被“竖直发射”，经B点上升到最高位置C点，在B点时速度最大。若不计空气的阻力，且绳子自然下垂的位置在C点下方。在B点时，人的重力＝（选填“＞”“＝”或“＜”）绳的拉力。从A运动到C的过程中，人的机械能先增大，后不变（填写变化情况）。（不计空气阻力）【答案】＝；先增大，后不变。【分析】动能的大小与质量、速度有关，重力势能的大小与质量、高度有关，弹性势能的大小与物体弹性形变的程度有关，机械能为动能、势能的和。【解答】解：打开扣环，人从A点由静止释放，人的质量不变，速度变大，动能变大，高度变大，重力势能变大，绳子的弹性势能变小，是弹性势能转化为动能和重力势能，到达B点之前，绳子的拉力大于重力，人向上做加速运动，到达B点时，速度最大，这说明此时的拉力和重力大小相等；由A点运动至到自然下垂位置，绳子的弹性形变程度变小，弹性势能转化为人的机械能，不计空气阻力，人的机械能增大，从到自然下垂位置至C点，绳子没有发生弹性形变，不计空气阻力，人的机械能不变。故答案为：＝；先增大，后不变。【点评】本题考查了重力势能与动能、弹性势能之间的相互转化，掌握动能、重力势能、弹性势能大小的影响因素是解题的关键。20．如图所示为蹦极运动的简化示意图，弹性绳一端系在运动员双脚上，另一端固定在跳台O点，运动员由静止开始下落。A点是弹性绳自然下垂时绳下端的位置，B点时运动员受到的弹力等于重力，C点是运动员所能到达的最低点。从O点到A点，运动员的机械能不变（选填“增大”、“减小”或“不变”）；运动员在B（选填“A”、“B”或“C”）点时的动能最大；运动员在A点的机械能大于C点的机械能是因为运动员的机械能转化为绳子的弹性势能。（整个过程中忽略空气阻力，弹性绳自重不计）【答案】不变；B；运动员的机械能转化为绳子的弹性势能。【分析】（1）忽略空气阻力，若只有重力对人做功，则人的机械能守恒；（2）A点到B点的过程中，重力大于弹性绳对运动员拉力，速度越来越大，动能越来越大，B到C时弹性绳对运动员拉力大于重力时，运动员的速度开始减小，到达C点时，速度为零，此时动能为零；（3）动能大小的影响因素：质量、速度。质量越大，速度越大，动能越大；重力势能大小的影响因素：质量、被举得高度。质量越大，高度越高，重力势能越大；机械能包括物体的动能和势能。【解答】解：O点到A点，运动员自由下落，其重力势能转化为动能，由于不计空气阻力，所以运动员的机械能不变；A点到B点的过程中，弹性绳开始发生形变，但重力大于弹性绳对运动员拉力，运动员受到合力向下，因此速度增大，动能增大；到达B点时，重力等于拉力，速度达到最大，动能最大；运动员在C点时，运动员的部分机械能转化为绳子的弹性势能，因此运动员在A点的机械能大于C点的机械能。故答案为：不变；B；运动员的机械能转化为绳子的弹性势能。【点评】本题考查重力势能、动能和弹性势能的影响因素，是一道基础题。21．中国队在第38届蹦床世界锦标赛中一共获得了4枚金牌。如图为蹦床运动简化示意图，其中运动员在O点时速度为零，A点是蹦床不发生形变时的原位置，B点是运动员受到的重力与蹦床对运动员的弹力相等处，C点是运动员到达的最低点。若整个过程忽略空气阻力，则：（1）运动员在B点时，动能达到最大值。（2）从C点到O点，运动员的机械能先增大后不变（填“保持不变”或“先增大后不变”）。（3）蹦