專題12機械能及能量守恒（解析版）（第4期）一、選擇題1.（2022·株洲）如圖甲和乙分別表示鞏立姣用力推鉛球過程中的兩個時刻。在由甲至乙的過程中（）。A.運動員對鉛球沒有做功；B.鉛球運動狀態沒有發生變化；C.鉛球的機械能逐漸增大；D.以持球的手掌為參照物鉛球是靜止的【答案】CD。【解析】A．推鉛球時，對鉛球施加了力，鉛球在力的方向上通過了距離，所以運動員對鉛球做了功，故A錯誤；B．推鉛球的過程中，鉛球運動的速度發生了變化，運動狀態發生了改變，故B錯誤；C．推鉛球的過程中，運動員對鉛球做功，鉛球的質量不變，速度變大，動能變大，高度變大，重力勢能變大，機械能變大，故C正確；D．以持球的手掌為參照物，鉛球與手之間沒有位置的變化，所以鉛球是靜止的，故D正確。故選CD。2.（2022·張家界）我國2022年正在進行空間站的在軌建造，建成國家太空實驗室，并將開展系列太空實驗。關于神舟十四號飛船的相關說法，不正確的是（）。A.火箭在加速上升過程中，動能增大，機械能增大；B.火箭通過向下噴氣獲得向上的推力；C.飛船與空間站交會對接后，飛船相對空間站是運動的；D.太空實驗實況直播通過電磁波傳回地面【答案】C。【解析】A．火箭在加速上升過程中，速度在增大，高度在增大，質量不變，動能增大，重力勢能增大，機械能增大，故A正確，不符合題意；B．火箭向下噴出燃氣時，給燃氣向下的作用力，根據力的作用是相互的，燃氣給火箭一向上的作用力，使火箭獲得向上的推力，故B正確，不符合題意；C．飛船與空間站交會對接后，飛船相對于空間站沒有位置的變化，所以飛船相對于空間站是靜止的，故C錯誤，符合題意；D．由于電磁波可以在真空中傳播，而且電磁波能傳遞信息，所以太空實驗實況直播的實況是通過電磁波傳到地面的，故D正確，不符合題意。故選C。3.（2022·撫順、葫蘆島）2022年6月5日11時許，整流罩打開，神舟十四號飛船成功入軌，展開太陽能帆板。飛船將在大氣層外沿橢圓形軌道繞地球運動。下列說法正確的是（）。A.整流罩與大氣層摩擦后溫度升高，是通過做功的方式使其內能增加的；B.太陽能電池板可將光能轉化為電能；C.太陽能是可再生能源；D.飛船從近地點向遠地點運動時，動能增大，勢能減小【答案】ABC。【解析】A．整流罩與大氣層發生劇烈摩擦，溫度升高，克服摩擦做功，機械能轉化成內能，內能增加，所以是通過做功的方式使其內能增加的，故A正確；B．太陽能電池板將太陽能中的光能轉化為電能，故B正確；C．太陽能可以在自然界源源不斷地從自然界中獲得，所以是可再生能源，故C正確；D．飛船在大氣層外繞地球運動，不受空氣阻力，機械能保持不變，從近地點向遠地點運動時，速度變小，動能變小；高度變大，重力勢能變大，動能轉化為重力勢能，故D錯誤。故選ABC。4.（2022·濟南）爸爸開車帶著小明行駛在高速公路上，小明看到圖所示的限速標志，想起了學過的“動能”的知識，也產生了一系列有關的問題。其中最有探究價值且易于探究的是（）。A.物體的動能與物體的形狀是否有關？B.物體的動能與它的速度有什么關系？C.物體的動能與它的質量和速度有什么關系？D.物體的動能與哪些因素有關？【答案】C。【解析】ABC．由圖可知，三種汽車質量不同，限制的速度不同，從質量和速度兩個方面進行探究動能，動能的大小與物體的形狀無關，最有探究價值且易于探究的是物體的動能與它的質量和速度有什么關系，故C符合題意，AB不符合題意；D．“物體的動能與哪些因素有關？”這問題不具體，范圍較廣，故D不符合題意。故選C。5.（2022·菏澤）2022年4月16日神舟十三號飛船返回艙在東風著陸場平安落地，標志著我國空間站關鍵技術驗證階段的最后一次飛行任務結束。在返回艙減速下落的過程中（）。A.動能減少，重力勢能不變 B.動能不變，重力勢能減少C.機械能不變 D.機械能減少【答案】D。【解析】在返回艙減速下落的過程中，質量不變，速度變小，故動能變小；因高度變小，故重力勢能變小；動能和勢能統稱為機械能，故機械能變小。故ABC不符合題意，D符合題意。故選D。6.（2022·濰坊）圖甲所示為工人師傅乘坐吊籃在高空粉刷樓體外墻的情景，吊籃可在電動機的作用下實現升降，其簡化結構原理如圖乙所示。吊籃的質量為，兩名工人及工具的總質量為，某次吊升過程中，吊籃在內勻速上升了。不計滑輪重、繩重和摩擦，關于該過程的分析正確的是（）。A.吊籃的動能不變 B.吊籃的機械能守恒C.電動機對繩子的拉力為 D.電動機拉動繩子的功率為【答案】AD。【解析】AB．吊籃勻速上升的過程，質量不變，速度不變，高度升高，所以動能不變，重力勢能變大，機械能變大，機械能不守恒，故A正確，B錯誤；C．由圖示知，承重繩子為4根。不計滑輪重、繩重及摩擦時，電動機對繩子的拉力故C錯誤；D．繩子在30s內移動的距離s=4h=4×6m=24m繩子移動的速度電動機拉動繩子的功率P=Fv=600N×0.8m/s=480W故D正確。故選AD。7.（2022·煙臺）如圖所示，用繩子把一塊橡皮懸掛起來把橡皮貼近自己的鼻子穩定后松手，頭保持不動，橡皮向前擺去又擺回來，不會碰到鼻子。下列說法正確的是（）。A.橡皮在擺動的過程中機械能保持不變；B.橡皮擺動到最低點時動能最小；C.橡皮在下降過程中，重力勢能轉化為動能；D.橡皮在上升過程中，重力勢能轉化為動能【答案】C。【解析】A．由于在擺動中，橡皮受到了空氣阻力，故機械能不守恒，故A錯誤；

B．橡皮在最低點時，高度最低，速度最快，所以重力勢能最小，動能最大，故B錯誤；C．橡皮在下降過程中，重力勢能減小，動能增加，即重力勢能轉化為動能；故C正確；D．橡皮在上升過程中，重力勢能增加，動能減小，是動能轉化為重力勢能；故D錯誤。故選C。8.（2022·南通）下列四個情境中，屬動能轉化為勢能的是（）。A.拉弓放箭 B.踩板下滑C.秋千上擺 D.彈簧拉車【答案】C。【解析】A．拉弓放箭過程是將弓的彈性勢能轉化為箭的動能，故A不符合題意；B．踩板下滑的過程是重力勢能轉化為動能，故B不符合題意；C．秋千上擺的過程，是動能轉化為重力勢能，故C符合題意；D．彈簧拉車的過程是彈簧的彈性勢能轉化為車的動能，故D不符合題意。故選C。9.（2022·日照）“粽葉又飄香，顆粒正歸倉。建設新時代，農民豐收忙。”如圖所示，斜向上的傳送帶將小麥勻速運送到高處糧倉的過程中，其中1kg小麥的（）。A.動能不變 B.重力勢能不變C.機械能不變 D.動能與重力勢能的和不變【答案】A。【解析】A．1kg小麥的質量不變，勻速上升時速度不變，因此動能不變，故A符合題意；B．1kg小麥的質量不變，高度變大，因此重力勢能變大，故B不符合題意；CD．物體的機械能是物體的動能和勢能之和，由于小麥的動能不變，重力勢能變大，因此小麥的機械能變大，動能與重力勢能的和變大，故CD不符合題意。故選A。10.（2022·濱州）2022年2月北京冬奧會，中國代表團共收獲9金4銀2銅共15枚獎牌，金牌數和獎牌數均創歷史新高。如圖為高速攝影機記錄的單板滑雪男子大跳臺金牌得主蘇翊鳴在比賽中，從跳臺起跳到落地過程的情景。下列關于這一過程說法正確的是（）。A.他從起跳到最高點的過程中，動能逐漸轉化成重力勢能；B.他起跳后到達最高點時，機械能最大；C.他從空中下落過程中，重力做功越來越慢；D.他從起跳到落地的整個過程中，機械能是守恒的【答案】A。【解析】A．他從起跳到最高點的過程中，質量不變，速度逐漸變小，高度逐漸升高，動能逐漸變小，重力勢能逐漸增大，動能逐漸轉化成重力勢能，故A正確；B．由于存在阻力，他起跳后到達最高點的過程中，機械能不斷減小，在最高點機械能最小，故B錯誤；C．他從空中下落過程中，速度越來越大，由得，重力做功越來越快，故C錯誤；D．由于存在阻力，他從起跳到落地的整個過程中，機械能不斷減小，機械能不守恒，故D錯誤。故選A。11.（2022·攀枝花）2022年北京冬奧會賽場上，我國選手谷愛凌摘得自由式滑雪大跳臺比賽的金牌。谷愛凌離開跳臺后，從低處向高處躍起后下落，在此過程中（）。A.動能一直減小 B.重力勢能一直減小C.動能先減小后增大 D.重力勢能先減小后增大【答案】C。【解析】AC．谷愛凌離開跳臺后，從低處運動到高處時，質量不變，速度減小，動能減小，從高處運動到低處時，質量不變，速度增大，動能增大，所以整個過程動能先減小后增大，故C符合題意，A不符合題意；BD．谷愛凌離開跳臺后，從低處運動到高處時，質量不變，高度增大，重力勢能增大，從高處運動到低處時，質量不變，高度減小，重力勢能減小，所以整個過程重力勢能先增大后減小，故BD不符合題意。故選C。12.（2022·鎮江）如圖1所示，物體M靜止在電梯底部，其上表面通過輕質彈簧與電梯頂部相連。M對電梯底部的壓力用F表示，忽略M和電梯的形變，0~t1內，電梯靜止，彈簧處于伸長狀態，t1時刻后電梯由靜止開始沿豎直方向運動。0~t4內，F隨時間t變化的圖線如圖2所示，則（）。A.t1~t2內，電梯可能向上運動 B.t2~t3內，M的機械能保持不變C.t3~t4內，電梯一定做加速運動 D.t1~t4內，彈簧對M的拉力不變【答案】D。【解析】A．物體M靜止在電梯底部，彈簧處于伸長狀態，0~t1內，電梯靜止，物體也處于靜止，受力平衡，則受到重力G，地面的支持力F和彈簧的拉力T，由于壓力與支持力是相互作用力，大小是相等的，則有G=F2+T當t1~t2內，壓力變為小于F2的F1，彈力和重力不變，此時G>F1+T則物體受力不平衡，由靜止變為運動，速度變大了，則運動方向與較大的力方向相同，說明電梯是向下加速運動的，故A不符合題意；B．t2～t3內，壓力恢復到靜止時的大小，說明受力平衡，因而是勻速下降，動能不變，而重力勢能減小，機械能減小，故B不符合題意；C．t3～t4內，壓力F3大于F2，此時G<F3+T如果電梯向下運動則是減速運動，如果向上運動，則是加速運動，，故C不符合題意；D．由于忽略M和電梯的形變，因而彈簧的長度始終不變，形變大小不變，因而彈簧的彈力保持不變，t1～t4內，彈簧對M的拉力不變，故D符合題意。故選D。13.（2022·襄陽）一輛新能源電動汽車勻速駛上斜坡的過程中（）。A.動能增大 B.動能減小C.重力勢能增大 D.重力勢能減小【答案】C。【解析】汽車勻速駛上斜坡的過程中，汽車的質量不變、速度不變，動能不變；汽車的質量不變、高度增大，重力勢能增大，故C符合題意，ABD不符合題意。故選C。14.（2022·青島）北京冬奧會的成功舉辦，大大激發了國民參與冰雪運動的熱情。某滑雪愛好者從雪坡高處的A點由靜止自由滑下，經坡底的B點后，繼續在水平滑道上滑行，最后停在C點。關于滑雪者的機械能，下列分析正確的是（）。A.在A點動能為零，重力勢能最大 B.從A到B的過程中重力勢能逐漸減小C.從B到C的過程中動能逐漸增大 D.從A到C的過程中機械能不變【答案】AB。【解析】A．A點由靜止自由滑下，A點的速度為零，故滑雪者的動能為零，高度最高，故重力勢能最大，故A正確；B．從A到B的過程中，質量不變，高度越變越小，故重力勢能逐漸減小，故B正確；C．從B到C的過程中，需要克服摩擦力做功，故動能逐漸減小，故C錯誤；D．由于到C點就停止了，說明在滑雪的過程中，受到了摩擦力，克服摩擦力做功，從A到C的過程中機械能轉化為內能，機械能逐漸減小，機械能不守恒，故D錯誤。故選AB。15.（2022·呼和浩特）蕩秋千是一種喜聞樂見的運動，在越蕩越高的歡樂中，享受的是激情與健身的歡欣。如圖所示，晨光同學在蕩秋千。他從A點自由出發，經過最低點B和與A點等高的C點，到達右側最高點D返回。經測量，D點高于A點和C點。晨光同學從A到D的過程中，下列判斷正確的是（）。A.A點和D點機械能相等；B.到達B點時，受力平衡；C.在此過程中，只有機械能與內能之間相互轉化；D.從A點到D點，其機械能增加【答案】C。【解析】ACD．晨光同學在當秋千的過程中，克服重力和空氣阻力做功，機械能逐漸轉化為內能，機械能不斷減小，故AD錯誤，C正確；B．到達B點時，晨光同學沒有保持靜止或者勻速直線運動狀態，處于非平衡狀態，受力不平衡，故B錯誤。故選C。二、填空題16.（2022·銅仁）目前，中國是世界上高鐵規模最大、發展速度最快的國家。坐在行駛列車上的乘客以自己為參照物，列車是（選填“靜止的”或“運動的”）；列車進站時動能______（選填“增大”“不變”或“減小”）候車時，需站在安全黃線以外，是因為列車經過時，空氣流速變大，壓強變______，形成壓強差，造成安全事故。【答案】①.靜止的；②.減小；③.小。【解析】[1]坐在行駛列車上的乘客，與列車之間的位置沒有發生變化，以乘客為參照物，列車是靜止的。[2]動能的大小與速度和質量有關，質量越大，速度越大，動能越大；列車進站時，速度減小，動能減小。[3]根據流體壓強與流速的關系可知，流速大的地方，壓強小，列車經過時，人與列車之間的空氣流速大，壓強小，人身后的空氣流速小，壓強大，所以人容易被前后的壓強差壓向列車，造成安全事故。17.（2022·淮安）如圖所示，排球課的墊球基本動作訓練中，離開胳膊后的排球能繼續向上運動，是因排球具有______，排球上升過程中，具有的動能逐漸______（選填“變小”“不變”或“變大”）。【答案】①.慣性；②.變小。【解析】[1]慣性是物體的固有屬性，離開胳膊后的排球能繼續向上運動，是由于排球具有慣性，因而能夠保持原來的運動狀態向上運動。[2]排球上升過程中，高度變大，重力勢能增大，速度變小，動能減小，動能轉化為重力勢能。18.（2022·金昌）頻頻發生高空拋物墜物致人傷亡事件嚴重危害人民群眾生命財產安全，原因是物體所處的高度越高，物體所具有的重力勢能越______（選填“大”或“小”），當高處的物體墜落時，因重力勢能轉化為______能，從而帶來安全隱患。【答案】①.大；②.動。【解析】[1]重力勢能大小與物體的質量及高度有關，質量不變時，物體所處的高度越高，具有的重力勢能越大。[2]當高處的物體墜落時，質量不變，高度減小，重力勢能減小；速度增大，動能增大，所以這個過程中物體的重力勢能轉化為動能。19.（2022·濟南）把常用的按鈕式圓珠筆筆尖朝上用力按下后放手，它會彈起很高。把它拆開后發現，它能彈起的原因是內部裝有一根彈簧，如圖甲所示。小強仔細觀察后發現，圓珠筆彈起的過程可以分為“A：按下后放手”到“B：獲得一個向上的速度”再到“C：向上運動到達最高點”，如圖乙所示。圓珠筆在“A→B”階段，___________轉化為動能；圓珠筆在“B→C”階段，動能轉化為___________。【答案】①.彈性勢能；②.重力勢能。【解析】[1]A到B階段，彈簧形變所具有的彈性勢能轉化為圓珠筆的動能。[2]B到C階段，圓珠筆的質量不變，速度變小，高度變大，動能減小，重力勢能增大，動能轉化為重力勢能。三、實驗題20.（2022·金昌）如圖所示，擺線的長度L相同，小球A、B的質量mA＜mB，懸線與豎直方向之間的夾角θ1＜θ2。（1）圖甲、乙中，同時由靜止釋放A、B兩球，觀察到它們并排擺動且始終相對靜止，同時到達豎直位置，這表明兩小球在擺動過程中任一時刻速度大小與小球的______無關；（2）小強設計用如圖所示裝置探究“物體的動能大小與哪些因素有關”。小球按圖示位置由靜止釋放，當小球擺動到豎直位置時，恰好與靜止在水平面上的木塊C發生碰撞，木塊都會在水平面上滑行一定距離后停止，本實驗中通過比較______反映小球撞擊木塊C前的動能大小，這種研究方法叫______（選填“控制變量法”或“轉換法”）；（3）根據乙、丙所示的探究過程，他觀察到圖丙中木塊C撞得更遠，可得出結論：小球的動能大小與______有關（選填“速度”、“高度”或“質量”）；（4）若水平面絕對光滑且足夠長，木塊C被撞擊后，它將做______直線運動（選填“減速”、“勻速”或”“加速”）；（5）在探究小球動能與質量的關系時，有同學提議可以在水平面桌面上將同一根彈簧壓縮相同的程度，分別彈出質量不同的小球去撞擊木塊，撞擊木塊時小球的動能______（選填“相等”或“不相等”），該方案______（選填“正確”或“錯誤”）。【答案】①.質量；②.木塊移動的距離；③.轉換法；④.速度；⑤.勻速；⑥.相同；⑦.錯誤。【解析】（1）[1]圖甲、乙中，小球A、B的質量不同，但從相同的高度同時由靜止釋放，它們并排擺動且始終相對靜止，同時到達豎直位置，說明兩個小球在任一時刻速度相同，這表明兩小球在擺動過程中任一時刻速度大小與小球的質量無關。（2）[2][3]小球與木塊碰撞，小球動能越大，對木塊做的功越多，木塊移動的距離越大，所以通過比較木塊移動的距離可以比較小球撞擊木塊C前的動能大小；通過木塊移動的距離比較小球動能的大小，這種研究方法叫轉換法。（3）[4]因為θ1＜θ2，所以圖丙中小球比圖乙中小球釋放時的高度更高，小球擺動到豎直位置時的速度更大，把木塊撞得更遠，說明小球的動能大小與速度有關。（