第十一章功和機械能第4節機械能及其轉化基礎過關全練知識點1機械能及其轉化1.【學科素養·物理觀念】(2023廣東廣州從化一模)把籃球拋向空中,忽略空氣阻力,球離手后至落回地面前,下列選項中能正確表示機械能(E)與籃球離地面高度(h)的關系的是 ()2.【物理跨體育與健康】【教材P71圖片變式】如圖所示是運動員做蹦床運動的情景,他離開蹦床向上運動到一定高度又落在蹦床上,直至最低點的過程中(不計空氣阻力和碰撞時的能量損失),下列說法正確的是(P8211006) ()A.下落到剛接觸蹦床時,運動員速度最大B.下落到最低點時,運動員速度為零,受平衡力C.從最高點下落到最低點的過程中,運動員的機械能保持不變D.從最高點下落到最低點的過程中,運動員減小的重力勢能等于蹦床增加的彈性勢能3.【學科素養·科學思維】(2023北京昌平期中)如圖所示,一個小球從斜槽上A點沿斜槽滾下,經斜槽最低點后又沿右側斜槽滾動到B點,經測量A和B兩點到水平地面的高度均為h1。C和D是小球滾動過程中經過的兩個位置,C和D兩點到水平地面的高度分別為h2和h3,h2>h3。則小球在C點的重力勢能D點的重力勢能,小球在C點的動能B點的動能。(兩空均選填“大于”“等于”或“小于”)

(P8211006)4.(2022廣東海珠一模)如圖所示,有一輕質彈簧左端固定,右端連接一金屬小球,O點是彈簧保持原長時小球的位置,小球壓縮彈簧至A位置,然后由靜止釋放小球,小球向右運動,經過B點時速度為v1,繼續運動到最遠處的C點,已知AO>OC。(1)小球經過O點時,有沒有受到彈簧的彈力?答:。

(2)小球從A到C的運動過程中,小球的動能和彈簧的彈性勢能之間是如何轉化的?(3)到達C點后,小球向左運動,再次經過B點時的速度為v2。則:①v1v2(選填“<”“=”或“>”);

②小球前后兩次經過B點時,彈簧彈力的方向(選填“相同”或“相反”)。

知識點2水能和風能的利用5.【環境保護】【新獨家原創】2023年6月7日,在川投田灣河金窩水電站,國內首臺單機容量最大功率150兆瓦級大型沖擊式轉輪(水輪機的核心部件)正式投入運行。這標志著我國實現了大型沖擊式機組從設計、制造到運行的全面自主化。以下有關說法正確的是 ()A.水輪機帶動發電機發電時將電能轉化為機械能B.運動的水流沖擊水輪機使水輪機轉動,水流的動能全部轉移為水輪機的動能C.水從高處下落時,動能轉化為重力勢能D.水力發電站要想發出更多的電,就要儲存更多的水,將水位提升得更高,從而提高水的重力勢能能力提升全練6.(2023四川樂山中考,9,★☆☆)如圖所示,用輕質細繩懸掛一小球在豎直平面內擺動。在某次擺動過程中,小球依次經過A、B、C三點,A、C兩點高度相同,B點為最低點,不計空氣阻力,下列說法正確的是 ()A.小球在B點動能最大B.小球從B點運動到C點,重力勢能轉化為動能C.A、C兩點速度大小不同D.小球機械能不守恒7.【跨學科·物理學與社會發展】(2022山東泰安中考,12,★☆☆)如圖所示,物理項目化學習小組在空曠的室外測試某型號無人機負重飛行能力。測試時將重20N的物體A固定在無人機上,并控制無人機完成以3m/s的速度勻速上升、在空中懸停、以2m/s的速度勻速下降三個階段的測試項目,同時利用系統軟件記錄多次測量的相關信息,并做出測評報告。下列說法中 ()①勻速上升階段,物體A相對于地面是運動的②勻速上升階段,物體A的機械能不變③勻速下降階段,物體A的重力勢能轉化為動能④物體A勻速下降階段的動能小于勻速上升階段的動能A.只有①③正確B.只有②④正確C.只有①④正確D.只有①②③正確8.(2023河北邢臺、邯鄲一模,16,★★☆)如圖是小明用螺絲帽模擬“蹦極”的簡化示意圖,彈性繩一端系住螺絲帽,另一端固定在鐵架臺的O點。螺絲帽由靜止開始自由下落,A點處彈性繩正好處于原長;B點處螺絲帽受到的重力與彈性繩對螺絲帽的拉力大小相等;C點處是螺絲帽到達的最低點。(整個過程忽略空氣阻力和摩擦、彈性繩的自重不計)(1)從O點到A點的過程中,螺絲帽的機械能。

(2)從A點到C點的過程中,彈性繩的彈性勢能,螺絲帽的動能。(均選填“增大”“減小”“不變”或“先增大后減小”)。

9.【實驗探究·設計實驗】(2021廣東潮州期末,23,★★☆)小靜觀看臺球比賽時發現:有時運動的白球去撞擊一個靜止的球后,白球會立即靜止在碰撞時的位置,而被撞的球似乎接替了白球,沿白球原來的運動方向,以幾乎相同的速度向前運動,小靜據此設計了如圖乙所示的實驗裝置,探究:動能與勢能轉化和轉移時的規律。請你回答以下問題。(1)A球從斜面滑下的過程中,能轉化為動能。

(2)B球由靜止變為運動是因為B球在碰撞中獲得了能。

(3)小靜在實驗時發現:撞擊后,B球在斜面上能達到的最高高度h2小于A球原有的下落高度h1。她猜想這可能是小球運動過程中克服做功造成的。為了驗證這一猜想,小靜操作如下:

A.控制A球從斜面上的自由滾下;

B.改變導軌的粗糙程度,并記錄B球在斜面上上升的最高高度h2。小靜在多次實驗后發現:導軌越光滑,h2越接近h1。由此可推論得出:在動能與勢能的相互轉化過程中,若沒有摩擦阻力影響,物體的機械能將(選填“變小”“不變”或“變大”)。

素養探究全練10.【科學思維】體育課上,小明在同一位置用相同的力多次將足球踢出,發現足球斜向上飛出的角度越大,球運動得越高,但并不能運動得越遠。小明查閱資料后知道:足球所做的運動叫做斜拋運動,其運動軌跡如圖甲所示。足球起始運動方向與水平方向的夾角叫做拋射角,拋出點到落地點的水平距離叫做射程,射程與拋出速度和拋射角的大小有關。若物體的動能大小Ek=12mv2,重力勢能大小Ep=mgh,不計空氣阻力,g=10N/kg,則(1)若將質量為0.4kg的足球從地面踢出時,足球具有的動能是120J,踢出后能達到的最大高度是5m,則足球在最高點時具有的動能是。

(2)若足球的射程x與拋出速度v、拋射角θ之間滿足公式x=2v2sinθcosθg,當足球以20m/s的速度且與水平方向成45(3)足球運動的速度v可以分解成水平速度vx和豎直速度vy,三者可構成如圖乙所示的矩形。足球在空中飛行時,水平速度保持不變,豎直速度先減小后增大。若足球在地面以102m/s的速度且與水平方向成45°角被踢出,當足球的速度與水平方向夾角為30°時,此時足球距地面的高度是m。(小數點后保留2位數字)

答案全解全析基礎過關全練1.A把籃球拋向空中后,由于忽略空氣阻力,機械能保持不變,與高度無關。2.D運動員剛接觸蹦床時,彈力小于重力,所以運動員的速度會變大,故A錯誤;下落到最低點時,運動員速度為零,此時蹦床的彈力要大于重力,受到的不是平衡力,故B錯誤;不計空氣阻力,運動員在接觸蹦床前,機械能是守恒的,接觸蹦床后,運動員的機械能會轉化為蹦床的彈性勢能,機械能會減小,故C錯誤;從最高點下落到最低點的過程中,不計空氣阻力,運動員和蹦床的總機械能不變,到最低點時,運動員的動能為0,則運動員減小的重力勢能全部轉化為蹦床增加的彈性勢能,即運動員減小的重力勢能等于蹦床增加的彈性勢能,故D正確。3.大于大于解析在質量相等的情況下,高度越大,物體的重力勢能越大,因為h2>h3,所以小球在C點的重力勢能大于在D點的重力勢能。在質量相等的情況下,速度越大,物體的動能越大。小球在C點具有一定的速度。B點是小球上升的最高高度,此時的速度為0,動能為0。所以球在C點的動能大于在B點的動能。4.(1)沒有(2)見解析(3)①>②相同解析(1)小球在O點時彈簧沒有發生彈性形變,不會產生彈力;(2)小球從A到O的過程中,彈簧的形變程度變小,彈性勢能變小,彈性勢能轉化為小球的動能;小球從O到C的過程中,彈簧的形變程度變大,彈性勢能變大,小球的動能轉化為彈性勢能;(3)小球在運動的過程中,克服摩擦做功,機械能變小;①小球第一次經過B點時的機械能大于第二次經過B點時的機械能,即小球第一次經過B點時的動能要大于第二次經過B點時的動能,故v1>v2;②小球前后兩次經過B點時,彈簧都處于伸長狀態,彈力的方向相同。5.D水輪機帶動發電機發電時將機械能轉化為電能,故A錯誤;運動的水流沖擊水輪機使水輪機轉動,水流的動能只有一部分轉移為水輪機的動能,并不是全部,故B錯誤;水從高處下落的過程中,重力勢能轉化為動能,故C錯誤;物體的重力勢能隨著物體質量和高度的增大而增大,所以水力發電站要想發出更多的電,就要儲存更多的水,將水位提升得更高,從而提高水的重力勢能,故D正確。能力提升全練6.AB點為最低點,小球在B點時速度最大,在B點時動能最大,故A正確;小球從B點運動到C點,質量不變,高度變大,速度變小,則重力勢能增大,動能減少,將動能轉化為重力勢能,故B錯誤;不計空氣阻力,小球機械能守恒,則小球在A、C兩點的機械能相等;A、C兩點高度相等,重力勢能相等,機械能等于動能和勢能之和,所以A、C兩點動能相等,根據動能大小的影響因素可知,A、C兩點速度大小相同,故C、D錯誤。7.C①勻速上升階段,以地面為參照物,物體A向上運動,所以物體A相對于地面是運動的,①正確;②勻速上升階段,物體A的動能不變,重力勢能增大,機械能增大,②錯誤;③勻速下降階段,物體A重力勢能減小,動能不變,重力勢能沒有轉化為動能,③錯誤;④物體A質量不變,勻速下降階段的速度小于勻速上升階段的速度,則勻速下降階段的動能小于勻速上升階段的動能,④正確。8.(1)不變(2)增大先增大后減小解析(1)從O點到A點的過程中,彈性繩沒有拉力,螺絲帽動能和勢能相互轉化,忽略空氣阻力和摩擦,機械能不變;(2)從A點到C點的過程中,彈性繩的伸長量越來越大,彈性勢能增大,剛開始彈性繩的拉力小于重力,合力方向向下,做加速運動,螺絲帽的動能增大,當彈力大于重力后,合力方向向上,螺絲帽做減速運動,動能減小,故螺絲帽的動能先增大后減小。9.(1)重力勢(2)動(3)摩擦力同一高度不變解析(1)A球從斜面滑下的過程中,高度減小,速度增大,重力勢能減小,動能增大,重力勢能轉化為動能;(2)B球由靜止變為運動,速度增大了,獲得了動能;(3)B球在斜面上能達到的最高高度h2小于A球原有的下落高度h1,這是出現了機械能的損失,是因為存在空氣阻力,且導軌不光滑,存在摩擦力,需要克服摩擦力做功;根據控制變量法,控制小球從同一高度自由滾下,使其到達斜面底端速度相同;若沒有摩擦阻力影響,只有動能和勢能的轉化,此過程機械能守恒。素養探究全練10.(1)100J(2)40m(3)3.33解析(1)不計空氣阻力,那么機械能守恒,在最低處所具有的機械能為120J,在最高點處的機械能仍然為120J,此時具有的重力勢能為Ep2=mgh=0.4kg×10N/kg×5m=20J,故最高點的動能為Ek2=Ek1+Ep1-Ep2=120J+0