11.4 機械能及其轉(zhuǎn)化（分層作業(yè)）【解析版】（人教版）

學而優(yōu)教有方第4節(jié)機械能及其轉(zhuǎn)化一、機械能及其轉(zhuǎn)化1.如圖1所示，是2022年冬奧會中“高山滑雪”的比賽項目，運動員在斜向上飛躍的過程中，速度_______（選填“變大”、“變小”或“不變”）。運動員的________能轉(zhuǎn)化成________能?！敬鸢浮繙p小，動，重力勢。【解析】運動員斜向上飛躍的過程中，高度增大，重力勢能增大，動能減小，速度減?。贿\動員的動能轉(zhuǎn)化成重力勢能。圖圖1圖22．如圖2所示，小球從A點擺到C點的過程中，不計空氣阻力，______能會先增大后減小；機械能總和______（選填“增大”、“減小”或“不變”）?！敬鸢浮縿幽埽徊蛔?。【解析】從A點擺到C點的過程中，速度先增大后減小，在B點速度最大，因此小球的動能會先增大后減小。不計空氣阻力，只有動能與重力勢能間相互轉(zhuǎn)化，機械能守恒，機械能總和保持不變。3．下列四個情境中，屬動能轉(zhuǎn)化為勢能的是（）AA．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．拉弓放箭的過程是將弓的彈性勢能轉(zhuǎn)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(zhuǎn)化為動能，故B不符合題意；C．秋千上擺的過程，是動能轉(zhuǎn)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(zhuǎn)化為車的動能，故D不符合題意。故選C。4．如圖3所示，2022年4月16日，神舟十三號載人飛船返回艙在東風著陸場成功著陸。返回艙在減速下降過程中（

）A．動能增加B．重力勢能增加C．機械能增加 D．機械能減少【答案】D【解析】返回艙在減速下降的過程中，質(zhì)量不變，高度變小，重力勢能減小，速度變小，動能變小，所以機械能減小，故ABC不符合題意，D符合題意。?故選D。圖圖3圖45.如圖4所示，小球沿軌道由靜止從A處運動到D處的過程中，忽略空氣阻力和摩擦力，僅有動能和勢能互相轉(zhuǎn)化。則（）A.小球在A處的動能等于在D處的動能 B.小球在A處的動能大于在D處的動能 C.小球在B處的機械能小于在C處的機械能 D.小球在B處的機械能等于在C處的機械能【答案】D?！窘馕觥扛鶕?jù)題意，小球在運動的過程中僅有動能和勢能互相轉(zhuǎn)化，所以小球在重力勢能較大的地方其動能肯定較??；觀察圖，發(fā)現(xiàn)小球在A處比在D處所處的高度高，則具有的重力勢能較大，所以小球在A處具有的動能較?。还蔄、B不正確；小球沿軌道由靜止從A處運動到D處的過程中機械能守恒，故D符合題意，C不符合題意。所以選D。6．一人造地球衛(wèi)星沿橢圓軌道運行，我們把衛(wèi)星運行過程中離地球最近的一點叫近地點，最遠的一點叫遠地點（如圖5所示）。已知衛(wèi)星在運行過程中機械能保持不變，那么（）A．衛(wèi)星在遠地點的勢能最大、動能為零B．衛(wèi)星在近地點的動能最大、勢能為零C．衛(wèi)星從近地點向遠地點運動過程中，勢能增大，動能減小D．衛(wèi)星以近地點向遠地點運動過程中，動能增大，勢能減小【答案】C【解析】A．人造地球衛(wèi)星在遠地點時，衛(wèi)星和地球的相對距離最大，速度最小，故人造地球衛(wèi)星在遠地點時勢能最大，動能最小但不是零。故A不符合題意；B．人造地球衛(wèi)星在近地點時，衛(wèi)星和地球的相對距離最小，速度最大，故人造地球衛(wèi)星在近地點時動能最大，勢能最小但不是零。故B不符合題意；CD．衛(wèi)星從近地點到遠地點運動過程中，高度增大，速度變小，重力勢能增大，動能變小，動能轉(zhuǎn)化為重力勢能。故C符合題意，故D不符合題意。圖圖5圖67．把一個鐵鎖用繩子懸掛起來，將鐵鎖拉到自己的鼻子附近，穩(wěn)定后松手，鐵鎖向前擺去，如圖6所示。下列說法中正確的是（）A．鐵鎖擺回時會打到鼻子B．鐵鎖在擺動過程中動能與重力勢能可以相互轉(zhuǎn)化C．鐵鎖由高處擺到低處的過程中動能轉(zhuǎn)化為重力勢能D．鐵鎖上升的最大高度逐次降低，是由于受到重力作用【答案】B【解析】A．鐵鎖在擺動過程中，不斷與空氣摩擦，一部分機械能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，機械能減小，所以鐵鎖擺回時不會打到鼻子，A錯誤；B．鐵鎖在擺動過程中動能與重力勢能相互轉(zhuǎn)化,同時克服空氣阻力做功，轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，B正確；C．鐵鎖由高處擺到低處的過程中重力勢能轉(zhuǎn)化為動能和內(nèi)能，C錯誤；D．鐵鎖上升的最大高度逐次降低，是由于受空氣阻力的作用，機械能不斷減小，D錯誤。故選B。二、水能和風能的利用8.唐詩中有“黃河遠上白云間”、“不盡長江滾滾來”的詩句。這動人的詩句生動、形象地反映出這兩條大河蘊藏了大量的________能。三峽大壩關閘蓄水的目的是為了提高水的________能?！敬鸢浮繖C械；重力勢?！窘馕觥看蠛犹N藏了大量的機械能。三峽大壩關閘蓄水的目的是為了提高水的重力勢能。9.如圖為某抽水蓄能電站的工作原理圖，用電低谷時(如深夜)，電站利用電網(wǎng)多余電能把水從下水庫抽到上水庫中儲存起來；用電高峰時，再利用上水庫中的水發(fā)電。（1）蓄能時，水被抽到上水庫，此過程是將________能轉(zhuǎn)化為水的機械能。（2）抽水蓄能電站選址衢江黃壇口，不僅因當?shù)厮Y源豐富，同時還考慮到當?shù)氐貏葺^陡，這樣建成的電站上、下水庫的高度差比較________，有利于蓄能與發(fā)電?！敬鸢浮浚?）電；（2）大?！窘馕觥浚?）蓄能時，水被抽到上水庫中，電能轉(zhuǎn)化為水的機械能；（2）抽水蓄能電站在發(fā)電時，從能量的角度看，是將水的機械能最終轉(zhuǎn)化為電能，水的機械能越大轉(zhuǎn)化獲得的電能越多，所以建成的電站上、下水庫的高度差應該比較大，最初水的重力勢能較大，有利于蓄能與發(fā)電。10．如圖7所示，彈簧下端懸掛一個實心小球，用手托住小球，小球靜止在A點，此時彈簧處于自然長度。釋放小球，小球向下運動到最低點B（不超過彈簧彈性限度），小球從A點運動到B點的過程中，下列說法正確的是（）A．小球的重力勢能一直在減少，動能一直在增加B．小球減少的重力勢能全部轉(zhuǎn)化為動能C．彈簧的彈性勢能不斷增大D．小球運動到B點時，重力勢能最小，動能最大【答案】C【解析】A．小球高度下降，故小球的重力勢能一直減小，小球受重力和彈力作用，在開始階段時，重力大于彈力物體將一直加速，當彈力等于重力后物體開始減速，故小球的動能先增大后減小，A錯誤；B．彈簧的形變量增大，小球減少的重力勢能轉(zhuǎn)化為動能和彈簧的彈性勢能，故B錯誤；C．彈簧的形變量一直增大，彈簧的彈性勢能不斷增大，故C正確；D．小球運動到B點時，高度最小，重力勢能最小，速度為0，動能為0，故D錯誤。故選C。圖圖7圖811．如圖8所示，在光滑的水平臺面上，一輕彈簧左端固定，右端連接一金屬小球，O點是彈簧保持原長時小球的位置。壓縮彈簧使小球至A位置，然后釋放小球，小球就在AB間做往復運動（已知AO＝OB）。小球從A位置運動到B位置的過程中，下列判斷不正確的是（）A．小球的動能先增大后減小B．彈簧的彈性勢能先減小后增大C．小球運動到O點時的動能與此時彈簧的彈性勢能相等D．任一位置彈簧的彈性勢能和小球的動能之和保持不變【答案】C。【解析】①小球從A運動到O的過程中，彈簧恢復原狀，將彈性勢能轉(zhuǎn)化為動能，彈簧的彈性勢能減小，此時小球所受彈力方向向右、速度不斷增大，動能增大；②小球從O運動到B的過程中，彈簧被拉開，彈簧的彈性勢能增大，球的動能轉(zhuǎn)化為彈簧的彈性勢能，此時小球所受彈力方向向左、速度不斷減小，動能減??；故AB選項均正確。C、小球運動到O點時，彈簧沒有發(fā)生形變，無彈性勢能，只有動能，動能與此時彈簧的彈性勢能不相等；故C錯誤；D、因為在光滑的水平臺面上，小球的動能與彈簧的彈性勢能守恒，即任一位置彈簧的彈性勢能和小球的動能之和保持不變，故D正確．故選C．12．如圖9所示是蕩秋千的簡化模型，擺球從A點由靜止釋放，到達D點后返回，B、C兩點等高，下列說法正確的是（）A．球在B、C兩點的動能相等B．球在A、D兩點的機械能相等C．球從B點到O點的過程中機械能減少D．球從O點到C點的過程中重力勢能減少【答案】C【解析】A．B、C兩點等高，重力勢能相等，小球從B點到C點過程中，由于空氣阻力，機械能減小，機械能包括動能和勢能，所以C點的動能減小，球在B、C兩點的動能不相等，故A錯誤；B．球從A點到D點過程中，由于空氣阻力，機械能減小，故B錯誤；C．球從B點到O點的過程中，由于空氣阻力，機械能減小，故C正確；D．球從O點到C點的過程中，高度增大，重力勢能增大，故D錯誤。故選C。圖圖9圖1013．球豎直向上運動，并落回地面，這過程中先后經(jīng)過M、S兩點。球在這兩點的動能和重力勢能如圖10所示，則球在M點的（）A．速度比在S點的大B．機械能大于在S點的C．機械能等于在S點的D．離地高度比在S點的低【答案】B【解析】A．由圖可知，M點的動能小于S點的動能，所以球在M點的速度比在S點的小，故A不符合題意；BC．由圖可知，M點的動能和重力勢能之和大于S點的動能和重力勢能之和，故M點的機械能大于在S點的機械能，故B符合題意，C不符合題意；D．由圖可知，M點的重力勢能大于S點的重力勢能，所以M點的離地高度比在S點的高，故D不符合題意。故選B。14．如圖所示情景是一種蹦極游戲。游戲者將一根極有彈性的繩子一端系在身上，另一端固定在高處，從高處跳下后就會上、下運動。圖中a點是彈性繩自然下垂時繩下端的位置，b點是游戲者所能到達的最低點。關于游戲者離開跳臺至最低點的過程中，下列說法正確的是（）A．游戲者的動能一直在增加B．游戲者減少的重力勢能全部轉(zhuǎn)化為自身的動能C．游戲者通過a點之后，繩子因被拉伸而具有彈性勢能D．游戲者到b點時，他的動能最大【答案】C【解析】A．游戲者從最高點到a時，重力勢能轉(zhuǎn)化為動能，重力勢能越來越小，動能越來越大。從a點到b點的過程中，開始時彈力小于重力，速度越來越快，動能越來越大；當彈力等于重力時，速度最大；繼續(xù)向下運動，彈力大于重力，游戲者做減速運動，速度越來越慢，動能越來越小，最低點時速度為零。所以整個過程中，游戲者的動能先增大后減小，最后動能為零，故A錯誤；B．游戲者在下落的過程中，質(zhì)量不變、高度減小，重力勢能減小；質(zhì)量不變、速度變大，動能變大，由于繩子發(fā)生了彈性形變，具有彈性勢能，所以重力勢能一部分轉(zhuǎn)化為動能，一部分轉(zhuǎn)化為了繩子的彈性勢能，故B錯誤；C．游戲者通過a點后，繩子逐漸被拉長，發(fā)生了彈性形變，具有彈性勢能，故C正確；D．游戲者到達最低點b時，速度為零，則動能為零，故D錯誤。故選C。15．如圖甲所示，在一個罐子的蓋和底各開兩個小洞，將小鐵塊用細繩綁在橡皮筋的中部穿入罐中，橡皮筋兩端穿過小洞用竹簽固定，如圖乙為其截面圖，做好后如圖丙所示，將該罐子從斜面A點由靜止釋放，滾到水平面D點停止，然后返回，自行滾上斜面的B點停止后又滾下斜面……如此往返，最后停在水平面上，橡皮筋在____________點（選填字母）的彈性勢能最大；第一次返回斜面，向上滾動的過程中，整個裝置在C點時的機械能____________（選填“大于”、“小于”或“等于”）在B點時的機械能?！敬鸢浮緿

；大于?！窘馕觥抗拮釉谡麄€運動過程中的質(zhì)量不變，在A點時的高度最高，重力勢能最大；罐子從A點運動到D點，橡皮筋發(fā)生了彈性形變，在D點時的形變程度最大，所以在D點的彈性勢能最大。第一次返回斜面，向上滾動的過程中，由于一部分機械能轉(zhuǎn)化為了內(nèi)能，所以罐子整體在C點時的機械能大于在B點時的機械能。16．（2022?內(nèi)蒙古呼和浩特?中考真題）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(fā)，經(jīng)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(jīng)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(nèi)能之間相互轉(zhuǎn)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(zhuǎn)化為內(nèi)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(tài)，處于非平衡狀態(tài)，受力不平衡，故B錯誤。故選C。17．（2022·貴州六盤水·統(tǒng)考中考真題）如圖所示是小明端午小長假在游樂園乘坐過山車時的情景，過山車在粗糙軌道的頂端由靜止滑下，途中經(jīng)過A、B、C三點，其中A點與B點等高，C點在水平軌道上。在此過程中保證絕對安全，不計空氣阻力，下列關于過山車分析正確的是（）A．重力勢能全部轉(zhuǎn)化為動能 B．A點和B點的速度相等C．在B點時受三個力作用 D．在C點時受平衡力作用【答案】C【解析】A．軌道粗糙，過山車在滑下的過程中摩擦生熱，重力勢能轉(zhuǎn)化為動能和內(nèi)能，故A錯誤；B．因為軌道粗糙，克服摩擦不斷消耗機械能，因此機械能不守恒，B點機械能小于A點，A、B高度相同，重力勢能相等，因此B點動能低于A點，所以B點速度低于A點速度，故B錯誤；C．過山車在B點時受到自身重力、軌道支持力和摩擦力，故C正確；D．當物體處于靜止狀態(tài)或勻速直線運動時，物體受力平衡，題干未說明C點的狀態(tài)，因此不能確定C點是否受平衡力，故D錯誤。故選C。18．（2022·遼寧盤錦·統(tǒng)考中考真題）在北京冬奧會自由式滑雪空中技巧女子個人項目決賽中，遼寧運動員徐夢桃勇奪冠軍。如圖所示，在她滑行過程中，下列說法正確的是（）A．A點時不具有機械能B．從A點滑行到C點的過程中重力不斷變大C．滑雪板底面比較光滑是為了增大滑行時與雪面的摩擦D．在B點的速度大于與它高度相同的D點的速度【答案】D【解析】A．在A點時，雖然靜止，但是由于高度因此具有重力勢能，所以具有機械能，故A錯誤；B．根據(jù)G＝mg，在滑行的過程中，運動員的質(zhì)量不變，故重力不變，故B錯誤；C．滑雪板底面比較光滑是為了減小接觸面粗糙程度來減小摩擦，故C錯誤；D．若空氣阻力不可忽略，運動員整個運動過程中機械能減小，BD兩點高度相同，重力勢能相同，因此動能減小，運動員的質(zhì)量不變，所以在B點的速度大于與它高度相同的D點的速度，故D正確。故選D。19．（2022·杭州·統(tǒng)考中考真題）如圖所示為蹦極運動的簡化示意圖，彈性繩一端系在運動員雙腳上，另一端固定在跳臺O點。運動員由靜止開始自由下落，A點處彈性繩正好處于原長；B點處運動員受到的重力與彈性繩對運動員的拉力大小相等；C點處是蹦極運動員到達的最低點。（整個過程忽略空氣阻力，彈性繩的自重不計）從O點到A點的過程中，運動員的機械能____________（選填“增大”“減小”“不變”或“先增大后減小”）。從A點到C點的過程中，彈性繩的彈性勢能____________（選填“增大”“減小”“不變”或“先增大減小