11.4机械能及其转化
学校:___________姓名：___________班级：___________考号：___________
一、单选题
1．如图所示，在粗糙的水平台面上，一轻弹簧左端固定，右端连接一金属小球，O点是弹簧保持原长时小球的位置。开始时小球被固定在A点（已知AO>OB），某时刻释放小球，则小球从A点运动到B点（最远处）的过程中，下列说法正确的是（ ）
A．小球从O点运动到B点的过程中所受弹力方向向右，速度不断减小
B．小球从A运动到O的过程中，速度增大，机械能不变
C．小球运动到B点时，将停止运动并保持静止
D．小球在A点处，弹簧的弹性势能最大
2．如图所示，钩码B的重力大于钩码A，用手托钩码B使两者处于静止状态。若不计摩擦、绳重和空气阻力，放手后钩码A加速上升，在钩码A碰到滑轮前的过程中，下列说法正确的是（ ）
A．钩码A的机械能保持不变
B．钩码B的机械能保持不变
C．钩码A的动能增加，机械能增加
D．钩码B的动能增加，机械能增加
3．人造地球卫星沿椭圆轨道运行，我们把卫星运行过程中离地球最近的点叫近地点，最远的一点叫远地点（如图所示），卫星在太空飞行过程中，不受到任何的阻力，卫星从远地点向近地点运行过程中（ ）
A．机械能变小，动能不变，势能变小
B．机械能变大，动能变大，势能变大
C．机械能不变，动能变大，势能变小
D．机械能不变，动能变小，势能变大
4．如图，质量为m的小环穿在固定的光滑曲杆上，从某点A静止释放后沿曲杆运动。若不计空气阻力，则环在运动过程中，下列判断正确的是（ ）
A．只要A点高于D点，小环就一定能到达D点
B．小环从A点到B点，动能一直增加，机械能不变
C．小环从A点到D点，重力势能一直减小，机械能不变
D．若小环能到达D点，离开D点后将竖直向下运动
5．如图所描述的情景中，没有发生动能转化为势能的是（ ）
A．滑滑梯 B．荡秋千
C．跳水比赛 D．空中大翻转
6．如图所示，金属小球从导轨的a处自由滑下，依次经过b处、c处，到达d处时恰好停下，则（ ）
A．从a到d的过程中，小球的机械能守恒
B．在c点时，动能为0
C．从a到b的过程中，小球将重力势能全部转化为小球的动能
D．在b到c过程中，小球增加的重力势能小于小球减小的动能
7．2024年10月11 日，我国在东风着陆场成功回收首颗可重复使用返回式技术试验卫星——实践十九号卫星。卫星在减速下落的过程中，下列关于卫星的说法正确的是（ ）
A．动能不变，重力势能不变 B．动能变大，重力势能变小
C．机械能不变 D．动能变小，重力势能变小
8．如图所示，闭合导线框abcd的一部分处于磁场中，将导线框沿图示方向拉出过程中，则（ ）
A．在此过程中，电能转化为机械能
B．导线框中不会产生感应电流，因为回路中没有电源
C．导线框中会产生感应电流，整个导线框都是电源
D．导线框中会产生感应电流，导线ab段相当于电源
9．在“探究动能的大小与哪些因素有关”的实验中，让小车从斜面上由静止滑下，撞击放在水平面上的木块，小车推动木块滑行一段距离后停止，实验过程如图所示。下列说法正确的是（ ）
A．实验中木块被推出距离的远近反映小车动能的大小
B．由甲、乙两图可知，小车动能的大小与质量有关
C．由乙、丙两图可知，小车动能的大小与速度有关
D．小车从斜面上滑下其重力势能转化为动能，机械能增大
10．汽车匀速上坡的过程中，下列说法正确的是（ ）
A．动能增大，重力势能增大 B．动能不变，机械能增大
C．重力势能增大，机械能不变 D．动能不变，重力势能不变
二、填空题
11．如图所示，“蹦床”不仅是奥运会的正式比赛项目，也是小朋友非常喜欢的游戏项目。小朋友通过对蹦床施力，蹦床发生弹性形变，因而具有 能；同时由于力的作用是 的，蹦床对小朋友也施力，把小朋友弹到高处，小朋友由于被弹到高处而具有重力势能，小朋友达到最高点时动能大小为 J。
12．如图所示，甲、乙两个质量不同的小球从相同高度静止释放，甲球下落过程中经过 P、Q两点，忽略空气阻力。释放瞬间，两球的重力势能 ，甲球在 P点和Q点的机械能 。（均选填“相等”或“不相等”）
13．一架飞机在同一高度上匀速飞行，喷洒农药。在此过程中，飞机的动能 ，重力势能 ，飞机的机械能 。（填“变大”、“变小”或“不变”）
14．如图，是中国女子网球单打运动员郑钦文的击球画面，球拍的网面在恢复原状的过程中将 能转化为球的 能。
15．(1)篮球从高处自由落下撞击地面后再上升的过程中（不计空气阻力），篮球具有的能量形式是 ；
(2)投掷出去的篮球在空中能继续飞行，这是由于篮球的 ；篮球在飞行中运动方向不断改变，这是因为篮球受到 的作用；
(3)两个相同的篮球，表面潮湿，从不同高度自由落至同一地面，留下的印迹如图所示。关于初始时篮球的重力势能，下列说法正确的是
A．落在a处的大 B．落在b处的大 C．两个一样大 D．无法比较大小
16．人造地球卫星从近地点向远地点运动时，它的势能 ，动能就会 。（选填“增大”“减小”）
三、实验题
17．晓丽在研究动能与、关系的实验中，如图所示，质量为的小球从A点静止释放，在没有空气阻力的情况下，沿轨道运动（其中段光滑，段水平但不光滑）。已知重力势能为（为小球离轨道的高度，当小球运动到点时，），动能为（为小球运动的速度）
（1）用小球去撞击木块，并通过木块 来反映动能的大小。
（2）小球从A点静止释放到达点时速度为，此过程中小球的机械能 （选填“变小”“变大”或“不变”），则 ，（用题目所给物理量表示）根据题目所给信息，推测与小球的质量 。（选填“有关”或“无关”）。
四、综合题
18．如图所示，单摆在竖直平面内左右摆动，滚摆在竖直平面内上下往复运动，请回答：
（1）这两个实验可以说明的同一个物理问题是： ；
（2）从单摆的实验看，在A，B，C三点位置，哪个点的位置动能最大
（3）滚摆从最高处滚下来，能量是如何转化的？
（4）小明通过查阅资料知道单摆的周期只与摆绳的长度有关，那么单摆的周期公式最有可能的是下面的( )
A． B． C． D．
五、计算题
19．物体只在重力的作用下由静止开始下落，叫做自由落体运动．有一物体离地面的高度为h，如果物体在下落的过程中重力做的功全部转化为动能，物体的动能为。
(1)请你分析说明物体下落的速度与自身的质量大小是否有关；
(2)如图，一小球从离地面高度h=45m的空中自由落下，不计一切阻力，则小球落地时速度是多大？
《11.4机械能及其转化》参考答案
题号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
答案 D C C B A D D D A B
1．D
【详解】A．小球从O运动到B的过程中，弹簧被拉开，球的动能转化为弹簧的弹性势能，此时小球所受弹力方向向左、速度不断减小，故A错误；
B．小球从A运动到O的过程中，弹簧恢复原状，将弹性势能转化为动能，此时小球所受弹力方向向右、速度不断增大，机械能增大，故B错误；
C．小球运动到B点时，由于动能转化为弹性势能，直到速度为零，因此会停止运动，但是由于弹簧恢复原状所以不会保持静止，故C错误；
D．小球在A点处，弹簧的弹性形变的程度最大，弹性势能最大，故D正确。
故选D。
2．C
【详解】AC．因为钩码A加速上升，所以钩码A的速度和高度均增加，但其质量不变，所以钩码A的动能和重力势能均增加，而机械能等于动能加势能之和，所以钩码A的机械能增加，故A错误，C正确。
BD．因为钩码B的重力大于钩码A，所以钩码A加速上升时，钩码B将加速下降，钩码B的速度增加，但高度减小，其质量不变，所以钩码B的重力势能减小，动能增加，减小的重力势能转化为了钩码A和B的动能及B的重力势能，所以B的机械能减小，故BD错误。
故选C。
3．C
【详解】AB．不受空气阻力，只有重力势能和动能相互转换，故机械能守恒，故AB不符合题意；
CD．从远地点向近地点运行过程中，高度降低，重力势能减小，减小的重力势能转化为动能，故动能变大，势能变小，故C符合题意，D不符合题意。
故选C。
4．B
【详解】A．由图知D点的位置低于A点的位置，但是如果C点高于A点，则小球不能到达C点，即小环不一定能到达D点，故A错误；
B．质量为m的小环在光滑曲杆上，从某点A静止释放后沿曲杆运动，不计空气阻力，小环的运动过程中机械能是守恒的，由A到B，小环的重力势能转化为动能，动能增加，机械能保持不变；故B正确；
C．由A到B，小环的重力势能转化为动能，重力势能减小，由B到C点动能转化为重力势能，重力势能增加；由C到D重力势能转化为动能，重力势能减小，故小环从A点到D点时，重力势能先减小后增加，再减小。故C错误；
D．小环到达D后，由于惯性会继续沿CD方向运动一段距离。故D错误。
故选B。
5．A
【详解】A．滑滑梯时，人的高度降低，速度变大，是重力势能转化为动能，没有发生动能转化为势能，故A符合题意；
B．荡秋千时，在从低处向高处运动时，人与秋千的速度减小，高度增加，是动能转化为重力势能，故B不符合题意；
C．在跳水比赛中，人向上弹起的过程中，高度增大，速度减小，是动能转化为重力势能，故C不符合题意；
D．在单杠上翻转时，若人由下向上运动，人的速度减小，高度增加，是动能转化为重力势能，故D不符合题意。
故选A。
6．D
【详解】A．金属小球从导轨的a处自由滑下，依次经过b处、c处，到达d处时恰好停下，说明此时动能为零，而d处的重力势能小于a处重力势能，故d处小于a处机械能，故机械能不守恒，故A不符合题意；；
B．动能大小与质量和速度有关，在c点时，小球有一个向左的速度，故此时小球具有动能，故B不符合题意；
C．整个过程机械能不守恒，故从a到b的过程中，小球的重力势能不可能全部转化为小球的动能，故C不符合题意；
D．在b到c过程中，动能转化为重力势能，而整个过程机械能不守恒，不能完全转化，故小球增加的重力势能小于小球减小的动能，故D符合题意。
故选D。
7．D
【详解】当卫星在减速下落的过程中，卫星的质量不变，高度越来越低，重力势能越来越小；速度越来越小，动能越来越小，则机械能变小，故ABC错误，D正确。
故选D。
8．D
【详解】A．向外拉的过程中，消耗机械能，同时导线切割磁感线产生电能，所以是机械能转化为电能，故A不符合题意；
BCD．产生感应电流需要两个条件一个是闭合回路，一个是切割磁感线，图中所示导线框为闭合回路，往外拉的过程中，闭合回路中的ab部分切割磁感线，所以会产生感应电流，且导线ab相当于电源，故BC不符合题意，D符合题意。
故选D。
9．A
【详解】A．在研究动能大小与什么因素有关时，我们是通过观察小车推动木块移动的距离来反映小球动能大小的，采用的是转换法的思想，故A正确；
B．甲、乙两图中，小车的质量相同，释放的高度不同，则到达水平面的速度不同，木块被推出距离不同，说明小车动能的大小与速度有关，故B错误；
C．乙、丙两图中，小车的质量不同，释放的高度相同，则到达水平面的速度相同，木块被推出距离不同，说明小车动能的大小与质量有关，故C错误；
D．小车从斜面上滑下其重力势能转化为动能，因为要克服摩擦做功，机械能转化为内能，所以机械能减小，故D错误。
故选A。
10．B
【详解】汽车匀速上坡的过程中，汽车的质量没有变，速度不变，故动能不变，高度增加，故重力势能增大，总的机械能增大。
故选B。
11． 弹性势 相互 0
【详解】[1]物体发生弹性形变而具有的能叫弹性势能，小朋友落下接触到蹦床后，蹦床发生弹性形变，故具有了弹性势能。
[2]由于力的作用是相互的，蹦床对小朋友施加相反的作用力，小朋友被弹起时，蹦床的弹性势能减小，减小的弹性势能转化为小朋友的动能，把小朋友弹到高处，动能转化为重力势能，所以小朋友由于被弹到高处而具有重力势能。
[3]小朋友达到最高点时质量不变，速度为0，动能为0J。
12． 不相等 相等
【详解】[1]重力势能的影响因素有质量和高度，甲、乙两个小球，高度相同，质量不同，因此重力势能不相等。
[2]忽略空气阻力，小球不需要克服摩擦做功，无能量损失，因此其机械能是守恒的，即保持不变。所以甲球在 P点和Q点的机械能相等。
13． 变小 变小 变小
【详解】[1][2][3]飞机在喷洒农药的过程中，在空中某一高度匀速飞行，飞机的质量减小，速度不变，动能变小；高度不变，飞机的重力势能变小；飞机在喷洒农药时，没有发生弹性形变，不具有弹性势能，所以机械能＝动能+重力势能，机械能变小。
14． 弹性势 动
【详解】[1][2]网球在离开网面时，球网的弹性形变程度变小，弹性势能变小，网球的速度变大，质量不变，动能变大，弹性势能转化为网球的动能。
15． 内能和机械能 惯性 重力 B
【详解】(1)[1]篮球从高处自由落下撞击地面后再上升的过程中，篮球一定具有内能；同时篮球运动，所以具有动能，篮球有一定的高度，所以还具有重力势能。动能和势能统称机械能。故篮球具有的能量形式是内能和机械能；
(2)[2][3]篮球在投掷出去的时候，由于人手的推力作用而从静止获得了一个速度，开始运动，当篮球离开人手后就不再受力的作用，但由于物体具有惯性，要保持原来的运动状态不变，所以篮球在空中会继续运动。篮球在空中的时候如果忽略空气的阻力的话就只受重力这一个力的作用，在重力的作用下改变了篮球的运动状态，使篮球最终落回地面。
(3)[4]篮球从静止开始下落，是由重力势能转化为动能；到达地面后，篮球撞击地面，是由动能转化为弹性势能。根据篮球留下的印迹可知，篮球落在b具有的弹性势能大，所以其开始下落时具有的重力势能就大。
故选B。
16． 增大 减小
【详解】[1][2]当卫星从近地点向远地点运动过程中，没有空气阻力，机械能守恒；卫星的高度增大，质量不变，重力势能增大，由于机械能不变，则动能减小。
17． 被撞击的距离的远近 不变 无关
【详解】（1）[1]实验中小球撞击木块，木块移动的距离越远，小球的动能越大，所以是以木块被撞击的距离的远近来判定动能的大小的。
（2）[2]在没有空气阻力的情况下，其中AB段光滑，故此过程中小球的机械能守恒，即小球的机械能不变。
[3]小球在A点时是静止的，不具有动能，只具有重力势能，则小球在A点的机械能等于重力势能，即
小球从A点静止释放到达B点时的速度为vB，到达B点时，高度为0，重力势能为0，此时小球的机械能等于动能，即
根据机械能守恒，则有
整理得
[4]根据可知，速度大小与小球的质量m无关。
18． 动能和重力势能可以相互转化 B 重力势能转化为动能 B
【详解】（1）[1]单摆在竖直平面内左右摆动，滚摆在竖直平面内上下往复运动都有动能和重力势能的相互转化，说明动能和重力势能可以相互转化。
（2）[2]在单摆实验中，摆球从A位置运动到B位置，重力势能转化为动能，从B位置运动到C位置，动能转化为重力势能，所以B位置的动能最大。
（3）[3]滚摆从最高处滚下来时高度减小，所以重力势能减小，动能增大，此过程将重力势能转化为动能。
（4）[4]由题意可知，单摆的周期只与摆绳的长度有关，与摆球的质量无关，故选B。
19．(1)无关
(2)30m/s
【详解】（1）由题可知，物体所处的高度为h时，重力做功为
在下落过程中重力做功全部转化为动能，即
可得
物体下落的速度为
所以物体下落的速度与自身的质量无关。
（2）根据计算小球落地时速度为
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