机械能及其转化
一、单选题
1. 2018年5月5日，中国国产航母完成首次舰载直升机起降。直升机减遠下降靠近航母甲板的过程中（ ）
A.动能变小
B.惯性变大
C.重力势能不变
D.机械能不变
2.频闪照片是研究物体运动的重要手段．通常一只掉在水平地面上的弹性小球会跳起，而且弹跳的高度会越来越低．如图所示，是小球弹跳过程的频闪照片，小球在1、2位置的高度一样．下面说法正确的是（ ）
A.小球弹起的高度越来越低，此时机械能不守恒
B.小球在1、2位置的重力势能相同，且机械能大小也相同
C.小球在2位置的重力势能比1位置时小，机械能也比1位置时小
D.小球弹跳上升到最高点3位置时，瞬间静止，小球受到平衡力作用
3.如图所示，一个玩具弹簧放在斜面上端，将弹簧弯曲一定程度后释放，弹簧沿斜面向下翻滚．弹簧在运动过程中，有哪些机械能发生了转化（ ）
A. 只有动能和重力势能 B. 只有动能和弹性势能
C. 只有重力势能和弹性势能 D. 动能、重力势能和弹性势能都发生了转化
4.人造地球卫星广泛应用于全球通信、军事侦察、气象观测、资源普查、环境监测、大地测量等方面。如右图所示，当卫星从近地点向远地点运动时，它的（ ）
A.重力势能减小
B.速度增大
C.机械能增大
D.动能转化为重力势能
5.人造地球卫星在大气层外环绕地球运行（不受空气阻力），当它从远地点向近地点运动时（ ）
A.动能减小，势能增大，机械能不变
B.动能减小，势能减小，机械能减小
C.动能增大，势能减小，机械能不变
D.动能增大，势能减小，机械能减小
6. 如图所示是小刚在中考体育测试中投掷铅球的过程示意图，铅球在b点离手，c点是铅球运动的最高点，d点是铅球运动的最低点，整个过程中，若不计空气阻力，下列说法错误的是（ ）
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A.在a到d的过程中，铅球相对于地面是运动的
B.在b到d的过程中，铅球的机械能先增加后减少
C.在c到d的过程中，铅球的重力势能转化为动能
D.在a到b的过程中，小刚对铅球做了功
7.如图所示，单摆中的小球在ABC间不停地往复运动，如果不考虑阻力的影响，以下说法错误的是（ ）
A.小球在A，C处的势能最大
B.小球在B处只受重力作用
C.小球由A到B过程中，重力势能转化为动能
D.小球运动到C处时，如果受到的外力全部消失，将保持静止
8. 2018年2月12日13时03分，我国在西昌卫星发射中心用长征三号乙运载火箭，以“一箭双星”方式成功发射第二十八、二十九颗北斗导航卫星，如图所示的卫星沿椭圆轨道绕地球运行，离地球最近的一点叫近地点，最远的一点叫远地点，它在大气层外运行，不受空气阻力，则下列说法正确的是（ ）
A.卫星从远地点运行到近地点，重力势能减小，动能增大，机械能守恒
B.卫星从远地点运行到近地点，重力势能增大，动能减小，机械能守恒
C.卫星从近地点运行到远地点，重力势能增大，动能增大，机械能不守恒
D.卫星从近地点运行到远地点、重力势能减小，动能减小，机械能不守恒
9.如图所示，甲、乙两个质量不同的小球从相同高度静止释放，假球下落过程中经过P，Q两点，忽略空气阻力，下列说法正确的是（ ）
A. 着地瞬间，两球的动能相等 B. 甲球在P点和Q点的机械能相等
C. 释放瞬间，两球的重力势能相等 D. 从释放到着地，两球所受重力坐的功相等
10.如图所示,运动员正在进行蹦床比赛:下列关于机械能及其转化的说法中错误的是（ ）
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A.运动员下落的速度最大时,他的动能最大
B.运动员的速度为零时,他的重力势能最大
C.运动员下落到最低点时,蹦床的弹性势能最大
D.运动员弹离蹦床后,因为惯性他可以继续上升一段距离
11.如图所示，小球由静止开始沿着粗糙的路面从a点向d点自由运动，其中b和d两点在同一水平高度，则下列说法中错误的是（ ）
A. 小球从a到c加速下滑，重力势能转化为动能 B. 小球从c到d减速上坡，动能转化为重力势能
C. 小球在b和d时重力势能和动能都相等 D. 小球从a到d的过程中部分机械能转化为内能
12.在党的十九大以后,中国空军开始了“飞没有飞过的航线,到没有到过的区域”的远离陌生区域的作战训练,如图所示,是在一次训练中,空中加油机正在给匀速水平飞行的战斗机加油,则空中加油机的（ ）
A. 动能不变,势能不变,机械能不变 B. 动能不变,势能减少,机械能减少
C. 动能减小,势能减小,机械能减小 D. 动能增加,势能增加,机械能增加
13.如图甲所示，小球从某高度处由静止下落到竖直放置的弹簧上并压缩弹簧。从小球刚接触到弹簧到将弹簧压缩最短的过程中，得到小球的速度v和弹簧被压缩的长度Δl之间的关系，如图乙所示，其中b为曲线最高点。不计空气阻力，弹簧在整个过程中始终发生弹性形变，则小球（ ）
A.受到的弹力始终不变
B.运动过程动能一直增大
C.从a到b过程，重力势能减少，弹簧的弹性势能增大
D.从b到c过程，重力势能转化为弹性势能，小球的机械能不变
14.如图所示是跳水运动员跳板跳水时的情景，跳板跳水运动有起跳、腾空、落水几个阶段，若不计空气阻力，从腾空到落水的过程中( )
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A. 动能增加，机械能增加 B. 重力势能减小，机械能减少
C. 动能先减小后增大，机械能不变 D. 重力势能先减少后增大，机械能不变
15.小丽同学在蹦床上运动，她从高处落下后又被弹起的过程中，下列说法正确的是（ ）
A. 蹦床形变最大时，小丽的重力势能最小
B. 蹦床形变最大时，蹦床的弹性势能最小
C. 小丽从最高点下落过程中，她的动能和重力势能均不断增加
D. 小丽被弹起后上升过程中，重力势能转化为动能
二、填空题
16.如图是皮球落地后弹跳过程中，每隔相等时间曝光一次所拍摄的照片。A、B是同一高度的两点。在整个过程中，皮球的机械能________（选填“增加”、“减小”或“不变”）。由于存在摩擦，部分机械能转化为 ________能，总能量________ （选填“守恒”或 “不守恒”）
17.如图所示，让小球从某高度处由静止开始下落到竖直放置的轻弹簧上，将弹簧压缩至最短.在小球刚接触弹簧时开始测量，测得到小球的速度v和弹簧缩短的长度△x之间的关系如图丁所示，则从小球接触弹簧到弹簧被压缩至最短这一过程中，弹簧的弹性势能________，小球动能________，小球的机械能________（以上均填变化情况）.当弹簧被压缩至最短时，小球的速度为0，此时，小球处于________（选填“平衡”或“非平衡”状态）.
18.跳远运动的几个阶段如图所示，则运动员在助跑阶段，动能________（选填“变大”、“变小”或“不变”）；从起跳到最高点的过程中，部分动能转化为________。
19.如图甲所示，质量不计的弹簧竖直固定在水平面上，t=0时刻，将一重为G=50 N的金属小球从弹簧正上方某一高度处由静止释放，小球落到弹簧上压缩弹簧到最低点，然后又被弹起离开弹簧，上升到一定高度后再下落，如此反复，通过安装在弹簧下端的压力传感器，测出这一过程弹簧弹力F随时间t变化的图象如图乙所示，则在上述过程中时刻t1________(选“是”或“不是”）动能最大；小球在从最高点到最低点的运动过程中，动能的变化情况是________；t2到t3时间内，小球增加的动能________弹簧减小的弹性势能（选填“大于”、“小于”或“等于”），上述过程中小球和弹簧机械能________（选填“是”或者“不是”）守恒的。
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20.滚摆从图的位置1静止释放，下降经过位置2，继续下降，再上升到达最高点3，这三个位置:滚摆重力势能最大的是________、动能为零的是________、机械能最大的是________．（填写位置序号）
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答案解析部分
一、单选题
1.【答案】A
【解析】【解答】ACD. 直升机减遠下降靠近航母甲板的过程中 ，质量不变，速度减小，动能减小；高度减小，重力势能减小；由于机械能等于动能与重力势能之和，所以机械能也减小，故A符合题意，CD不符合题意；
B.物体保持运动状态不变的性质叫惯性，惯性大小只与物体的质量大小有关，与其它无关， 直升机减遠下降靠近航母甲板的过程中，由于质量不变，所以惯性不变，故B不符合题意。
故答案为：A。
【分析】动能：物体由于运动而具有的能叫动能，运动物体的速度越大，质量越大，动能就越大；
重力势能：物体由于被举高而具有的能，物体质量越大，被举得越高，重力势能就越大；
机械能：动能和势能的统称机械能；
惯性：物体保持运动状态不变的性质叫惯性，惯性大小只与物体的质量大小有关。
2.【答案】A
【解析】【解答】因为小球弹跳的高度会越来越低，说明机械能逐渐减小，A符合题意；
小球在2位置的动能和1位置时，由于高度相等，所以重力势能也是相同的，但是2位置机械能比1位置时小，BC不符合题意；
小球弹跳上升到最高点3位置时，瞬间静止，此时只有重力作用，受力不平衡，D不符合题意。
故答案为：A。
【分析】动能和物体的质量、速度有关，重力势能和物体的质量、高度有关。
3.【答案】D
【解析】【解答】弹簧伸直的过程中弹簧的弹性势能转化为动能，弹簧在向下运动过程中弹簧的重力势能转化为动能，A、B、C不符合题意，D符合题意。
故答案为：D。
【分析】分析弹簧向下翻滚的过程中的能量转化分析判断。
4.【答案】D
【解析】【解答】人造地球卫星在远地点时动能最小，势能最大；在近地点动能最大，势能最小，故从远地点向近地点运动时，势能转化为动能，速度会变大；从近地点向远地点运动时，动能转化为重力势能，机械能是不变的，ABC不符合题意，D符合题意。
故答案为：D
【分析】当物体减速上升时，动能减小，重力势能增大，动能转化为重力势能.
5.【答案】C
【解析】【解答】人造地球卫星在大气层外环绕地球运行（不受空气阻力），当它从远地点向近地点运动时，只有重力势能和动能的转化，机械能是守恒的。
远地点时高度最高重力势能最大，当它从远地点向近地点运动时，高度降低，速度增大，所以重力势能转化为动能，即重力势能减小、动能增大，而机械能总量不变。
故答案为：C。
【分析】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.机械能：动能和势能的统称.（机械能=动能+势能）
6.【答案】B
【解析】【解答】解：A、在a到d的过程中，铅球相对于地面有位置的变化，铅球是运动的，A不符合题意；
B、在b到d的过程中，由于不计空气阻力，所以铅球的机械能不变，B符合题意；
C、在c到d的过程中，铅球的质量不变，高度减小，速度增大，故重力势能减小，动能增大，铅球的重力势能转化为动能，C不符合题意；
D、在a到b的过程中，运动员对铅球有一个推力的作用且铅球在推力作用下移动了一段距离，所以在这个阶段，运动员对铅球做了功；铅球离开手，由于惯性继续运动，所以手就不做功了，D不符合题意；
故答案为：B。
【分析】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.机械能：动能和势能的统称.（机械能=动能+势能）
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7.【答案】B
【解析】【解答】A、小球的质量不变，在A、C处的高度最高，重力势能最大，A不符合题意；
B、小球在B处受到重力和绳子的拉力的共同作用，B符合题意；
C、小球由A到B过程中，不计阻力，机械能守恒，高度减小，速度增加，重力势能减小，动能变大，重力势能转化为动能，C不符合题意；
D、小球运动到C处时，处于静止状态，如果受到的外力全部消失，小球仍然会静止，D不符合题意。
故答案为：B。
【分析】摆球在运动过程中动能和重力势能相互转化，在最低点时，受到重力和拉力的作用.
8.【答案】A
【解析】【解答】AB、在大气层外运行，不受空气阻力，机械能是守恒的；卫星从远地点运行到近地点时，相对高度减小，所以势能减小，同时速度增大，动能增大，A符合题意、B不符合题意；
CD、在大气层外运行，不受空气阻力，机械能是守恒的；卫星从近地点运行到远地点时，相对高度增大，所以势能增大，同时速度减小，动能减小，机械能守恒，CD不符合题意。
故答案为：A。
【分析】重力势能和物体的质量、高度有关，动能和物体的质量、速度有关，在没有能量损失时，总的机械能不变.
9.【答案】B
【解析】【解答】A、着地瞬间，两球的动能不相等，A不符合题意；
B、甲球在P点和Q点的机械能相等，B符合题意；
C、释放瞬间，两球的重力势能不相等，C不符合题意；
D、从释放到着地，两球所受重力做的功不相等，D不符合题意。
故答案为：B。
【分析】A、影响动能大小的因素：质量、高度，当高度相同时质量越大动能越大；B、机械能的转化和守恒：物体的动能和势能可以转化，转化的过程中若没有摩擦阻力机械能的总量保持不变，若有摩擦阻力机械能的总量逐渐减少；C、影响重力势能大小的因素：质量、高度，当高度相同时质量越大重力势能越大；D、由W=Gh=mg知质量大的小球做的功多。
10.【答案】B
【解析】【解答】A. 运动员下落时，重力势能转化为动能，当他的速度最大时，他的动能最大，A不符合题意；
B. 运动员的速度为零时，可能是在最高点，也可能是在最低点，因此他的重力势能可能最大，也可能最小，B错误，符合题意；
C. 运动员下落到最低点时，蹦床的弹性形变程度最大，所以蹦床的弹性势能最大，C不符合题意；
D. 运动员弹离蹦床后,因为惯性还要保持向上运动的状态，因此他可以继续上升一段距离，D不符合题意。
故答案为：B.
【分析】当动能和势能转化时，动能最小的时候，重力势能最大。
11.【答案】C
【解析】【解答】A、小球从a到c加速下滑，小球质量不变，速度增大，故动能增大；同时高度减小，重力势能减小，所以小球的部分重力势能转化为动能，A符合题意；
B、小球从c到d减速上坡，小球质量不变，速度减小，故动能减小；同时高度增加，重力势能增大，所以小球的部分动能转化为重力势能，B符合题意；
C、由于接触面粗糙，小球从b运动到d的过程中，有一部分机械能会转化为内能，故小球在b点的机械能大于在d点的机械能；已知b和d两点在同一水平高度，即两位置小球的重力势能相同，根据“机械能=动能+势能”可知，小球在b点的动能大于在d点的动能，C不符合题意；
D、由于接触面粗糙，所以小球从a到d的过程中部分机械能会转化为内能，小球的机械能减小，D符合题意；
故答案为：C．
【分析】动能和势能可以相互转化，若转化过程中没有能量损失，则机械能守恒.小球在粗糙的轨道上滚动，机械能减少.整个过程中小球的质量不变，根据高度比较重力势能的大小，根据机械能和重力势能的关系比较动能的大小.
12.【答案】C
【解析】【解答】加油后空中加油机仍以原来的高度和速度做匀速飞行，加油机油量减少，质量减少，动能减小。加油机的质量减少，高度不变，重力势能减小。机械能＝动能+势能，加油机没有发生弹性形变，不考虑弹性势能。动能减小，重力势能减小，机械能减小。
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故答案为：C.
【分析】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；机械能：动能和势能的统称（机械能=动能+势能）.
13.【答案】C
【解析】【解答】A. 小球从某高度处静止下落到竖直放置的轻弹簧上并压缩弹簧。从小球刚接触到弹簧到将弹簧压缩最短的过程中，弹簧形变程度逐渐变大，所以小球受到弹力也逐渐变大，A不符合题意；
B. 由图象可知，小球速度先变大，后变小。小球质量不变，所以小球动能先变大，后变小，B不符合题意；
C. 小球从某高度处静止下落到竖直放置的轻弹簧上并压缩弹簧。此过程中小球高度越来越低所以小球的重力势能减少，弹簧形变程度逐渐变大所以弹性势能增大，C符合题意；
D. 从b到c过程是小球被弹簧弹起上升的过程，为弹性势转化为能重力势能，D不符合题意。
故答案为：C
【分析】动能和物体的质量、速度有关，重力势能和物体的质量、高度有关，弹性势能的大小和弹性形变程度有关.
14.【答案】C
【解析】【解答】从腾空的过程中，运动员的动能转化为重力势能；落水的过程中，运动员的重力势能转化为动能；所以运动员的动能先减小后增大，因为不计空气阻力，所以机械能不变。
故答案为：C.
【分析】物体的动能和势能是可以相互转化的，在转化的过程中若无摩擦阻力，机械能的总量保持不变。
15.【答案】A
【解析】【解答】解：A、由于小丽与蹦床逐渐接触，即其运动的速度逐渐减小，高度减小，即动能和重力势能减小，即减小的动能和重力势能转化为弹性势能，蹦床形变最大时，小丽的重力势能最小，故A正确； B、在弹性限度内，弹性形变越大，物体具有的弹性势能越大，所以蹦床形变最大时，蹦床的弹性势能最大．故B错误，
C、小丽从最高点下落，接触蹦床前，其质量不变，速度不断变大，高度不断不减小，所以动能变大，重力势能变小；
接触蹦床后，蹦床的弹性形变逐渐增大，向上的弹力逐渐增大；在弹力小于重力这段时间内，合力向下，小丽做加速运动，小丽的动能逐渐增大；当弹力大于重力后，合力向上，小丽做减速运动，小丽的动能逐渐减小；所以在此过程中，小丽的动能先增加后减小，同时，在此过程中小丽的高度不断减小，所以重力势能不断减小．故C错误；
D、小丽被弹起后上升过程中，其质量不变，速度变小，高度增加，动能转化为重力势能．故D错误．
故选A．
【分析】利用以下知识分析解答：（1）动能大小的影响因素：质量、速度；质量不变、速度越大，动能越大；（2）重力势能大小的影响因素：质量、高度；质量不变、高度越高，重力势能越大；（3）影响弹性势能的因素有弹性形变的大小，在弹性限度内，弹性形变越大，物体具有的弹性势能越大．
二、填空题
16.【答案】减小；内；守恒
【解析】【解答】重力势能大小的影响因素：质量、被举得高度，由图知道，该过程中，其质量不变，,皮球被反弹的高度逐渐变小，即说明该过程中的机械能是减小的，因为反弹过程中由于存在摩擦，有一部分机械能转化成了内能，根据能量守恒定律知道，能量的总量是不变的。
故答案为：减小；内；守恒.
【分析】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.机械能：动能和势能的统称.（机械能=动能+势能）
能量的转化和守恒定律：能量既不会凭空消灭，也不会凭空产生，它只会从一种形式转化为另一种形式，或者从一个物体转移到另一个物体，而在转化或转移的过程中，其总量保持不变.
17.【答案】变大；先变大后变小；变小；非平衡
【解析】【解答】小球接触弹簧到弹簧被压缩至最短这一过程中，弹簧的弹性势能变大，开始小球的速度增大，后来速度减小，整个过程中小球的质量不变，所以小球的动能先增大后减小。在下落过程中，小球压缩弹簧对弹簧做功，一部分机械能转化为弹簧的弹性势能，所以其机械能减小；当弹簧的压缩量最大时，小球的速度为0，此时，小球受到的弹力大于其重力，所以小球处于非平衡状态。
故答案为：变大；先变大后变小；变小；非平衡。
【分析】当物体发生弹性形变时具有弹性势能，能量间可以相互转化，当物体的速度为零，但受力不平衡时，物体是非平衡状态。
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18.【答案】变大；重力势能
【解析】【解答】运动员助跑阶段，速度变大，动能增大；运动员从起跳到最高点，离地高度变高，速度减小，及动能转化为重力势能。【分析】物体动起来后所具有的能称为动能，动能大小与物体质量和运动速度有关，质量相同时，速度越大，动能越大；速度相同时，质量越大，速度越大；重力势能与物体距离参考平面的竖直高度有关，质量相同的物体，高度越高，重力势能越大；动能和重力势能可以相互转化，当运动员跳起时，速度大小减小，高度变高，部分动能转化为重力势能，运动员下落过程中，高度降低，速度变大，重力势能转化为动能。
19.【答案】不是；先变大后变小；小于；是
【解析】【解答】t1时刻小球刚与弹簧接触，与弹簧接触后，先做加速运动，当弹力增大到与重力平衡时，速度达到最大，小球在从最高点到最低点的运动过程中，先做加速运动，后做减速运动，质量不变，动能先增大后减小，t2∼t3段时间内，小球和弹簧系统机械能守恒，小球增加的动能和重力势能之和等于弹簧减少的弹性势能，故小球增加的动能小于弹簧减小的弹性势能。
【分析】运动的物体具有动能，动能的大小和物体的质量和速度有关，机械能在转化过程中能量的总量保持不变。
20.【答案】位置1；位置1、位置3；位置1
【解析】【解答】解：滚摆是重力势能和动能相互转化的机械，故滚摆升到最高点后，放开手，可以看到滚摆旋转着下降，越转越快，到最低点时滚摆转而上升，直到回到接近原来的位置；滚摆在最高点位置时重力势能最大，动能为0，在最低点时动能最大；开始释放的位置最高，所以图示三个位置中位置1 的重力势能最大，动能为零，机械能最大．故答案为：位置1；位置1、位置3；位置1．
【分析】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.机械能：动能和势能的统称.（机械能=动能+势能）.
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