第4节 机械能及其转化
1．一小球沿斜面滚下(不计摩擦)，那么小球的 ( A )
A．势能转化为动能 B．动能转化为势能
C．机械能不断增加 D．机械能不断减小
2．[2013·荆门] 有一种运动叫蹦极，如图11－4－6所示是蹦极运动的简化示意图，弹性绳一端固定在O点，另一端系住运动员，运动员从O点自由下落，A点处弹性绳自然伸直。B点是运动员受到的重力与弹性绳对运动员拉力相等的点，C点是蹦极运动员到达的最低点，运动员从O点到C点的运动过程中忽略空气阻力，则 ( D )
图11－4－6
A．从O至C运动员速度一直减小
B．从O点至A点运动员机械能不守恒，从A点至C点机械能守恒
C．从O至A过程中运动员速度增大，从A至C过程中运动员速度减小
D．从O至B过程中运动员速度增大，从B至C过程中运动员速度减小
【解析】 根据题意可知，从O点到B点的过程中，重力大于弹性绳对运动员拉力，因此速度越来越大；从B点到C点的过程中，弹性绳对运动员拉力大于重力，运动员的速度开始减小，到达C点时，速度为零；由于不计空气阻力，因此整个过程能量守恒。
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3．如图11－4－7所示，钢珠沿竖直平面上的光滑轨道abcd从a点运动到d点，则钢珠 ( A )
图11－4－7
A．通过d时的速度比通过c时大
B．在c点比在b点的重力势能小
C．从a运动到b的过程中，动能转化为重力势能
D．从b运动到c的过程中，机械能转化为重力势能
4．[2013·长沙] 我们居住的城市高楼林立，如不小心发生高空坠物事件，则可能给人们的生命财产造成损害，更不可有意为之。日前，某小区的陈先生在早上下楼取车时发现车的后挡风玻璃被穿了一个孔，上面还插着一个可乐瓶，肇事的可乐瓶里大约还有小半瓶的可乐。对此，下列描述正确的是 ( C )
A．可乐瓶从高空坠落，动能会转化为重力势能
B．可乐瓶对挡风玻璃没有做功
C．可乐瓶从高空坠落，重力势能会转化为动能
D．可乐瓶砸在挡风玻璃的瞬间，具有很大的重力势能
5．如图11－4－8所示，小明从滑梯上下滑，在这一过程中，他的 ( D )
图11－4－8
A．动能转化为重力势能
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B．重力势能全部转化为动能
C．机械能保持不变
D．机械能一定减少
6．下列现象中，由动能转化为重力势能的是 ( C )
A．动车匀速上坡
B．脚踩滑板从高处滑下
C．滚摆自下而上运动
D．火箭加速升空
7．下列四个实例中，机械能正在减小的是 ( C )
A．蓄势待发的火箭 B．水平匀速飞行的飞机
C．匀速下降的热气球 D．加速上升的汽艇
8．玩“过山车”是一项非常惊险刺激的娱乐活动。如图11－4－9所示，过山车时而从轨道的最低点D上升到最高点A，时而从最高点A飞驰而下。过山车在运动过程中，若不计能量损失，只有动能和势能的相互转化。下列说法正确的是 ( B )
图11－4－9
A．A点机械能小于B点机械能
B．D点动能最大，A点势能最大
C．D点动能最大，A点机械能最大
D．A点势能最大，机械能最大
9．图11－4－10是固定在水平桌面上的圆弧轨道，将一小球由轨道的P点自由释放，滚动到Q点。在此过程中，动能先变__大__后变__小__，重力势能__先变小后变大__。
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图11－4－10
10．[2013·镇江] 如图11－4－11是皮球落地后弹起过程中每隔相等时间曝光一次所拍摄的照片。由图可知，下落过程中，皮球的速度__增大__，离开地面上升的过程中，皮球的重力势能__增大__，动能__减小__，皮球运动过程中的机械能__减小__。(均填“增大”、“减小”或“不变”)
图11－4－11
【解析】 皮球下落过程中，由于受到重力的作用，皮球的速度越来越大；皮球离开地面上升的过程中，质量不变，高度增加、速度减小，因此重力势能增大，动能减小，由于空气阻力的作用，机械能减小。
11．[2013·宜昌] 人造卫星沿椭圆轨道绕地球运行，如图11－4－12所示为卫星从远地点向近地点运动的过程。针对该过程，以下说法正确的是 ( C )
图11－4－12
A．动能逐渐增大，机械能增大
B．势能逐渐减小，机械能减小
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C．动能逐渐增大，势能逐渐减小，机械能不变
D．动能逐渐增大，势能逐渐减小，机械能减小
【解析】 卫星从远地点向近地点运行过程中，高度减小，势能减小，由于机械能守恒，动能与势能之和是定值，所以动能增大，速度增加。
12．把篮球抛向空中，忽略空气阻力，图11－4－13中图象能正确反映球离手后至落回地面前机械能(E)与篮球离地高度(h)关系的是 ( A )
A B C D
图11－4－13
13．陈锋同学的家到学校本是一条在同一水平面上的直路，爱动脑筋的陈锋做了这样的设想：要是将从家到学校的路挖成一个“V”字形(如图11－4－14所示)，只要从家骑上自行车后，不用刹车也不用踩车，等车停下来就可以到达学校了。请你简要说明：
图11－4－14
(1)陈锋同学的设想的机械能转化过程。
(2)陈锋同学的设想在现实中可以实现吗？为什么？(请根据有关物理知识说明)
解：(1)自行车和人的重力势能转化为动能，动能又转化为重力势能。
(2)不能实现，自行车运动过程中受到阻力作用，机械能减少，所以不能到达学校。
14．小鹭想探究弹性势能的大小与哪些因素有关。她利用一段弹簧、光滑轨道、物块A和B等器材进行实验。如图11－4－15所示，用物块将弹簧压缩到一定程度后释放，物块沿轨道向左滑行，最高可冲到光滑斜面虚框处。
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图11－4－15
(1)实验时可通过观察同一滑块__冲上斜面的高度__来判断弹性势能的大小。
(2)比较如图甲、乙两个实验可以初步得出，弹簧的弹性形变越大，具有的弹性势能就__越大__。
(3)若物块冲上斜面的最大高度ha＝hc＜hb，弹性形变的大小la＜lb＝lc，则物块达到最高处所具有的重力势能Ea、Eb、Ec的大小关系是__Ea＜Eb＝Ec__。
【解析】 (1)实验时可通过观察同一滑块冲上斜面的高度来判断弹性势能的大小；
(2)比较甲与乙两个实验可知，弹簧的形变量la＜lb，物块冲上斜面的高度ha＜hb，同一滑块冲上斜面的高度越大，弹簧的弹性势能越大，由此可见：弹簧的弹性形变越大，具有的弹性势能就越大；
(3)弹簧的形变量越大，弹簧的弹性势能越大，最终物块在最高处时所具有的重力势能越大，因为la＜lb＝lc，因此Ea＜Eb＝Ec。
15．小明看到运动员拉弓射箭时，弓拉得越弯，箭射得越远。小明猜想：弹性势能的大小可能与物体的弹性形变有关。
(1)为验证其猜想是否正确，他设计了如下实验(弹簧被压缩后未超过其弹性限度)：如图11－4－16所示，将同一个弹簧压缩__不同__(填“相同”或“不同”)的长度，将小球置于弹簧的右端，松开后小球碰到同一位置的相同木块上，分析比较木块__移动距离的大小__，从而比较弹性势能的大小。
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图11－4－16
(2)若水平面绝对光滑，本实验将__不能__(填“能”或“不能”)达到探究目的。
(3)小明根据实验现象认为：小球推动木块移动一段距离后都要停下来，所以弹簧、小球和木块所具有的机械能最终都消灭了。你认为小明的观点是__错误__(填“正确”或“错误”)的，理由是__木块克服摩擦力做功，机械能转化为其他形式的能__。
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