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課時訓練(八) 動能 勢能 機械能及其轉(zhuǎn)化 一、選擇題 1．2017年5月21日，在長春市舉行的國際馬拉松比賽中，當運動員加速沖刺時，運動員的(　　) A．動能增大 B．慣性增大 C．所受重力增大 D．運動狀態(tài)不變 2．下列四幅圖中，動能和勢能之間沒有發(fā)生相互轉(zhuǎn)化的是(　　) 圖8－1 3．如圖8－2所示是蹦床運動員表演時的情景，運動員從最低點到達最高點的過程中，他的動能和重力勢能的變化情況分別是(　　) 圖8－2 A．動能減小，重力勢能增大 B．動能增大，重力勢能減小 C．動能先增大后減小，重力勢能增大 D．動能先減小后增大，重力勢能減小 4．如圖8－3所示，木塊沿斜面從頂端勻速下滑的過程中，木塊的(　　) 圖8－3 A．重力勢能減小，動能增大 B．重力勢能減小，機械能減小 C．動能不變，機械能不變 D．重力勢能不變，機械能減小 5．我國用“長征二號丁”運載火箭成功將世界首顆量子科學實驗衛(wèi)星(簡稱“量子衛(wèi)星”)“墨子號”發(fā)射升空，火箭在加速上升的過程中(　　) A．動能不變，重力勢能增加，機械能增加 B．動能增加，重力勢能不變，機械能增加 C．動能增加，重力勢能增加，機械能增加 D．動能不變，重力勢能不變，機械能不變 6．如圖8－4所示，我國空中加油機正在給殲－10戰(zhàn)斗機加油，加油過程中，若戰(zhàn)斗機的高度和速度不變，則戰(zhàn)斗機的(　　) 圖8－4 A．動能增加，勢能減小，機械能不變 B．動能不變，勢能不變，機械能不變 C．動能減小，勢能不變，機械能減小 D．動能增加，勢能增加，機械能增加 7．如圖8－5所示是一名運動員投擲鉛球的過程示意圖。鉛球在b點離手，c點是鉛球運動的最高點，不計空氣阻力，在a到d的整個過程中，下列說法不正確的是(　　) 圖8－5 A．只有在a到b的過程中，運動員對鉛球做了功 B．在b到d的過程中，鉛球的機械能先增加后減少 C．在c到d的過程中，鉛球的重力勢能減少 D．在a到d的過程中，鉛球的運動狀態(tài)在不斷變化 8．依據(jù)下面圖片探究問題，其中不正確的是(　　) 圖8－6 A．圖甲：取兩根相同的蠟燭做平面鏡成像實驗，是為了探究像與物的大小關系 B．圖乙：用一只手捏住三角尺可以探究壓強與受力面積的關系 C．圖丙：是為了探究浮力的大小與排開液體體積的關系 D．圖?。河靡恢虚g掛有小鐵塊的橡皮筋穿過罐頂和罐底，讓其從斜面滾下，觀察到滾下后又返回，產(chǎn)生該現(xiàn)象的原因是重力勢能和動能的相互轉(zhuǎn)化 9．有一種叫”蹦極”的游戲，游戲者將一根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。如圖8－7所示，圖中a點是彈性繩自然下垂時的位置，c點是游戲者所到達的最低點。在游戲者由跳臺至最低點c處的過程中，空氣阻力不計。下列說法正確的是(　　) 圖8－7 A．整個過程中游戲者在a點的動能最大 B．整個過程中游戲者重力勢能的減小量等于他的動能增加量 C．游戲者在c點時受平衡力作用 D．從a點下落到c點的過程中，游戲者的動能先增大后減小 10．(多選)如圖8－8所示，質(zhì)量為m的小球由靜止開始下落，落在與A點等高、豎直放置、靜止的輕彈簧上，到達與B點等高處時小球重力與彈簧的彈力大小相等，圖中與C點等高處是小球到達的最低點(不計空氣阻力)。下列說法正確的是(　　) 圖8－8 A．下落過程中，小球重力勢能減小、動能增大、小球與彈簧機械能不守恒 B．下落過程中，小球重力勢能一直減小、動能先增大后減小、小球與彈簧機械能守恒 C．到達C點時，小球的動能為零，受到的重力大于彈簧的彈力 D．從B到C，小球的重力勢能與動能都減小，轉(zhuǎn)化成彈性勢能 二、填空題 11．如圖8－9所示為道路垃圾清掃車，左右掃盤將垃圾掃至車下吸嘴的前方，風機使垃圾箱、吸管和吸嘴組成的風道產(chǎn)生高速氣流，由于氣體流速越大的位置，壓強越＿＿＿＿＿(選填“大”或“小”)，垃圾源源不斷地被吸到垃圾箱中，實現(xiàn)路面清掃。若垃圾車在清掃過程中沿路面勻速行駛，則車的動能＿＿＿＿＿，對地面的壓強＿＿＿＿＿。(后兩空均選填“變大”“不變”或“變小”) 圖8－9 12．在“探究動能大小與質(zhì)量的關系”的兩次實驗中，小球從同一高度由靜止開始釋放時的場景如圖8－10所示，木板固定在水平面上。該實驗中小球的動能是由＿＿＿＿＿轉(zhuǎn)化而來的，實驗時通過比較木塊在木板上滑行的＿＿＿＿＿來比較動能的大小。圖中錯誤的操作是＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿。改正錯誤后進行實驗，發(fā)現(xiàn)圖乙中的木塊滑出的遠些，則可以得出結(jié)論：＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿。 圖8－10 13．用細線懸掛的滾擺從如圖8－11所示位置由靜止釋放，若忽略空氣阻力，那么滾擺在最高點的勢能＿＿＿＿＿下降至最低點的動能；實際上，滾擺在擺動過程中，會與空氣摩擦產(chǎn)生熱，擺幅逐漸減小，最終停下來，那么在擺動過程中由于摩擦轉(zhuǎn)化成的內(nèi)能＿＿＿＿＿滾擺在最高點所具有的勢能。(均選填“大于”“等于”或“小于”) 圖8－11 14．如圖8－12是皮球落地后彈跳過程中，每隔相等時間曝光一次所拍攝的照片。A、B是同一高度的兩點，則A點的重力勢能＿＿＿＿＿(選填“大于”“小于”或“等于”)B點的重力勢能；A點的動能＿＿＿＿＿(選填“大于”“小于”或“等于”)B點的動能。 圖8－12 三、簡答題 15．如圖8－13所示是運動員在乒乓球比賽中，高拋發(fā)球時的情景。不計空氣阻力，請你回答下列問題： (1)在乒乓球上升的過程中，乒乓球的能量是如何轉(zhuǎn)化的？其機械能如何變化？ (2)乒乓球運動到最高點時，是否處于平衡狀態(tài)？請說明理由。 圖8－13 (１)＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿ (２）＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿ 四、實驗探究題 16．如圖8－14所示是探究“物體動能的大小與什么因素有關”的實驗裝置示意圖。 圖8－14 (1)該實驗裝置要探究的是物體動能的大小與物體＿＿＿＿＿的關系。(物體A、B質(zhì)量不變) (2)該實驗中所探究物體的動能是指物體＿＿＿＿＿(選填“A”或“B”)的動能。 (3)該實驗中物體動能的大小是通過＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿來反映的。 (4)該實驗中物體的速度是指物體A從斜面上由靜止?jié)L下與物體B即將碰撞時的速度，它是通過改變＿＿＿＿＿(選填“高度”或“質(zhì)量”)來改變的。 (5)實驗表明，同一物體A從斜面高處自由滾下，高度越高，物體B被撞得越遠，從而可得出結(jié)論＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿。 (6)若要探究物體動能與質(zhì)量的關系，則需用不同質(zhì)量的物體從斜面＿＿＿＿＿高度由靜止?jié)L下，并觀察記錄。 17．小夏同學在體育活動中，從鉛球下落陷入沙坑的深度情況受到啟發(fā)，并產(chǎn)生了如下猜想。 猜想一：物體的重力勢能與物體的質(zhì)量有關； 猜想二：物體的重力勢能與物體的下落高度有關； 猜想三：物體的重力勢能與物體的運動路徑有關。 為此小夏設計了如圖8－15所示的實驗：用大小、形狀相同的A、B、C、D四個鉛球分別從距離沙表面某高度處靜止釋放，其中D球從光滑彎曲管道上端靜止滑入，最后從管道下端豎直落下(球在光滑管道中運動的能量損失不計)。 圖8－15 實驗數(shù)據(jù)如下表： 實驗序號 鉛球代號 鉛球質(zhì)量/g 下落高度/m 陷入沙坑的深度/m ① A 200 0.5 0.1 ② B 400 0.5 0.25 ③ C 200 1 0.2 ④ D 200 1 0.2 (1)本實驗中，采用的探究問題的方法有＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿。(寫出一種方法即可) (2)本實驗中，鉛球的重力勢能大小是通過＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿來反映的。 (3)為驗證猜想二，應比較＿＿＿＿＿(填實驗序號)。得到的結(jié)論是：當物體質(zhì)量相同時，＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿。 (4)比較③④，得到的結(jié)論是＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿。 (5)經(jīng)進一步實驗和分析，小夏大膽給出重力勢能(Ep)的表達式“Ep＝mhg”，并去辦公室詢問了老師，得以證實。小夏高興不已，回到教室后，根據(jù)學過的知識又算出了各小球落到沙表面時的動能，其中B球的動能為＿＿＿＿＿J。(忽略空氣阻力，g取10 N/kg) 18．小江同學利用一個彈珠、三個材料和厚度相同、長度不同的橡皮條，探究“橡皮條的彈性勢能與長度、寬度的關系”。他依次將橡皮條固定在彈弓上，如圖8－16所示，在彈性范圍內(nèi)，拉伸相同的伸長量，將彈珠在同一位置沿水平方向彈射出去，測得彈射的水平距離，記錄數(shù)據(jù)如下表： 圖8－16 次數(shù) 橡皮條 橡皮條寬/cm 橡皮條長/cm 彈射的水平距離/m 1 A 0.50 20.00 10.10 2 B 0.50 30.00 8.20 3 C 1.00 20.00 14.00 請回答以下問題： (1)實驗中，是通過比較＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿來間接反映橡皮條的彈性勢能大小。 (2)比較第1次和第2次實驗可知，拉伸相同的伸長量，橡皮條的彈性勢能與橡皮條的＿＿＿＿＿有關。 (3)比較第1次和第3次實驗可知，拉伸相同的伸長量，橡皮條的彈性勢能還與橡皮條的＿＿＿＿＿有關。 (4)用同種材料、同厚度的橡皮條，拉伸相同的伸長量，彈性勢能最大的橡皮條是(　　) A．窄而長的 B．寬而長的 C．窄而短的 D．寬而短的 參考答案 1．A　 2．C　 3．C　 4．B 5．C　[解析] 火箭在加速上升的過程中，質(zhì)量不變，動能增加，重力勢能增加；機械能為動能與勢能之和，所以機械能也增加，故選C。 6．D　 7．B　 8．D　 9．D 10．BD　[解析] 下落過程中，高度減小，小球重力勢能減小。在OA段，小球的重力勢能轉(zhuǎn)化為動能，動能增大；在AB段，向下的重力大于向上的彈力，合力向下，小球做加速運動，動能逐漸增大，同時彈簧的彈性勢能增大；在BC段，向上的彈力大于向下的重力，合力向上，小球做減速運動，動能逐漸減小，彈簧的彈性勢能增大。綜上所述，下落過程中小球的動能先增大后減小。不計空氣阻力，整個過程中無能量損耗，則小球與彈簧機械能守恒，故B正確，A錯誤。到達C點時，小球的動能為零；由于在B點時重力等于彈力，C點時彈簧的彈性形變程度大于B點時的彈性形變程度，所以C點時彈簧的彈力大于B點時的彈力，即C點時小球受到的彈力大于小球的重力，故C錯誤。從B到C，高度減小，小球重力勢能減小，速度減小，動能減小，由于不計空氣阻力，減小的動能和重力勢能均轉(zhuǎn)化成彈簧的彈性勢能，故D正確。 11．小　變大　變大 12．重力勢能　距離　兩次實驗中未保持木塊的初始位置相同　速度相同時，物體的質(zhì)量越大，動能越大 13．等于　等于 [解析] 由于忽略空氣阻力，滾擺由最高點擺動到最低點，重力勢能全部轉(zhuǎn)化為動能，故開始時最高點的重力勢能等于最低點的動能。實際上，由于空氣阻力，滾擺最終停下來，說明開始時最高點的重力勢能完全轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，故內(nèi)能等于開始時最高點的重力勢能。 14．等于　大于 15．(1)在乒乓球上升的過程中，乒乓球的動能轉(zhuǎn)化為重力勢能，機械能不變。 (2)乒乓球運動到最高點時，處于非平衡狀態(tài)。因為乒乓球此時只受到重力作用，受力不平衡，所以處于非平衡狀態(tài)。 16．(1)速度　(2)A　(3)物體B移動的距離 (4)高度 (5)當質(zhì)量相同時，物體的速度越大，動能越大 (6)相同(或同一) 17．(1)控制變量法 (2)鉛球陷入沙坑的深度 (3)①③　物體的下落高度越高，其重力勢能越大 (4)當物體的質(zhì)量和下落高度均相同時，物體的重力勢能與物體的運動路徑無關 (5)2 [解析] (3)猜想二要探究物體重力勢能與下落高度的關系，應控制小球的質(zhì)量和運動路徑相同，下落高度不同，即①③兩次實驗符合條件。 (5)忽略空氣阻力，則小球下落時機械能守恒，下落前的重力勢能等于小球落到沙表面時的動能，則B球落到沙表面時的動能Ek＝Ep＝mgh＝0.4 kg10 N/kg0.5 m＝2 J。 18．(1)彈珠被彈射的水平距離　(2)長度 (3)寬度　(4)D [解析] (1)實驗中，是通過比較彈珠被彈射的水平距離來間接反映橡皮條的彈性勢能大小，彈珠被彈射的水平距離越大，橡皮條的彈性勢能就越大。(2)比較第1次和第2次實驗可知，橡皮條的寬度相同，拉伸相同的伸長量，橡皮條短的具有的彈性勢能大，即橡皮條的彈性勢能與橡皮條的長度有關。(3)比較第1次和第3次實驗可知，橡皮條的長度相同，拉伸相同的伸長量，橡皮條寬的彈性勢能大，即橡皮條的彈性勢能還與橡皮條的寬度有關。(4)因為橡皮條的彈性勢能大小與長度和寬度都有關，橡皮條越短、越寬，彈性勢能越大，所以短而寬的橡皮條彈性勢能大，故選D。