11.4 机械能及其转化（专题训练）【四大题型】（解析版）

114 机械能及其转化（专题训练）【四大题型】 一．机械能的概念（共12 小题） 二．机械能的转化（共12 小题） 三．机械能守恒条件（共7 小题） 四．机械能和其他形式能的转化（共7 小题） 一．机械能的概念（共12 小题） 1．（2023•济源二模）下列关于足球比赛中涉及到的物理知识，分析正确的是（ ） ．用脚踢足球时，足球受到的力是由于足球发生形变产生的 B．脚对球施加的力大小相同，其作用效果一定相同 ．足球在空中加速下落过程中，机械能总量减少 D．足球静止在地面时对地面的压力和地面对足球的支持力相互平衡 【答】 【解答】解：、用脚踢足球时，足球受到的力是由于脚发生形变产生的，故错误； B、脚对球施加的力大小相同，其作用效果不一定相同，故B 错误； 、足球在空中加速下落过程中，重力势能转变成动能，同时受到空气阻力，部分机械能 转化为内能，故机械能总量变小。 D、足球静止在地面时对地面的压力和地面对足球的支持力是一对相互作用力，故D 错 误。 故选：。 2．（2024•徐州模拟）在体育测试“掷实心球”中，下列说法中正确的是（ ） ．球离开手后继续在空中飞行的过程中机械能先减少后增加 B．球出手时要快是为了增大球的惯性 ．球在飞行过程中，运动状态一直在发生改变 D．球运动到最高点时若所受外力突然消失，球保持静止 【答】 【解答】解：．球离开手后继续在空中飞行的过程中由于克服空气阻力做功，机械能不 断减少，故错误； B．物体由于惯性会保持原来的运动状态，惯性大小只与质量有关，手击打球，球的质 量不变，惯性不变，故B 错误； ．球在飞行过程中，受到重力和阻力这对非平衡的力的作用，运动状态一直在发生改变， 故正确； D．球运动到最高点时，竖直方向的速度为0，只剩水平方向的速度，若所受外力突然 消失，球将沿水平方向做匀速直线运动，故D 错误。 故选：。 3．（2022 秋•砚山县校级期末）如图所示，在斜面处释放的小车运动到水平面b 处撞击一 木块，经历一段路程后在处小车和木块都停了下来。下列说法正确的是（ ） ．小车到达水平面后能继续向前运动是因为受到了惯性力的作用 B．小车在α、b、处机械能分别为E、Eb、E，则 E＞Eb＞E ．木块在处静止是因为木块受到小车的推力小于受到水平面的摩擦力 D．木块从b 点运动到点过程中对水平面的压强增大 【答】B 【解答】解：、小车到达水平面后能继续向前运动是因为小车具有惯性，而不是受到惯 性力的作用；故错误； B、在小车从到达b 再到达的过程中，都要克服摩擦做功，从而消耗一定的机械能；故 机械能在不断减小；故B 正确； 、木块在处静止时，没有运动趋势，不再受摩擦力作用，只受到重力和支持力一对平衡 力的作用；故错误； D、木块从b 点运动到点过程中，木块对水平面的压力不变，受力面积也不变，则对水 平面的压强不变，故D 错误。 故选：B。 4．（2023•高新区校级模拟）如图所示，地面上汽车匀速直线行驶，空中跳伞员匀速直线 降落，无人机加速直线上升，下列说法正确的是（ ） ．汽车、跳伞员和无人机都处于平衡状态 B．无人机的机械能增大 ．跳伞员与降落伞的总重力和阻力是一对相互作用力 D．以跳伞员为参照物，汽车是静止的 【答】B 【解答】解：、汽车匀速直线行驶、跳伞员匀速直线降落，所以汽车和跳伞员都处于平 衡状态，无人机加速直线上升，所以无人机处于非平衡状态，故错误； B、无人机加速直线上升过程中，质量不变、速度增大，则动能增大；同时高度增加， 重力势能增大；动能和势能统称为机械能，所以机械能增大，故B 正确； 、跳伞员与降落伞看成一个整体，其受到的重力等于其受到的阻力，大小相等，方向相 反，作用在同一个物体，在一条直线上，是一对平衡力，故错误； D、以跳伞员为参照物，汽车相对于跳伞员位置发生变化，则汽车是运动的，故D 错误。 故选：B。 5．（2024•泸州模拟）小明用平行斜面向上的拉力F 将物块沿粗糙斜面匀速拉到顶端，如 图所示。以下说法正确的是（ ） ．拉力F 与斜面对物块的摩擦力是一对平衡力 B．斜面对物块的摩擦力大于物块对斜面的摩擦力 ．如果仅增大拉力F，斜面对物块的摩擦力不变 D．物块沿粗糙斜面匀速拉到顶端，物块机械能减小 【答】 【解答】解：、沿斜面向上匀速移动的物块受竖直向下的重力、垂直于斜面向上的支持 力、沿斜面向下的摩擦力和沿斜面向上的拉力，四个力使物块处于平衡状态， 而重力和支持力不在同一直线上，拉力F 与斜面对物块的摩擦力大小不相等，因此重力 和支持力不是平衡力，拉力与摩擦力也不是平衡力，故错误； B、由于力的作用是相互的，所以斜面对物块的摩擦力和物块对斜面的摩擦力是一对相 互作用力，因此大小相等，故B 错误； 、由于滑动摩擦力与压力和接触面的粗糙程度有关，与其它因素无关，因此仅增大拉力， 物块对斜面的压力和接触面的粗糙程度均不变，则斜面对物块的摩擦力不变，故正确。 D、将物块沿粗糙斜面匀速拉到顶端，重力势能增加，速度不变，动能不变，机械能增 加，故D 错误。 故选：。 6．（2023 春•丰台区校级期中）2022 年北京冬奥会自由式滑雪大跳台比赛在北京赛区进行。 如图甲所示，大跳台由赛道、裁判塔、看台区三部分组成。如图乙所示，是运动员完成 一次动作的示意图。关于运动员完成这次动作，下列说法中正确的是（ ） ．运动员从点运动到B 点的过程中人受到的重力不做功 B．运动员在点的重力势能小于在E 点的重力势能 ．运动员从点运动到B 点的过程中增加的动能是由重力势能转化来的 D．运动员在点和E 点的机械能相等 【答】 【解答】解：．运动员从点运动到B 点的过程中，运动员在重力的方向上移动了距离， 人受到的重力有做功，故错误； B．运动员在、E 点质量相同，点的高度大于E 点的高度，则运动员在点的重力势能大 于在E 点的重力势能，故B 错误； ．运动员从点运动到B 点的过程中，高度下降，速度变大，运动员的重力势能减小，动 能增加，增加的动能是由重力势能转化来的，故正确； D．运动员在E 段运动过程中，需要克服摩擦力做功，运动员的机械能不断减小，即运 动在点和E 点的机械能不相等，故D 错误。 故选：。 7．（2023•岱岳区三模）神舟飞船返回舱在空中高速下降到适当位置时打开降落伞，返回 舱和伞开始做减速运动，空气阻力随速度的减小而减小，下降一段高度后，开始匀速下 降直到地面附近。以返回舱和伞为研究对象，下列说法正确的是（ ） ①匀速下降过程中，返回舱相对于地面是运动的 ②减速下降过程中受力不平衡 ③匀速下降过程中机械能减小 ④减速下降过程中重力做功的功率小于匀速下降时重力做功的功率 ．①② B．③④ ．①②③ D．①②③④ 【答】 【解答】解：①匀速下降过程中，以地面为参照物返回舱是运动的，故①说法正确； ②减速下降过程中，返回舱和伞处于非平衡状态，所以它受力不平衡，故②说法正确； ③返回舱和伞匀速下降的过程中，质量不变、速度不变，但高度减小，则动能不变，重 力势能减少，则机械能总量减少，故③说法正确； ④返回舱和伞的重力大小不变，由题意可知返回舱和伞减速下降时的速度大于匀速下降 时的速度， ， 可知，减速下降中重力做功的功率大于匀速下降中重力做功的功率，故④说法错误。 故选：。 8．（2023•庐阳区校级三模）如图，在光滑的水平台面上，一轻质弹簧左端固定，右端连 接一金属小球，点是弹簧保持原长时小球的位置。压缩弹簧使小球至位置，然后释放小 球，小球就在、B 间做往复运动（已知＝B）。下列说法正确的是（ ） ．小球在往复运动过程中机械能守恒 B．小球在点动能最大 ．小球从B 往运动过程中速度不断增大 D．小球在往复运动过程中所受弹力方向不变 【答】B 【解答】解：、小球在光滑的水平台面上B 间做往复运动，且＝B，这表明小球和弹簧 的整体机械能是守恒的，在任一位置，小球的动能与弹簧的弹性势能的总和保持不变， 小球在往复运动过程中机械能不守恒，故错误； B、小球从（或B）位置运动到位置的过程中，弹簧的形变程度变小，弹性势能变小， 小球的速度变大，动能变大，弹簧的弹性势能转化为小球的动能，到达点时，弹簧的弹 性势能全部转化为小球的动能，弹性势能为0，小球的动能最大；从到B（或）的过程 中，弹簧的形变程度变大，弹性势能变大，小球的动能转化为弹簧的弹性势能，所以整 个过程中小球在点动能最大，小球从B 往运动过程中速度先增大后减小，故B 正确，错 误； D、小球在往复运动过程中弹簧在段是缩短的，弹力方向向右，弹簧在B 段是伸长的， 弹力方向向左，所受弹力方向不同。故D 错误。 故选：B。 9．（2023 秋•九江期末）小明在操场上将一皮球抛出，运动轨迹如图所示，、两点处于同 一高度。则皮球在 点时，机械能最大；皮球在、两点动能的大小关系为E ＞ E （选填“＞”、“＝”或“＜”）。 【答】；＞。 【解答】解：当球离开手后的运动过程中，或与空气摩擦，或与地面摩擦，使得一部分 机械能损失掉了，所以相对来说，点的机械能最大； 当球离开手后的运动过程中，由于受到空气阻力，则球的机械能会减小，所以点的机械 能大于点的机械能；机械能等于动能与势能的总和，而、两点等高，其重力势能相同， 则点的动能大于点的动能。 故答为：；＞。 10．（2024•滨海县模拟）2022 年11 月29 日，搭载神舟十五号载人飞船的长征二号F 遥十 五运载火箭，在酒泉卫星发射中心点火发射，并顺利将三名航天员送入太空。如图所示 是运载火箭发射升空时的情景，火箭升空时以神舟十五号载人飞船为参照物，地面是 运动 的；火箭向下喷射燃气却能向上运动的原因是 物体间力的作用是相互 的； 火箭升空时机械能 增大 （选填“增大”、“不变”或“减小”）。 【答】运动；物体间力的作用是相互；增大。 【解答】解：（1）火箭升空时，神舟十五号载人飞船与地面之间有位置的变化，以神 舟十五号载人飞船为参照物，地面是运动的； （2）火箭向下喷射燃气，火箭给燃气向下的力，由于物体间力的作用是相互的，燃气 给火箭向上的作用力，使得火箭向上运动； （3）火箭升空时，质量不变，速度增大，动能增大；高度增大，重力势能增大；机械 能为动能和势能的和，所以机械能增大。 故答为：运动；物体间力的作用是相互；增大。 11．（2024•西山区校级开学）高空抛物现象被称为“悬在城市上空的痛”。据报道：一个 50g 的鸡蛋从18 楼抛下来就可以砸破行人的头骨，从25 楼抛下可使人当场死亡，由此 可知，鸡蛋的重力势能与 高度 有关，下落过程（忽略空气阻力）鸡蛋的机械能 不变 （选填“变大”，“变小”或“不变”）。 【答】高度；不变。 【解答】解：25 楼和18 楼高度不同，鸡蛋的质量不变，但能够做功多少不同，说明重 力势能随着高度的增大而增大；下落过程不计空气阻力，整个过程中重力势能转化为动 能，动能和势能之和为机械能，所以机械能不变。 故答为：高度；不变。 12．（2024 春•沈河区校级月考）如图所示，摆球从位置由静止释放，经过b 摆到处最高点， 则此过程中机械能最小处为 （选填“”或“b”或“”），从到b 过程中细线对摆球 的力 没做功 （填“做功”或“没做功”）。 【答】；没做功。 【解答】解：由于空气阻力的存在，摆球运动过程中，机械能不断减小，所以，摆球从 位置由静止释放，经过b 摆到处最高点，则此过程中机械能最小处为。 从到b 过程中，细线对摆球的力的方向与摆球的运动方向始终垂直，摆球没有在力的方 向上移动一段距离，细线对摆球的力没做功。 故答为：；没做功。 二．机械能的转化（共12 小题） 13．（2023 秋•南城县期中）奥运会各项比赛中都包含着丰富的物理知识，下列分析正确 的是（ ） ．跳水运动员在跳台压板起跳时，只有重力势能转化为动能 B．田径运动员在百米决赛冲刺阶段中，克服重力做功比冲刺前多 ．气步枪运动员扣动扳机，子弹离开枪口以后，枪对子弹不做功 D．举重运动员将杠铃举过头顶，并至少静止3s，这3s 内他对杠铃做功 【答】 【解答】解： 、跳水运动员在跳台压板起跳时，跳板的弹性形变程度变小，弹性势能变小，弹性势能 转化为动能和重力势能，故错误； B、田径运动员在百米决赛冲刺阶段中，在重力的方向上没有通过距离，所以重力不做 功，故B 错误； 、子弹离开枪口以后，依靠惯性向前运动，不再受到枪的作用力，所以枪对子弹不再做 功，故正确； D、举重运动员将杠铃举过头顶，并至少静止3s，这3s 内有力，但杠铃没有在力的方向 上通过距离，他对杠铃不做功，故D 错误。 故选：。 14．（2023 秋•碑林区校级期末）掷实心球是高中阶段学校招生体育考试的选考项目，如 图所示是体育测试中某位同学投掷的实心球运动轨迹，以下分析中正确的是（不计空气 阻力）（ ） ．实心球在b 点的动能最大 B．从b 点到d 点的过程中重力势能转化为动能 ．从d 点到e 点球在地面上滚动停下来的过程机械能增大 D．在点和在点的机械能不相等 【答】B 【解答】解：、不计空气阻力，机械能守恒，b 点为最高点，重力势能最大，动能最小， 故错误； B、从b 点到d 点时，高度减小，重力势能减小，速度变大，动能变大，重力势能转化 为动能，故B 正确； 、由于地面有阻力，从d 点到e 点球在地面上滚动停下来的过程，重力势能不变，而动 能减小，故机械能减小，故错误； D、不计空气阻力，机械能守恒，在点和在点的机械能相等，故D 错误。 故选：B。 15．（2023 秋•建邺区期末）如图所示是跳板跳水运动员比赛中的几个瞬间，其中①位置 时运动员把跳板压到最低处。若不计空气阻力，下列判断正确的是（ ） ．位置①到②的过程，运动员的重力势能转化为弹性势能 B．位置②到③的过程，运动员减小的动能大于其增加的重力势能 ．位置③到④的过程，运动员的机械能增大 D．位置④时运动员的动能大于位置②时运动员的动能 【答】D 【解答】解：、①位置到②位置的过程中运动员的高度在增大，弹性势能转化为重力 势能，故错误； B、②位置到③位置的过程中不计空气阻力，运动员的机械能守恒，运动员减小的动 能等于运动员增加的重力势能，故B 错误； 、由③到④位置的过程中，重力势能转化为动能，不计空气阻力，机械能守恒，故错 误； D、由②到④位置的过程中，不计空气阻力，机械能守恒，由于位置④时的高度低于 ②，说明重力势能减小了，则动能增大了，即位置④时运动员的动能大于位置②时运 动员的动能，故D 正确。 故选：D。 16．（2023 秋•沭阳县期中）把一个石块竖直向上抛出，运动到最高点并下落。、B 是石块 运动轨迹中的两个点，石块在这两点的动能 和重力势能如表中所示，则石块在B 点处的运动方向可能的情况是（ ） 点 B 点 动能/ 7 9 重力势能/ 6 5 ．下降 B．上升 ．上升或下降 D．在最高点 【答】B 【解答】解：把一个石块竖直向上抛出时，它的质量不变，它的高度越来越高，速度越 来越慢，故重力势能增加，动能减小，从表中可知，B 点的机械能大于点，故石块先经 过B 点再经过点，又因为B 点的动能大于点，势能小于，故可能运动方向是石块由B 点 上升到点。 故选：B。 17．（2023 秋•黄埔区期末）如图所示，小球从M 点由静止沿粗糙轨道开始运动，到达P 点时离开轨道，球在空中上升至最高点后开始下落，经过Q 点。、P 处在同一水平高度。 下列说法正确的是（ ） ．、P 两点的动能相同 B．小球到达的最高点与M 点高度相同 ．小球从M 到的过程，重力势能转化为内能和动能 D．从P 到Q 的过程，小球的重力势能转化为动能，再由动能转化为重力势能 【答】 【解答】解：、由于小球以某速度从M 点沿粗糙轨道开始运动，在轨道上运动过程中 要克服摩擦阻力做功，有部分机机能转化为内能，因此球到达P 点的机械能一定小于在 点的机械能，、P 处在同一水平高度，球的重力势能相等，则球在P 点的动能一定小于 在点动能，故错误； B、小球从M 点由静止沿粗糙轨道开始运动，球在M 点只有重力势能，球在轨道上运动 过程中要克服摩擦阻力做功，有部分机机能转化为内能，球在最高点的机械能一定小于 在M 点的机械能，在点具有动能恶和重力势能，所以在点的高度一定小于M 点的高度， 故B 错误； 、小球从M 到的过程，高度减小，速度增大，同时克服摩擦做功，减少的重力势能转 化为动能和内能，故正确； D、从P 到Q 的过程，小球先升高再降低，动能转化为重力势能，再重力势能转化为动 能，故D 错误。 故选：。 18．（2023 秋•鼓楼区期末）小明用力斜向下将篮球掷向地面，篮球碰到地面后斜向上反 弹，篮球在运动过程中经过、B 两点，如图所示。从到B 的过程中，下列数据可能正确 的是（ ） 篮球位置 B 动能/ b 重力势能/ 6 10 ．＝4 b＝0 B．＝5 b＝2 ．＝6 b＝0 D．＝7 b＝2 【答】D 【解答】解：篮球在运动过程中受到空气阻力作用，机械能逐渐减小，所以点的机械能 大于B 点的机械能； 、若＝4 b＝0，则点的机械能为4+6＝10，B 点的机械能为10，与事实不符，故错误； B、若＝5 b＝2，则点的机械能为5+6＝11，B 点的机械能为2+10＝12，与事实不符， 故B 错误； 、若＝6 b＝0，篮球在B 点时有一定的速度，动能不为0，与事实不符，故错误； D、若＝7 b＝2，则点的机械能为7+6＝13，B 点的机械能为2+10＝12，与事实相符， 故D 正确。 故选：D。 19．（2023 春•阳新县月考）目前，男子撑杆跳世界纪录（618m）比跳高世界纪录 （245m）高很多，从能量的角度分析，原因之一是在“举腿引体”过程中（ ） ．利用了人体的惯性 B．人体的生物能转化为了重力势能 ．人体的重力势能转化为了动能 D．人体的动能转化为了撑杆的弹性势能 【答】B 【解答】解：、在举腿引体的过程中，利用的是能量的转化，不是利用惯性，故不符合 题意； BD、在举腿引体的过程中，人以撑杆为支撑物，对自己做功，消耗人体的生物能，转 化为重力势能，使重力势能增大，使得人继续向上运动，所以跳的更高，故B 符合题意， D 不符合题意。 故选：B。 20．（2023 秋•苏州期末）将一只乒乓球从点由静止释放，竖直下落撞击到升降台上，弹 起的最高点为M；若只将升降台升高至图乙位置，乒乓球下落弹起后到达的最高点为， 不计碰撞过程中的能量损失。则点（ ） ．在M 点的下方 B．与M 点重合 ．在M 点和点之间 D．与点重合 【答】 【解答】解：由图甲、乙可知，刚开始的位置相同，故机械能相同，但是两图对比可知， 乙图中小球与升降台的距离小，故在上升下降过程，克服摩擦阻力做功比甲图中的小球 做功少，故比甲图中的小球上升的高，由于要克服摩擦消耗机械能，故不可能回到原来 的位置，故点在M 点和点之间，故BD 错误，正确。 故选：。 21．（2024•罗城县开学）如图所示，