11.4机械能及转化

第十一章 功和机械能 第4 节 机械能及其转化 材考点梳理 一、机械能及转化 1 定义：动能和势能统称机械能。 2 物理意义：一个物体具有机械能可以表现为只有动能或只有势能或同时具有动能和势能。 3 单位： 焦耳（）。 4 动能和势能可以相互转化： （1）动能和重力势能间的转化规律： 同一物体，若加速下降，则动能增大，重力势能减小，重力势能转化为动能。 （单摆下降） B 同一物体，若减速上升，则动能减小，重力势能增大，动能转化为重力势能。（单摆上升） （2）物体发生弹性形变时，动能与弹性势能也可以相互转化。 5 机械能守恒： （1）定律：物体的动能和势能是可以相互转化的。在转化过程中，如果没有其它形式的能参与，机 械能总量保持不变。 如图：卫星从近地点到远地点： 动能转化势能。 B 卫星从远地点到近地点：势能转化动能。 人造卫星在太空不受空气阻力，所以在各处的机械能相等。 （2）机械能不守恒的情况： 受阻力作用，机械能转化为内能（如摩擦生热）。 B 有其它外力对物体做功。 二、水能和风能 1 水能： （1）流水具有大量的动能和势能。 （2）水能优点：无污染、可再生。 （3）应用：水轮机、水力发电等。 2 风能： （1）风具有大量的动能。 （2）风能优点：无污染、可再生。 （3）应用：推动帆船航行、使风车转动、风力发电等。 重难点突破 1．（2023 江西）我国无人机技术世界领先，应用广泛。如图所示，送快递的无人机匀速下降时，它相对 于地是 的，机械能 （选填“增大”“减小”或“不变”）。 2．（2023 四川广安）2023 年5 月28 日，我国首次按照国际通行适航标准自行研制、具有自主知识产权的 喷气式干线客机——919 圆满完成商业首飞。919 加速升空时，机械能 （选填“增大”或“减小”）， 以地面为参照物，它是 （选填“静止”或“运动”）的。 3．（2023 湖南怀化）如图人造地球卫星沿椭圆轨道绕地球运行时，不受空气阻力，机械能守恒，当卫星 从近地点向远地点运动时，它的重力势能______（选填“减小”或“增大”），卫星在______（选填 “远”或“近”）地点时重力势能最大。 4．（2023 安徽）如图，在射箭比赛中，运动员释放弓弦将箭射出，弓弦的弹性势能转化为箭的________ 能。 5．（2023 四川南充）体育课上小唐同学进行传接排球训练，他将球斜向上抛出，球的运动轨迹如图所 示，、b、、d 为轨迹上的点，其中、两点高度相同，不计空气阻力，则球在点的机械能________d 点机械 能（选填“大于”、“小于”、“等于”）；球在、b、、d 四点中______点的重力势能最大。 6．（2023·内蒙古包头）2023 年5 月10 日，天舟六号货运飞船成功发射，如图所示。天舟六号加速升空过 程中，关于能量变化说法正确的是（ ） ．重力势能增大，动能增大 B．重力势能减小，动能减小 ．重力势能增大，机械能减小 D．重力势能减小，机械能不变 7．（2023·内蒙古通辽）掷实心球是通辽中考体育测试项目之一，如图所示是某同学掷出的实心球的运动 轨迹，点是实心球刚离开手的位置，点是实心球运动到最高点的位置，B 点是实心球落地前瞬间的位置， 不计空气阻力，下列说法正确的是（ ） ．实心球在最高点时，动能为零 B．实心球从点运动到点时，动能转化为重力势能 ．实心球从点运动到B 点的动能先增大后减小 D．实心球在点的机械能大于在B 点的机械能 8．（2023·山东潍坊）巡航导弹是导弹的一种，具有突防能力强，难以拦截的优点。图示为某巡航导弹的 飞行路线图，发射升空段，发动机点火，导弹以极快的速度穿出大气层升至高空；俯冲加速段，发动机处 于关闭状态，导弹向下俯冲，会被加速到极高的速度；巡航阶段，主发动机的推力与阻力平衡，弹翼的升 力与重力平衡，可以实现远距离“巡航状态”，最后精确打击目标。下列关于该巡航导弹的说法正确的是 （ ） ．整个过程中，在F 点动能最大 B．点到E 点的过程中，机械能不变 ．G 点到点的过程中，机械能不变 D．点到点的过程中，不消耗导弹携带的燃料 9．（2023·湖北鄂州）如图所示是小新同学将一铁制小球从斜面顶端释放，小球滚到斜面底端后接着在水 平桌面上运动的情景。下列分析正确的是（ ） ．小球从斜面滚下的过程中，重力势能全部转化为动能 B．小球在水平桌面上运动时速度越大惯性越大 ．小球在水平桌面上受到的摩擦是滑动摩擦 D．小球在水平桌面上做曲线运动，是因为受到了磁铁引力的作用 10．（2023·湖南益阳）荡秋千是人们平时喜爱的一项运动。如图所示，秋千在摆荡的过程中，为最低点， B 是摆荡到右边时的最高点。下列说法正确的是（ ） ．人从点运动到B 点是利用了人具有惯性 B．人在点时惯性最大，在B 点时的惯性最小 ．人由点运动到B 点的过程中，重力势能不变，机械能增大 D．人从B 点运动到点的过程中，重力势能增大，动能增大 参考答 1【答】 运动 减小 【解析】[1]如图所示，送快递的无人机匀速下降时，它相对于地的位置不断发生变化，是运动的。 [2]因无人机的质量不变，高度变小，重力势能变小，速度不变，动能不变，故机械能减小。 2【答】 增大 运动 【解析】[1]919 加速升空时，如果忽略油耗引起的客机自身质量的变化，客机的速度和高度都增加，动能 和重力势能都增大，机械能等于动能与势能之和，因此机械能增大。 [2]以地面为参照物，客机加速升空时相对地面的位置发生了变化，它是运动的。 3【答】增大 远 【解析】如图所示，人造地球卫星沿椭圆轨道绕地球运行时，不受空气阻力，机械能守恒，近地点距离地 面较近则高度较小，远地点距离地面较远则高度较大。当卫星从近地点向远地点运动时，卫星的质量不变， 高度逐渐增大，则重力势能增大；卫星在越高的位置重力势能越大，故卫星在远地点时重力势能最大。 4【答】动 【解析】射箭运动中，箭被拉开的弓弦射出去，是由于拉开的弓弦发生了弹性形变，具有弹性势能，将箭 射出去时，将弓弦的弹性势能转化为箭的动能。 5【答】等于 b 【解析】因为不计空气阻力，所以小球整个运动过程机械能守恒。因此小球在点的机械能等于d 点机械能。 重力势能与物体的质量和高度有关，在质量一定时，高度越大，重力势能越大，所以b 点的重力势能最大。 6【答】 【解析】天舟六号货运飞船加速升空过程中，其质量不变，高度升高，速度增大，因此其重力势能增大， 动能增大，机械能增大，故正确，BD 错误。 故选。 7【答】B 【解析】．实心球在最高点时，具有水平方向的速度，故动能不为零，错误。 B．实心球从点运动到点时，高度增大，重力势能增大，速度减小，动能减小，故为动能转化为重力势能， 故B 正确； ．实心球从点运动到B 点，速度先减小后增大，所以动能先减小后增大，故错误； D．因为不及空气阻力，只有动能和重力势能之间进行转化，机械能守恒，故D 错误。 故选B。 8【答】 【解析】．F 点后俯冲加速阶段，发动机处于关闭阶段，导弹向下俯冲，会被加速到极高的速度，说明F 点的速度不是最大，则F 点动能不是最大的，故错误； B．点到E 点的过程中，发动机点火加速升空，巡航导弹速度在增大，可知其动能在增大，高度在增大， 可知其重力势能在增大，则机械能在增大，故B 错误； ．G 点到点的过程中，发动机关闭，没有对巡航导弹做功，只有重力在做功，减少的重力势能等于增加的 动能，则可知机械能不变，故正确； D．由题意可知，点到点的过程中，发动机处于打开状态，要对巡航导弹做功，可知其消耗导弹携带的燃 料，故D 错误。 故选。 9【答】D 【解析】．小球从斜面滚下的过程中，克服斜面摩擦做功，所以只有部分重力势能转化为动能，故错误； B．惯性是物体的性质，与物体的速度无关，故B 错误； ．小球在水平桌面上滚动，所以受到的摩擦是滚动摩擦，故错误； D．小球在水平桌面上做曲线运动，改变了运动状态，是因为受到了磁铁引力的作用，故D 正确。 故选D。 10【答】 【解析】．秋千在摆荡的过程中，人从最低点点，由于人具有惯性，能够运动到最高点B 点，故正确； B．惯性的大小与质量有关，人在点和B 点时，质量不变，惯性不变，故B 错误； ．人由点运动到B 点的过程中，质量不变，高度增大，重力势能增大，克服摩擦做功，机械能减小，故错 误； D．人从B 点运动到点的过程中，质量不变，高度减小，重力势能减小，速度增大，动能增大，故D 错误。 故选。