10.3机械能及其转化课时达标题
一、单选题
1．如图所示，质量为m的小球从某一高度处静止下落，竖直落到直立于地面的轻弹簧上，在A点小球开始与弹簧接触，到B点时小球受到的重力与弹簧的弹力大小相等，C点是小球到达的最低点（不计空气阻力）。下列说法正确的是（ ）
A．到达B点时，小球的动能最大
B．到达C点时，小球的动能为零，受到的重力等于弹簧的弹力
C．下落过程中，小球重力势能减小、动能增大、小球与弹簧机械能守恒
D．下落过程中，小球重力势能减小、动能先增大后减小、小球与弹簧机械能不守恒
2．体育比赛中蕴含着许多物理知识，下列说法中不正确的是（ ）
A．蹦床运动员起跳以后还会向上运动，是因为受到一个向上的力
B．游泳运动员向后划水可以向前运动，说明物体间力的作用是相互的
C．撑杆跳比赛中，被运动员压弯的杆具有弹性势能
D．跳水运动员在空中下落过程中，重力势能转化为动能
3．现代农业利用喷药无人机喷洒农药，安全又高效。如图所示，喷药无人机在农田上方沿水平方向匀速飞行，同时均匀喷洒农药。此过程中，喷药无人机的（ ）
A．升力大于重力
B．空气阻力和重力是一对平衡力
C．动能减小、重力势能减小
D．动能不变、重力势能减小
4．如图所示，下列有关机械能的说法正确的是（ ）
A．射箭项目中，箭飞出后，弓对箭做了功
B．限制机动车的最高行驶速度，是因为速度越大，动能一定越大
C．跳水运动员从高处落到跳板上并将跳板压弯的过程中，运动员的动能先增大后减小
D．打桩机的重锤下落时，动能转化成重力势能
5．淮安高架桥于2019年12月15日已开通，大大节省了广大司机出城和入城的时间，一辆轿车正从匝道（连接高架桥上下两条道路的辅路）加速驶上高架，则轿车的（ ）
A．动能不变，重力势能不变，机械能不变
B．动能不变，重力势能增加，机械能增加
C．动能增加，重力势能不变，机械能增加
D．动能增加，重力势能增加，机械能增加
6．如图所示，运动员在进行撑杆跳高。下列有关说法中正确的是（ ）
A．人使杆发生形变时杆对人也有力的作用
B．起跳前需要助跑是为了增加惯性
C．撑杆被压弯说明力可以改变物体的运动状态
D．运动员越杆下落时动能转化为重力势能
7．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，则下列说法中正确的是（ ）
A．在b点的动能大于在d点的动能
B．从a点到d点的过程中，机械能守恒
C．从c点到d点减速上坡，重力势能减小
D．从a点到c点过程，重力势能全部转化为动能
8．疫情期间利用无人机给居民送包裹，如图所示，无人机在空中沿水平方向匀速飞行，下列说法正确的是（ ）
A．以无人机为参照物，包裹是运动的
B．包裹的机械能保持不变
C．以地面为参照物，无人机是静止的
D．无人机在空中飞行时不受力的作用
二、多选题
9．一个小球从A点由静止开始下落，空气阻力不计，小球的速度越来越大，相继经过B、C两点，如图所示。若A、B两点间的距离等于B、C两点间的距离，则下列说法中正确的是（ ）
A．小球在AB段重力所做的功与它在BC段重力所做的功相等
B．小球的重力势能不变
C．小球的机械能不断增大
D．小球从A点运动到C点的过程中，重力做功越来越快
10．如图所示为小球从某一高度下落与地面碰撞后反复弹起时的频闪照片，它弹起的高度越来越低，图中A、B、C、D四点位置在同一水平高度，则下列说法正确的是（ ）
A．小球在A点时的机械能大于在C点时的机械能
B．小球在A点时的动能大于在B点时的动能
C．小球在A点时的动能等于在C点时的动能
D．小球在A点时的重力势能等于在D点时的重力势能
三、填空题
11．跳伞运动员在空中匀速下落的过程中，他的动能 ，机械能 ．（均选填“增大”、“减小”或“不变”）
12．中国男队在第54届世乒赛团体决赛中以3：0战胜德国队，实现了世乒赛的九连冠。如图是马龙在决赛时的情景，高抛发球时球向上运动，它的重力势能 （选填“变大”、“变小”或“不变”），球拍将球击向对方球台，说明力可以改变物体的 。
13．摔泥碗，又名“摔泥娃”，是我们童年时期常玩的游戏。备好一块泥，每人捏一大而薄的泥碗（图甲），将碗口朝下摔在地上，碗内空气冲破碗底形成窟窿（图乙）。泥巴能捏成泥碗，说明力能改变物体的 ；将泥碗向地面摔下的过程中，泥碗的重力势能变 ；图乙中，静止在地上的泥碗受到的重力与其受到的支持力是一对 （选填“相互作用力”或“平衡力”）。
14．竖直向上抛的小石子由于受到重力的作用，致使它上升得越来越慢。石子达到最高点时的，此时的石子处于 （选填“平衡”或“不平衡”）状态；在石子整个上升过程中，动能转化为 （不考虑空气阻力影响）。
15．如图所示，a、b为竖直向上抛出的小石块在上升过程中动能和重力势能随高度变化的两条图线（不计空气阻力），其中 （选填“a”或“b”）是动能—高度关系图线，小石块达到的最大高度为 m，小石块在最高点时的机械能为 J，在最低点时是机械能为 J。
16．在中国航天人的不懈努力下，我国航天事业快速发展，2021年3月12日长征七号A运载火箭新技术验证系列卫星发射成功，如图所示，火箭在加速升空过程中，动能 ，机械能 （选填“增大”、“减小”或“不变”）。（不考虑火箭的质量变化）
四、作图题
17．如图（a）为某同学正在投铅球过程，请在图丙（b）中画出铅球离开手后在空中运行直到落地过程其动能随时间变化的关系图像。（设铅球刚离开手时动能为E0）
五、实验题
18．如图，用小球和木块来做探究“动能大小与哪些因素有关”的实验。
（1）在实验中，小球动能越大，发生碰撞时对木块所做的功就越 ，木块被碰撞后在木板上 ；
（2）比较图A、B是为了研究动能大小与 的关系；
（3）若在研究动能与质量的关系时发现木块运动到了长木板的末端之外，在不更换实验器材的条件下，解决的办法是： ；
（4）小赵在实验时，先让质量为m的小球从斜面h高处由静止下滑，测出木块被撞击的距离为s1，接着他立即让同一小球从斜面h高处由静止下滑，测出木块被推动的距离为s2，如图C所示，则s1 s2（选填“>”、“＜”或“=”），你判断的依据是 （从能量角度解释）。
19．在探究“物体动能的大小与哪些因素有关”的实验中，学习小组利用斜面、小球、木块等器材开展了探究活动。让铁球从同一光滑的斜面上某处由静止开始向下运动，然后与放在水平木板上的木块相碰，铁球与木块在水平面上共同移动一段距离后静止。
（1）该实验是通过观察木块被撞击后所移动的距离来比较铁球 的大小，木块被撞击后移动的距离越大，表明撞击它的物体越大；
（2）要探究动能大小与物体速度的关系时，应选用 两图；
（3）实验中要保证铁球到达水平面时的速度相同，应选用 两图；
（4）比较甲、丙两图，得到的结论正确的是 。
A．速度不同的物体，质量越大，动能就越大
B．速度相同的物体，质量越大，动能就越大
C．质量不同的物体，运动速度越大，动能就越大
D．质量相同的物体，运动速度越大，动能就越大
六、综合题
20．读短文回答问题；
天问一号探测器：火星！我来啦。
2021年5月15 日，我国“天问一号”火星探测器所携带的“祝融号”火星车及其着陆组合体，成功着陆于火星乌托邦平原南部预选着陆区，标志着我国首次火星探测任务着陆火星成功。
“天问一号”探测器由环绕器和着陆巡视器组成，着陆巡视器包括“祝融号”火星车及进入舱。“天问一号”仅在一次任务中就同时实现“环绕”“着陆”和“巡视”三大目标。其中，自由移动的“祝融号”火星车着陆火星后，能将火星表面各种细节直观地全方位展现出来。“祝融号”火星车总质量为 240kg，长3.3m、宽 3.2m、高1.85m，其在火星上的行进速度是 40m/h，为6 轮独立驱动，携带6台载荷，火星车上长得像蝴蝶翅膀的是太阳能电池板，帮助火星车长时间执行任务。火星半径为 3400km 左右，约为地球的一半，表面引力约为地球的 38%，表面虽然有大气层，但是大气层极端稀薄，空气密度不足地球海平面的 1%，着陆巡视器需要反冲火箭工作悬停降落。
5月22 日10时 40 分，“祝融号”火星车成功驶离着陆平台，到达火星表面，开始巡视探测。祝融号火星车驶离着陆平台后，在火星表面行驶了 0.552m，留下了我国在火星的第一道印记。
请回答下列问题：
（1）2月10日19时52分，“天问一号”探测器携带着陆巡视组合体，成功切入环绕火星轨道并成为火星的一颗人造卫星，实现火星远、近火点环绕探测，离火星最近的点叫近火点，离火星最远的点叫远火点，如图所示，若不考虑空气阻力，只发生动能和势能的相互转化，由远火点向近火点运动时，探测器的动能 ，机械能 。（选填“变大”、“变小”或“不变”）
（2）着陆巡视器需要反冲火箭工作悬停降落，利用了物体间力的作用是 的。
（3）“祝融号”底部6个带齿纹的轮子，行进时可以增大车轮与火星表面之间的 。
（4）若按火星表面引力为地球表面引力的进行计算，“祝融号”火星车对火星表面的压力为 N，六个轮子与火星地面总接触面积为 1.6m2，则“祝融号”对火星水平面的压强为 Pa。（地球上g取 10N/kg）
参考答案：
1．A
【详解】A．根据题意可知，B点时，小球受到的重力与弹簧的弹力大小相等，此时的小球速度最大，质量不变，动能最大，故A正确；
B．小球达到C点时，小球的速度为零，动能为零，受到的重力小于弹力，故B错误；
CD．下落过程中，小球的质量保持不变，高度不断减小，重力势能不断减小；小球由静止到A点时，小球只受重力作用，速度不断增大；小球从A点运动到B点时，受到竖直向下重力和竖直向上弹力的作用，重力大于弹力，合力竖直向下，小球还在加速；小球在B点时，受到竖直向下重力和竖直向上弹力的作用，重力等于弹力；小球从B点运动到C点时，受到竖直向下重力和竖直向上弹力的作用，重力小于弹力，合力竖直向上，小球在减速； 小球由静止运动到C点，速度先增大后减小，小球的质量保持不变，小球的动能先增大后减小，不考虑空气阻力，小球和弹簧的机械能守恒，故CD错误。
故选A。
2．A
【详解】A ．蹦床运动员起跳以后还会向上运动，是因为运动员具有惯性，故A错误，符合题意；
B．游泳运动员向后划水，给水一个向后的力，由于物体间力的作用是相互的，水给运动员一个向前的力，运动员可以向前运动，故B正确，不符合题意；
C．撑杆跳比赛中，被运动员压弯的杆发生了弹性形变，具有弹性势能，故C正确，不符合题意；
D．跳水运动员在空中下落过程中，质量不变，速度变大，动能变大，高度变小，重力势能变小，是重力势能转化为动能，故D正确，不符合题意。
故选A 。
3．C
【详解】A．喷药无人机在农田上方沿水平方向匀速飞行，在竖直方向受力平衡，即升力等于重力，故A不符合题意；
B．空气阻力和重力不在同一条直线上，不是一对平衡力，故B不符合题意；
CD．喷药无人机在农田上方沿水平方向匀速飞行，同时均匀喷洒农药时，重量变小，速度不变、高度不变，故动能与重力势能都将减小，故C符合题意、D不符合题意。
故选C。
4．C
【详解】A．射箭项目中，箭飞出后，弓对箭没有力的作用，弓对箭没有做功，故A错误；
B．物体的动能与物体的质量和速度有关，同一辆汽车质量不变，速度越大，动能越大，所以限制速度也就是限制了它的动能，故B错误；
C．跳水运动员从高处落到跳板上并将跳板压弯的过程中，在开始下落阶段弹力小于重力，速度增大，当弹力等于重力时，速度最大，当弹力大于重力时，速度减小，所以动能先增大后减小，故C正确；
D．打桩机的重锤下落时，质量不变，高度减小，重力势能减小，速度增大，动能增大，重力势能转化为动能，故D错误。
故选C。
5．D
【详解】轿车加速驶上高架的过程中，轿车的质量不变，速度变大，动能增加；同时质量不变、高度增加，重力势能增加；由于机械能等于动能与势能之和，机械能也增加。故D符合题意，ABC不符合题意。
故选D。
6．A
【详解】A．因为力的作用是相互的，人使杆发生形变时杆对人也有力的作用，故A正确；
B．起跳前需要助跑是为了增大速度，由于质量不变，所以惯性大小不变，故B错误；
C．撑杆被压弯说明力可以改变物体的形状，故C错误；
D．运动员越杆下落时，高度减小，重力势能减小，同时速度增大，动能增大，即重力势能转化为动能，故D错误。
故选A。
7．A
【详解】A．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，根据机械能等于动能与势能之和可知，小球在b点的动能大于在d点的动能，故A正确；
B．由于接触面粗糙，小球从a到d的过程中部分机械能转化为内能，小球的机械能减小，故B错误；
C．从c点到d点减速上坡，小球的质量不变，高度变大，重力势能变大，故C错误；
D．从a点到c点过程中，小球的质量不变，高度变小，重力势能变小，速度变大，动能变大，重力势能转化为动能，由于接触面粗糙，一部分重力势能转化为内能，故D错误。
故选A。
8．B
【详解】A．以无人机为参照物，包裹的位置没有发生变化，包裹是静止的，故A 错误；
B．无人机在空中沿水平方向匀速飞行，包裹的质量不变，速度不变，动能不变，质量不变，高度不变，重力势能不变，所以包裹的机械能保持不变，故B正确；
C．以地面为参照物，无人机的位置发生变化，无人机是运动的，故C 错误；
D．无人机在空中飞行时受到重力等力的作用，故D 错误。
故选B。
9．AD
【详解】A．已知AB和BC的距离相等，小球的重力一定，根据可知，小球在AB段重力所做的功与它在BC段重力所做的功相等，故A正确；
B．小球在下落过程中，质量不变，高度变小，重力势能变小，故B错误；
C．由于不计空气阻力，小球的机械能是守恒的，保持不变，故C错误；
D．由题知，小球从A点由静止开始下落，速度越来越大，根据
可知，小球从A点运动到C点的过程中，重力做功越来越快，故D正确。
故选AD。
10．ABD
【详解】A．在从A点到达C点的过程中，由于克服空气阻力，要消耗部分机械能，所以小球在A点时的机械能大于在C点时的机械能，故A正确；
B．在从A点到达B点的过程中，由于克服空气阻力，要消耗部分机械能，所以A点的机械能大于B点的机械能，又因为A和B点的高度相同，重力势能相同，所以小球在A点时的动能大于在B点时的动能，故B正确；
C．在从A点到达C点的过程中，由于克服空气阻力，要消耗部分机械能，所以A点的机械能大于C点的机械能，又因为A和C点的高度相同，重力势能相同，所以小球在A点时的动能大于在C点时的动能，故C错误；
D．因为A和D的高度相同，小球在A点时的重力势能等于在D点时的重力势能，故D正确。
故选ABD。
11． 不变 减小
【分析】动能大小和物体的质量、运动速度有关；重力势能和物体的质量、高度有关；机械能为动能和势能的总和．
【详解】跳伞运动员匀速下降的过程中，质量和速度不变，所以动能不变，高度减小，重力势能减小，机械能减小．
【点睛】此题主要考查的是学生对动能、重力势能、机械能影响因素的理解和掌握，基础性题目．
12． 变大 运动状态
【详解】[1] 高抛发球时球向上运动，球的质量不变,高度增加，所以它的重力势能变大。
[2] 球拍将球击向对方球台，球的运动方向发生了改变，这说明力可以改变物体的运动状态。
13． 形状 小 平衡力
【详解】[1]泥巴能捏成泥碗，说明力能改变物体的形状。
[2]将泥碗向地面摔下的过程中，泥碗的质量不变，速度变大，所以动能变大；高度降低，重力势能变小。
[3]泥碗静止在地面上时，受到的重力和支持力大小相等、方向相反、作用在同一直线上、都作用在泥碗上，是一对平衡力。
14． 不平衡 重力
【详解】[1]在地球表面附近的物体都会受到地球的吸引力，即受到重力作用；重力改变了石子的运动状态--速度减慢。石子在上升的过程中，若忽略空气阻力，石子只受到重力作用，正是由于重力作用，使石子上升的速度在不断减小，最后小到0，石子在只有重力的作用下不会处于平衡状态。
[2]石子在上升的过程中，由于速度在减小，动能减小；高度在增大，重力势能增大，可见减小的动能转化成了重力势能。
15． a 4 2 2
【详解】[1] 不计空气阻力，小石块上升时，质量不变，速度减小，动能减小，高度增加，重力势能变大，动能全部转化为重力势能，即动能随高度的增加而减小，由此可知a图线表示动能—高度关系，b图线表示高度—重力势能的关系。
[2]小球的动能为0时，高度最高，由图可知，小石块的最大高度为4m。
[3]当在最大高度时，动能为0J，重力势能为2J，机械能等于动能和势能之和，所以机械能为
0J+2J=2J
[4]当在最低点时，动能为2J，重力势能为0J，机械能等于动能和势能之和，所以机械能为
2J+0J=2J
16． 增大 增大
【详解】[1][2]火箭加速升空的过程中，其质量不变，速度增大，所以动能增大；同时高度增大，所以重力势能增大；因机械能等于动能与势能的总和，所以机械能增大。
17．
【详解】铅球离手后，铅球在上升过程中，质量不变，速度不断减小，动能不断变小；铅球在下降过程中，质量不变，速度不断变大，动能不断变大。铅球在最高点时，仍有一定的速度，故其动能不为零，即图线不能与横轴相交。所以在整运动过程中，铅球的动能先变小后变大，如图所示：
18． 多 移动的距离就越远 速度 降低小球释放时的高度 > 第二次小球在运动的过程中要克服摩擦力做功，机械能转化为内能，所以小球在第二次撞击木块时的机械能比第一次小，所以木块移动的距离s1大于s2
【详解】（1）[1][2]根据转换法，实验中是通过比较小球推动木块移动的距离来比较动能大小，小球动能越大，对外做功的本领越大，故发生碰撞时对木块所做的功就越多；木块移动的距离就越远。
（2）[3]比较图 A、B，两个小球的质量相同，从斜面下滑的高度不同，小球运动到水平面时的速度不同，是为了研究动能大小与速度的关系。
（3）[4]如果在某次实验中，木块运动到了长木板的末端之外，说明小球的动能（速度）太大，所以在不更换实验器材的条件下，可以适当降低小球释放的高度，减小小球具有的动能。
（4）[5][6]第一次实验时，小球刚滚下斜面就撞击到木块，第二次实验时，小球在水平面上滚动了一段距离后才撞击到木块，小球在运动的过程中要克服摩擦力做功，机械能转化为内能，所以小球在第二次撞击木块时的机械能比第一次小，所以木块移动的距离s1大于s2。
19． 动能 甲、乙 甲、丙 B
【详解】（1）[1]本实验中运用转换法，通过木块在水平木板上移动的距离来反映小球的动能大小，木块被撞击后移动的距离长，说明小球的动能大，木块被撞击后移动的距离短，说明小球的动能小。
（2）[2]动能大小与物体质量、物体的速度有关系；要探究动能大小与物体速度的关系时，就得控制小球质量一定，图中甲、乙质量相同的铁球从同一斜面的不同高度由静止开始向下运动，就能保证小球到达斜面底端速度不相等，所以选甲、乙两图。
（3）[3]实验中要保证铁球到达水平面时的速度相同，需要让小球从同一高度下滑，由图可知，甲、丙两图中小球从同一高度下滑，所以选甲、丙两图。
（4）[4]观察甲、丙两个图可知，质量不相同的两个小球，到达斜面底端速度相同，动能不同，其对木块做功不同，也就是木块在木板上移动的距离不同，归纳一下就是速度一定时，物体的动能与质量有关，质量越大，动能越大，故B正确，ACD错误。
故选B。
20． 变大 不变 相互 摩擦力 800 500
【详解】（1）[1][2]人造卫星在火星轨道上运行时，机械能是守恒的，从远火点到近火点移动时，高度降低，重力势能变小，因为机械能守恒，所以动能变大，机械能大小不变。
（2）[3]探测器在着陆减速时，向与运动方向相反的方向喷气，则探测器受到一个相反的作用力，探测器将会减速，所以证明力的作用是相互的。
（3）[4]影响摩擦力大小的因素是接触面的粗糙程度和压力大小，轮子上带有齿轮则是增大了接触面的粗糙程度，而使摩擦力增大。
（4）因为火星车总质量为 240kg，则火星车的压力为
根据可知，压强为
