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11.4 动能和势能
一、单选题
1．关于如图所示的各种现象说法正确的是
A．甲图中，自行车运动员在爬坡过程中重力势能增加，动能一定减小
B．乙图中，火箭加速升空，机械能不变
C．丙图中，跳水运动员加速下落过程中，重力势能转化为动能
D．丁图中，跳伞运动员在空中匀速降落过程中动能减小
2．如图所示，人造卫星沿椭圆形轨道绕地球运行，当卫星从远地点向近地点运动过程中，下列说法正确的是（　　）
A．动能增大 B．动能减小 C．势能增大 D．势能不变
3．2023年5月10日世界现役货物运输能力最大、在轨支持能力最全面的货运飞船天舟六号成功发射。下列说法正确的是（　　）
A．所携带的71kg新鲜水果进入太空后质量变大
B．飞船上升过程中机械能变大
C．飞船上升过程中动能转化为重力势能，动能减小
D．飞船进入预定轨道后运动状态不变
4．双燃料汽车以天然气或汽油作为燃料．以下说法正确的是（　　）
A．燃料的热值越大，燃烧时放出的热量越多
B．以天然气为燃料，汽车发动机的效率可以达到100%
C．在压縮冲程中，燃料混合物的温度升高，内能增大
D．汽油与天然气相比，燃烧时汽油对环境的污染较小
5．小朋友沿着笔直的滑梯匀速下滑的过程中，下列说法中正确的是（　　）
A．他受重力、支持力、下滑力和摩擦力作用
B．他受的重力和支持力是一对平衡力
C．他受平衡力的作用，运动状态不变
D．他的重力势能减小，动能增大，机械能不变
6．如图所示，金属小球从导轨的a处自由滑下，依次经过b处、c处，到达d处时恰好停下，则（　　）
A．从a到d的过程中，小球的机械能守恒
B．在c点时，动能为0
C．从a到b的过程中，小球将重力势能全部转化为小球的动能
D．在b到c过程中，小球增加的重力势能小于小球减小的动能
二、填空题
7．跳伞运动员，从飞机上跳下到伞还没有张开时，动能　 　；当跳伞运动员打开伞匀速下落时，机械能　 　．(选填
“增大、不变、减小”)
8．如图所示，是《天工开物》中的一种汲水装置——筒车，河水流动带动筒车转动，同时通过竹筒把水运到高处，此过程中竹筒内水的重力势能　 　（选填“增大”“减小”或“不变”）。
9．篮球从高处静止落下是　 　能转化为动能，撞地面时发生了弹性形变又是　 　能转化为弹性势能，最后又弹起来，弹性形变恢复是　 　能转化为动能。
10．如题图所示是景山道的缆车载着游客匀速上山画面，在这个过程中缆车具有的动能　 　，重力势能　 　（前两空均选填“增大”“减小”或“不变”），此过程机械能　 　（选填“守恒”或“不守恒”）
11．如图甲是蹦极运动过程示意图，小文同学从O点开始下落，OA长度是弹性绳的自由长度，在B点时他所受弹性绳弹力恰好等于自身重力，C点是下落到达的最低点。小文画出了蹦极过程中自己的动能和弹性绳的弹性势能变化情况如图乙（不计空气阻力）。
（1）AB阶段小文受到弹性绳的拉力F和自身重力G的大小关系是F　 　（填“大于”“等于”或“小于”）G；
（2）图像中a曲线表示　 　能的变化情况；
（3）图像中a曲线从t2~t3过程中能量转化情况为：　 　。
12．如图，轻质弹簧顶端固定并连接一个大小不计的重物。用手托住重物向上挤压弹簧到点a，松手后重物下落依次经过点b、c到最低点d，b是弹簧原长的位置，c是重物连接在弹簧下端静止时的位置。则重物从a运动到d的过程中，在　 　点重力势能最大，在　 　点动能最大，在　 　点机械能最大。（不计空气阻力）
三、实验探究题
13．如图是小明探究“动能大小与哪些因素有关”的实验，器材：斜面、小球、木块。
（1）小明通过观察木块　 　来判断小球动能的大小，这种研究方法是转换法；
（2）甲、乙两图中，将相同质量的小球从不同高度由静止释放，可知物体的　 　越大，　 　越大；
（3）乙、丙两图，是为了探究速度一定时，物体的　 　越大，　 　越大；
（4）若水平面绝对光滑，本实验将　 　（选填“能”或“不能”）达到探究目的。
四、计算题
14．如图甲所示为一辆洒水车，未装水时其质量为4t。（，g取10N/kg）
（1）未装水时，洒水车对水平路面的压力多大？
（2）当洒水车储水箱装满水后，水箱内距水面0.4m深处，水产生的压强多大？
（3）洒水车空车直线行驶时，某段时间内的s-t图像如图乙所示，这段时间内其所受阻力为800N，这段时间内洒水车牵引力的功率为多大？
（4）匀速行驶的洒水车在洒水过程中，动能是否改变？为什么？
15．已知物体的动能表达式为EK=mv2/2，其中m为物体的质量，v是物体运动的速度，g为重力常数。如图所示，将一个质量为200g的钢球从距离地面1.2m的高度沿水平方向以5m/s的速度抛出。钢球被抛出后，在下落过程中重力做功将重力势能转化为动能。若不计空气阻力，试求：
（1）钢球被抛出时的动能Ekl多大？
（2）钢球被抛出后在下落过程中，其重力所做功W是多大？
（3）钢球落地前瞬间的动能Ek2多大？
16．小明在探究“物体的动能跟哪些因素有关”的实验时，他想：小球从斜面上滚下撞击滑块时机械能会有所损失，如果直接让滑块从斜面上滑下，就减少了由于撞击机械能的损失，实验的误差可能会减小。如图所示，他将质量为1kg滑块从光滑的斜面上自由滑下，滑块接着在粗糙的水平面上滑行一段距离后停下来，通过测量滑块在粗糙水平面上滑行的距离来比较动能大小。若滑块在地面摩擦时所受的滑动摩擦力大小为重力大小的0.2倍（不考虑木块经过斜面和水平面的接头处时机械能损失）。求：
（1）滑块的重力大小；
（2）滑块从距地面高5m处的光滑斜面A点自由滑下，到达斜面底端时动能（EK）的大小；
（3）滑块在水平面滑行一段距离s（s未知）后停下，滑块克服摩擦力做功（Wf）的大小；
（4）试推导：若相同材料、不同质量（m）的滑块，从同一光滑斜面不同高度（h）静止释放时，在相同的粗糙水平面上滑行距离大小（s）的表达式。
五、作图题
17．火车进站时仍具有较大的动能，要使火车停下来需要刹车，造成能量的损失。小红想：怎么样才能让火车到车站时把动量转化为其它形式的能量先储存起来，这样火车就可以不刹车而停下来；当火车开动时，再将这些能量转化加以利用，从而避免能量的浪费。请你根据小红的思路，在上面的框中简单画出你设计的火车站台（用于停靠火车的平台）
六、综合题
18．某同学想探究弹簧具有的弹性势能大小与哪些因素有关．他利用弹簧、小球、木块和刻度尺等器材进行实验，如图．将弹簧一端固定于墙面，小球压缩弹簧使其发生形变，待松开手，小球被弹簧弹了出去并跟着木块一起运动了一段距离．该同学记录了实验中弹簧被压缩的距离L和木块前进的距离s，重复两次实验后，他用另一根弹簧重复上述操作，实验数据记录在表格内．
实验序号 弹簧 弹簧被压缩的距离 L（cm） 木块移动的距离s（cm）
1 A 5 20
2 A 10 80
3 B 5 12
4 B 10 48
（1）根据实验序号1与2（或3与4）可知：　 　．
（2）根据实验序号1与3（或2与4）可知：　 　．
19． 为探究物体的动能跟哪些因素有关，利用斜槽、钢球、木块等器材在同一水平面上进行探究活动。钢球从高为h的斜槽上滚下，在水平面上运动，运动的钢球碰上木块后，能将木块撞出一段距离s，如图甲所示。
（1）在钢球从斜槽滚下的过程中，钢球的重力势能转化为　 　；
（2）实验中探究的“物体的动能”是指____(选填字母)；
A．钢球在斜面上的动能
B．钢球撞击木块时的动能
C．木块被撞击后的动能
（3）若水平面是光滑的，　 　(选填“能”或“不能”)达到探究目的；
（4）实验过程中，发现木块移动的距离较短而不易进行观察和比较。对此请你写出一条改进措施：　 　
（5）若将小球从另一光滑斜槽轨道(OAB)O点自由滚下(图乙)，依次经过A、B两点到达C点(忽略空气阻力)，
设A、B两点的机械能分别为EA和EB则EA　 　EB(选填“>”“=”或“<”)。当小球从B点做斜抛运动到达最高点C时，假设小球所受的外力全部消失，则小球将　 　
A. 沿a轨迹运动
B. 沿b轨迹运动
C. 沿c轨迹运动
D. 保持静止
20．蹦极运动简化后与下列情景相似：如图甲所示，弹性细绳的一端固定在O点，另一端系着一个小球，小球从O点释放后上下往复运动.假设空气阻力忽略不计.
（1）图乙是小球下落速度v与下落距离h的关系图像，由图像可知：当小球竖直下落到最低点时，动能为　 　J，下落的最大距离为　 　m.
（2）图丙是弹性细绳弹力F与小球下落距离h的关系图像，由图像可知：弹性细绳原长为　 　m.
（3）小球重力为　 　N，小球从O点释放到下落至最低点过程中，重力做功　 　J.
（4）如果考虑空气阻力，小球最终会停在O点下方的某个位置，则小球最终停在h=　 　m的位置.
答案解析部分
1．【答案】C
【知识点】机械能及其转化
2．【答案】A
【知识点】动能和势能的大小变化
3．【答案】B
【知识点】质量及其特性；机械能及其转化；物体运动状态的变化
4．【答案】C
【知识点】机械能及其转化
5．【答案】C
【知识点】动能和势能的大小变化；力与运动的关系
6．【答案】D
【知识点】机械能及其转化
7．【答案】增大；减小
【知识点】机械能及其转化
8．【答案】增大
【知识点】势能的影响因素；机械能及其转化
9．【答案】重力势；动；弹性势
【知识点】动能和势能的大小变化
10．【答案】不变；增大；不守恒
【知识点】动能的影响因素；势能的影响因素；机械能及其转化；机械能守恒条件
11．【答案】（1）小于
（2）动
（3）动能转化为弹性势能
【知识点】机械能及其转化
12．【答案】a；c；b
【知识点】动能的影响因素；势能的影响因素；机械能及其转化
13．【答案】移动的距离；速度；动能；质量；动能；不能
【知识点】探究影响物体动能大小的因素
14．【答案】（1）4×104N；（2）4×103Pa；（3）8000W；（4）动能减小，因为洒水车匀速运动时，速度不变，洒水过程质量减小，所以动能减小
【知识点】功率计算公式的应用；动能的影响因素；压力及重力与压力的区别；液体压强计算公式的应用
15．【答案】（1）解：钢球被抛出时的动能是：
答：钢球被抛出时的动能Ekl2.5J
（2）解：钢球从被抛出到落地的过程中，其重力所做功是：W＝Gh＝mgh＝0.2kg×10N/kg×1.2m＝2.4J
答：钢球被抛出后在下落过程中，其重力所做功W是2.4J
（3）解：因为不计空气的阻力，故钢球落地前瞬间的动能是：Ek2＝Ek1＋W＝2.5J＋2.4J＝4.9J
答：钢球落地前瞬间的动能Ek24.9J。
【知识点】动能大小的比较；机械能及其转化；功的计算及应用
16．【答案】（1）10N；（2）50J；（3）50J；（4）s=5h
【知识点】机械能及其转化；功的计算及应用
17．【答案】解：如图所示：
【知识点】动能和势能的大小变化
18．【答案】（1）同一根弹簧，形变程度越大，弹簧具有的弹性势能越大；
（2）形变程度相同的不同弹簧，其具有的弹性势能不同
【知识点】势能的影响因素；探究影响物体势能大小的因素
19．【答案】（1）动能
（2）B
（3）不能
（4）增大斜面的高度/增大球的质量
（5）=；A
【知识点】探究影响物体动能大小的因素
20．【答案】（1）0；2.4
（2）1.2
（3）3；7.2
（4）1.5
【知识点】势能的影响因素；动能与势能的应用
21世纪教育网 www.21cnjy.com 精品试卷·第 2 页 （共 2 页）
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