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第一节 机械能
一、单选题
1．如图所示的单摆，摆球在摆动过程中，下列说法正确的是（　　）
A．a处动能最大
B．a到b过程中，重力势能先变小后变大
C．o处的重力势能最大
D．b到a过程中，动能先变小后变大
2．2026年2月，长征十号运载火箭一子级和梦舟飞船返回舱完成海上溅落回收试验。返回舱从高空匀速下落、靠近海面的过程中（　　）
A．动能增大，重力势能减小，机械能不变
B．动能不变，重力势能减小，机械能减小
C．动能减小，重力势能增大，机械能不变
D．动能不变，重力势能增大，机械能增大
3．战斗机发生严重故障时，飞行员可以选择弹射跳伞获得逃生机会，安装在座椅底部的火箭包被激发，将飞行员连同座椅一起弹射脱离飞机直到安全开伞的高度，加速上升的过程中，飞行员要承受自身重力16倍以上的负荷。关于弹射跳伞过程，下列说法正确的是（　　）
A．战斗机飞行时，机翼上方空气流动快，压强小
B．逃生时，飞行员给安全座椅的压力使他向上高高弹起
C．加速上升时，弹射装置对飞行员的推力约 1000N
D．匀速下降时，飞行员的动能和重力势能都在减小
4．消防直升机是森林火灾救援的中坚力量，一次可携带数吨水。图是直升机吊桶取水灭火的场景，下列说法正确的是（　　）
A．图中桶受到的重力和绳子对桶的拉力是一对平衡力
B．直升机下降过程中，其重力不做功
C．直升机取水前后经过同一位置时，整体的重力势能不变
D．直升机洒水后整体的惯性变小
5．如图，在粗糙的水平台面上，将一轻弹簧左端固定，右端连接一金属小球，O点是弹簧保持原长时小球的位置，压缩弹簧使小球至A位置，然后释放小球，小球运动到最右的位置是B点，然后做往复运动最后在某位置停下。有关小球从A位置运动到B位置的过程中，下列判断正确的是（　　）
A．小球的动能不断增加
B．弹簧的弹性势能不断减少
C．小球最后一定停在O点
D．小球获得最大动能的位置肯定在O点的左侧
6．如图是物体在空中飞行过程中动能Ek随时间t变化的曲线，运动的物体可能是（　　）
A．由静止下落的乒乓球 B．竖直向上垫起的排球
C．从地面斜向上踢出的足球 D．从肩上斜向上投掷出去的铅球
二、填空题
7．如图所示，在毽子被踢出后竖直上升的过程中，它的动能　 　，重力势能　 　（选填“增大”、“减小”或“不变”），当毽子竖直上升时只受　 　作用。
8．如图所示是“探究物体的动能跟哪些因素有关”的实验装置示意图，该实验中所探究物体的动能是指　 　 （填“小球A”或“木块B”）的动能。实验表明，让小球A由静止滚下的高度h越大，小球运动到水平面时速度越　 　 ，木块B被撞得越远。
9．如图是探究“物体动能的大小与哪些因素有关”的装置．让同一小车从斜面上不同的高度由静止开始运动，碰到同一位置的相同木块上．目的是探究小车动能的大小与　 　 的关系；若小车推动木块移动的距离越大，说明小车对木块　 　 越多，从而判断小车的动能越大；若水平面绝对光滑，按上述方案本实验将　 　 (能／不能)达到探究目的．
10．如图所示，商场电动扶梯载着顾客匀速向上运动的过程中，顾客的动能　 　，机械能　 　（选填“变大”、“变小”或“不变”）；这种扶梯不载人时，以较低速度运行；载人时则以较快的速度运行。则这种自动调速扶梯载人时做功的功率　 　（选填“大于”、“等于”或“小于”）不载人时做功的功率。
11．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）
12．小丽同学在探究“弹簧弹力大小与形变量关系”时，发现同一根弹簧的弹力大小F与形变量△x的比值k恒定。现小丽有两根原长相等的弹簧1和2，已知k1：k2＝1：2，当在两根弹簧下分别挂同一物体静止时，弹簧1和2伸长量分别为△x1和△x2，则△x1：△x2＝　 　。小丽通过查阅资料知道弹簧的弹性势能Ep＝ k△x2，此时弹簧1和2弹性势能分别为Ep1和Ep2，则Ep1：Ep2＝　 　。小丽将弹簧1和2并联悬挂一物体静止时如图甲，两弹簧弹性势能之和为Ep甲．将弹簧1和2串联悬挂同一物体静止时如图乙两弹簧弹性势能之和Ep乙，则Ep甲：Ep乙＝　 　。（已知如图甲情况下悬挂重物时弹簧1和2伸长量相同，整个实验中弹簧所受重力不计，且均处于弹性限度范围内。）
三、计算题
13．一辆厢式小货车某次运货，满载后总质量是5.0×103kg，在平直的公路上匀速行驶100km，耗油10kg，货车受到的阻力是总重力的0.05倍，发动机的牵引功率是50kW(油的热值是5.0×107J/kg，g=10N/kg)，求：
（1）货年受到的牵引力；
（2）货车匀速行驶的速度；
（3）货车发动机的效率。
14．作为用于森林灭火、水上/海上救援的大型水陆两栖飞机，AG600飞机系国家航空重大工程研制项目，是首次按照中国民航规章要求研制的大型特种用途民用飞机，为海路航行提供了最快速有效的支援与安全保障。它的最大飞行速度为560km/h，最大航程为4500km，巡航速度（经济、节油的飞行速度）为500km/h。某次起飞前，飞机静止在水平跑道上，总质量为51t，轮胎与跑道的总接触面积为0.6m2。（ρ水=1.0×103kg/m3，g取10N/kg）
（1）起飞后，飞机在空中直线飞行1960km，所需要的最短时间是多少？
（2）飞机静止在跑道上时对跑道的压强是多少？
（3）某次飞机到达目的地降落后，漂浮在水面上，排开水的体积为48m3，此时飞机受到的浮力是多少？
（4）若飞机执行森林灭火任务时，在火点上空沿水平方向匀速直线飞过，并打开水仓洒水，此过程中飞机的机械能如何变化？
15．如图所示，足够大圆柱形空容器A 放在水平桌面上。在容器A 底部固定一轻质弹簧，弹簧原长为l0；弹簧上端连有底面积为S0、高为h0的小圆柱形容器B，制成容器B 的材料密度为ρ0，它竖直压在弹簧上且不与A 容器壁接触，此时弹簧的长度为l1．现往空容器A 中缓慢加水，当弹簧的伸长量达到最大时，继续向容器A 中加水，直至弹簧的变化量不再改变。已知：弹簧所受弹力F 与其长度的变化量△l 的关系式为F＝k△l，k 为已知常量；上述过程中弹簧始终在竖直方向伸缩，且始终在弹性限度内。请你计算并分析：（水的密度为ρ水，不计弹簧的体积）
（1）小容器B的质量；
（2）向空容器A中缓慢加水，当弹簧的伸长量达到最大时，弹簧的伸长量。
（3）当继续向容器A中加水，直至弹簧的变化量不再改变时，弹簧处于伸长状态还是压缩状态或保持原长不变？
四、作图题
16．如图所示，小球沿光滑四分之一圆弧轨道滑下，滑上粗糙轨道BC，最终停在C点，以小球经过M点时为计时起点，在图中画出小球在MN段的“动能﹣路程”的大致图象。
五、实验探究题
17．如图所示的是小刚同学探究“物体动能大小与哪些因素有关”的实验装置示意图：
（1）小刚利用小钢球撞击木块，通过　 　的大小来判断小钢球具有的动能大小．
（2）实验时小刚将同一小球从斜面上的不同高度由静止释放，每次让小球滚下碰到同一位置的相同木块，目的是探究小球动能的大小与　 　是否关．
六、综合题
18．我国的《道路交通安全法》已于2004年5月1日正式实施．据交通管理部门的统计．有70%的道路交通安全事故是由于车辆超限超载引发的，车辆超限超载还是造成公路受损严重的原因之一．根据以上情况请回答：
（1）由于汽车超载，使得汽车对路面的　 　 增大，而汽车与路面的接触面积几乎不变，因而所产生的　 　 增大而导致路面容易损毁．
（2）要对机动车进行限速原因是　 　 ．
19．如图所示，电动自行车以其轻便、经济、环保倍受消费者青睐，某型号电动自行车的主要技术参数如表所示；请解答下列问题：
型号 TDR0178Z
无刷电机 48V
整车质量 80kg
外包尺寸 1.86m×0.53m×1.05m
（1）电动自行车的车座相较普通自行车的车座要宽大些，骑行时电动自行车的车座要宽大些，骑行时　 　的方式来减小压强的；电动摩托车都装有限速保护装置，这是因为质量相同时，速度越大，　 　能越大，一旦失控后果严重；
（2）小明质量为60kg，骑上电动自行车在水平路面行驶时两轮胎与地面的总接触面积为0.01m2，那么此时车对地面的压强多大？
（3）在某平直路段上，电动自行车以额定功率匀速行驶时，受到的阻力为40N，若行驶速度为7m/s，则10s内牵引力对自行车所做的功是多少J；
20．阅读以下材料，回答问题：
混合动力型汽车
利用两种或两种以上能源的汽车称为混合动力型汽车，通常指的是利用汽油和电池发动的车．该类型汽车，一般有一台质量较小且较为经济的汽油发动机与电动机，汽油发动机可以满足大多数情况下行驶的需要，当需要更多的动力时，可以再由电动机提供，电动机由能重复充电的蓄电池供电．
有一种类型的混合动力型汽车，称为“并联混合动力型汽车”（如图），该车的汽车发动机和电动机通过同一个变速器与车轮相连，何时使用汽油发动机、何时使用电动机、何时两者同时使用，均由内置电脑控制．这类汽车除了油箱里的汽油之外，不再需要外界其他能源，与电动汽车不同，你不需要将混合动力型汽车的蓄电池接到电源插座上去充电．普通汽车在制动时，汽车的动能全部转化为内能，混合动力型汽车在制动时，电动机作为发动机使用，把汽车的一部分动能转化为电能，实现了对电池的充电
（1）混合动力型汽车与普通汽车相比，具有哪些优点（写出两点）　 　
（2）并联混合动力型汽车在水平面上制动时，汽车的动能转化为　 　 和　 　 ．
（3）并联混合动力型汽车以速度v行驶，若汽油发动机与电动机同时提供动力，其功率分别为P1、P2，此时该车的牵引力F=　 　
答案解析部分
1．【答案】B
【知识点】动能的影响因素；势能的影响因素
2．【答案】B
【知识点】机械能及其转化
3．【答案】A
【知识点】动能的影响因素；势能的影响因素；压强的大小及其计算；流体压强与流速的关系
4．【答案】D
【知识点】机械能及其转化；惯性及其现象；二力平衡的条件及其应用；是否做功的判断
5．【答案】D
【知识点】机械能及其转化
6．【答案】D
【知识点】机械能及其转化
7．【答案】减小；增大；重力
【知识点】机械能及其转化；重力及其大小的计算
8．【答案】小球A；大
【知识点】探究影响物体动能大小的因素
9．【答案】速度；做功；不能
【知识点】探究影响物体动能大小的因素
10．【答案】不变；变大；大于
【知识点】功率计算公式的应用；机械能及其转化
11．【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
12．【答案】2：1；2：1；2：9
【知识点】势能的影响因素；探究弹簧测力计原理的实验
13．【答案】（1）解：因为货车匀速行驶，二力平衡，所以
（2）解：货车匀速行驶的速度
（3）解：货车发动机的效率
【知识点】功率的计算；机械能及其转化
14．【答案】（1）3.5h；（2）8.5×105Pa；（3）4.8×105N；（4）减小
【知识点】机械能及其转化；速度公式及其应用；压强的大小及其计算；阿基米德原理
15．【答案】（1）解：未加水前，容器B 处于静止状态，根据力的平衡条件可得：GB＝F，
弹力的表达式为F＝k△l，容器B压缩弹簧（此时弹簧的长度为l1），则F＝k（l0﹣l1）；
所以，GB＝k（l0﹣l1）；
则mB＝ ＝
答：小容器B的质量为
（2）解：往空容器A 中缓慢加水，当弹簧的伸长量达到最大时，弹簧对容器B向下的拉力最大，容器B受到的浮力也达到最大；
此时容器B排开水的体积：V排＝S0h0，
最大浮力：F浮最大＝ρ水gV排＝ρ水gS0h0，
弹簧的最大拉力：F最大＝k△l最大；
根据容器B 受力平衡可得：F浮最大＝F最大+GB，
即：ρ水gS0h0＝k△l最大+k（ l0﹣l1），
所以，此时弹簧的伸长量：△l最大＝ +（ l1﹣l0）
答：向空容器A中缓慢加水，当弹簧的伸长量达到最大时，弹簧的伸长量为 +（ l1﹣l0）
（3）解：当弹簧的伸长量达到最大时，继续向容器A 中加水，直至弹簧的变化量不再改变时，即：容器B浸没在水中，
则：F浮＝ρ水gVB排＝ρ水gVB＝ρ水g× ＝ρ水g× ＝ ×k（l0﹣l1）﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣①；
而GB＝k（l0﹣l1）﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣②；
所以，比较①②可知：
当ρ水＞ρ0时，F浮＞GB，弹簧处于伸长状态；
当ρ水＜ρ0时，F浮＜GB，弹簧处于压缩状态；
当ρ水＝ρ0时，F浮＝GB，弹簧保持原长
答：当继续向容器A中加水，直至弹簧的变化量不再改变时，
当ρ水＞ρ0时，F浮＞GB，弹簧处于伸长状态；
当ρ水＜ρ0时，F浮＜GB，弹簧处于压缩状态；
当ρ水＝ρ0时，F浮＝GB，弹簧保持原长
【知识点】势能的影响因素；阿基米德原理；浮力大小的计算
16．【答案】
【知识点】动能的影响因素
17．【答案】（1）观察木块被推动的距离
（2）小球运动的速度
【知识点】探究影响物体动能大小的因素
18．【答案】（1）压力；压强
（2）在质量不变时，减小汽车的动能．汽车动能小，在相同制动力作用下能容易刹车．
【知识点】动能的影响因素；压强大小比较
19．【答案】（1）通过增大受力面积；动
（2）人和车对地面的压力为
骑行时人和车对地面的压强为
答：此时车对地面的压强为；
（3）电动自行车做匀速直线运动时，牵引力和阻力是一对平衡力，所以有
10s内牵引力对自行车所做的功为
答：10s内牵引力对自行车所做的功是2800J；
【知识点】动能的影响因素；减小压强的方法及其应用；压强的大小及其计算；功的计算及应用
20．【答案】（1）节约汽油、行驶费用低
（2）内能；电能
（3）
【知识点】功率计算公式的应用；机械能及其转化
21世纪教育网(www.21cnjy.com)
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