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【高频考点】2.1 动能和势能大小的变化
一、选择题
1．（2026九上·天台期末）下列有关四幅图的观点中（不计摩擦），分析错误的是（　　）
A．图甲中，卫星在近地点的速度最大
B．图乙中，小球运动到位置②时速度不为零
C．图丙中，滚摆在下降过程中动能逐渐减小
D．图丁中，人起跳离开地面后只受重力的作用
2．同一篮球以不同弧线从A 点投向 B 点，空气阻力不可忽略且大小恒定。下列说法中，正确的是(　　)
A．从A 点到B 点，篮球重力势能的增加量弧线1大于弧线2
B．篮球在弧线1 和弧线2的最高点的动能都为0
C．篮球沿着两条弧线运动，重力势能均一直增大
D．若篮球在B 点时的机械能相等，则在A 点时的机械能弧线1大于弧线2
3．如图甲所示，质量不计的弹簧竖直固定在水平面上，t=0时，将一重为50 N的金属小球从弹簧正上方某一高度处由静止释放，小球落到弹簧上压缩弹簧到最低点，然后又被弹起离开弹簧，上升到一定高度后再次下落，如此反复。通过安装在弹簧下端的压力传感器测出这一过程弹簧弹力 F 随时间t变化的图像如图乙所示，则(　　)
A．t1时刻小球的动能最大
B．t2时刻小球的动能最大
C．t2到t3时间段内，小球的动能先增大后减小
D．t2到t3时间段内，小球增加的动能等于弹簧减少的弹性势能
4．为使乒乓球队的训练更高效，学校买了乒乓球发球机，如图甲所示。如果乒乓球发球机在同一高度以相同的初速度朝不同方向分别发出a、b、c三个球，如图乙所示，不计空气阻力，那么下列说法中，正确的是(　　)
A．a球上升过程中，动能增大，重力势能减小
B．b球到达最高点时，重力势能最大，动能为0
C．a、b、c三个球到达乒乓球台的速度大小关系为vb> vc> va
D．三个球在运动过程中机械能守恒
5． 如图，甲、乙是两个完全相同的网球，在同一高度以大小相等的速度，将甲球竖直向下抛出、将乙球竖直向上抛出，不计空气阻力，则下列说法正确的是（　　）
A．甲球在空中下落时，重力势能增大，动能减小
B．乙球上升过程中，重力势能转化为动能
C．抛出时甲、乙两球的机械能相等
D．抛出时甲球的动能小于乙球的动能
6．（2024九上·余姚期末）如图所示，粗糙的弧形轨道竖直固定于水平面，一小球由A点以速度v沿轨道滚下，依次经过等高的B点和C点。下列关于小球滚动过程的分析正确的是（　　）
A．小球在B点的动能大于C点动能
B．小球在B点的机械能等于C点的机械能
C．无论速度v多大，小球都不会到达E点
D．小球从A点到B点的过程中，减少的重力势能都转化为小球的动能
7．（2026九上·路桥期末）如图是网球单人回弹训练器，网球通过弹性绳与底座连接。运动员将网球从a点击出，经b点(绳最长)运动到c点(绳恢复原长)，不计空气阻力。下列说法不正确的是（　　）
A．a→b，网球机械能守恒 B．b→c，网球动能增大
C．c→d，网球重力势能减小 D．c→d，绳的弹性势能为零
8．（2026九上·衢江期末）2025年11月，神舟系列载人飞船再次出征，安全接回驻留在空间站上的航天员。在飞船加速升空的过程中，飞船的
A．动能增大 B．重力势能不变
C．机械能减小 D．机械能不变
9．（2026九上·临海期末）如图为人造卫星绕地球运动的示意图。卫星离地球中心最近的点叫做近地点，离地球中心最远的点叫做远地点。卫星从近地点运动到远地点的过程中，它的动能和势能的变化情况是（　　）
A．动能不变，势能增加 B．动能不变，势能不变
C．动能增大，势能减小 D．动能减小，势能增大
10．（2026九上·上城期末）单板滑雪U型池项目，可简化为如图所示的模型。池内(圆弧abc)各处粗糙，摩擦力不可忽略，其中a、c为两侧边缘，且在同一水平面，b为赛道最低点。在某个阶段，运动员从a点正上方O点静止下落进入池中，从右侧竖直向上飞出后上升至最高位置d点。若不计空气阻力，则
A．从O到a过程，运动员重力势能不变
B．从a到c过程中，运动员的速度一直在变大
C．从c到d过程中，运动员的动能在增加
D．运动员在O点和d点的机械能大小不同
11．（2026九上·温州期末）小明进行如图实验，将小球从斜面 A点自由滚下，发现最终到达斜面B点，且B点的高度 h小于 A点的高度 H。对于这一过程，下列推测正确的是（ ）
A．小球的机械能减小，内能减少 B．小球的机械能减小，内能增大
C．小球的机械能增大，内能减少 D．小球的机械能增大，内能增大
12．（2026九上·温州期末）为了减少车祸及其带来的危害，工信部新发布的新能源汽车国家标准征求意见中提出，车辆启动时，从0-100千米/小时的加速时间不能少于5秒。其原理是避免（ ）
A．动能快速增大 B．动能快速减小
C．重力势能快速增大 D．重力势能快速减小
二、填空题
13．（2026九上·天台期末）如图甲所示，离手后的篮球在空中依次从A点运动到D点，动能最大是在　 　点。根据图乙的能量柱状图，可知篮球处在B和D点的高度　 　(填“一定”或“不一定”)相同，而且在B点的机械能　 　(填“大于”“等于”或“小于”)在D点的机械能。
14．（2026九上·金东期末）蹦极是一种运动游戏。如图中A点是弹性绳自然下垂时绳下端的位置，B点是游戏者所能到达的最低点。已知OA间的高度差为h1， AB间的高度差为h2，游戏者的重力为G，则从O位置到B位置：游戏者和绳子之间的能量转化情况是　 　，游戏者的重力做功是　 　，游戏者的动能变化情况　 　。(整个过程中不计能量损耗，不计绳重)。
15．（2026九上·越城期末）如图所示为游乐园中的“空中飞人”项目：甲静躺在水平放置的弹性垫上，乙从高处的跳板跳下，利用弹性垫的弹力作用将甲弹起。不计空气阻力，请回答：
（1）乙在下落过程中，其速度会　 　(填“变大”“不变”或“减小”)；
（2）在弹性垫将甲弹起的过程中，能量转化情况为　 　；
（3）为了提高甲弹起的高度，以下方法可行的是____(填字母)。
A．增加乙的体重 B．增加甲的体重
C．增加乙起跳速度 D．降低跳板的高度
16．（2025九上·滨江期末）蹦床运动有“空中芭蕾”之称，深受观众的喜爱。在2024年巴黎奥运会蹦床项目中，中国选手王梓赛、严浪宇分获银铜两枚奖牌。比赛时，运动员从蹦床反弹起来一定高度后，再完成空翻转体等技巧。如图所示，运动员从O处由静止开始下落到最低点C期间运动员用腿向下用力蹬蹦床，不考虑空气阻力及碰撞过程中能量损耗，他能反弹至比原先更高的位置。
O：运动员静止下落处 A：蹦床原位置 B：蹦床对运动员的弹力与运动员的重力大小相等处 C：运动员运动的最低点
（1）运动员从O点下落至A点过程中，运动员的机械能　 　（选填“守恒”或“不守恒”）；
（2）运动员下落至　 　（选填“A”、“B”或“C”）点时其动能达到最大值；
（3）某次运动员下落至A点时的动能大小为，后反弹至比原先更高的位置，在反弹过程中向上经过A点时的动能大小为，请比较　 　（选填“大于”、“小于”或“等于”）。
17．（2025九上·慈溪期末）将同一小球以相同的速度 v沿着与水平方向成θ角斜向上抛出，甲图表示小球沿足够长的光滑斜面向上运动，乙图表示小球在空中的运动轨迹(空气对小球的阻力忽略不计)。
（1）小球在沿斜面上升的过程中其机械能总量　 　(填“增大”“减小”或“不变”)。
（2）小球能到达最高点的高度h1　 　h2(填“大于”“小于”或“等于”)。
18．（2025九上·柯桥期中）如图所示为蹦极运动的简化示意图，弹性绳一端系在运动员双脚上，另一端固定在跳台O点，运动员由静止开始下落。A点是弹性绳自然下垂时绳下端的位置，B点时运动员受到的弹力等于重力，C点是运动员所能到达的最低点。从O点到A点，运动员的机械能　 　(选填“增大”、“减小”或“不变”)；运动员在　 　(选填“A”、“B”或“C”)点时的动能最大；运动员在 A 点的机械能大于 C点的机械能是因为　 　。(整个过程中忽略空气阻力，弹性绳自重不计)
19．（2025九上·南湖期末）在跳水运动中，若运动员以相同的速度v，分别向上方和斜上方起跳。若不考虑空气阻为。（向斜上方起跳时）上升到最高点时，运动员的动能　 　（选填“为零”或“不为零”）；运动员向上方起跳落水时速度大小　 　运动员向斜上方起跳落水时速度大小（选填“>”、“<”或“=”）。
20．（2025九上·衢州期末）如图，连着弹簧的小球套在水平杆上，O点为弹簧的自由长度位置。小幅度左右推动小球，小球仍能静止。现大幅度压缩弹簧，将小球移至A点后，静止释放。 (忽略空气阻力)
（1）小球从A点到O点的过程中，弹性势能的变化情况为　 　。
（2）小球与水平杆之间　 　(选填“存在”或“不存在”)摩擦力。
（3）小球从A到B向右运动过程中，速度最大值出现在　 　(选填“AO之间” “O点” “OB之间”)。
21．（2024九上·三门期末）如图所示，为两个光滑的圆弧槽和一段粗糙的水平面相连接的装置。将质量为1千克的物体从左侧圆弧槽A点由静止释放，最高到达右侧圆弧槽B点处；然后再次滑下，最高到达左侧圆弧槽C点处。其中A、B两点距离水平面的高度分别为H=20厘米、h=15厘米。（忽略空气阻力）
（1）物体从A点滑到水平面时，重力所做的功为　 　焦。
（2）物体从A点滑到B点的过程中，机械能转化为　 　。
（3）A→B下降的高度　 　（选填“大于”、“小于”或“等于”）B→C下降的高度。
22．如图为游乐园过山车的轨道，小科坐过山车从高处滑下的过程中，依次经过A、B、C、D四处位置，轨道对车的支持力　 　(选填“做”或“不做”)功，小科在　 　(选填“A”"B”“C”或“D”)处动能最大。从A到D的过程中，机械能在减小，理由　 　。
23．如图是皮球落地后弹起过程中，每隔相同时间曝光一次所拍摄的照片。
（1）皮球离开地面上升的过程中，重力势能　 　（填“增大”、“减小”或“不变”，下同），机械能　 　。
（2）A、B两点等高，A点的速度　 　B点的速度（填“大于”、“小于”或“等于”）。
24．物体G和弹簧相连固定于墙壁上，当物体处于位置B处弹簧没有形变，用力将其拉至C处，松手后物体从C点出发在CA之间往返运动并最终停留在某处，停留时弹簧弹性势能为0。则
（1）由C到B时，弹簧的弹性势能 　 　 。（填“不变”、“增大”或“减少”）
（2）物体在CA之间运动过程中，物体动能最大的点位于 　 　 。（选填“B点”、“AB之间”或“BC之间”）
（3）物体最终停留在 　 　 。（选填“B点”、“AB之间”、“BC之间”）
25．甲、乙、丙是三个完全相同的网球，如图所示，在同一高度以大小相等的速度，将甲球竖直向下抛出、乙球竖直向上抛出，丙球斜向上抛出，不计空气阻力，落地前的运动过程中，甲球的动能　 　 （选填“增大”“不变”或“减小”），乙、丙两球上升的最大高度　 　 （选填“相等”或“不相等”），落地瞬间，乙球的速度　 　 （选填“大于”“等于”或“小于”）甲球的速度。
三、实验与探究题
26．（探究新题模型构建）在学习了机械能的相关内容后，同学们在老师的指导下为某游乐园的体验项目设计了过山车模型。他们利用凹槽、拼接软管、小车等器材设计了如图甲所示的模型(因滑道比较光滑，小车速度不快，所以小车与轨道之间的摩擦和空气阻力可以忽略)。在初次模型检测时，小车从A 点由静止释放。
（1）小组成员使用凹槽和拼接软管的好处是　 　。
（2）老师针对该模型的科学性设计了评价表。根据评价表，该模型的指标一被评为优秀，指标二被评为合格。为使该模型的指标二达到优秀水平，请你针对该模型提出更合理的设计方案：　 　。
过山车模型评价表(节选)
评价指标 优秀 合格 待改进
指标一 设计合理，运行过程安全，体验感好 能正常使用 不能正常运行
标指二 更好地利用地理优势，摆脱对外界能源的依赖 适当使用外界能源 能量完全依赖外界
（3）小明根据评价表改进方案后，通过多次测量，绘制了小车在从A'点运动到C 点的重力势能随着位置改变的变化图像(如图乙所示)，请在图乙中画出小车动能随着位置改变的变化图像。
27．某学校科技节推出了一种新型保龄球游戏，参赛者将保龄球从一个斜坡上由静止释放，滚上另一个斜坡后撞击斜坡上的塑料瓶，撞倒塑料瓶数量多者获胜。小明提出疑问：保龄球撞倒塑料瓶的数量是否与斜坡倾角大小θ有关？于是设计了如图甲所示的装置。
（1）若不考虑阻力，保龄球在左侧斜坡下滑过程中机械能 　 　 （填“增大”“减小”或“不变”）。
（2）为保证每次保龄球冲上右侧斜坡的初速度不变，小明的做法是 　 　 。
（3）经过多次实验得到数据如图乙。小明判断将斜坡放平（θ＝0°），保龄球撞击的塑料瓶数量最多，其依据是 　 　 。
（4）若将保龄球置于Q点由静止释放，请分析是否能完成以上实验，并说明理由：　 　 。
四、综合题
28．蹦床运动有“空中芭蕾”之称，深受观众的喜爱。在某运动会的蹦床项目中，运动员从蹦床反弹到一定高度后，再完成空翻、转体等动作。如图所示，运动员从O处由静止开始下落到最低点C 处，期间运动员向下用力蹬蹦床(不考虑空气阻力及碰撞过程中的能量损耗)，他能反弹至比原先更高的位置。
（1）请分段说明下落过程中，运动员的动能和重力势能及蹦床的弹性势能的转化情况，并从能量转化的角度解释反弹高度高于原先下落高度的原因。(已知B 处时运动员的速度最大)
（2）请在图乙中画出运动员OC 段动能大小随时间变化的大致图像。
29．单板滑雪U 型池比赛是冬奥会比赛项目，其场地可以简化为如图甲所示的模型。某次练习过程中，质量为 M 的运动员以速度v 从轨道边缘 A 点腾空后到达最高点 B，随后沿 C点进入轨道，A、B、C三点距水平面的垂直距离分别为h1、h2 和h3。图乙为腾空过程左视图，请回答下列问题(过程中不计空气阻力)。
（1）A点的机械能　 　(选填“小于”“等于”或“大于”)B点的机械能。
（2）B点动能是否为零 　 　(选填“是”或“否”)。
（3）从B 点到C 点的过程中，运动员增加的动能为　 　(滑雪板与 C点接触时能量损失不计，重力势能的计算公式为W=mgh)。
30．（2025九上·义乌期中）频闪摄影是研究物体运动的常用实验手段，照相机每隔一定时间曝一次光，在胶片上记录物体在曝光时刻的位置。如图1，是某实验小组探究斜抛运动规律的实验装置，分别在该装置正上方A处和右侧正前方B处各安装一个频闪相机，调整相机快门，设定相机曝光时间间隔为T。启动相机，将小球从斜槽上某一位置自由释放，得到如图所示的频闪照片，P、Q、R分别为小球运动轨迹上的三个位置。
（1）有小组同学提出，不计空气阻力，小球在水平方向上不受力，应该做匀速运动，实验中支持该同学提出的观点的证据是　 　；
（2）有同学提出图1中，O点到P点虚线表示小球运动的轨迹，即使不考虑小球运动过程中机械能的损耗，轨迹的最高点也将低于小球出发时在斜面上的高度，请从能量转化与守恒的角度解释其原因；
（3）请在图3直角坐标图中画出小球从O点到Q点动能的大小变化情况　 　。
答案解析部分
1．【答案】C
2．【答案】D
3．【答案】C
4．【答案】D
5．【答案】C
6．【答案】A
7．【答案】A
8．【答案】A
9．【答案】D
10．【答案】D
11．【答案】B
12．【答案】A
13．【答案】A；一定；一定
14．【答案】重力势能转化为弹性势能；G（h1+ h2）；先变大后变小
15．【答案】（1）变大
（2）弹性垫的弹性势能转化为甲的动能（机械能）
（3）A；C
16．【答案】（1）守恒
（2）B
（3）小于
17．【答案】（1）不变
（2）大于
18．【答案】不变；B；大于
19．【答案】不为零；=
20．【答案】（1）变小
（2）存在
（3）AO之间
21．【答案】（1）2
（2）内能
（3）大于
22．【答案】不做；B；克服过山车与轨道摩擦及空气阻力做功，消耗机械能转化为内能
23．【答案】（1）增大；减小
（2）大于
24．【答案】（1）减小
（2）BC之间
（3）B点
25．【答案】增大；不相等；等于
26．【答案】（1）便于控制运动方向
（2）提高释放点A 的高度
（3）
27．【答案】（1）不变
（2）让保龄球从同一位置由静止释放
（3）斜坡倾角越小，保龄球撞击的塑料瓶数量越多
（4）因为受摩擦力和空气阻力影响，机械能不守恒，保龄球在右侧能到达的最高点小于与Q点等高点，而塑料瓶的位置高于Q点，所以保龄球无法撞击到塑料瓶，不能完成实验。
28．【答案】（1）解：运动员从O点下落到A 点的过程中，运动员的重力势能转化为动能；
运动员从A 点下落到B 点的过程中，运动员的重力势能转化为动能及蹦床的弹性势能；
运动员从 B 点下落到C 点的过程中，运动员的重力势能、动能转化为蹦床的弹性势能，同时，运动员用力蹬蹦床，对蹦床做功，人的化学能转化为蹦床的弹性势能；
反弹时，蹦床的弹性势能全部转化为运动员的机械能，使运动员的机械能大于原先的机械能，不考虑空气阻力及碰撞过程中能量损耗，运动员反弹的高度将高于原先下落高度。
（2）解：如图
29．【答案】（1）等于
（2）否
（3）ΔE动=ΔE势=Gh=Mg（h2-h3）
30．【答案】（1）相机A拍出的照片相同时间小球移动的距离相同
（2）由于小球抛出后轨迹最高点速度不为零，仍有动能，若不考虑机械能损失，轨迹最高点机械能与斜面上的最高点机械能相等，由于斜面上最高点动能为零，因此斜面最高点重力势能大于轨迹最高点重力势能，因此轨迹最高点低于小球出发时斜面上的高度。
（3）
21世纪教育网(www.21cnjy.com)

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