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高频考点十六：机械能及能的转化
一、概述
1、机械能：
机械能包括运能和势能。动能和势能（包括重力势能和弹性势能）的相互转化是与物体运动速度或形变过程紧密联系的。在解题时要注意：
（1）动能和势能的转化是在某一变化过程中实现的，不是在某一位置实现的，在转化过程中，物体的位置形状要发生改变。
（2）动能和势能的转化是在一段时间内完成的，不是在某一瞬间完成的，即使转化过程持续时间很短，在分析时也不能忽略。
（3）只有在重力（或弹簧弹力）做功的情形下，物体的重力势能（或弹性势能）和动能发生相互转化，但总机械能保持不变。只有重力或弹力做功，或系统的外力和非保守内力做功和为零。
（4）动能和势能的相互转化过程中，必定有动能和势能各自的变化，而且一定是此增彼减，否则就不是这两种形式的能量在相互转化。如一小孩从滑梯上匀速滑下时，重力势能减少，但动能不变，这时就不能说重力热能转化为动能。
2、能量守恒定律：
能量既不会凭空产生，也不会凭空消失，它只会从一种形式转化为另一种形式，或者从一个物体转移到其它物体，而能量的总量保持不变。
注意：一个系统的总能量的改变只能等于传入或者传出该系统的能量的多少。总能量为系统的机械能、热能及除热能以外的任何内能形式的总和。如果一个系统处于孤立环境，即不可能有能量或质量传入或传出系统。
二、例题
[例题1]
一辆洒水车沿着下坡路面边洒水边匀速下坡行驶时，动能
，重力势能
，机械能
。（以上各空都填“增大”、“减小”或“不变”）
[参考答案]
减小
减小
减小
[例题2]
雨滴下落时所受到的空气阻力与雨滴的速度有关，雨滴速度越大，它受到的空气阻力越大；此外，当雨滴速度一定时，雨滴下落时所受到的空气阻力还与雨滴半径的a次方成正比。假设一个大雨滴和一个小雨滴从同一云层同时下落，最终它们都???????
???（填“加速”、“减速”或“匀速”）下落。??????
?（填“大”或“小”）雨滴先落到地面；接近地面时，?????
???（填“大”或“小”）雨滴的速度较小。
[参考答案]
匀速
大
??
小
[例题3]
关于能源和能量，下列说法中正确的是（　　）
A．电磁波的传播过程是能量传递的过程
B．在电磁感应现象中，电能转化为机械能
C．自然界的能量是守恒的，但地球上的能源永不枯竭
D．能源的利用过程有能量耗散，表明能量在转化过程中不守恒
[参考答案]
A
[例题4]
关于能量转化与守恒的理解，下列说法中正确的是（　
　）
A．凡是能量守恒的过程就一定会发生
B．摩擦生热的过程是不可逆过程
C．空调机既能致热又能制冷，说明热传递不存在方向性
D．由于能量的转化过程符合能量守恒定律，所以不会发生能源危机
[参考答案]
B
[例题5]
某地平均风速为5m/s，已知空气密度是1.2kg/m3，一风车转动时可形成直径为12m的圆面，若风车将10%的动能转化为电能，则风车带动的发电机功率是______kw。
[参考答案]
0.85
[例题6]
有一个小气泡从水池底缓慢地上升，气泡跟水不发生热传递，而气泡内气体体积不断增大，小气泡上升过程中（
）
由于气泡克服重力做功，则它的内能减少
由于重力和浮力的合力对气泡做功，则它的内能增加
由于气泡内气体膨胀做功，则它的内能增加
D．由于气泡内气体膨胀做功，则它的内能减小
[参考答案]
D
[例题7]
如图所示，将完全相同的A、B两球，分别浸没在初始温度相同的水和水银的同一深度处，已知A、B两球用同一种特殊的材料制成，当温度稍微升高时，球的体积会明显地变大。现让两种液体的温度同时缓慢地升高到同一值，发现两球膨胀后，体积相等。若忽略绳子、水和水银由于温度的变化而引起的体积膨胀，则以下判断正确的是(　
　)
A．因为同一深度处水的压强较小，所以A球膨胀过程中对外做的功较多
B．因为同一浓度处水银的压强较大，所以B球膨胀过程中内能增加较多
C．膨胀过程中，A球吸引的热量较多
D．膨胀过程中，B球吸收的热量较多
[参考答案]
D
[例题8]
某同学在进行“篮球性能是否与篮球的材质有关”研究时。他只选择材质不同、其他因素都相同的篮球，设计了以下实验方案：
方案一：其他条件都相同，用力向下拍不同的篮球，观察比较它们反弹后的高度；
方案二：其他条件都相同，将不同的篮球从同一高度自由下落，观察比较它们反弹后的高度；
方案三：其他条件都相同，使不同的篮球反弹到相同的高度，观察比较它们所需自由下落的高度；
[评估与交流]
（1）按照方案一探究，其不足之处是
；
（2）按照方案二探究，篮球反弹后的高度越高，反弹性能就越强；像这种用反弹的高度来表示篮
球反弹性能强弱的方法，在物理学上，我们把这种研究方法称之为
；
（3）按照方案三探究，篮球所需自由下落的高度越高，反弹性能就越
。
[拓展应用]机械效率是有用功与总功的比值，与其类似，用篮球反弹后的机械能与反弹前的机械
能的
来描述篮球反弹性能的强弱，其值越大，则相同情况弹跳高度越大，说明反弹性能就
越
。
[参考答案]
（1）很难控制向下拍的力相同
（2）转换法
（3）弱
[拓展应用]
比值
强
三、课堂练习
1、下列说法正确的是（　　）
A．0℃的冰熔化成0℃的水，由于温度不变，所以它的内能不变
B．夏天冰棍周围出现的“白气”是空气中的水蒸气汽化形成的
C．高压锅内的气压大、水的沸点低，所以食物熟得更快
D．扩散现象说明一切物体的分子都在不停地做无规则的运动
[参考答案]
D
2、下列有关能量转化的叙述，不正确的是（
）
A.
射箭是将势能转化成动能
B.
核电站发电是将核能转化成电能
C.
蓄电池充电是将化学能转化成电能
D.
钻木取火是将机械能转化成内能
[参考答案]
C
3、下列是与“热”有关的物理现象，其中解释正确的是（　　）
A.
把冰放在手心，感到冷，是因为冰的内能为0
B.
夏天用电风扇吹风能使人感到凉爽，这是因为电风扇降低了空气的温度
C.
用水作汽车发动机冷却剂，是因为水的比热容较大
D.
反复弯折铁丝，弯折处会发热，是通过热传递的方式改变内能
[参考答案]
C
4、伽利略理想斜面实验反映了一个重要的事实：如果空气阻力和摩擦力小到可以忽略，小球必将准确地到达与他开始点相同高度的点，绝不会更高一点，也不会更低一点，这说明小球在运动过程中有“某个量”是不变的，这个量应该是（　　）
A．力
B．势能
C．速度
D．能量
[参考答案]
D
5、下列说法中正确的是（
）
A.
气体能充满任何容器是因为分子间的排斥力大于吸引力
B.
注射器内封闭一定质量的气体，推动活塞压缩气体很费力，说明分子间存在排斥力
C．外力对气体做功，气体的内能一定增加
D．外力对固态的物体做功，物体的动能一定增加
[参考答案]
D
6、如图所示是小明在探究物体动能和势能相互转化的实验时拍下的频闪照片，他将小球在a处由静止释放，对于小球从a处运动到d处的过程，下面的一些判断中正确的是（　　）
A.
从a到b，小球的势能和动能都增大
B.
从b到c，小球的势能不变，动能增大
C.
小球到达d处时的动能最大
D.
从c到d，小球的动能减小，势能增大
[参考答案]
D
（第6题图）
7、关于能源与能量，下列说法正确的是（
）
A．能量被使用后就消灭了，所以要节约能源
B．自然界中石油、煤炭等能源可供人类长久使用
C．人类应多开发与利用风能、太阳能、核能等能源
D．人类不断地开发和利用新的能源，所以能量可以被创生
[参考答案]
C
8、电动汽车以蓄电池为驱动能源，汽车运动时，蓄电池为车上的电动机供电，电动机为汽车提供动力。某辆电动汽车的总质量（含驾驶员）为2.5×103kg，汽车车身长3.5m。当它在水平路面以某一速度v匀速行驶时，电动机工作电流为50A，工作电压为400V，电动机电功率转换为汽车前进的机械功率的效率为75%，汽车所受阻力为汽车重力的0.03倍。（g取10N/kg）。
（1）求电动汽车匀速前进的速度v多大？
（2）若汽车以10m/s的速度通过9.5
m长的桥梁，求汽车通过桥梁的时间。
[参考答案]
（1）10、（1）20m/s；（2）1.3s
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精品试卷·第
2
页
（共
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华师大版
初中
高频考点十六：机械能及能的转化
一、概述
1、机械能：
机械能包括运能和势能。
动能和势能（包括重力势能和弹性势能）的相互转化是与物体运动速度或形变过程紧密联系的。
（1）动能和势能的转化是在某一变化过程中实现的，不是在某一位置实现的，在转化过程中，物体的位置形状要发生改变。
（2）动能和势能的转化是在一段时间内完成的，不是在某一瞬间完成的，即使转化过程持续时间很短，在分析时也不能忽略。
概述
（3）只有在重力（或弹簧弹力）做功的情形下，物体的重力势能（或弹性势能）和动能发生相互转化，但总机械能保持不变。只有重力或弹力做功，或系统的外力和非保守内力做功和为零。
（4）动能和势能的相互转化过程中，必定有动能和势能各自的变化，而且一定是此增彼减，否则就不是这两种形式的能量在相互转化。如一小孩从滑梯上匀速滑下时，重力势能减少，但动能不变，这时就不能说重力热能转化为动能。
2、能量守恒定律：
能量既不会凭空产生，也不会凭空消失，它只会从一种形式转化为另一种形式，或者从一个物体转移到其它物体，而能量的总量保持不变。
注意：
一个系统的总能量的改变只能等于传入或者传出该系统的能量的多少。总能量为系统的机械能、热能及除热能以外的任何内能形式的总和。如果一个系统处于孤立环境，即不可能有能量或质量传入或传出系统。
[例题1]一辆洒水车沿着下坡路面边洒水边匀速行驶时，动能
，
重力势能
，机械能
。（以上各空都填“增大”、“减小”或“不变”）
例题
减小
减小
减小
例题
[例题2]
雨滴下落时所受到的空气阻力与雨滴的速度有关，雨滴速度
越大，它受到的空气阻力越大；此外，当雨滴速度一定时，雨滴下
落时所受到的空气阻力还与雨滴半径的a次方成正比。假设一个大雨
滴和一个小雨滴从同一云层同时下落，最终它们都????
???（填“加速”、“减速”或“匀速”）下落。????
?（填“大”或“小”）雨滴先落到地面；接近地面时，?????
???（填“大”或“小”）雨滴的速度较小。
匀速
大
小
例题
[例题3]
关于能源和能量，下列说法中正确的是（　　）
A．电磁波的传播过程是能量传递的过程
B．在电磁感应现象中，电能转化为机械能
C．自然界的能量是守恒的，但地球上的能源永不枯竭
D．能源的利用过程有能量耗散，表明能量在转化过程中不守恒
A
例题
[例题4]关于能量转化与守恒的理解，下列说法中正确的是（　
　）
A．凡是能量守恒的过程就一定会发生
B．摩擦生热的过程是不可逆过程
C．空调机既能致热又能制冷，说明热传递不存在方向性
D．由于能量的转化过程符合能量守恒定律，所以不会发生能源危机
B
例题
[例题5]某地平均风速为5m/s，已知空气密度是1.2kg/m3，一风车转动时可形成直径为12m的圆面，若风车将10%的动能转化为电能，则风车带动的发电机功率是______kw。
0.85
例题
[例题6]
有一个小气泡从水池底缓慢地上升，气泡跟水不发生热传递，
而气泡内气体体积不断增大，小气泡上升过程中（
）
A.
由于气泡克服重力做功，则它的内能减少
B.由于重力和浮力的合力对气泡做功，则它的内能增加
C.由于气泡内气体膨胀做功，则它的内能增加
D．由于气泡内气体膨胀做功，则它的内能减小
D
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[例题7]如图所示，将完全相同的A、B两球，分别浸没在初始温度相同的
水和水银的同一深度处，已知A、B两球用同一种特殊的材料制成，当温
度稍微升高时，球的体积会明显地变大。现让两种液体的温度同时缓慢
地升高到同一值，发现两球膨胀后，体积相等。若忽略绳子、水和水银
由于温度的变化而引起的体积膨胀，则以下判断正确的是(　
　)
A．因为同一深度处水的压强较小，
所以A球膨胀过程中对外做的功较多
B．因为同一浓度处水银的压强较大，
所以B球膨胀过程中内能增加较多
C．膨胀过程中，A球吸引的热量较多
D．膨胀过程中，B球吸收的热量较多
例题
[例题8]
某同学在进行“篮球性能是否与篮球的材质有关”研究时。
他只选择材质不同、其他因素都相同的篮球，设计了以下实验方案：
方案一：其他条件都相同，用力向下拍不同的篮球，观察比较它们反弹后的高度；
方案二：其他条件都相同，将不同的篮球从同一高度自由下落，观
察比较它们反弹后的高度；
方案三：其他条件都相同，使不同的篮球反弹到相同的高度，观察
比较它们所需自由下落的高度；
[评估与交流]
（1）按照方案一探究，其不足之处是
；
很难控制向下拍的力相同
（2）按照方案二探究，篮球反弹后的高度越高，反弹性能就越强；像这种用反弹的高度来表示篮球反弹性能强弱的方法，在物理学上，我们把这种研究方法称之为
；
（3）按照方案三探究，篮球所需自由下落的高度越高，反弹性能就越
。
[拓展应用]机械效率是有用功与总功的比值，与其类似，用篮球反弹后的机械能与反弹前的机械能的
来描述篮球反弹性能的强弱，其值越大，则相同情况弹跳高度越大，说明反弹性能就
越
。
转换法
弱
比值
强
1、下列说法正确的是（　　）
A．0℃的冰熔化成0℃的水，由于温度不变，所以它的内能不变
B．夏天冰棍周围出现的“白气”是空气中的水蒸气汽化形成的
C．高压锅内的气压大、水的沸点低，所以食物熟得更快
D．扩散现象说明一切物体的分子都在不停地做无规则的运动
D
课堂练习
课堂练习
2、下列有关能量转化的叙述，不正确的是（
）
A.射箭是将势能转化成动能
B.核电站发电是将核能转化成电能
C.蓄电池充电是将化学能转化成电能
D.钻木取火是将机械能转化成内能
C
3、下列是与“热”有关的物理现象，其中解释正确的是（　　）
A.
把冰放在手心，感到冷，是因为冰的内能为0
B.
夏天用电风扇吹风能使人感到凉爽，这是因为电风扇降低了空气的温度
C.
用水作汽车发动机冷却剂，是因为水的比热容较大
D.
反复弯折铁丝，弯折处会发热，是通过热传递的方式改变内能
C
课堂练习
4、伽利略理想斜面实验反映了一个重要的事实：如果空气阻力和摩
擦力小到可以忽略，小球必将准确地到达与他开始点相同高度的
点，绝不会更高一点，也不会更低一点，这说明小球在运动过程
中有“某个量”是不变的，这个量应该是（　　）
A．力
B．势能
C．速度
D．能量
D
课堂练习
5、下列说法中正确的是（
）
A.
气体能充满任何容器是因为分子间的排斥力大于吸引力
B.
注射器内封闭一定质量的气体，推动活塞压缩气体很费力，说明分子间存在排斥力
C．外力对气体做功，气体的内能一定增加
D．外力对固态的物体做功，物体的动能一定增加
D
课堂练习
6、如图所示是小明在探究物体动能和势能相互转化的实验时拍
下的频闪照片，他将小球在a处由静止释放，对于小球从a处
运动到d处的过程，下面的一些判断中正确的是（　　）
A.
从a到b，小球的势能和动能都增大
B.
从b到c，小球的势能不变，动能增大
C.
小球到达d处时的动能最大
D.
从c到d，小球的动能减小，势能增大
D
课堂练习
7、关于能源与能量，下列说法正确的是（
）
A．能量被使用后就消灭了，所以要节约能源
B．自然界中石油、煤炭等能源可供人类长久使用
C．人类应多开发与利用风能、太阳能、核能等能源
D．人类不断地开发和利用新的能源，所以能量可以被创生
C
课堂练习
8、电动汽车以蓄电池为驱动能源，汽车运动时，蓄电池为车上的电动机供电，电动机为汽车提供动力。某辆电动汽车的总质量（含驾驶员）为2.5×103kg，汽车车身长3.5m。当它在水平路面以某一速度v匀速行驶时，电动机工作电流为50A，工作电压为400V，电动机电功率转换为汽车前进的机械功率的效率为75%，汽车所受阻力为汽车重力的0.03倍。（g取10N/kg）。
（1）求电动汽车匀速前进的速度v多大？
（2）若汽车以10m/s的速度通过9.5
m长的桥梁，求汽车通过桥梁的时间。
参考答案:
（1）10、（1）20m/s；（2）1.3s
课堂练习
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