2021学年第十一章 机械功与机械能11.4 认识动能和势能课时作业

参考答案与试题解析

1．【解答】解：由于存在空气的摩擦，秋千在摆动的过程中，机械能转化为内能，机械能会逐渐减小；

A、球在B、C两点高度相同，重力势能相同，B的机械能大于C的机械能，B的动能大于C的动能，故A错误；

B、球从A点到O点的过程中，克服摩擦做功，机械能减少，故B错误；

C、球从B点到C点的过程中，由于空气阻力的存在，机械能减少，故C正确；

D、由于机械能逐渐减小，则A的机械能大于D的机械能，所以球从D点返回后不能到达A点，故D错误。

故选：C。

2．【解答】解：苹果加速下落的过程中，质量不变，速度变大，动能变大，质量不变，高度变小，重力势能变小，故A正确。

故选：A。

3．【解答】解：A、进入火星大气层后，探测器下降过程中其表面与大气层摩擦，机械能转化为内能，故A正确；

B、探测器着陆前在火星上空悬停时，探测器继续受火星的引力，故B错误；

C、探测器从悬停点减速降落火星表面过程中，质量不变、速度变小，所以动能逐渐减小，故C错误；

D、停在火星表面的探测器受到的引力与它对火星表面的压力作用在不同的物体上，不是一对平衡力，故D错误。

故选：A。

4．【解答】解：滚摆由低处向高处滚动时，其质量不变，速度变小，则动能变小，同时高度变大，则重力势能变大，故B正确，ACD错误。

故选：B。

5．【解答】解：

A、无人机旋停在空中时，受到重力和升力的共同作用，故A错误；

B、无人机匀速飞行并消杀作业时，速度不变，质量变小，动能变小，故B错误；

C、该无人机是利用空气的反作用力升空的，月球上没有空气，不能飞行，故C错误；

D、该无人机在空中匀速盘旋时，运动方向发生了变化，受到了非平衡力，故D正确。

故选：D。

6．【解答】解：

A、小石子表面较粗糙，在压力不变的情况下，可以增大失控车辆与避险车道之间的摩擦力，故A正确；

BC、失控车辆在避险车道向上运动速度减小时，质量不变，所以动能减少，废旧轮胎发生了弹性形变，具有弹性势能，所以动能转化为了弹性势能，故B错误，C正确；

D、任何物体在任何情况下都有惯性，在避险车道上停下来的失控车辆仍具有惯性，故D正确。

故选：B。

7．【解答】解：

ABD、小球在1、2位置的高度相同，所以重力势能相同；由于与空气、地面摩擦等，小球机械能逐渐减小，所以在1位置的机械能大，2位置的机械能小；在1位置动能较大，2位置的动能较小，故AB错误,D正确；

C、小球在位置3时有水平方向上的速度，动能不为0，故C错误。

故选：D。

8．【解答】解：

A、两个完全相同的金属小球从O处静止释放，下落到P处，下落的高度相同，小球的质量相同，则小球的重力势能变化量相同，故A错误；

B、小球在食用油中下落的时间更长，则小球在食用油中的速度小，质量相同，小球在食用油中的动能小，故B错误；

C、小球的质量相同，重力相同，根据P＝＝＝Gv可知，小球在食用油中重力做功慢，故C正确；

D、小球在运动过程中受到液体的阻力，克服阻力做功，机械能会变小，故D错误。

故选：C。

9．【解答】解：A.摩天轮运转速度大小不变，说明小红的速度大小不变，而小红质量也不变，所以她的动能大小不变。故A错误。

B.她从最低点上升到最高点的过程中，质量不变，高度增大，所以其重力势能增大。故B错误。

C、D.小红的机械能等于动能与重力势能之和。小红的动能不变，重力势能变大，所以她的机械能将增大。故C正确，D错误。

故选：C。

10．【解答】解：A、C等高，AB段光滑，BC段粗糙，小球从A处静止释放，A处的高度最高，质量不变，重力势能是最大的，此时小球的速度为0，动能为0；

小球从A到B的过程中，AB段光滑，机械能守恒；高度变小，质量不变，重力势能变小，速度变大，动能变大，所以到达B点时，小球的重力势能为0，动能最大，小球的重力势能全部转化为动能；

小球在D点时的速度为0，动能为0，D点的高度要小于A点的高度，所以D点的重力势能要小于A点的重力势能，由于BC之间有摩擦，小球运动过程中一部分机械能转化为内能，所以D点的重力势能要小于B点的动能；

根据以上分析可知，A正确，BCD错误。

故选：A。

11．【解答】解：

A、打开降落伞进行伞系减速阶段，探测器的质量不变，速度和高度都减小，所以其动能和重力势能都不断减小，故A错误；

B、探测器在降落过程中需要克服空气阻力做功，会使探测器的内能增大、温度升高，所以探测器的外壳需要防热性强的材料，故B正确；

C、探测器处于悬停状态时，即处于平衡状态，所以一定受到平衡力的作用，故C正确；

D、地面发出的指令通过电磁波传播，虽然电磁波的传播速度很快，但火星离地球上亿公里，路程很远，所以指令被探测器接收到需要一定的时间，故D正确。

故选：A。

12．【解答】解：番茄从开始下落至刚好浸没时，此时番茄仍有较大速度，末状态与初状态相比，番茄的速度增大，其动能增大；番茄的高度减小，重力势能减小；同时溅起许多水珠，则这些水珠的动能和重力势能都增大（即所有溅起的水珠的机械能增大）；

不计一切机械能损耗，根据机械能守恒定律可知，此过程中番茄减少的势能＝番茄增加的动能+所有溅起的水珠在撞击过程中增加的机械能总和，所以番茄减少的势能大于所有溅起的水珠在撞击过程中增加的机械能总和。

故选：B。

13．【解答】解：A、物块在A点时弹簧发生形变，从A点到O点的过程中，弹簧的弹性势能转化为物体的动能；从O点到B点的过程中，物块的动能转化为弹性的弹性势能；因为物块从A点到B点的过程中克服摩擦做功，一部分机械能转化为内能，所以A点的弹性势能大于B点的弹性势能，故A错误；

BD、物块在从A到B的过程中，物块克服摩擦做功，一部分机械能转化为内能，机械能减少，即弹簧的弹性势能和物块的动能之和一直在减少，故B正确，D错误；

C、物块在从A到B的过程中，竖直方向受力平衡，水平方向受到弹簧的弹力和滑动摩擦力，弹簧的弹力先大于滑动摩擦力，物体加速，动能增大，后小于滑动摩擦力，物体减速，动能减小，当弹力等于滑动摩擦力时，合力为零，动能最大，此时弹簧处于伸长状态，位置在OB之间，故C错误。

故选：B。

14．【解答】解：A、橡皮在B、C两点的高度相等，质量不变，重力势能相等；从B点到C点的过程中，由于空气阻力的作用，有部分机械能转化为内能，所以两处动能不相等，故A错误；

B、由于空气阻力的作用，橡皮从A点到D点的过程中，有部分机械能转化为内能，所以两处的机械能不相等，故B错误；

C、橡皮从A到O点的过程中，质量不变，高度减少，速度增大，重力势能转化为动能和内能，动能增大，故C正确；

D、在D点时，橡皮的速度为零，动能最小，故D错误。

故选：C。

15．【解答】解：A、小球从c到e的过程中，小球的质量不变，高度增加，小球的重力势能增大，故A错误。

B、由于轨道是粗糙的，机械能转化为内能，机械能减小，故b点机械能大于e点机械能，故B错误。

C、由于轨道是粗糙的，小球在a点的机械能大于在d点的机械能，即a点动能和重力势能之和大于d点动能和重力势能之和，由于a点重力势能大于d点重力势能，不能确定a点和d点的动能大小，故C错误。

D、由于轨道是粗糙的，小球在b点的机械能大于在e点的机械能，即b点动能和重力势能之和大于e点动能和重力势能之和，由于b点重力势能等于e点重力势能，b点动能一定大于e点动能，故D正确。

故选：D。

16．【解答】解：

AD、因为是光滑的轨道，不计空气阻力，小球在轨道上运动没有机械能的损耗，则小球的机械能守恒，所以小球能到达的最高点应与A点在同一水平直线上，不能沿轨道向上运动到E点；因小球的机械能守恒，所以小球到达D点时的机械能等于它到达B点时的机械能，故AD错误；

B、小球从A点加速下滑到C点时，小球受竖直向下的重力，小球向下移动了距离，所以重力对小球做了功，故B错误；

C、小球到达C点（最低点）时，质量不变，此时速度最大，高度最小，所以它的动能最大，重力势能最小，故C正确；

故选：C。

17．【解答】解：（1）小球接触到弹簧后的下落中，弹簧逐渐发生弹簧形变，弹簧力由小变大，当重力大于弹力时小球受合力向下，小球加速下落；

当弹力等于重力时，小球受到合力为0，速度达到最大；

当弹力大于小球重力时，合力向上，小球开始做减速运动。

由此可知小球下落速度的变化情况是：先变大后变小；

（2）由小球的速度图像知，开始小球的速度增大，说明小球的重力大于弹簧对它的弹力，当△x为0.1m时，小球的速度最大，然后减小，说明当△x为0.1m时，小球的重力等于弹簧对它的弹力。所以可得G＝F＝0.1N/cm×0.1×100cm＝1N

则m＝＝＝0.1kg

弹簧的最大缩短量为△x最大＝0.62m＝62cm

所以F最大＝0.1N/cm×62cm＝6.2N；

（3）由（2）中数据知，当弹簧的压缩量最大时，小球的速度为0，此时，小球受到的弹力大于其重力，所以小球处于不平衡态。

故答案为：（1）先变大后变小；（2）0.1；6.2； （3）非平衡。

18．【解答】解：A、小球在最高点时只受重力作用，受非平衡力作用，故A错误；

B、C、小球在从A点向上运动到O点的过程中，受到两个力的作用，一个是竖直向下的重力，一个是竖直向上的弹力，开始向上运动时，弹力大于重力，小球所受合力方向向上，速度不断增大，弹力等于重力时，速度达到最大值，此时动能最大，越过平衡位置时，重力大于弹力，合力向下，速度减小，故运动至O点时，动能不是最大，故B错误；

从A点释放，弹性势能转化为小球的动能和重力势能，小球离开弹簧继续运动，动能转化为重力势能，到达最高点，只具有重力势能。小球和弹簧组成的系统机械能守恒，所以整个过程中，重力势能的增加量等于弹性势能的减小量，故C正确；

D、从O点向上运动过程中，小球的质量不变，速度变小，同时高度升高，故动能减小，重力势能增加，所以动能转化为重力势能。故D错误。

故选：C。

19．【解答】解：A、t1时刻时，电流表示数为I0，表示压力传感器不受力，也就是小球没有落在弹簧上，小球处于上升或者下落状态。此时小球的速度可能增大，也可能减小，因此动能无法判断。故A错误

B、t2时刻时，电流表示数最大，表示压力传感器的电阻阻值最小，表明压力传感器受到的压力最大，说明此时小球把弹簧压缩到最低点，弹簧的弹性形变程度最大，弹性势能最大。故B错误

C、t2～t3这段时间内，电流表示数变小，表示压力传感器的电阻阻值增大，表明压力传感器受到的压力减小，说明此时是弹簧把小球弹起的过程，弹性势能转化成动能和重力势能，因此小球增加的动能小于弹簧减少的弹性势能。故C错误，D正确。

故选：D。

20．【解答】解：小球上升时，速度变小，高度变大，动能变小，重力势能变大，动能转化为重力势能；

两个完全相同的小球，在同一高度处以相同大小的初速度，他们的动能和重力势能相同，故两球抛出时的机械能相同，忽略空气阻力，两球抛出后上升到最高点时斜向上的小球运动到最高点时，动能没有全部转化为重力势能，其重力势能较小、高度较小，因此两球抛出后上升到最高点时到地面的高度h1＞h2；小球又下落到与抛出点等高度时，重力势能相同，不计空气阻力，机械能不变，则动能相同，所以速度也相同。故答案为：动；大于；等于。