人教版八年级下册11.4 机械能及其转化综合训练题

这是一份人教版八年级下册11.4 机械能及其转化综合训练题，共42页。试卷主要包含了机械能，动能和势能的相互转化，机械能守恒等内容，欢迎下载使用。
知识点1：机械能及其转化
1.机械能
（1）定义∶动能、重力势能和弹性势能统称为机械能。
（2）单位∶焦耳，简称焦，符号是J。
（3）大小∶机械能 = 动能 + 势能。（势能包括重力势能和弹性势能）
①对机械能的理解
一个物体可以同时具有动能和势能，如天空中飞行的飞机、跳水过程中的运动员等;也可以只具有动能或只具有势能，如在水平地面上行驶的汽车只具有动能，吊在天花板上的灯只具有重力势能。
②机械能的决定因素
机械能由动能和势能（包括重力势能和弹性势能）共同决定。由于动能与质量和速度有关，重力势能与质量和高度有关，弹性势能与弹簧的弹性形变程度有关，因此机械能的决定因素有质量、速度、高度、弹性形变程度等。
2.动能和势能的相互转化
（1）动能和重力势能的相互转化
单摆实验：如图所示，将摆球从A 点静止释放，摆球从 A 点摆向最低点 B的过程中，位置越来越低，速度越来越快，所以重力势能逐渐减小，动能逐渐增大，重力势能转化为动能;从 B 点摆向 C点的过程中，位置越来越高，速度越来越慢直至为零，所以重力势能逐渐增大，动能逐渐减小，动能转化为重力势能。
除此之外，常见的动能和重力势能相互转化的例子还有滚摆、过山车等。
（2）动能和弹性势能的相互转化
小球碰撞弹簧实验：如图所示，从斜面上滚下的小球从接触弹簧到把弹簧压缩到最短的过程中（图甲→乙），小球速度越来越小，弹簧的形变越来越大，即小球的动能减小，弹簧的弹性势能增大，小球的动能转化为弹簧的弹性势能;弹簧从最短到恢复原状的过程中（图乙→丙），弹簧的弹性形变越来越小，小球的速度越来越大，弹簧的弹性势能转化为小球的动能。
另外，篮球落地反弹的过程、撑竿跳高的过程中也发生了动能和弹性势能的相互转化。
对动能和势能相互转化过程的理解
（1）在动能和势能相互转化的过程中，只要其中一种能量在减少，另一种能量就在增加;
（2）动能和势能的转化可以发生在同一物体之间，比如单摆实验中摆球的动能和重力势能的相互转化;也可以发生在不同物体之间，比如小球碰撞弹簧实验中小球的动能与弹簧的弹性势能的相互转化。
3.机械能守恒
（1）机械能守恒∶大量研究结果表明，如果只有动能和势能相互转化，尽管动能、势能的大小会变化，但机械能的总和不变，或者说，机械能是守恒的。
（2）机械能守恒的条件∶机械能守恒是有条件的，只有动能和势能相互转化时，或者说只有重力和弹力做功时，机械能才守恒。
机械能不守恒的情况
①受到阻力作用的物体机械能不守恒。如果运动的物体受到摩擦或空气阻力，机械能就会转化为其他形式的能，从而使机械能逐渐减小，不再守恒。如落地的篮球越跳越低，最终静止在地面上，机械能逐渐减小。
②有重力或弹力以外的力对物体做功时，机械能不守恒。
应用1：机械能的大小
【典例1】一个在空中下落的物体，在某一时刻具有50J的机械能，若它具有的动能为35J，则它具有的重力势能大小为 J。
应用 2：动能和重力势能的相互转化
【典例2】下列过程中，重力势能转化为动能的是（ ）
A．热气球匀速下落B．滚摆减速上升
C．雨滴加速下落D．用弓将箭射出
应用3：动能和弹性势能的相互转化
【典例3】下列事例中，弹性势能转化为动能的是 （ ）
A．苹果从树上落下来B．秋千从低处荡到高处
C．拉弯的弓把箭射出D．商场中扶梯匀速上升
应用4：机械能变化的判断
【典例4】用细线将小球系好后，固定在天花板上，做成一个摆。如图所示，小球从A点静止释放经过最低点B，再摆至C点的过程中，下列说法正确的是（ ）
A．在C点小球的动能最大
B．在B点小球的重力势能最大
C．从B点摆至C点的过程，小球的动能转化为重力势能
D．从A点摆至B点的过程，小球的动能转化为重力势能
知识点2水能和风能的利用
1.水能的利用
（1）水能：流动的水具有动能，高处的水具有势能，水所具有的机械能统称为水能。
（2）水能的利用———水力发电
如图所示，修筑拦河坝来提高上游的水位，在坝底安装水轮机，发电机装在水轮机的上面，它们的轴连接在一起，水轮机带动发电机发电。一定量的水，上、下水位差越大，水的重力势能越大，能发出的电就越多。
能量传递和转化过程∶水的机械能→水轮机的机械能→发电机的机械能→电能。
2.风能的利用
（1）风能：空气在流动过程中所具有的机械能叫做风能。
（2）风能的利用——风力发电
如图所示，风吹动风车，风车转动带动发电机发电。单个风力发电机的输出功率较小，在风力资源丰富的地区，可以同时安装几十台到几百台风力发电机，组成"风车田"，联在一起供电。
能量传递和转化过程：风的机械能→风车叶片的机械能→发电机的机械能→电能。
应用5：风能的利用
【典例5】（多选）12．风能可以用来发电，风吹动风车，可以带动发电机发电。单个风力发电机的输出功率较小，在风力资源丰富的地区，可以同时安装几十台到几百台风力发电机，组成“风车田”，联在一起供电。关于风车发电，下列说法正确的是（ ）
A．机械能转化成电能B．风能转化成机械能
C．风能是一种可再生能源D．获得的电能成本比较低
应用6：水能的利用
【典例6】下列关于水能的说法，正确的是（ ）
A．自然界的流水是具有大量机械能的天然资源
B．利用水能发电不会破坏生态环境，所以要尽可能多地修建水力发电站
C．江河湖海中流动的水只具有动能
D．水量大的地方水能一定大
易错题型：分析机械能变化时遗漏某个影响因素
【易错1】国庆70周年阅兵式上，加受油机梯队接受检阅。如图所示，轰油﹣6加油机正在给歼﹣10B战斗机加油，若在此过程中歼﹣10B战斗机高度、速度不变，则它的（ ）
A．动能增加，势能减小，机械能不变
B．动能不变，势能不变，机械能不变
C．动能减小，势能不变，机械能减小
D．动能增加，势能增加，机械能增加
人造地球卫星的机械能转化
（1）人造地球卫星沿椭圆轨道绕地球运行。离地球最近的一点叫近地点，离地球最远的一点叫远地点。
（2）人造地球卫星在大气层外环绕地球运行，卫星在运行过程中不受空气阻力，只有动能和势能的相互转化，所以机械能守恒。
（3）人造地球卫星在近地点（高度最低）时重力势能最小，在远地点时（高度最高）重力势能最大，从近地点向远地点运行的过程中，由于高度增大，故重力势能增大，根据机械能守恒可知，卫星的动能会减小，动能转化为重力势能;从远地点向近地点运行的过程中，由于高度减小，故重力势能减小，根据机械能守恒可知，卫星的动能会增大，重力势能转化为动能。
【典例1】如图甲所示的是人造地球卫星随火箭加速上升的情景；如图乙所示的是人造地球卫星沿椭圆轨道绕地球运行的情景，离地球最近的点叫近地点，最远的点叫远地点。下列说法中正确的是（ ）
A．图甲：在加速上升的过程中，人造地球卫星的动能转化为重力势能
B．图乙：在运行过程中，当人造地球卫星从远地点向近地点运行时，其机械能减小
C．图乙：在运行过程中，当人造地球卫星从近地点向远地点运行时，其重力势能增大，速度减小
D．在甲、乙两图中，人造地球卫星的机械能都不变
【典例2】如图所示，过山车是一项惊险刺激的游戏项目，下列关于过山车的机械能说法正确的是（ ）
A．刚开始过山车匀速被拉升时，机械能不变
B．过山车向下俯冲时，重力势能转化为动能
C．通过环形轨道最高点时，重力势能最大，动能为0
D．过山车在运行过程中机械能守恒
【典例1】请说明下列物体具有哪种形式的机械能：
（1）在水平轨道上行驶的火车具有 ；
（2）悬挂在天花板上的电灯具有 ；
（3）拉紧的弓具有 ；
（4）“神舟五号”飞船升空过程中具有 和 。
【针对训练 1】说明下列物体各具有哪种形式的机械能：
（1）屋顶上的太阳能热水器 ；
（2）上紧发条的钟表 ；
（3）正在爬坡的登山运动员 。
【典例2】（多选）13．如图所示，小球沿光滑轨道由静止从A点向D点运动的过程中（不计空气阻力），下列说法中正确的是（ ）
A．小球从A点到C点运动过程中，重力势能一直减小
B．小球在B点的动能最大
C．小球在B点和C点的机械能相等
D．小球不能到达D点
【针对训练2】为了提高全校师生的身体素质，学校买回了乒乓球发球机，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三个质量相同的球，如图乙，若不计空气阻力，则下列说法正确的是（ ）
A．整个过程中，c球的运动状态不变
B．三个球在运动过程中机械能不守恒
C．使球落向桌面的力的施力物体是发球机
D．下落的乒乓球碰到桌面后被弹起，是由于桌面发生了弹性形变
【典例3】如图所示，物块在光滑斜面上由静止开始下滑，依次经过a、b两个点，不计空气阻力，比较物块在a、b两点的能量，下列说法正确的是（ ）
A．物块在a 点重力势能大
B．物块在b 点重力势能大
C．物块在a、b两点的重力势能一样大
D．物块在a 点动能大
【针对训练3】（多选）14．如图所示，小球由静止开始沿着粗糙的路面从A点向D点自由运动，其中B和D两点在同一水平高度，则下列说法错误的是（ ）
A．小球从A到C加速下滑，重力势能转化为动能
B．小球从C到D减速上坡，动能转化为重力势能
C．小球在B和D时重力势能和动能都相等
D．小球从A到D的过程中机械能守恒
【典例4】如图甲所示，质量不计的弹簧竖直固定在水平面上，t＝0时刻，将一重为G＝50N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，则以下说法正确的是（ ）
A．t2时刻小球的动能最大
B．t1到t2时间内，小球的动能先增加后减小
C．t2到t3时间内，小球增加的动能等于弹簧减少的弹性势能
D．t3时刻小球处于平衡状态
【针对训练 4】如图所示，某同学在做模拟“蹦极”的小实验，一根橡皮筋一端系一个小球，另一端固定在A点。B点是橡皮筋不系小球自然下垂时下端所在的位置，C点是小球从A点自由释放后所能达到的最低点，关于小球从A点到C点的运动过程，下列说法中正确的是（ ）
A．小球在B点时的动能最大
B．从B点下落到C点的过程中，小球的动能先增大后减小
C．从A点下落到C点的过程中，橡皮筋对小球的拉力不断增大
D．小球在C点时，橡皮筋的弹性势能最小
1.如图所示，过山车是一项惊险刺激的游戏项目。在刚开始时，过山车依靠弹射器的推力或链条爬上最高点，但在第一次下行后，就再也没有任何装置为它提供动力了。下列关于过山车运动过程中，机械能的转化，说法正确的是（ ）
A．刚开始过山车被匀速拉升时，机械能不变
B．过山车向下俯冲时，重力势能转化为动能
C．通过环形轨道最高点时，重力势能最大，动能为零
D．过山车在运行过程中，机械能守恒
2．如图所示是弹性小球落地并反弹的频闪照片，其中甲、丙两位置距离水平地面等高，乙位置为小球弹跳的最高点，关于该过程，下列说法正确的是（ ）
A．小球在甲位置时的机械能等于丙位置时的机械能
B．小球在甲位置时的重力势能等于丙位置时的重力势能
C．小球在甲位置时速度大小等于丙位置时速度大小
D．小球从甲位置到乙位置过程中，重力势能全部转化为动能
3．如图所示，用手托着两个鸡蛋匀速升高1m。下列说法正确的是（ ）
A．鸡蛋的重力势能不变B．鸡蛋的机械能守恒
C．鸡蛋处于非平衡状态D．手对鸡蛋做了功
4．2022年11月21日世界杯正式开赛，世界优秀的足球运动员齐聚卡塔尔，他们顽强拼搏，展现出了足球运动独特的魅力。如图所示为决赛中梅西的一脚劲射，踢出去的足球在空中飞行的过程中，会受到空气阻力的作用，则下列分析中正确的是（ ）
A．踢出去的足球在空中上升过程中，它的机械能保持不变
B．踢出去的足球在空中下降过程中，它的机械能逐渐增大
C．踢出去的足球在空中上升到最高点时，动能为0
D．踢出去的足球落到草地上滚动的过程中，机械能减小
5．如图所示，完全相同的两个小球A、B分别与轻质棉线和轻质弹簧连接，将两球拉高使棉线与弹簧在同一水平方向上，此时弹簧处于原长状态，且弹簧原长长度（O'B）小于棉线长度（OA），由静止释放后，两球运动到最低点时在同一水平面上（不计空气阻力），关于小球A、B在这一段运动过程能量变化的描述，下面说法正确的是（ ）
A．两个小球A、B的机械能保持不变，最低点时两球的动能相等
B．两个小球A、B的机械能保持不变，最低点时A球的动能大于B球的动能
C．两个小球A、B的机械能保持不变，最低点时A球的动能小于B球的动能
D．A球的机械能不变，B球的机械能减少，最低点时A球的动能大于B球的动能
6．如图所示，将铁锁用绳子悬挂起来，拉到自己的鼻子附近，松手后铁锁来回摆动。在摆动过程中，下列说法正确的是（ ）
A．绳子对铁锁的拉力一直做功，且做功的功率发生变化
B．铁锁在来回摆动过程中，其运动状态一直在发生变化
C．铁锁从最高处向下摆动时，重力势能增大，动能减小
D．铁锁上升最大高度逐渐降低，说明机械能守恒
7．如图所示的滚摆，上下往复运动幅度越来越小，最终停在最低点。则下列说法中错误的是（ ）
A．滚摆的动能与重力势能可以相互转化
B．滚摆下降时重力势能减小、动能增大
C．滚摆在最高点时，处于平衡状态
D．滚摆上下往复的过程中，其机械能不断减小
8．如图所示，是小球在地面弹跳的情景。小球在A点的机械能为120J，当小球由A点运动到B点时，机械能变为100J，则小球由B点运动到C点时，其机械能可能为（ ）
A．80JB．90JC．100JD．120J
9．中国女篮获世界杯亚军，振奋全国人民。如图1所示，离手后的篮球在空中依次从A点运动到D点，在 点动能最大。图2为它在等高点B和D的能量柱状图，则篮球在B点的机械能 （选填“大于”“等于”或“小于”）在D点的机械能。整个过程能量的总量 （选填“守恒”或“不守恒”）。
10．如甲图AOB是光滑轨道，A点的高度为H，B点的高度为h，h小于H，A、B两点水平距离为s，让一个小球由A点静止开始自由滑下，沿轨道AOB到达B点后离开轨道，不计空气阻力。则小球从A点运动到B点时，它经O点的动能是由 能转化而来。小球离开B点后的运动轨迹a、b、c、d，最符合题意的是轨迹 （选填“a”或“b”或“c”或“d”）。如图乙所示，若右侧的光滑轨道也足够高，则小球 （选填“能”或“不能”）达到与A等高的A′位置。如图丙所示，在竖直平面内用轻质细线悬挂一个小球，将小球拉至A点，使细线处于拉直状态，由静止开始释放小球，不计摩擦，小球可在A、B两点间来回摆动。当小球摆到B点时，细线恰好断开，则小球将沿
（选填“BE”“BD”或“BC”）方向运动。
11．如图为中国03式远火弹道导弹发射时的情景。发射后导弹加速升空，机械能 （“变小”、“不变”或“变大”）。导弹引爆后会产生极大的破坏力，引爆时 能被释放出来，转化为内能、光能等，这一过程能量的总量 （填“变小”、“不变”或“变大”）。
12．如图所示，撑杆跳高运动员提杆加速助跑过程中，是为了增大自身的 ，然后用压弯的撑杆把自己送上高处，这是因为压弯了的撑杆具有 ，最后转化为运动员的 ，使他越过横杆（以上均选填“动能”、“重力势能”或“弹性势能”）。
13．在北京冬奥会上我国选手徐梦桃获得自由式滑雪女子空中技巧金牌。如图是她滑雪时的情景，当徐梦桃沿雪道向坡顶滑时， 能转化为重力势能，滑雪板受到地面的摩擦方向是 （填“沿斜坡向下”或“沿斜坡向上”）。当她下落时，以地面为参照物，她是 的。
14．修栏河大坝是为了提高上游水位，增加水的 能，水流下时才能转化为更多的 能。跳伞运动员在空中匀速下降过程中，动能 ，重力势能 ，机械能 （后三空进填“增大”“减小”、“不变”）。
15．在街道上，常看到洒水车边播放着优美的乐曲边向道路上洒水。如图所示，一辆在水平路面上匀速行驶的洒水车正在洒水作业，一段时间后该洒水车的动能将 ，重力势能将 ；机械能将 （以上三空均选填“增大”、“减小”或“不变”）。
16．如图甲所示，一小球从高处落到竖直固定的弹簧上后又被弹起到原高度。小球从高处开始下落到弹回的整个过程中，他的运动速度随时间变化的图像如图乙所示，图中a段和cd段为直线。则据此图可知，弹力大于重力的时间段为 。
17．跳台滑雪是冬奥会中最具有观赏性的项目之一，如图为跳台滑雪赛道的简化图，由助滑道AB、着陆坡BC、停止区CD三部分组成，比赛中，运动员从A点由静止开始下滑，运动到B点后水平飞出，落在着陆坡末端的C点，滑入停止区后，在与C点等高的D点速度减为零。则：运动员从A点滑到B点的过程中，重力势能转化为 能；运动员到B点后水平飞出，是因为运动员具有 ；若水平飞出过程中运动员所受的力突然全部消失，他将做 运动；运动员位于C点和D点时，重力势能大小 （选填“相等”或“不相等”）；他在A点时的机械能 他在D点时的机械能。（最后一空选填“大于”、“小于”或“等于”）
18．如图甲所示，游乐场过山车是比较惊险刺激的项目，小明游玩后对此项目比较感兴趣，准备对过山车到达竖直平面内的圆形轨道内侧的顶端而不会掉下来的情况进行研究。他从网上购买如图乙所示的离心轨道。小明把钢球从斜轨较高的A处由静止释放，到达轨道最低点C处后，再沿竖直平面内的圆形轨道内侧经最高处D点，走完圆形轨道，再爬上斜轨到达E处停下。在实验过程中，有许多发现。
（1）从A处由静止释放钢球，到达轨道最低点C处，此过程中钢球的动能 ，重力势能 ；机械能 （均选填“增加”或“减小”或“不变”）；
（2）小球在E处时机械能 （选填“大于”“小于”或“等于”）其在C处时的机械能，小球经过D点时轨道对钢球的支持力的方向是竖直 （向上/向下）；
（3）把钢球放在与D处等高点B处由静止释放，钢球 （选填“能”或“不能”）到达圆轨内侧最高点D处。
第4节 机械能及其转化
知识点1：机械能及其转化
1.机械能
（1）定义∶动能、重力势能和弹性势能统称为机械能。
（2）单位∶焦耳，简称焦，符号是J。
（3）大小∶机械能 = 动能 + 势能。（势能包括重力势能和弹性势能）
①对机械能的理解
一个物体可以同时具有动能和势能，如天空中飞行的飞机、跳水过程中的运动员等;也可以只具有动能或只具有势能，如在水平地面上行驶的汽车只具有动能，吊在天花板上的灯只具有重力势能。
②机械能的决定因素
机械能由动能和势能（包括重力势能和弹性势能）共同决定。由于动能与质量和速度有关，重力势能与质量和高度有关，弹性势能与弹簧的弹性形变程度有关，因此机械能的决定因素有质量、速度、高度、弹性形变程度等。
2.动能和势能的相互转化
（1）动能和重力势能的相互转化
单摆实验：如图所示，将摆球从A 点静止释放，摆球从 A 点摆向最低点 B的过程中，位置越来越低，速度越来越快，所以重力势能逐渐减小，动能逐渐增大，重力势能转化为动能;从 B 点摆向 C点的过程中，位置越来越高，速度越来越慢直至为零，所以重力势能逐渐增大，动能逐渐减小，动能转化为重力势能。
除此之外，常见的动能和重力势能相互转化的例子还有滚摆、过山车等。
（2）动能和弹性势能的相互转化
小球碰撞弹簧实验：如图所示，从斜面上滚下的小球从接触弹簧到把弹簧压缩到最短的过程中（图甲→乙），小球速度越来越小，弹簧的形变越来越大，即小球的动能减小，弹簧的弹性势能增大，小球的动能转化为弹簧的弹性势能;弹簧从最短到恢复原状的过程中（图乙→丙），弹簧的弹性形变越来越小，小球的速度越来越大，弹簧的弹性势能转化为小球的动能。
另外，篮球落地反弹的过程、撑竿跳高的过程中也发生了动能和弹性势能的相互转化。
对动能和势能相互转化过程的理解
（1）在动能和势能相互转化的过程中，只要其中一种能量在减少，另一种能量就在增加;
（2）动能和势能的转化可以发生在同一物体之间，比如单摆实验中摆球的动能和重力势能的相互转化;也可以发生在不同物体之间，比如小球碰撞弹簧实验中小球的动能与弹簧的弹性势能的相互转化。
3.机械能守恒
（1）机械能守恒∶大量研究结果表明，如果只有动能和势能相互转化，尽管动能、势能的大小会变化，但机械能的总和不变，或者说，机械能是守恒的。
（2）机械能守恒的条件∶机械能守恒是有条件的，只有动能和势能相互转化时，或者说只有重力和弹力做功时，机械能才守恒。
机械能不守恒的情况
①受到阻力作用的物体机械能不守恒。如果运动的物体受到摩擦或空气阻力，机械能就会转化为其他形式的能，从而使机械能逐渐减小，不再守恒。如落地的篮球越跳越低，最终静止在地面上，机械能逐渐减小。
②有重力或弹力以外的力对物体做功时，机械能不守恒。
应用1：机械能的大小
【典例1】一个在空中下落的物体，在某一时刻具有50J的机械能，若它具有的动能为35J，则它具有的重力势能大小为 15 J。
【分析】机械能包括动能和势能，动能和势能的总和统称机械能。
【解答】解：机械能是动能和势能的总和，故具有50J的机械能，若它具有的动能为35J，下落的物体不具有弹性势能，则它具有的重力势能大小为：50J﹣35J＝15J。
故答案为：15。
【点评】深入理解机械能的概念，以及与动能、势能之间的关系，是解答此题的关键。
应用 2：动能和重力势能的相互转化
【典例2】下列过程中，重力势能转化为动能的是（ ）
A．热气球匀速下落B．滚摆减速上升
C．雨滴加速下落D．用弓将箭射出
【分析】动能大小的影响因素：质量、速度。质量越大，速度越大，动能越大。
重力势能大小的影响因素：质量、被举得高度。质量越大，高度越高，重力势能越大。
据此对照各个选项进行分析即可做出判断。
【解答】解：A、热气球匀速下降，速度不变，动能不变，高度减小，重力势能减小，不是重力势能转化为动能，故A错误；
B、滚摆减速上升，速度减小，动能减小，高度增加，重力势能增加，不是重力势能转化为动能，故B错误；
C、雨滴在空中加速下落，高度减小，重力势能减小，速度变大，动能变大，重力势能转化为动能，故C正确；
D、用弓将箭水平射出，弓的弹性势能转化为箭的动能，故D错误。
故选：C。
【点评】掌握动能和重力势能大小的影响因素，确定动能和势能的大小变化是解题的关键。
应用3：动能和弹性势能的相互转化
【典例3】下列事例中，弹性势能转化为动能的是 （ ）
A．苹果从树上落下来B．秋千从低处荡到高处
C．拉弯的弓把箭射出D．商场中扶梯匀速上升
【分析】动能大小的影响因素：质量、速度，质量越大、速度越大，物体的动能越大；
重力势能大小的影响因素：质量、高度，质量越大、速度越大，物体的重力势能越大；
弹性势能的大小与物体弹性形变程度的大小有关。
【解答】解：
A、苹果从树上落下来，苹果的高度变小，重力势能变大，速度变大，动能变大，是重力势能转化为动能，故A错误；
B、秋千从低处荡到高处，速度变小，高度变大，动能减小，势能变大，是动能转化为势能，故B错误；
C、拉弯的弓把箭射出去，弓的弹性势能转化为箭的动能，故C正确；
D、商场中扶梯匀速上升，质量不变，速度不变，动能不变，高度升高，重力势能变大，不是动能和势能的转化，故D错误。
故选：C。
【点评】判断动能、势能之间的相互转化，首先明确物体具有什么能，再分析影响因素（质量、速度、高度、弹性形变程度）如何变化，进而判断出各种能的变化。
应用4：机械能变化的判断
【典例4】用细线将小球系好后，固定在天花板上，做成一个摆。如图所示，小球从A点静止释放经过最低点B，再摆至C点的过程中，下列说法正确的是（ ）
A．在C点小球的动能最大
B．在B点小球的重力势能最大
C．从B点摆至C点的过程，小球的动能转化为重力势能
D．从A点摆至B点的过程，小球的动能转化为重力势能
【分析】（1）动能大小的影响因素：质量和速度，质量越大，速度越大，动能越大；
（2）重力势能大小的影响因素：质量和高度，质量越大，高度越大，重力势能越大。
【解答】解：
A、小球在C点的瞬时速度为0，小球的动能为0，不是最大的，故A错误；
B、在B点时小球的高度最低，重力势能最小，故B错误；
C、从B点摆至C点的过程，小球的质量不变，高度变大，重力势能变大，速度变小，动能变小，是动能转化为重力势能，故C正确；
D、从A点摆至B点的过程，小球的质量不变，高度变小，重力势能变小，速度变大，动能变大，是重力势能转化为动能，故D错误。
故选：C。
【点评】本题考查学生对动能、势能的影响因素以及相互转化的掌握，难度不大，属于基础知识的考查。
知识点2水能和风能的利用
1.水能的利用
（1）水能：流动的水具有动能，高处的水具有势能，水所具有的机械能统称为水能。
（2）水能的利用———水力发电
如图所示，修筑拦河坝来提高上游的水位，在坝底安装水轮机，发电机装在水轮机的上面，它们的轴连接在一起，水轮机带动发电机发电。一定量的水，上、下水位差越大，水的重力势能越大，能发出的电就越多。
能量传递和转化过程∶水的机械能→水轮机的机械能→发电机的机械能→电能。
2.风能的利用
（1）风能：空气在流动过程中所具有的机械能叫做风能。
（2）风能的利用——风力发电
如图所示，风吹动风车，风车转动带动发电机发电。单个风力发电机的输出功率较小，在风力资源丰富的地区，可以同时安装几十台到几百台风力发电机，组成"风车田"，联在一起供电。
能量传递和转化过程：风的机械能→风车叶片的机械能→发电机的机械能→电能。
应用5：风能的利用
【典例5】（多选）12．风能可以用来发电，风吹动风车，可以带动发电机发电。单个风力发电机的输出功率较小，在风力资源丰富的地区，可以同时安装几十台到几百台风力发电机，组成“风车田”，联在一起供电。关于风车发电，下列说法正确的是（ ）
A．机械能转化成电能B．风能转化成机械能
C．风能是一种可再生能源D．获得的电能成本比较低
【分析】发电机的发电过程是将其它形式的能转化为电能；能源源不断从自然界获得，或可重复利用的能源，为可再生能源。
【解答】解：
AB、风力发电机在工作时，将机械能转化为电能；故A正确，B错误；
CD、风能可以源源不断地从自然界获得，且可重复利用，因此是可再生能源，获得的成本比较低，是未来的理想能源之一；故CD正确。
故选：ACD。
【点评】本题考查了能源的分类和风力发电机的能量转化情况，属于基础知识的考查。
应用6：水能的利用
【典例6】下列关于水能的说法，正确的是（ ）
A．自然界的流水是具有大量机械能的天然资源
B．利用水能发电不会破坏生态环境，所以要尽可能多地修建水力发电站
C．江河湖海中流动的水只具有动能
D．水量大的地方水能一定大
【分析】流水具有巨大的机械能，我们要辩证的分析水能的利用。
【解答】解：A．水能属于机械能，自然界的流水是具有大量机械能的天然资源，故A正确；
B．修筑拦河坝建造水电站也会对沿河的水域环境造成影响，给河流通航造成影响等，因此不利影响也是存在的，故B错误；
C．江河湖海中的水具有一定的高度，也具有重力势能，故C错误；
D．水能属于机械能，与质量、速度、高度有关，水量大的地方水能不一定大，故D错误。
故选：A。
【点评】本题考查的是水能和水能的利用，属于基础题。
易错题型：分析机械能变化时遗漏某个影响因素
【易错1】国庆70周年阅兵式上，加受油机梯队接受检阅。如图所示，轰油﹣6加油机正在给歼﹣10B战斗机加油，若在此过程中歼﹣10B战斗机高度、速度不变，则它的（ ）
A．动能增加，势能减小，机械能不变
B．动能不变，势能不变，机械能不变
C．动能减小，势能不变，机械能减小
D．动能增加，势能增加，机械能增加
【分析】动能大小的影响因素：质量和速度，质量越大，速度越大，动能越大。
重力势能大小的影响因素：质量和高度，质量越大，高度越高，重力势能越大。
机械能＝动能+势能。物体没有发生弹性形变，势能只考虑重力势能。
【解答】解：空中加油过程中，战斗机的速度不变，质量不断增大，动能增大。高度不变，质量不断增大，重力势能增大。机械能＝动能+势能，动能增大，势能增大，所以机械能增大。
故选：D。
【点评】掌握动能、重力势能、弹性势能大小的影响因素，掌握动能、重力势能、弹性势能、机械能的大小变化情况。
人造地球卫星的机械能转化
（1）人造地球卫星沿椭圆轨道绕地球运行。离地球最近的一点叫近地点，离地球最远的一点叫远地点。
（2）人造地球卫星在大气层外环绕地球运行，卫星在运行过程中不受空气阻力，只有动能和势能的相互转化，所以机械能守恒。
（3）人造地球卫星在近地点（高度最低）时重力势能最小，在远地点时（高度最高）重力势能最大，从近地点向远地点运行的过程中，由于高度增大，故重力势能增大，根据机械能守恒可知，卫星的动能会减小，动能转化为重力势能;从远地点向近地点运行的过程中，由于高度减小，故重力势能减小，根据机械能守恒可知，卫星的动能会增大，重力势能转化为动能。
【典例1】如图甲所示的是人造地球卫星随火箭加速上升的情景；如图乙所示的是人造地球卫星沿椭圆轨道绕地球运行的情景，离地球最近的点叫近地点，最远的点叫远地点。下列说法中正确的是（ ）
A．图甲：在加速上升的过程中，人造地球卫星的动能转化为重力势能
B．图乙：在运行过程中，当人造地球卫星从远地点向近地点运行时，其机械能减小
C．图乙：在运行过程中，当人造地球卫星从近地点向远地点运行时，其重力势能增大，速度减小
D．在甲、乙两图中，人造地球卫星的机械能都不变
【分析】动能大小的影响因素：质量、速度；质量越大，速度越大，动能越大。
重力势能大小的影响因素：质量、高度；质量越大，高度越高，重力势能越大。
机械能等于动能与势能的总和；卫星在大气层外运行时，不受空气阻力的作用，其机械能守恒。
【解答】解：
A、卫星加速上升过程中，其质量不变，速度增大，则动能增大；同时高度增大，重力势能增大；因卫星的动能与重力势能都增大，所以不是动能转化为重力势能，且卫星的机械能增大，故A错误。
BC、太空中是真空，卫星沿椭圆轨道绕地球运行过程中，不受空气阻力，机械能守恒，只有动能和势能的相互转化；从近地点向远地点运行时，质量不变，高度变大，势能增大，速度减小，动能减小，故C正确、B错误；
D、图甲中卫星的机械能增加，图乙中卫星的机械能不变，故D错误。
故选：C。
【点评】本题考查了动能、重力势能、机械能的大小变化，关键是明确动能、重力势能大小的影响因素。
【典例2】如图所示，过山车是一项惊险刺激的游戏项目，下列关于过山车的机械能说法正确的是（ ）
A．刚开始过山车匀速被拉升时，机械能不变
B．过山车向下俯冲时，重力势能转化为动能
C．通过环形轨道最高点时，重力势能最大，动能为0
D．过山车在运行过程中机械能守恒
【分析】（1）重力势能的大小和物体的质量以及所处位置的高度有关，判断重力势能是否改变，看它的质量和高度是否变化就可以了；动能的大小和物体的质量以及运动的速度快慢有关，判断动能的大小看它的质量和运动快慢是否变化就可以了。
（2）判断是哪种能量转化成了另一种能量的标准是：减小的转化为增多的。
（3）不计空气阻力时，机械能没有转化为内能，机械能守恒。
【解答】解：
A、刚开始过山车匀速被拉升时，质量不变，速度不变，高度增加，故动能不变，重力势能变大，而机械能等于动能与重力势能之和，所以机械能变大，故A错误；
B、过山车向下俯冲时，质量不变，高度降低、速度变大，所以重力势能变小，动能变大，重力势能转化为动能，故B正确；
C、通过环形轨道最高点时，高度最大，重力势能最大，但此时其在水平方向上速度不为零，此时动能不为零，故C错误；
D、过山车在运行过程中需要克服空气阻力和摩擦阻力做功，会有一部分机械能转化为内能，所以机械能变小，即机械能不守恒，故D错误。
故选：B。
【点评】掌握动能、重力势能的影响因素，理解重力势能和动能的转化可从高度和速度来理解，可以帮助我们更好的理解能量的转化。
【典例1】请说明下列物体具有哪种形式的机械能：
（1）在水平轨道上行驶的火车具有 动能 ；
（2）悬挂在天花板上的电灯具有 重力势能 ；
（3）拉紧的弓具有 弹性势能 ；
（4）“神舟五号”飞船升空过程中具有 和 动能和重力势能 。
【分析】关于机械能，我们学习了三种：
①物体由于运动而具有的能量叫做动能；
②物体由于被举高而具有的能量叫做重力势能；
③物体由于发生弹性形变而具有的能量叫做弹性势能。
分析题中提到的四个物体所具有的特征，结合动能、重力势能、弹性势能的定义，即可得到此题的答案。
【解答】解：①在水平轨道上行驶的火车是在运动的，故具有动能。
②悬挂在天花板上的电灯，具有高度，故具有重力势能。
③拉紧的弓发生了弹性形变，故具有弹性势能，
④“神舟五号”飞船升空过程中，速度和高度都不断增大，故具有动能和重力势能。
故答案为：①动能；②重力势能；③弹性势能；④动能、重力势能。
【点评】物体具有什么形式的机械能，判断的依据就是：有没有运动（动能）、有没有一定的高度（重力势能）、有没有发生弹性形变（弹性势能）。
【针对训练 1】说明下列物体各具有哪种形式的机械能：
（1）屋顶上的太阳能热水器 重力势能 ；
（2）上紧发条的钟表 弹性势能 ；
（3）正在爬坡的登山运动员 动能和重力势能 。
【分析】关于机械能，我们学习了三种：
（1）物体由于运动而具有的能量叫做动能；
（2）物体由于被举高而具有的能量叫做重力势能；
（3）物体由于发生弹性形变而具有的能量叫做弹性势能。
【解答】解：（1）屋顶上的太阳能热水器，具有一定的高度，故具有重力势能；
（2）上紧发条的钟表，由于发条发生弹性形变，故具有弹性势能；
（3）正在爬坡的登山运动员既有一定的高度又是运动的，故具有动能和重力势能。
故答案为：（1）重力势能；（2）弹性势能；（3）动能和重力势能。
【点评】物体具有什么形式的机械能，判断的依据就是：有没有运动（动能）、有没有一定的高度（重力势能）、有没有发生弹性形变（弹性势能）。
【典例2】（多选）13．如图所示，小球沿光滑轨道由静止从A点向D点运动的过程中（不计空气阻力），下列说法中正确的是（ ）
A．小球从A点到C点运动过程中，重力势能一直减小
B．小球在B点的动能最大
C．小球在B点和C点的机械能相等
D．小球不能到达D点
【分析】（1）动能大小的影响因素：质量和速度；质量越大，速度越大，动能越大。
（2）重力势能大小的影响因素：质量和高度；质量越大，高度越高，重力势能越大。
（3）不计空气阻力，光滑轨道上小球的机械能守恒。
【解答】解：
A、小球的质量不变，从A点到B点运动过程中，其高度减小，重力势能减小，从B到C的过程中，高度变大，重力势能变大，故A错误；
B、小球从A点向下运动到B点过程中，其速度不断增大，在B点时高度最小，速度最大，此时动能最大，故B正确；
C、因为轨道是光滑的，没有摩擦，不计空气阻力，所以小球的机械能守恒，则小球在B点和C点的机械能相等，故C正确；
D、由C项可知小球的机械能守恒，即没有机械能损失，所以小球一定能达到与A点等高的位置（小球在A、D两点的机械能相等、重力势能相等，动能均为0），由图知D点与A点高度相同，所以小球能到达D点，故D错误。
故选：BC。
【点评】物体在运动过程中，不计空气阻力时，轨道是光滑的，机械能是守恒的，动能和重力势能大小的变化，要从它的影响因素进行分析。
【针对训练2】为了提高全校师生的身体素质，学校买回了乒乓球发球机，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三个质量相同的球，如图乙，若不计空气阻力，则下列说法正确的是（ ）
A．整个过程中，c球的运动状态不变
B．三个球在运动过程中机械能不守恒
C．使球落向桌面的力的施力物体是发球机
D．下落的乒乓球碰到桌面后被弹起，是由于桌面发生了弹性形变
【分析】（1）物体的运动状态的改变，包括物体的运动速度大小发生变化、运动方向发生变化；
（2）不计空气阻力，三个小球的机械能是守恒的；
（3）使球下落的力是重力，重力的方向竖直向下；
（4）弹力是发生弹性形变的物体产生的。
【解答】解：A、整个过程中，c球的运动方向和速度大小都发生了变化，所以c球的运动状态改变，故A错误；
B、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，不计空气阻力，三个小球的机械能是守恒的，故B错误；
C、使球落向桌面的力是重力，重力的施力物体是地球，故C错误；
D、下落的乒乓球碰到桌面后被弹起，是由于桌面发生了弹性形变，故D正确。
故选：D。
【点评】本题考查了物体运动状态变化的判断、机械能的守恒、重力的作用、弹力的产生等，难度不大。
【典例3】如图所示，物块在光滑斜面上由静止开始下滑，依次经过a、b两个点，不计空气阻力，比较物块在a、b两点的能量，下列说法正确的是（ ）
A．物块在a 点重力势能大
B．物块在b 点重力势能大
C．物块在a、b两点的重力势能一样大
D．物块在a 点动能大
【分析】（1）动能大小的影响因素：质量、速度。质量越大，速度越大，动能越大。
（2）重力势能大小的影响因素：质量、被举得高度。质量越大，高度越高，重力势能越大。
【解答】解：物块在光滑斜面上由静止开始下滑（不计空气阻力），在下滑过程中，高度减小，重力势能减小，速度增大，动能变大；
由于a点的位置要高于b点的位置，所以a处的重力势能大于b处的重力势能；物块在下滑过程中动能变大，所以物块在b点动能大，故A正确，BCD错误。
故选：A。
【点评】掌握动能、重力势能、弹性势能的影响因素，属于基础知识。
【针对训练3】（多选）14．如图所示，小球由静止开始沿着粗糙的路面从A点向D点自由运动，其中B和D两点在同一水平高度，则下列说法错误的是（ ）
A．小球从A到C加速下滑，重力势能转化为动能
B．小球从C到D减速上坡，动能转化为重力势能
C．小球在B和D时重力势能和动能都相等
D．小球从A到D的过程中机械能守恒
【分析】（1）影响重力势能的因素有：质量和高度。质量越大，高度越高，重力势能越大。影响动能的因素有：质量和速度。质量越大，速度越快，动能越大；
（2）没有摩擦、不计能量损失时，机械能是守恒的；若存在摩擦，一部分机械能会变成内能，机械能减小。
【解答】解：A、小球从A到C加速下滑，小球质量不变，速度增大，故动能增大；同时高度减小，重力势能减小，所以小球的重力势能转化为动能，故A正确；
B、小球从C到D减速上坡，小球质量不变，速度减小，故动能减小；同时高度增加，重力势能增大，所以小球的动能转化为重力势能，故B正确；
C、由于接触面粗糙，小球从b运动到d的过程中，有一部分机械能会转化为内能，故小球在B点的机械能大于在D点的机械能；已知B和D两点在同一水平高度，即两位置小球的重力势能相同，根据“机械能＝动能+势能”可知，小球在B点的动能大于在D点的动能，故C错误；
D、由于接触面粗糙，所以小球从A到D的过程中部分机械能会转化为内能，小球的机械能减小，故D错误。
故选：CD。
【点评】本题考查动能和势能的大小变化，只有在光滑表面上，机械能的相互转化过程中没有能量消耗，机械能总和才不变，而在粗糙的表面上，必须考虑机械能的损耗。
【典例4】如图甲所示，质量不计的弹簧竖直固定在水平面上，t＝0时刻，将一重为G＝50N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，则以下说法正确的是（ ）
A．t2时刻小球的动能最大
B．t1到t2时间内，小球的动能先增加后减小
C．t2到t3时间内，小球增加的动能等于弹簧减少的弹性势能
D．t3时刻小球处于平衡状态
【分析】解答此题需要看懂弹簧弹力F随时间t变化的图像，结合影响动能、重力势能、弹性势能的大小因素和机械能守恒进行分析。
【解答】解：
A、由图像可知，t2时刻弹力最大，此时小球压缩弹簧到最低点，此时小球的速度减小为0，动能最小，故A错误；
B、t1时刻小球刚与弹簧接触，与弹簧接触后，开始一段时间内弹力小于重力，则小球仍然向下做加速运动，其动能变大；当弹力等于重力时，速度最大，动能最大；此后弹力大于重力时，小球向下做减速运动，动能减小；t2时刻，弹力最大，则弹簧的压缩量最大，小球运动到最低点，速度为0、动能为0，则t1到 t2时间内小球的动能先增大后减小，故B正确；
C、t2～t3段时间内，弹力逐渐减小，是小球被弹起直至离开弹簧的过程，此过程中小球和弹簧组成的整体机械能守恒，所以小球增加的动能与重力势能之和等于弹簧减少的弹性势能，故C错误；
D、t3时刻小球的弹力为0，也具有一定的速度，即将离开弹簧，受到重力的作用，处于非平衡状态，故D错误。
故选：B。
【点评】本题的关键要将小球的运动分为自由下落过程、向下的加速和减速过程、向上的加速和减速过程进行分析处理，同时要能结合图像分析。
【针对训练 4】如图所示，某同学在做模拟“蹦极”的小实验，一根橡皮筋一端系一个小球，另一端固定在A点。B点是橡皮筋不系小球自然下垂时下端所在的位置，C点是小球从A点自由释放后所能达到的最低点，关于小球从A点到C点的运动过程，下列说法中正确的是（ ）
A．小球在B点时的动能最大
B．从B点下落到C点的过程中，小球的动能先增大后减小
C．从A点下落到C点的过程中，橡皮筋对小球的拉力不断增大
D．小球在C点时，橡皮筋的弹性势能最小
【分析】响动能的因素有：质量和速度，小石块的质量在下落过程中不会改变，因此只需考虑速度的变化情况，这就要从小石块的受力分析入手解答。
弹性势能的大小与物体弹性形变的程度有关，物体弹性形变的程度越大，弹性势能越大。
【解答】解：
A、小球从A点到B点是加速下降的，虽然到达B点后受到一个向上的弹力，但此时由于弹力小于自身的重力，故小球仍加速下落，其动能最大时应该是在其速度最大时。小球在B点时速度不最大，动能不最大，故A错误；
B、小球到达B点后受到一个向上的弹力，但此时由于弹力小于自身的重力，故小球仍加速下落，其速度继续增加，当弹力大于小球的重力时，小球受到的合力向上，其会减速下落，据此能看出，从B点下落到C点的过程中，小球的速度先增大后减小，动能先增大后减小，故B正确；
C、从A点下落到B点的过程中，橡皮筋对小球没有拉扯，因此在这个过程中橡皮筋对小球没有拉力，故C错误；
D、小球到达C点橡皮筋的伸长量最大，弹性势能最大，故D错误。
故选：B。
【点评】此题难度较大，关键是对石块的受力分析，同时要结合力的合成以及力与运动的关系等知识，还要明白在蹦极的过程中，是重力势能与动能、弹性势能之间的相互转化。
1.如图所示，过山车是一项惊险刺激的游戏项目。在刚开始时，过山车依靠弹射器的推力或链条爬上最高点，但在第一次下行后，就再也没有任何装置为它提供动力了。下列关于过山车运动过程中，机械能的转化，说法正确的是（ ）
A．刚开始过山车被匀速拉升时，机械能不变
B．过山车向下俯冲时，重力势能转化为动能
C．通过环形轨道最高点时，重力势能最大，动能为零
D．过山车在运行过程中，机械能守恒
【分析】（1）重力势能的大小与物体的质量和所处位置的高度有关，根据质量和高度的变化判断重力势能是否改变；动能的大小与物体的质量和速度有关，根据质量和速度的变化判断动能是否变化。
（2）判断是哪种能量转化成了另一种能量的标准是：减小的转化为增多的。
（3）不计空气阻力时，机械能没有转化为内能，机械能守恒。
【解答】解：
A、刚开始过山车匀速被拉升时，质量不变，速度不变，故动能不变；质量不变，高度增加，重力势能变大；机械能等于动能与重力势能之和，所以机械能变大，故A错误；
B、过山车向下俯冲时，质量不变，高度降低、速度变大，所以重力势能变小，动能变大，重力势能转化为动能，故B正确；
C、通过环形轨道最高点时，高度最大，重力势能最大，但此时其在水平方向上速度不为零，此时动能不为零，故C错误；
D、过山车在运行过程中需要克服空气阻力和摩擦阻力做功，会有一部分机械能转化为内能，所以机械能变小，即机械能不守恒，故D错误。
故选：B。
【点评】掌握动能、重力势能的影响因素，理解重力势能和动能的转化可从高度和速度来理解，可以帮助我们更好的理解能量的转化。
2．如图所示是弹性小球落地并反弹的频闪照片，其中甲、丙两位置距离水平地面等高，乙位置为小球弹跳的最高点，关于该过程，下列说法正确的是（ ）
A．小球在甲位置时的机械能等于丙位置时的机械能
B．小球在甲位置时的重力势能等于丙位置时的重力势能
C．小球在甲位置时速度大小等于丙位置时速度大小
D．小球从甲位置到乙位置过程中，重力势能全部转化为动能
【分析】（1）机械能包括物体的动能和势能，小球弹跳的高度会越来越低隐含的信息是机械能逐渐减小；
（2）动能大小的影响因素：质量、速度；质量越大，速度越大，动能越大；
（3）重力势能大小的影响因素：质量、被举得高度；质量越大，高度越高，重力势能越大。
【解答】解：A、由图可知，小球弹跳的高度会越来越低，说明小球的机械能逐渐减小，所以小球在甲位置时的机械能大于丙位置时的机械能，故A。
B、小球在甲位置和丙位置时的高度相等，所以小球在甲位置时的重力势能等于丙位置时的重力势能，故B正确。
C、由AB知，小球在甲位置时的机械能大于丙位置时的机械能，小球在甲位置时的重力势能等于丙位置时的重力势能，所以小球在甲位置时的动能大于丙位置时的动能，根据动能的影响因素可知，小球在甲位置时速度大于丙位置时速度，故C错误。
D、小球从甲位置到乙位置过程中，需要克服空气阻力做功，有一部分机械能转化为内能，所以重力势能没有全部转化为动能，故D错误。
故选：B。
【点评】对于这类题目要抓住题目的隐含信息，小球弹跳的高度会越来越低，就是明显告诉小球的机械能越来越小，由于高度相同，所以重力势能相同，所以动能在同样的高度时，动能会越来越小。
3．如图所示，用手托着两个鸡蛋匀速升高1m。下列说法正确的是（ ）
A．鸡蛋的重力势能不变B．鸡蛋的机械能守恒
C．鸡蛋处于非平衡状态D．手对鸡蛋做了功
【分析】（1）重力势能的大小与物体的质量和高度有关；
（2）机械能包括动能和重力势能；
（3）平衡状态包括静止状态或匀速直线运动状态；
（4）做功的两个必要因素：一是作用在物体上的力，二是物体在力的方向上通过的距离，二者缺一不可。
【解答】解：A、用手托着两个鸡蛋匀速升高1m，鸡蛋的质量不变，高度增加，重力势能变大，故A错误；
B、鸡蛋匀速升高时，质量不变、速度不变、动能不变；高度增加、重力势能增加，则机械能增大，故B错误；
C、用手托着两个鸡蛋匀速升高时，做的是匀速直线运动，处于平衡状态，故C错误；
D、用手托着两个鸡蛋匀速升高1m，有力作用在鸡蛋上，鸡蛋在力的方向上通过了距离，所以人对鸡蛋做了功，故D正确。
故选：D。
【点评】本题考查了对机械能变化、平衡状态和力是否做功的判断，有一定综合性，但难度不大。
4．2022年11月21日世界杯正式开赛，世界优秀的足球运动员齐聚卡塔尔，他们顽强拼搏，展现出了足球运动独特的魅力。如图所示为决赛中梅西的一脚劲射，踢出去的足球在空中飞行的过程中，会受到空气阻力的作用，则下列分析中正确的是（ ）
A．踢出去的足球在空中上升过程中，它的机械能保持不变
B．踢出去的足球在空中下降过程中，它的机械能逐渐增大
C．踢出去的足球在空中上升到最高点时，动能为0
D．踢出去的足球落到草地上滚动的过程中，机械能减小
【分析】（1）足球在运动过程中克服阻力做功，机械能转化为内能导致足球的机械能减少；
（2）踢出去的足球在空中上升到最高点时，竖直方向上速度为零，水平方向上速度不为零。
【解答】解：AB、踢出去的足球在空中上升和下降的过程中，由于要克服空气阻力做功，部分机械能转化为内能，所以足球的机械能持续减小，故AB都错误；
C、踢出去的足球在空中上升到最高点时，竖直方向上速度为零，水平方向上速度不为零，动能不为零，故C错误；
D、踢出去的足球落到草地上滚动的过程中，由于要克服草地阻力做功，机械能转化为内能导致机械能减小，故D正确。
故选：D。
【点评】本题考查克服阻力做功导致机械能转化为内能和力与运动的关系，属于基础题。
5．如图所示，完全相同的两个小球A、B分别与轻质棉线和轻质弹簧连接，将两球拉高使棉线与弹簧在同一水平方向上，此时弹簧处于原长状态，且弹簧原长长度（O'B）小于棉线长度（OA），由静止释放后，两球运动到最低点时在同一水平面上（不计空气阻力），关于小球A、B在这一段运动过程能量变化的描述，下面说法正确的是（ ）
A．两个小球A、B的机械能保持不变，最低点时两球的动能相等
B．两个小球A、B的机械能保持不变，最低点时A球的动能大于B球的动能
C．两个小球A、B的机械能保持不变，最低点时A球的动能小于B球的动能
D．A球的机械能不变，B球的机械能减少，最低点时A球的动能大于B球的动能
【分析】（1）动能大小的影响因素：质量和速度，质量越大，速度越大，动能越大；重力势能大小的影响因素：质量和高度，质量越大，高度越高，重力势能越大；机械能等于动能和势能之和；
（2）在动能和势能相互转化的过程中，如果没有机械能和其它形式的能量之间的相互转化，则机械能的总量保持不变．这就是机械能守恒定律；
（3）绳子与弹簧的区别是绳子不可伸长，绳子的弹力对小球不做功，根据机械能守恒条件进行分析。
【解答】解：两个小球质量相同，且开始时处于同一高度，因此它们具有的重力势能相等，也就是机械能相等。由题意可知，两球下降的高度相等，则两球的重力势能减小量相等，即两球损失的重力势能相等。不计空气阻力，运动过程中两个小球A的机械能保持不变，当A球摆动到最低点时，它的重力势能全部转化为动能，即动能等于原来的重力势能；B球在下降的过程中，重力势能转化为动能和弹簧的弹性势能，小球B的机械能减少，因此A球的动能大。故D正确，ABC错误。
故选：D。
【点评】理解决定动能、重力势能大小的因素，掌握不计空气阻力情况下机械能守恒及动能与重力势能的相互转化。
6．如图所示，将铁锁用绳子悬挂起来，拉到自己的鼻子附近，松手后铁锁来回摆动。在摆动过程中，下列说法正确的是（ ）
A．绳子对铁锁的拉力一直做功，且做功的功率发生变化
B．铁锁在来回摆动过程中，其运动状态一直在发生变化
C．铁锁从最高处向下摆动时，重力势能增大，动能减小
D．铁锁上升最大高度逐渐降低，说明机械能守恒
【分析】（1）做功的两个必要因素：作用在物体上的力；物体在力的方向上通过的距离；二者缺一不可。
（2）运动状态发生变化是指速度大小或运动方向发生变化。
（3）重力势能大小的影响因素：质量和高度。质量越大，高度越高，重力势能越大；动能大小的影响因素：质量和速度。质量越大，速度越大，动能越大。
（4）机械能守恒是一种理想的情况，只有在无摩擦、无空气阻力的情况下才能真正实现。铁锁自由摆动的过程中，会受到空气阻力的作用。
【解答】解：A．做功的两个必要因素：作用在物体上的力，物体在力的方向上通过的距离；铁锁来回摆动的过程中，没有在拉力的方向上通过距离，绳子的拉力没有做功，所以做功的功率为0，故A错误；
B．摆动过程中，铁锁的速度大小和运动方向会发生变化，其运动状态一定发生变化，故B正确；
C．铁锁从最高处向下摆动过程中，质量不变，高度变小，重力势能减少；质量不变，速度变大，动能增大，故C错误；
D．铁锁自由摆动的过程中，因为阻力作用，所以机械能最终会转化为铁锁和空气的内能，即机械能不守恒，但总的能量保持不变，故D错误。
故选B。
【点评】本题考查了做功的必要因素、运动状态是否改变的判断、影响动能和重力势能的因素，以及能量守恒定律等知识的理解和应用，涉及的知识点较多，但难度不大。
7．如图所示的滚摆，上下往复运动幅度越来越小，最终停在最低点。则下列说法中错误的是（ ）
A．滚摆的动能与重力势能可以相互转化
B．滚摆下降时重力势能减小、动能增大
C．滚摆在最高点时，处于平衡状态
D．滚摆上下往复的过程中，其机械能不断减小
【分析】（1）分析滚摆向上和向下运动时的速度及高度的变化，则可知动能及重力势能的变化；
（2）重力势能与物体的质量和高度有关，物体的动能与速度和质量有关；
（3）滚摆在上升到最高点时，只受到重力作用；
（4）机械能指物体的动能和势能之和；
【解答】解：A、滚摆向上运动的过程中，由于高度升高，则重力势能增加，同时速度减小，则动能减小，即动能转化为了重力势能；下降过程中，由于高度减小，则重力势能减小，同时速度增加，则动能增加，即重力势能转化为了动能，故A正确；
B、滚摆质量不变，下降时高度减小，速度增大，故重力势能减小，动能增大，故B正确；
C、滚摆在上升到最高点时，只受到重力作用，不受平衡力，故没有处于平衡状态，故C错误；
D、在滚摆运动过程中，滚摆需要克服阻力做功，有一部分机械能会转化为内能，机械能在减小，故D正确。
故选：C。
【点评】本题考查了机械能的定义及动能和重力势能的相互转化，及机械能的大小判断，是一道中等题。
8．如图所示，是小球在地面弹跳的情景。小球在A点的机械能为120J，当小球由A点运动到B点时，机械能变为100J，则小球由B点运动到C点时，其机械能可能为（ ）
A．80JB．90JC．100JD．120J
【分析】小球弹跳的高度会越来越低隐含的信息是机械能逐渐减小；小球在弹跳过程中，要克服空气阻力做功，机械能转化为内能。
【解答】解：
小球由A到B的过程中，弹跳的高度大于由B到C过程中的高度，小球弹跳的越高克服空气阻力做功越多，机械能损失越多，小球由A到B的过程中机械能减少了20J，小球由B到C的过程中机械能的损失应小于20J，所以小球由B点运动到C点时，其机械能可能为90J，故B正确。
故选：B。
【点评】小球弹跳的高度会越来越低，就是明显告诉小球的机械能越来越小，小球弹跳的高度越大克服空气阻力做功越多，机械能减小越多，这是解题的关键。
9．中国女篮获世界杯亚军，振奋全国人民。如图1所示，离手后的篮球在空中依次从A点运动到D点，在 A 点动能最大。图2为它在等高点B和D的能量柱状图，则篮球在B点的机械能 大于 （选填“大于”“等于”或“小于”）在D点的机械能。整个过程能量的总量 守恒 （选填“守恒”或“不守恒”）。
【分析】（1）动能大小的影响因素：质量、速度；质量越大，速度越大，动能越大。
（2）动能和势能统称为机械能，据此根据能量柱状图，结合能量守恒定律分析解答。
【解答】解：离手后的篮球在空中依次从A点运动到D点，在A点时速度最大，则在A点动能最大。
根据篮球在等高点B和D的能量柱状图可知，篮球在B点和D点重力势能相等，在D点的动能小于在C点的动能，动能和势能统称为机械能，则篮球在B点的机械能大于在D点的机械能。根据能量守恒定律可知，整个过程能量的总量守恒。
故答案为：A；大于；守恒。
【点评】本题考查机械能的转化、能量守衡定律，解题的关键是读懂能量柱状图。
10．如甲图AOB是光滑轨道，A点的高度为H，B点的高度为h，h小于H，A、B两点水平距离为s，让一个小球由A点静止开始自由滑下，沿轨道AOB到达B点后离开轨道，不计空气阻力。则小球从A点运动到B点时，它经O点的动能是由 重力势 能转化而来。小球离开B点后的运动轨迹a、b、c、d，最符合题意的是轨迹 c （选填“a”或“b”或“c”或“d”）。如图乙所示，若右侧的光滑轨道也足够高，则小球 能 （选填“能”或“不能”）达到与A等高的A′位置。如图丙所示，在竖直平面内用轻质细线悬挂一个小球，将小球拉至A点，使细线处于拉直状态，由静止开始释放小球，不计摩擦，小球可在A、B两点间来回摆动。当小球摆到B点时，细线恰好断开，则小球将沿 BE （选填“BE”“BD”或“BC”）方向运动。
【分析】（1）轨道光滑，不计空气阻力，小球运动过程中机械能守恒；动能的大小与质量、速度有关，重力势能的大小与质量、高度有关；
（2）小球在整个过程中机械能守恒，结合惯性的知识及机械能守恒定律进行分析；
（3）分析小球到达B点的运动状态及受力情况，便可得出结论。
【解答】解：由题知，轨道AOB是光滑轨道，不计空气阻力，小球运动过程中机械能守恒，只有小球的动能和重力势能之间的转化，所以它经O点的动能是由重力势能转化而来的；
小球从A点由静止滑下，所以小球的机械能等于A点时的重力势能，整个过程中，机械能守恒，a虚线的最高点超过了A点的高度，这是不可能的；
b虚线的最高点与A点的高度相同，而在最高点时，小球仍具有向右运动的速度，所以b虚线所示的机械能大于A点的机械能，也是不可能的；
c虚线的最高点低于A点，由于在最高点时小球仍运动，其总机械能可能与开始时的机械能相等，符合实际；
d虚线小球离开轨道时，由于惯性，应具有沿轨道方向向上运动的速度，d虚线不可能；
故选c；
若右侧的光滑轨道也足够高，根据机械能守恒可知，小球能达到与A等高的A'位置，此时小球的速度为0；
（3）由于小球被静止释放，不计摩擦，它可在A、B两点间来回摆动。当小球摆到B点时，小球速度恰好为零，此时若细线恰好断开，则小球只受重力作用而竖直下落。所以，将沿BE方向运动。
故答案为：重力势；c；能；BE。
【点评】本题考查了对机械能守恒的认识和理解、力与运动的关系，关键能够根据现象判断不同情况下机械能的大小关系。
11．如图为中国03式远火弹道导弹发射时的情景。发射后导弹加速升空，机械能 变大 （“变小”、“不变”或“变大”）。导弹引爆后会产生极大的破坏力，引爆时 化学 能被释放出来，转化为内能、光能等，这一过程能量的总量 不变 （填“变小”、“不变”或“变大”）。
【分析】（1）机械能包括动能和势能；物体由于运动而具有的能量叫动能；物体由于受到重力并处在一定高度时所具有的能叫重力势能；物体由于发生弹性形变而具有的能叫弹性势能。动能的大小与质量和速度有关，重力势能大小与质量和高度有关，弹性势能与弹性形变大小有关。
（2）生活中的能量转化实例很多，在能量转化过程中，能量的总量不变。
【解答】解：发射后导弹加速升空，由于速度和高度均变大，所以机械能变大。导弹引爆后会产生极大的破坏力，引爆时化学能被释放出来，转化为内能、光能等，这一过程能量的总量不变。
故答案为：变大；化学；不变。
【点评】深入理解影响动能和重力势能的因素，理解能量转化实例和能量守恒定律，是解答此题的关键。
12．如图所示，撑杆跳高运动员提杆加速助跑过程中，是为了增大自身的 动能 ，然后用压弯的撑杆把自己送上高处，这是因为压弯了的撑杆具有 弹性势能 ，最后转化为运动员的 重力势能 ，使他越过横杆（以上均选填“动能”、“重力势能”或“弹性势能”）。
【分析】要判定压弯了的撑杆具有什么形式的能，就要看撑杆具有哪种形式机械能的特征，然后由机械能的定义可以判定。运动员越过横杆，说明了他的哪种形式的机械能增加，就可以确定转化为什么能量。
【解答】解：撑杆跳高运动员提杆加速助跑过程中，质量不变，速度增大，即是为了增大自身的动能；压弯的撑杆发生了弹性形变，所以具有弹性势能。运动员越过横杆时，他的位置升高，重力势能增加，所以是将弹性势能最终转化为运动员的重力势能。
故答案为：动能；弹性势能；重力势能。
【点评】由弹性势能的定义可以判定压弯的撑杆具有什么形式的能。
13．在北京冬奥会上我国选手徐梦桃获得自由式滑雪女子空中技巧金牌。如图是她滑雪时的情景，当徐梦桃沿雪道向坡顶滑时， 动 能转化为重力势能，滑雪板受到地面的摩擦方向是 沿斜坡向下 （填“沿斜坡向下”或“沿斜坡向上”）。当她下落时，以地面为参照物，她是 运动 的。
【分析】（1）机械能包括动能和势能；动能的大小与质量和速度有关；重力势能大小与质量和高度有关；
在分析动能和重力势能之间的转化过程中，机械能的变化情况时，要搞清题目提供的条件或环境，此题的条件是：①不计空气阻力；②滑雪板与雪之间存在摩擦。
（2）物体受到滑动摩擦力的方向与物体相对运动方向相反。
（3）运动和静止是相对的，所以描述物体的运动必须选定参照物。
【解答】解：当徐梦桃沿雪道向坡顶滑时，质量一定，速度减小，动能减小，高度增大，重力势能增大，动能转化为重力势能；滑雪板受到地面的摩擦，阻碍运动员运动，方向是沿斜坡向下。当她下落时，以地面为参照物，位置发生变化，她是运动的。
故答案为：动；沿斜坡向下；运动。
【点评】结合机械能的概念（动能、重力势能概念），根据题目的条件可分析出答案，相对比较简单，属于基础题。
14．修栏河大坝是为了提高上游水位，增加水的 重力势 能，水流下时才能转化为更多的 动 能。跳伞运动员在空中匀速下降过程中，动能 不变 ，重力势能 减小 ，机械能 减小 （后三空进填“增大”“减小”、“不变”）。
【分析】（1）动能大小的影响因素：质量、速度。质量越大，速度越大，动能越大。
（2）重力势能大小的影响因素：质量、被举得高度。质量越大，高度越高，重力势能越大。
（3）机械能＝动能+势能。
【解答】解：修拦河大坝是为了提高上游水位，水的质量不变，高度增大，重力势能增大；水下落时，重力势能转化为动能，动能增大，从而带动发电机发电。
一跳伞运动员，在空中匀速下降过程中，运动员的质量不变，速度不变，动能不变；运动员的质量不变，高度不断减小，重力势能不断减小；运动员在下降过程中没有发生弹性形变，运动员不具有弹性势能，所以机械能＝动能+重力势能，动能不变，重力势能不断减小，机械能不断减小。
故答案为：重力势；动；不变；减小；减小。
【点评】掌握动能、重力势能大小的影响因素及其相互转化规律，难度不大。
15．在街道上，常看到洒水车边播放着优美的乐曲边向道路上洒水。如图所示，一辆在水平路面上匀速行驶的洒水车正在洒水作业，一段时间后该洒水车的动能将 减小 ，重力势能将 减小 ；机械能将 减小 （以上三空均选填“增大”、“减小”或“不变”）。
【分析】（1）动能和势能统称为机械能。
（2）动能与质量和速度有关；重力势能与质量和高度有关。
【解答】解：一辆在水平路面上匀速行驶的洒水车正在洒水作业，一段时间后该洒水车的速度不变，质量减小，所以洒水车的动能减小；高度不变，质量减小，重力势能减小；动能和势能的总和叫机械能，机械能减小。
故答案为：减小；减小；减小。
【点评】知道动能与质量和速度有关，重力势能与质量和高度有关。
16．如图甲所示，一小球从高处落到竖直固定的弹簧上后又被弹起到原高度。小球从高处开始下落到弹回的整个过程中，他的运动速度随时间变化的图像如图乙所示，图中a段和cd段为直线。则据此图可知，弹力大于重力的时间段为 t2～t4 。
【分析】弹力的方向是竖直向上的，重力的方向是竖直向下的，当小球下落时，弹力大于重力，小球将做减速运动；当小球上升时，弹力大于重力，小球将做加速运动，据此分析。
【解答】解：当小球在空中时，他的速度匀速增加，当小球刚接触弹簧时，受到竖直向上的弹力，开始弹力小于重力，小球继续向下左加速运动；
当弹力等于重力时，小球的速度达到最大值，即t2时刻的速度最大；
小球继续向下运动，弹簧形变程度继续变大，弹力大于重力，小球做减速运动，到达最低点时的速度为0，即当时间为t3时速度为0；
接着小球在弹力的作用下向上加速，当弹力等于重力时即t4时刻的速度最大；
小球继续运动，弹力小于重力，小球向上做减速运动；
由上述分析可知，弹力大于重力的时间段为be段。
故答案为：t2～t4。
【点评】本题考查了物体运动状态的分析，能正确、迅速地从图象中提炼出有用信息，是解决此类问题的关键。
17．跳台滑雪是冬奥会中最具有观赏性的项目之一，如图为跳台滑雪赛道的简化图，由助滑道AB、着陆坡BC、停止区CD三部分组成，比赛中，运动员从A点由静止开始下滑，运动到B点后水平飞出，落在着陆坡末端的C点，滑入停止区后，在与C点等高的D点速度减为零。则：运动员从A点滑到B点的过程中，重力势能转化为 动 能；运动员到B点后水平飞出，是因为运动员具有 惯性 ；若水平飞出过程中运动员所受的力突然全部消失，他将做 匀速直线 运动；运动员位于C点和D点时，重力势能大小 相等 （选填“相等”或“不相等”）；他在A点时的机械能 大于 他在D点时的机械能。（最后一空选填“大于”、“小于”或“等于”）
【分析】影响动能的影响因素是物体的质量和物体运动的速度，影响重力势能的因素是物体的质量和物体的高度；机械能为动能和势能的和；物体克服摩擦做功，机械能转化为内能；
物体不受力时，会保持静止状态或匀速直线运动状态；
物体有保持原来运动状态不变的性质叫做惯性。
【解答】解：运动员从A点滑到B点的过程中，质量不变，高度变小，重力势能变小，速度变大，动能变大，是重力势能转化为动能；
运动员到B点后具有一定的水平速度，由于惯性，运动员会水平飞出；
若水平飞出过程中运动员所受的力突然全部消失，根据牛顿第一定律可知，他将做匀速直线运动；
运动员位于C点和D点时，质量不变，高度相同，重力势能大小相等；
运动员在A点、D点都处于静止状态，质量不变，动能都为0；A点的高度大于D点的高度，质量不变，在A点的重力势能大于D点的重力势能，所以A点的机械能大于D点的机械能。
故答案为：动；惯性；匀速直线；相等；大于。
【点评】本题考查了机械能的转化、牛顿第一定律的应用等，属于基础题。
18．如图甲所示，游乐场过山车是比较惊险刺激的项目，小明游玩后对此项目比较感兴趣，准备对过山车到达竖直平面内的圆形轨道内侧的顶端而不会掉下来的情况进行研究。他从网上购买如图乙所示的离心轨道。小明把钢球从斜轨较高的A处由静止释放，到达轨道最低点C处后，再沿竖直平面内的圆形轨道内侧经最高处D点，走完圆形轨道，再爬上斜轨到达E处停下。在实验过程中，有许多发现。
（1）从A处由静止释放钢球，到达轨道最低点C处，此过程中钢球的动能 增加 ，重力势能 减小 ；机械能 减小 （均选填“增加”或“减小”或“不变”）；
（2）小球在E处时机械能 小于 （选填“大于”“小于”或“等于”）其在C处时的机械能，小球经过D点时轨道对钢球的支持力的方向是竖直 向下 （向上/向下）；
（3）把钢球放在与D处等高点B处由静止释放，钢球 不能 （选填“能”或“不能”）到达圆轨内侧最高点D处。
【分析】钢球运动过程中克服摩擦力做功时，其机械能减小；
重力势能大小的影响因素：质量和高度；质量越大，高度越高，重力势能越大；动能大小的影响因素：质量和速度；质量越大，速度越大，动能越大；
根据物体间力的作用是相互的分析支持力的方向。
【解答】解：（1）从A处由静止释放钢球，到达轨道最低点C处，此过程中钢球速度增大，动能增加；高度减小，重力势能减小；在此过程中，小球克服摩擦消耗了机械能，所以在此过程中机械能减小。
（2）小球从C处运动到E点，在此过程中，小球克服摩擦消耗了机械能，所以小球在E处时机械能小于其在C处时的机械能。
钢球经过D点时速度比较大，钢球对轨道有向上的压力作用，因物体间力的作用是相互的，则此时钢球受到竖直向下的支持力。
（3）把钢球放在与D处等高点B处由静止释放，由于小球与轨道之间存在摩擦力，小球运动时需要克服摩擦力做功，小球的机械能减小，所以钢球不能达到圆轨内侧最高点D处。
故答案为：（1）增加；减小；减小；（2）小于；向下；（3）不能。
【点评】本题考查了动能和势能的大小变化、受力分析等，从题干中获取有用的信息是关键，其中判断支持力的方向是易错点。