2024年初中物理同步练习《11.4+机械能及其转化+》

这是一份2024年初中物理同步练习《11.4+机械能及其转化+》，共22页。

A．通过弯道时武大靖的运动状态不变B．通过弯道时武大靖受到平衡力作用
C．直道加速蹬冰时，他的机械能增加D．冲过终点后继续滑行是他受到摩擦力减小
2．（3分）小明骑自行车遇到一段较长下坡路，为确保安全，他通过控制刹车匀速下坡，在这过程中（ ）
A．小明蹬车的力，改变了自行车的形状 B．小明和车的机械能减小
C．自行车车闸是费力杠杆 D．地面对车的摩擦力对车不做功
3．（3分）下列过程中，动能转化为势能的是（ ）
A．风吹风车转动B．秋千从高处向低处摆动
C．拉弯的弓把箭射出去D．卫星由近地点飞向远地点
4．（3分）掉在地上的弹性小球会跳起，但是越跳越低，如图是小球弹跳的频闪照片，下列选项中说法正确的是（ ）
A．小球每次跳到最高点时处于平衡状态
B．小球从接触地面到离开地面时，主要是重力势能和动能之间在转化
C．当小球在某次跳到最高点时，若外力突然全部消失，则小球将水平向右做匀速直线运动
D．小球在每次跳到同一高度时的速度大小都相同
5．（3分）下列实例中，机械能守恒的是（ ）
A．电梯匀速上升 B．小孩从斜面匀速下滑
C．降落伞在空中减速下降 D．离弦的箭在空中飞行（不计空气阻力）
6．（3分）下列现象中机械能没有发生变化的是（ ）
A．物体沿斜面匀速下滑 B．物体从高处自由下落，不计空气阻力
C．火箭加速升空 D．降落伞运动员跳伞后匀速下降阶段
7．（3分）如图所示，滑板运动员沿水平地面向前匀速滑行，在横杆前相对滑板竖直向上起跳，人与滑板分离，分别从杆的上、下通过，忽略人和滑板在运动中受到的阻力。则运动员（ ）
A．起跳上升过程中，重力势能转化为动能
B．匀速滑行时，所受重力与地面对滑板的支持力为一对平衡力
C．由于惯性，越过杆后仍将落在滑板上
D．以滑板为参照物，运动员始终是静止的
8．（3分）下列过程，能量转化形式相同的是（ ）
A．甲和乙B．乙和丙C．甲和丙D．乙和丁
9．（3分）如图所示，是中国科技馆“水能”展品。通过压水装置把质量相同的水提到不同的高度，水落下时带动水轮机发电，使LED灯亮起来。下列说法正确的是（ ）
A．水能是不可再生能源B．水力发电是将电能转化成机械能
C．水位越高，发电量越大D．水被提升的高度越高，对其做功的功率越大
10．（3分）下列关于能量的说法中，正确的是（ ）
A．具有能量越多的物体，对外做功也一定越大
B．外界对物体做功，物体的温度一定升高
C．一个物体可以既具有机械能的同时，又具有大量的内能
D．流动的河水在没有推动任何物体做功时，不具有能量
11．（3分）在如图描述的实例中，属于机械能转化为内能的是（ ）
A． B． C． D．
壶内水沸腾后将壶盖顶开 从滑梯上滑下臀部发热 利用反射镜采集奥运圣火 利用暖身贴给背部保暖
12．（3分）在下列各实例中，由机械能转化为内能的是（ ）
A．双手用力向上抛篮球B．鞭炮里火药的燃气使鞭炮上升
C．用锯条锯木头，锯条和木头都发热D．冬天，人站在阳光下感到暖和
二．填空题（共5小题，满分20分，每小题4分）
13．（4分）小华去商场购物，站在匀速上升的扶梯上，她的机械能将 （填“增加”“不变”或“减少”）；若以扶梯为参照物，她是 （填“静止”或“运动”）的。
14．（4分）如图所示，滚摆沿着悬线向下运动的过程中， 能转化为 能；滚摆每次上升的最大高度逐渐减小，这说明滚摆的机械能 。
15．（4分）小明操控遥控器使电动遥控飞机匀速升空过程中，遥控飞机的机械能 （选填“增大”、“减小”或“不变”）。小明穿旱冰鞋推墙时会后退，说明 。小明在探究动能与质量关系的实验中，应当让不同质量的小车从斜面上的 处由静止下滑。
16．（4分）说明下列过程中能量转化
（1）给蓄电池（俗称电瓶）充电 ；
（2）植物进行光合作用渐渐长大 ；
（3）壶中的水沸腾时壶盖不断跳动 。
17．（4分）如图是某科技馆的一台“水动机”。由5根轻杆和转轴构成，轻杆的末端装有形状记忆合金制成的叶片，进入热水后因叶片伸展“划水”而转动，离开热水后叶片形状迅速复原。则“水动机”在转动过程中水的 能转化为转轮的机械能。

三．实验探究题（共3小题，满分16分）
18．（6分）小球从高处下落到竖直放置的轻弹簧上（如图甲），在刚接触轻弹簧的瞬间（如图乙），速度为5m/s．将弹簧压缩到最短（如图丙）的整个过程中，小球的速度v和弹簧缩短的长度△L之间的关系如图丁所示，其中A为曲线的最高点。已知该轻弹簧每受到0.2牛的压力就缩短1厘米，并且轻弹簧在受到撞击到压缩到最短的整个过程中始终发生弹性形变。
（1）从小球接触弹簧到将弹簧压缩至最短的过程中，小球动能的变化情况是 ，小球机械能的变化情况是 。
（2）实验中所用小球的质量为 kg，全过程中，弹簧中弹力的最大值为 N。
（3）如图，当弹簧的压缩量最大时，小球的速度为0，此时，小球处于 （填“平衡”或“非平衡”）态。
19．（4分）小静在观看台球比赛时发现：有时运动的白球去撞击一个静止的球后，白球会立即静止在碰撞时的位置，而被撞的球似乎接替了白球，沿白球原来的运动方向，以几乎相同的速度向前运动，如图甲所示。

小静想：白球碰撞后立即静止，被撞的球是以白球撞前相同大小速度运动出去的吗？
通过了解和初步实验，小静发现只有当体积和质量均相同的两球，而且球心在同一直线上相碰时，才可能出现上述现象。为进一步探究，她设计了下述实验方案：
将一个两端翘起、中间水平的轨道固定在水平桌面上，取两个相同的台球A、B，将B球静置于轨道的水平部分，A球置于轨道左端斜面上某处，测出该点到水平桌面的高度h1，如图乙所示，释放A球，撞击后，A球静止，B球向前运动并冲上轨道右端斜面能到达的最高点，测出该点的高度h2．通过比较h2与h1的大小关系即可作出判断。请你作答以下问题：
（1）已知重力势能的计算公式为Ep=mgh，动能的计算公式为Ek=mv2，若轨道光滑，则碰撞前瞬间A球运动速度的表达式VA= ；若h2=h1，则说明B球被撞后开始运动的速度VB VA（选填“＞”、“=”或“＜”）。
（2）在实际实验中，测出的h2总小于h1，则导致这一现象的原因 。
20．（6分）中国女篮在第十五届亚运会女子篮球 决赛中以90：59战胜中国台北队，夺得金牌。
（1）篮球从高处自由落下撞击地面后再上升的过程中（不计空气阻力），能量是怎样转化的？
→动能→ →动能→重力势能
（2）投掷出去的篮球在空中能继续飞行，这是因为篮球 ；篮球在飞行中运动方向不断改变，这是因为篮球 。
（3）两个相同的篮球，表面潮湿，从不同高度自由落至同一地面，留下的印迹如图所示。关于初始时篮球的重力势能，下列说法正确的是
A．落在a处的大 B．落在b处的大C．两个一样大 D．无法比较大小。

四．计算题（共2小题，满分22分）
21．（12分）“溜溜球”是青少年喜爱的游戏玩具。如图“溜溜球”质量200g，体积为100cm3，固定在长0.8m，具有弹性伸缩的轻质橡皮筋上，在弹性限度内橡皮筋的伸长量x与弹力F成正比，即F=kx；小朋友站在水池旁，拿“溜溜球”的手距离水面1.2m，将“溜溜球”由静止放手竖直落下。当“溜溜球”下落至图中O点时，绳子刚好伸直到原长状态：“溜溜球”继续下落至A点时，刚好在水面位置，这一瞬间“溜溜球”恰好处于平衡状态；接着“溜溜球”下落入水下沉L后。此时橡皮筋达到最长，并在B点开始上浮（整个过程橡皮筋在弹性限度内）。忽略空气阻力，水的密度1×103kg/m3，不计空气阻力，请你完成下列问题：
①当“溜溜球”刚好下落至O点瞬间，它的动能是多少J？
②当“溜溜球”刚好下落至A点瞬间，“溜溜球”受到的拉力是多少N？“溜溜球”在哪个时刻获得的动能达到最大？为什么？
③若“溜溜球”刚好浸没在水中，直到到达B点时，它下沉深度L=0.2m。下沉过程中水对它的阻力f=8.5N保持不变，则“溜溜球”在B点受到橡皮筋的拉力是多少N？“溜溜球”与橡皮筋总的机械能损失了多少J？
22．（10分）在一次物理拓展课上，老师用如图所示的装置为大家讲解了重力势能和动能的计算公式。已知重力势能的表达式Ep=mgh，动能的表达式为EK=mv2，如图所示，高为0.45m的光滑轨道AB与均匀粗糙平面BC相连，将质量为m=2kg的小物块由静止开始从A点滑下，经过B点进入水平面，最后静止在C点不计空气阻力，物块在AB轨道上滑落时机械能守恒求（g取10N/kg）：
（1）小物块在A点的重力势能；
（2）小物块经过B点时的速度大小；

五．解答题（共1小题，满分6分，每小题6分）
23．（6分）我国计划于今年发射神舟十一号载人飞船和天宫二号空间实验室，长征五号和长征七号运载火箭也将进行首飞•飞船在升空过程中，它的机械能 （选填“增大”或“减小”）；在穿越大气层时，飞船克服摩擦，将部分机械能转化为 。

八年级下学期《11.4 机械能及其转化 》参考答案与试题解析

一．选择题（共12小题，满分36分，每小题3分）
1．（3分）平昌冬奥会短道速滑男子500米决赛上，武大靖在过弯道时双脚并拢保持身体平衡通过，如图所示，一到直道便奋力蹬冰加速前进，最终勇夺金牌。下列说法正确的是（ ）
A．通过弯道时武大靖的运动状态不变
B．通过弯道时武大靖受到平衡力作用
C．直道加速蹬冰时，他的机械能增加
D．冲过终点后继续滑行是他受到摩擦力减小
【分析】（1）运动状态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）物体的运动状态变化，则说明物体受到非平衡力作用。
（3）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。
（4）影响滑动摩擦力大小的因素有：压力，接触面的粗糙程度。
【解答】解：A、通过弯道时，武大靖的运动方向一定在变化，故运动状态改变；故A错误；
B、通过弯道时，运动状态改变，说明他受到非平衡力作用；故B错误；
C、直道加速蹬冰时，他的动能变大，故机械能增加；故C正确；
D、冲过终点后继续滑行，他对地面的压力不变，粗糙程度不变；故滑动摩擦力不变；故D错误；
故选：C。

2．（3分）小明骑自行车遇到一段较长下坡路，为确保安全，他通过控制刹车匀速下坡，在这过程中（ ）
A．小明蹬车的力，改变了自行车的形状
B．小明和车的机械能减小
C．自行车车闸是费力杠杆
D．地面对车的摩擦力对车不做功
【分析】（1）力可以改变物体的运动状态和形状；
（2）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，其中动能和势能统称为机械能。在分析各个能量的变化时，根据各自的影响因素进行分析。
（3）自行车车闸是利用了杠杆的原理来进行操作的；
（4）做功的条件：有力作用在物体上并且在力的方向上移动了距离。
【解答】解：
A、小明蹬车的力，改变了自行车的运动状态，没有改变自行车的形状，故A错误；
B、匀速下坡时，小明和车的质量不变，速度不变，则动能不变；高度减小，重力势能减小，所以机械能减小。故B正确。
C、自行车车闸在使用过程中，动力臂大于阻力臂，所以是省力杠杆，故C错误；
D、在骑行过程中，由于轮胎和地面之间存在着摩擦，所以车要克服摩擦力做功，即地面对车的摩擦力对车做了功，故D错误。
故选：B。

3．（3分）下列过程中，动能转化为势能的是（ ）
A．风吹风车转动B．秋千从高处向低处摆动
C．拉弯的弓把箭射出去D．卫星由近地点飞向远地点
【分析】动能转化为势能的过程中，动能不断减小，势能不断增大。从动能和势能大小的影响因素判断动能和势能的变化。
动能大小的影响因素：质量和速度；重力势能大小的影响因素；质量和高度；弹性势能的影响因素是弹性形变的程度。
【解答】解：
A、风吹风车转动是风能转化为风车的动能，A不合题意；
B、秋千从高处向低处摆动，质量不变，高度降低，速度增大，是重力势能转化为动能，B不合题意；
C、拉弯的弓把箭射出去，是弓的弹性势能转化为箭的动能，C不合题意；
D、卫星由近地点飞向远地点运动，质量不变，相对高度增大，势能增大；同时速度减小，动能减小，是动能转化为势能，D符合题意。
故选：D。

4．（3分）掉在地上的弹性小球会跳起，但是越跳越低，如图是小球弹跳的频闪照片，下列选项中说法正确的是（ ）
A．小球每次跳到最高点时处于平衡状态
B．小球从接触地面到离开地面时，主要是重力势能和动能之间在转化
C．当小球在某次跳到最高点时，若外力突然全部消失，则小球将水平向右做匀速直线运动
D．小球在每次跳到同一高度时的速度大小都相同
【分析】根据图片分析小球的运动情况，从而判断最高点的速度，确定小球是否处于平衡状态。根据高度的变化，分析小球的机械能是否守恒，从而分析同一高度大小关系。
【解答】解：
A、由小球的运动轨迹可以看出，小球每次跳到最高点时速度不为零，还有一个水平向右的速度，所以也不是平衡状态。故A错误。
B、小球在接触地面的时候，发生弹性形变，形变到最大后会逐渐恢复原形，然后离开地面，弹性势能先变大后变小的，故是小球的动能和弹性势能的相互转化，故B错误；
C、当小球在某次跳到最高点时，若外力突然全部消失，即小球在竖直方向上不会运动，但小球在水平方向上会保持原来的水平速度，将在水平向右做匀速直线运动，故C正确。
D、由小球上升的最大高度不断减小，可知小球在运动过程中一定受到空气阻力，小球的机械能会逐渐减小；同一高度处小球的重力势能相同，机械能减小了，动能就减小了，即小球在每次跳到同一高度时的速度大小都越来越小。故D错误。
故选：C。

5．（3分）下列实例中，机械能守恒的是（ ）
A．电梯匀速上升
B．小孩从斜面匀速下滑
C．降落伞在空中减速下降
D．离弦的箭在空中飞行（不计空气阻力）
【分析】机械能守恒条件是只有重力做功，系统内动能和势能相互转化的过程中机械能保持不变。据此分析即可。
【解答】解：A、匀速上升动能不变，上升说明势能增加，故机械能不守恒，故A错误；
B、小孩从斜面匀速下滑动能不变，下滑说明势能减小，故机械能不守恒，故B错误；
C、降落伞在空中减速下降，动能减小，下降势能减小，故机械能减小，故C错误；
D、离弦的箭在空中飞行（不计空气阻力），不计空气阻力作用，箭只受重力作用满足机械守恒条件，故D正确；
故选：D。

6．（3分）下列现象中机械能没有发生变化的是（ ）
A．物体沿斜面匀速下滑
B．物体从高处自由下落，不计空气阻力
C．火箭加速升空
D．降落伞运动员跳伞后匀速下降阶段
【分析】机械能包括动能和势能，只有在不阻力与摩擦时，只有动能与势能的转化，机械能才守恒。
【解答】解：
A、物体沿斜面匀速下滑，速度不变，动能不变，高度降低，重力势能减小，所以机械能减小，故A不合题意；
B、物体从高处自由下落，不计空气阻力，重力势能全部转化为动能，机械能的总量不变，故B符合题意；
C、火箭加速升空，速度和高度都增大，动能和重力势能都变大，所以机械能变大，故C不合题意；
D、降落伞运动员跳伞后匀速下降阶段，速度不变，动能不变，高度降低，重力势能减小，所以机械能减小，故D不合题意。
故选：B。

7．（3分）如图所示，滑板运动员沿水平地面向前匀速滑行，在横杆前相对滑板竖直向上起跳，人与滑板分离，分别从杆的上、下通过，忽略人和滑板在运动中受到的阻力。则运动员（ ）
A．起跳上升过程中，重力势能转化为动能
B．匀速滑行时，所受重力与地面对滑板的支持力为一对平衡力
C．由于惯性，越过杆后仍将落在滑板上
D．以滑板为参照物，运动员始终是静止的
【分析】（1）影响动能的因素是质量和速度，影响重力势能的因素是质量和高度；
（2）二力平衡的条件是：同体，共线，等值，反向。
（3）物体保持原来运动状态不变的性质称为惯性，且一切物体都具有惯性；
（4）判断物体是运动还是静止，关键是看物体与参照物之间是否有位置的变化。
【解答】解：A、起跳上升过程中，速度越来越小，高度越来越大，动能转化为重力势能，故A错误；
B、在匀速运动时，运动员和滑板的总重力与地面对它们的支持力是一对平衡力，而不是运动所受的重力与地面对滑板的支持力为一对平衡力，故B错误；
C、由于惯性，人继续向前运动，越过杆后仍将落在滑板上，故C正确；
D、起跳的时候，以滑板为参照物，运动员相对于滑板在竖直方向上位置发生了变化，此时运动员是运动的，所以说以滑板为参照物，运动员始终是静止的，说法是错误的。故D错误。
故选：C。

8．（3分）下列过程，能量转化形式相同的是（ ）
A．甲和乙B．乙和丙C．甲和丙D．乙和丁
【分析】判断能量的转化，我们主要看它要消耗什么能量，得到什么能量，总是消耗的能量转化为得到的能量。
【解答】解：甲：活塞压缩空气做功，使其内能增大，机械能转化成内能。
乙：对试管内的水加热，使其温度升高，内能增大，当内能增大到一定程度，就把塞子推出来，即内能转化成机械能。
丙：汽油瞬间燃烧，产生高温高压燃气，燃气推动活塞做功，内能转化成机械能。
丁：滚摆运动过程中，发生的是动能和重力势能之间的能量转化。
故选：B。

9．（3分）如图所示，是中国科技馆“水能”展品。通过压水装置把质量相同的水提到不同的高度，水落下时带动水轮机发电，使LED灯亮起来。下列说法正确的是（ ）
A．水能是不可再生能源
B．水力发电是将电能转化成机械能
C．水位越高，发电量越大
D．水被提升的高度越高，对其做功的功率越大
【分析】（1）从能源是否可再利用的角度可分为可再生能源和不可再生能源，不可能在短期内从自然界得到补充，所以它们属于不可再生能源；可以在自然界里源源不断的得到补充，所以它们属于可再生能源；
（2）发电机工作时将机械能转化为电能；
（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；
（4）功率是反映机械做功快慢的物理量，机械做功越快，功率越大。
【解答】解：
A、水能可以从自然界源源不断的得到补充，是可再生能源，故A错误；
B、水力发电机工作时，将水的机械能转化为电能，而不是将电能转化成机械能，故B错误；
C、水位越高，水具有的机械能越大，转化得到的电能越多，则发电量越大，故C正确；
D、由题知，把质量相同的水提到不同的高度，水被提升的高度越高时，由W=Gh可知，对水做的功越多，由于做功时间未知，所以不能确定功率的大小，故D错误。
故选：C。

10．（3分）下列关于能量的说法中，正确的是（ ）
A．具有能量越多的物体，对外做功也一定越大
B．外界对物体做功，物体的温度一定升高
C．一个物体可以既具有机械能的同时，又具有大量的内能
D．流动的河水在没有推动任何物体做功时，不具有能量
【分析】（1）物体做功越多，说明具有的能量越大，但具有的能量大，做功不一定多；
（2）物体由于运动而具有的能，叫动能；物体内部所有分子无规则运动的动能与分子势能的总和叫内能。
【解答】解：A、具有能量越多的物体，对外做功不一定越大，如静止在高处的石块具有重力势能，但还未做功，故A错误；
B、外界对物体做功，也可能表现为物体位置的改变，物体的温度不一定升高，故B错误；
C、机械能和内能是两种不同形式的能量。一个物体可以既具有机械能的同时，又具有大量的内能，故C正确；
D、流动的河水具有动能，与它有没有推动物体做功没有关系，故D错误。
故选：C。

11．（3分）在如图描述的实例中，属于机械能转化为内能的是（ ）
A．
壶内水沸腾后将壶盖顶开
B．
从滑梯上滑下臀部发热
C．
利用反射镜采集奥运圣火
D．
利用暖身贴给背部保暖
【分析】改变内能的方式有两种，做功和热传递。对物体做功，通常是机械能转化为内能，物体对外做功，通常是内能转化为机械能。
【解答】解：
A、水壶里的水烧开时，水蒸气把壶盖顶起，是水蒸气对外做功，将内能转化为机械能，不符合题意；
B、小朋友从滑梯上滑下，身体与滑梯接触部分感觉发热，是摩擦做功，将机械能转化为内能，符合题意；
C、利用反射镜采集奥运圣火，是内能的一种转移，不符合题意；
D、利用暖身贴给背部保暖，化学能转化为内能，不符合题意。
故选：B。

12．（3分）在下列各实例中，由机械能转化为内能的是（ ）
A．双手用力向上抛篮球
B．鞭炮里火药的燃气使鞭炮上升
C．用锯条锯木头，锯条和木头都发热
D．冬天，人站在阳光下感到暖和
【分析】（1）自然界的能量既不会消失，也不会创生，只会从一种形式转化为另一种形式，或从一个物体转移到另一个物体上。
（2）生活中存在很多机械能和其他形式能的转化的现象。内燃机是内能转化为机械能；发电机是机械能转化为电能；电动机是电能转化为机械能；摩擦生热是机械能转化为内能等等。
【解答】解：A、双手用力上抛篮球时，动能转化为重力势能，不符合题意；
B、鞭炮里火药的燃气使鞭炮上升，是内能转化为机械能，不符合题意；
C、用锯条锯木头，锯条和木头互相摩擦生热是机械能转化为内能，符合题意；
D、冬天，人站在阳光下感到暖和属于热传递改变物体内能，不符合题意；
故选：C。

二．填空题（共5小题，满分20分，每小题4分）
13．（4分）小华去商场购物，站在匀速上升的扶梯上，她的机械能将 增加 （填“增加”“不变”或“减少”）；若以扶梯为参照物，她是 静止 （填“静止”或“运动”）的。
【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。在物体没有发生弹性形变时，不考虑弹性势能。
（4）判断小明同学是否运动应看她相对于所选的参照物位置是否发生改变。
【解答】解：小华站在自动扶梯上，在扶梯匀速上升的过程中，则小华的质量不变，速度不变，动能不变；高度增大，重力势能增大，因为机械能=动能+势能，故小华的机械能增加。
小华同学以自动扶梯为参照物，相对于自动扶梯的位置没有发生改变，所以他是静止的。
故答案为：增加；静止。

14．（4分）如图所示，滚摆沿着悬线向下运动的过程中， 重力势 能转化为 动 能；滚摆每次上升的最大高度逐渐减小，这说明滚摆的机械能 减小 。
【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）机械能等于动能和势能之和。
【解答】解：滚摆沿着悬线向下运动的过程中，质量不变，高度减小，速度增大，故重力势能减小，动能增加；说明重力势能转化为了动能；
滚摆到最低点后又上升，每次上升的高度逐渐减小，说明存在阻力，故机械能减小。
故答案为：重力势；动；减小。

15．（4分）小明操控遥控器使电动遥控飞机匀速升空过程中，遥控飞机的机械能 增大 （选填“增大”、“减小”或“不变”）。小明穿旱冰鞋推墙时会后退，说明 力的作用是相互的 。小明在探究动能与质量关系的实验中，应当让不同质量的小车从斜面上的 同一高度 处由静止下滑。
【分析】动能大小的影响因素：质量和速度。质量不变时，速度越大，动能越大；地面附近的物体由于被举高具有重力势能，物体到太空中由于有相对高度，物体具有势能；机械能等于动能和势能的总和。
物体间力的作用是相互的；
探究动能与质量关系的实验时应控制速度相同。
【解答】解：
遥控飞机匀速升空过程中，质量不变，速度不变，则遥控飞机的动能不变；高度增加，遥控飞机的重力势能增大；因机械能等于动能与势能的总和，所以其机械能增大；
小明穿旱冰鞋推墙时给墙一个力，由于物体间力的作用是相互的，墙会给小明一个反作用力，故小明会后退；
探究动能与质量关系的实验中，应控制速度相同，改变物体的质量，故应当让不同质量的小车从斜面上的同一高度处由静止下滑。
故答案为：增大；力的作用是相互的；同一高度。

16．（4分）说明下列过程中能量转化
（1）给蓄电池（俗称电瓶）充电 电能转化为化学能 ；
（2）植物进行光合作用渐渐长大 太阳能转化为化学能 ；
（3）壶中的水沸腾时壶盖不断跳动 内能转化为机械能 。
【分析】（1）给蓄电池充电的过程是将电能转化为化学能的过程；
（2）光合作用将光能转化为化学能；
（3）做功可以改变物体的内能，当对物体做功时，机械能转化为内能，当物体对外做功时，内能转化为机械能。
【解答】解：（1）给蓄电池充电是将电能转化为化学能；
（2）植物进行光合作用是将太阳能转化为化学能；
（3）水烧开的时候，壶盖不断“跳动”，是水蒸气对壶盖做功的结果，把水蒸气的内能转化为壶盖的机械能；
故答案为：（1）电能转化为化学能；（2）太阳能转化为化学能；（3）内能转化为机械能。

17．（4分）如图是某科技馆的一台“水动机”。由5根轻杆和转轴构成，轻杆的末端装有形状记忆合金制成的叶片，进入热水后因叶片伸展“划水”而转动，离开热水后叶片形状迅速复原。则“水动机”在转动过程中水的 内 能转化为转轮的机械能。
【分析】分析“水动机”在工作过程中，消耗了那种形式的能，进而产生了那种形式的能是解决该题的关键。
【解答】解：由于能量的转化或转移具有方向性，如果不给它提供热水，它也就不转了，故该过程中消耗了内能，产生了机械能，故是将内能转化为机械能的过程。
故答案为：内。

三．实验探究题（共3小题，满分16分）
18．（6分）小球从高处下落到竖直放置的轻弹簧上（如图甲），在刚接触轻弹簧的瞬间（如图乙），速度为5m/s．将弹簧压缩到最短（如图丙）的整个过程中，小球的速度v和弹簧缩短的长度△L之间的关系如图丁所示，其中A为曲线的最高点。已知该轻弹簧每受到0.2牛的压力就缩短1厘米，并且轻弹簧在受到撞击到压缩到最短的整个过程中始终发生弹性形变。
（1）从小球接触弹簧到将弹簧压缩至最短的过程中，小球动能的变化情况是 先变大后变小 ，小球机械能的变化情况是 减小 。
（2）实验中所用小球的质量为 0.1 kg，全过程中，弹簧中弹力的最大值为 8.14 N。
（3）如图，当弹簧的压缩量最大时，小球的速度为0，此时，小球处于 非平衡 （填“平衡”或“非平衡”）态。
【分析】1、由图象可知，小球速度先变大，后变小。弹簧发生形变从而具有弹性势能。
2、在运动过程中小球受重力与弹簧的弹力，当两力大小相等时，小球速度最大，此时弹力与重力是一对平衡力；由图象坐标可直接求得弹簧的压缩量与弹力。
【解答】解：（1）由图象看出：在小球刚开始撞击弹簧到弹簧被压缩到最短的过程中，小球速度先变大后变小。小球动能先变大后变小；故压缩弹簧过程中，小球的机械能会转化为弹簧的弹性势能，整个系统机械能守恒，但小球的机械能变小
（2）在小球向下运动过程中，受竖直向上的弹簧的弹力，竖直向下的重力。开始时，重力大于弹力，合力向下，小球速度越来越大。
随弹簧压缩量的增大，弹力越来越大，当弹力与重力相等时，两力是一对平衡力，合力为零。小球再向下运动，弹力大于重力，
合力向下，小球速度减小。由此可见，当重力G与弹力F是一对平衡力时，小球速度最大。此时，由图可知弹簧的压缩量△L=5cm，
由平衡条件得；G=F=0.2N/cm×5cm=1N。
小球的质量为：m===0.1kg；
由图可知，当小球速度为零时，弹簧的压缩量最大为L=40.7cm=0.407m，此时小球所受弹簧的弹力F弹=0.2N/cm×40.7cm=8.14N。
（3）在小球向下运动过程中，受竖直向上的弹簧的弹力，竖直向下的重力。开始时，重力大于弹力，合力向下，小球速度越来越大。
随弹簧压缩量的增大，弹力越来越大，当弹力与重力相等时，两力是一对平衡力，合力为零。小球再向下运动，弹力大于重力，
当弹簧的压缩量最大时，小球的速度为0，此时，弹力大于重力，小球处于非平衡状态。
故答案为：（1）先变大后变小；减小；（2）0.1；8.14；（3）非平衡。

19．（4分）小静在观看台球比赛时发现：有时运动的白球去撞击一个静止的球后，白球会立即静止在碰撞时的位置，而被撞的球似乎接替了白球，沿白球原来的运动方向，以几乎相同的速度向前运动，如图甲所示。

小静想：白球碰撞后立即静止，被撞的球是以白球撞前相同大小速度运动出去的吗？
通过了解和初步实验，小静发现只有当体积和质量均相同的两球，而且球心在同一直线上相碰时，才可能出现上述现象。为进一步探究，她设计了下述实验方案：
将一个两端翘起、中间水平的轨道固定在水平桌面上，取两个相同的台球A、B，将B球静置于轨道的水平部分，A球置于轨道左端斜面上某处，测出该点到水平桌面的高度h1，如图乙所示，释放A球，撞击后，A球静止，B球向前运动并冲上轨道右端斜面能到达的最高点，测出该点的高度h2．通过比较h2与h1的大小关系即可作出判断。请你作答以下问题：
（1）已知重力势能的计算公式为Ep=mgh，动能的计算公式为Ek=mv2，若轨道光滑，则碰撞前瞬间A球运动速度的表达式VA= ；若h2=h1，则说明B球被撞后开始运动的速度VB = VA（选填“＞”、“=”或“＜”）。
（2）在实际实验中，测出的h2总小于h1，则导致这一现象的原因 轨道有摩擦，小球的机械能不断减少 。
【分析】（1）轨道光滑，A球下滑的过程中重力势能全部转化为动能，据此得出等式求出碰撞前瞬间A球运动速度；若h2=h1，说明最高点时A和B球的重力势能相等，进一步说明B球碰撞后的速度和A球碰撞前的速度相等；
（2）实验中轨道的摩擦力是不可避免的。
【解答】解：因轨道光滑时，A球下滑的过程中重力势能全部转化为动能，
所以，Ep=Ek，即mgh1=mvA2，
解得：vA=；
若h2=h1，则最高点时A和B球的重力势能相等，
由上面的匀速可知，B球碰撞后的速度和A球碰撞前的速度相等，即vB=vA；
（2）实验中轨道的摩擦力是不可避免的，所以小球在滚动过程中要克服摩擦做功，损耗部分机械能，测出的h2总小于h1。
故答案为：（1）；=；（2）轨道有摩擦，小球的机械能不断减少。

20．（6分）中国女篮在第十五届亚运会女子篮球 决赛中以90：59战胜中国台北队，夺得金牌。
（1）篮球从高处自由落下撞击地面后再上升的过程中（不计空气阻力），能量是怎样转化的？
重力势能 →动能→ 弹性势能 →动能→重力势能
（2）投掷出去的篮球在空中能继续飞行，这是因为篮球 具有惯性 ；篮球在飞行中运动方向不断改变，这是因为篮球 受到重力的作用 。
（3）两个相同的篮球，表面潮湿，从不同高度自由落至同一地面，留下的印迹如图所示。关于初始时篮球的重力势能，下列说法正确的是 B
A．落在a处的大 B．落在b处的大
C．两个一样大 D．无法比较大小。
【分析】（1）影响动能的因素是质量和速度，影响重力势能的因素是质量和高度，影响弹性势能的因素是物体弹性形变的程度；
（2）惯性是指物体保持原来运动状态不变的性质，惯性物体本身具有的一种属性，一切物体在任何状态下都具有惯性，力是改变物体运动状态的原因。
（3）重力势能与物体的质量和高度有关，质量相同的情况下，高度越大物体的重力势能越大。
【解答】解：（1）篮球从高处自由落下能量的转化是重力势能转化为动能，撞击地面时，动能转化为皮球的弹性势能，撞击地面后再上升的过程中弹性势能转化为动能和重力势能；
（2）篮球在投掷出去的时候，由于人手的推力作用而从静止获得了一个速度，开始运动，当篮球离开人手后就不再受力的作用，但由于物体具有惯性，要保持原来的运动状态不变，所以篮球在空中会继续运动。篮球在空中的时候如果忽略空气的阻力的话就只受重力这一个力的作用，在重力的作用下改变了篮球的运动状态，使篮球最终落回地面。
（3）篮球从静止开始下落，是由重力势能转化为动能；到达地面后，篮球撞击地面，是由动能转化为弹性势能。根据篮球留下的印迹可知，篮球b具有的弹性势能大，所以其开始下落时具有的重力势能就大。这里采用了转换法的思想。
故答案为：（1）重力势能；弹性势能；（2）具有惯性；受到重力的作用；（3）B。

四．计算题（共2小题，满分22分）
21．（12分）“溜溜球”是青少年喜爱的游戏玩具。如图“溜溜球”质量200g，体积为100cm3，固定在长0.8m，具有弹性伸缩的轻质橡皮筋上，在弹性限度内橡皮筋的伸长量x与弹力F成正比，即F=kx；小朋友站在水池旁，拿“溜溜球”的手距离水面1.2m，将“溜溜球”由静止放手竖直落下。当“溜溜球”下落至图中O点时，绳子刚好伸直到原长状态：“溜溜球”继续下落至A点时，刚好在水面位置，这一瞬间“溜溜球”恰好处于平衡状态；接着“溜溜球”下落入水下沉L后。此时橡皮筋达到最长，并在B点开始上浮（整个过程橡皮筋在弹性限度内）。忽略空气阻力，水的密度1×103kg/m3，不计空气阻力，请你完成下列问题：
①当“溜溜球”刚好下落至O点瞬间，它的动能是多少J？
②当“溜溜球”刚好下落至A点瞬间，“溜溜球”受到的拉力是多少N？“溜溜球”在哪个时刻获得的动能达到最大？为什么？
③若“溜溜球”刚好浸没在水中，直到到达B点时，它下沉深度L=0.2m。下沉过程中水对它的阻力f=8.5N保持不变，则“溜溜球”在B点受到橡皮筋的拉力是多少N？“溜溜球”与橡皮筋总的机械能损失了多少J？
【分析】（1）当“溜溜球”下落至O点的过程，重力势能转化为动能；
（2）当“溜溜球”刚好下落至A点瞬间，恰好处于平衡状态，受平衡力，平衡力大小相等；
当拉力与重力相等时，合力为力零，速度最大；
（3）根据在弹性限度内橡皮筋的伸长量x与弹力F成正比，即F=kx和在A点时的拉力，算出k的知，在算出到B点的伸长量和拉力F；
克服摩擦力做功，机械能转化为内能，机械能减小。
【解答】解：①当“溜溜球”下落至O点的过程，重力势能转化为动能，
即E动=E重=mgh=0.2kg×10N/kg×0.8m=16J；
②“溜溜球”继续下落至A点时，刚好在水面位置，这一瞬间“溜溜球”恰好处于平衡状态，受重力和拉力一对平衡力，平衡力大小相等，即F=G=0.2kg×10N/kg=2N；
此时，拉力与重力相等，合力为力零，速度最大；
③由②知，当溜溜球到A点时，拉力等于重力等于2N，橡皮筋伸长△x=1.2m﹣0.8m=0.4m
因为在弹性限度内橡皮筋的伸长量x与弹力F成正比，即F=kx；
所以2N=0.4k
所以k=5N/m，
当“溜溜球”在B点时伸长：△x′=1.2m+0.2m﹣0.8m=0.6m；
此时受到橡皮筋的拉力是：F′=k△x′=5N/m×0.6m=3N；
克服水的阻力做的功即为“溜溜球”与橡皮筋总损失的机械能：
W=fL=8.5N×0.2m=1.7J。
答：①当“溜溜球”刚好下落至O点瞬间，它的动能是16J；
②当“溜溜球”刚好下落至A点瞬间，“溜溜球”受到的拉力是2N；
“溜溜球”在B时刻获得的动能达到最大，因为此时拉力等于重力，合力为零，速度最大；
③若“溜溜球”刚好浸没在水中，直到到达B点时，它下沉深度L=0.2m。下沉过程中水对它的阻力f=8.5N保持不变，则“溜溜球”在B点受到橡皮筋的拉力是3N；“溜溜球”与橡皮筋总的机械能损失了1.7J。

22．（10分）在一次物理拓展课上，老师用如图所示的装置为大家讲解了重力势能和动能的计算公式。已知重力势能的表达式Ep=mgh，动能的表达式为EK=mv2，如图所示，高为0.45m的光滑轨道AB与均匀粗糙平面BC相连，将质量为m=2kg的小物块由静止开始从A点滑下，经过B点进入水平面，最后静止在C点不计空气阻力，物块在AB轨道上滑落时机械能守恒求（g取10N/kg）：
（1）小物块在A点的重力势能；
（2）小物块经过B点时的速度大小；
【分析】（1）根据Ep=mgh算出小物块在A点的重力势能；
（2）根据能量守恒，根据EK=mv2算出小物块经过B点时的速度大小。
【解答】解：
（1）小物块在A点的重力势能：Ep=mgh=2kg×10N/kg×0.45m=9J；
（2）因为轨道AB光滑，即物体下滑时不受摩擦力，
所以物块下滑时机械能守恒，重力势能全部转化为动能，即Ep=EK=mv2，
则小物块经过B点时的速度大小：v===3m/s。
答：（1）小物块在A点的重力势能为9J；
（2）小物块经过B点时的速度大小为3m/s。

五．解答题（共1小题，满分6分，每小题6分）
23．（6分）我国计划于今年发射神舟十一号载人飞船和天宫二号空间实验室，长征五号和长征七号运载火箭也将进行首飞•飞船在升空过程中，它的机械能 增大 （选填“增大”或“减小”）；在穿越大气层时，飞船克服摩擦，将部分机械能转化为 内能 。
【分析】（1）机械能包括动能和势能，物体动能和势能的变化会引起机械能的变化；动能与质量和速度有关，质量越大、速度越大则动能越大；重力势能与质量和高度有关，质量越大、高度越大则重力势能越大。
（2）由于飞船与空气摩擦，需克服摩擦做功，使物体的内能增加、温度升高。
【解答】解：
神舟十一号载人飞船升空过程中，质量不变，速度增大，动能增大；高度增大，重力势能增大，机械能=动能+势能，所以机械能增大。
飞船在穿越大气层时，需要克服与空气间的摩擦做功，机械能转化为内能，使内能增加、温度升高。
故答案为：增大；内能。