重难点16机械能-2022年中考物理热点及重难点专练试卷（原卷+解析）

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专项三  力学重难点16  机械能【重点知识梳理】16.1定义1.能量：一个物体能够对外做功，这个物体就具有能量。2.动能：物体由于运动而具有的能。3.重力势能：物体由于受到重力并处在一定高度时所具有的能。4.弹性势能：物体由于发生弹性形变而具有的能。5.机械能：动能和势能之和。16.2影响动能大小和重力势能大小的因素1.影响动能大小的因素：①物体的质量。物体的速度相同时，质量越大，动能越大。②物体运动的速度。物体质量相同时，速度越大，动能越大。2. 影响重力势能大小的因素：①物体的质量。物体的位置相同时，质量越大，重力势能越大。②物体所处的高度。物体质量相同时，所处的高度越大，重力势能越大。3.动能和势能的大小都具有相对性。因为速度和高度的大小具有相对性。16.2动能与势能的相互转化1.在一定条件下，动能与势能可以相互转化；重力势能和弹性势能之间也可以相互转化。2.机械能与其它形式的能之间也可以相互转化。3.在机械能的转化过程中，若果不考虑能量的损失，转化时，二者总量保持不变（机械能不变）。【难点知识突破】16.1动能与重力势能影响因素影响动能大小的因素是：质量和速度。影响动能大小的因素是：质量和所处的高度。这里速度和所处的高度是有相对性的，要注意。【例题分析】【例1】（2021成都）牛顿坐在苹果树下深思，一个熟透的苹果掉在地上。关于苹果加速下落的过程，下列分析正确的是（　　）A．重力势能转化为动能，动能增加 B．动能转化为重力势能，动能减小 C．动能转化为重力势能，重力势能增加 D．无能量的转化，重力势能和动能不变【答案】A【解析】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，A正确。选A。16.2机械能的转化与大小变化的判断1.注意能量转化的方向：是由什么能转化成什么能。这里首先要分清楚未变化前具有什么形式的能，最后是什么形式的能，中间有没有其它形式。2.抓住关键词语，如“匀速”，说明速度不变，动能可能不变（动能还与质量有关，仅仅凭速度不变，无法肯定动能一定不变）；“上升”，说明重力势能可能变大。3.若果不考虑能量损失，动能的改变量等于势能的改变量，机械能保持不变。【例题分析】【例2】（2021嘉兴）如图是雨滴在空中下落过程中速度与时间的关系图。雨滴在t1~t3三个时刻中具有的动能分别是E1、E2、E3，不考虑下落过程中雨滴的质量变化，则动能的大小关系是（　　）A．E1<E2<E3 B．E1>E2>E3 C．E1<E2=E3 D．E1=E2<E3【答案】C【解析】因为t1~t3三个时刻速度v1＜v2=v3，不考虑下落过程中雨滴的质量变化，所以动能E1<E2=E3，ABD错，C正确。选C。【巩固练习】1.（2021泰安）在蹦床比赛中，运动员从高处落到蹦床上又被弹起，该过程中有关机械能及其转化的说法正确的是（    ）A．运动员上升到最高点时重力势能为零B．运动员下降过程中机械能增大C．运动员从高处下落到蹦床前，重力势能转化为动能D．运动员弹离蹦床后，上升的过程中弹性势能转化为动能【答案】C【解析】A．运动员上升过程高度变大，重力势能增加，在最高点时重力势能最大，A错。BC．运动员在空中下落过程中（未接触蹦床前），不计空气阻力，重力势能转化为动能，机械能不变，B错，C正确。D．  运动员离开蹦床后上升过程中，上升的过程中动能转化为重力势能，D错。选C。2.（2021湖州）一端封闭的两个完全相同的玻璃管（如图所示），甲中装水，乙中装食用油。两个完全相同的金属小球从O处静止释放，下落到P处，小球在食用油中下落的时间更长。比较两小球
从O处到P处的下落情况，则小球（    ）A. 重力势能变化量不相同 B. 获得的动能相同
C. 在食用油中重力做功慢 D. 机械能不变【答案】C
【解析】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，A错。
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，B错。
C.小球的质量相同，重力相同，由P=W/t可知：小球在食用油中重力做功慢，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，D错。选C。3.（2021温州）一颗番茄从手中由静止开始下落，撞击水面时溅起许多水珠如图，同时番茄仍有较大速度并继续下沉。若不计一切机械能损耗，番茄从开始下落至刚好浸没时减少的势能（　　）A．等于所有溅起的水珠在撞击过程中增加的机械能总和B．大于所有溅起的水珠在撞击过程中增加的机械能总和C．等于所有溅起的水珠在空中上升过程中增加的机械能总和D．小于所有溅起的水珠在空中上升过程中增加的机械能总和【答案】B【解析】若不计一切机械能损耗，番茄从开始下落至刚好浸没时，番茄具有一定的速度，具有一定的动能，所有减少的势能一部分转化为动能，另一部分转化为所有溅起的水珠在撞击过程中增加的机械能，所以番茄从开始下落至刚好浸没时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。选B。4．（2021陕西）如图所示为拉弓射箭的情景，下列说法正确的是 （　　）A．用力将弓拉弯说明力可以改变物体的形状B．箭被射出的过程中，动能转化为弹性势能C．射出的剑可以继续向前运动是因为受到惯性作用D．斜向上射出的箭在空中飞行时重力势能不变【答案】A【解析】A．用力将弓拉弯，弓的形状发生了变化，故说明力可以改变物体的形状，A正确。B．箭被射出的过程中，弹性势能变小，动能变大，故弹性势能转化为动能，B错。C．射出的剑可以继续向前运动是因为惯性，而不是惯性作用，因为惯性不是力，C错。D．斜向上射出的箭在空中飞行时，高度变大，故重力势能变大，D错。选A。5.（2021北京）如图所示，质量一定的木块放在由同种材料制成的粗糙程度均匀的水平桌面上。木块在水平拉力F作用下从A点由静止开始运动，运动得越来越快；当木块到达B点时。撤去拉力F。木块继续移动，运动得越来越慢。最后停在C点。下列说法中正确的是（　　）A．木块在AB所受的摩擦力等于在BC段所受的摩擦力B．本块在BC段运动得越来越慢，是由于木块受到的摩擦力越来越大C．本块在BC段运动得越来越慢，是由于木块的机械能转化为内能，机械能逐渐减小D．木块在AB段运动得越来越快，木块的机械能越来越大，机械能没有转化为内能【答案】C【解析】A．木块在水平拉力F作用下从A点由静止开始运动的过程中，如果相对地面只有运动的趋势，受到的是静摩擦力，静摩擦力的大小和拉力大小相等，直到相对于地面运动，受到的摩擦变成滑动摩擦，此时木块所受滑动摩擦力的大小只与接触面的粗糙程度和压力的大小有关，在AB段和BC段运动时，接触面的粗糙程度相同，压力由物体的重力产生，所以压力大小也相同，所以在AB段和在BC段所受的滑动摩擦力大小相等，但和木块受到的静摩擦力大小不等，A错。B．木块在BC段运动得越来越慢，是因为摩擦力改变了它的运动状态，所受滑动摩擦力大小不变，B错。C．本块在BC段运动得越来越慢，物体克服摩擦做功，将机械能转化为内能，机械能减小，C正确。D．木块在AB段运动时，也要克服摩擦力做功，一部分机械能转化为内能，D错。选C。6.（2021北京）在体育课上，小康用胳膊将排球向上垫起后，排球上升过程中运动得越来越慢。下列说法中正确的是（　　）A．排球在脱离胳膊后能继续上升，是由于排球所受的重力小于排球的惯性B．排球在脱离胳膊后的上升过程中，受到方向向上的力C．排球在脱离胳膊后的上升过程中，重力势能逐渐减小D．排球在脱离胳膊后的上升过程中，动能逐渐减小【答案】D【解析】A．排球在脱离胳膊后能继续上升，是由于排球具有向上运动的惯性，一切物体都有惯性，A错。B．排球在脱离胳膊后的上升过程中，如果不考虑空气阻力，排球受到方向竖直向下的重力，B错。C．排球在脱离胳膊后的上升过程中，克服重力做功，位置升高，重力势能逐渐增加，C错。D．排球在脱离胳膊后的上升过程中，受重力作用，速度逐渐减小，动能逐渐减小，D正确。选D。7.（2021安徽）图示为游乐场中在竖直面内转动的摩天轮，小红乘坐该摩天轮时速度大小不变，则她从最低点上升到最高点的过程中（　　）A. 动能减少 B. 重力势能不变 C. 机械能增大 D. 机械能不变【答案】C【解析】A．小红的质量不变，乘坐该摩天轮时速度大小不变，则她从最低点上升到最高点的过程中动能不变，A错。B．小红的质量不变，她从最低点上升到最高点的过程中高度升高，则重力势能变大，B错。CD．机械能等于动能与势能之和，从最低点上升到最高点的过程中，小红的动能不变，重力势能变大，则机械能变大，C正确，D错。选C。8.（2021潍坊）体育课上小明同学进行传接篮球训练，他将球斜向上抛出，球的运动轨迹如图所示，a、b、c、d为轨迹上的点，其中a、c两点高度相同，不计空气阻力，则篮球在（　　）A．a、c两点的动能相等 B．a点的机械能比d点机械能大C．a点动能比d点动能大 D．b点的动能最大【答案】A【解析】AB．不计空气阻力，机械能守恒，a、c两点高度相同，重力势能相同，动能相同，A正确，B错。C．a比d高，a重力势能大，机械能守恒，所以d动能大，C错。D．b点最高，重力势能最大，动能最小，D错。选A。9.（2021上海）火箭加速上升过程中，相对于地面是______；火箭的重力势能______，惯性______。【答案】 运动的    变大    不变【解析】火箭加速上升过程中，相对于地面的位置发生改变，火箭相对于地面是运动的。火箭加速上升过程中，质量不变，高度变大，重力势能变大。火箭加速上升过程中，质量不变，惯性的大小不变。10.（2021武威）2020年7月23日，“天问一号”卫星在文昌航天发射场发射升空，将负责执行中国第一次自主火星探测任务。加速上升过程中，火箭燃料的___________能转化为燃气的内能，卫星的机械能___________（选填“增大”、“减小”或“不变”）。【答案】化学    增大    【解析】[1]火箭在加速上升过程中，燃料燃烧将化学能转化为燃气的内能，再转化为火箭的机械能。卫星的速度和高度都增大，质量不变，动能和重力势能都增大，机械能增大。11.（2021连云港）人骑电动自行车下坡时重力势能_______（选填“增大”、“减小”或“不变”）。到达坡底后在水平路面上匀速骑行过程中，机械能________（选填“增大”、“减小”或“不变”）。刹车后很快停了下来，发现刹车片很烫，这是通过________的方式改变刹车片的内能。【答案】减小    不变    做功    【解析】人骑电动自行车下坡时，质量不变，高度减小，重力势能减小。到达坡底后在水平路面上匀速骑行过程中，质量不变，速度不变，动能不变，机械能不变。刹车后很快停了下来，发现刹车片很烫，摩擦生热，通过做功的方式改变物体的内能。12.（2021重庆市B卷）中国的高铁已成为亮丽的“中国名片”。我们听见列车鸣笛声是通过______传播的；列车减速进站时动能______（选填“增大”“减小”或“不变”）。【答案】空气    减小    【解析】声音的传播需要介质，我们听见列车鸣笛声是通过空气传播的。列车减速进站时速度减小，质量不变，则动能减小。13.（2021常德）如图所示，在一个金属罐的盖和底各开两个小洞．将小铁块用细绳绑在橡皮筋的中部穿入罐中，橡皮筋两端穿过盖和底的小洞并固定起来，使小铁块悬于罐体内．做好后将罐子从不太陡的斜面滚下，罐子和小铁块的动能会转化为橡皮筋的 _____ ，滚动一段时间后罐子停下来，然后再沿斜面向上滚动，此时罐子的重力势能会 _____ （选填“增大”“减小”或“不变”）．【答案】弹性势能    增大    【解析】金属罐不太陡的斜面上滚下，是从最高处滚下时，金属罐先由慢到快、后由快到慢滚到最低点，上面一段滚动主要是重力势能减小，金属罐的动能和橡皮筋的弹性势能增加；下面一段滚动主要是重力势能和金属罐的动能减小，橡皮筋的弹性势能增加；金属罐在斜面上滚到最低处时，橡皮筋形变到最大程度，具有较大弹性势能。在橡皮筋恢复的过程中，金属罐会由斜面底部自动滚上去．从最低处滚上时，金属罐先由慢到快、后由快到慢滚到最高点，下面一段向上滚动主要是橡皮筋的弹性势能减小，金属罐的动能和重力势能增加；向上面一段滚动主要是橡皮筋的弹性势能和金属罐的动能减小，重力势能增加。14.（2021天津）兴趣小组的同学认为车祸的危害程度与汽车的动能大小有关，于是他们进行了如下探究：  （提出问题）汽车的动能大小跟什么因素有关？（猜想假设）由“十次车祸九次快”可猜想：汽车的动能可能跟________有关；由“安全驾驶莫超载”可猜想：汽车的动能可能跟________有关。（进行实验）他们做了如图所示的三次实验：用金属球模拟汽车，让金属球从斜槽的某一高度由静止开始滚下，碰到水平面上的物块，将物块撞出一段距离。物块被撞得越远，说明金属球到达水平面时的动能就越________；（分析论证）分析甲、丙两图的实验现象，可以初步得到的结论是：________；（实践应用）用甲、乙两图的实验现象所得到的结论，可以解释汽车________（选填“超载”或“超速”）行驶时危险性大的原因。【答案】 速度  质量  大  质量相同时，汽车（物体）的速度越大，动能越大  超载     【解析】“十次车祸九次快”是速度快容易车祸，所以汽车的动能可能跟速度有关。 “安全驾驶莫超载”是超载质量大容易车祸，所以汽车的动能可能跟质量有关。物块被撞得越远，球对物块做功越多，金属球到达水平面时的动能就越大。分析甲、丙两图的实验现象，质量一样，球位置越高，到水平面速度越大，物块运动越远，结论是质量相同时，物体的速度越大，动能越大。甲、乙两图的实验现象，高度一样，球质量大，物块运动远，说明速度一样时，质量越大，物体动能越大，故可以解释汽车超载行驶时危险性大的原因。15. （2021杭州）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m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、h(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______ 。（2）物体从A点滑到B点的过程中，损失的机械能转化为物体内能的效率为η，则物体到达B点时温度升高了______ 。物体比热容用c表示
（3）C点距离水平面的高度为______ 。【答案】（1）mgH    （2）   （3）2h-H
【解析】（1）质量为m的物体的重力为：G=mg，物体从A点滑到水平面时，重力所做的功：W=GH=mgH。
（2）A、B两点距离水平面的高度分别为H、h，物体从A点滑到B点的过程中，损失的机械能（重力势能的减少量）为：ΔE=GΔh=mg（H-h），机械能转化为物体内能的效率为η，则物体增加的内能（吸收的热量）：Q吸=ΔEη= mg（H-h）η，物体到达B点时温度升高了：Δt= = = 。（3）再次滑下的过程，水平面的粗糙程度不变，长度也不变，即物体克服摩擦力做的功不变，即损失的机械能不变，所以达到C点时物体的机械能（此时只有重力势能）：EC=EB-ΔE=mgh-mg（H-h）=mg（2h-H），由W=Gh可得C点距离水平面的高度为：hC= = = 。