2021学年第三节 机械能及其转化课时练习

10.3 机械能及其转化

1.如图，我国空中加油机正在给歼10战斗机加油，加油过程中，若战斗机的高度和速度不变，则战斗机的(   )

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

2.如图所示，在高速公路连续下坡的路段，公路的右侧常修建有一条斜向上的碎石路，叫“避险车道”.司机若发现刹车失灵，可以把车开入避险车道避免车祸.以下说法错误的是(   )

A.避险车道铺设碎石是为了增大摩擦

B.汽车冲入避险车道后机械能增大

C.汽车冲入避险车道后，动能转化为势能和内能

D.汽车若超速，可能冲出避险车道

3.如图所示，小球沿轨道由静止从点向点运动的过程中（小球和轨道间存在摩擦），点和点等高，点和点等高，下列说法错误的是(   )

A.小球在点的重力势能最大

B.小球在点的速度大于在点的速度

C.小球在点和点虽然重力势能和动能都不同，但机械能相等

D.小球不能到达点，因为此过程中机械能不守恒

4.如图所示是一名运动员投掷铅球的过程示意图。铅球在点离手，点是铅球运动的最高点，不计空气阻力。铅球从点运动到点的整个过程中，下列说法不正确的是(   )

A.只有在到的过程中，运动员对铅球做了功

B.在到的过程中，铅球的机械能先增加后减少

C.在到的过程中，铅球的重力势能减少

D.在到的过程中，铅球的运动状态在不断地变化

5.直升飞机以1 m/s的速度竖直匀速降落，下列有关说法中(   )

①直升飞机受到的升力与重力大小相等

②直升飞机的机械能减小

③直升飞机的升力小于重力

④直升飞机的机械能不变

A.只有①④正确 B.只有①②正确 C.只有②③正确 D.只有③④正确

6.如图所示，小球沿轨道由静止从处经、运动到处的过程中，忽略空气阻力和摩擦力，则(   )

A.小球在处的动能等于在处的动能

B.小球在处的动能大于在处的动能

C.小球在处的机械能小于在处的机械能

D.小球在处的机械能等于在处的机械能

7.如图为“长征六号”运载火箭，它首次采用了我国最新研制的大推力液氧煤油发动机。煤油燃烧过程中，其热值大小________；燃气对火箭做功，燃气的内能会________(均填“增大”、“减小”或“不变”)。

8.蹦极是一种运动游戏.图中点是弹性绳自然下垂时绳下端的位置，点是游戏者所能到达的最低点.当游戏者离开跳台向点运动的过程中（忽略空气阻力），其重力势能逐渐转化为________能；游戏者从点到点的过程中，绳子具有的________能逐渐增加；到达点时游戏者受到的弹力大于重力，所以游戏者在点时________（选填“是”或“不是”）处于平衡状态的.

9.随着人类能量消耗的迅速增加，如何有效提高能量利用率是人类所面临的一项重要任务。如图所示是上海“明珠线”某轻轨车站的设计方案，与站台连接的轨道前后都有一个小的坡度。列车进站时，利用上坡将部分动能转化为______能储存起来，这样就能减少因刹车而损耗的能量；列车出站时，利用下坡将储存的这部分能量又转化为动能便于启动，起到节能的作用。当列车出站时，以列车为参照物，站台是______的（选填“静止”或“运动”）。

10.如图所示是嫦娥4号的中继卫星“鹊桥”由长征4号丙运载火箭发射时的情景。火箭中的燃料燃烧时，燃气推动火箭和卫星上升，卫星的机械能会            (填“增大”“不变”或“减小”)，火箭外壳的温度会         (填“升高”“不变”或“降低”)。“鹊桥”最终在距地球约45万千米的轨道上运行，由此可知，从地球上发射的电磁波信号经过      秒后就会被“鹊桥”接收到。

11.阅读短文，回答问题：

过山车

当你在游乐场乘坐过山车时，你是否会想到：过山车为什么不需要引擎来推动就能“翻山越岭”呢？

过山车在开始上行时，是靠一个机械装置推上最高点的，但在第一次下行后，就再也没有任何装置为它提供动力了，从这时起带动它沿轨道行驶的唯一“发动机”就是重力势能。过山车的重力势能在处于最高点时达到最大值，当它开始下行时，它的势能不断减小，动能不断增大；由于摩擦，损耗了少量的机械能，所以随后的“小山丘”设计得比开始时的“小山丘”低（如图所示）。

像所有列车一样，过山车也安装了机械制动装置，使它在结束行程时或在紧急情况下能够准确地停下来。

（1）过山车通过点向上运动的过程中，动能________（选填“变大”“变小”或“不变”）；

（2）后面的“小山丘”设计得比开始时的“小山丘”低，是由于过山车在运动过程中，将部分机械能转化为___________；

（3）过山车在运行过程中，遇到紧急情况能够准确地停下来，是由于_________；

（4）过山车第一次下行后，是利用__________作为“发动机”的；在生产与生活中，与过山车利用了相同“发动机”的有__________（举一例即可）。

答案以及解析

1.答案：D

解析：由题意可知，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；机械能等于动能和势能的总和，动能增大，势能增大，所以机械能增大；应选D．

2.答案：B

解析：避险车道路面铺设碎石，是通过增大接触面的粗糙程度来增大摩擦的，A正确.汽车冲上避险车道时，动能一部分转化为重力势能，同时由于存在摩擦，汽车克服摩擦做功，还有一部分动能转化为内能，机械能减少，故B错误，C正确；若汽车超速，则其具有的初动能过大，当汽车运动到避险车道顶端仍不能停止时，就可能会冲出避险车道，D正确.

3.答案：C

解析：小球的质量一定，在运动过程中克服摩擦做功，机械能不守恒，故小球不能到达点，即小球在点时高度最高，重力势能最大；由于轨道是粗糙的，小球在滚动的过程中和轨道间存在摩擦，小球的一部分机械能要克服摩擦做功，所以小球在点的机械能大于在点的机械能；由于点和点的高度相同，重力势能相同，则小球在点的动能要大于点的动能，所以小球在点的速度大于在点的速度；小球和轨道间存在摩擦，小球需要克服摩擦做功，故小球在点比在点的机械能小。

4.答案：B

解析：在到的过程中，铅球受到运动员的推力作用，且在推力方向上通过了距离，故运动员对铅球做了功；因为不计空气阻力，在到的过程中，铅球的机械能不变；在到的过程中，由于铅球的高度减小，故铅球的重力势能减小；在到的过程中，铅球的运动方向在不断地变化，故铅球的运动状态在不断地变化。

5.答案：B

解析：直升机以1 m/s的速度竖直匀速降落，直升机处于平衡状态，即此时直升机受到的竖直向上的升力和竖直向下的重力是一对平衡力，大小相等，故①正确，③错误；直升机在竖直匀速降落的过程中，质量不变，速度不变，即动能不变；同时质量不变，高度减小，重力势能减小，所以机械能减小，故②正确，④错误。

6.答案：D

解析：根据题意，小球在运动的过程中仅有动能和重力势能的相互转化，所以小球在重力势能较大的地方动能较小。观察题图可知，小球在处比在处的高度高，具有的重力势能大，所以小球在处比在处具有的动能小。小球沿轨道由静止从处运动到处的过程中，忽略空气阻力和摩擦力，仅有动能和重力势能的相互转化，所以在整个过程中，机械能是不会减少的，小球在各处的机械能都是相等的。

7.答案：不变；减小；

解析：热值是燃料的一种特性，它只与燃料的种类有关，所以煤油燃烧过程中，其热值大小不变；火箭起飞时，燃气对火箭做功，内能转化为机械能，所以燃气的内能会减小。故答案为：不变；减小。

8.答案：动；弹性势；不是

解析：游戏者离开跳台向点运动的过程中，不考虑空气阻力，游戏者的高度减小，重力势能减小，速度增大，动能增大，此过程中游戏者的重力势能转化为动能；游戏者从点运动到点的过程中，弹性绳的形变程度逐渐增大，故绳子的弹性势能逐渐增加；到达点时游戏者受到的弹力大于重力，游戏者在点时不处于平衡状态.

9.答案：重力势    运动

解析：[1]列车进站时，高度增加，重力势能变大，速度减小，动能减小，一部分动能转化为重力势能储存起来；出站的时候下坡，重力势能减小，动能变大，速度变大，重力势能能转化为动能，从而起到节能的作用。[2]当列车驶离站台时，若以列车为参照物，站台相对于列车来说位置发生变化，所以说站台是运动的。

10.答案：增大：升高；1.5

解析：火箭中的燃料燃烧时，燃气推动火箭和卫星上升，卫星的质量不变，速度变大，高度增加，所以卫星的动能、重力势能都增大，其机械能会增大；火箭上升过程中，克服与大气间的摩擦，机械能转化为内能，所以火箭外壳的温度会升高；电磁波在太空中的传播速度为，由可得，电磁波传播时间：。

11.答案：（1）变小（2）其他形式的能（3）安装了机械制动装置（4）重力势能；水力发电（合理即可）

解析：通过学习机械能的转化，进而研究过山车运动过程中的能量转化，考查学生的“科学思维”能力。要求学生能对比较简单的物理现象进行分析和推理，获得结论。（1）过山车通过点向上运动的过程中，速度变小，动能变小；（2）过山车与轨道间有摩擦力，一部分机械能转化为其他形式的能，机械能总量变小；（3）过山车能紧急制动，是因为它安装了机械制动装置；（4）过山车第一次下行后，是利用重力势能作为“发动机”的；水力发电或滑梯也是利用重力势能作为“发动机”的。