中考专题训练---机械能及转化附详细解析学生版

这是一份中考专题训练---机械能及转化附详细解析学生版，共10页。试卷主要包含了单选题，填空题，计算题，实验探究题等内容，欢迎下载使用。

中考专题训练---机械能及转化附详细解析学生版
一、单选题（共9题；共18分）
1.苹果从树上下落的过程中（不计空气阻力），不变的是（   ）
A. 动能                                     B. 势能                                     C. 质量                                     D. 速度
2.从物理角度看，高速公路上，限制汽车行驶最大速度的目的是（   ）
A. 减小摩擦                           B. 控制动能                           C. 减小惯性                           D. 增大内能
3.图为一高山的等高线图，某登山运动员从A点到达B点的过程中，下列说法正确的是（   ）

A. 运动员经过的路程是1000m                                B. 运动员的重力势能增加
C. 运动员受到的大气压增大                                    D. 运动员的体重增加
4.下列说法中正确的是(    )
A. 速度大的物体动能一定大                                    B. 质量大的物体势能一定大
C. 举得高的物体重力势能大                                    D. 质量相同的物体，速度大的动能大
5.小明用弹簧测力计拉动木块，使它沿同一水平木板滑动，如图是他两次拉动同一木块得到的距离随时间变化的图像．下列说法正确的是（   ）

A. 木块两次具有的动能一样大                                B. 两次拉力对木块做的功一样多
C. 木块第一次受到的拉力较大                                D. 第一次拉力对木块做功的功率较大
6.小明在观看体育比赛时，看到铅球的运动轨迹如图所示（不计空气阻力）。他用所学的物理知识做出下列判断，你认为正确的是（  ）

A. 投掷出去的铅球在空中运动时，受到重力和推力作用
B. 铅球在空中运动时，机械能保持不变
C. 铅球的惯性先变小后变大
D. 在最高点时，铅球的重力势能最大，动能为零
7.如图所示，为了更好地推进习总书记提出的“一带一路”发展战略，我国计划发射十八颗通信卫星，为沿线国家提供信息服务。下列关于人造地球卫星说法中，正确的是（    ）

A. 卫星运动到近地点时，动能最大，重力势能最小          B. 卫星运动到远地点时，动能最大，重力势能最小
C. 卫星由近地点向远地点运动，重力势能转化为动能          D. 卫星由远地点向近地点运动，动能转化为重力势能
8.如图所示，是运动员在铅球比赛中的场景。铅球离手后，在空中飞行过程中动能 Ek 随时间t变化的曲线最接近的是(    )

A.           B.               C.           D. 
9.如图所示，光滑轨道MNP固定在竖直平面内，NP段水平．一小球从M点由静止释放运动到P点的过程中，动能、势能的变化情况是（   ）

A. M到N的过程，势能不变                                     B. M到N的过程，动能减小
C. N到P的过程，势能增大                                      D. N到P的过程，动能不变
二、填空题（共6题；共16分）
10.杂技表演时演员将小球向上抛出，上升过程中，小球的重力势能________，惯性________(均选填“变大”、 “不变”或“变小”)：在重力的作用下，小球的速度越来越小，这说明力可以改变物体的________。
11.随着现代高层建筑的迅速发展，电梯已成为人们生活中必不可少的垂直交通工具。当小明乘电梯匀速上升时，他的动能将________，重力势能将________，机械能将________（三空均选填“增大”、“不变”或“减小”)
12.滑雪运动员脚踩滑雪板从高处加速滑下，在此过程中，运动员的动能 ________ ，重力势能________(选填“增大”、“减小”或“不变”)。
13.某空降兵在空中匀速下降的过程中，他的动能________，势能________，机械能________。（填“增大”或“减小”“不变”）
14.用如图所示的滑轮组匀速提升重为100N的物体，拉力F=60N，滑轮组的机械效率为________。在物体匀速上升的过程中，物体的动能________，物体的重力势能________ (选填"变大"、"变小"或"不变")。

15.在中考体育考试中，小刚投出的实心球在空中的运动轨迹如图所示．若不考虑空气阻力，则实心球从离开手后到达最高点的过程中，球的机械能________（选填“增大”、“减小”或“不变”），在最高点时，球的动能________（选填“大于”或“等于”）零．

三、计算题（共1题；共9分）
16.如图所示，足够大圆柱形空容器A 放在水平桌面上。在容器A 底部固定一轻质弹簧，弹簧原长为l0；弹簧上端连有底面积为S0、高为h0的小圆柱形容器B，制成容器B 的材料密度为ρ0 ， 它竖直压在弹簧上且不与A 容器壁接触，此时弹簧的长度为l1 ． 现往空容器A 中缓慢加水，当弹簧的伸长量达到最大时，继续向容器A 中加水，直至弹簧的变化量不再改变。已知：弹簧所受弹力F 与其长度的变化量△l 的关系式为F＝k△l，k 为已知常量；上述过程中弹簧始终在竖直方向伸缩，且始终在弹性限度内。请你计算并分析：（水的密度为ρ水 ， 不计弹簧的体积）

（1）小容器B的质量；
（2）向空容器A中缓慢加水，当弹簧的伸长量达到最大时，弹簧的伸长量。
（3）当继续向容器A中加水，直至弹簧的变化量不再改变时，弹簧处于伸长状态还是压缩状态或保持原长不变？






四、实验探究题（共2题；共7分）
17.在研究物体的重力势能与哪些因素有关的实验中，三个相同的木桩被从空中静止释放的铁块撞击，陷入沙坑中的情况如图所示。

（1）在此实验中，研究对象是________（铁块、木桩），我们是通过观察________来比较各铁块重力势能的大小。
（2）若A、B两铁块质量相等，则两铁块下落高度的关系是hA________hB。
（3）若A、C两铁块下落的高度相同，则两铁块的质量关系是mA________mC。
18.如图所示是“探究动能与哪些因素有关”的实验， 选用 A、B 两个质量不同的小球从同一光滑斜面上某一高度处下滑，与纸盒相碰，纸盒在水平面上移动一段距离后静止。已知图中 ℎ1<ℎ2=ℎ3 ， mA
（1）该实验是通过观察________来判断小球动能大小；
（2）比较图（a）和（b），可得出初步结论是________；
（3）比较图（b）和（c），可得出初步结论是：________。

答案解析部分
一、单选题
1.【答案】 C
【解析】【解答】解：苹果从树上下落的过程中，其所含物质的多少不变，故质量不变，速度变大，故动能变大，高度减小，重力势能变小。
ABD不符合题意，C符合题意。
故答案为：C

【分析】物体的质量是属性，和位置、状态等无关。
2.【答案】 B
【解析】【解答】解：对在高速公路上行驶的汽车，其质量不变，对汽车进行限速，其实质是限制了汽车的动能大小；而摩擦力、惯性和内能的大小均与汽车的速度无关，故只有B符合题意。
故答案为：B

【分析】运动的物体具有动能，物体的质量越大、速度越大，物体的动能就越大。
3.【答案】 B
【解析】【解答】解：（1）由高山的等高线图可知，B点高度是2000m，A点高度是1000m，登山运动员从A点到达B点的过程中，并不是说明运动员经过的路程是1000m，而是高度由1000m上升到2000m，所以高度变高，运动员的重力势能增加，A不符合题意，B符合题意；（2）因为大气压强随高度而减小，所以B点大气压强小于A点大气压强，C不符合题意；（3）运动员从A点到达B点的过程中，只是位置的改变，运动员的体重不变，D不符合题意。
故答案为：B。
【分析】（1）影响重力势能大小的因素：质量、被举的高度。质量越大，高度越大，重力势能就越大；（2）大气压强随高度而减小。
4.【答案】D
【解析】【解答】A. 影响动能大小的因素是质量和速度，所以在质量未知时，速度大的物体动能不一定大，A不符合题意；
B. C. 影响重力势能大小的因素是质量和高度，所以在只知道质量或高度时，不能比较能的大小，BC不符合题意；
D. 影响动能大小的因素是质量和速度，质量相同的物体，速度大的动能大，D符合题意；
故答案为：D。
【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.
5.【答案】 D
【解析】【解答】A．由图知，第一次物体的速度较大，第一次物体的动能较大，A不符合题意；
B．从图中可以看出，在相同拉力作用下，木块两次运动的距离不同，所以木块两次所做的功不同，由W=Fs可知，但是在没有指出是相同时间内，因此不能比较二者做功多少，B不符合题意；
C．由A分析知，木块两次受到的拉力相等，C不符合题意；
D．从图中可以看出第一次木块运动的速度较大，由功率的变形公式P=Fv可知，力F相同，第一次速度v大，所以功率大，D符合题意。
故答案为：D

【分析】同一物体，速度越大，动能越大，由W=Fs可知，相同拉力作用下，木块两次运动的距离不同，所以木块两次所做的功不同，P=Fv可知，力F相同，第一次速度v大，所以功率大.
6.【答案】 B
【解析】【解答】解：A、投掷出去的铅球在空中继续向前运动，是由于铅球具有惯性仍保持原来的运动状态，不是因为铅球受到推力的作用，在此过程中铅球只受重力作用，A不符合题意；
B、铅球在空中运动过程中（不计空气阻力），只有动能和重力势能相互转化，则铅球的机械能保持不变，B符合题意；
C、在空中运动时，质量不变，因为惯性的大小与物体的质量有关，与运动状态无关，故惯性不变，C不符合题意；
D、球在最高点b时，铅球的重力势能最大，虽然竖直方向的速度为零，但在水平方向上仍然有一个速度，所以此时铅球的动能不为零，D不符合题意。
故答案为：B。
【分析】惯性：物体保持运动状态不变的性质叫惯性.质量是物体惯性的唯一量度.
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.机械能：动能和势能的统称.（机械能=动能+势能）
7.【答案】A
【解析】【解答】A.卫星运动到近地点时，速度最大，动能最大；距离最近，重力势能最小，故A选项正确；
B.卫星运动到远地点时，速度最小，动能最小；距离最远，重力势能最大，故B选项错误；
C.卫星由近地点向远地点运动，速度减小，动能减小，同时距离增大，重力势能增大，动能转化为重力势能，故C选项错误；
D.卫星由远地点向近地点运动，速度增大，动能增大，同时距离减小，重力势能减小，重力势能转化为动能。故D选项错误。
故答案为A。
【分析】人造卫星绕地球运转时，机械能守恒，动能和势能在相互转化。知道动能和重力势能的影响因素。
8.【答案】A
【解析】【解答】如图所示，是运动员在铅球比赛中的场景。铅球离手后，在空中飞行过程中高度先升高，后降低，所以重力势能先增大，后减小；
则动能会先减小，后增大，但在最高点时速度也不为零，且最后落地点时高度低于出手的高度，所以最末时的动能大，据此选择。
如图A，动能先减小，后增大，且动能最小时不为零，最末的动能大于最初的动能，正确；
故答案为：A。
【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.
9.【答案】 D
【解析】【解答】解：小球在整个运动过程中，质量不变，从M到N时，高度减小，速度增大，因此势能减小，动能增大．
当从N到P时，根据牛顿第一定律，小球在水平面上做匀速直线运动，因此动能不变，势能不变．
故选D．
【分析】（1）小球在运动过程中，没有发生弹性形变，不考虑弹性势能．从影响动能和重力势能大小的影响因素考虑．
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．（2）重点理解光滑的平面是不考虑摩擦阻力的．
小球运动到N点时，水平方向上不再受到任何力的作用，小球要保持原来的运动状态，保持匀速直线运动．
二、填空题
10.【答案】 变大；不变；运动状态
【解析】【解答】小球上升时，重力势能增大，动能减小，但球的惯性不变，在重力的作用下，小球速度减慢，说明力可以改变物体的运动状态。
故答案为：变大；不变；运动状态。
【分析】物体的重力势能和物体的质量、高度有关，惯性只和物体的质量有关，力可以改变物体的运动状态。
11.【答案】 不变
；变大
；变大

【解析】【解答】当物体匀速运动时，物体的动能不变，高度变大，物体的重力势能变大，物体总的机械能变大。
故答案为：不变；变大；变大。
【分析】动能和物体的质量、速度有关，重力势能和物体的质量、高度有关，机械能是物体的动能和势能的总和。
12.【答案】 增大；减小
【解析】【解答】滑雪运动员从高处加速滑下时，速度变大，动能变大，高度减小，重力势能在减小。
故答案为：增大；减小。
【分析】同一物体的动能和运动的速度有关，重力势能和高度有关。
13.【答案】 不变；减小；减小
【解析】【解答】某空降兵跳伞后在空中匀速下降的过程中，他的质量不变，速度不变，高度减小，故动能不变，重力势能减小；而机械能等于动能和势能之和，故机械能减小。
【分析】物体的动能和物体的质量、速度有关，重力势能和质量、高度有关。
14.【答案】83.3%
；不变；变大
【解析】【解答】由图知，n＝2，拉力端移动的距离s＝nh，有用功：W有＝Gh，总功：W总＝Fs＝F2h＝2Fh，
滑轮组的机械效率：η＝ W有W总＝GℎF2ℎ＝G2F＝100N2×60N ≈83.3%;
在匀速提升的过程中，质量和速度不变，则物体的动能不变；质量不变、高度变大，物体的重力势能变大。
故答案为：83.3%；不变；变大.
【分析】确定承担物重的绳子段数n，根据W有=Gh计算有用功，根据根据公式W总＝Fs计算总功，由公式计算滑轮组的机械效率；物体的质量和速度不变，则动能不变；物体的质量不变，高度变大，则重力势能变大.
15.【答案】不变；大于
【解析】【解答】实心球从离开手后到达最高点的过程中，不考虑空气阻力，只有动能转化为重力势能，实心球的机械能守恒，即球的机械能不变；实心球在最高点时，仍有向前的速度，所以其动能大于零。
故答案为：不变；大于.
【分析】在不考虑空气阻力时机械能总量保持不变，物体的动能和速度有关.
三、计算题
16.【答案】 （1）解：未加水前，容器B 处于静止状态，根据力的平衡条件可得：GB＝F，
弹力的表达式为F＝k△l，容器B压缩弹簧（此时弹簧的长度为l1），则F＝k（l0﹣l1）；
所以，GB＝k（l0﹣l1）；
则mB＝ GBg ＝ k(l0−l1)g
答：小容器B的质量为 k(l0−l1)g

（2）解：往空容器A 中缓慢加水，当弹簧的伸长量达到最大时，弹簧对容器B向下的拉力最大，容器B受到的浮力也达到最大；
此时容器B排开水的体积：V排＝S0h0 ，
最大浮力：F浮最大＝ρ水gV排＝ρ水gS0h0 ，
弹簧的最大拉力：F最大＝k△l最大；
根据容器B 受力平衡可得：F浮最大＝F最大+GB ，
即：ρ水gS0h0＝k△l最大+k（ l0﹣l1），
所以，此时弹簧的伸长量：△l最大＝ ρ水gS0ℎ0k +（ l1﹣l0）
答：向空容器A中缓慢加水，当弹簧的伸长量达到最大时，弹簧的伸长量为 ρ水gS0ℎ0k +（ l1﹣l0）

（3）解：当弹簧的伸长量达到最大时，继续向容器A 中加水，直至弹簧的变化量不再改变时，即：容器B浸没在水中，
则：F浮＝ρ水gVB排＝ρ水gVB＝ρ水g× mBρB ＝ρ水g× k(l0−l1)ρ0g ＝ ρ水ρB ×k（l0﹣l1）﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣①；
而GB＝k（l0﹣l1）﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣②；
所以，比较①②可知：
当ρ水＞ρ0时，F浮＞GB ， 弹簧处于伸长状态；
当ρ水＜ρ0时，F浮＜GB ， 弹簧处于压缩状态；
当ρ水＝ρ0时，F浮＝GB ， 弹簧保持原长
答：当继续向容器A中加水，直至弹簧的变化量不再改变时，
当ρ水＞ρ0时，F浮＞GB ， 弹簧处于伸长状态；
当ρ水＜ρ0时，F浮＜GB ， 弹簧处于压缩状态；
当ρ水＝ρ0时，F浮＝GB ， 弹簧保持原长
【解析】【分析】（1）结合题意，由F= k△l 求出此时的压力，根据平衡条件即可求出容器B的重力，然后求出容器B的质量；
（2）往空容器A中缓慢加水，当弹簧的伸长量达到最大时，弹簧对容器B向下的拉力最大，即容器B受到的浮力最大，根据阿基米德 F浮＝ρ水gV排 求出最大的浮力，根据平衡条件即可求出弹簧的拉力；然后由F=kk△l求出弹簧的伸长量.
（3）当继续向容器A中加水，直至弹簧的变化量不再改变时，即：容器B浸没水中，根据阿基米德原理 F浮＝ρ水gVB排 求出容器B浸没受到的浮力，然后与容器B的重力比较，根据得出合力的方向即可判断弹簧所处的状态.
四、实验探究题
17.【答案】 （1）铁块；木桩陷入沙坑中的深度
（2）＜
（3）＜
【解析】【解答】解：（1）在此实验中，铁块的重力势能转化为木桩的动能，故研究对象是铁块；铁块的重力势能就越大，说明木桩获得的能量就越多，木桩陷入沙坑越深；（2）根据观察图象可知B撞击木桩陷入沙坑的深度大，说明B重力势能大，若A、B两铁块质量相等，则A下落的高度小于B；（3）若A、C两铁块下落的高度相等，C撞击木桩陷入沙坑的深度大，则铁块A的质量小于C的质量。
故答案为：（1）铁块；木桩陷入沙坑中的深度；（2）＜；（3）＜。
【分析】（1）本题是把铁块的重力势能转化成木桩陷进沙坑的深度来比较各铁块重力势能的大小的，这种研究问题的方法叫转换法；（2）（3）重力势能的大小与物体的质量，物体被举起的高度有关，当高度相同时，物体的质量越大，重力势能越大；当质量相同时，物体被举得越高，重力势能越大，结合图象进行分析判断。
18.【答案】 （1）纸盒移动的距离
（2）当质量一定时，速度越大，动能越大
（3）在速度一定时，质量越大，动能越大
【解析】【解答】(1)动能大小体现在对外做功的多少，可以通过纸盒移动的距离来比较动能的大小。(2)图（a）和（b）让同一小球沿斜面的不同高度静止滚下撞击水平板上的纸盒，这是控制了质量相同，目的是探究物体的动能与速度的关系，能得出的结论是：当质量一定时，速度越大动能越大。(3)图（b）和（c）中小球的质量不同，高度相同，所以是探究动能与质量的关系，得出的结论是：在速度一定时，质量越大，动能越大。
【分析】（1）探究物体动能时，通过推动物体移动的距离反应动能的大小；（2）当质量一定时，物体的动能和运动速度有关；（3）在速度一定时，动能和物体的质量有关。