备战2023新中考二轮物理专题导练 专题23 机械能及其转化

考点精讲

1、动能和势能的转化

（1）动能和重力势能之间可以相互转化。动能和重力势能之间的相互转化一般发生在只受重力作用下的运动过程中，例如滚摆在下降的过程中，越转越快，它的重力势能越来越小，动能越来越大，重力势能转化为动能；滚摆在上升过程中，越转越慢，它的重力势能越来越大，动能越来越小，动能转化为重力势能。

（2）动能和弹性势能之间可以相互转化。动能和弹性势能之间的相互转化可以发生在同一物体上，也可以发生在不同物体之间，例如，从高处落下的皮球与地面撞击的过程中，由于皮球发生弹性形变，皮球的动能转化为弹性势能，皮球在恢复形变的过程中，它的弹性势能转化为动能。

2、机械能守恒条件

（1）如果只有动能和势能的相互转化，机械能是守恒的。

（2）做功角度

①只有重力或弹力做功；②其它力不做功或其它力做功之和为零。

（3）能量角度

①只有动能和势能之间能量转化，无其它形式能量转化；②只有系统内能量的交换，没有与外界的能量交换。

真题解析

1．（2021•凉山州中考）如图所示，将同一小球按照不同方向从离地面相同高度的相同位置两次抛出，初速度大小相等，小球第一次落地速度为v1，小球第二次落地速度为v2，不计空气阻力，比较v1和v2的大小，正确的是（　　）

A．v1＝v2 B．v1＜v2 C．v1＞v2 D．无法比较

解：同一个小球，则质量相等，在同一高度，则重力势能相等，以相同的速度分别向两个不同方向抛出去，此时动能相等，如果不计空气阻力，其机械能守恒，则其落地时高度相同，重力势能相等，故刚落地时的动能相等，所以其速度大小关系：v1＝v2。

答案：A。

2．（2021•郴州中考）2021年5月29日，我国用长征7号运载火箭成功发射了天舟二号货运飞船，5月30日，天舟二号货运飞船与中国空间站的天和核心舱完成了交会对接。下列说法正确的是（　　）

A．天舟二号货运飞船加速上升过程中机械能守恒 

B．天舟二号货运飞船加速上升过程中动能转化为重力势能 

C．天舟二号货运飞船加速上升过程中重力势能转化为动能 

D．对接成功后天舟二号货运飞船与天和核心舱处于相对静止状态

解：

ABC、天舟二号货运飞船加速上升过程中，质量不变，高度变大，重力势能变大，质量不变，速度变大，动能变大，机械能变大，机械能是不守恒的，此过程中不是动能和势能的相互转化，故ABC错误；

D、对接成功后，天舟二号货运飞船与天和核心舱之间没有位置的变化，处于相对静止状态，故D正确。

答案：D。

3．（2021•绍兴中考）滑板是深受青少年喜欢的一项体育运动。如图是U形滑台和运动员姿势的简化示意图。运动员在滑台A处由静止自由下滑，不计滑台摩擦和空气阻力，仅依靠滑行过程中运动员姿势的自然（不用力）变化，最有可能滑到滑台C处的是（　　）

A．  B． 

C．  D．

解：不计滑台摩擦和空气阻力，则运动员在整个过程中机械能守恒；

A、若运动员站立着从A开始滑行，到达U形滑台另一侧最高位置B点时，若是站立着，则此时重力势能等于A点的重力势能，动能为零，所以运动员不会继续向前滑行，就不会到达C点，故A错误；

B、若运动员站立着从A开始滑行，到达U形滑台另一侧最高位置B点时，若是全蹲着，则此时重力势能小于A点的重力势能，则A点部分重力势能转化为动能，动能此时不为零，所以运动员会继续向前滑行，就可能会到达C点，故B正确；

CD、若运动员全蹲着从A开始滑行，到达U形滑台另一侧最高位置B点时，也应该是全蹲着（前后两次重力势能相等，动能均为零），因为若是站着到达或者平蹲着到达B点，则运动员在B点的重力势能大于初始的A点（违反机械能守恒定律），故CD错误。

答案：B。

4．（2021•成都中考）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

解：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，故A正确，BCD错误。

答案：A。

5．（2021•鞍山中考）如图所示，小球由静止开始沿着粗糙的曲面从a点向d点运动，其中b和d两点在同一水平高度。下列说法中正确的是（　　）

A．小球从a点运动到c点，重力势能全部转化为动能 

B．小球在b点的机械能大于在c点的机械能 

C．小球在b点的动能等于在d点的动能 

D．小球从a点运动到d点的过程中，机械能一定全部转化为内能

解：

A、从a点到c点过程中，小球的质量不变，高度变小，则重力势能变小，同时速度变大，动能变大，重力势能会转化为动能，由于小球在滚动的过程中受摩擦力的作用，小球克服摩擦力做功，所以一部分重力势能会转化为内能，故A错误；

B、因小球在滚动过程中要克服摩擦力做功，机械能会逐渐减小，所以小球在b点的机械能大于在c点的机械能，故B正确；

C、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、小球运动到d点时具有一定的高度，有一定的机械能，所以，小球从a到d的过程中，机械能不是全部转化为内能，故D错误。

答案：B。

突破提升

一、单选题

1．小王系好安全弹性绳玩蹦极，他从最高点下落到最低点过程的v-t图像如图甲所示（忽略空气阻力）。已知：在t1时，弹性绳处于自然伸直状态；t3时，小王达到最低点。则下列说法正确的是（　　）

A．0~ t3，小王的动能不断增大 B．0~ t3，小王的重力势能不断减少

C．0~ t1，小王的机械能不断增大 D．t2时，弹性绳的弹性势能最大

2．“天宫课堂”第一课12月9日15点40分正式开启，时隔8年之后，中国航天员再次进行太空授课，神舟十三号乘组航天员翟志刚、王亚平、叶光富变身“太空教师”在中国空间站精彩开讲。下列说法正确的是（　　）

A．空间站中，“失重”的三位航天员教师可以悬空 ，三位航天员教师此时的质量为零

B．离地面400km中国空间站每90min绕地球一圈，我们的空间站就是地球的同步卫星

C．航天员在离地面400km中国空间站上看星星，由于没有大气层的干扰，更亮了也不再闪烁

D．空间站中的水球，注入一个气泡，会形成一反一正王亚平老师的两个像，其中正立的那个像是缩小的，说明气泡把水球分成的两部分都相当于凸透镜

3．2020年12月17日，“嫦娥五号”返回器（图中白色圆点）首次采用“打水漂”方式返回地球，即其在返回的过程中距地球表面的距离先减小后增大再减小。返回器先后两次进入大气层（图中虚曲线）的运动轨迹（实曲线）如图所示，空气摩擦阻力不可忽略，下列说法正确的是（　　）

A．返回器从A点运动到B点的过程中，其机械能不断减小

B．返回器从A点运动到C点的过程中，在C点时其动能最大

C．返回器从A点运动到B点的过程中，其动能增大，重力势能不变

D．返回器从B点运动到C点的过程中，其动能和重力势能都一直减小

4．在动能和势能相互转化的过程中，机械能总量保持不变的是（　　）

A．匀速上升的热气球 B．自行车匀速上坡

C．石块从手中下落（不计空气阻力） D．火箭发射升空

5．2022年第24届冬奥会在北京召开，我国健儿积极备战。如图是高台跳雪运动员由高处急速滑下，在即将到达赛道底部时，他双膝弯曲，使劲一蹬，顺势跃向空中。为减小空气阻力影响，他上身前倾，双臂后摆，整个身体就像一架飞机，向前滑翔。有关滑雪中的相关物理知识说法正确的是（　　）

A．双膝弯曲，不但降低了重心，而且减小了重力势能，转化为更多的动能

B．运动员使用撑杆向后用力撑地增大下滑速度，目的是为了增大惯性，从而利用惯性跳得更远

C．由于运动员背上的空气流速小于滑雪板下面的空气流速，从而产生向上的升力

D．雪橇板有较大面积目的是为了减小运动员脚对雪道的压力

6．2月8日，北京冬奥会自由式滑雪女子大跳台决赛在上午迎来金牌点的争夺，如图是中国选手谷爱凌第三跳“一跳定乾坤”成功夺冠的精彩瞬间，因为这一跳她成功为中国冬奥军团赢得第3枚金牌！若不考虑在空中做动作的过程且不计空气阻力，试分析运动员从跳台跃向空中至最高点后到落地前的整个过程，用W、Ek、Ep和v表示运动员的机械能、动能、势能和速度，则下列图像中可能正确的是（　　）

A． B．

C． D．

7．在北京冬奥会自由式滑雪女子大跳台的比赛中，中国选手谷爱凌从50m高的跳台由静止出发，在空中完成了一次超高难度的1620度旋转，获得本项目的金牌。现将运动轨迹简化如图所示，若不考虑能量损失，她的运动轨迹最符合实际的是（　　）

A．a B．b C．c D．d

8．如图所示，将小球与固定在竖直墙壁上的轻质弹簧相连，小球可以在光滑的水平面上滑动。当小球在O点时，弹簧处于自然伸长状态。现将小球推至A点，松手后小球在AB间运动。（不考虑空气阻力）下列说法正确的是（　　）。

A．小球在O点时，受到弹簧向右的弹力 B．小球在O点时，动能最大

C．小球在B点时，动能最大 D．小球的机械能越来越小，最终会停下来

二、双选题

9．如图是苏翊鸣在北京冬奥会单板滑雪男子大跳台比赛中的情景，下列关于他运动过程说法正确的是（　　）

A．他从跳台加速下滑的过程中机械能减少

B．脚下的单板面积大是为了减小他对雪地的压强

C．他能在空中持续向前运动是由于受到惯性作用

D．在雪地下滑过程中他所受的重力和地面对他的支持力是平衡力

三、填空题