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1、备战2021年中考物理光、热、力学典型专题各个击破专题16 能量的转化与守恒问题*1.机械能的概念（1）机械能的定义：动能和势能的统称（2）动能是物体运动时具有的能量，势能是存储着的能量，动能和势能可以相互转化。2.机械能守恒（1）大量研究表明，如果只有动能和势能相互转化，尽管动能和势能的大小会发生变化，但是机械能是守恒的。这时候不考虑摩擦阻力影响。（2）守恒的条件：只有重力或弹力对物体做功3.机械能守恒实例物体自由下落（忽略空气阻力）上抛运动（忽略空气阻力）滚摆（忽略空气阻力）单摆（忽略空气阻力）人造地球卫星绕地球运行光滑水平面上做匀速直线运动的物体4.机械能的改变当除了重力或弹力做功以外还
2、有其他力做功时，机械能将发生变化，例如：小球在地面上越滚越慢是因为摩擦力做功，将机械能转化为其他形式的能量。5.机械能不守恒情况分为3种情况：如果物体克服摩擦阻力，空气阻力等做功，机械能不守恒，机械能减少；如果外界有力对物体做功，机械能不守恒，机械能增加。如果物体自身质量（m）减小，则机械能同样不守恒，机械能减少。6.实例分析：飞机起飞：动能增加，重力势能增加，所以机械能增加；飞机降落，动能减小，重力势能减小，所以机械能减小。火箭搭载载人卫星加速发射升空，发射阶段：动能增加，重力势能增加，所以机械能增加；返回降落阶段，动能减小，重力势能减小，所以机械能减小。（陨石坠入大气层，分析方法一致）乒乓
3、球落地时高度越来越小，最后停下来，小球与空气发生相互摩擦，有能量损失，转化为内能。故机械能不守恒，机械能减少了。物体在地面上滑动一段距离，会停下来，也是因为物体与水平面之前发生摩擦，机械能转化成内能，于是物体就停下来。公路上匀速行驶的洒水车在洒水时由于质量减小，根据和，动能和重力势能都在逐渐减小。7.能量守恒定律：能量既不会凭空产生，也不会凭空消失，只能从一种形式的能转化为另一种形式的能，在转移或转化过程中，能量的总量保持不变，这就是能量守恒定律。8.（1）题目中的隐含条件：光滑不考虑摩擦力；不考虑空气阻力与空气无摩擦，无内能转化，机械能守恒。（2）在质量不变时：匀速不变，加速，减速；向上（斜
4、向上），向下，水平方向不变。（3）最终判断机械能是否变化，两种方法：要根据：进行综合判定；判断物体有无空气阻力或摩擦阻力做功，即有无能量损失。一选择题（共8小题）1北斗导航系统最后一颗组网卫星“北斗三号”卫星在西昌基地发射成功后定位于地球同步轨道。我国提前半年全面完成“北斗三号”全球卫星导航系统部署，扬了国威，长了志气。下列说法正确的是（）A点火后，在火箭加速上升的过程中，卫星的动能增加，重力势能减少B点火升空过程中，运载火箭的惯性越来越大C卫星进入地球同步轨道后，将处于平衡状态D卫星进入地球同步轨道后，不受空气阻力作用，机械能守恒2如图所示为游乐园的过山车运行的情境，下列说法正确的是（）A过
5、山车从高处加速滑下的过程中，动能增加B过山车从高处加速滑下是由于受到惯性的作用C过山车从低处上升的过程中，重力势能减小D过山车从低处上升的过程中，重力势能转化为动能3如图所示是我国高超音速导弹“东风17”从起飞到击中目标的轨迹示意图，如果把大气层边缘看作水面，导弹飞行时就像在水面上“打水漂”，因此它突防能力强，难以拦截。下列说法正确的是（）A导弹运动到b点时，不受重力作用B导弹飞出大气层后，仍受到惯性作用C导弹从a点运动至b点，重力势能减小D从起飞点到攻击点导弹做加速运动时，受平衡力作用4如图，弧形轨道ac段粗糙，cd段光滑，小球从a点经最低点c运动至d点。下列分析正确的是（）A小球在b和d点
6、的动能相等B小球在b和d点的机械能相等C从a到c的过程中，因为有摩擦力，小球的动能逐渐变小D小球在c和d点的机械能相等5如图所示是荡秋千的简化模型，摆球从A点由静止释放，到达D点后返回，B、C两点等高，下列说法正确的是（）A球在B、C两点的动能相等B球在A、D两点的机械能相等C球从A点到O点的过程中机械能不变D球从O点到D点的过程中机械能减少6如图是小明自制的弹簧小车，向下压小车，放手后小车会向上弹起一定高度。关于该过程中能量变化，下列说法正确的是（）A向下压小车，小车的动能一直增加B向下压小车，弹簧的弹性势能一直减小C小车向上弹起，弹簧的弹性势能一直增大D小车向上弹起，小车的重力势能一直增加
7、7我国歼20战斗机是世界上最先进的五代战斗机之一。在一次远距离训练中，空中加油机正在给匀速水平飞行的歼20战斗机加油，则歼20战斗机的（）A动能不变，势能不变，机械能不变B动能不变，势能减少，机械能减少C动能增加，势能增加，机械能增大D动能减小，势能减小，机械能减小8如图所示.将一小球从A点竖直向上抛出（不计空气阻力），经过B点到达最高点C时速度为零。已知A、B之间的高度等于B、C之间的高度，下列判断正确的是（）A小球从A运动到B的时间等于它从B运动到C的时间B小球抛出后在B点机械能大于C点机械能C小球在AB段克服重力所做的功等于在BC段克服重力所做的功D小球在AB段克服重力做功的功率等于在B
8、C段克服重力做功的功率二填空题（共4小题）9如图所示，用8N的力把质量1kg的物体沿斜面从底端匀速拉到顶端，斜面长10m，高6m，则物体受到的摩擦力是 N。10如图所示是“蹦极”的示意图，弹性绳自重忽略不计。弹性绳的上端固定在O点，A点是弹性绳自然下垂时绳末端的位置，B点是蹦极者下落过程中人的重力和弹性绳对人的弹力大小相等时的位置，C点是蹦极者下降的最低点。则蹦极者在下落过程中速度最大的位置是 点（选填“A”、“B”或“C”）。11如图a、b为竖直向上抛出的小石块在上升过程中动能和重力势能随高度变化的图线（不计阻力），其中 是动能高度关系图线，小石块上升到5m时的机械能为 J。12如图所示，原
9、长为L的轻质弹簧一端固定在竖直墙面上，另一端与水平面上的木块相连。推动木块压缩弹簧，当其左端至A点时，弹簧具有的弹性势能为20J；松手后，木块在弹簧的作用下往复运动若干次后静止，此时弹簧具有的弹性势能为2J。则木块左端最终静止的位置一定不可能位于 （选填B、C、D）点，整个过程中木块克服阻力做的功是 J，整个过程中木块速度最大时其左端可能位于 （选填B、C、D）点。三计算题（共3小题）13一底部带有出水口的柱形薄壁空容器放在水平桌面上，一个体积和质量均忽略不计的弹簧，其两端分别固定在容器底部和柱状物体底面的中心。现向容器中加入密度为0的水，直到物体上表面与液面相平，此时弹簧长度与其没有发生形变
10、时相比变化了l0，弹簧受力的大小为F0，如图所示。打开出水口，缓慢向外放水，当弹簧对物体作用力的大小与放水前相等时，关闭出水口，此时物体有的体积浸在水中。求：（1）物体受到的最大浮力和物体的重力；（2）在整个放水的过程中，物体重力做的功。14成都地铁18号线全长约66.8km，起于火车南站，经环球中心、世纪城、麓山至天府新区博览城，穿过龙泉山至新机场。若以设计速度140km/h匀速运行，成都人乘坐地铁18号线，从火车南站到新机场最快仅需33min。（1）若地铁以设计速度140km/h匀速运行3min，则通过的路程为多少km？（2）若地铁载人后总质量为320t，运行时受到的阻力为它重力的0.03倍，地铁匀速水平运行2km牵引力做的功是多少？（g取10N/kg）15小明同学使用如图（a）所示的装置，匀速提升重为100牛的货物，货物的st图像如图（b）所示。若不计摩擦，求：（1）货物上升的速度v的大小。（2）小明同学对绳的拉力F的大小。（3）6秒内小明同学对货物做的功W。
