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1、专题 12 机械能及能量守恒定律一、填空题1天工开物中写道“凡弓弦取食柘叶蚕茧”，指出用多股蚕丝作为弓的弦，这说明蚕丝好，拉弯的弓把箭射出去，是把弓的能转化为箭的能。答案】弹性 弹性势 机械解析】 弓的弦需要发生弹性形变，用多股蚕丝作为弓的弦，这说明蚕丝弹性好。拉弯的弓具有弹性势能，拉弯的弓把箭射出去，将弹性势能转化为机械能。2我国独立自主研制的火星探测器“天问一号”沿椭圆轨道绕火星运动时，不考虑空气阻力，机械只有动能和势能的相互转化，由近火点向远火点运动时，探测器的动能选填“变大”、“变小”或“不变”）。远光点t*近光点答案】变小 不变解析】 “天问一号”沿椭圆轨道绕火星运动时，不考虑空气阻
2、力，只有动能和势能的相互转化，由近 火点向远火点运动时，探测器高度增加，重力势能增加，探测器的动能将变小，动能转化成 重力势能。因为运动过程中，不考虑空气阻力，只有动能和势能的相互转化，故机械能守恒，由近火点 向远火点运动时，机械能不变。二、单选题3如图所示，舰载机既要在航母上起飞，又要在航母上降落。下列说法正确的是（）空中加油机对匀速飞行的舰载机加油过程中，舰载机动能不变BC舰载机的着舰速度越快，它的惯性越大D舰载机着舰时，阻拦索的拉力改变了它的运动状态【答案】D【解析】A. 舰载机加速升空的过程中，质量不变，速度增加，高度增加，所以动能增加，重力势能 增加，所以它的机械能增加，故A错误；B
3、. 空中加油机对匀速飞行的舰载机加油过程中，舰载机的速度不变，质量增加，所以动能 增加，故 B 错误；C. 舰载机的惯性只与它的质量有关，与速度无关，质量不变，则惯性不变，故C错误；D. 舰载机着舰时，在阻拦索的拉力的作用下，速度减小，所以改变了它的运动状态，故D 正确。故选Do4. 周末，小丽跟妈妈去千佛山游玩，如图所示，小丽和妈妈乘坐缆车匀速上山时，她们的 （）A.势能减小B.势能增大C.动能减小D.动能增大【答案】B【解析】缆车匀速上山的过程中，质量不变，速度不变，但高度增大，所以动能不变，重力势能增大， 故 ACD 不符合题意， B 符合题意。故选 B。5. 如图所示，小球由静止开始沿
4、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【答案】 B【解析】A. 由题意可知，小球从a点运动到c点，要克服摩擦力做功，重力势能会部分转化为内能, 故A错误；B. 小球从b点运动到c点时，克服摩擦力做功，会损失部分机械能，故小球在b点的机械 能大于在c点的机械能，故B正确；C. 小球从b点运动到d点时，克服摩擦力做功，会损失部分机械能，小球在b点的机械能 大于在d
5、点的机械能，其中b和d两点在同一水平高度，重力势能相等，故小球在b点的动 能大于在d点的动能，故C错误；D. 小球从a点运动到d点的过程中，由于摩擦，机械能部分转化为内能，故D错误。 故选B。6撑竿跳高是一项对压竿和起跳技术要求很高的体育运动。如图所示是运动员在一次比赛 中的情景，从竿处于最大弹性形变到运动员松开竿的过程中（不考虑空气阻力）（ ）A. 竿的弹性势能增大，运动员的机械能减小B. 竿的弹性势能增大，运动员的机械能增大C. 竿的弹性势能减小，运动员的机械能减小D. 竿的弹性势能减小，运动员的机械能增大【答案】D【解析】图示中，不计空气阻力，竿从弹性形变最大到运动员松开竿的过程中，竿逐
6、渐恢复原状，则 竿的弹性势能减小，减小的弹性势能转化为运动员的机械能，所以运动员的机械能增大，故 ABC 不符合题意， D 符合题意。故选 D。7. 小球竖直向上运动并落回地面的过程中，先后经过A、B两点。小球在这两点的动能和 重力势能如图所示，则小球在B点的（）A. 动能等于在A点的B.机械能大于在A点的C. 速度比在A点的大D.离地高度比在A点的高【答案】C【解析】AC.由图可知，小球在B点的动能大于A点的动能，动能大小跟物体的质量和速度有关， 小球的质量不变，所以小球在B点的速度大于A点速度，故A不符合题意，C符合题意；B. 球在运动过程中没有发生弹性形变，所以机械能等于动能和重力势能之
7、和，由图知，球 在A点动能和B点重力势能相等，A点的重力势能大于B点的动能，所以A点的机械能大 于 B 点的机械能，故 B 不符合题意；D. A点的重力势能大于B点的重力势能，重力势能跟物体的质量和高度有关，球的质量不 变，所以球在A点的高度大于B点的高度，故D不符合题意。故选Co8. 2021年5月29日晚，由“长征七号”火箭助推发射的“天舟二号”货运飞船顺利升空，进入 预定轨道，开始追赶“天和”核心舱。30日凌晨，“天舟二号”与“天和”成功对接。下列说法正 确的是（ ）A. “天和”核心舱通过超声波与地面基站传递信息B. “天舟二号”的太阳能电池将太阳能转化为机械能C. 追赶过程中，以“天
8、舟二号”为参照物，“天和”是运动的D. “天舟二号”加速升空，动能、重力势能增加，机械能守恒【答案】 C【解析】A超声波不能在真空中传播，电磁波能在真空中传播，“天和”核心舱通过电磁波与地面基 站传递信息，故A错误；B. “天舟二号”的太阳能电池将太阳能转化为电能，故B错误；C. 追赶过程中，以“天舟二号”为参照物，“天和”相对于“天舟二号”位置发生改变，“天和” 是运动的，故C正确；D. “天舟二号”加速升空，速度变大，动能增加，高度变大，重力势能增加，机械能增加， 故D错误。故选 Co9. 2021年4月13日，中国女足淘汰韩国女足，晋级东京奥运会。如图所示为一队员传球的情景，下列分析正确
9、的是（ ）A. 足球上升到最高点时受平衡力的作用B. 足球下降过程中动能转化为重力势能C. 足球由于惯性离开脚后继续向前运动D. 假如正在向前运动的足球所受的力全部消失，它将会静止【答案】C【解析】A. 足球上升到最高点时，只受到重力作用，处于非平衡状态，受到非平衡力的作用，故A 错误；B. 足球下降过程中，高度降低，速度增大，是将重力势能转化为动能，故B错误；C. 足球离开施力物体后，还能继续向前运动，是因为自身的惯性，故C正确；D. 根据牛顿第一定律可知正在向前运动的足球所受的力全部消失，它将会做匀速直线运动, 故 D 错误。故选Co10. 如图所示，滑板运动员从高处沿坡道加速下滑的过程中
10、，运动员的（）A.动能减小B.重力势能增大C.动能不变D.重力势能减小【答案】 D【解析】加速下滑的过程中，高度变小，重力势能减小，速度增大，动能变大，故ABC不符合题意,D 符合题意。故选 D。11. 如图甲所示，轻弹簧竖直固定在水平面上，t 0时刻，将一重为G的金属小球从弹簧正上方某一髙度处静止释放，小球落到弹簧上压缩弹簧到最低点，然后被弹簧弹起，上升到定高度后再下落，如此反复，通过安装在弹簧下端的压力传感器，测出这一过程弹簧弹力f随时间t变化的图象如图乙所示，贝y（）OAF(N)80压力传感器ABCDt 时刻小球的动能最大1时刻小球的重力势能最大t时刻小球的机械能等于t时刻小球的机械能2
11、1从开始下落到第一次到达最低点，小球内能的增加量小于这两个时刻小球机械能的减少【答案】D解析】AB. t1时刻小球刚与弹簧接触，与弹簧接触后，开始一段时间内弹力小于重力，则小球仍 然向下做加速运动，其动能变大，刚释放时高度最高，重力势能最大，故AB不符合题意;C. t时刻弹簧具有弹性势能，t时刻弹簧没有弹簧弹性势能，所以小球机械能变小，故C 21不符合题意；D.从开始下落到第一次到达最低点，这两个时刻小球机械能的减少量等于弹簧弹性势能增 加量和小球内能增加量，故小球内能的增加量小于这两个时刻小球机械能的减少量，故D 符合题意。故选Do12. 牛顿第一定律揭示了运动和力的关系，由此判断下列说法正
12、确的是（）A物体受到力的作用，运动状态一定改变B物体在平衡力的作用下，机械能可能不变C只有运动的物体才具有惯性D加速、减速的物体运动状态一定是改变了，但匀速转动的物体运动状态没有改变答案】 B解析】A. 当物体受到力，但所受合力为零时物体运动状态不变，故A错误；B. 物体在平衡力的作用下静止时，其机械能不变，故B正确；C. 惯性是物体本身的一种性质，任何物体在任何情况下都具有惯性，故C错误；D. 匀速转动的物体运动方向随时间发生了改变，所以运动状态改变了，故D错误。 故选B。13撑杆跳是使用撑杆做一系列动作使人体越过一定高度的田径项目，它可依次分解为如图所示几个连续的过程。目前，男子撑杆跳世界
13、纪录6.18m）比跳高世界纪录（2.45m）高很 多，从能量的角度分析，原因之一是在“举腿引体”过程中（）持杆助跑插穴起跳县垂摆体举腿引体转体过杆A. 利用了人体的惯性B. 人体的重力势能转化为了动能C. 人体的化学能转化为了重力势能D. 人体的动能转化为了撑杆的弹性势能【答案】C【解析】A. 在举腿引体的过程中，利用的是能量的转化，不是利用惯性，故A不符合题意；BCD.在举腿引体的过程中，人以撑杆为支撑物，对自己做功，消耗人体的化学能，转化为 重力势能，使重力势能增大，使得人继续向上运动，所以跳的更高，故C符合题意，BD不 符合题意。故选 C。14. 水上蹦床是一种水上娱乐项目，游客站在上面
14、可以自由蹦跳（如图）。对于蹦床运动的 分析，下列说法错误的是（ ）A. 游客每次蹦跳一定到达同一最高点，因为能量是守恒的B. 游客接触蹦床向下运动到最低点时，蹦床的弹性势能最大C. 游客离开蹦床向上运动过程中，他的动能减小，重力势能增大D. 游客想弹得更高，就要在蹦床上发力，此过程将消耗游客体能【答案】A【解析】A. 从整个系统来说能量是守恒的。但游客在运动过程中需要克服空气阻力做功，一部分机 械能会转化为人的内能，所以会越跳越低。故A错误，符合题意；B. 游客在最低点时蹦蹦床的弹性形变最大，其弹力最大，故B正确，不符合题意；C. 游客离开蹦床向上运动过程中，质量不变，速度变慢，高度增加，因此
15、他的动能减小， 重力势能增大，故C正确，不符合题意；D. 想弹得更高，就要增加蹦床的弹性势能，而蹦床的弹性势能是通过消耗人体的能量来获 得的，故D正确，不符合题意。故选 A。15. 一摞棋子静止在水平桌面上，用钢尺快速击打中间的一颗棋子，该棋子飞出而上面棋子B. 棋子飞出后，其动能转化为重力势能C. 棋子被击飞后，在惯性的作用下会继续运动D. 棋子被击飞，说明力改变了物体的运动状态【答案】 D【解析】A. 棋子飞出后，仍然受到重力的作用，故A错误；B棋子飞出后，其速度变大，动能变大，高度降低，重力势能变小，故其重力势能转化为 动能，故 B 错误；C. 惯性是物体本身的一种属性，惯性不是力，故“惯性的作用”这一说法错误，故C错误；D. 棋子受到钢尺力的作用被击飞，由静止变为运动状态，说明力可以改变物体的
