卷子答案网-一个不只有答案的网站12.1 动能 势能 机械能
培优第一阶——基础过关练
1．如图为跳水运动员踏板起跳时的情景。下列说法正确的是（ ）
A．运动员在空中下落过程中没有力对其做功
B．运动员被跳板弹起的过程中动能转化为弹性势能
C．运动员离开跳板上升的过程中，其动能增加
D．运动员对跳板的压力与跳板对运动员的支持力是相互作用力
2．在2022年北京冬奥会上，中国的选手谷爱凌在自由式滑雪女子大跳台比赛中获得冠军。她在比赛过程中运动的轨迹如图所示，如果不计空气阻力，下列说法正确的是（ ）
A．她从a点运动到c点的过程中，其惯性不断变小
B．她从b点运动到c点，其动能减小但重力势能增加
C．她从a点向b点运动的过程中，其重力势能全部转化为动能
D．她在d点和e点的动能为零，且在d点和e点她的重力势能相等
3．如图所示是小球从高处下落到水平地面不断弹起的过程中，每隔相等时间曝光一次所得到的照片，小球在1、2位置的高度一样。下面说法正确的是（ ）
A．小球运动时，机械能保持不变B．小球在3位置时动能为0
C．小球在1位置时的动能比在2位置时大D．小球在1位置时的重力势能等于在2位置时的重力势能
4．在刚刚结束的北京冬奥会上，某滑雪运动员从滑道滑出经多次曝光得到的照片如图所示，每次曝光的时间间隔相等，不考虑运动员的旋转和空气阻力。A是运动员刚起跳时的位置，B是运动员的最高点，C是刚落地时的位置。下列说法正确的是（ ）
A．在B点重力势能最大，动能为零B．从A点到B点，运动员的动能增加
C．从B点到C点，运动员的机械能增大D．在C点的动能最大
5．如图所示是小明端午小长假在游乐园乘坐过山车时的情景，过山车在粗糙轨道的顶端由静止滑下，途中经过A、B、C三点，其中A点与B点等高，C点在水平轨道上。在此过程中保证绝对安全，不计空气阻力，下列关于过山车分析正确的是（ ）
A．重力势能全部转化为动能 B．A点和B点的速度相等
C．在B点时受三个力作用 D．在C点时受平衡力作用
6．下列说法正确的是（ ）
A．质量相同的物体，运动的速度越大，它的动能越大
B．运动速度相同的物体，质量越小，它的动能越大
C．物体的质量越大，位置越低，它具有的重力势能就越大
D．物体的弹性形变越小，它具有的弹性势能就越大
7．如图所示，物体m从斜面的顶端下滑到底端，已知斜面是光滑的，则在下滑过程中物体m的能量变化情况（ ）
A．动能减小，势能减小，机械能减小B．动能增大，势能减小，机械能不变
C．动能不变，势能减小，机械能减小D．动能不变，势能不变，机械能不变
8．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，球受______个力的作用，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；实心球下落时，越来越快是因为______能转化为______能。
9．如图所示，若在同一高度以大小相同的初速度v分别沿竖直向上和斜向上方将同一个小球抛出，忽略空气阻力，小球落回原来高度时的速度分别为v1和v2，则v1___________v2（选填“大于”、“小于”或“等于”），你的判断依据是：___________。
10．第63届世乒赛在苏州圆满闭幕，中国选手共获得男单、女单、男双、女双冠军，混双冠军也被中韩跨协会组合收入囊中，如图为男单冠军马龙在决赛中的场景。请分析马龙在击球过程中用到了哪些物理知识，①对球拍表面粘橡胶是为了______球与球拍间的摩擦（填“增大”或“减少”）；②弧圈球（旋转的球沿弧线运动）说明了液体在流速大的位置压强______，也能说明力可以改变物体的______；③球与球拍脱离后依然向前运动，因为球具有______，在球斜向上飞的过程中，它的动能转化为______。
11．把边长为1m的正方体木块放在水中，有的体积露出液面，则木块的密度为________kg/m3，木块在水中受到的浮力为________N。玩弹弓经验表明，橡皮筋拉得越长，同样的“子弹”射得越远，这说明橡皮筋的弹性势能与________有关；若橡皮筋被拉的长度相同，则质量大的“子弹”射出的距离________。
12．在探究“物体动能大小与哪些因素有关”的实验中，小明让质量不同的小球从同一斜面的同一高度静止释放，撞击同一木块如图甲所示（忽略小球与接触面的滚动摩擦以及撞击过程中的能量损失）。
（1）该实验是通过观察 ___________来反映小球的动能大小；木块最终会停下来的主要原因是 ________。
（2）该实验可以得出结论：___________，由此结论可以联想到，交通事故的危害程度与 ___________（选填“超载”或“超速”）有很大关系。
（3）小李同学将实验装置改进成图乙所示，用同一小球将同一弹簧压缩不同程度后静止释放，撞击同一木块，将木块撞出一段距离进行比较，可以研究小球的动能大小与 _________（选填“质量”或“速度”）的关系；
（4）小李觉得利用图乙的装置，还能探究小球的动能大小与质量的关系。只需利用质量不同的小球将同一弹簧压缩相同程度后由静止释放，撞击同一木块；如图丙所示，小华觉得将质量不同的小球从同一高度静止释放撞击同一木块，也能探究小球的动能大小与质量的关系。 ___________的设计方案不可行（选填“小李”或“小华”），如果用该方案，你将观察到的现象是 ___________。
13．如图所示探究“物体动能的大小与哪些因素有关？”的实验示意图。
（1）实验要探究的是物体动能的大小与物体 ___________和质量的关系；
（2）实验中探究的是 ___________（填“A”或“B”）物体的动能，物体动能的大小是通过 ___________（填“s”或“h”）的大小来反映的。这种探究方法称为 ___________（填“控制变量法”或“转换法”），请列举一个与此实验方法相同的实验：___________。
培优第二阶——拓展培优练
1．甲、乙两个完全相同且表面有水的皮球。从不同的高度由静止开始下落至同一地面，在地面上留下如图所示的圆形水迹，下列判断正确的是（ ）
A．接触地面前两球的机械能守恒B．下落至最低处甲球的动能更大
C．乙球初始位置的重力势能更大D．从最低处反弹的过程中，球的动能转化为势能
2．如图是一小球从密度均匀的油中A处由静止释放后竖直下落的图景，小球在AB段做加速运动，在BC段做匀速运动，①和②是小球经过的两个位置，则（ ）
A．小球与油的密度相等B．小球经过位置①处所受浮力比②处的小
C．小球的机械能在BC段保持不变D．小球在下落过程中一定受到一个随速度变化的力的作用
3．如图所示，钩码B的重力大于钩码A，用手托钩码B使两者处于静止状态。若不计摩擦、绳重和空气阻力，放手后钩码A加速上升，在钩码A碰到滑轮前的过程中，下列说法正确的是（ ）
A．钩码A的机械能保持不变B．钩码B的机械能保持不变
C．钩码A的动能增加，机械能增加D．钩码B的动能增加，机械能增加
4．如图所示，轻质弹簧一端固定在墙上，弹簧自由伸长时右端刚好在A点处。物体M沿光滑无阻力的水平面向左运动，压缩弹簧运动到B点时，M速度为 0，然后物体M向右运动。以下说法正确的是（ ）
A．物体M由A点运动到B点时，物体M的动能增加
B．物体M由A点运动到B点时，弹簧的弹性势能减小
C．物体M离开弹簧向右运动时弹簧一直对它做功
D．物体M离开弹簧后将向右一直运动下去
5．小球从高处下落到竖直放置的轻弹簧上（如图甲），在刚接触轻弹簧的瞬间（如图乙），速度为5m/s。将弹簧压缩到最短（如图丙）的整个过程中，小球的速度和弹簧缩短的长度之间的关系如图丁所示，其中A为曲线的最高点。已知轻弹簧每受到0.5N的压力就缩短1cm，并且轻弹簧在从受到撞击到被压缩到最短的整个过程中始终发生弹性形变（g=10N/kg）。以下说法正确的是（ ）
A．实验中所用小球的质量为0.25kg
B．从小球接触弹簧到将弹簧压缩至最短的过程中，小球的动能不断减小
C．小球在最低点速度等于零，处于平衡状态
D．整个过程中小球的机械能不变
6．如图是物体在空中飞行过程中动能Ek随时间t变化的曲线，运动的物体可能是（ ）
A．由静止下落的乒乓球B．竖直向上垫起的排球
C．从地面斜向上踢出的足球D．从肩上斜向上投掷出去的铅球
7．2021年4月，中国女足通过奋勇拼搏，晋级奥运会。如图是足球落地后又弹起的示意图分析可知，足球（ ）
A．在B点时受力平衡
B．在B点时，若所受力全部消失，将静止不动
C．在A、D两点动能可能相等
D．在运动过程中，只存在动能和势能的相互转化
8．如图所示是跳板跳水运动员跳水过程中的几个瞬间，不计空气阻力，其中①位置时运动员把跳板压到最低处。关于该过程，下列判断正确的是（ ）
A．①位置到②位置的过程中重力势能转化为弹性势能
B．②位置到③位置的过程中运动员减小的动能等于运动员增加的重力势能
C．③位置时运动员的动能为零
D．④位置时运动员的动能等于③位置时运动员的重力势能
9．卫星在轨道上从远地点到近地点运行的过程中，飞船的重力势能 ___________，速度 ___________（填“变大”、“变小”或“不变”）。
10．如图甲所示，将一根弹簧和一个质量为1kg的金属球（球上有小孔）套在铁架台的金属杆AB上面。现将小球提到B端后松手，小球的高度随时间变化情况如图乙所示，弹簧原来的长度___________（选填“大于”、“小于”或“等于”）40cm，在0～t1过程中，小球的动能___________（选填“增大”、“减小”、“先增大后减小”或“不变”），此过程中小球动能的变化量___________（选填“大于”、“小于”或“等于”）重力势能变化量。
11．如图所示，在一个罐子的盖和底各开两个小洞，将小铁块用细绳绑在橡皮筋的中部穿入罐中，橡皮筋两端穿过小洞用竹签固定，做好后将它从不太陡的斜面滚下，观察到罐子在斜面和水平面上来回滚动，直至停下来。罐子在水平面上滚出去时_________能全部转化为橡皮筋的________能；罐子滚动过程中第一次速度为零时，橡皮筋的________能最大；滚动一段时间后罐子停下来，然后再沿斜面向上滚动，此时罐子的重力势能会_________（选填“增大”“减小”或“不变”）。
12．物理实验小组探究物体的动能大小跟哪些因素有关。用质量不同的两个小钢球 m 和 M（M 的质量大于 m），分别从不同的高度 h 和 H（H>h）静止开始滚下，观察木块 B 被撞击后移动的距离，实验过程中如图甲、乙、丙所示（假设碰撞后小球与木块一起运动，忽略碰撞时的能量损失）。
（1）若水平面绝对光滑，本实验 _______（选填“能”或“不能”）达到探究目的；
（2）对比甲、乙两图是为了探究物体的动能大小与_______的关系；
（3）对比乙、丙两图得出结论：_______；
（4）小明将实验进行了改装：如图丁所示，将同一木块放在弹簧原长处，用形状相同的实心塑料球和铁球将弹簧压缩到相同程度后放手，两球离开弹簧时的速度 _______（选填“相同”或“不同”），木块被推开的距离_______（选填“相同”或“不同”）。
13．在探究物体的动能大小跟哪些因素有关的实验中，同学们设计了如图实验。实验中让钢球从斜面上某个高度由静止沿斜面滚下，在底部与静止在水平面上的木块发生碰撞，木块沿水平方向向右运动直至停止，其中、h2＞h1（不考虑空气阻力）。
（1）实验中是通过观察_______来判断钢球的动能大小；
（2）用来研究超速安全隐患时，我们应选择_______两图所示实验来进行比较；
（3）在图甲、丙中，小球下滑到斜面底端时的速度 ，若，则表明物体的动能与质量的关系是：_______；
（4）实验中钢球碰撞木块后继续向前运动一段距离，则开始时钢球的重力势能_______木块克服摩擦力所做的功（选填：“＞”“＜”或“＝”）；
（5）小敏利用丁图来研究动能和势能相互转化，图中两个相同的光滑弧形槽，一个为凸形，一个为凹形，A、B两个相同的钢球分别进入两弧形槽的速度都为v，运动到槽的末端速度也都为v，A小球通过凸形槽的时间为t1，B小球通过凹形槽的时间t2，则时间较长的是：_______（选填“t1”或“t2”）。
14．小江同学利用一个圆形玻璃弹珠、一个泡沫块、三根长宽不同的橡皮条，探究“橡皮条的弹性势能除了跟橡皮的伸长量有关，是否跟橡皮条的长度、宽度有关？”。他依次将橡皮条固定在弹弓上，如图所示，在弹性范围内，拉伸相同的伸长量，将弹珠沿水平方向射向用泡沫块做成的靶子，测得弹珠打靶的最远距离，数据如下表，请回答以下问题：
次数 橡皮条宽度/cm 橡皮条长度/cm 打靶的最远距离/m
1 0.50 20.00 10.10
2 0.50 30.00 8.20
3 1.00 20.00 14.00
（1）实验中，是通过比较 _____来间接反映橡皮条的弹性势能大小，弹珠射出时将弹性势能转化为 _____能；
（2）比较第1次和第3次实验可知，拉伸相同的伸长量，橡皮条的弹性势能与橡皮条的 _____有关；
（3）根据以上实验数据可推理出，拉伸相同的伸长量，弹性势能最大的橡皮条应是 _____；
A．窄而长的B．宽而长的C．窄而短的D．宽而短的
（4）请结合所学物理知识猜想，橡皮条的弹性势能还可能与 _____有关。（请写出一种合理猜想即可）
培优第三阶——中考沙场点兵
1．（2022·辽宁沈阳·中考真题）如图所示，用力击打一摞棋子中的一个，该棋子飞出而上面的棋子落下，关于飞出去的棋子，下列说法正确的是（ ）
A．不受重力作用B．由于惯性而继续向前运动
C．在空中飞行过程中动能保持不变D．在空中飞行过程中运动状态保持不变
2．（2022·湖南株洲·中考真题）人用水平方向的力推物体，使物体在粗糙程度相同的水平面上做匀速直线运动，下列说法正确的是（ ）
A．人对物体的推力大于水平面对物体的摩擦力B．若增大推力，物体所受摩擦力也将增大，物体仍做匀速直线运动
C．若撤去推力，物体的动能将保持不变D．若撤去推力，物体在继续运动过程中所受摩擦力大小不变
3．（2022·辽宁盘锦·中考真题）在北京冬奥会自由式滑雪空中技巧女子个人项目决赛中，辽宁运动员徐梦桃勇夺冠军。如图所示，在她滑行过程中，下列说法正确的是（ ）
A．A点时不具有机械能B．从A点滑行到C点的过程中重力不断变大
C．滑雪板底面比较光滑是为了增大滑行时与雪面的摩擦D．在B点的速度大于与它高度相同的D点的速度
4．（2022·广西玉林·中考真题）如图所示，舰载机在“山东舰”航母上起飞，其在加速上升过程中（ ）
A．动能减小，重力势能增大B．动能增大，重力势能减小
C．动能增大，重力势能增大D．动能减小，重力势能减小
5．（2022·湖北·荆州市教育科学研究院中考真题）打篮球是很多同学喜爱的运动项目，某次打篮球过程中，篮球的部分运动轨迹如图所示。下列说法正确的是（ ）
A．篮球经过相同高度的B、C两点时，机械能相等B．篮球第一次反弹后到达最高点D时，动能为0
C．篮球经过B、E两点时，动能可能相等D．篮球在整个过程中机械能守恒
6．（2022·湖北湖北·中考真题）苏翊鸣在2022年北京冬奥会单板滑雪男子大跳台比赛中夺得金牌，如图所示为运动员在空中运动的轨迹，图中a、c两处等高，若不计空气阻力，下列说法正确的是（ ）
A．运动员从a处到b处重力势能转化为动能B．运动员在a处和c处的重力势能相等
C．运动员在b处时的机械能最大D．运动员从b处到d处速度逐渐减小
7．（2022·浙江杭州·中考真题）如图所示为蹦极运动的简化示意图，弹性绳一端系在运动员双脚上，另一端固定在跳台O点。运动员由静止开始自由下落，A点处弹性绳正好处于原长；B点处运动员受到的重力与弹性绳对运动员的拉力大小相等；C点处是蹦极运动员到达的最低点。（整个过程忽略空气阻力，弹性绳的自重不计）从O点到A点的过程中，运动员的机械能____________（选填“增大”“减小”“不变”或“先增大后减小”）。从A点到C点的过程中，弹性绳的弹性势能____________（选填“增大”“减小”“不变”或“先增大减小”，下同）；运动员的动能__________。
8．（2022·江苏泰州·中考真题）引体向上是泰州市体育学业水平测试项目，如图，臂力小的小明情助弹力带进行训练、他用脚蹬弹力带，弹力带对他施加一个向上的力。随着小明身体上升，弹力带对他向上的力的大小变化情况是______；在此过程中，弹力带的______能转化为小明的重力势能，其实质是弹力带对他做功的过程。
9．（2022·广东·中考真题）图甲中过山车从A点出发，先后经过B、C、D、E点。图乙是过山车在B、C，D、E点的动能和重力势能大小的示意图，则过山车的动能在___________点最大，B点重力势能的大小___________E点动能的大小。在这个过程中，过山车的机械能是___________（选填“变化”或“不变”）的。
10．（2022·广西玉林·中考真题）如图1所示是“探究物体的动能跟哪些因素有关”的实验，将小钢球从高度为的同一斜面上由静止开始滚下，推动同一木块在水平面向前移动一段距离后停下。先后完成甲、乙、丙所示的三组实验。
（1）小钢球在滚下斜面的过程中，其动能大小是通过________（选填“高度”或“距离”）大小来反映的；
（2）分析比较甲和乙两组实验可得，物体质量相同时，速度越大，动能越________；
（3）分析比较________两组实验可得，物体速度相同时，质量越大，动能越大；
（4）综合上述可知，如图2所示的交通标志牌是交通管理部门对不同车型设定不同的最高________；
（5）在实验中，若增大水平面的粗糙程度，则木块移动的距离将________（选填“增大”、“不变”或“减小”）。
11．（2022·贵州贵阳·中考真题）“十次事故九次快”说明汽车超速会带来危害，汽车“多拉快跑”更是追尾事故中的罪魁祸首，超速与超载严重危害了道路交通安全。
小明通过实验探究货车超速与超载在追尾事故中的危害，用到的器材有：小车（模拟货车）、木块（模拟被追尾车辆）、砝码若干、坡度固定的斜面。将小车从如图甲所示的A处自由释放，小车在水平面上运动一段距离s0后停止，s0可视为刹车后运动的距离。将木块静置于小车右侧所在的位置B处，表明符合核载量并在限速内的货车不会对前车追尾。
请回答下列问题：
（1）探究货车超速的危害：如图乙所示，木块置于B处，小车由斜面顶端释放，撞击木块并与木块共同运动一段距离s1，这表明货车超速___________（选填“会”或“不会”）产生追尾的危害。本实验可用木块运动的___________反映追尾的危害程度；
（2）探究货车超载的危害：如图丙所示，木块置于B处，将砝码固定在小车上，仍从A处释放小车，观察小车的运动情况。逐次增加砝码个数重复实验，发现小车在水平面上运动的距离几乎都为s0，均未与木块撞击。小明猜想：小车每次到达斜面底端时，虽其动能随___________的逐次增大而增大，但仍未追尾，原因可能是小车此时___________还不够大；
（3）由（2）问中的实验看出小车超载几乎不会追尾前车，但生活中货车超载引起的追尾事故却频频发生。请你在上述实验的基础上再设计一步实验操作（木块仍置于B处），证明货车追尾前车会因超载带来危害；
①操作：___________；
②请你对可能产生的现象进行合理预设，并指出仅因超载造成追尾的危害程度在实验结果中是如何体现的？___________。12.1 动能 势能 机械能
培优第一阶——基础过关练
1．如图为跳水运动员踏板起跳时的情景。下列说法正确的是（ ）
A．运动员在空中下落过程中没有力对其做功
B．运动员被跳板弹起的过程中动能转化为弹性势能
C．运动员离开跳板上升的过程中，其动能增加
D．运动员对跳板的压力与跳板对运动员的支持力是相互作用力
【答案】D
【详解】
A．运动员在空中下落过程中受到重力作用，并且在重力的方向上移动距离，重力对运动员做了功，故A错误；B．运动员被跳板弹起的过程中，弯曲跳板的弹性势能转化为运动员的动能和重力势能，故B错误；
C．运动员离开跳板上升的过程中，速度减小，高度增大，所以其动能减小，势能增加，故C错误；D．运动员对跳板的压力和跳板对运动员的支持力，大小相等、方向相反、作用在同一直线上，作用在两个相互作用的物体上，因此二力是一对相互作用力，故D正确。故选D。
2．在2022年北京冬奥会上，中国的选手谷爱凌在自由式滑雪女子大跳台比赛中获得冠军。她在比赛过程中运动的轨迹如图所示，如果不计空气阻力，下列说法正确的是（ ）
A．她从a点运动到c点的过程中，其惯性不断变小
B．她从b点运动到c点，其动能减小但重力势能增加
C．她从a点向b点运动的过程中，其重力势能全部转化为动能
D．她在d点和e点的动能为零，且在d点和e点她的重力势能相等
【答案】B
【详解】
A．惯性的大小只与质量有关，她从a点运动到c点的过程中，其质量不变，则惯性不变，故A错误；
B．她从b点运动到c点过程中，其质量不变、速度减小，所以其动能减小；她的质量不变，高度变大，重力势能变大，故B正确；C．她从a点向b点运动的过程中，其质量不变、速度增大、高度减小，其重力势能大部分转化为动能，由于受到雪地的摩擦力，还会有一部分转化为内能，故C错误；D．d点是落地点，人有较大的速度，此时她的动能较大，所以她在d点的动能不为零；e点为停止点，动能为零，d点和e点的高度不同，重力势能不同，故D错误。故选B。
3．如图所示是小球从高处下落到水平地面不断弹起的过程中，每隔相等时间曝光一次所得到的照片，小球在1、2位置的高度一样。下面说法正确的是（ ）
A．小球运动时，机械能保持不变
B．小球在3位置时动能为0
C．小球在1位置时的动能比在2位置时大
D．小球在1位置时的重力势能等于在2位置时的重力势能
【答案】D
【详解】
A．小球在运动过程中，由于受空气阻力的作用，所以会消耗一部分机械能，所以小球的机械能逐渐减小，故A错误；B．由图可知，小球在3位置速度不为零，动能不为零，故B错误；CD．由于小球在1、2 位置的高度相同，所以重力势能相同，又由于小球在运动的过程中其机械能逐渐减小，机械能等于动能与势能之和，所以小球在1位置的动能比在2位置小，故C错误，D正确。故选D。
4．在刚刚结束的北京冬奥会上，某滑雪运动员从滑道滑出经多次曝光得到的照片如图所示，每次曝光的时间间隔相等，不考虑运动员的旋转和空气阻力。A是运动员刚起跳时的位置，B是运动员的最高点，C是刚落地时的位置。下列说法正确的是（ ）
A．在B点重力势能最大，动能为零
B．从A点到B点，运动员的动能增加
C．从B点到C点，运动员的机械能增大
D．在C点的动能最大
【答案】D
【详解】
A．在B点运动员所处的高度最高，重力势能最大，此时运动员在水平方向上的速度不为零，所以动能不为零，故A错误；B．根据图示可知，从A点到B点，运动员在相同时间内通过的路程变小，则运动员的速度变小，所以运动员的动能减少，故B错误；C．不考虑运动员的旋转和空气阻力，从B点到C点，运动员的机械能守恒，即机械能不变，故C错误；D．不考虑运动员的旋转和空气阻力，整个过程中运动员的机械能守恒，而C点时运动员的高度最小，其重力势能最小，因机械能等于动能与势能之和，所以在C点的动能最大，故D正确。故选D。
5．如图所示是小明端午小长假在游乐园乘坐过山车时的情景，过山车在粗糙轨道的顶端由静止滑下，途中经过A、B、C三点，其中A点与B点等高，C点在水平轨道上。在此过程中保证绝对安全，不计空气阻力，下列关于过山车分析正确的是（ ）
A．重力势能全部转化为动能 B．A点和B点的速度相等
C．在B点时受三个力作用 D．在C点时受平衡力作用
【答案】C
【详解】
A．轨道粗糙，过山车在滑下的过程中摩擦生热，重力势能转化为动能和内能，故A错误；B．因为轨道粗糙，克服摩擦不断消耗机械能，因此机械能不守恒，B点机械能小于A点，A、B高度相同，重力势能相等，因此B点动能低于A点，所以B点速度低于A点速度，故B错误；C．过山车在B点时受到自身重力、轨道支持力和摩擦力，故C正确；D．当物体处于静止状态或匀速直线运动时，物体受力平衡，题干未说明C点的状态，因此不能确定C点是否受平衡力，故D错误。故选C。
6．下列说法正确的是（ ）
A．质量相同的物体，运动的速度越大，它的动能越大
B．运动速度相同的物体，质量越小，它的动能越大
C．物体的质量越大，位置越低，它具有的重力势能就越大
D．物体的弹性形变越小，它具有的弹性势能就越大
【答案】A
【详解】
A．动能的大小与物体质量和速度有关，质量越大，速度越大，则动能越大。质量相同时，物体的速度越大，动能越大，故A正确；B．运动速度相同的物体，质量越小，它的动能越小，故B错误；C．重力势能的大小与物体质量和高度有关，质量越大，被举得越高，重力势能越大。物体质量越大，位置越低，它的重力势能大小无法确定，故C错误；D．物体的弹性形变越小，它具有的弹性势能就越小，故D错误。故选A。
7．如图所示，物体m从斜面的顶端下滑到底端，已知斜面是光滑的，则在下滑过程中物体m的能量变化情况（ ）
A．动能减小，势能减小，机械能减小
B．动能增大，势能减小，机械能不变
C．动能不变，势能减小，机械能减小
D．动能不变，势能不变，机械能不变
【答案】B
【详解】
物体从斜面的顶端下滑到底端做加速运动，质量不变，速度变大，则动能变大；高度减小，则重力势能变小，已知斜面是光滑的，则无摩擦，整个过程只有动能和势能在相互转化，所以机械能守恒。综上所述，故B符合题意，ACD不符合题意。故选B。
8．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，球受______个力的作用，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；实心球下落时，越来越快是因为______能转化为______能。
【答案】 1 不变 大于 重力势 动
【详解】
[1]不考虑空气阻力，实心球离开手后，手的作用力消失，实心球靠惯性向前飞行，此过程中只受到竖直向下的重力。
[2]离开手后的实心球斜向上方运动过程中动能转化为重力势能；从最高点向下运动的过程中重力势能转化为动能，如果不考虑空气阻力，球的机械能总量保持不变。
[3]球在最高点时，仍有向前的速度，所以动能大于零。
[4][5]实心球下落时，不考虑空气阻力，只受到重力作用，机械能守恒，其质量不变，高度减小，即重力势能减小；同时质量不变，其运动速度越来越快，所以动能变大，故他的重力势能转化为动能。
9．如图所示，若在同一高度以大小相同的初速度v分别沿竖直向上和斜向上方将同一个小球抛出，忽略空气阻力，小球落回原来高度时的速度分别为v1和v2，则v1___________v2（选填“大于”、“小于”或“等于”），你的判断依据是：___________。
【答案】 等于 两球抛出时的动能、重力势能相同，根据机械能守恒可知，落回原来高度时，重力势能和动能也相等，故v1=v2
【详解】
[1][2]忽略空气阻力，在整个过程中两个小球的机械能都守恒，两个完全相同的小球，在同一高度处以相同大小的初速度，他们的动能和重力势能相同，故两球抛出时的机械能相同；小球落回原来高度时，重力势能相同，由于机械能守恒，所以动能也相同，质量相同，所以速度相同。
10．第63届世乒赛在苏州圆满闭幕，中国选手共获得男单、女单、男双、女双冠军，混双冠军也被中韩跨协会组合收入囊中，如图为男单冠军马龙在决赛中的场景。请分析马龙在击球过程中用到了哪些物理知识，①对球拍表面粘橡胶是为了______球与球拍间的摩擦（填“增大”或“减少”）；②弧圈球（旋转的球沿弧线运动）说明了液体在流速大的位置压强______，也能说明力可以改变物体的______；③球与球拍脱离后依然向前运动，因为球具有______，在球斜向上飞的过程中，它的动能转化为______。
【答案】 增大 小 运动状态 惯性 重力势能
【详解】
[1]球拍表面贴橡胶，通过增大接触面的粗糙程度来增大球与球拍间的摩擦。
[2][3]旋转的球沿弧线运动，说明了液体在流速大的位置压强小，因为是做弧线运动，故速度发生变化，因此也能说明力可以改变物体的运动状态。
[4]球与球拍脱离后依然向前运动，因为球具有惯性，仍要保持原来的运动状态。
[5]在球斜向上飞的过程中，它的高度增大，速度减小，所以动能转化为重力势能。
11．把边长为1m的正方体木块放在水中，有的体积露出液面，则木块的密度为________kg/m3，木块在水中受到的浮力为________N。玩弹弓经验表明，橡皮筋拉得越长，同样的“子弹”射得越远，这说明橡皮筋的弹性势能与________有关；若橡皮筋被拉的长度相同，则质量大的“子弹”射出的距离________。
【答案】 600 6000 橡皮筋伸长的长度 越小
【详解】
[1][2]由题意可知，木料的体积为V=a3=（1m）3=1m3
木块有的体积露出液面，所以其在水中受到的浮力为
因为木块处于漂浮状态，根据物体的浮沉特点可得，木块的重力为G=F浮=6×103N
根据G=mg可得，木块的质量为
所以木块的密度为
[3]橡皮筋拉得越长，说明橡皮筋的形变程度越大，“子弹”射得越远，说明橡皮筋的弹性势能越大，故可得橡皮筋的弹性势能与橡皮筋深伸长的长度有关。
[4]橡皮筋被拉的长度相同，说明橡皮筋的弹性势能相同，故其转化为为子弹的动能相同，而动能与质量和速度有关，在动能相等时，速度与质量成反比，所以质量大的“子弹”，其运动速度就越小，“子弹”射出的距离就越小。
12．在探究“物体动能大小与哪些因素有关”的实验中，小明让质量不同的小球从同一斜面的同一高度静止释放，撞击同一木块如图甲所示（忽略小球与接触面的滚动摩擦以及撞击过程中的能量损失）。
（1）该实验是通过观察 ___________来反映小球的动能大小；木块最终会停下来的主要原因是 ___________。
（2）该实验可以得出结论：___________，由此结论可以联想到，交通事故的危害程度与 ___________（选填“超载”或“超速”）有很大关系。
（3）小李同学将实验装置改进成图乙所示，用同一小球将同一弹簧压缩不同程度后静止释放，撞击同一木块，将木块撞出一段距离进行比较，可以研究小球的动能大小与 ___________（选填“质量”或“速度”）的关系；
（4）小李觉得利用图乙的装置，还能探究小球的动能大小与质量的关系。只需利用质量不同的小球将同一弹簧压缩相同程度后由静止释放，撞击同一木块；如图丙所示，小华觉得将质量不同的小球从同一高度静止释放撞击同一木块，也能探究小球的动能大小与质量的关系。 ___________的设计方案不可行（选填“小李”或“小华”），如果用该方案，你将观察到的现象是 ___________。
【答案】 木块移动的距离 木块受到摩擦阻力 速度一定时，质量越大动能就越大 超载 速度 小李 木块移动的距离相等
【详解】
（1）[1]实验中通过比较滚下的小球撞击木块移动的距离，来比较小球动能的大小。在同样的平面上木块被撞得越远，小球的动能就越大；这里用到的物理学研究问题的方法是转换法。
[2]力是改变物体运动状态的原因，木块最终会停下来的主要原因是受到摩擦力的作用。
（2）[3]让质量不同的小球从同一斜面的同一高度静止释放，到达水平面的速度相同，可以得到速度一定时，质量越大动能就越大。
[4]当汽车超载时，在速度一定的情况下，由于汽车的质量变大了，其动能越大，越容易发生危害较大的事故。
（3）[5]用同一小球将同一弹簧压缩不同程度后静止释放，撞击的动能由弹簧的弹性势能转化而来，而弹簧的弹性势能的大小与形变程度有关，故弹簧的弹性势能不相同，小球与弹簧分开后获得的初速度不同，而小球的质量相同，故可以研究小球的动能大小与速度的关系。
（4）[6]小李的方案：若用质量不同的铁球将同一弹簧压缩相同程度后静止释放，撞击同一木块，撞击的动能由弹簧的弹性势能转化而来，而弹簧的弹性势能的大小与形变程度有关，故弹簧势能相同，转化出的动能相同，因此，木块最终移动的距离相同，这样是不能完成实验目的。
[7]小华的方案：将质量不同的小球从同一高度静止释撞击同一木块，撞击前小球的初速度相同，质量不同，则小球碰撞木块后，木块获得的速度不同，木块滑出的距离也不同，能反映碰撞前小球的动能大小，故能探究小球的动能大小与质量的关系。
13．如图所示探究“物体动能的大小与哪些因素有关？”的实验示意图。
（1）实验要探究的是物体动能的大小与物体 ___________和质量的关系；
（2）实验中探究的是 ___________（填“A”或“B”）物体的动能，物体动能的大小是通过 ___________（填“s”或“h”）的大小来反映的。这种探究方法称为 ___________（填“控制变量法”或“转换法”），请列举一个与此实验方法相同的实验：___________。
【答案】 速度 A s 转换法 探究影响压力作用效果的因素实验
【详解】
（1）[1]实验中，小球滚下的高度不同，到达水平面时的速度不同，B被撞击后移动的距离不同，所以可以探究物体动能的大小与物体速度的关系。让质量不同的小球从同一斜面的相同高度自由滚下，小球到达水平面时的速度相同，B被撞击后移动的距离不同，所以可以探究物体动能的大小与物体质量的关系。
（2）[2][3][4]实验中探究的是A物体的动能，物体动能的大小是通过木块B移动距离的远近即s的大小来反映的；这是转换法的应用。
[5]在探究压力的作用效果的影响因素时，通过海绵的凹陷程度来判定压力的作用效果，采用的也是转换法；探究物质吸热能力大小的实验中，根据加热时间来反映吸收热量的多少，采用的也是转换法。
培优第二阶——拓展培优练
1．甲、乙两个完全相同且表面有水的皮球。从不同的高度由静止开始下落至同一地面，在地面上留下如图所示的圆形水迹，下列判断正确的是（ ）
A．接触地面前两球的机械能守恒
B．下落至最低处甲球的动能更大
C．乙球初始位置的重力势能更大
D．从最低处反弹的过程中，球的动能转化为势能
【答案】C
【详解】
A．皮球在下落过程中受到空气阻力的作用，有部分机械能转化为内能，所以机械能不守恒，故A错误；
BC．由图示知，乙的圆形水迹比甲的大，说明乙的形变程度更大，留下水迹时的弹性势能更大，因两个皮球从不同的高度静止下落至同一地面，皮球开始下落时，只具有重力势能，弹性势能是由皮球的重力势能转化的，故乙球所具有重力势能更大。在下落到地面，未发生弹性形变时，重力势能转化为动能，落地时乙的动能更大，而发生弹性形变的过程，动能转化为弹性势能，最后动能都为0。故B错误，C正确；D．从最低处反弹的过程中，是皮球恢复原状的过程，其弹性势能减少，速度和高度都增大，质量不变，所以动能和重力势能都增大，是弹性势能转化为动能和重力势能的过程，故D错误。故选C。
2．如图是一小球从密度均匀的油中A处由静止释放后竖直下落的图景，小球在AB段做加速运动，在BC段做匀速运动，①和②是小球经过的两个位置，则（ ）
A．小球与油的密度相等
B．小球经过位置①处所受浮力比②处的小
C．小球的机械能在BC段保持不变
D．小球在下落过程中一定受到一个随速度变化的力的作用
【答案】D
【详解】
A．小球从A处由静止释放后在AB段做加速运动，说明小球受到的重力大于受到的浮力，即G>F浮，则
ρ球V球g>ρ油V球g所以ρ球>ρ油，故A不符合题意；B．根据公式F浮=ρ液gV排可知，在下沉过程中，ρ液和V排不变，故浮力不变，故B不符合题意；C．小球质量不变，在BC段做匀速运动，动能不变；高度减小，重力势能减小，所以机械能减小，故C不符合题意；D．小球在下落过程中，受到竖直向上的浮力、竖直向下的重力和竖直向上的油的阻力，小球在AB段做加速运动，重力大于浮力和阻力之和；在BC段做匀速运动，重力等于浮力和阻力之和，其中重力和浮力不变，说明小球受到油的阻力随小球速度的变化而变化，故D符合题意。故选D。
3．如图所示，钩码B的重力大于钩码A，用手托钩码B使两者处于静止状态。若不计摩擦、绳重和空气阻力，放手后钩码A加速上升，在钩码A碰到滑轮前的过程中，下列说法正确的是（ ）
A．钩码A的机械能保持不变
B．钩码B的机械能保持不变
C．钩码A的动能增加，机械能增加
D．钩码B的动能增加，机械能增加
【答案】C
【详解】
AC．因为钩码A加速上升，所以钩码A的速度和高度均增加，但其质量不变，所以钩码A的动能和重力势能均增加，而机械能等于动能加势能之和，所以钩码A的机械能增加，故A错误，C正确。BD．因为钩码B的重力大于钩码A，所以钩码A加速上升时，钩码B将加速下降，钩码B的速度增加，但高度减小，其质量不变，所以钩码B的重力势能减小，动能增加，减小的重力势能转化为了钩码A和B的动能及B的重力势能，所以B的机械能减小，故BD错误。故选C。
4．如图所示，轻质弹簧一端固定在墙上，弹簧自由伸长时右端刚好在A点处。物体M沿光滑无阻力的水平面向左运动，压缩弹簧运动到B点时，M速度为 0，然后物体M向右运动。以下说法正确的是（ ）
A．物体M由A点运动到B点时，物体M的动能增加
B．物体M由A点运动到B点时，弹簧的弹性势能减小
C．物体M离开弹簧向右运动时弹簧一直对它做功
D．物体M离开弹簧后将向右一直运动下去
【答案】D
【详解】
A．物体M由A点运动到B点的过程中，物体M的速度变小，到达B点时，速度为0，物体M的动能减小，故A错误；B．物体M由A点运动到B点的过程中，物体M压缩弹簧，使弹簧的形变程度增大，故弹簧的弹性势能增大，故B错误；C．做功的必要条件：①力作用在物体②物体在力的方向上移动一段距离。物体M离开弹簧后，弹簧没有作用在物体M上，即弹簧没有力作用在物体M上，则弹簧没有对物体M做功，故C错误；D．因为水平面光滑无阻力，物体M离开弹簧后向右运动，水平方向上物体M不受力的作用，它的速度不会减小，将一直向右做匀速直线运动下去，故D正确。故选D。
5．小球从高处下落到竖直放置的轻弹簧上（如图甲），在刚接触轻弹簧的瞬间（如图乙），速度为5m/s。将弹簧压缩到最短（如图丙）的整个过程中，小球的速度和弹簧缩短的长度之间的关系如图丁所示，其中A为曲线的最高点。已知轻弹簧每受到0.5N的压力就缩短1cm，并且轻弹簧在从受到撞击到被压缩到最短的整个过程中始终发生弹性形变（g=10N/kg）。以下说法正确的是（ ）
A．实验中所用小球的质量为0.25kg
B．从小球接触弹簧到将弹簧压缩至最短的过程中，小球的动能不断减小
C．小球在最低点速度等于零，处于平衡状态
D．整个过程中小球的机械能不变
【答案】A
【详解】
A．在小球向下运动且开始压缩弹簧的过程中，受竖直向上的弹簧的弹力，竖直向下的重力。开始时，重力大于弹力，合力向下，小球速度越来越大；随弹簧压缩量的增大，弹力越来越大，当弹力与重力相等时两力是一对平衡力，合力为零。小球再向下运动，弹力大于重力，合力向下，小球速度减小。由此可见，当重力G与弹力F是一对平衡力时，小球速度最大。此时，由图可知弹簧的压缩量ΔL=5cm，由平衡条件得
小球的质量为小球的质量为0.25kg，故A正确；BD．由图像看出：在小球刚开始撞击弹簧到弹簧被压缩到最短的过程中，小球速度先变大后变小。小球动能先变大后变小；故压缩弹簧过程中，小球的机械能会转化为弹簧的弹性势能，整个系统机械能守恒，但小球的机械能变小，故B、D错误；C．在小球向下运动过程中，受竖直向上的弹簧的弹力，竖直向下的重力。开始时，重力大于弹力，合力向下，小球速度越来越大。随弹簧压缩量的增大，弹力越来越大，当弹力与重力相等时，两力是一对平衡力，合力为零。小球再向下运动，弹力大于重力，当弹簧的压缩量最大时，小球的速度为0，此时，弹力大于重力，小球处于非平衡状态，故C错误。故选A。
6．如图是物体在空中飞行过程中动能Ek随时间t变化的曲线，运动的物体可能是（ ）
A．由静止下落的乒乓球B．竖直向上垫起的排球
C．从地面斜向上踢出的足球D．从肩上斜向上投掷出去的铅球
【答案】D
【详解】
A．由静止下落的乒乓球质量不变，速度不断变大，故其动能始终在增大，与图象不符。故A不合题意：B．竖直向上垫起的排球，排球质量不变，速度先减小后增大，所以动能先减小后增大，但排球运动到最高点时速度为0，动能为0，与图象不符。B不合题意；C．从地面斜向上踢出的足球在整个飞行过程中，质量不变，一直在运动，动能不为零。从离开脚到最高点过程中速度减小，动能减小：在下落的过程中，速度增大，动能增大。整个过程动能先减小再增大。但由于足球从地面开始向上运动，最终落回地面，故其最后的动能不可能大于初始的动能，与图象不符。C不符合题意：D．斜向上投掷出去的铅球在整个飞行过程中，质量不变，一直在运动，动能不为零（处于最高点时竖直方向速度为0，但水平方向仍然有速度，因此动能不为0)。从出手到最高点过程中速度减小，此过程动能减小：在下落的过程中，速度不断增大，到达地面最大，此过程动能增大。整个过程动能先减小再增大。与图象中动能先减小再增大不符。D合题意。故选D。
7．2021年4月，中国女足通过奋勇拼搏，晋级奥运会。如图是足球落地后又弹起的示意图分析可知，足球（ ）
A．在B点时受力平衡
B．在B点时，若所受力全部消失，将静止不动
C．在A、D两点动能可能相等
D．在运动过程中，只存在动能和势能的相互转化
【答案】C
【详解】
A．有运动轨迹可知，小球的机械能越来越小，小球在运动过程中受到空气阻力；在B点时，小球处于最高点，只有水平方向的速度，受重力和空气阻力的作用，两个力不在一条直线上，受力不是平衡力，故A不符合题意；B．在B点时，若所受力全部消失，其运动状态将不再改变，而是保持力消失时的速度，做匀速直线运动，故B不符合题意；C．图中小球的高度越来越小，说明有机械能的损失，则D点的机械能一定小于A点的机械能；机械能等于动能与势能之和，D点比A点高度低，所以D点的重力势能小，则其动能有可能与A点的动能相等，故C符合题意；D．在运动过程中，其机械能在减小，不只存在动能和势能的相互转化；足球与空气摩擦，还存在机械能与内能的转化，故D不符合题意。故选C。
8．如图所示是跳板跳水运动员跳水过程中的几个瞬间，不计空气阻力，其中①位置时运动员把跳板压到最低处。关于该过程，下列判断正确的是（ ）
A．①位置到②位置的过程中重力势能转化为弹性势能
B．②位置到③位置的过程中运动员减小的动能等于运动员增加的重力势能
C．③位置时运动员的动能为零
D．④位置时运动员的动能等于③位置时运动员的重力势能
【答案】B
【详解】
A．①位置到②位置的过程中运动员的高度在增大，弹性势能转化为重力势能，故A错误；B．②位置到③位置的过程中不计空气阻力，运动员的机械能守恒，运动员减小的动能等于运动员增加的重力势能，故B正确；C．③位置为最高点，运动员水平方向的的速度不为0，故③位置时运动员的动能不为零，故C错误；D．由③到④位置的过程中，重力势能转化为动能，机械能守恒，即此过程动能的增加等于势能的减少，选择④处为参考平面，则重力势能为0，但位置③处由于速度不为0，则动能不为0，故D错误。故选B。
9．卫星在轨道上从远地点到近地点运行的过程中，飞船的重力势能 ___________，速度 ___________（填“变大”、“变小”或“不变”）。
【答案】 变小 变大
【详解】
[1][2]卫星在轨道上从远地点到近地点运行的过程中，其质量不变，高度变小，故重力势能变小；由于卫星不受阻力，机械能不变，所以其动能变大，故速度变大。
10．如图甲所示，将一根弹簧和一个质量为1kg的金属球（球上有小孔）套在铁架台的金属杆AB上面。现将小球提到B端后松手，小球的高度随时间变化情况如图乙所示，弹簧原来的长度___________（选填“大于”、“小于”或“等于”）40cm，在0～t1过程中，小球的动能___________（选填“增大”、“减小”、“先增大后减小”或“不变”），此过程中小球动能的变化量___________（选填“大于”、“小于”或“等于”）重力势能变化量。
【答案】 大于 增大 小于
【详解】
[1]由图乙可知，小球最终会静止在弹簧上，此时弹簧受到了小球向下的压力的作用，且此时小球的高度为40cm，故弹簧的原长要大于40cm。
[2]在质量不变时，速度越大，物体的动能越大。由图像可知，小球最终会静止在40cm高的弹簧上，小球在这一位置受平衡力，即小球的重力和弹簧对小球的弹力相等，说明小球在0～t1过程中，受力不平衡，合力方向向下，向下做加速运动，小球质量不变，小球的动能增大。
[3]由图像可知，小球每次弹起的最大高度减小，说明小球运动时受到阻力的作用，在0～t1过程中小球重力势能转化为弹簧的弹性势能、小球的动能和内能，故在0～t1过程中小球动能的变化量小于重力势能变化量。
11．如图所示，在一个罐子的盖和底各开两个小洞，将小铁块用细绳绑在橡皮筋的中部穿入罐中，橡皮筋两端穿过小洞用竹签固定，做好后将它从不太陡的斜面滚下，观察到罐子在斜面和水平面上来回滚动，直至停下来。罐子在水平面上滚出去时_________能全部转化为橡皮筋的________能；罐子滚动过程中第一次速度为零时，橡皮筋的________能最大；滚动一段时间后罐子停下来，然后再沿斜面向上滚动，此时罐子的重力势能会_________（选填“增大”“减小”或“不变”）。
【答案】 动 弹性势 弹性势 增大
【详解】
[1][2]罐子在水平面上滚动到停下，则动能越来越小，橡皮筋的弹性势能越来越大，这个过程是动能转化为弹性势能。
[3]罐子滚动过程中最终会停下，说明存在摩擦力，第一次在水平面停下时，克服摩擦做功转化为的内能最少，所以此时橡皮筋的弹性势能最大。
[4]沿斜面向上滚动时，罐子的质量不变，高度升高，所以重力势能会增大。
12．物理实验小组探究物体的动能大小跟哪些因素有关。用质量不同的两个小钢球 m 和 M（M 的质量大于 m），分别从不同的高度 h 和 H（H>h）静止开始滚下，观察木块 B 被撞击后移动的距离，实验过程中如图甲、乙、丙所示（假设碰撞后小球与木块一起运动，忽略碰撞时的能量损失）。
（1）若水平面绝对光滑，本实验 _______（选填“能”或“不能”）达到探究目的；
（2）对比甲、乙两图是为了探究物体的动能大小与_______的关系；
（3）对比乙、丙两图得出结论：_______；
（4）小明将实验进行了改装：如图丁所示，将同一木块放在弹簧原长处，用形状相同的实心塑料球和铁球将弹簧压缩到相同程度后放手，两球离开弹簧时的速度 _______（选填“相同”或“不同”），木块被推开的距离_______（选填“相同”或“不同”）。
【答案】 不能 速度 速度相同时，小球的质量越大，小球的动能越大 不同 相同
【详解】
（1）[1]根据转换法，通过比较木块B在同一水平面上被撞击的距离来比较小球到达水平面时动能的大小。若水平面绝对光滑，木块在水平面上不受力的作用，由牛顿第一定律，木块做匀速直线运动，故本实验不能达到探究目的。
（2）[2]物体的动能大小与物体的质量和速度有关，研究动能与其中一个因素的关系时，要控制另外一个因素不变。对比甲、乙两图，小球的质量相同，因H>h，故甲中小球到达水平面的速度较大，是为了探究物体的动能大小与速度的关系。
（3）[3]对比乙、丙两图可知，小球由斜面自由下滑的高度相同，到达水平面的速度相同，丙中小球的质量大，木块B被撞击较大，故得出结论：速度相同时，物体的质量越大，小球的动能越大。
（4）[4][5]用形状相同的塑料球和铁球将弹簧压缩到相同程度，弹簧的弹性势能相同，转化成的动能相同，根据密度公式，因两小球的质量不同，所以两球离开弹簧时的速度不同，但由于动能相同，对纸盒做的功应相同，对纸盒做得功是克服水平面给纸盒的摩擦力做的功，因纸盒受到的摩擦力是相同的，根据W=Fs可知，木块被推开的距离也应该是相同的。
13．在探究物体的动能大小跟哪些因素有关的实验中，同学们设计了如图实验。实验中让钢球从斜面上某个高度由静止沿斜面滚下，在底部与静止在水平面上的木块发生碰撞，木块沿水平方向向右运动直至停止，其中、h2＞h1（不考虑空气阻力）。
（1）实验中是通过观察_______来判断钢球的动能大小；
（2）用来研究超速安全隐患时，我们应选择_______两图所示实验来进行比较；
（3）在图甲、丙中，小球下滑到斜面底端时的速度 ，若，则表明物体的动能与质量的关系是：_______；
（4）实验中钢球碰撞木块后继续向前运动一段距离，则开始时钢球的重力势能_______木块克服摩擦力所做的功（选填：“＞”“＜”或“＝”）；
（5）小敏利用丁图来研究动能和势能相互转化，图中两个相同的光滑弧形槽，一个为凸形，一个为凹形，A、B两个相同的钢球分别进入两弧形槽的速度都为v，运动到槽的末端速度也都为v，A小球通过凸形槽的时间为t1，B小球通过凹形槽的时间t2，则时间较长的是：_______（选填“t1”或“t2”）。
【答案】 木块滑行距离远近 甲乙 运动速度相同的物体，质量越大，动能越大 > t1
【详解】
（1）[1]物体动能的大小无法直接体验，所以通过小球对木块做功的多少来体现小球动能的多少，即通过木块被推动的距离来判断小球动能的大小，所用方法为转换法。
（2）[2]超速是指汽车的质量一定，速度越大，动能越大，所以应选择质量相等、速度不同的小球进行实验，据此可知应甲、乙两图进行比较。
（3）[3]在图甲、丙中，小球的质量不同，下滑的高度相同，小球下滑到斜面底端时的速度，若 ，这说明丙中小球对木块所做的功多，丙中小球的动能大，故结论为：物体速度相同时，质量越大，动能越大。
（4）[4]钢球滚下时，钢球的重力势能转化为钢球的动能，钢球与木块碰撞后继续运动，钢球的一部分动能转化为木块的动能，木块克服摩擦力运动过程中，动能转化为内能，所以钢球的动能大于木块克服摩擦力所做的功，钢球的动能是由钢球的重力势能转化而来的，故开始时钢球的重力势能大于木块克服摩擦力所做的功。
（5）[5]在凸形滑道运动的物体，在运动到最高点的过程中，要将动能转化为重力势能，最高点的运动速度小于初速度；在下落过程中不计滑道的摩擦，机械能守恒，重力势能再全部转化为动能，末端的速度等于初速度；整个过程的平均速度小于初速度v；
在凹形滑道运动的物体，在加速运动到最低点的过程中，要将重力势能转化为动能，最低点的运动速度大干初速度；在减速上升过程中不计滑道的摩擦，机械能守恒，动能再转化为重力势能，末端的速度等于初速度；整个过程的平均速度大于初速度v；
因此在凸形滑道运动物体的平均速度小于在凹形滑道运动物体的平均速度，由可知，通过A滑道用的时间t1大于通过B滑道用的时间为 t2。
14．小江同学利用一个圆形玻璃弹珠、一个泡沫块、三根长宽不同的橡皮条，探究“橡皮条的弹性势能除了跟橡皮的伸长量有关，是否跟橡皮条的长度、宽度有关？”。他依次将橡皮条固定在弹弓上，如图所示，在弹性范围内，拉伸相同的伸长量，将弹珠沿水平方向射向用泡沫块做成的靶子，测得弹珠打靶的最远距离，数据如下表，请回答以下问题：
次数 橡皮条宽度/cm 橡皮条长度/cm 打靶的最远距离/m
1 0.50 20.00 10.10
2 0.50 30.00 8.20
3 1.00 20.00 14.00
（1）实验中，是通过比较 _____来间接反映橡皮条的弹性势能大小，弹珠射出时将弹性势能转化为 _____能；
（2）比较第1次和第3次实验可知，拉伸相同的伸长量，橡皮条的弹性势能与橡皮条的 _____有关；
（3）根据以上实验数据可推理出，拉伸相同的伸长量，弹性势能最大的橡皮条应是 _____；
A．窄而长的B．宽而长的C．窄而短的D．宽而短的
（4）请结合所学物理知识猜想，橡皮条的弹性势能还可能与 _____有关。（请写出一种合理猜想即可）
【答案】 弹珠的打靶距离 机械 宽度 D 橡皮条的材料
【详解】
（1）[1]实验中，橡皮条具有的弹性势能越大，弹珠打靶的距离就越远，所以可通过比较弹珠的打靶距离来间接反映橡皮条的弹性势能的大小。
[2]弹珠射出的过程，橡皮条在恢复原状时对弹珠做功，让弹珠由静止到运动，将弹性势能转化为弹珠的机械能。
（2）[3]第1和第3次实验中，橡皮条的长度相同，橡皮条的宽度不同，且将橡皮条在弹性范围内拉伸相同伸长量，弹珠打靶距离不同，说明橡皮条的弹性势能与橡皮条的宽度有关。
（3）[4]由第1和第3次实验知，长度相同的橡皮条，宽度越宽，打靶距离越远，所具的弹性势能越大，所以第3次具有的弹性势能比第1次的大；由第1和第2次实验知，宽度相同的橡皮条，长度越长，打靶距离越近，具有的弹性势能越小，所以第2次具有的弹性势能比第1次的小，所以弹性势能最大的橡皮条是窄而短的第3次实验的橡皮条。故ABC不符合题意，D符合题意。
故选D。
（4）[5]在实验中，除了改变橡皮条的宽度、长度，还可选用不同材料的橡皮条进行实验，所以橡皮条的弹性势能还可能与橡皮条的材料有关。
培优第三阶——中考沙场点兵
1．（2022·辽宁沈阳·中考真题）如图所示，用力击打一摞棋子中的一个，该棋子飞出而上面的棋子落下，关于飞出去的棋子，下列说法正确的是（ ）
A．不受重力作用
B．由于惯性而继续向前运动
C．在空中飞行过程中动能保持不变
D．在空中飞行过程中运动状态保持不变
【答案】B
【详解】
A．飞出去的棋子，依然受到地球的吸引力，即受重力作用，故A错误；B．飞出去的棋子，由于惯性，要保持原来的运动状态，因而棋子继续向前运动，故B正确；CD．在空中飞行过程中，棋子受到重力以及空气阻力的作用，并且这两个力不是一对平衡力，棋子受到非平衡力的作用，速度会发生改变，因而动能也会改变，运动状态也发生改变，故CD错误。故选B。
2．（2022·湖南株洲·中考真题）人用水平方向的力推物体，使物体在粗糙程度相同的水平面上做匀速直线运动，下列说法正确的是（ ）
A．人对物体的推力大于水平面对物体的摩擦力
B．若增大推力，物体所受摩擦力也将增大，物体仍做匀速直线运动
C．若撤去推力，物体的动能将保持不变
D．若撤去推力，物体在继续运动过程中所受摩擦力大小不变
【答案】D
【详解】
A．用水平方向的力推在水平地面上的物体做匀速直线运动，物体处于平衡状态，则在水平方向上受的力是平衡力，摩擦力和推力的大小相等，故A错误；BD．滑动摩擦力大小跟压力大小和接触面粗糙程度有关，与物体的运动速度无关，在压力和接触面粗糙程度不变时，滑动摩擦力大小不变，故B错误，D正确；C．撤去推力后物体受到了阻力的作用慢慢停下来，速度变小，物体的动能将变小，故C错误。故选D。
3．（2022·辽宁盘锦·中考真题）在北京冬奥会自由式滑雪空中技巧女子个人项目决赛中，辽宁运动员徐梦桃勇夺冠军。如图所示，在她滑行过程中，下列说法正确的是（ ）
A．A点时不具有机械能
B．从A点滑行到C点的过程中重力不断变大
C．滑雪板底面比较光滑是为了增大滑行时与雪面的摩擦
D．在B点的速度大于与它高度相同的D点的速度
【答案】D
【详解】
A．在A点时，虽然静止，但是由于高度因此具有重力势能，所以具有机械能，故A错误；B．根据G＝mg，在滑行的过程中，运动员的质量不变，故重力不变，故B错误；C．滑雪板底面比较光滑是为了减小接触面粗糙程度来减小摩擦，故C错误；D．若空气阻力不可忽略，运动员整个运动过程中机械能减小，BD两点高度相同，重力势能相同，因此动能减小，运动员的质量不变，所以在B点的速度大于与它高度相同的D点的速度，故D正确。故选D。
4．（2022·广西玉林·中考真题）如图所示，舰载机在“山东舰”航母上起飞，其在加速上升过程中（ ）
A．动能减小，重力势能增大
B．动能增大，重力势能减小
C．动能增大，重力势能增大
D．动能减小，重力势能减小
【答案】C
【详解】
舰载机在“山东舰”航母上起飞，其在加速上升过程中，质量不变，速度和高度都变大，所以其动能和重力势能都增大，故ABD不符合题意，C符合题意。故选C。
5．（2022·湖北·荆州市教育科学研究院中考真题）打篮球是很多同学喜爱的运动项目，某次打篮球过程中，篮球的部分运动轨迹如图所示。下列说法正确的是（ ）
A．篮球经过相同高度的B、C两点时，机械能相等
B．篮球第一次反弹后到达最高点D时，动能为0
C．篮球经过B、E两点时，动能可能相等
D．篮球在整个过程中机械能守恒
【答案】C
【详解】
AD．由图可知，每次篮球反弹后到达的最高点都比上一次的最高点要低，说明篮球的机械能不断减小，因此在B点的机械能大于在C点的机械能，故AD错误；B．由图可知，篮球在最高点时，竖直方向速度为0，但在水平方向上速度不为0，所以篮球第一次反弹后到达最高点时的动能不为0，故B错误；C．篮球在B点的机械能大于在E点的机械能，由图可知，B点比E点高，所以B点的重力势能大于E点的重力势能，机械能是物体动能和势能的总和，因此在B点的动能可能等于在E点的动能，故C正确。故选C。
6．（2022·湖北湖北·中考真题）苏翊鸣在2022年北京冬奥会单板滑雪男子大跳台比赛中夺得金牌，如图所示为运动员在空中运动的轨迹，图中a、c两处等高，若不计空气阻力，下列说法正确的是（ ）
A．运动员从a处到b处重力势能转化为动能
B．运动员在a处和c处的重力势能相等
C．运动员在b处时的机械能最大
D．运动员从b处到d处速度逐渐减小
【答案】B
【详解】
A．若不计空气阻力，运动员从a处到b处的过程中，机械能守恒，运动员位置升高，重力势能增加，动能减小，减小的动能全部转化为重力势能，故A错误；B．如图，a处和c处的高度相同，运动员的质量不变，因此运动员在a处和c处的重力势能相等，故B正确；C．运动员运动过程中不计空气阻力，机械能守恒，因此运动员在b处时的机械能与其他各点的机械能相同，故C错误；D．运动员从b处到d处的过程中，高度降低，重力势能减小，机械能守恒，因此减小的重力势能全部转化为动能，运动员的速度逐渐增大，故D错误。故选B。
7．（2022·浙江杭州·中考真题）如图所示为蹦极运动的简化示意图，弹性绳一端系在运动员双脚上，另一端固定在跳台O点。运动员由静止开始自由下落，A点处弹性绳正好处于原长；B点处运动员受到的重力与弹性绳对运动员的拉力大小相等；C点处是蹦极运动员到达的最低点。（整个过程忽略空气阻力，弹性绳的自重不计）从O点到A点的过程中，运动员的机械能____________（选填“增大”“减小”“不变”或“先增大后减小”）。从A点到C点的过程中，弹性绳的弹性势能____________（选填“增大”“减小”“不变”或“先增大减小”，下同）；运动员的动能__________。
【答案】 不变 增大 先增大后减小
【详解】
[1]从O点到A点，运动员下落得越来越快，其重力势能转化为动能，由于不计空气阻力，所以运动员的机械能不变。
[2]在从A点至C点的过程中，绳子伸长，弹性势能增大，这是由运动员的动能和重力势能转化为绳的弹性势能的。
[3]A点到B点的过程中，重力大于弹性绳对运动员拉力，因此速度越来越大，动能越来越大，到达B点，速度最大，动能最大；从B点到C点的过程中，重力小于弹性绳对运动员拉力，因此运动员做减速运动，动能越来越小，到达C点，速度为0，动能变为0，所以从A点到C点的过程中，运动员的动能先增大后减小。
8．（2022·江苏泰州·中考真题）引体向上是泰州市体育学业水平测试项目，如图，臂力小的小明情助弹力带进行训练、他用脚蹬弹力带，弹力带对他施加一个向上的力。随着小明身体上升，弹力带对他向上的力的大小变化情况是______；在此过程中，弹力带的______能转化为小明的重力势能，其实质是弹力带对他做功的过程。
【答案】 不断变小 弹性势
【详解】
[1]随着小明身体上升，弹力带的形变不断变小，对他向上的弹力不断变小。
[2]随着小明身体上升，弹力对他做功，弹力带弹性势能变小，小明的质量不变，高度升高，重力势能变大，弹力带将弹性势能转化为小明的机械能。
9．（2022·广东·中考真题）图甲中过山车从A点出发，先后经过B、C、D、E点。图乙是过山车在B、C，D、E点的动能和重力势能大小的示意图，则过山车的动能在___________点最大，B点重力势能的大小___________E点动能的大小。在这个过程中，过山车的机械能是___________（选填“变化”或“不变”）的。
【答案】 C 等于 变化
【详解】
（1）[1]过山车在B点重力势能最大，在下降的过程中，重力势能转化为动能，再加上之前前进的动能，所以在C点动能最大。
[2]由图乙可知，B点的重力势能与E点的动能大小在一个水平线上。所以大小相等。
[3]因为有摩擦以及空气阻力的原因，一部分机械能转化为内能，所以过山车的机械能是变化的。
10．（2022·广西玉林·中考真题）如图1所示是“探究物体的动能跟哪些因素有关”的实验，将小钢球从高度为的同一斜面上由静止开始滚下，推动同一木块在水平面向前移动一段距离后停下。先后完成甲、乙、丙所示的三组实验。
（1）小钢球在滚下斜面的过程中，其动能大小是通过________（选填“高度”或“距离”）大小来反映的；
（2）分析比较甲和乙两组实验可得，物体质量相同时，速度越大，动能越________；
（3）分析比较________两组实验可得，物体速度相同时，质量越大，动能越大；
（4）综合上述可知，如图2所示的交通标志牌是交通管理部门对不同车型设定不同的最高________；
（5）在实验中，若增大水平面的粗糙程度，则木块移动的距离将________（选填“增大”、“不变”或“减小”）。
【答案】 距离s 大 甲、丙 速度 减小
【详解】
（1）[1]小钢球从斜面滚下过程中，其动能大小是通过小木块移动距离s的大小来反映的，小木块移动距离越大，说明小钢球的动能越大。
（2）[2]分析比较甲和乙两组实验可知，小球的质量相同，而小球在斜面上释放时的高度不同，甲图中小球释放时的高度大，到达水平面时的速度大，推动木块滑行的距离远，故可得出结论：物体质量相同时，速度越大，动能越大。
（3）[3]探究动能大小与质量的关系，保持速度相同，钢球的质量不同，故分析比较甲、丙两组实验可得出物体的动能与质量的关系。
（4）[4]图2所示的交通标志牌是交通管理部门对不同车型设定的最高速度，质量越大的车，限速越低。
（5）[5]在实验中，若增大水平面的粗糙程度，木块受到的阻力增大，则木块移动的距离将减小。
11．（2022·贵州贵阳·中考真题）“十次事故九次快”说明汽车超速会带来危害，汽车“多拉快跑”更是追尾事故中的罪魁祸首，超速与超载严重危害了道路交通安全。
小明通过实验探究货车超速与超载在追尾事故中的危害，用到的器材有：小车（模拟货车）、木块（模拟被追尾车辆）、砝码若干、坡度固定的斜面。将小车从如图甲所示的A处自由释放，小车在水平面上运动一段距离s0后停止，s0可视为刹车后运动的距离。将木块静置于小车右侧所在的位置B处，表明符合核载量并在限速内的货车不会对前车追尾。
请回答下列问题：
（1）探究货车超速的危害：如图乙所示，木块置于B处，小车由斜面顶端释放，撞击木块并与木块共同运动一段距离s1，这表明货车超速___________（选填“会”或“不会”）产生追尾的危害。本实验可用木块运动的___________反映追尾的危害程度；
（2）探究货车超载的危害：如图丙所示，木块置于B处，将砝码固定在小车上，仍从A处释放小车，观察小车的运动情况。逐次增加砝码个数重复实验，发现小车在水平面上运动的距离几乎都为s0，均未与木块撞击。小明猜想：小车每次到达斜面底端时，虽其动能随___________的逐次增大而增大，但仍未追尾，原因可能是小车此时___________还不够大；
（3）由（2）问中的实验看出小车超载几乎不会追尾前车，但生活中货车超载引起的追尾事故却频频发生。请你在上述实验的基础上再设计一步实验操作（木块仍置于B处），证明货车追尾前车会因超载带来危害；
①操作：___________；
②请你对可能产生的现象进行合理预设，并指出仅因超载造成追尾的危害程度在实验结果中是如何体现的？___________。
【答案】 会 距离 质量 速度 见详解 见详解
【详解】
（1）[1]小车由斜面顶端释放，撞击木块并与木块共同运动一段距离s1，说明速度越大的物体具有动能越大，动能过大的货车会造成追尾事故。
[2]危害程度不能直观体现，只能运用转换法，用木块被撞击的距离间接体现。
（2）[3]逐次增加砝码个数重复实验，增加砝码质量越大，造成小车的动能越大。
[4]影响动能的因素除了质量，还有速度，所以考虑可能是速度还不够大。
（3）[5]将装有砝码的小车放在斜面顶端释放，观察木块被撞击后运动的距离。
[6]若木块运动的距离比乙图中木块运动的距离更远，则木块两次运动距离之差即可体现仅因超载带来的危害程度。
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