1、课时训练(十五)机械能(限时：60分钟)|基础过关|1.2019下城一模如图WK15-1所示，无人机在空中匀速上升时，不断增加的能量是()图WK15-1A.动能B.动能、重力势能C.重力势能、机械能D.动能、重力势能、机械能2.2019深圳如图WK15-2所示，弧形轨道ab段光滑，bc段粗糙，小球从a点经最低点b运动至c点.下列分析正确的是()图WK15-2A.从a点到b点的过程中，小球动能转化为重力势能B.经过b点时，小球动能最大C.从b点到c点的过程中，小球动能增大D.从a点到c点的过程中，小球机械能守恒3.我们知道，动能的大小与物体的质量、速度有关，那么，哪个因素对动能的影响更大呢?对下
2、表中数据进行分析，能初步得出：对动能的影响更大.物体动能抛出去的篮球 约30 J行走的牛约60 J百米冲刺时的运动员约4000 J4.2019武威迄今为止，我国已发射40余颗北斗导航卫星.若某卫星沿椭圆轨道绕地球运行，如图WK15-3所示，则卫星从远地点向近地点运行的过程中，能转化为能.图WK15-35.如图WK15-4所示是运动员在乒乓球比赛中，高抛发球时的情景.不计空气阻力，请你回答下列问题：(1)在乒乓球上升的过程中，乒乓球的能量是如何转化的?其机械能如何变化?(2)乒乓球运动到最高点时，是否处于平衡状态?请说明理由.图WK15-46.在“探究动能和重力势能相互转化”的实验中，采用如图W
3、K15-5所示的实验装置.用细线把一个质量为m的小球悬挂起来，将小球从位置B拉到位置A，由静止释放小球，观察小球从ABC的过程中高度和速度的变化，并测出了小球在A、B、C三个位置时动能和重力势能的值.从而分析这一过程中动能和重力势能之间的转化，数据如下表所示.图WK15-5运动过程或位置AABBBCC动能Ek/J0增加4.98减少0重力势能Ep/J5.00减少0增加4.97(1)小球在图中的C位置，受到个力的作用.(2)从实验中可以看出，小球从AB的过程中速度不断增加，高度不断降低，这个过程中重力势能逐渐转化为，在能量的转化过程中，机械能在逐渐减少，这主要是小球受到造成的.(3)在实验中，如果
4、换用质量为2m的小球，其他条件不变，那么，小球到达B位置时的机械能(选填“大于”“小于”或“等于”)质量为m的小球到达B位置时的机械能.7.2018金华相关资料表明，大部分重大交通事故都是因为汽车超载、超速造成的.兴趣小组决定对超载、超速问题进行一次模拟探究，经过讨论后认为，可以用小球作为理想模型，代替汽车作为研究对象.如图WK15-6所示，将小球从高度为h的同一斜面上由静止开始滚下，推动同一小木块向前移动一段距离s后停下来.完成甲、乙、丙三次实验，其中h1=h3h2，mA=mBmC.图WK15-6(1)把小球放在同一高度由静止开始沿斜面滚下是为了控制相同.(2)实验中超载、超速带来的危害程度
5、用表示.(3)探究超载带来的危害时，选择甲、乙、丙三次实验中的进行比较.(4)为比较超载、超速带来的危害程度，兴趣小组利用上述器材进行了定量研究.得到数据如下表：小球质量/克高度/厘米木块移动的距离/厘米A10510B20518C30529D101038E101586请根据上表数据分析，货车超载20%与超速20%两者相比，潜在危害较大的是.|走进重高|1.2018富阳一模如图WK15-7所示，轨道ABC光滑，弹簧固定在水平轨道末端，小球从A处由静止滚下，撞击弹簧，至弹簧压缩程度最大.在这个过程中，机械能变化的情况是()图WK15-7A.重力势能动能B.重力势能动能弹性势能C.重力势能动能弹性势
6、能动能重力势能D.小球的机械能不断减小2.(多选)2018上城一模2018年2月13日，刘佳宇在平昌冬奥会单板滑雪女子U形场地赛首获该项目奥运奖牌.场地为半圆形轨道(如图WK15-8所示)，她以一定的速度从A点向下俯冲，经轨道达到最高点E，图中“”代表刘佳宇在不同时刻的位置，不计摩擦力和空气阻力，则()图WK15-8A.A点的机械能小于E点的机械能B.B点的动能等于D点的动能C.A点到C点重力做功，动能增加D.C点到E点机械能都转化为内能3.2019上城一模弹跳杆运动是一项广受欢迎的运动.其结构如图WK15-9甲所示，图乙是小金玩弹跳杆时由最低位置上升到最高位置的过程，其中b是弹簧处在原长的状
7、态，针对此过程的分析正确的是()图WK15-9A.ab，小金的机械能不断增加，在b时动能最大B.bc，弹簧的弹性势能转化为小金的重力势能C.在a状态时弹簧的弹性势能最大D.在c状态时小金的机械能达到最大4.2019安徽如图WK15-10所示，在光滑的水平台面上，一轻弹簧左端固定，右端连接一金属小球，O点是弹簧保持原长时小球的位置.压缩弹簧使小球至A位置，然后释放小球，小球就在AB间做往复运动(已知AO=OB).小球从A位置运动到B位置的过程中(空气阻力不计)，下列判断正确的是()图WK15-10A.小球的动能不断增加B.弹簧的弹性势能不断减少C.小球运动到O点时的动能与此时弹簧的弹性势能相等D
8、.在任一位置弹簧的弹性势能和小球的动能之和保持不变5.2018衢州在探究阻力对物体运动的影响时，让同一小车每次都从同一斜面的同一位置由静止滑下，使小车分别在毛巾、棉布和木板上运动直至静止，小车运动的距离如图WK15-11所示.下列说法正确的是()图WK15-11A.小车在毛巾上运动的距离最短，所以它消耗的机械能最少B.小车在木板上运动的距离最长，所以它消耗的动能最多C.小车在毛巾、棉布和木板上运动的距离不同，但每次小车获得的内能相同D.小车在毛巾、棉布和木板上运动的距离不同，但每次小车克服阻力所做的功相同6.2019湖州打网球已成为我国青少年喜欢的体育运动项目，如图WK15-12甲为快速飞行的
9、网球遇到迎面而来的球拍时的三个瞬间，图乙为用频闪相机拍摄的网球离开球拍后在空中飞行过程的照片.图WK15-12(1)网球遇到球拍时，网球和球拍都变形了，这说明 (写两点).(2)网球遇到球拍后的某一瞬间，网球的速度刚好变为零，则该瞬间网球所受的力是否平衡? .(3)网球表面比较粗糙，在空中飞行时所受空气阻力不可忽略.图乙中，网球从A点经过最高点B飞行到C点的过程中，下列说法正确的是.A、B、C三点中，网球在A点时机械能最大位于最高点B点时，网球的动能为零在该飞行过程中，网球的势能先增大后减小7.2019咸宁甲、乙是两个完全相同的网球.如图WK15-13所示，在同一高度同时以大小相等的速度，将甲
10、球竖直向下抛出、乙球竖直向上抛出，不计空气阻力.抛出时两球机械能(选填“相等”或“不相等”)；从抛出到落地前的运动过程中，甲球的动能(选填“增大”“不变”或“减小”)，乙球的机械能(选填“增大”“先增大后减小”“不变”或“减小”).图WK15-138.如图WK15-14所示是某研究小组精心设计的一种机械，高处的水通过左侧的管道向下流动，水流冲击叶片，叶片的转动带动砂轮转动，就可以打磨需要的工件，同时叶片的转动带动右侧的抽水器将水从低处抽到高处，继续向下流动，从而实现永不停歇.你认为这种机械是否能够一直工作下去，请说明原因.图WK15-149.光滑斜面甲与水平面AB平滑连接.从斜面甲高H处静止释
11、放小球，小球运动到B点静止，如图WK15-15所示.在水平面AB上的C点平滑拼接另一光滑斜面乙，已知AB=3AC，如图.回答下列问题(1)如果小球从斜面甲高H处由静止释放，说出小球在斜面乙到达的最大高度h与H的数量关系及理由.(2)要使小球在斜面乙上到达的最大高度变为2h，小球应在斜面甲上多高处静止释放并说明理由.图WK15-1510.图WK15-16甲是小丽探究动能大小与速度关系时的实验情景：斜面上有两平行轨道，将两个小球、从轨道上由静止释放，与放置在水平木板上的两个相同木块、发生碰撞，两个木块初始位置到斜面底端的距离相等.图WK15-16(1)为完成实验，应使两个质量的小球从轨道上高度由静
12、止释放.(均选填“相同”或“不同”)(2)由图甲情景可知，碰撞木块前的瞬间，小球的动能较大；两木块通过A、B两点时所受的滑动摩擦力大小分别为fA、fB，则fAfB；滑行中，木块的动能转化为能.(3)图乙是某次实验时的情景：将两小球从图中E、F处由静止释放，最终木块从水平木板的右端滑出，小丽用质量更大的木块替换木块后继续此次实验，将两小球仍从图中E、F处由静止释放，木块未滑出木板.小丽的实验改进有一处遗漏，它是 .11.在探究物体的重力势能与什么因素有关时，小雨提出了如下猜想：猜想一：物体的重力势能可能与物体的质量有关；猜想二：物体的重力势能可能与物体所处的高度有关.为此他设计了如图WK15-1
13、7甲所示的实验装置.将两端开口、长约1 m、粗细均匀的圆柱形玻璃管竖直固定在铁架台上，将粗细适宜的圆柱形泡沫塑料块置于玻璃管内O点处(塑料块与玻璃管内壁有适量的摩擦)；其他器材还有：刻度尺、一组系有细线的质量不等的钩码、用于调整泡沫塑料块回到O点位置的木棒(如图乙所示).图WK15-17请你帮助小雨回答下列问题：(1)探究“猜想一”时，应使用质量(选填“相同”或“不同”)的钩码从(选填“相同”或“不同”)的高度在玻璃管内由静止下落，去冲击O点的泡沫塑料块，然后用刻度尺分别测量，从而比较出重力势能的大小.(2)设计出探究“猜想二”的实验数据记录表格.12.已知物体的重力势能表达式为Ep=mgh，
14、动能表达式为Ek=12mv2；其中m为物体的质量，h为物体距离水平地面的高度，v为物体的运动速度，g取10 N/kg.如图WK15-18所示，将一质量为0.4 kg的物体从距离地面1.5 m的高度沿水平方向以2 m/s的速度抛出.不计空气阻力，物体从被抛出到落地的瞬间，整个过程中机械能守恒.求：(1)物体被抛出时的重力势能Ep和动能Ek1.(2)物体从被抛出点至落地的过程中，其重力所做的功W.(3)物体落地前瞬间的动能Ek2.图WK15-18【参考答案】基础过关1.C2.B3.速度4.重力势动5.(1)在乒乓球上升的过程中，乒乓球的动能转化为重力势能，机械能不变.(2)乒乓球运动到最高点时，处
15、于非平衡状态.因为乒乓球此时只受到重力作用，受力不平衡，所以处于非平衡状态.6.(1)2(2)动能空气阻力(3)大于7.(1)速度(2)小木块移动的距离s(3)甲、丙(4)超速20%走进重高1.B2.BC3.C4.D解析由题知，O点是弹簧保持原长时小球的位置，则AO段弹簧处于压缩状态，OB段弹簧处于拉伸状态；小球从A运动到O的过程中，弹簧逐渐恢复原状，形变程度变小，弹性势能变小，小球所受弹力方向向右，速度不断增大，动能变大，此过程中弹性势能转化为动能；到达O点时，弹簧恢复原长，弹性势能为零，小球所受弹力为零，此时速度最大，动能最大；小球从O运动到B的过程中，弹簧被拉长，形变程度变大，弹性势能变
16、大，此时小球所受弹力方向向左，速度不断减小，动能变小，此过程中动能转化为弹性势能；则小球从A位置运动到B位置的过程中，小球的动能先增加后减少，故A错误.由以上分析知，小球从A位置运动到B位置的过程中，弹簧的弹性势能先减少后增大，故B错误.由以上分析知，小球运动到O点时的动能(最大)与此时弹簧的弹性势能(为零)不相等，故C错误.水平台面光滑，且AO=OB，说明没有机械能转化为内能，小球和弹簧组成的整体机械能守恒，所以在任一位置弹簧的弹性势能和小球的动能之和保持不变，故D正确.5.D6.(1)力能使物体发生形变；力的作用是相互的(2)否(3)7.相等增大不变8.由能量守恒定律可知，此机械工作过程中
17、会不断克服摩擦做功，高处的水具有的部分机械能转化为内能，无法将等量的水从低处抽到高处，最终高处的水将流尽，机械停止工作，因此这种机械根本不会实现永不停歇.9.(1)由题图知，小球从释放点到B点静止的过程中，减少的机械能等于在水平面AB上由于摩擦而损耗的机械能.因为AB=3AC，所以在AC段损耗的机械能是AB段的13，所以小球在乙斜面上时的机械能比在甲斜面上时的机械能少13，由于在乙斜面上达到最大高度h时，机械能全部转化为重力势能，而在甲斜面上H处的重力势能等于在斜面上的机械能，所以小球在乙斜面上达到最大高度h时的重力势能为小球在甲斜面上H处的重力势能的23，故上升高度h=2H3.(2)使小球在
18、斜面乙上升高度为2h，即4H3，因为小球在AC段损耗的机械能与第一次相同，即损耗H3高度的机械能，所以释放高度是5H3.10.(1)相同不同(2)=内(3)没有将木块也更换为与木块相同的木块11.(1)不同相同泡沫塑料块下移的距离(2)如表所示实验次数钩码的质量/g钩码下落的高度/cm泡沫塑料块下移的距离/cm12312.解：(1)重力势能Ep=mgh=0.4 kg10 N/kg1.5 m=6 J.动能Ek1=12mv12=120.4 kg(2 m/s)2=0.8 J.(2)重力做功W=mgh=0.6 kg10 N/kg1.5 m=6 J.(3)落地前瞬间的动能Ek2=Ek1+W=0.8 J+6 J=6.8 J.
