1、第 4 节机械能及其转化 一填空题（共 7 小题）1（2019呼伦贝尔）中国“嫦蛾四号”探测器，于 2019 年 1 月 3 号 10 时 26 分在月球背面首次成功着陆，这是中国探月事业的一大进步。“嫦娥四号”探测器被发射升空离开地面的过程中，机械能将 （选填“变大“变小”或“不变”）；运载火箭中的燃料燃烧释放的 能转化为探测器的机械能。【解析】“嫦娥四号”探测器被发射升空离开地面的过程中，高度增加、速度增加，重力势能和动能都变大，故机械能变大；运载火箭中的燃料燃烧释放内能，内能再转化为探测器的机械能。故答案为：变大；内。2（2019武威）迄今为止，我国已发射 40 余颗北斗导航卫星。若某卫
2、星沿椭圆轨道绕地球运行，如图所示，则卫星从远地点向近地点运行的过程中，能转化为 能。【解析】卫星从远地点向近地点运行的过程中，其质量不变，相对高度降低，则势能减小；同时速度增大，动能增大，是重力势能转化为动能。故答案为：重力势；动。3（2019 秋兰州）滚摆在上升的过程中 能转化为 能；滚摆每次上升的最大高度逐渐减小，这说明滚摆的机械能 （守恒、不守恒）。【解析】滚摆沿着悬线向上运动的过程中，质量不变，高度增大，速度减小，故重力势能增加，动能减小；说明动能转化为了重力势能；滚摆到最低点后又上升，每次上升的高度逐渐减小，说明存在阻力，故机械能减小，即机械能不守恒。故答案为：动；重力势；不守恒。4
3、（2019宿迁）会荡秋千的人，不用别人帮助，就能把秋千荡得很高。做法是：当人从高处向下摆时，身体由直立变为下蹲，此过程降低重心高度，将更多的重力势能转化为 能；而从最低点向上摆时，用力将身体由下蹲变为直立，此过程克服身体重力做功，增加了 能。如此循环往复，机械能越积越多，秋千就越荡越高。【解析】由题意可知，当人从高处向下摆时，身体由直立变为下蹲，此过程降低重心高度，可以获得更大的速度，将更多的重力势能转化为动能；而从最低点向上摆时，用力将身体由下蹲变为直立，此过程克服身体重力做功，此时高度增加，重力势能增大，从而增加了机械（重力势）能。故答案为：动；机械（重力势）。5（2019 秋南昌县）跳伞
4、运动员在空中匀速下落时，其机械能 减小；扫地车在平直的路面上匀速前进并将地面上的落叶吸入车内，此过程中，扫地车的动能 增大（均选填“增大”“减小”或“不变”）。【解析】跳伞运动员在空中匀速下落时，由于速度和质量不变，故其动能不变，但由于高度变小，使重力势能变小，故其机械能减小。扫地车在平直的路面上匀速前进并将地面上的落叶吸入车内，此过程中，由于车的质量变大，故扫地车的动能增大。故答案为：减小；增大。6中国“嫦蛾四号”探测器，于 2019 年 1 月 3 号 10 时 26 分在月球背面首次成功着陆，这是中国探月事业的一大进步。“嫦娥四号”探测器被发射升空离开地面的过程中，机械能将 （选填“变大
5、”“变小”或“不变）【解析】“嫦娥四号”探测器被发射升空离开地面的过程中，高度增加、速度增加，重力势能和动能都变大，故机械能变大。故答案为：变大。7在城市街道上，常会看到洒水车一边播放着优美的乐曲，一边向道路上洒水。如图所示，一辆在水平路面上匀速行驶的洒水车正在洒水作业，该洒水车的机械能 ；所受摩擦力将 ，理由是 。（前两空均选填“增大”“减小”或“不变”）【解析】（1）一辆在水平路面上匀速行驶的洒水车正在洒水作业，水的质量减小、速度不变，动能减小，重力势能减小；机械能等于动能和势能之和，所以机械能减小。（2）影响滑动摩擦力的因素为压力与接触面的粗糙程度有关，水的质量减小，对地面的压力减小，摩
6、擦力减小。故答案为：减小；减小；车对路面的压力减小。二选择题（共 10 小题）8（2019长沙）下列有关机械能及其转化的说法正确的是（）A弯弓射箭，箭的动能转化为弓的弹性势能 B拦河大坝使上游的水位升高，提高了水的重力势能 C蹦床运动员从高处落下，其动能转化为重力势能 D人造卫星从近地点飞向远地点时势能减小，动能增大【解析】A、弯弓射箭，弓的弹性势能转化为箭的动能，故 A 错误；B、拦河大坝使上游的水位升高，水量增大，提高了水的重力势能，故 B 正确；C、蹦床运动员从高处落下，其重力势能转化为动能，故 C 错误；D、人造卫星从近地点飞向远地点时，速度减小，相对高度增加，则动能减小，势能增大，故
7、 D错误。故选：B。9人造卫星沿椭圆轨道绕地球运行，如图所示。当卫星从近地点向远地点运动时，它的（）A速度增大 B势能减小 C势能增大 D机械能增大【解析】卫星在运动的过程中，机械能是守恒的；卫星从近地点向远地点运动时，高度增加，势能变大，速度减小，动能减小，动能逐渐转化为势能。故选：C。10地面上一定高度的雨滴，在其匀速下落过程中，下列说法正确的是（）A雨滴的机械能保持不变 B雨滴只受到重力的作用 C雨滴的重力势能转化为动能 D雨滴的重力势能转化为内能【解析】A、雨滴下落过程中，雨滴质量不变，速度不变，动能不变；雨滴高度减小，重力势能变小；机械能等于动能与势能的和，所以机械能变小，故 A 错
8、误。B、因为雨滴匀速下落，受力平衡，除了受到重力外，还受到空气的阻力，故 B 错误；C、雨滴匀速下落过程中重力势能减小，动能不变，因此不存在重力势能和动能之间的转化，故 C错误；D、雨滴下落过程中，克服空气的摩擦做功，机械能转化为内能，由于动能不变，故雨滴的重力势能转化为内能，故 D 正确。故选：D。11（2019抚顺）如图所示为跳水运动员踏板起跳时的情景。下列说法正确的是（）A运动员对跳板的压力与跳板对运动员的支持力是相互作用力 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运动员在空中下落过程中没有力对其做功【解析】A、运动员对跳板的压力和跳板对
9、运动员的支持力，大小相等、方向相反、作用在同一直线上，作用在不同物体上，因此二力是一对相互作用力，故 A 正确；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，重力做了功，故 D错误；故选：A。12（2019宜昌）如图所示，过山车是一项惊险刺激的游戏项目，下列关于过山车的机械能说法正确的是（）A刚开始过山车匀速被拉升时，机械能不变 B过山车向下俯冲时，重力势能转化为动能 C通过环形轨道最高点时
10、，重力势能最大，动能为 0 D过山车在运行过程中机械能守恒【解析】A、刚开始过山车匀速被拉升时，质量不变，速度不变，高度增加，故动能不变，重力势能变大，而机械能等于动能与重力势能之和，所以机械能变大，故 A 错误；B、过山车向下俯冲时，质量不变，高度降低、速度变大，所以重力势能变小，动能变大，重力势能转化为动能，故 B 正确；C、通过环形轨道最高点时，高度最大，重力势能最大，但此时其在水平方向上速度不为零，此时动能不为零，故 C 错误；D、过山车在运行过程中需要克服空气阻力和摩擦阻力做功，会有一部分机械能转化为内能，所以机械能变小，即机械能不守恒，故 D 错误。故选：B。13如图所示，运动中的
11、物体弹性势能转化为动能的是（）A秋千荡向高处 B发条带动指针转动 C流星从天而降 D手枪将子弹射出【解析】A、秋千荡向高处的过程中，质量不变，速度变小，动能减小，高度升高，势能变大。故为动能转化为势能，不符合题意；B、钟表里的发条带动指针转动是由弹性势能变成了动能，符合题意；C、流星从天而降的过程中，重力势能转化为动能。不符合题意；D、枪膛内燃气膨胀将子弹射出，燃气对子弹做功，是将燃气的内能转化为子弹的机械能。不符合题意。故选：B。14（2019鄂尔多斯）2019 年 6 月 5 日长征 11 号运载火箭，以“一箭七星”的方式将卫星送入预定轨道，填补了我国运载火箭海上发射的空白。下列说法，正确
12、的是（）A长征 11 号发射过程中，其动能转化为重力势能 B地球同步卫星进入轨道后相对于地面是静止的 C火箭加速升空时，气体对火箭的力大于火箭对气体的力 D长征 11 号全长近 21m，重 58t，起飞推力为 120t【解析】A、火箭发射过程中，速度增大，高度增大，则动能和重力势能都增大，所以不是动能转化为重力势能，故 A 错误；B、地球同步卫星进入轨道后相对于地面是静止的；故 B 正确；C、火箭加速升空时，气体对火箭的力和火箭对气体的力是一对相互作用力，相互作用力的大小相等，所以气体对火箭的力等于火箭对气体的力，故 C 错误；D、重力和推力的单位都是 N，不是 t，即所给数据的单位有错，故
13、D 错误。故选：B。15（2019南通）如图，轻质弹簧竖直放置，下端固定于地面，上端位于 O 点时弹簧恰好不发生形变。现将一小球放在弹簧上端，再用力向下把小球压至图中 A 位置后由静止释放，小球将竖直向上运动并脱离弹簧，不计空气阻力，则小球（）A运动至最高点时，受平衡力作用 B被释放瞬间，所受重力大于弹簧弹力 C从 A 点向上运动过程中，速度先增大后减小 D从 O 点向上运动过程中，重力势能转化为动能【解析】A、不计空气阻力，小球在最高点时只受重力作用，不是平衡状态，故 A 错误；B、小球被释放后沿竖直方向加速向上运动，故释放瞬间，所受重力小于弹簧弹力。故 B 错误；C、不计空气阻力，小球在从
14、 A 点向上运动到 O 点的过程中，受到两个力的作用，一个是竖直向下的重力，一个是竖直向上的弹力，开始向上运动时，弹力大于重力，小球所受合力方向向上，速度不断增大；当弹力小于重力时，其所受合力方向向下，速度不断变小。当离开 O 点后，小球只受重力作用，力的方向与小球运动方向相反，速度继续减小。故其速度先增大后减小，故 C 正确；D、从 O 点向上运动过程中，小球的质量不变，速度变小，同时高度升高，故动能减小，重力势能增加，所以动能转化为重力势能。故 D 错误。故选：C。16（2019荆州）如图，粗糙水平面 AB 与光滑斜面 BC 平滑连接，弹簧左端固定。小木块 P 被压缩的弹簧弹出并冲上斜面
15、BC 的过程中（空气阻力忽略不计），下列说法正确的是（）A在弹簧恢复原状的过程中，弹簧的弹性势能全部转化为小木块 P 的动能 B小木块 P 离开弹簧后在粗糙水平面 AB 上滑行时机械能守恒 C小木块 P 在斜面上向上运动时，动能减小，重力势能增加 D小木块 P 运动到最高点时处于平衡状态【解析】A、在弹簧恢复原状的过程中，弹簧的形变程度变小，弹性势能变小。木块的速度变大，动能变大，同时因为水平面 AB 粗糙，木块需要克服摩擦力做功，内能变大，故弹簧的弹性势能一部分转化为小木块 P 的动能，一部分转化为木块的内能。故 A 错误；B、小木块 P 离开弹簧后在粗糙水平面 AB 上滑行时，需要克服摩擦
16、力做功，一部分机械能转化为内能，所以机械能减小。故 B 错误；C、小木块 P 在斜面上向上运动时，高度增加，重力势能变大，因为斜面 BC 光滑，且空气阻力忽略不计，所以机械能守恒，故动能减小，故 C 正确；D、因为斜面 BC 光滑，故木块不受摩擦力作用，若空气阻力忽略不计，小木块 P 运动到最高点时受到垂直于斜面向上的支持力和竖直向下的重力作用，这两个力不在一条直线上，不属于平衡力，所以木块处于非平衡状态，故 D 错误。故选：C。17（2019深圳）如图，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（）A从 a 到 b 的过程中，小球动能转
17、化为重力势能 B经过 b 点时，小球动能最大 C从 b 到 c 的过程中，小球动能增大 D从 a 到 c 的过程中，小球机械能守恒【解析】A、从 a 到 b 的过程中，小球质量不变，高度降低，速度变大，故重力势能减少，动能增大，属于重力势能转化为动能，故 A 错误；B、小球从 a 运动到 b 动能增大；从 b 运动到 c 动能减小，则在 b 点处小球动能最大，故 B 正确；C、小球从 b 到 c 的过程中，高度增加，同时克服摩擦力做功，速度减小，则小球的动能减小，故 C 错误；D、bc 段弧形轨道粗糙，因此小球在 bc 段运动时会克服摩擦力做功，会有一部分机械能转化为内能，则机械能会减小，故
18、D 错误；故选：B。三实验探究题（共 2 小题）18为了研究动能和势能之间能否相互转化，小明同学做了如下的两个实验，单摆在竖直平面内左右摆动如图所示，滚摆在竖直平面内上下往复运动如图所示。请回答（1）滚摆从最低点摆到最高点的过程中，是 转化为重力势能。（2）这两个实验可以说明：。【解析】1）滚摆从最低点摆到最高点的过程中，其质量不变，高度变大，故其重力势能增大，同时其速度变小，故其动能变小，所以该过程是将动能转化为重力势能的过程；（2）这两个实验可以说明的同一个物理问题是：动能和重力势能是相互转化的。故答案为：（1）动能；（2）动能和重力势能可以相互转化。19在探究“动能和重力势能相互转化”的
19、实验中，采用如图所示的实验装置。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 的过程中的高度和速度的变化，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，数据如表所示。运动过程或位置 A AB B BC C 动能 Ek（J）0 增加 4.98 减少 0 重力势能 EP（J）5.00 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 ，高度不断降低，这个过程中是 能逐渐转化为 能；在能量转化的过程中，机械
20、能在逐渐减少，这主要是小球由于受到 造成的。（3）在实验中，如果换用质量为 2m 的小球，其他条件不变。那么，小球到达 B 位置时的机械能 质量为 m 的小球到达 B 位置时的机械能（选填“大于”、“小于”或“等于”）。【解析】（1）小球在图中的 C 位置，受到重力、细绳对它的拉力，共两个力的作用。（2）小球从 AB 的过程中速度不断增加，高度不断降低，这个过程中是重力势能逐渐转化为动能；在能量转化的过程中，由于受到空气阻力的作用，机械能在逐渐减少。（3）在实验中，如果换用质量为 2m 的小球，其他条件不变，那么，由于小球的质量与重力势能都与质量有关，小球开始时的重力势能大，所以到达 B 位置时的动能也大，即小球到达 B 位置时的机械能大于质量为 1m 的小球到达 B 位置时的机械能。故答案为：（1）2；（2）增加；重力势；动；空气阻力；（3）大于。
