第十七讲机械能和内能.docx

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第十七讲机械能和内能

南京学大教育专修学校2012年中考物理全攻略（考点扫描+经典例题+课堂练习+专题训练）（十七）——机械能及其转化（附答案）

一．考点扫描

◎

能量

考点一机械能

1．物体______对外做功，表示这个物体具有能量．一个物体能够做功，并不一定正在做功．挂在树上的苹果，没有做功，但只要掉下来就能做功，所以它具有能．

2．物体由于_____而具有的能叫动能．物体的动能与质量和运动速度有关．质量相同，速度越大，动能_____；速度相同，质量越大，动能_____。

3．物体由于_______而具有的能叫重力势能．重力势能的大小与质量和被举高度有关，质量相同，高度越大，重力势能______；高度相同，质量越大，重力势能_____。

4．物体由于发生了__________而具有的能叫弹性势能，物体发生_____________越大，弹性势能越大．重力势能和弹性势能统称为势能．

考点二机械能及其转化

5．_____和_____统称为机械能，动能和势能可以相互转化，在只有_____和_____相互转化时，机械能的总量_____。

6．能量既不会消灭，也不会创生，它只会从一种形式_____为另一种形式，或者从一个物体_____到另一个物体，而在_____和_______过程中，能量的总量_________，这就是能量守恒定律．

二．经典例题

例1.（2011·聊城）聊城市为了杀灭美国白蛾调动了直升飞机，在灾区上空喷洒生物农药，飞机在某一高度水平匀速飞行喷洒农药过程中，飞机的（　　）

A．动能减小，重力势能减小B．动能不变，重力势能不变

C．动能减小，重力势能不变D．动能不变，重力势能减小

解析：

物体的动能与物体的质量及物体的速度有关，质量越大，速度越大，物体的动能就越大；重力势能与物体的质量和高度有关，质量越大，提升的高度越大，物体的重力势能就越大．飞机在某一高度水平匀速飞行时，飞机的高度和速度都不变，但喷洒农药后，飞机的质量变小，所以飞机的动能和势能都减小．本题答案为A.

答案：

A

例2.（2011·滨州）在“学习机械能及其转化”时，“想想做做”栏目提供了如图所示的情景，用绳子把一个铁锁悬挂起来．把铁锁拿近自己的鼻子，稳定后松开手．头保持不动，锁向前摆去又摆回来．下列说法正确的是（　　）

A．铁锁在摆动的过程中机械能保持不变B．铁锁摆动到最低点时动能最小

C．铁锁在下降过程中，重力势能转化为动能D．铁锁在上升过程中，重力势能转化为动能

解析：

铁锁在摆动的过程中，由于摩擦阻力机械能会减小．在下降过程中位置越来越低，速度越来越大，重力势能转化为动能，最低点时铁锁速度达到最大；动能也最大．上升过程中铁锁位置越来越高，速度越来越小，动能转化为重力势能，故C项正确．

答案：

C

例3.（2010·梅州）下列过程中，物体的重力势能转化为动能的是（　　）

A．跳伞运动员在空中匀速下落的过程B．热气球上升的过程

C．汽车在水平路面上匀速行驶的过程D．铅球自由下落的过程

解析：

跳伞运动员匀速下落，动能不变，重力势能减小，热气球上升重力势能增大，是因为气球受到向上的浮力对其做功；汽车在水平公路上匀速行驶，速度、高度都不变，其动能和重力势能都不变；铅

球自由下落，重力势能减小，动能增大，重力势能转化为动能，因此选D.

答案：

D

例4.（2011·威海）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，则观察到的现象是________，产生此现象的原因是________．

解析：

向下滚动时罐子的重力势能转化为动能，并最终转化成罐子里橡皮筋的弹性势能，到达坡底时，橡皮筋的弹性势能又转化成动能，所以会向上滚动．

答案：

罐子从斜面滚下后又返回斜面　重力势能、动能和弹性势能的相互转化

例5.（2010·上海）质量相同的甲、乙两小车同时同地做匀速直线运动，它们运动的s－t图象，如图所示，由图象可知，甲小车（　　）

A．具有的惯性大B．所受合力大C．具有的动能大D．具有的势能大

解析：

根据图象，甲车速度是5m/s，乙车速是1m/s.甲、乙质量相等，惯性相同，都做匀速直线运动，所受合力都为0，又同时同地运动，重力势能相同，因此选C.

答案：

C

例6.（2010·临沂）如下图所示的单摆，小球在ab间往复摆动过程中，下列说法正确的是（　　）

A．小球在a点时的动能最大B．小球在b点时的动能最大

C．小球在c点时的动能最大D．小球由c到a的运动过程中，重力势能不断转化为动能

解析：

小球在a、b两点位置最高，重力势能最大、动能最小，在c点高度最低，重力势能最小、动能最大；小球由a（或b）到c的过程中重力势能不断转化为动能，小球由c到a（或b）的过程中动能不断转化为重力势能．

答案：

C

三．课堂练习

1.下列各物体中既具有动能又具有势能的是（）

A．在海上行驶的轮船B．高空中云彩里静止的小冰粒

C．空中飞行的子弹D．拉长的弹弓的橡皮条

2．如图所示，杂技表演者在离板后的上升过程中，她的（）

A．重大势能增大，动能减小B．重力势能增大，动能增大

C．重力势能减小，动能减小D．重力势能减小，动能增大

3.下图所示的四幅图中属于动能转化为重力势能的是（）

4.如图所示，AB、AC、AD是三个高度相同，长度不同的斜面，现有物体G先后从三个斜面顶端由静止开始无任何摩擦地沿斜面滑下，当它滑到斜面底端时的速度大小分别为v1、v2、v3，则下列说法正确的是（）

A．v1最大　　　　　B．v2最大C．v3最大　　　　　D．一样大

5.（2011·苏州）2011年3月11日，日本发生里氏9.0级地震所引发的大规模海啸，冲毁了建筑，卷走了村落，造成了大量人员伤亡．海啸具有极大破坏力的主要原因是海啸形成的海浪具有巨大的（）

A．电能　　　　　B．机械能C．核能D．内能

6.（2011·天津）滑雪运动员从山顶加速下滑的过程中，他的（）

A．重力势能增加，动能增加B．重力势能减少，动能减少

C．重力势能增加，动能减少D．重力势能减少，动能增加

7.（2011·山西）如图所示，“套圈”出手后，从a点到c点过程中（不计空气阻力），下列说法正确的是（）

A．“套圈”由a到b的过程中，动能逐渐增大

B．“套圈”在b点的机械能大于a点的机械能

C．“套圈”在b到c过程中，机械能逐渐变小

D．“套圈”由a到b再到c过程中，重力势能先变大后变小

8．下列过程中，将内能转化为机械能的是（）

A．汽油机的压缩冲程B．水蒸气顶起水壶盖的过程

C．小孩沿滑梯下滑的过程D．流星在大气层中穿行的过程

9..（2011·桂林）如图所示，质量为40g的金属小球从导轨的a处自由滑下，依次经过b处、c处，到达d处时恰好停下．在从a到b的过程中，重力做功为______J；在整个运动过程中，小球克服导轨摩擦消耗的机械能为______J.（g取10N/kg）

10.如图所示，忽略空气阻力，由空中A处释放的小球经过B、C两位置时具有相同的（　

A．速度　　　　　B．动能C．机械能　　　　D．重力势能

四．专题训练

一、选择题

1．（2010中考变式题）李白赋诗“飞流直下三千尺，疑是银河落九天”描述了瀑布的壮观，瀑布飞流而下时，水的（　　）

A．动能增加，重力势力增加B．动能减小，重力势能增加

C．动能减小，重力势能减小D．动能增加，重力势能减小

2．（2011·广州）跳远运动的几个阶段如图所示，则运动员（　　）

A．助跑阶段机械能不变B．起跳时机械能为零

C．经过最高点时动能最大D．经过最高点时重力势能最大

3．（2011·桂林）如图是小明在体育考试中测试“引体向上”时的示意图．关于“引体向上”，下列说法中正确的是（　　）

A．身体悬挂不动时，势能为零B．身体上升时，重力做功，势能减少

C．身体下降时，重力做功，势能增加D．身体上升时，克服重力做功，势能增加

4．（2011·广安）在一次参观中，外地游客丁先生从渠江公园乘电梯到思源广场，在电梯匀速上升的过程中，丁先生的（　　）

A．重力势能不断增大B．动能不断增大

C．机械能保持不变D．动能转化为重力势能

5．（2010中考变式题）如下图所示，是探究“动能的大小与什么因素有关”实验的示意图．小球从a处滚下，在c处与小木块碰撞，并与小木块共同运动到d处停下．下面的一些判断正确的是（　　）

A．从a到b，小球的势能不变，动能增大B．从b到c，小球的势能增大，动能增大

C．到达c处，小球的势能最小，动能最大D．到达d处，小球的动能为零，小木块的动能最大

6．（2012中考预测题）一架飞机在某灾区上空沿水平方向匀速飞行，向地面投放救灾物资．投下物资后，飞机的（　　）

A．动能不变，势能变小B．动能变小，势能不变C．动能和势能都变小D．动能和势能都不变

7．（2011·成都）2010年9月27日上午，成都地铁1号线一期工程首发仪式在天府广场举行．下图所示为一列正在减速进站的载有乘客的地铁，小李同学坐在该车的座位上．在进站过程中，以站台为参照物，对该列车和小李同学的叙述正确的是（　　）

A．小李同学的运动状态保持不变B．小李同学的动能不变

C．列车的运动状态保持不变D．列车的动能减小

8．（2012中考预测题）载人飞船完成各项任务后，在返回的过程中，返回舱进入大气层将通过一段黑障区，这一段时间飞船将“烧成”一个大火球，如图所示，而飞船内的宇航员和设备则安然无恙．下列说法正确的是（　　）

A．飞船“燃烧”是由于高速运动的飞船与大气层摩擦内能转化为机械能

B．飞船“燃烧”是由于高速运动的飞船与大气层摩擦机械能转化为内能

C．飞船“燃烧”是航天员为了消除太空细菌采取的高温消毒措施

D．飞船外壳上的烧蚀层先熔化后汽化，从而放出了大量的热保护了飞船

9．（2011·北京）（多选）小阳打排球，排球离开手后向上运动到一定高度又落回地面．不计空气阻力．关于排球离开手后的运动过程，下列说法中正确的是（　　）

A．排球在上升过程中，小阳对排球做功

B．排球在下落过程中，排球的重力势能变小

C．排球在上升过程中，排球受到的力的方向竖直向下

D．排球在下降过程中，排球所受的重力做功越来越快

10．（2011·绍兴）如图甲所示，质量不计的弹簧竖直固定在一压力传感器上，压力传感器是电阻阻值随受到压力的增大而减小的变阻器（压力不超过最大值），压力传感器、电流表、定值电阻和电源组成一电路．压力传感器不受力时电流表示数是I0.t＝0时刻，将一金属小球从弹簧正上方某一高度由静止释放，小球落到弹簧上压缩弹簧到最低点，然后又被弹起离开弹簧，上升到一定高度后再下落，如此反复．整个过程中，不计能量损失，电流表示数I随时间t变化的图像如图乙所示，则（　　）

A．t1时刻，小球动能最小

B．t2时刻，弹簧的弹性势能最小

C．t2～t3这段时间内，弹簧的弹性势能先增加后减少

D．t2～t3这段时间内，小球增加的动能小于弹簧减少的弹性势能

11.（2010·安徽）下图中的四幅图片是生活和生产中的场景，对其能量变化的描述中，错误的是（　　）

A．甲图中，货物被举高后内能增加了B．乙图中，列车速度增大后动能增加了

C．丙图中，握力计发生形变后弹性势能增加了D．丁图中，飞机升空后重力势能增加了

12.（2010中考变式题）小星乘超市的自动扶梯匀速上升的过程中（如图），他的（　　）

A．动能转化为势能，机械能不变B．动能不变，势能不变，机械能不变

C．动能不变，势能增大，机械能增大D．动能转化为势能，机械能增大

13.（2010中考变式题）小文同学采用如图所示的两种不同的方式将同一货物搬运到同一辆汽车上，其中说法正确的是（　　）

A．甲种方法克服重力做功多B．乙种方法更省力

C．两种方法机械效率相等D．两种情况下，货物的机械能都增加

14.（2012中考预测题）如图是跳水运动员跳板跳水时的情景，从运动员腾空跳起向上运动后再向下落入水中，若不计空气阻力，则在整个过程中（　　）

A．运动员的动能一直增大，机械能不变B．运动员的重力势能一直减小，机械能减小

C．运动员的动能先减小后增大，机械能不变D．运动员的重力势能先减小后增大，机械能增大

二、填空题

15．（2010中考变式题）撑杆跳高是一项技术性很强的体育运动，完整的过程可以简化成如下图所示的三个阶段：

持杆助跑、撑杆起跳上升、越杆下落．到达最高点的过程中是动能和__________转化为__________；下落过程中__________能逐渐增加．

16．（2011·新疆）公园中有一种叫“蹦床”的游戏深受同学们的喜爱．如图所示，该同学离开蹦床上升的过程中动能变________，这一过程中动能逐渐转化为______能．

17．（2011·扬州）如图所示是探究“物体动能的大小与哪些因素有关”的装置．让同一小车从斜面上不同的高度由静止开始运动，碰到同一位置的相同木块上，目的是探究小车动能的大小与________的关系；若小车推动木块移动的距离越大，说明小车对木块________越多，从而判断小车的动能越________（填“大”或“小”）；若水平面绝对光滑，本实验将________（填“能”或“不能”）达到探究目的．

18．（2010中考变式题）修拦河坝是为了提高上游水位，增加水的________能，使水下落时可以获得更多的________能，从而带动发电机发电，水坝下部总要比上部建造的宽一些，这是因为_______________．

19．（2012中考预测题）洒水车在工作时做匀速直线运动．一辆洒水车从街道的一头工作到街的另一头，它的动能将__________，车轮所受路面的摩擦力将________．（填“增大”“减小”或“不变”）

20.（2010中考变式题）如图是人造地球卫星的轨道示意图，卫星在大气层外环绕地球运行的过程中，在近地点的动能________（填“大于”“小于”或“等于”）它在远地点的动能；它从近地点向远地点运动的过程中，机械能________（填“变大”“变小”或“不变”）．

21．（2012中考预测题）唐朝诗人杜甫的诗作《登高》中有这样的两句诗“无边落木萧萧下，不尽长江滚滚来”，从物理学的角度来说，“不尽长江滚滚来”所揭示的机械能的转化关系是________能转化为________能．

22．（2010中考变式题）如图所示，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两条图线（不计空气阻力），其中________是动能－高度关系图线，小石块上升的最大高度为________m，小石块在最高点时的机械能为________J.

23.（2010·苏州）上图展示的是火箭发射时的壮观情景．火箭发射升空时，燃料通过燃烧将__________能转化为燃气的内能，燃气对火箭做功，又将内能转化为火箭的__________能．

24.（2010·福州）如上图所示，是上海世博会中国馆展出名为“叶子”的小型低碳化未来汽车．车顶部的巨型叶子实际上是一个高效光电转换器，它可将__________能转化为电能；车轮的轮毂其实是四个风力发电机，可以把捕捉到的风能转化为__________能，充入自身电池储藏起来．同时，它还能将光电转换中排放的高浓度二氧化碳转化为电能并供车内照明，或转化为车内的空调制冷剂，不但是“零排放”，还实现了“负排放”．与传统汽车相比，叶子车的优点是____________________．（写出一点即可）

三、实验探究题

25．（2011·烟台）小明利用装有细沙的盒子、小桌、砝码、木块等器材，探究“重力势能的大小与哪些因素有关”，其过程如图所示．

（1）小明通过观察什么来判断重力势能的大小？

（2）分析比较甲、乙两图中的实验现象，得出的结论是什么？

（3）图乙和图丙探究的问题是什么？

26.（2010中考变式题）如图所示，是“研究动能的大小与哪些因素有关”的实验装置．

（1）实验中通过观察____________的大小，来判断小球动能的大小．

（2）实验中为了研究动能大小与质量的关系，需要控制小球撞击时的速度不变，具体的控制方法是________________________________________________________________________

________________________________________________________________________.

（3）质量和速度谁对动能的影响较大呢？

小文所在的物理兴趣小组借助速度传感器和其他仪器得出了两组数据如表一和表二所示．

表一（钢球撞击时的速度v＝8cm/s）

表二（钢球质量为m＝100g）

分析这两组数据可以得出：

________对物体的动能影响较大，依据是_____________.

附：

1.《课堂练习》参考答案

1.答案：

C

2.答案：

A

3.答案：

C

4.答案：

D

5.答案：

B

6.答案：

D

7.答案：

D

8.答案：

B

9.答案：

0.20.12

10.答案：

C

2．《专题训练》参考答案

一、选择题

1．解析：

瀑布飞流而下时，水的高度减小，重力势能减小，速度增大，动能增大，重力势能转化为动能，所以D正确．

答案：

D

2．解析：

助跑阶段速度越来越大，动能越来越大，重力势能不变，机械能变大，故A选项错误；起跳时运动员具有较大的动能，因此机械能不为零，故B选项错误；经过最高点时，动能转化为重力势能，因此重力势能变大，动能变小，故C选项错误；经过最高点时，运动员位置最高，重力势能最大，故D选项正确．

答案：

D

3．解析：

重力势能的大小决定于物体的质量和高度，身体悬挂不动时，人仍然有一定高度，所以重力势能不为零，故A选项错误；身体上升时．克服重力做功，高度增加，重力势能增加，故B选项错误，D选项正确；身体下降时，重力做功，高度减小，重力势能减小，故C选项错误．

答案：

D

4．解析：

电梯匀速上升时，丁先生的动能不变，重力势能增加，机械能增加，这一过程是电能转化为机械能，因此只有选项A正确．

答案：

A

5．解析：

小球从a到b，高度减小、速度增大，重力势能减小，动能增大，势能转化为动能，A错误；从b到c，小球继续下降，势能减小，动能增大，B错误；到达c处，小球高度最低，势能最小，动能最大，C正确；到达d处时，小球与木块共同停下，所以二者的动能都变成零，D也错误．

答案：

C

6．解析：

飞机沿水平方向匀速飞行，其高度和速度均不变，但投下物资后，其质量变小，因此飞机的动能和重力势能均变小，C项正确．

答案：

C

7解析：

以站台为参照物，列车在进站时，列车和小李同学的质量保持不变，速度都逐渐减小，所以列车和小李同学的运动状态都发生了变化，动能都减小．故D选项正确．

答案：

D

8．解析：

飞船在返回地球过程中，离地面越来越近，速度很大，进入大气层，与空气摩擦产生热量而使飞船成为一个火球，暗示其内能增大．飞船外壳上的烧蚀层先熔化后汽化，从而吸收大量的热保护了飞船．本题答案为B.

答案：

B

9．解析：

排球在上升的过程中，小阳对排球已经没有力的作用，故不可能做功，A选项错误；排球下落的过程中，高度降低，故重力势能变小，B选项正确；排球在上升的过程中，排球受到的力只有重力，故方向是竖直向下，C选项正确；排球在下落的过程中，速度越来越大，即单位时间通过的s变大，做功越来越快，D选项正确．

答案：

BCD

10．解析：

t1时刻只说明小球对弹簧没有压力，小球处于什么状态无法判断，t2时刻电流最大，说明弹簧对传感器压力最大，应是小球的动能全部转化为弹簧的弹性势能，弹性势能最大；t2～t3时间电流越来越小，弹簧伸长，弹性势能减小，此过程中弹性势能一部分转化为小球的动能，一小部分转化为弹簧的动能，故选项D正确．

答案：

D

11.解析：

机械能和内能是物体所具有的两种不同形式的能，机械能与整个物体的机械运动情况有关，内能与物体内部分子的无规则运动情况有关；货物被举高后重力势能增加了，而内能不一定增加．

答案：

A

12.解析：

乘自动扶梯匀速上升的过程中，人的速度不变，高度增大，因此动能不变，重力势能增大，机械能增大．这一过程中扶梯对人做功，人的机械能不守恒．

答案：

C

13.解析：

甲、乙两种方法使货物上升的高度相同，因此克服重力做功的多少相同，A错；甲使用斜面，更省力，B错；甲中需克服摩擦阻力做额外功，因此机械效率较低，C错；两种情况下货物的机械能都增加了，D项正确．

答案：

D

14.解析：

本题中不计空气阻力，因此机械能一定不变；运动员上升时速度减小，高度增大，因此动能减小，重力势能增大；下降时速度增大，高度减小．因此动能增大，重力势能减小，故动能先减小后增大，C项正确．

答案：

C

二、填空题

15．解析：

运动员持杆助跑具有动能，撑杆起跳时，部分动能转化为弹性势能，上升过程中动能和弹性势能转化为重力势能；下落时，重力势能转化为动能，动能越来越大．

答案：

弹性势能　重力势能　动

16．解析：

动能大小取决于物体的质量和速度，重力势能的大小取决于物体的质量和高度．该同学在离开蹦床上升的过程中，质量不变，速度越来越小，所以动能变小，而高度增加，重力势能增大，动能转化为重力势能．

答案：

小　（重力）势

17．解析：

物体动能的大小决定于物体的质量和速度，同一小车，质量不变，从斜面的不同高度滑下时，速度不同，目的是探究动能大小与速度的关系；物体能够做功多，我们就说物体具有的能量大，所以小车的动能可以用它对木块做功的多少衡量，对木块做功越多，物体的动能就越大；如果水平面绝对光滑，则木块被小车碰撞后就不会停止，这样就无法衡量小车对木块做功的多少，也就无法判断小车动能的大小．

答案：

速度　做功　大　不能

18解析：

拦河坝使河水水位升高，其重力势能增加，河水下泄时能转化成较大的动能，推动水轮机转动发电，液体压强随深度的增加面增大，修拦河坝时坝体修成上窄下宽的形状．

答案：

重力势　动　水坝下部受到的水的压强比上部大

19．解析：

洒水车匀速直线运动，速度不变，但洒水后其质量减小，因此动能减小．洒水车的重力减小，对地面的压力减小，因此所受地面的摩擦力也会减小．

答案：

减小　减小

20.解析：

人造地球卫星运行过程中，在近地点动能最大，远地点动能最小；卫星运行过程中机械能是守恒的．

答案：

大于　不变

21．解析：

江水从高处流下，重力势能减小，动能增大，重力势能转化为动能．

答案：

重力势　动

22．解析：

小石块上升时，动能转化为重力势能，动能越来越小，势能越来越大，由图知a表示动能－高度的关系，小石块上升的最大

高度为4m．小石块在上升过程中没有空气阻力，只有动能和势能的转化，机械能守恒，所以在最高点时的机械能为2J.

答案：

a　4　2

23.解析：

燃料燃烧时化学能转化为内能，燃气对火箭做功机械能增加，内能转化为机械能．

答案：

化学　机械

24.解析：

光电转换器的作用是把光能转化成电能．

答案：

光　电　节能环保（合量即可）

三、实验探究题

25．解析：

砝码下落时击打小桌进入细沙的深度取决于砝码对小桌做功的多少，做功越多，说明砝码的重力势能越大；从装置图可看出，乙图中砝码的高度大，击打小桌后，小桌陷入