暑假作业13机械能及其转化解析版.docx
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暑假作业13机械能及其转化解析版
暑假作业13--机械能及其转化
1、单选题
1.如图所示,将小球拉到A点处由静止释放,不计空气阻力,小球将依次经过B、C、D点,并最终到达E点。
A、E两点的高度相同,C点为最低点,则下列说法中正确的是( )
A.小球在B点时,做圆周运动,所以受力平衡
B.小球在C点时,速度最大,所以受力平衡
C.小球在E点静止的瞬间,受力平衡
D.从A点释放后,小球摆动过程中受力均不平衡
【答案】D
【解析】
A.小球在B点时,受到的竖直向下的重力和小球沿绳子向上的拉力,这两个力不在同一直线上,所以受力不平衡,故A错误;
B.小球在C点位置,处于最低点,小球受到竖直向下的重力和绳子竖直向上的拉力,但是拉力大于重力,受力不平衡,故B错误;
C.小球在E点静止的瞬间,受到重力和绳子拉力的作用,这两个力不在同一直线上,所以受力不平衡,故C错误;
D.从A点释放后,运动的方向和运动的速度都在发生变化,所以小球摆动过程中受力均不平衡,故D正确。
故选D。
2.如图所示,小球在A点由静止开始释放,向右侧摆动.B点是小球摆动的最低点,C点是小球摆到右侧最高点,且A、C两点到B点的竖直距离hA>hc.在小球从B点摆动到C点的过程中,下列说法正确的是()
A.小球运动状态保持不变
B.小球的机械能总量逐渐变小
C.绳的拉力对小球做了功
D.小球的动能全部转化为重力势能
【答案】B
【解析】
A.小球摆动过程中运动方向不断变化,运动状态是变化的,故A错误;
BD.小球从A到B的过程中,大部分重力势能转化为动能;从B到C的过程中,大部分动能转化为重力势能.由于与空气有摩擦,摆动过程中部分机械能转化为内能,所以机械能总量减少,动能也不可能全部转化为重力势能,故B正确,D错误;
C.虽然细绳对小球有拉力,但小球在拉力的方向上没有移动距离,故细绳的拉力对小球不做功,故C错误.
3.如图所示,铁球用细线系着悬挂于天花板下,把铁球拉到A点由静止释放,铁球在A、C间摆动,B处为铁球运动的最低点。
在铁球运动过程中,下列有关能量分析正确的是(不考虑空气阻力)( )
A.铁球从A到B的过程中重力势能增加
B.铁球从A到B的过程中重力势能减小
C.铁球从A到B的过程中动能不变
D.铁球从A到C的过程中机械能先增大后减小
【答案】B
【解析】
A.铁球从A到B的过程中,高度变低,重力势能减小,故A错误;
B.铁球从A到B的过程中,高度变低,重力势能减小,故B正确;
C.铁球从A到B的过程中,速度变快,所以动能变大,故C错误;
D.铁球从A到C的过程中因为不考虑空气阻力,所以机械能不变,故D错误。
故选B。
4.如图所示,铅球从出手到将要落地的过程中(不计空气阻力)。
下列说法正确的是( )
A.铅球由a→b时,重力势能转化为动能B.铅球到达b点时重力势能最大
C.铅球由b→c时,机械能逐渐增大D.铅球在c点时机械能为零
【答案】B
【解析】
AB.铅球由a→b时,质量不变,高度增大,所以重力势能增大;速度减小,动能减小,动能逐渐转化为重力势能,故A错误,B正确;
C.铅球由b→c时,重力势能转化成动能,不考虑空气阻力,所以机械能总量保持不变,故C错误;
D.铅球由b→c时,高度变小,重力势能变小,速度变大,动能变大,到达c点时高度最小,重力势能最少,速度最大,动能最大,动能不为零,则机械能不为零,故D错误。
故选B。
5.如图所示,小球沿轨道由静止A处经B、C运动到D处的过程中,忽略空气阻力和摩擦力,仅有动能和势能互相转化,则( )
A.小球运动到D处时动能刚好为零B.小球在A处的动能大于在D处的动能
C.小球在B处的机械能比另外三处要大D.小球在B处的机械能等于在C处的机械能
【答案】D
【解析】
AB.由题知,小球在运动过程中,忽略空气阻力和摩擦力,仅有动能和势能互相转化,说明小球的机械能是守恒的,则小球在A处的机械能等于在D处的机械能;D点比A点的高度小,则小球在D点的重力势能小于在A点的重力势能,说明D点的动能大于A点的动能,所以小球在D点是运动的,动能不为零,故AB错误;
CD.根据题意知,小球沿轨道由静止从A处运动到D处的过程中,忽略空气阻力和摩擦力,仅有动能和势能互相转化,所以在整个过程中没有能量的损耗,动能和势能的总和即机械能是不会减少的,小球在各处的机械能都是相等的,故C错误,D正确。
故选D。
2、填空题
6.2020年5月5号18时,长征五号B运载火箭在中国文昌航天发射场完成首次飞行任务,取得圆满成功。
火箭在加速上升时,它的动能会________,机械能会________(选填“变大”、“变小”或“不变”)。
【答案】变大变大
【解析】
[1][2]火箭在加速上升时,质量保持不变,但速度增大、高度增大,所以它的动能和重力势能会变大,机械能也会变大。
7.“神州七号”载人飞船的返回舱下落到地面附近时,由于受到阻力作用做减速运动,在减速下降的过程中,动能_____,机械能_____。
(选填“增大”、“减小”或“不变”)
【答案】减小减小
【解析】
[1][2]决定动能的是质量与速度,决定重力势能的是高度和质量,“神舟七号”在减速下降的过程中,速度减小,高度降低,动能减小,重力势能减小,机械能减小。
8.2020年5月5日,长征五号B运载火箭首飞任务取得圆满成功(如图所示),实现空间站阶段飞行任务首战告捷,拉开我国载人航天工程“第三步”任务序幕。
火箭在加速升空时,动能________,重力势能________(两空均选填“变大”、“变小”或“不变”,忽略燃料质量的损耗);“柔性充气式货物返回舱试验舱”本质是带有“充气热盾”的飞船,膨胀起来的充气外壳能把飞船进入大气层的动能转化为________能,从而减小飞船速度,保护飞船不受损害。
【答案】变大变大弹性势
【解析】
[1]在质量一定的情况下,速度越大,物体的动能越大。
火箭加速,其动能变大。
[2]在质量一定的情况下,高度越大,物体的重力势能越大。
火箭上升,其重力势能变大。
[3]飞船进入大气层后,气体挤压柔性的外壳,使其发生形变,是将动能转化为弹性势能。
9.如图是皮球落地后弹跳过程中,每隔相等时间曝光一次所拍摄的照片。
A、B是同一高度的两点,则A点的动能______B点的动能(选填“大于”“小于”或“等于”);此过程中皮球的机械能____(选填“增大”“减小”或“不变”)
【答案】大于减小
【解析】
[1][2]由图可知,皮球从抛出后每次落地的高度降低,即皮球运动过程中机械能逐渐减小,皮球在A点和B点处于同一高度,但A点在B点之前,故其重力势能相等,但A点的动能大于B点的动能。
10.玩具弹弓能将塑料子弹射出去,被拉伸的橡皮筋具有__________。
机械钟表、发条玩具都是靠上紧发条带动的,因为发条释放后能可以转化为________能。
(选填“弹性势能”、“重力势能”或“动能”)
【答案】弹性势能动能
【解析】
[1]被拉伸的橡皮筋具有弹性势能,而且拉伸的越长,弹性形变越大,具有的弹性势能越大。
[2]拧紧的钟表发条带动指针走动是弹性势能转化为动能。
三、实验题
11.如图所示是在一条细绳一端系一个小铁块做成的摆,小明用电子表测出了这个摆的周期(摆动一个来回所用的时间)后,想探究摆的周期与什么因素有关。
他猜想可能与小铁块的质量有关,还可能与细绳的长短有关。
于是他通过改变小铁块的质量和细绳的长度测出摆动30个周期所用的时间,得出下表的实验数据:
实验次数
铁块的质量/g
细绳长度/cm
30个周期/s
周期/s
1
10
50
42.0
1.4
2
10
80
54.0
1.8
3
20
50
42.0
1.4
4
20
80
54.0
1.8
(1)若直接测出一个周期,测得的周期误差较________;
(2)在第1、2次实验中,小明用“保持质量不变,改变细绳长度”的方法来探究摆的周期与细绳长度的关系,这是物理学中研究问题常用的________法;
(3)通过比较第1、2次实验的两组数据,得出在摆的质量一定时,摆长越长,周期_______。
通过比较第2次和第_______次实验的两组数据,得出的实验结论是:
摆的周期与小铁块的质量无关;
(4)通过实验分析,小明得出的实验结论是:
摆的周期与小铁块的质量无关,与_________有关。
【答案】大控制变量越大4摆长
【解析】
(1)[1]直接测出一个周期,由于时间较短,一次测量误差较大,为了减小误差应进行多次测量,然后求平均值;
(2)[2]1、2次实验中,小明控制小铁块的质量不变,改变细绳长度来探究摆的周期与细绳长度的关系,应用了控制变量法;
(3)[3][4]由表中实验数据可知,1、2次实验,小铁块质量相等,摆线长度不同,摆线长度越长摆的周期越大;由表中实验数据可知,1、3或2、4实验中,小铁块的质量不同,摆线的长度相同,摆的周期相同,由此可知:
摆的周期与小铁块的质量无关。
(4)[5]由表中实验数据可知:
摆的周期与小铁块的质量无关,与摆长有关。
12.世乒赛中现在使用“40+”新球,新球与“40”旧球如图甲所示,小华想比较两种球的弹性大小,做了如下一次实验:
将两球同时静止释放,比较两球落到同一桌面上弹起的高度得出弹性的大小,发现很难比较两球弹起的高度,继续观察,两球在桌面上反复弹跳,发现新球停止弹跳时,旧球还在弹跳,如图乙所示,小华就此得到旧球的弹性比新球好。
(1)将两球同时静止释放时,应该控制_________相同;
(2)乒乓球弹跳过程中,它的机械能逐渐__________(增大、减小、不变);
(3)请你分析小华得到的结论是否恰当,并说明理由:
______________________。
【答案】高度减小小华的结论恰当。
原因是:
弹跳过程中两球由相等的机械能都逐渐减小到零,由于旧球弹跳时间长,弹跳次数多,与新球相比,旧球每次弹跳减少的机械能较少,所以每次弹起时的高度也就较高,证明旧球的弹性比新球好
【解析】
(1)[1]将两球同时静止释放时,应控制高度相同;
(2)[2]乒乓球弹跳时高度越来越小,最终高度将为零,所以机械能逐渐减小;
(3)[3]弹跳过程中两球由相等的机械能都逐渐减小到零,由于旧球弹跳时间长,弹跳次数多,与新球相比,旧球每次弹跳减少的机械能较少,所以每次弹起时的高度也就较高,证明旧球的弹性比新球好。
13.探秘小实验里的大智慧.
(1)如图甲所示点燃蜡烛跷跷板的两端,发现跷跷板不停的往返摆动,原理是_____________.
(2)如图乙是能自动回转的“魔罐”,橡皮筋两头分别固定在罐子的顶部和底部,中间系一个钩码,当你将“魔罐”在水平地面上滚出后,它能自动滚回来的原因是_____能转化为_____能.
(3)如图丙所示,小华把铁球拉近刚好贴着自己的鼻子,松开手由静止释放,头保持不动,铁球由a点沿弧线abc运动到c点,然后从c点往回摆动,铁球_____(选填“可能”、“一定”或“一定不”)会碰到鼻子,你判断的依据______.
【答案】杠杆的平衡条件(或杠杆原理)弹性势动一定不铁球摆动时会与空气摩擦消耗一部分机械能,铁球达不到a点
【解析】
(1)点燃的蜡烛上下摆动,有一个支点、两个力、两个力臂,符合杠杆的五个要素,故其原理是杠杆的平衡条件(或杠杆原理).
(2)魔罐在开始滚动的时候,具有动能,滚动的过程中,罐子的动能转化为橡皮筋的弹性势能,当动能为0时,弹性势能最大,魔罐开始向回滚动,在魔罐滚回来的过程中橡皮筋弹性势能减小,罐子动能增大,此过程中弹性势能转化为动能;(3)铁球摆动时会与空气摩擦消耗一部分机械能,铁球达不到a点,所以一定不会碰伤鼻子。
14.小南拿如图甲所示的装有弹簧的笔玩弹笔游戏,结果发现不同的笔弹得高低不一样,他认为:
笔弹起的高度与笔内弹簧的弹性势能的大小有关,那么弹簧弹性势能的大小又跟什么因素有关呢?
猜想①弹簧弹性势能的大小可能跟它的材料有关;
猜想②弹簧弹性势能的大小可能跟它弹性形变的程度有关。
(1)在上面的实验中,他们运用到了控制变量法和________两种物理思想方法。
(2)为了验证猜想①,在操作时除了控制小球、木块、水平面等相同外,还需要控制________相同。
(3)实验中可以用“木块被小球推动的距离”表示“弹性势能的大小”,请你从功和能的角度分析解释_____________。
(4)在完成实验后,小南又用不同质量的小球(m1>m2)在同一水平面上分别压缩同一根弹簧至相同位置后释放撞击同一木块,得到木块移动的距离分别为S1和S2 ,忽略小球自身摩擦对实验的影响。
请你比较S1和S2的大小关系。
________
【答案】转换法弹簧的压缩量弹簧弹出小球的过程是把弹簧的弹性势能转化为小球的动能,具有动能的小球推动木块移动对木块做功,小球动能减小S1=S2
【解析】
[1]实验中,把弹簧的弹性势能转换为小球的动能,小球动能转换为木块移动的距离来表现出来,所以他们运用了控制变量法和转换法两种物理思想方法。
[2]弹簧的压缩量也应控制相同。
[3]弹簧弹出小球的过程是把弹簧的弹性势能转化为小球的动能,具有动能的小球推动木块移动对木块做功,小球动能减小。
[4]两球把同一根弹簧压缩到相同位置时,弹簧具有相同的弹性势能,弹簧弹出小球时,两小球具有相同的动能,小球对木块做功使木块克服阻力移动一定距离,即小球动能转化为木块的内能也相等。
由于木块相同,阻力相同,所以以木块移动的距离也相同。
故S1=S2。
15.小华对《科学之旅》中“伽利略对摆动的研究”非常感兴趣,于是利用如图所示的装置进行实验。
她测出了摆球摆动30次所用的时间,进而算出摆球摆动一次所用时间。
针对摆球摆动一次所用的时间与哪些因素有关这一问题,她提出了以下猜想:
A.可能与摆球质量有关;
B.可能与摆线的长短有关;
C.可能与摆角的大小有关。
她利用以下器材:
质量不同的两个小钢球、长度不同的两根细线、一个铁架台、一个秒表、一把刻度尺、一只量角器等,进行了以下四次实验。
次数
摆线长L/m
摆球质量m/g
摆角θ/∘
摆动一次的时间t/s
1
1
30
3
2
2
1.4
30
3
2.4
3
1.4
30
5
2.4
4
1.4
40
5
2.4
(1)从上面的试验记录可以看出实验采用的方法是______________________法。
(2)由1、2两次实验,可验证猜想______(填猜想前的字母),得出的初步结论是______.
(3)由______两次实验,可验证猜想C是________________的。
(4)小明用质量为50g的小铁球做成摆线长为1.4m和摆角为3°的单摆做实验,依据上面实验数据推测,这个单摆来回摆动一次的时间应该是__________________。
【答案】控制变量法B在摆角和摆球质量相同时,摆线越长,摆动一次所需的时间也越长2、3不正确2.4s
【解析】
(1)[1]由表中实验数据可知,1、2两次实验中,摆球质量、摆角相同而摆线的长度不同知道,是通过控制变量来对比得出结论。
(2)[2][3]1、2两次实验只有摆线长不同,因此通过1、2两次实验可验证的猜想是B,可得出的结论是在摆角和摆球质量相同时,摆线越长,摆动一次所需的时间也越长。
(3)[4][5]要验证猜想C,即验证摆动时间与摆角的大小有关,也就是需要控制摆球质量和摆线长度相同。
因此选择2、3两次实验来探究,验证得到猜想C是不正确的。
(4)[6]由实验数据可知,猜想A是错误的,也就是摆动1次所需的时间与摆球的质量无关,故当用50g的摆球,摆线长为1.4m,摆角是3°时,与第2次的实验相同,所以这个单摆摆动1次所需的时间为2.4s。
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- 暑假 作业 13 机械能 及其 转化 解析