九年级科学上册 第3章 能量的转化与守恒 第2节 机械能练习 （新版）浙教版

第3章能量的转化与守恒第 2 节 机械能第3章 能量的转化与守恒常考常考1 1 学会用控制变量法探究物体动能或势能大小的影响因素学会用控制变量法探究物体动能或势能大小的影响因素第 2 节 机械能【考试热度考试热度】 例例1 利用如图利用如图3-2-10所示的装置探究所示的装置探究“物体的动能大小与哪些物体的动能大小与哪些因素有关因素有关”。将小球。将小球A、B分别拉到与竖直方向成一定角度分别拉到与竖直方向成一定角度的位置，然后都由静止释放，当小球摆动到竖直位置时，将的位置，然后都由静止释放，当小球摆动到竖直位置时，将与静止在水平面上的木块与静止在水平面上的木块C发生碰撞，木块都会在水平面上发生碰撞，木块都会在水平面上行一定距离后停止。图中的摆长行一定距离后停止。图中的摆长L都相同，都相同，12，球，球A、B的质量分别为的质量分别为mA、mB（mAmB）。）。第 2 节 机械能例例1 利用如图利用如图3-2-10所示的装置探究所示的装置探究“物体的动能大小与哪些物体的动能大小与哪些因素有关因素有关”。将小球。将小球A、B分别拉到与竖直方向成一定角度分别拉到与竖直方向成一定角度的位置，然后都由静止释放，当小球摆动到竖直位置时，将的位置，然后都由静止释放，当小球摆动到竖直位置时，将与静止在水平面上的木块与静止在水平面上的木块C发生碰撞，木块都会在水平面上发生碰撞，木块都会在水平面上行一定距离后停止。图中的摆长行一定距离后停止。图中的摆长L都相同，都相同，12，球，球A、B的质量分别为的质量分别为mA、mB（mAmB）。）。第 2 节 机械能（l）如图甲、乙所示，同时释放）如图甲、乙所示，同时释放A、B，观察到它们并排摆动且，观察到它们并排摆动且始终相对静止，同时到达竖直位置，这表明两小球在摆动过程中始终相对静止，同时到达竖直位置，这表明两小球在摆动过程中的任一时刻的速度大小与小球的的任一时刻的速度大小与小球的_无关。无关。质量质量解析解析 （1 1）甲、乙两图中，小球的质量不同，由题意知，摆角相同，小）甲、乙两图中，小球的质量不同，由题意知，摆角相同，小球同时到达竖直位置，说明小球的速度大小与小球的质量无关。球同时到达竖直位置，说明小球的速度大小与小球的质量无关。第 2 节 机械能（2）如图甲、乙所示，观察到）如图甲、乙所示，观察到B球能将木块球能将木块C撞得更远，由此可撞得更远，由此可得出结论：得出结论：_。速度相同时，物体的质量越大，动能越大速度相同时，物体的质量越大，动能越大解析解析 （2 2）m mA A m mB B，两球的速度相同，两球的速度相同，B B 球能将木块球能将木块 C C 撞得更远，撞得更远，说明说明 B B 球的动能更大，因此可得：速度相同时，物体的质量越大，动球的动能更大，因此可得：速度相同时，物体的质量越大，动能越大。能越大。第 2 节 机械能（3）图乙中小球）图乙中小球B到达竖直位置时的速度到达竖直位置时的速度_（填（填“大大于于”“”“小于小于”或或“等于等于”）图丙中小球）图丙中小球B到达竖直位置时的速到达竖直位置时的速度，图丙中木块度，图丙中木块C滑行得更远些，由此可得出结论：滑行得更远些，由此可得出结论：_。小于小于质量相同时，质量相同时，物体的速度越大，动能越大物体的速度越大，动能越大第 2 节 机械能解析解析 （3 3）乙、丙两图中，小球的质量相同，）乙、丙两图中，小球的质量相同，1 1 22，所以图丙中，所以图丙中小球到达竖直位置时的速度更大，图丙中木块小球到达竖直位置时的速度更大，图丙中木块 C C 滑行得更远些，说明滑行得更远些，说明质量相同时，物体的速度越大，动能越大。质量相同时，物体的速度越大，动能越大。方法透视方法透视此题是探究此题是探究“物体的动能大小与哪些因素有关物体的动能大小与哪些因素有关”的实验，实验装置与教材中的装置的实验，实验装置与教材中的装置不同，采用悬挂的小球做实验，实验更容易操作。解答此不同，采用悬挂的小球做实验，实验更容易操作。解答此题的关键是要明确：小球摆动的速题的关键是要明确：小球摆动的速度大小与小球的质量无关；木块滑行的距离反映了小球度大小与小球的质量无关；木块滑行的距离反映了小球具有的动能大小。具有的动能大小。 【试题链接试题链接】小试身手小试身手 6，创新培优，创新培优 7 第 2 节 机械能常考常考2 2 知道动能和势能的相互转化及机械能守恒的条件知道动能和势能的相互转化及机械能守恒的条件【考试热度考试热度】 第 2 节 机械能例例2 如图如图3-2-11所示是杂技演员演出时的过程示意图。男演员从所示是杂技演员演出时的过程示意图。男演员从甲处用力向上起跳，落下后踩在跷跷板的甲处用力向上起跳，落下后踩在跷跷板的a端，能把站在端，能把站在b端的端的女演员弹上乙处。由于存在阻力，故（女演员弹上乙处。由于存在阻力，故（ ）第 2 节 机械能例例2 如图如图3-2-11所示是杂技演员演出时的过程示意图。男演员从所示是杂技演员演出时的过程示意图。男演员从甲处用力向上起跳，落下后踩在跷跷板的甲处用力向上起跳，落下后踩在跷跷板的a端，能把站在端，能把站在b端的女端的女演员弹上乙处。由于存在阻力，故（演员弹上乙处。由于存在阻力，故（ ）A男演员的质量必须要大于女演员的质量男演员的质量必须要大于女演员的质量B甲处男演员的势能一定要大于乙处女演员的势能甲处男演员的势能一定要大于乙处女演员的势能C男演员离开跳台时的机械能一定大于乙处女演员的势能男演员离开跳台时的机械能一定大于乙处女演员的势能D女演员弹起时的动能与她站在乙处时的机械能相等女演员弹起时的动能与她站在乙处时的机械能相等C第 2 节 机械能解析解析 甲处的男演员要想把女演员弹起到乙处，甲处男演员的机械能一定大于乙甲处的男演员要想把女演员弹起到乙处，甲处男演员的机械能一定大于乙处女演员的机械能，男演员向上跳起，同时具有动能和重力势能，女演员到达处女演员的机械能，男演员向上跳起，同时具有动能和重力势能，女演员到达乙处静止不动，只具有重力势能，所以男演员的质量不一定大于女演员的质量，乙处静止不动，只具有重力势能，所以男演员的质量不一定大于女演员的质量，且男演员的重力势能不一定大于女演员的重力势能，故且男演员的重力势能不一定大于女演员的重力势能，故 A A、B B 不符合题意。不符合题意。由于存在阻力，要克服阻力做功，机械能转化为内能，机械能不断减小，所以由于存在阻力，要克服阻力做功，机械能转化为内能，机械能不断减小，所以男演员离开跳台时的机械能一定大于乙处女演员的势能，男演员离开跳台时的机械能一定大于乙处女演员的势能，C C 符合题意。女演员符合题意。女演员弹起时动能转化为重力势能，由于存在阻力，要克服阻力做功，动能没有完全弹起时动能转化为重力势能，由于存在阻力，要克服阻力做功，动能没有完全转化为重力势能，所以女演员弹起时的动能大于她站在乙处时的机械能，转化为重力势能，所以女演员弹起时的动能大于她站在乙处时的机械能，D D 不不符合题意。故选符合题意。故选 C C。第 2 节 机械能方法透视方法透视 由于存在阻力，要克服阻力做功，整个过程中，机由于存在阻力，要克服阻力做功，整个过程中，机械能不断减小。械能不断减小。【试题链接试题链接】小试身手小试身手 1、2、3、4、5，创新培优，创新培优 8小试身手小试身手第 2 节 机械能1 .下列物体具有动能的是（）下列物体具有动能的是（）A正在下落的雨滴正在下落的雨滴B被拉长的橡皮筋被拉长的橡皮筋C阳台上的花盆阳台上的花盆D上了膛的子弹上了膛的子弹A解析解析 任何物体都有质量，所以只要物体运动就一定会有动能。正在下落任何物体都有质量，所以只要物体运动就一定会有动能。正在下落的雨滴是运动的，所以具有动能，而被拉长的橡皮筋、阳台上的花盆、的雨滴是运动的，所以具有动能，而被拉长的橡皮筋、阳台上的花盆、上了膛的子弹都是静止的，所以它们没有动能。故选上了膛的子弹都是静止的，所以它们没有动能。故选A A。第 2 节 机械能2. 一物体在空气中沿竖直方向运动，运动过程中只受重力和一物体在空气中沿竖直方向运动，运动过程中只受重力和空气阻力的作用。则该物体的（）空气阻力的作用。则该物体的（）A动能可能不变动能可能不变B势能可能不变势能可能不变C机械能一定不变机械能一定不变D机械能可能改变机械能可能改变A解析解析 若若G Gf f，加速下降，物体动能增加，势能减小，总的机械能减小；，加速下降，物体动能增加，势能减小，总的机械能减小；若若G Gf f，物体向下匀速直线运动，动能不变，势能减小，机械能减小；，物体向下匀速直线运动，动能不变，势能减小，机械能减小；若若G G、f f方向一致，物体向上做减速直线运动，动能减小，势能增加，机方向一致，物体向上做减速直线运动，动能减小，势能增加，机械能减小，故选械能减小，故选A A。第 2 节 机械能3 .下下 列列 四四 个个 实实 例例 中，中， 机机 械械 能能 正正 在在 减减 小小 的的 是（）是（）A 蓄势待蓄势待发的火箭发的火箭B 水平匀速水平匀速飞行的飞机飞行的飞机C 匀速下匀速下降的热气球降的热气球D 加速上加速上升的飞艇升的飞艇C第 2 节 机械能解析解析 动能大小跟物体的质量、速度有关，质量一定时，速度越大，动能越动能大小跟物体的质量、速度有关，质量一定时，速度越大，动能越大；速度一定时，质量越大，动能越大。重力势能大小跟质量、被举的高度大；速度一定时，质量越大，动能越大。重力势能大小跟质量、被举的高度有关，被举的高度一定时，质量越大，重力势能越大；质量一定时，高度越有关，被举的高度一定时，质量越大，重力势能越大；质量一定时，高度越高，重力势能越大。物体不发生弹性形变时，机械能动能重力势能。高，重力势能越大。物体不发生弹性形变时，机械能动能重力势能。A A中中蓄势待发的火箭机械能不变；蓄势待发的火箭机械能不变；B B中水平匀速飞行的飞机机械能不变；中水平匀速飞行的飞机机械能不变；C C中匀速中匀速下降的热气球动能不变，势能减小，机械能减小；下降的热气球动能不变，势能减小，机械能减小；D D中加速上升的飞艇动能增中加速上升的飞艇动能增加，势能增加，机械能增加。加，势能增加，机械能增加。第 2 节 机械能4. 如图如图 3-2-12 所示是运载火箭点火起飞的情景。在火箭离地升空所示是运载火箭点火起飞的情景。在火箭离地升空的过程中，关于火箭中搭载的卫星的能量及能量转化情况，下列的过程中，关于火箭中搭载的卫星的能量及能量转化情况，下列说法正确的是（）说法正确的是（）A动能转化为重力势能动能转化为重力势能B重力势能转化为动能重力势能转化为动能C机械能的总量不变机械能的总量不变D机械能的总量增加机械能的总量增加D解析解析 火箭离地上升的过程中，其搭载的卫星的高度和火箭离地上升的过程中，其搭载的卫星的高度和速度都在增加，卫星质量不变，故卫星的动能和重力势速度都在增加，卫星质量不变，故卫星的动能和重力势能都增加，机械能的总量增加，故能都增加，机械能的总量增加，故D D项正确。项正确。第 2 节 机械能 5.如图如图 3-2-13 所示，用绳子把一个小球悬挂起来，用手将其拉所示，用绳子把一个小球悬挂起来，用手将其拉到到 a 点。松手后，小球沿一条弧线从点。松手后，小球沿一条弧线从 a 点经点经 b 点，摆到点，摆到 c 点，已点，已知知 b点是最低点。则下面说法中正确的是（）点是最低点。则下面说法中正确的是（）A从从 a 点到点到 c 点的过程中，小球的动能越来越大点的过程中，小球的动能越来越大Bc点的高度一定不会高于点的高度一定不会高于a点点C在在 b 点时，小球位置最低，重力势能为点时，小球位置最低，重力势能为 0D当小球停止摆动后，机械能总量与摆前相同当小球停止摆动后，机械能总量与摆前相同B第 2 节 机械能6.如图如图 3-2-14（1）所示，光滑斜面甲与水平面）所示，光滑斜面甲与水平面AB平滑连接，从斜平滑连接，从斜面甲高面甲高 H 处由静止释放小球，小球运动到处由静止释放小球，小球运动到 B 点静止。如图（点静止。如图（2）所）所示，在示，在 AB 上的上的 C 点滑拼接另一光滑斜面乙，已知点滑拼接另一光滑斜面乙，已知 AB=3AC。请。请回答下列问题。回答下列问题。（1）如果小球从斜面甲高）如果小球从斜面甲高 H 处处静止释放，说明小球在乙斜面到静止释放，说明小球在乙斜面到达的最大高度达的最大高度 h 与与 H的数量关系的数量关系及理由。及理由。第 2 节 机械能（1）如果小球从斜面甲高）如果小球从斜面甲高 H 处静止释放，说明小球在乙斜面到达处静止释放，说明小球在乙斜面到达的最大高度的最大高度 h 与与 H的数量关系及理由。的数量关系及理由。第 2 节 机械能6.如图如图 3-2-14（1）所示，光滑斜面甲与水平面）所示，光滑斜面甲与水平面AB平滑连接，从斜平滑连接，从斜面甲高面甲高 H 处由静止释放小球，小球运动到处由静止释放小球，小球运动到 B 点静止。如图（点静止。如图（2）所）所示，在示，在 AB 上的上的 C 点滑拼接另一光滑斜面乙，已知点滑拼接另一光滑斜面乙，已知 AB=3AC。请。请回答下列问题。回答下列问题。（2）要使小球在乙斜面上到达）要使小球在乙斜面上到达的最大高度变为的最大高度变为 2 h，小球应在，小球应在甲斜面上多高处由静止释放，甲斜面上多高处由静止释放，并说明理由。并说明理由。第 2 节 机械能（2）要使小球在乙斜面上到达的最大高度变为）要使小球在乙斜面上到达的最大高度变为 2 h，小球应，小球应在甲斜面上多高处由静止释放，并说明理由。在甲斜面上多高处由静止释放，并说明理由。创新培优创新培优第 2 节 机械能7. 为了研究动能的大小与哪些因素有关，教材中设计了为了研究动能的大小与哪些因素有关，教材中设计了“小钢球撞小钢球撞木块木块”的实验（如图的实验（如图3-2-15 所示）：让静止的小钢球从斜面滚下，所示）：让静止的小钢球从斜面滚下，观察木块被推动的距离。关于该实验的说法中，不正确的是（）观察木块被推动的距离。关于该实验的说法中，不正确的是（）A 该实验的设计思路是采用转换法，用木该实验的设计思路是采用转换法，用木块移动的距离来表示动能的大小块移动的距离来表示动能的大小B 该实验研究的基本方法是控制变量法，该实验研究的基本方法是控制变量法，如分别控制小球滚下的高度、小球的质量等如分别控制小球滚下的高度、小球的质量等C 在选择实验器材时，可以不考虑斜面的在选择实验器材时，可以不考虑斜面的光滑程度，被撞木块的质量和软硬等因素光滑程度，被撞木块的质量和软硬等因素D 实验过程中，让同一小球从不同高度滚实验过程中，让同一小球从不同高度滚下，目的是让小球获得不同的运动速度下，目的是让小球获得不同的运动速度C第 2 节 机械能解析解析小钢球的动能是从木块被推出的距离看出的，这里采用了转换法的小钢球的动能是从木块被推出的距离看出的，这里采用了转换法的思想，故思想，故A A选项说法正确。小钢球的动能与质量和速度都有关系，应采用选项说法正确。小钢球的动能与质量和速度都有关系，应采用控制变量法，如分别控制小钢球滚下的高度、小钢球的质量等，故控制变量法，如分别控制小钢球滚下的高度、小钢球的质量等，故B B选项选项说法正确。斜面的光滑程度影响小钢球滚下的速度，木块的质量和软硬说法正确。斜面的光滑程度影响小钢球滚下的速度，木块的质量和软硬影响碰撞的程度，所以在选择实验器材时，要考虑斜面的光滑程度、木影响碰撞的程度，所以在选择实验器材时，要考虑斜面的光滑程度、木块的质量和软硬等因素，故块的质量和软硬等因素，故C C选项说法不正确。小钢球滚到水平面上时获选项说法不正确。小钢球滚到水平面上时获得的速度与小钢球在斜面上的高度有关，让同一小钢球从不同高度滚下，得的速度与小钢球在斜面上的高度有关，让同一小钢球从不同高度滚下，目的是让小钢球获得不同的运动速度，故目的是让小钢球获得不同的运动速度，故D D选项说法正确。选项说法正确。第 2 节 机械能8. 如图如图 3-2-16 甲所示，质量不计的弹簧竖直甲所示，质量不计的弹簧竖直 固固 定定 在在 一一 压压 力力 传传 感感 器器 上，上， 压压 力力 传传 感感 器是电阻阻值随受到压力的增大而减小的变阻器是电阻阻值随受到压力的增大而减小的变阻 器器（ 压压 力力 不不 超超 过过 最最 大大 值），值）， 压压 力力 传传 感器、电流表、定值电阻和电感器、电流表、定值电阻和电源组成一闭合电源组成一闭合电 路。路。 压压 力力 传传 感感 器器 不不 受受 力力 时时 电电 流流 表表 示示 数是数是 I0。t=0 时时 刻，刻， 将将 一一 金金 属属 小小 球球 从从 弹弹 簧簧 正上方某一高度由静止释放，小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，电流表示数数 I 随时间随时间 t 变化的图像如图乙所示。则（变化的图像如图乙所示。则（ ）第 2 节 机械能8. 如图如图 3-2-16 甲所示，质量不计的弹簧竖直甲所示，质量不计的弹簧竖直 固固 定定 在在 一一 压压 力力 传传 感感 器器 上，上， 压压 力力 传传 感感 器是电阻阻值随受到压力的增大而减小的变阻器是电阻阻值随受到压力的增大而减小的变阻 器器（ 压压 力力 不不 超超 过过 最最 大大 值），值）， 压压 力力 传传 感器、电流表、定值电阻和电感器、电流表、定值电阻和电源组成一闭合电源组成一闭合电 路。路。 压压 力力 传传 感感 器器 不不 受受 力力 时时 电电 流流 表表 示示 数是数是 I0。t=0 时时 刻，刻， 将将 一一 金金 属属 小小 球球 从从 弹弹 簧簧 正上方某一高度由静止释放，小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，电流表示数数 I 随时间随时间 t 变化的图像如图乙所示。则（变化的图像如图乙所示。则（ ）A t1 时刻，小球动能最小时刻，小球动能最小B t2 时刻，弹簧的弹性势能最小时刻，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 这段时间内这段时间内 , 小球增加的动能小于弹簧减少的弹性势能小球增加的动能小于弹簧减少的弹性势能D