11-4 機械能及其轉(zhuǎn)化 能力提升 初中物理人教版八年級下冊（2022~2023學(xué)年）

第十一章功和機械能第4節(jié)機械能及其轉(zhuǎn)化能力提升1.人造地球衛(wèi)星沿橢圓軌道繞地球運行時，離地球最近的一點叫近地點，最遠的一點叫遠地點，如圖所示。衛(wèi)星在大氣層外運行，不受空氣阻力，只有動能和勢能的相互轉(zhuǎn)化.關(guān)于運行的衛(wèi)星，下列說法正確的是()A.衛(wèi)星繞地球運行的過程中，不受力的作用B.衛(wèi)星從近地點向遠地點運動的過程中，動能增加C.衛(wèi)星從遠地點向近地點運動的過程中，勢能轉(zhuǎn)化為動能D.衛(wèi)星在遠地點和近地點的機械能不相等【答案】C【解析】人造地球衛(wèi)星沿橢圓軌道繞地球運行時，運動狀態(tài)不斷改變，受非平衡力作用，故A錯誤；衛(wèi)星從近地點向遠地點運動時，質(zhì)量不變，高度增大，重力勢能增大，增大的重力勢能是由其動能轉(zhuǎn)化而來的，所以動能減小，故B錯誤；由于不受空氣阻力，所以衛(wèi)星在運行過程中只有動能和勢能的轉(zhuǎn)化，其機械能是守恒的，衛(wèi)星在遠地點和近地點的機械能相等；衛(wèi)星從遠地點向近地點運動時，質(zhì)量不變，高度減小，重力勢能減小，而機械能守恒，所以減小的勢能轉(zhuǎn)化為動能，故C正確，D錯誤。2.蘇翊鳴在北京2022年冬奧會單板滑雪男子大跳臺比賽中奪得冠軍.如圖所示為運動員在空中運動的軌跡，圖中a、c兩處等高，若不計空氣阻力，下列說法正確的是()A.運動員從a處到b處重力勢能轉(zhuǎn)化為動能B.運動員在a處和c處的重力勢能相等C.運動員在b處時的機械能最大D.運動員從b處到d處速度逐漸減小【答案】B【解析】從a處到b處，運動員的高度變高，因此重力勢能變大，速度逐漸減小，動能轉(zhuǎn)化為重力勢能，故A錯誤；運動員在a處和c處的質(zhì)量不變，高度相等，所以重力勢能相等，故B正確；機械能等于動能和勢能的總和，不計空氣阻力，運動員由a處到d處過程中，機械能是不變的，故C錯誤；從b處到d處時，運動員的重力勢能轉(zhuǎn)化為動能，速度增大，故D錯誤。3.如圖所示，在一鐵罐的底和蓋各開兩個小洞，將小鐵塊用細(xì)繩綁在橡皮筋的中部穿入罐中，橡皮筋兩端穿過小洞用竹簽固定.做好后讓它從不太陡的斜面最高處靜止?jié)L下，發(fā)現(xiàn)橡皮筋被鐵塊卷緊了，接著鐵罐居然能從斜面底部自動滾上去，針對此現(xiàn)象的解釋下列說法正確的是()A.鐵罐在斜面上從最高處滾到最低處，主要是重力勢能轉(zhuǎn)化為動能B.鐵罐在斜面上從最高處滾到最低處，主要是彈性勢能轉(zhuǎn)化為動能C.鐵罐在斜面上從最低處滾到最高處，主要是動能轉(zhuǎn)化為重力勢能D.鐵罐在斜面上從最低處滾到最高處，主要是彈性勢能轉(zhuǎn)化為重力勢能【答案】D【解析】鐵罐向下滾動時，鐵罐的重力勢能轉(zhuǎn)化為鐵罐的動能，鐵罐的動能再轉(zhuǎn)化為橡皮筋的彈性勢能，故A、B錯誤；從最低處上滾時，鐵罐先由慢到快、后由快到慢滾到最高點，下面一段向上滾動主要是橡皮筋的彈性勢能減小，鐵罐的動能和重力勢能增加；上面一段滾動主要是橡皮筋的彈性勢能和鐵罐的動能減小，重力勢能增加，故D正確，C錯誤。4.[多選]將小球豎直向上拋出，小球到達最高點后加速落回地面.小球在運動過程中先后經(jīng)過M、N兩點，小球在這兩點所具有動能和勢能的大小如圖所示.下列判斷正確的是（）A.小球在上升過程中動能轉(zhuǎn)化為重力勢能B.小球在M點的速度比在N點的速度小C.小球在M點的高度比在N點的高度低D.小球在運動過程中機械能的總量保持不變【答案】AB【解析】小球上升過程中質(zhì)量不變、速度減小、高度增加，動能減小，重力勢能增大，動能轉(zhuǎn)化為重力勢能，故A正確；從題圖中可以看出，小球在M點的動能小于在N點的動能，可知小球在M點的速度比在N點的速度小，故B正確；從題圖中可以看出，小球在M點的重力勢能比在N點的大，所以M點離地高度比N點的高，故C錯誤；從題圖中可以看出，小球在M點的重力勢能與動能之和大于小球在N點的重力勢能與動能之和，可知小球在運動過程中機械能不守恒，故D錯誤。5.如圖所示，在豎直平面內(nèi)，小球從A點由靜止釋放，B點是小球擺動的最低點，C點是小球擺到右側(cè)的最高點.下列對小球擺動過程分析正確的是（）A.由A點到B點的過程中，小球的機械能增加B.由B點到C點的過程中，小球的動能全部轉(zhuǎn)化為重力勢能C.小球第二次經(jīng)過B點的速度大小等于小球第一次經(jīng)過B點的速度大小D.小球從C點返回，擺到左側(cè)的最大高度小于C點的高度【答案】D【解析】由A點到B點的過程中，小球需要克服空氣阻力做功，一部分機械能轉(zhuǎn)化為其他形式的能，故機械能減小，故A錯誤；由B點到C點的過程中，小球需要克服空氣阻力做功，一部分動能轉(zhuǎn)化為其他形式的能，故只有一部分動能轉(zhuǎn)化為重力勢能，故B錯誤；運動過程中，小球機械能減小，兩次經(jīng)過B點時重力勢能相等，則小球第二次經(jīng)過B點時的動能小于第一次經(jīng)過B點時的動能，動能小，速度小，故C錯誤；同理，小球在C點時動能與在左側(cè)最大高度時的動能都為0，后者的重力勢能小于前者的重力勢能，故小球從C點返回，擺到左側(cè)的最大高度小于C點的高度，故D正確。6.手機具有錄音和顯示波形的功能.某乒乓球愛好者將一乒乓球從一定高度由靜止釋放，利用手機記錄下乒乓球碰撞臺面發(fā)出的聲音，其波形隨時間的變化如圖所示.下列說法正確的是（）A.每次發(fā)聲的時間間隔相等B.整個過程中乒乓球的機械能不變C.乒乓球每次彈起時的動能依次減小D.乒乓球每次與臺面碰撞的最大形變程度相同【答案】C【解析】觀察圖像可知，每次發(fā)聲的時間間隔越來越短，波形的幅度也越來越小，說明乒乓球每次下落的高度越來越低，每次與臺面碰撞的最大形變程度越來越小，每次彈起時的速度越來越小，動能越來越小，整個過程中乒乓球的機械能減小，故選C。7.你一定剪過指甲吧!為什么有時候指甲被剪斷之后不是原地掉下來，而是“飛”出去？原來，指甲受到指甲鉗的擠壓，改變了，當(dāng)指甲被指甲鉗剪斷后，指甲的能轉(zhuǎn)化為指甲的動能，指甲“飛”了出去?！敬鸢浮啃螤?；彈性勢【解析】指甲被擠壓后發(fā)生形變，此時指甲具有彈性勢能，當(dāng)指甲被指甲鉗剪斷后，指甲的彈性勢能轉(zhuǎn)化為指甲的動能，指甲“飛”了出去。8.如圖所示為撐竿跳高的過程示意圖.在這項運動中，根據(jù)能量以及能量轉(zhuǎn)化的物理知識可知：運動員助跑的目的是在起跳前獲得較大的.撐竿起跳時，能通過撐竿轉(zhuǎn)化為重力勢能?！敬鸢浮縿幽?；動9.如圖所示是科技館里“最速降線”的示意圖.兩條光滑軌道，一條為直道，一條為弧形彎道，將甲、乙兩個完全相同的小球同時從兩個軌道的同一高度A由靜止釋放，弧形軌道上的乙球先到達終點B，若兩個軌道均與粗糙程度相同的水平軌道相連，則兩球在水平軌道上運動的距離(填“相同”或“不相同”)，你判斷的依據(jù)是?！敬鸢浮肯嗤?；兩球原來在A點具有的重力勢能相同，到達B點時轉(zhuǎn)化的動能相同，在水平軌道上克服摩擦力做的功相同(答案合理即可)【解析】甲球和乙球完全相同，則在A點的重力勢能相同；由于軌道是光滑的，小球在運動過程中機械能是守恒的，到達水平面時，重力勢能全部轉(zhuǎn)化為動能，所以動能相同；小球在水平軌道上滾動時，動能全部用于克服摩擦力做功，根據(jù)W=fs可知，摩擦力相同，則運動的距離相同。10.2021年，高空拋物罪列入刑法.某日，某小區(qū)樓下的轎車被高空落下的玻璃瓶砸出一個窟窿.警方根據(jù)小區(qū)監(jiān)控，推算：玻璃瓶砸中車時速度約為20m/s。請根據(jù)框圖，從能量轉(zhuǎn)化角度尋找肇事者的大致樓層。(玻璃瓶由靜止下落，下落過程中不計空氣阻力)(1)由Ⅰ推導(dǎo)Ⅱ的依據(jù)是：當(dāng)玻璃瓶質(zhì)量一定時，。(2)玻璃瓶下落過程中，重力勢能轉(zhuǎn)化為動能是通過實現(xiàn)的。(3)由Ⅲ推導(dǎo)Ⅳ的依據(jù)是：。(4)分析表一和表二的數(shù)據(jù)及相關(guān)條件推算出肇事者大致在層。【答案】(1)速度越大，動能越大(2)重力做功(3)質(zhì)量相等時，物體所處高度越高，重力勢能越大(4)7【解析】(1)由Ⅰ推導(dǎo)Ⅱ的依據(jù)是：當(dāng)玻璃瓶質(zhì)量一定時，速度越大，動能越大.因此知道玻璃瓶砸中車時的速度，可以推算出玻璃瓶砸中車時的動能。(2)玻璃瓶下落過程中