2021年中考物理復(fù)習(xí) 單擺、過山車、衛(wèi)星機(jī)械能轉(zhuǎn)化

第十二章機(jī)械能和內(nèi)能--單擺、過山車、衛(wèi)星機(jī)械能分析

1、（2021八下?蜀山期末）一人造地球衛(wèi)星沿橢圓軌道運(yùn)行,我們把衛(wèi)星運(yùn)行過程中離地球最近的一點(diǎn)

叫近地點(diǎn)，最遠(yuǎn)的一點(diǎn)叫遠(yuǎn)地點(diǎn)（如圖所示）。已知衛(wèi)星在運(yùn)行過程中機(jī)械能保持不變，下列說法中錯(cuò)誤

遠(yuǎn)地點(diǎn)

A.衛(wèi)星在遠(yuǎn)地點(diǎn)的勢能最大、動(dòng)能為零

B.衛(wèi)星在近地點(diǎn)的動(dòng)能最大、勢能最小

C.衛(wèi)星從近地點(diǎn)向遠(yuǎn)地點(diǎn)運(yùn)動(dòng)過程中，高度增大、速度減小

D.衛(wèi)星從遠(yuǎn)地點(diǎn)向近地點(diǎn)運(yùn)動(dòng)過程中，動(dòng)能增大、勢能減小

2、（2021?房山模擬）人造地球衛(wèi)星沿橢圓軌道繞地球運(yùn)行時(shí),離地球最近的一點(diǎn)叫近地點(diǎn)，最遠(yuǎn)的一點(diǎn)

叫遠(yuǎn)地點(diǎn)，如圖所示。衛(wèi)星在大氣層外運(yùn)行，不受空氣阻力，只有動(dòng)能和勢能的相互轉(zhuǎn)化。關(guān)于運(yùn)行的衛(wèi)

星，下列說法中正確的是（）

.近地點(diǎn)

A.衛(wèi)星繞地球運(yùn)行的過程中，不受力的作用

B.衛(wèi)星從近地點(diǎn)向遠(yuǎn)地點(diǎn)運(yùn)動(dòng)的過程中，動(dòng)能增加

C.衛(wèi)星從遠(yuǎn)地點(diǎn)向近地點(diǎn)運(yùn)動(dòng)的過程中，勢能轉(zhuǎn)化為動(dòng)能

D.衛(wèi)星在遠(yuǎn)地點(diǎn)和近地點(diǎn)的機(jī)械能不相等

3、（2021八卜?北脩期末）2019年5月7日23時(shí)48分，我國在西昌衛(wèi)星發(fā)生中心用長征三號(hào)丙運(yùn)載

火箭，成功發(fā)射了第四十五顆北斗導(dǎo)航衛(wèi)星.衛(wèi)星在加速升空的過程中，下列說法正確的是（）

A.動(dòng)能不變，重力勢能增加，機(jī)械能增加

B.動(dòng)能增加,重力勢能不變，機(jī)械能增加

C.動(dòng)能增加,重力勢能增加，機(jī)械能增加

D.動(dòng)能不變,重力勢能不變，機(jī)械能不變

4、（2021八下?東麗期末）人造地球衛(wèi)星在大氣層外環(huán)繞外環(huán)繞地球運(yùn)行。衛(wèi)星在大氣層外環(huán)繞地球運(yùn)

行時(shí)，不受空氣阻力，只有動(dòng)能和勢能的轉(zhuǎn)化，因此機(jī)械能守恒。若某衛(wèi)星沿橢圓軌道從遠(yuǎn)地點(diǎn)向近地點(diǎn)

運(yùn)動(dòng)時(shí)（）

A.動(dòng)能減小，勢能減小，機(jī)械能減小

B.動(dòng)能減小，勢能增大，機(jī)械能不變

C.動(dòng)能增大，勢能減小，機(jī)械能減小

D.動(dòng)能增大，勢能減小，機(jī)械能不變

5、（2021八卜?福田期末）如圖所示,過山車是現(xiàn)代較為流行的娛樂項(xiàng)目。關(guān)于過山車，以下說法正確

的是（）

A.過山車由最高點(diǎn)加速下滑的過程中，其重力勢能轉(zhuǎn)化為動(dòng)能

B.軌道最高點(diǎn)的大氣壓大于最低點(diǎn)的大氣壓

C.乘客座位上的安全鎖制作的又寬又軟是為了增大壓強(qiáng)

D.軌道和輪子每隔段時(shí)間需要涂抹潤滑油是為了減小它們之間的摩擦

6、（2021八下?天泮期末）如圖所示，當(dāng)過山車從軌道頂端向下運(yùn)動(dòng)時(shí)，游客和過山車的（）

A.動(dòng)能增加,重力勢能增加

B.動(dòng)能減少,重力勢能減少

C.動(dòng)能增加,重力勢能減少

D.動(dòng)能減少，重力勢能增加

7、（2020?西鄉(xiāng)塘模擬）如圖所示,過山車是一項(xiàng)驚險(xiǎn)刺激的游戲項(xiàng)目，下列關(guān)于過山車的機(jī)械能說法

正確的是（）

A.剛開始過山車勻速被拉升時(shí)，機(jī)械能不變

B.過山車在運(yùn)行過程中機(jī)械能守恒

C.通過環(huán)形軌道最高點(diǎn)時(shí)，重力勢能最大，動(dòng)能為0

D.過山車向下俯沖時(shí)，重力勢能轉(zhuǎn)化為動(dòng)能

8、（2020?北京）如圖所示為游樂園的過山車運(yùn)行的情境,下列說法正確的是（）

A.過山車從高處加速滑下的過程中，動(dòng)能增加

B.過山車從高處加速滑下是由于受到慣性的作用

C.過山車從低處上升的過程中，重力勢能增加

D.過山車從低處上升的過程中，重力勢能轉(zhuǎn)化為動(dòng)能

9、游樂場中的翻滾過山車是一種驚險(xiǎn)、刺激的游戲，如圖是翻滾過山車的簡化模型，圖中B點(diǎn)為最低點(diǎn),

C點(diǎn)為軌道弧形部分的最高點(diǎn)。翻滾過山車在運(yùn)動(dòng)過程中。下列說法正確的是（）

A.運(yùn)動(dòng)到B點(diǎn)時(shí)，動(dòng)能最大

B.運(yùn)動(dòng)到C點(diǎn)時(shí)，重力勢能最大

C.從B點(diǎn)到C點(diǎn)，重力勢能減小，動(dòng)能增大

D.從A點(diǎn)到B點(diǎn)，重力勢能增大，動(dòng)能減小

10、如圖所示，過山車是一項(xiàng)富有刺激性的娛樂工具。那種風(fēng)馳電掣、有驚無險(xiǎn)的快感令不少人著迷。如

果你對(duì)物理學(xué)感興趣的話，那么在乘坐過山車的過程中不僅能夠體驗(yàn)到冒險(xiǎn)的快感，還有助于理解力學(xué)定

律。實(shí)際上，過山車的運(yùn)動(dòng)包含了許多物理學(xué)原理，人們在設(shè)計(jì)過山車時(shí)巧妙地運(yùn)用了這些原理。如果能

親身體驗(yàn)一下由能量守恒、加速度和力交織在一起產(chǎn)生的效果，那感覺真是妙不可言。這次同物理學(xué)打交

道不用動(dòng)腦子，只要收緊你的腹肌，保護(hù)好腸胃就行了。當(dāng)然，如果你受身體條件和心理承受能力的限制1，

無法親身體驗(yàn)過山車帶來的種種感受，你不妨站在一旁仔細(xì)觀察過山車的運(yùn)動(dòng)和乘坐者的反應(yīng)。

在剛剛開始時(shí)，過山車的小列車是依靠一個(gè)機(jī)械裝置的推力推上最高點(diǎn)的，但在第一次下行后，就再也沒

有任何裝置為它提供動(dòng)力了。事實(shí)上，從這時(shí)起，帶動(dòng)它沿軌道行駛的唯一的“發(fā)動(dòng)機(jī)”將是重力勢能，

即由重力勢能轉(zhuǎn)化為動(dòng)能、又由動(dòng)能轉(zhuǎn)化為重力勢能這樣一種不斷轉(zhuǎn)化的過程構(gòu)成的。重力勢能是物體因

其所處位置而自身擁有的能量，它是由于物體和地球的引力相互作用而產(chǎn)生的。對(duì)過山車來說，它的重力

勢能在處于最高點(diǎn)時(shí)達(dá)到了最大值，也就是當(dāng)它爬升到“山丘”的頂峰時(shí)最大。當(dāng)過山車開始下降時(shí)，它

的重力勢能就不斷地減少（因?yàn)楦叨认陆盗耍?，但能量不?huì)消失，而是轉(zhuǎn)化成了動(dòng)能，也就是運(yùn)動(dòng)的能量。

不過，在能量的轉(zhuǎn)化過程中，由于過山車的車輪與軌道的摩擦而產(chǎn)生了熱量，從而損耗了少量的機(jī)械能（動(dòng)

能和重力勢能）。這就是為什么在設(shè)計(jì)中隨后的小山丘比開始時(shí)的小山丘略矮一點(diǎn)的原因。

過山車最后一節(jié)小車廂里是過山車贈(zèng)送給勇敢的乘客最為刺激的禮物。事實(shí)上，下降的感受在過山車的尾

部車廂最為強(qiáng)烈。因?yàn)樽詈笠还?jié)車廂通過最高點(diǎn)時(shí)的速度比過山車頭部的車廂要快，這是由于過山車中部

的重心最高時(shí)，重力勢能最大，而當(dāng)尾部到達(dá)最高點(diǎn)時(shí)，重心位置已經(jīng)不在最高位置，已經(jīng)有一部分重力

勢能轉(zhuǎn)化為動(dòng)能了。這樣，乘坐在最后一節(jié)車廂的人就能夠快速地達(dá)到和跨越最高點(diǎn)，從而就會(huì)產(chǎn)生一種

要被拋離的感覺，因?yàn)橹匦恼诩铀傧蛳逻\(yùn)動(dòng)。尾部車廂的車輪是牢固地扣在軌道上的，否則在到達(dá)頂峰

附近時(shí)，小車廂就可能脫軌飛出去。中前部的車廂情況就不同了，過山車的重心在“身后”，在短時(shí)間內(nèi)，

它雖然處在下降的狀態(tài)，但是它要“等待”重心越過高點(diǎn)被重力推動(dòng)。

（1）過山車上升階段，其重力勢能。（填“增加”、“減少”、“不變”）

（2）過山車在軌道的最低處，運(yùn)動(dòng)最快，動(dòng)能最大，說明物體的動(dòng)能同有關(guān).

（3）設(shè)計(jì)師所設(shè)計(jì)的過山車軌道中，過山車依次通過的豎直回環(huán)的高度一次比一次低的原因

是。

（4）在過山車運(yùn)行起來以后，坐在過山車不同位置的乘客，通過某一豎直回環(huán)的最高點(diǎn)時(shí)，乘坐在

（選填“車中部”、“車尾部”）通過時(shí)速度最大。

11、（2016八下?東湖期末）如圖是武漢市歡樂谷的雙木質(zhì)過山車--木翼雙龍.

（1）過山車的小列車首先是依靠電動(dòng)機(jī)將其推上長為50m、高30nl的斜面頂端，當(dāng)小列車在頂端靜止時(shí),

小列車的動(dòng)能（選填“為零”或“不為零”），慣性（選填“有”或“沒有”）.

（2）小列車從頂端向下運(yùn)動(dòng)時(shí)，動(dòng)能逐漸,重力勢能逐漸（兩空均選填“變大”、

“變小”或“不變”）.

（3）如果電動(dòng)機(jī)做功將重為3X10"N的乘客和小列車勻速推上斜面頂端需要32s,那么此時(shí)克服重力做功

至少為J.

12、（2020九上?廣東開學(xué)考）如圖所示,單擺中的小球在ABC間不停地往復(fù)運(yùn)動(dòng)，如果不考慮阻力的

影響以下說錯(cuò)誤的是（）

A

A.小球在B處只受重力作用

B.小球運(yùn)動(dòng)到C處時(shí)，如果受到的外力全部消失，將保持靜止

C.小球在A,C處的勢能最大

D.小球由A到B過程中，重力勢能轉(zhuǎn)化為動(dòng)能

13、（2021?瑤海模擬）用一根不可伸縮的細(xì)線一端系著一定質(zhì)量的小球,并將細(xì)線的另一端固定起來,

制成一個(gè)可以在ACB間往復(fù)運(yùn)動(dòng)的單擺，如圖所示。若不計(jì)空氣阻力，下列說法正確的是（）

A.小球從A點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到B點(diǎn)的過程中，重力勢能轉(zhuǎn)化為動(dòng)能

B.小球在A點(diǎn)和B點(diǎn)的重力勢能相等，且其動(dòng)能均為零

C.小球在C點(diǎn)的動(dòng)能最大，且此時(shí)小球只受到重力的作用

D.小球運(yùn)動(dòng)到C點(diǎn)時(shí)，若突然細(xì)線斷了小球?qū)⒇Q直下落

14、（2020九上?常熟期中）如圖所示的單擺,讓小球從A點(diǎn)靜止釋放，小球從A點(diǎn)向B點(diǎn)擺動(dòng)的過程

中，小球受到的重力對(duì)小球功，細(xì)繩對(duì)小球的拉力功（均選填“做”、“不做”兀

當(dāng)小球擺動(dòng)到最低點(diǎn)B點(diǎn)時(shí)，繩子突然斷裂且所有外力均消失，則小球的機(jī)械能將（選填“增大”、

“減小”或“不變”）。

15、（2020?安順）小明在實(shí)驗(yàn)室看到一科學(xué)玩具--牛頓擺，如圖1甲所示，它由支架、細(xì)線和5個(gè)

完全相同的鋼球組成，每個(gè)鋼球通過兩根無彈性細(xì)線固定在支架上，并緊挨著排列在同一水平直線上。拉

起最左側(cè)的鋼球，釋放后，它像單擺一樣向右擺動(dòng)撞擊相鄰鋼球，僅把最右側(cè)的鋼球撞出，其他球幾乎靜

止不動(dòng)。

甲圖1乙

這引發(fā)了小明的思考：為什么碰撞后僅有一個(gè)球擺動(dòng)，而其余球仍然保持靜止？于是他提出問題：被撞而

擺動(dòng)的鋼球數(shù)量與哪些因素有關(guān)？接著他作出以下猜想：

I.可能與撞擊球撞擊時(shí)的速度大小有關(guān)

II.可能與撞擊球的數(shù)量多少有關(guān)

將牛頓擺等效為單擺模型，如圖1乙所示是一個(gè)鋼球撞擊其它鋼球的情形，五個(gè)鋼球自左向右標(biāo)為A~E球。

若不考慮能量損失，請回答下列問題：

（1）將A球作為撞擊球拉至一定的高度（保持細(xì)線繃直），釋放后，A球向右擺動(dòng)過程中，將

能轉(zhuǎn)化為動(dòng)能。

（2）探究猜想I時(shí)，為了改變撞擊球撞擊時(shí)的速度，你的操作辦法是：。釋放后，當(dāng)鋼

球發(fā)生碰撞時(shí)，僅有E球被撞出，由此可判斷：被撞而擺動(dòng)的鋼球數(shù)量與撞擊球的速度

（選填：“有關(guān)”或“無關(guān)”）。

（3）通過上述實(shí)驗(yàn)，小明還是不明白為什么僅有一個(gè)球被撞出，于是他向老師請教，老師說：牛頓擺的

鋼球間發(fā)生碰撞時(shí)，撞擊球的速度被大小不變地依次“傳遞”給下一個(gè)球，所以最終只有一個(gè)鋼球被撞出。

根據(jù)老師的講解，小明繼續(xù)探究猜想口，將A、B兩球作為撞擊球緊挨著拉起一定高度后同時(shí)釋放，A、B

球向右擺動(dòng)并與C球相撞，則此時(shí)可觀察到的現(xiàn)象是如圖2中的（選填：“甲”、“乙”或

“丙”）；請閘述你選擇的理由：。

用2

16、.（2018八下?黃埔月考）如圖所示,小華和小靜在用單擺做動(dòng)能和勢能轉(zhuǎn)化的實(shí)驗(yàn)中，注意到小球

往返擺動(dòng)的時(shí)間很有規(guī)律，由此做出猜想：小球往返擺動(dòng)一次的時(shí)間可能與小球質(zhì)量、擺長L和小球擺動(dòng)

的幅