初中物理十五個二級主題10機械能精練含解析

Page6二級主題10機械能（精練）◆機械能二級主題綜合訓練題一、選擇題1．（2024湖南衡陽）將不同質量的鋼球從如圖所示光滑軌道ABCD上的A點釋放，通過水平面BC，運動到斜面CD上的過程中，下列相關說明中正確的有（）A．從A運動到B的過程中重力勢能轉化為動能 B．鋼球在水平面BC上由于受到慣性，所以能接著向前運動 C．鋼球在斜面CD上受到的重力和支持力不是一對平衡力 D．鋼球的質量越大，到達B點時的速度越大【答案】AC【解析】A.從A運動到B的過程中，高度減小，速度變大，重力勢能減小，動能變大，重力勢能轉化為動能，故A正確；B.鋼球在水平面BC上由于具有慣性，所以能接著向前運動，慣性是一種性質，不能說受到慣性，故B錯誤；C.鋼球在斜面CD上受到的重力和支持力沒有在同一條直線上，不是一對平衡力，故C正確；D.從A點滑下，到達B點時，由于下降的高度相同，則速度相同，速度大小與質量無關，故D錯誤。2.我們知道，滑動摩擦力f的大小是由物體接觸面間的壓力FN和接觸面的粗糙程度確定的。物理學中用動摩擦因數μ表示接觸面的粗糙程度，則有關系式f=μFN成立。如圖，小明用彈簧測力計水平拉動一個重為40N放在水平地面上物體A，使其沿水平地面做勻速直線運動，在10s內運動了15m，這時彈簧測力計讀數為10N。以下說法正確的是（）A.物體A運動的速度為1.5m/s；B.運動過程中物體A受到的滑動摩擦力的大小為10N；C.圖中物體與地面間的動摩擦因數μ=0.25；D.彈簧拉力對物體A做功為100J【答案】ABC【解析】（1）v=s/t=15m/10s=1.5m/s，A正確；（2）因為物體做勻速運動，水平方向受力平衡，所以，f=F=10N，B正確；（3）當物體放在水平地面上時FN=G=40N，由f=μFN可得μ=f/FN=10N/40N=0.25,C正確； （4）W=Fs=10N×15m=150J，D錯誤。3.（2024四川樂山市）2024年6月17日15時19分，我國在酒泉衛(wèi)星放射中心用長征二號丁運載火箭，勝利將高分九號03星送入預定軌道，放射獲得圓滿勝利。在運載火箭加速升空的過程中，下列說法正確的是（）A.動能增大，勢能減小 B.動能不變，勢能增大C.動能增大，勢能增大 D.動能減小，勢能增大【答案】C【解析】火箭加速升空時，質量不變，速度增大，動能增大；高度增大，重力勢能增大。4.（2024天津）2024年6月23日，我國北斗三號全球衛(wèi)星導航系統(tǒng)最終一顆組網衛(wèi)星放射勝利?若某衛(wèi)星沿橢圓軌道從遠地點向近地點運動時速度增大了，由此可知其動能（）A.減小 B.增大 C.不變 D.消逝【答案】B【解析】衛(wèi)星沿橢圓軌道從遠地點向近地點運動時，高度減小重力勢能減小，速度增大，動能增大，總的機械能不變。5.（2024新疆兵團）羽毛球競賽中，空中飛行的羽毛球先后經過A、B兩點時的動能相等，相比A點，羽毛球在B點時（）A.機械能較小，重力勢能較大 B.機械能較大，重力勢能較大C.機械能較小，重力勢能較小 D.機械能較大，重力勢能較小【答案】C【解析】羽毛球在空中從A到B飛行的過程中，由于空氣阻力的存在，機械能不守恒，故機械能減小。又因為羽毛球先后經過A、B兩點時的動能相等，故重力勢能減小，故ABD不符合題意；C符合題意。6.（2024安徽?。┤鐖D，在光滑的水平臺面上，一輕彈簧左端固定。右端連接一金屬小球，O點是彈簧保持原長時小球的位置。壓縮彈簧使小球至A位置，然后釋放小球，小球就在AB間做往復運動（已知AO＝OB）。小球從A位置運動到B位置的過程中，下列推斷正確的是（

）A.

小球的動能不斷增加

B.

彈簧的彈性勢能不斷削減

C.

小球運動到O點時的動能與此時彈簧的彈性勢能相等

D.

在任一位置彈簧的彈性勢能和小球的動能之和保持不變【答案】D【解析】由題知，O點是彈簧保持原長時小球的位置，則AO段彈簧處于壓縮狀態(tài)，OB段彈簧處于拉伸狀態(tài)；小球從A運動到O的過程中，彈簧漸漸復原原狀，形變程度變小，彈性勢能變小，小球所受彈力方向向右、速度不斷增大，動能變大，此過程中彈性勢能轉化為動能；到達O點時，彈簧復原原長，彈性勢能為零，小球所受彈力為零，此時速度最大，動能最大；小球從O運動到B的過程中，彈簧被拉長，形變程度變大，彈性勢能變大，此時小球所受彈力方向向左、速度不斷減小，動能變小，此過程中動能轉化為彈性勢能；則小球從A位置運動到B位置的過程中：A.小球的動能先增加后削減，A不符合題意；B.彈簧的彈性勢能先削減后增大，B不符合題意；C.小球運動到O點時的動能（最大）與此時彈簧的彈性勢能（為零）不相等，C不符合題意；D.水平臺面光滑，且AO＝OB，說明沒有機械能轉化為內能，小球和彈簧組成的整體機械能守恒，所以在任一位置彈簧的彈性勢能和小球的動能之和保持不變，D符合題意。7．（2024湖南邵陽）參與今年邵陽市初中畢業(yè)學業(yè)考試的王小鵬同學聽到考試預備鈴響了，考室還在四樓呀!一口氣從一樓跑到四樓考室，所用時間為30秒。他上樓過程克服自身重力做功的功率最接近（）A．1.5W B．15W C．150W D．1500W【答案】C【解析】估測一下自身的體重和三層樓的高度，結合所用時間為30秒，利用功率的公式P可計算。王小鵬同學的體重約為500N，一層樓高約為3m，從一樓跑到四樓上升了三層樓的高度約9m，所用時間為30s；則克服自己重力做功的功率約為：P=150W。8.（2024遼寧阜新）用如圖所示的滑輪組，將5塊相同的大理石，分二次從地面勻速提升相同的高度；若每塊大理石重為G，第一次運2塊，其次次運3塊，兩次拉力分別為F1、F2，效率為η1、η2（繩重及摩擦均忽視不計），下列選項正確的是()A.F1=G B.F2＜1.5G C.η1＝η2 D.η1＜η2【答案】D【解析】AB．滑輪組的動滑輪繞2段繩，繩重及摩擦均忽視不計，兩次拉力F1=(2G+G動)=G+G動F1＜GF2=(3G+G動)=1.5G+G動F2＞1.5G故AB錯誤；CD．繩重及摩擦均忽視不計，由可得，動滑輪的重肯定，物重越大，滑輪組的機械效率越大，所以η1＜η2故C錯誤，D正確。9.（2024遼寧阜新）如圖是網球運動員揮拍擊球的瞬間，下列說法正確的是()A.網球在下落的過程中，重力勢能轉化為動能B.網球在空中運動的過程中，受到平衡力的作用C.球拍的網面凹陷，說明力可以變更物體的運動狀態(tài)D.網球在慣性的作用下，向前運動【答案】A【解析】A.網球在下落的過程中，高度減小，重力勢能減小，速度變大，動能變大，重力勢能轉化為動能，故A正確；B．網球在空中運動的過程中，運動狀態(tài)不斷變更，受到非平衡力作用，故B錯誤；C．球拍的網面凹陷，說明力可以變更物體的形態(tài)，故C錯誤；D．由于網球具有慣性，會保持原來的運動狀態(tài)向前運動，不能說在慣性的作用下，故D錯誤。10.（2024湖北咸寧）用如圖甲所示的滑輪組緩慢提升不同物體，每次物體被提升的高度均為0.5m，滑輪組的機械效率與物體受到重力的關系如圖乙?不計摩擦，下列分析正確的是（）

A.動滑輪的重力為5NB.該滑輪組的機械效率可以達到100%C.滑輪組的機械效率越高，拉力做功越少D.每次提升重物時，滑輪組做的額外功為5J【答案】D【解析】A．由圖象可知，當物重為10N時，滑輪組的機械效率為50%，不計摩擦，滑輪組的機械效率η=動滑輪重力為G動=故A錯誤；B．運用滑輪組時，不計摩擦，由η可知機械效率不行能達到100%，故B錯誤；C．由圖可知，物體重力越大，滑輪組的機械效率越高，與拉力做功的多少無關，故C錯誤；D．每次提升重物時，不計摩擦，克服動滑輪重力做的功為額外功，滑輪組做的額外功為W額=G動h=10N×0.5m=5J故D正確。11．（2024湖南衡陽）近期我國長江中下游很多省份因連續(xù)大雨發(fā)生洪澇災難?？购閾岆U小分隊成員李軍在一次行動中須要幫老百姓把一個質量為240kg的重物搬到2m高的車上。為了省力采納5m的長木板搭了一個斜面（如圖所示）。用1200N的力用了5min將重物勻速推到車上。關于此簡易斜面裝置，下列說法中正確的是（）A．他對重物做了4800J的功 B．他做功的功率為16W C．此次簡易斜面裝置的機械效率為50% D．斜面是一種省力杠桿【答案】D【解析】A.做的總功：W總＝Fs＝1200N×5m＝6000J，故A錯誤；B.做功的功率為：P＝＝＝20W，故B錯誤；C.重物的重力：G＝mg＝240kg×10N/kg＝2400N，李軍對重物做的有用功：W有用＝Gh＝2400N×2m＝4800J，簡易斜面裝置的機械效率：η＝＝×100%＝80%，故C錯誤；D.據課本學問可知，斜面本質上是一種省力杠桿，故D正確。12.（2024遼寧撫順）如圖所示是我國自主研制、世界上最大水陸兩棲飛機“鯤龍AG600”。下列說法正確的是（）

A.飛機加速起飛時，它的動能不變B.飛機的發(fā)動機工作時，將內能轉化為機械能C.機身采納密度小的鋰鋁合金制作，是為了增大飛機質量D.飛機是利用流體流速大的位置壓強大來獲得升力的【答案】B【解析】A．飛機加速起飛時，質量不變，速度變大，它的動能變大，故A錯誤；B．飛機的發(fā)動機工作時，將內能轉化為機械能，故B正確；C．機身采納密度小的鋰鋁合金制作，是為了減小飛機質量，故C錯誤；D．飛機是利用流體流速大的位置壓強小來獲得升力的，故D錯誤。13.（2024遼寧撫順）如圖所示，在2024年5月27日11時，我國珠峰高程測量登山隊勝利登頂，中國登山隊又一次站上了世界之巔。下列說法正確的是（）

A.登山隊員四周皚皚的白雪不具有內能B.隊員在向上攀登過程中，他的重力勢能在不斷增加C.攀登時碰落的雪塊會向下滾落，是因為受到了重力的作用D.登頂后隊員感覺呼吸困難是因為山頂氣壓變大【答案】BC【解析】A．全部的物體都具有內能，故A錯誤；B．隊員在向上攀登過程中，質量幾乎不變，高度上升，重力勢能在不斷增加，故B正確；C．攀登時碰落的雪塊會向下滾落，是因為受到了重力的作用，故C正確；D．登頂后隊員感覺呼吸困難是因為山頂氣壓變小，故D錯誤。14.（2024遼寧撫順）如圖所示，小吉用的拉力，在內將重的物體勻速提高。不計繩重及摩擦，下列說法正確的是（）A.動滑輪重為B.滑輪組的機械效率為62.5%C.拉力做功為D.拉力的功率為【答案】AD【解析】A．不計繩重及摩擦，據滑輪組的特點有,故A正確；BC．小吉所做的有用功W有=G物h=500N×2m=1000J拉力做的總功W總=Fs=200N×3×2m=1200J那么滑輪組的機械效率,故BC錯誤；D．拉力的功率,故D正確。二、填空題1.（2024黑龍江龍東農墾森工）燥熱的夏天，一輛正在噴灑消毒液的汽車勻速行駛在水平馬路上，汽車的動能，慣性（變大、變小或不變）?！敬鸢浮孔冃?；變小?！窘馕觥恳惠v正在噴灑消毒液的汽車勻速行駛在水平馬路上，汽車的質量減小，速度不變，則汽車的動能變小，由于質量變小，則慣性變小。2.（2024江蘇連云港）在水平地面上鋪一張紙將兩個彈性相同。質量分別為mA和mB的皮球A和B表面涂黑，讓它們從相同高度由靜止下落，在紙上留下黑色圓斑如圖所示，分析圖中兩個圓斑大小，可推斷mA______mB（選填“大于”、“小于”或“等于”）。皮球落地后反彈高度比原來下落時高度低，由此推斷，皮球的機械能總量______（選填“不變”、“削減”或“增大”）?！敬鸢浮?1)小于(2)削減【解析】（1）從圖中A、B的印跡看出，B球的形變大，說明它原有的重力勢能大，由于高度相同，所以質量為mB的皮球的質量較大，即mA＜mB（2）皮球落地后反彈高度比原來下落時高度低，皮球的一部分機械能轉化為了內能，所以在整個運動過程中的機械能削減。3.（2024四川自貢）小摯友在玩蕩秋千時，當從最高位置向下蕩的過程中，小摯友的____能轉化為____能。【答案】(1)重力勢(2)動【解析】當從最高位置向下蕩的過程中，高度減小，質量不變，重力勢能削減；質量不變、速度增大，動能增大，重力勢能轉化為動能。4.（2024天津）小明在超市購物時，用10N的力沿水平方向推著購物車在水平地面上前進10m，用時10s，則推力做的功等于______J，推力的功率等于______W?【答案】(1)100(2)10【解析】推力做的功W=Fs=10N×10m=100J推力的功率5．如圖所示是蹦床運動，當運動員從高處下落過程中能轉化為動能，運動員與蹦床面接觸的瞬時能最大；與蹦床接觸后，床面發(fā)生彈性形變，運動員的動能轉化為蹦床的勢能?！敬鸢浮恐亓荩粍?；彈性。【解析】當運動員從高處下落過程中，質量不變、速度增大，動能增大；質量不變、高度減小，重力勢能減??；該過程中重力勢能轉化為動能；當運動員與蹦床面接觸的瞬時動能最大；與蹦床接觸后，床面發(fā)生彈性形變，運動員的動能轉化為蹦床的彈性勢能。6.（2024江蘇連云港）用如圖所示滑輪組在10s內將重為300N的物體勻速提升1m，拉力大小為120N，拉力做功的功率為______W，有用功為______J，滑輪組的機械效率為______。【答案】(1)36(2)300(3)83.3%【解析】（1）由圖可知，擔當重物的繩子段數n=3，所以繩子自由端通過距離s=3×1m=3m總功W總=Fs=120N×3m=360J拉力做功的功率P==36W（2）有用功為W有=Gh=300N×1m=300J（3）滑輪組機械效率為η==83.3%7.（2024南京）如圖所示，物體重210N，動滑輪重25N。工人用125N的拉力將物體勻速提升3m，用了10s，此過程中有用功是______J，拉力的功率是______W，滑輪的機械效率是______，克服動滑輪重所做的額外功占總功的______%?！敬鸢浮?307584%10【解析】此過程中有用功W有=Gh=210N×3m=630J拉力做的功W總=Fs=F×2h=125N×2×3m=750J拉力的功率P==75W滑輪的機械效率=84%克服動滑輪重所做的額外功W額=G動h=25N×3m=75J克服動滑輪重所做的額外功占總功的=10%8.（2024海南）椰子從樹上下落的過程中，動能越來越_____，重力勢能越來越_____?【答案】大，小。【解析】依據動能大小影響因素可知，椰子從樹上下落的過程中，質量不變，速度變大，椰子的動能變大。依據重力勢能大小影響因素可知，椰子從樹上下落的過程中，質量不變，距地面高度變小，椰子的重力勢能變小。9．（2024貴州黔西南）如圖所示，工人們用同一滑輪組，依據須要有兩種方式來提起等重的建筑材料，若不計摩擦和繩重，則F1______F2，機械效率ηA______ηB。（填“>”“=”或“<”）【答案】(1)<(2)=【解析】（1）由圖可知，不計摩擦及繩重，繩子自由端拉力分別為，所以（2）不計摩擦和繩重，兩種方式來提起等重的建筑材料到相同高度，則對物體做的有功相同，動滑輪相同，則所做額外功相同。所以機械效率相同，即。三、探究題1.（2024山東泰安）如圖所示是“探究物體的動能跟哪些因素有關”的試驗裝置示意圖，讓小球A從斜面上某點滾下，撞擊在水平面上的木塊B，木塊B移動一段距離。(1)該試驗中所探究物體的動能是指______（選填“小球A”或“木塊B”）的動能。(2)試驗表明，讓小球A分別從斜槽不同高度由靜止?jié)L下，高度越大，速度越______，木塊B被撞得越遠?？傻媒Y論：質量相同時，小球的速度越______，動能越大。(3)若要探討物體動能與質量的關系，應讓不同質量的小球A從斜面______高度由靜止?jié)L下，視察比較木塊B被撞移動的距離?！敬鸢浮?1)小球A(2)大(3)大(4)同一【解析】(1)[1]該試驗探討的是小球A動能的大小與速度和質量的關系。(2)[2][3]同一小球從不同的高度滾下，位置高的滾到斜面底端的速度較大，把木塊推得越遠，說明小球做功多，動能大，說明白物體的動能與物體的速度有關，由此得出結論：在質量肯定時，小球的速度越大，動能就越大。(3)[4]要探討物體動能與質量的關系，依據限制變量法可知，限制小球到達水平面的速度相同，讓不同質量的小球A從斜面同一高度由靜止?jié)L下，視察比較木塊B被撞移動的距離。2.（2024天津）小明同學在探究重力勢能的大小與什么因素有關時，提出如下猜想：

猜想一：物體的重力勢能與物體的質量有關

猜想二：物體的重力勢能與物體所在高度有關

為了驗證上述猜想，他安排利用小桌、沙子、質量不同的鐵塊和刻度尺進行試驗：如圖所示，將小桌桌腿朝下放在平整的沙面上，把鐵塊從距桌面某一高度由靜止釋放，撞擊在桌面的中心部位，記錄桌腿進入沙子的深度。

按上述方案進行試驗，其試驗數據如下表所示。試驗

序號鐵塊質量m/g鐵塊距桌面高度H/cm桌腿進入沙子的深度h/cm①20201.9②20302.9③20403.8④30202.9⑤40204.1（1）試驗中通過比較______來推斷物體重力勢能的大??；

（2）為了驗證猜想一，需選擇表中______（填試驗序號）三組數據進行分析；

（3）分析表中①②③的試驗數據，可得出的結論是：______?！敬鸢浮孔劳冗M入沙子的深度

①④⑤

質量相同的物體，高度越大，重力勢能越大

【解析】（1）通過小明設計的試驗可以知道，他是通過比較桌腿進入沙子的深淺來比較重力勢能的大小的。桌腿進入沙堆越深說明物體做的功越多，它原來具有的重力勢能越大；

（2）依據限制變量法，要驗證物體的重力勢能與物體的質量有關，應限制物體的高度相同，變更物體質量的大小，故小明要完成探究，須要找數個質量不同的物體進行試驗；

故①④⑤三組數據符合，所以應利用①④⑤三組數據分析得出結論。

（3）比較表中①②③的試驗數據，可以發(fā)覺，高度相同，③中桌腿進入沙子的深度更深，所以，③中的物體具有重力勢能大，即可以得出的初步結論是：質量相同的物體，高度越大，重力勢能越大。

四、簡答題1.如圖所示的網球掉到地上會跳起，但是越跳越低．試回答下面兩個問題：（1）網球從高處下落、觸地變形、復原形態(tài)反彈的三個連續(xù)過程中，機械能分別是怎么轉化的？（2）從能量轉化角度分析網球為什么會越跳越低？【答案】見解析?！窘馕觥浚?）網球從高處下落高度減小，速度越來越大，重力勢能減小，動能增大；觸地變形速度由最大變?yōu)?，動能減小，彈性勢能增大；復原形態(tài)反彈彈性勢能漸漸減小，動能增大，重力勢能增大。（2）觸地變形復原形態(tài)反彈階段網球與地面摩擦，克服摩擦力做功產生內能須要損失肯定量動能，所以上上升度比原來要低。2.（2024山東濰坊）閱讀短文，回答問題：火星探測器“天問一號”火星是太陽系中與地球最相像的行星，有大氣，溫度相宜，自轉周期和地球相近，物體在火星表面受到的重力約為在地球表面重力的二分之一，人類對火星的探測具有重大的科學意義。2024年4月24日，國家航天局宣布將我國火星探測任務命名“天問”，并將首個探測器命名“天問一號”。天問一號將一次性完成“繞、落、巡”三大任務，這在世界航天史上還沒有先例?！袄@”，探測器經過7個月的長途飛行，預料明年2月抵達火星旁邊，之后沿橢圓軌道繞火星運動，實現(xiàn)火星的遠、近火點環(huán)繞探測。離火星最近的點叫近火點，離火星最遠的點叫遠火點?！奥洹?，使探測器著陸火星表面將是一個更艱難的挑戰(zhàn)，需在7分鐘內，使探測器的時速降至0。我國利用探月的技術積累，通過四個階段來減速。第一階段氣動減速，給探測器來個急剎車；其次階段著陸傘減速，速度減至342km/h；第三階段動力減速，探測器反推發(fā)動機點火工作，速度減至3.6m/s；第四階段著陸緩沖，將探測器懸停在空中，對火星表面視察，找尋合適的位置著陸。“巡”，當探測器到達火星后，放出巡察車，完成對火星表面的拍攝及土壤分析等工作，為下一步探測打好基礎。人類對于未知世界的新奇與探究從沒有停息過，仰視絢爛星空，我們追夢不止！(1)探測器沿橢圓軌道繞火星運動時，不受空氣阻力，只發(fā)生動能和勢能的相互轉化。由近火點向遠火點運動時，探測器的動能______，機械能______（選填“變大”、“變小”或“不變”）；(2)探測器著陸前的著陸傘減速階段，速度減至______m/s；(3)巡察器著陸到火星表面后，巡察器對火星表面的壓力和火星對巡察器的支持力______（選填“是”或“不是”）一對平衡力；(4)在火星上重力與質量的比值為g火，探測器在火星上空懸停時其質量為m，反推發(fā)動機噴出的氣體對探測器的作用力大小為______?！敬鸢浮?1)減小不變(2)95(3)不是(4)mg火【解析】(1)探測器由近火點向遠火點運動時，不受空氣阻力，只發(fā)生動能和勢能的相互轉化，探測器相對于火星的高度增加，重力勢能變大，動能轉化為重力勢能，動能減小，機械能不變。(2)由材料知，探測器著陸前的著陸傘減速階段，速度減至342km/h，合95m/s。(3)巡察器著陸到火星表面后，巡察器處于平衡狀態(tài)，受力平衡，巡察器對火星表面的壓力和火星對巡察器的支持力是一對相互作用力。(4)在火星上重力與質量的比值為g火，探測器在火星上空懸停時其質量為m，探測器在火星上空懸停時受到的重力為G火=mg火反推發(fā)動機噴出的氣體對探測器的作用力與探測器受到的重力相互平衡，故氣體對探測器的作用力大小為F=G火=mg火五、計算應用題1.（2024江蘇連云港）隨著科技的發(fā)展，無人駕駛汽車已進入人們的生活。無人駕駛汽車通過車載激光雷達攝像頭等傳感器實現(xiàn)自動駕駛。一質量為1.2t的無人駕駛汽車，靜止時四個輪子與地面的總接觸面積為0.12m2，在平直道路上以36km/h的速度勻速行駛，受到的牽引力大小為4×103N。某時刻車頭上的激光雷達向正前方的固定障礙物放射一束激光信號，經3×10-7s激光雷達接收到障礙物反射回的信號（該時間內汽車行駛的距離忽視不計）。已知光速為3×108m/s，g取10N/kg。求該汽車。(1)靜止時對水平地面的壓強大??；(2)此刻車頭到障礙物的距離；(3)以36km/h的速度勻速行駛時牽引力的功率?！敬鸢浮?1)；(2)45m；(3)【解析