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1、专题 12 机械能及能量守恒定律（学生版）一、选择题 1.（2022四川自贡）在 2022 年北京冬奥会自由式滑雪比赛中，我国运动员谷爱凌获得冠军，她在雪道上自由下滑的过程中，如果不计雪道阻力和空气阻力，下列说法中正确的是（）。A.动能不变，重力势能不变，机械能不变；B.动能增大，重力势能增大，机械能不变；C.动能增大，重力势能减少，机械能不变；D.动能减少，重力势能减少，机械能减少 2.（2022四川南充）掷实心球是南充中考体育项目之一，如图所示是某同学掷出的实心球的运动轨迹，O点是实心球刚离开手的位置，A点是实心球运动到最高点的位置，B点是实心球落地前瞬间的位置，不计空气阻力，下列说法正确
2、的是（）。A.实心球离开手后受到重力和惯性力的作用；B.实心球在最高点A时处于平衡状态；C.实心球从O运动到B的动能先减小后增大；D.实心球在O点的机械能大于在B点的机械能 3.（2022安徽省）如图，在 2022 年北京冬奥会开幕式上，质量约为3t的奥运五环缓缓升起。若将升起过程看成匀速直线运动，则该过程中奥运五环的（）。A.重力势能不变 B.动能增大 C.机械能不变 D.机械能增大 4.（2022山东泰安）如图所示，物理项目化学习小组在空旷的室外测试某型号无人机负重飞行能力。测试时将重20N的物体A固定在无人机上，并控制无人机完成以3m/s的速度匀速上升、在空中悬停、以2m/s的速度匀速下
3、降三个阶段的测试项目，同时利用系统软件记录多次测量的相关信息，并做出测评报告。下列说法中（）。匀速上升阶段，物体A相对于地面是运动的；匀速上升阶段，物体A的机械能不变；匀速下降阶段，物体A的重力势能转化为动能；物体A匀速下降阶段的动能小于匀速上升阶段的动能。A.只有正确 B.只有正确 C.只有正确 D.只有正确 5.（2022云南省）关于图所示的热现象，说法正确的是（）。A.图甲中炙热的铁水具有内能，冰冷的冰块没有内能；B.图乙中冬天搓手取暖是将内能转化为机械能；C.图丙中用湿毛巾冷敷降温是通过热传递的方式减小人体的内能；D.图丁中能量转化与汽油机做功冲程能量转化都是机械能转化为内能 6.（2
4、022湖南衡阳）2022 年 2 月 15 日，中国选手苏翊鸣夺得北京 2022 年东奥会单板滑雪男子大跳台冠军，实现了中国单板滑雪在东奥会上金牌“零的突破”。如图，苏翊鸣在助滑区从起点A由静止开始加速下滑到最低点的过程中，他的（）。A.重力势能增大，动能减小 B.重力势能减小，动能增大 C.重力势能减小，动能减小 D.重力势能增大，动能增大 7.（2022山东临沂）东京奥运会上，14 岁的全红婵获得女子 10 米跳台跳水冠军。如图所示，正在比赛中的全红婵（）。A.起跳过程中运动状态保持不变 B.上升过程中重力势能转化为动能 C.下落过程中动能保持不变 D.入水过程中所受水的浮力逐渐增大 8.
5、（2022陕西省）如图，滑雪运动员正在比赛，下列分析正确的是（）。A.雪地上的影子是光的折射形成的；B.运动员在沿倾斜赛道下滑过程中，重力势能不变；C.滑雪板可以减小运动员对雪地的压强；D.运动员在沿倾斜赛道加下滑过程中，运动状态保持不变 二、填空题 9.（2022四川遂宁）某兴趣小组通过自主探究得知“在一定范围内，弹簧的弹力大小与弹簧的伸长量成正比”。原长为 10cm 的弹簧（质量不计）上端固定在天花板上，下端系一重为 20N 的小球，静止时小球位于A处，弹簧长度变为 11cm，再用力F将小球竖直向下拉到B处，弹簧长度为 11.5cm（未超过弹性限度），然后由静止释放，在释放瞬间小球受到的合
6、力大小为_N，小球从B处第一次回到A处过程中，小球的动能_（选填“增大”、“减小”、“先增大后减小”或“先减小后增大”）。10.（2022江苏连云港）知识梳理是学习的一种重要方法，请将动能、能、机械能、内能填在下列知识结构图对应的序号框中。（1）_；（2）_；（3）_；（4）_ 11.（2022江西省）如图所示，是北京冬奥会钢架雪车比塞场景。运动员在钢架雪车上，沿冰道从山坡上快速滑降，_转化为动能；在此过程中，运动员相对于_是运动的。12.（2022江苏扬州）2021 年 12 月 28 日，扬州城市快速路内环全线通车。某市民将上班过程的汽车行驶信息列于表中，他开车走快速路上班的优点是除节省时
7、间外还节省_。汽车下高架时减速行驶，其动能_，机械能_。行驶里程 行驶时间 油耗 不走快速路 9.1km 30min 9.0L/100km 走快速路 14.0km 20min 5.5L/100km 专题 12 机械能及能量守恒定律（解析版）一、选择题 1.（2022四川自贡）在 2022 年北京冬奥会自由式滑雪比赛中，我国运动员谷爱凌获得冠军，她在雪道上自由下滑的过程中，如果不计雪道阻力和空气阻力，下列说法中正确的是（）。A.动能不变，重力势能不变，机械能不变；B.动能增大，重力势能增大，机械能不变；C.动能增大，重力势能减少，机械能不变；D.动能减少，重力势能减少，机械能减少【答案】C。【解
8、析】运动员在雪道上自由下滑时，不计雪道阻力和空气阻力，只有动能和势能的相互转化，机械能守恒。下滑过程，质量不变，速度变大，高度降低，所以动能增大，重力势能减少。故选 C。2.（2022四川南充）掷实心球是南充中考体育项目之一，如图所示是某同学掷出的实心球的运动轨迹，O点是实心球刚离开手的位置，A点是实心球运动到最高点的位置，B点是实心球落地前瞬间的位置，不计空气阻力，下列说法正确的是（）。A.实心球离开手后受到重力和惯性力的作用；B.实心球在最高点A时处于平衡状态；C.实心球从O运动到B的动能先减小后增大；D.实心球在O点的机械能大于在B点的机械能【答案】C。【解析】A实心球离开手后只受到重力
9、作用，它能继续前进，是由于球具有惯性，而不能说是受到惯性力的作用，因为惯性不是力，故 A 错误；B实心球从O点运动到B点，运动的方向和速度都在发生变化，整个过程小球均处于非平衡状态，因此实心球在最高点A时处于非平衡状态，故 B 错误；C实心球从O点运动到A点，小球的动能转化为重力势能，则动能减小；实心球从A点运动到B点，小球的重力势能转化为动能，则动能增加。因此实心球从O运动到B的动能先减小后增大，故 C 正确；D小球在整个运动的过程中，忽略空气阻力则只受到重力作用，则机械能守恒，因此实心球在O点的机械能等于在B点的机械能，故 D 错误。故选 C。3.（2022安徽省）如图，在 2022 年北
10、京冬奥会开幕式上，质量约为3t的奥运五环缓缓升起。若将升起过程看成匀速直线运动，则该过程中奥运五环的（）。A.重力势能不变 B.动能增大 C.机械能不变 D.机械能增大【答案】D。【解析】A重力势能与物体的质量和高度有关，被提升的过程中，质量不变，高度增大，所以重力势能增大，故 A 不符合题意；B动能与物体的质量和速度有关，物体匀速提升，质量不变，速度不变，所以动能不变，故 B不符合题意；CD物体动能不变，重力势能增大，所以机械能增大，故 C 不符合题意，D 符合题意；故选 D。4.（2022山东泰安）如图所示，物理项目化学习小组在空旷的室外测试某型号无人机负重飞行能力。测试时将重20N的物体
11、A固定在无人机上，并控制无人机完成以3m/s的速度匀速上升、在空中悬停、以2m/s的速度匀速下降三个阶段的测试项目，同时利用系统软件记录多次测量的相关信息，并做出测评报告。下列说法中（）。匀速上升阶段，物体A相对于地面是运动的；匀速上升阶段，物体A的机械能不变；匀速下降阶段，物体A的重力势能转化为动能；物体A匀速下降阶段的动能小于匀速上升阶段的动能。A.只有正确 B.只有正确 C.只有正确 D.只有正确【答案】C。【解析】匀速上升阶段，物体A相对于地面的位置发生了变化，故物体A相对于地面是运动的，故符合题意；匀速上升阶段，物体A的质量不变，速度不变，动能不变，高度变大，重力势能变大，故机械能变
12、大，故不符合题意；匀速下降阶段，速度不变，动能不变，因高度变小，重力势能变小，物体A的重力势能没有转化为动能，故不符合题意；根据已知条件，物体匀速上升的速度大于下降的速度，故物体匀速上升时的动能大，即物体A匀速下降阶段的动能小于匀速上升阶段的动能，故符合题意。故 ABD 不符合题意，C 符合题意。故选 C。5.（2022云南省）关于图所示的热现象，说法正确的是（）。A.图甲中炙热的铁水具有内能，冰冷的冰块没有内能；B.图乙中冬天搓手取暖是将内能转化为机械能；C.图丙中用湿毛巾冷敷降温是通过热传递的方式减小人体的内能；D.图丁中能量转化与汽油机做功冲程能量转化都是机械能转化为内能【答案】C。【解
13、析】A不管物体温度高低，都具有内能，一切物体都具有内能，故 A 错误；B冬天搓手取暖是通过做功的方式改变手的内能，此过程中将机械能转化为内能，故 B 错误；C用湿毛巾冷敷降温，湿毛巾从人体吸收热量，使人体降温，内能减小，所以是通过热传递的方式减小人体的内能，故 C 正确；D向下压活塞，对筒内空气做功，空气内能增加，温度升高，将机械能转化为内能；汽油机做功冲程是将内能转化为机械能，二者能量转化不同，故 D 错误。故选 C。6.（2022湖南衡阳）2022 年 2 月 15 日，中国选手苏翊鸣夺得北京 2022 年东奥会单板滑雪男子大跳台冠军，实现了中国单板滑雪在东奥会上金牌“零的突破”。如图，苏
14、翊鸣在助滑区从起点A由静止开始加速下滑到最低点的过程中，他的（）。A.重力势能增大，动能减小 B.重力势能减小，动能增大 C.重力势能减小，动能减小 D.重力势能增大，动能增大【答案】B。【解析】苏翊鸣在助滑区从起点A由静止开始加速下滑到最低点的过程中，质量不变，高度减小，重力势能减小，速度增大，动能增大，故 B 符合题意，ACD 不符合题意。故选 B。7.（2022山东临沂）东京奥运会上，14 岁的全红婵获得女子 10 米跳台跳水冠军。如图所示，正在比赛中的全红婵（）。A.起跳过程中运动状态保持不变 B.上升过程中重力势能转化为动能 C.下落过程中动能保持不变 D.入水过程中所受水的浮力逐渐
15、增大【答案】D。【解析】A起跳过程中，是跳台的弹性势能转化为全红婵的动能，动能变大，速度变大，运动状态发生改变，故 A 不符合题意；B上升过程中，全红婵的质量不变，速度变小，高度变大，动能减少，重力势能增大，是动能转化为重力势能，故 B 不符合题意；C下落过程中，质量不变，速度变大，动能增大，故 C 不符合题意；D入水过程中，排开水的体积变大，据阿基米德原理知，受到的浮力变大，故 D 符合题意。故选 D。8.（2022陕西省）如图，滑雪运动员正在比赛，下列分析正确的是（）。A.雪地上的影子是光的折射形成的；B.运动员在沿倾斜赛道下滑过程中，重力势能不变；C.滑雪板可以减小运动员对雪地的压强；D
16、.运动员在沿倾斜赛道加下滑过程中，运动状态保持不变【答案】C。【解析】A雪地上的影子是光的直线传播形成的，故 A 错误；B运动员在沿倾斜赛道下滑过程中，高度逐渐降低，重力势能逐渐变小，故 B 错误；C 滑雪板一般比较宽，是通过增大受力面积的方法从而来减小运动员对雪地的压强，故 C 正确；D动员在沿倾斜赛道加下滑过程中，由重力势能转化为动能，运动速度在加快，运动状态发生改变，故 D 错误。故选 C。二、填空题 9.（2022四川遂宁）某兴趣小组通过自主探究得知“在一定范围内，弹簧的弹力大小与弹簧的伸长量成正比”。原长为 10cm 的弹簧（质量不计）上端固定在天花板上，下端系一重为 20N 的小球
17、，静止时小球位于A处，弹簧长度变为 11cm，再用力F将小球竖直向下拉到B处，弹簧长度为 11.5cm（未超过弹性限度），然后由静止释放，在释放瞬间小球受到的合力大小为_N，小球从B处第一次回到A处过程中，小球的动能_（选填“增大”、“减小”、“先增大后减小”或“先减小后增大”）。【答案】10；增大。【解析】1原长为 10cm 的弹簧（质量不计）上端固定在天花板上，下端系一重为 20N 的小球，静止时小球位于A处，弹簧长度变为 11cm，此时弹簧的伸长量为 11cm-10cm=1cm 因在一定范围内，弹簧的弹力大小与弹簧的伸长量成正比。由此可得，在一定范围内，弹簧每伸长 1cm，弹簧的弹力大小
18、增加 20N。当用力F将小球竖直向下拉到B处，弹簧长度为 11.5cm，此时弹簧的伸长量为 11.5cm-10cm=1.5cm 那么弹簧的弹力大小为FB=1.520N=30N 在B处由静止释放，在释放瞬间小球受到竖直向下的重力和竖直向上的弹簧的弹力的作用，则合力大小为F合=FB-G=30N-20N=10N 2由力与运动的关系可知，当合力方向与运动方向相同时，物体做加速运动。在B处时，受到的合力方上竖直向上，大小为 10N，在A处时，弹簧的弹力大小等于重力，合力为 0。则小球从B处第一次回到A处过程中，合力的方向一直是竖直向上的，运动的方向也是竖直向上的，故小球做加速运动。由于小球的质量不变，速
19、度变大，所以小球的动能增大。10.（2022江苏连云港）知识梳理是学习的一种重要方法，请将动能、能、机械能、内能填在下列知识结构图对应的序号框中。（1）_；（2）_；（3）_；（4）_ 【答案】能；机械能；内能；动能。【解析】1234能量的种类比较多：有光能、机械能、内能等；其中机械能包括动能和势能。11.（2022江西省）如图所示，是北京冬奥会钢架雪车比塞场景。运动员在钢架雪车上，沿冰道从山坡上快速滑降，_转化为动能；在此过程中，运动员相对于_是运动的。【答案】重力势能；冰道。【解析】1运动员在钢架雪车上，沿冰道从山坡上快速滑降，高度降低，质量不变，所以重力势能减小，滑降过程中，速度增大，质
20、量不变，动能增大，所以重力势能转化为动能。2运动员在钢架雪车上，沿冰道从山坡上快速滑降，相对于冰道的位置不断变化，所以运动员相对于冰道是运动的。12.（2022江苏扬州）2021 年 12 月 28 日，扬州城市快速路内环全线通车。某市民将上班过程的汽车行驶信息列于表中，他开车走快速路上班的优点是除节省时间外还节省_。汽车下高架时减速行驶，其动能_，机械能_。行驶里程 行驶时间 油耗 不走快速路 9.1km 30min 9.0L/100km 走快速路 14.0km 20min 5.5L/100km【答案】汽油；减小；减小。【解析】1不走快速路的油耗为19.0L9.1km=0.819L100kmV 走快速路的油耗为25.5L14.0km=0.77L100kmV；故开车走快速路上班的优点是除节省时间外还节省汽油。2汽车下高架时减速行驶，速度变小，质量不变，故动能变小。3下高架，高度减小，则重力势能减小，动能也减小，故汽车的机械能减小。