4.3.1機械能-動能和勢能（重難點練）一、單選題1．下列說法中正確的是（）A．只有正在做功的物體才具有能B．只要能夠做功的物體就具有能C．正在做功的物體一定具有勢能D．能夠做功的物體一定具有動能【答案】B【分析】一個物體如果能夠對外做功，我們就說它具有能．物體由于運動而具有的能叫動能，物體由于被舉高而具有的能叫重力勢能．【解析】A.物體具有能量，但不一定正在做功，如舉在高處靜止的物體具有重力勢能，但沒有做功，故A錯誤；B.一個物體如果能夠對外做功，我們就說它具有能，因此只要能夠做功的物體就具有能，故B正確；C.正在做功的物體可能是具有動能，也可能是具有勢能，故C錯誤；D.能夠做功的物體一定具有能，但不一定是動能，故D錯誤．故選B.2．下列物體具有動能的是（）A．懸掛在天花板上的吊燈 B．靜止在山頂上的大石頭C．飛行的飛機 D．拉開的彈弓【答案】C【解析】A．懸掛在天花板上的吊燈處于靜止狀態，不具有動能，故A不符合題意；B．靜止在山頂上的大石頭處于靜止狀態，不具有動能，故B不符合題意；C．飛行的飛機處于運動狀態，具有動能，故C符合題意；D．拉開的彈弓具有彈性勢能，故D不符合題意。故選C。3．下列物體中不具有彈性勢能的是（）A．彈簧 B．壓彎的樹枝C．撥動的琴弦 D．形變的蹦床【答案】A【解析】A.彈簧沒有發生了彈性形變，所以不具有彈性勢能，故A符合題意；B.壓彎的樹枝發生了彈性形變，所以具有彈性勢能，故B不符合題意；C.撥動的琴弦發生彈性形變，有彈性勢能，故C不符合題意；D.形變的蹦床發生了彈性形變，所以具有彈性勢能，故D不符合題意．故選A.點睛：根據發生彈性形變的物體具有的能叫彈性勢能，判斷一個物體是否具有彈性勢能，只要看這個物體是否發生了彈性形變即可．4．人拉弓射箭時，下列說法中正確的是（）A．放在張緊了的弓上的箭，具有彈性勢能

B．弓被拉得越彎，人的彈性勢能越大C．弓被拉得越彎，弓的彈性勢能越大

D．弓的彈性勢能還和它的質量有關【答案】C【解析】A.張緊了的弓具有彈性勢能，箭沒有彈性勢能；故A錯誤；B.弓被拉得越彎，弓的彈性勢能越大，而人沒有彈性勢能；故B錯誤；C.彈性勢能跟彈性形變的程度有關，弓拉得越彎，弓的彈性勢能越大，故C正確；D.彈性勢能的大小與物體所發生的彈性形變的程度有關，弓的彈性勢能和它的質量無關，故D錯誤．故選C.5．下列物體中即具有動能又具有勢能的是（）A．在平直公路上行駛的汽車 B．拉長的橡皮筋C．正在下落的雨滴 D．水庫里的水【答案】C【解析】A．在水平地面上行駛的汽車，有速度無高度，所以只具有動能，故A不符合題意；B．被拉長的橡皮筋，發生彈性形變，具有彈性勢能，故B不符合題意；C．在空中下落的雨滴，有高度也有速度，所以具有動能和重力勢能，故C符合題意；D．被攔河壩攔住的河水，有高度無速度，所以只具有重力勢能，故D不符合題意。故選C。6．火車、汽車與摩托車三種車輛如果速度相等，那么，它們的動能（）A．火車的最大 B．汽車的最大 C．摩托車的最大 D．一樣大【答案】A【解析】汽車、摩托車和火車的質量，火車的質量最大、汽車的質量次之、摩托車的質量最小；因為三者的速度相同，由影響動能大小的因素知：動能由大到小的順序為火車最大，汽車次之，摩托車最小。故選A。7．關于重力勢能的說法，正確的是（）A．質量大的物體，重力勢能一定大B．被舉得高的物體，重力勢能一定大C．質量相等的物體，被舉得越高，重力勢能就越大D．質量相等的物體，速度越大，重力勢能就越大【答案】C【解析】A．影響重力勢能的因素是質量和高度，質量大的物體，重力勢能不一定大，故A錯誤；B．影響重力勢能的因素是質量和高度，被舉得高的物體，重力勢能不一定大，故B錯誤；C．影響重力勢能的因素是質量和高度，質量相等的物體，高度越高，重力勢能就越大，故C正確；D．重力勢能大小與速度無關，故D錯誤。故選C。8．直升機在勻速下降過程中，能量變化情況是（）A．勢能減少，動能增加B．勢能減少，動能不變C．勢能不變，動能減少D．勢能不變，動能不變【答案】B【解析】直升機在空中勻速下降的過程中，質量不變，直升機的高度越來越小，則重力勢能越來越小；直升機在空中勻速下降的過程中，質量不變，速度不變，則動能不變。故選B。9．行駛中的摩托車，加足馬力以恒定速度沖上斜坡，它在上坡的過程中（）A．動能逐漸減少，勢能保持不變B．動能逐漸減少，勢能逐漸增大C．動能保持不變，勢能逐漸增大D．動能和勢能之和保持不變【答案】C【解析】行駛中的摩托車以不變的速度沖上斜坡，其質量不變，速度不變，故動能不變；同時其質量不變，高度增加，故重力勢能增加，所以動能和勢能之和增加。故選C。10．如圖所示，A、B兩球質量相等，A球用不可伸長的輕繩系于O點，B球用輕彈簧系于點，O與點在同一水平面上。分別將A、B球拉到與懸點等高處，細繩和輕彈簧均處于水平，彈簧處于自然狀態，將兩球分別由靜止開始釋放，當兩球第一次達到各自懸點的正下方時，兩球仍處在同一水平面上，則兩球各自第一次到達懸點正下方時（不計空氣阻力）（）A．兩球的動能相等B．B球動能較大C．A球動能較大D．A球損失的重力勢能較多【答案】C【解析】兩個小球質量相同，且開始時處于同一高度，因此它們具有的重力勢能相等。由題意可知，兩球下降的高度相等，則兩球的重力勢能減小量相等，即兩球損失的重力勢能相等。不計空氣阻力，當A球擺動到最低點時，它損失的重力勢能全部轉化為動能；B球擺動到最低點時，損失的重力勢能轉化為動能和彈簧的彈性勢能，因此A球的動能大。故ABD不符合題意，C符合題意。故選C。二、填空題11．比較動能、重力勢能和彈性勢能：定義影響因素動能物體由于______具有的能______和______重力勢能受到重力的物體由于被______而具有的能______和______彈性勢能具有彈性的物體由于發生______具有的能______【答案】運動質量速度舉高質量高度彈性形變彈性形變【解析】[1]運動的物體可以對外做功，所以說運動的物體具有能量，我們把這種物體由于運動具有的能叫動能；[2][3]質量相同的物體，運動的速度越大，它的動能越大；運動速度相同的物體，質量越大，它的動能越大，故影響動能大小的因素是質量和速度；[4]在地球表面附近，受到重力的物體由于被舉高就具有了對外做功的能量，我們把這種物體由于高度所決定的能叫做重力勢能；[5][6]物體的質量越大，位置越高，它具有的重力勢能就越大，故影響重力勢能的因素是質量和高度；[7]物體由于發生彈性形變而具有的能叫做彈性勢能；[8]物體的彈性形變越大，它具有的彈性勢能就越大，故影響彈性勢能大小的因素是彈性形變大小．12．裝滿水的灑水車，在平直的馬路上一邊灑水，一邊勻速前行。在它灑水的過程中，灑水車的動能將________。【答案】減小【解析】灑水車在平直的馬路上邊灑水邊勻速前進時，速度不變，而質量不斷減小，所以動能不斷減小。13．司機開車上坡前，往往加大油門，以提高車速，這是為了增大汽車的______能。清掃路面垃圾的清潔車，能通過吸塵器將路面上的垃圾吸入車內容器中，清潔車沿街道勻速行駛，在清掃垃圾過程中，車的動能將______（選填“變大”、“變小”或“保持不變”）。【答案】動變大【解析】[1]開車上坡，車的質量不變，如果提高車速，則車的動能會增大。[2]因清潔車沿街道勻速行駛，車的速度不變，在清掃垃圾過程中，車的質量增加，所以車的動能將變大。14．如圖是軍軍玩彈弓的情景。經驗表明，在一定范圍內，橡皮筋拉得越長，同樣的“子彈”射得越遠，橡皮筋對“子彈”做的功越______，橡皮筋具有的彈性勢能越______，說明橡皮筋的彈性勢能與______有關。【答案】多大彈性形變的程度【解析】[1][2][3]在一定范圍內，橡皮筋拉得越長，橡皮筋的彈性形變量越大，具有的彈性勢能越大，將同樣的“子彈”射得越遠，橡皮筋對“子彈”做的功越多。15．如圖是小球在地面彈跳的頻閃照片，A、B兩點高度相同，小球在A點的重力勢能______（選填“大于”、“小于”或“等于”）B點的重力勢能，小球在A點的動能______（選填“大于”、“小于”或“等于”）B點的動能。【答案】等于大于【分析】根據動能和勢能的相互轉化可以解決此題，小球彈跳的高度會越來越低，這說明在勢能和動能的轉化過程中有能量的消耗，所以小球的機械能一次比一次少。【解析】[1]小球在A點的高度和B點的高度相等，質量也沒變，根據重力勢能的影響因素可知：小球在A、B兩點的重力勢能相等。[2]由于小球在A位置的這次彈跳要高于B位置的這次彈跳，所以，小球在A、B兩位置是的機械能的大小不同，A位置的機械能大于B位置時的機械能，因此，在A、B兩位置重力勢能相等的情況下，A位置的動能大于B位置的動能。16．如圖是豎直向上拋出的小球上升過程中每隔相等的時間曝光一次所得的照片．從圖中可以判斷：小球在a、b位置間的平均速度_______(選填“大于”“小于”或“等于”)在c、d位置間的平均速度；在上升過程中，小球的重力勢能________，重力做功的功率_________．(后兩空均選填“逐漸增大”“逐漸減小”或“不變”)【答案】大于逐漸增大逐漸減小【解析】如圖，小球上升過程中每隔越來越小，即小球做減速運動．所以小球在上升過程，速度越來越小，平均速度當然也越來越小，即小球在a、b位置間的平均速度小于在c、d位置間的平均速度；在上升過程中，高度增大，所以小球的重力勢能逐漸增大；根據，即功率等于力乘以速度，因為小于上升過程中速度減小，所以做功的功率也逐漸變小．故答案為(1).大于(2).逐漸增大(3).逐漸減小17．用“模擬打樁”來探究物體重力勢能的大小與哪些因素有關，物體的質量，實驗時，讓物體從木樁正上方的某一高度處自由下落，將木樁打入沙中，三次實驗木樁進入沙中的深度如圖所示，木樁進入沙中的深度越深，則物體對木樁做的功越______，比較、可知：物體重力勢能的大小與物體的______有關；比較______可知：物體重力勢能的大小與物體的質量有關。【答案】多高度a、c【解析】[1]物體下落過程中，物體的重力勢能轉化為動能，物體的重力勢能就越大，對木樁做功越多，木樁陷入沙坑越深，所以我們可以通過木樁陷入沙坑的深度觀察來判斷重力勢能的大小，這用到了轉換法。[2]由、兩圖可知，物體的質量，從不同高度落下，落下的位置越高，木樁被打得越深，物體的重力勢能越大，說明重力勢能與高度有關。[3]比較、兩圖可知，物體的質量，物體從同一高度落下，質量越大，木樁被打得越深，說明重力勢能與質量有關。18．如圖（a）所示為某座山峰的立體圖，其中的環狀線為海拔高度相等的相鄰各點所連成的閉合曲線，我們稱之為“等高線”．將等高線投影到平面圖上如圖（b）所示，其中射線與等高線垂直．(1)若山坡表面光滑，則靜止的物體沿_____方向運動時，動能會增大．(2)若將同一物體在山峰上重力勢能相等的相鄰各點連成閉合曲線構成“等勢線”，則“等勢線”可以看作圖（b）中的_____（選填“等高線”或“射線”）．理由是：_____．【答案】射線等高線物體質量不變，所處的高度相同時，重力勢能相同【解析】(1)[1]若山坡表面光滑，則靜止的物體將會沿著山坡表面向下運動，即沿射線方向運動，此時物體速度增大，動能會增大．(2)[2][3]等勢線就是重力勢能相等的線，根據重力勢能大小的影響因素可知，物體重力勢能相等即所處的高度相等，所以“等勢線”可以看作圖（b）中的等高線．三、實驗題19．學完動能知識后，小亦同學用如圖所示裝置模擬汽車超速帶來的安全隱患，甲、乙兩圖中的小車、斜面、木板、木塊均完全相同。

（1）實驗中，通過比較小車推動木塊距離的遠近來判斷小車動能的大小，這種研究方法叫______法。（2）由圖中實驗現象得到的結論是______。【答案】轉換在質量一定時，物體的速度越大，動能越大，安全隱患越大【解析】[1]研究物體的動能大小與哪些因素有關，動能大小不易直接體現，所以通過小車對木塊做功的多少來體現小車的動能大小，即通過比較小車推動木塊距離的遠近來判斷小車動能的大小，這種研究方法叫轉換法。[2]兩小車質量相同，乙圖中小車由靜止下滑的高度較大，運動到水平面時的速度也較大，乙圖中小車推動木塊通過的距離較遠，所以乙圖中小車的動能也較大，故由圖中實驗現象得到的結論是：在質量一定時，物體的速度越大，動能越大，安全隱患越大。【點睛】本題結合實際研究影響動能大小的因素，主要考查轉換法和控制變量法的運用，要掌握。20．某同學為了“探究影響物體動能大小的因素”，先將如圖（a）所示的彈簧、光滑軌道固定在豎直墻面上。實驗時，他分別用質量不同的實心鋁塊A和B以一定的速度沿著光滑軌道沖向彈簧，通過觀察彈簧被壓縮的程度來比較鋁塊的動能大小。實驗情況如圖（b）、（c）和（d）所示，其中mA<mB、v1＜v2、Lc<Ld<Lb<La。請根據圖中的實驗現象及相關條件，分析歸納實驗結論。①分析比較圖中的（a）、（b）和（c）的實驗過程及相關條件可知：___________。②分析比較圖中的（a）、（b）和（d）的實驗過程及相關條件可知：___________。【答案】m相同，v增大，動能增大v相同，m增大，動能增大【解析】（1）[1]比較圖中的（a）、（b）和（c）實驗過程知道，鋁塊的質量相同，但是速度不同，速度大的鋁塊撞擊彈簧時，彈簧被壓縮的程度明顯，說明當物體質量相同，速度大的，動能大。（2）[2]比較圖中的（a）、（b）和（d）實驗過程知道，鋁塊的速度相同，但是質量不同，質量大的鋁塊撞擊彈簧時，彈簧被壓縮的程度明顯，說明當物體速度相同，質量大的，動能大。21．一物理興趣小組“探究物體的動能和哪些因素有關”的過程如下：

（1）實驗中，通過比較小球推動木塊距離的遠近，來判斷小球動能的大小，這種常用的實驗方法是______（選填“控制變量法”或“轉換法”）；（2）為了研究物體的動能與速度的關系，應選擇______兩個圖進行比較，得到的結論是：物體的質量一定時，速度越大，則動能越大；（3）實驗中選擇乙、丙兩個圖進行比較，是為了研究物體的動能與______的關系；（4）組內有的同學認為水平面是光滑的更有助于完成本實驗，小明不同意這個觀點。小明認為如果水平面是光滑的，小球將一直運動下去，無法比較其滑行距離的遠近。小明的理論依據是______（填寫定律名稱）。【答案】轉換法甲、乙質量牛頓第一定律【解析】（1）[1]小球的動能的大小不能直接看出，通過比較小球推動木塊距離的遠近，來判斷小球動能的大小，這種稱為轉換法。（2）[2]動能與速度的關系，應選擇質量相同，速度不同，高度不同，到達水平面的速度不同，故選甲、乙兩圖。（3）[3]選擇乙、丙兩個圖，質量不同，速度相同，故探究的是動能與質量的關系。（4）[4]小明認為如果水平面是光滑的，小球不受阻力，由于慣性，小球將一直運動下去，故依據是牛頓第一定律。22．下圖為探究物體（鋼球）動能大小跟哪些因素有關的實驗裝置。（1）實驗原理：①鋼球從平滑斜面上由靜止開始向下運動，到達斜面底端時的速度只與鋼球起點位置的高度有關，起點位置越高，速度就越___________。②鋼球撞擊木塊時，木塊運動的距離越長，說明運動鋼球所具有的動能就越___________。（2）實驗現象：①同一鋼球從斜面上不同高度處由靜止向下運動，在水平木板上撞擊木塊，鋼球開始向下運動時的起點位置越___________，木塊運動的距離越長。②質量不同的鋼球從斜面上同一高度由靜止向下運動，在水平木板上撞擊木塊，鋼球的質量越___________，木塊運動的距離越長。（3）實驗結論：物體的質量越大，運動速度越大，動能就越___________。【答案】大大高大大【解析】（1）①[1]鋼球從平滑斜面上由靜止開始向下運動，重力勢能轉化為動能，起點位置越高，重力勢能越大，到達斜面底端時的動能越大，速度越大。②[2]實驗中是通過鋼球撞擊木塊移動的距離來觀察鋼球動能大小的，利用了轉換法；被撞木塊的運動距離越長，說明鋼球對被撞物體所做的功就越多，鋼球原來所具有的動能就越大。（2）①[3]質量一定的鋼球開始向下運動的起點位置越高，到達水平面時的速度越大，因此動能越大，對木塊做功越多，木塊移動的距離越長。②[4]不同質量的鋼球從同一高度由靜止向下運動，到達水平面時的速度一定，質量越大，所具有的動能越大，對木塊做功越多，木塊移動的距離越長。（3）[5]由實驗現象可知，物體的質量越大，運動速度越大，動能就越大。23．小明在探究“彈簧彈性勢能的大小跟哪些因素有關”的實驗時，提出了如下猜想：猜想一：彈簧彈性勢能的大小與彈簧被壓縮的程度有關；猜想二：彈簧彈性勢能的大小與彈簧的材料有關。為了驗證上述猜想，小明選用材料不同的三根彈簧A、B和C（長度和粗細均相同），一把長刻度尺，小球、木塊各一個，設計了如圖所示的實驗裝置進行探究。實驗中，木塊起始位置相同，實驗數據如下表所示。實驗次數所使用的彈簧彈簧被壓縮后的長度/cm木塊移動的距離/cm1彈簧A83.52彈簧A56.23彈簧A210.64彈簧B58.75彈簧C611.56彈簧C513.1(1)彈簧將小球彈開的過程中，彈簧的彈性勢能轉化為小球的___________能。實驗中通過比較___________來判斷彈簧彈性勢能的大小。(2)為了驗證猜想一，應選擇表中___________（填實驗序號）三組數據進行分析；由此得出的結論是：___________相同時，___________越大，彈簧的彈性勢能越___________。(3)為了驗證猜想二，應選擇表中___________（填實驗序號）三組數據進行分析。【答案】動木塊移動的距離1、2、3彈簧的材料彈簧被壓縮的程度大2、4、6【解析】(1)[1]彈簧將小球彈開的過程中，彈簧彈性勢能減小，小球獲得了機械能這個過程把彈性勢能轉化為小球的機械能。[2]實驗中是通過木塊被小球撞出的距離來確定小球動能的大小。(2)[3]彈簧彈性勢能的大小與彈簧被壓縮的程度有關，要改變彈簧被壓縮的程度并保證其它因素不變，故選擇1、2、3。[4][5][6]根據表格可看出，當彈簧的材料相同時，彈簧被壓縮的程度越大，彈簧的彈性勢能越大。(3)[7]為了研究彈簧彈性勢能的大小與彈簧的材料有關，應該改變彈簧的材料并保證其它因素相同，故選2、4、6。24．小明同學在探究重力勢能的大小與什么因素有關時，提出了如下猜想：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，他計劃利用小桌、沙子、質量不同的鐵塊和刻度尺進行實驗：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．按上述方案進行實驗，其實驗數據如下表所示．實驗序號鐵塊質量鐵塊距桌面高度桌腿進入沙子的深度①20201.9②20302.9③20403.8④30202.9⑤40204.1（1）實驗中通過比較_____來判斷物體重力勢能的大小；（2）為了驗證猜想一，需選擇表中_____（填實驗序號）三組數據進行分析；（3）分析表中①②③的實驗數據，可得出的結論是：_____．【答案】桌腿進入沙子的深度①④⑤質量相同的物體，位置越高，具有的重力勢能越大【解析】（1）根據能量的定義，物體具有的重力勢能越大能夠對小桌做的功越多，能夠使桌腿陷入沙子的深度越大，故而本實驗比較的是桌腿進入沙子的深度．（2）根據控制變量法，為了驗證猜想一，要控制物體的高度不變，質量改變，從表格中數據可以看出，①④⑤高度相同，質量不同；（3）從表格中①②③數據可以看出，當物體質量相同時，隨著物體的高度增大，小桌桌腿陷入的深度也在增加，即質量相同的物體，位置越高，具有的重力勢能越大．25．如下是研究重力勢能的大小與哪些因素有關的一種實驗。某小組同學每次都讓重錘從高處由靜止下落，砸到鐵釘上。他們觀察到不同情況下，鐵釘進入泡沫塑料的深度不同，深度越大，表明重錘對鐵釘做的功越大，即重錘具有的重力勢能越大。他們用m表示重錘的質量，h表示重錘升起的高度，x表示鐵釘進入泡沫塑料的深度，并將實驗數據詳細記錄在下面的表格中。為了進一步探究重錘的重力勢能跟重錘做功本領的關系，他們還進行了適量的運算，計算的一部分數據也記錄在表格的后兩列中。實驗序號重錘質量m（千克）重錘升起高度h（米）鐵釘進入泡沫塑料深度x（米）（米-1）x2（米2）10.10.60.02441.6660.000620.10.90.03033.3330.000930.20.30.02441.6660.000640.20.60.03528.5710.001250.30.30.03033.3330.000960.30.40.03528.5710.0012（1）分析比較實驗序號1與2（或3與4或5與6）的數據及觀察到的現象，可得出的初步結論是：________；（2）分析比較實驗序號_________的數據及觀察到的現象，可得出的初步結論是：在高度相同的情況下，物體的質量越大，具有的重力勢能就越大；（3）分析比較表中第二列、第三列及第四列中的數據，可初步得出：_______；（4）為進一步探究重錘具有的重力勢能跟重錘做功本領的關系，可綜合分析、比較表中記錄的數據，以及經運算得到的數據，同時結合觀察到的現象，歸納并得出結論：________。【答案】物體質量一定時，高度越高，重力勢能越大1、4或3、5物體質量與高度的乘積越大時，重力勢能越大物體質量與高度乘積與鐵釘進入泡沫塑料深度x的平方的比值是個定值【解析】（1）[1]根據表格數據實驗序號1與2（或3與4或5與6）中，質量相同，高度不同，高度越大的，鐵釘進入泡沫塑料的深度越大，表明所做的功越多，即重力勢能越大，故結論為物體質量一定時，高度越高，重力勢能越大。（2）[2]要得到在高度相同的情況下，物體的質量越大，具有的重力勢能就越大的結論，根據控制變量法的思想，應選擇高度相同，質量不同的進行比較，故應選擇實驗序號1與4或3與5。（3）[3]根據重力勢能的定義，重力勢能大小等于重力與高度的乘積，而質量越大，重力越大，結合表格可以發現物體質量與高度的乘積越大時，重力勢能越大。（4）