能量的转化和守恒 一．选择题（共16小题）
1．（2020•泉州模拟）小红在操场上将皮球斜向上抛出，皮球被抛出后的运动轨迹如图所示，a．c两点处于同一高度。则下列判断正确的是（ ）
A．b点重力势能最大 B．a、c 两点的动能相等
C．d点的机械能小于e点
D．b点到d点的过程中动能转化为重力势能 【答案】：A
【解析】：A、由图可知，b点的高度最高，重力势能最大，A正确；
B、从能量转化的角度分析，当球离开手后的运动过程中，由于存在阻力会使得一部分机械能损失掉，a、c点的高度相同，重力势能相同，a点的机械能大于c点的机械能，故a点的动能大，B错误； C、皮球由d点到e点时，由于受到阻力作用会损失掉一部分机械能，故机械能减小，d点的机械能大于e点，C错误；
D、b点到d点的过程中重力势能转化为动能和内能，D错误。 故选：A。
2．（2020•灌南县一模）某同学站立在匀速上升的电梯里，则此过程中（ ） A．人的动能转化为其重力势能 B．人的机械能总量保持不变 C．电梯对人的支持力做功为零 D．电能转化为机械能 【答案】：D
【解析】：AB、某同学站立在匀速上升的电梯里，人的质量不变，速度不变，则人的动能不变；同时高度增加，则人的重力势能增加，所以此过程中人的动能没有转化为其重力势能；机械能等于动能与势能
总和，所以人的机械能增大；故AB错误；
C、电梯上升时，人受到向上的支持力，且人向上移动了距离，所以支持力对人做了功，即支持力做功不为零；故C错误；
D、电梯上升是电动机做功的结果，消耗了电能，使人和电梯的机械能增大，所以是电能转化为机械能；故D正确。 故选：D。
3．（2019秋•淮安区期末）如图所示，运动中的物体弹性势能转化为动能的是（ ）
A．秋千荡向高处 B．发条带动指针转动
C．
【答案】：B
流星从天而降 D．手枪将子弹射出
【解析】：A、秋千荡向高处的过程中，质量不变，速度变小，动能减小，高度升高，重力势能变大。故为动能转化为重力势能，不符合题意；
B、钟表里的发条带动指针转动是由弹性势能转化成了动能，符合题意； C、流星从天而降的过程中，重力势能转化为动能。不符合题意；
D、枪膛内燃气膨胀将子弹射出，燃气对子弹做功，是将燃气的内能转化为子弹的机械能。不符合题意。 故选：B。
4．（2020•广东模拟）如图所示，粗糙的弧形轨道竖直固定于水平面，小球由A点以速度v沿轨道滚下，经过另一侧等高点B后到达最高点C．下列分析正确的是（ ）
A．小球在A、B、C三点的速度大小关系是vA＜vB＜vc B．小球在A、B两点具有的动能相同
C．小球在A、B两点具有的重力势能相同 D．小球在A、B两点具有的机械能相同 【答案】：C
【解析】：A、小球运动过程中，要克服摩擦力做功，机械能减小，小球质量不变，故小球在A、B、C三点的速度大小关系是νA＞νB＞νC，故A错误；
B、在粗糙的弧形轨道上受摩擦力，要克服摩擦力做功，所以小球下落过程中，机械能减小，故在A、B两点具有的动能不同，故B错误；
C、小球在AB两点质量不变，AB两点的高度相等，钢球在A点的重力势能等于在B点的重力势能，故C正确；
D、要克服摩擦力做功，机械能减小，故在A点具有的机械能大于它在B点具有的重力势能，故D错误。 故选：C。
5．（2020•吉安一模）如图是一个光滑的轨道。某只小球从轨道的O点出发，由静止开始下滑，小球始终没有离开轨道，你认为小球最远可以运动到（ ）
A．a点 【答案】：C
【解析】：本实验中，由于轨道是光滑的，没有摩擦力，所以小球的机械能守恒。故小球从O点由静止释放，始终没有离开轨道，最远可以滚到与O点等高的c点。 故选：C。
6．（2020•泉州模拟）如图所示，将摆球从A点静止释放，摆球在A、C两点间来回摆动，B为最低点，不计空气阻力，下列说法不正确的是（ ）
B．b点
C．c点
D．d点
A．从A点到B点，摆球的重力势能转化为动能 B．从B点到C点，摆球的动能转化为重力势能 C．摆球在B点的动能最大 D．摆球在C点的机械能最小 【答案】：D
【解析】：A、从A→B的过程中，摆球的质量不变、高度减小、速度增大，所以重力势能减小，动能增大，重力势能转化为动能。故A正确；
B、从B→C的过程中，摆球的质量不变、高度增大、速度减小，重力势能增大，动能减小，动能转化为重力势能。故B正确；
C、摆球在B点时的速度最大，所以动能最大，故C正确；
D、不计空气阻力，摆球的机械能守恒，各点机械能一样大，故D错误。 故选：D。
7．（2020•东营一模）下列现象中，由动能转化为重力势能的是（ ）
A． 动车匀速上坡 B．脚踩滑板从高处滑下
C．
【答案】：C
滚摆自下而上运动 D．火箭加速升空
【解析】：A、动车匀速上坡，所处高度增大，速度不变，重力势能增大，动能不变，不符合题意； B、脚踩滑板从高处滑下，所处高度减小，速度变大，重力势能转化为动能，不符合题意； C、滚摆自下而上运动，速度越来越小，所处高度增大，动能转化为重力势能，符合题意； D、火箭加速升空，速度变大，动能变大，所处高度增加，重力势能增加，不符合题意。 故选：C。
8．（2020•历下区一模）如图所示的四种情景中，属于重力势能转化为动能的是（ ）
A．拉弓将箭射出 B．跳水空中下落
C．
【答案】：B
骑自行车冲向坡顶 D．跳伞匀速下落
【解析】：A、将弓拉弯时，人对弓做功，弓形状发生改变，产生了弹性势能；松手后，恢复原状态的弓对箭做功，使箭的速度变大，弓的弹性势能转化为箭的动能，不符合题意；
B、跳水运动员从空中下落时，所处的高度降低，其速度增加，重力势能转化为动能，符合题意； C、运动员骑自行车冲向坡顶时，其速度变慢，所处的高度增加，动能转化为重力势能，不符合题意； D、跳伞运动员匀速下落时，虽所处的高度降低，重力势能减小，但其速度不变，动能不变，不符合题意。 故选：B。
9．（2020•北京模拟）下列各个过程中，物体的重力势能转化为动能的是（ ） A．水坝上流下来的水冲击水轮机转动 B．汽车沿斜面向上匀速行驶的过程中 C．斜向上抛出的小石块在上升的过程中 D．乒乓球触地后向上弹起的过程中 【答案】：A
【解析】：A、水坝上流下来的水冲击水轮机转动，其高度降低，使水轮机转动获得动能，所以是重力势能转化为动能，故A正确；
B、汽车沿斜面向上匀速行驶的过程中，高度增加，速度不变，动能不变，重力势能增加，不是将重力势能转化为动能，故B错误；
C、斜向上抛出的小石子上升的过程，高度增加，速度减小，将动能转化为重力势能，故C错误； D、乒乓球触地后向上弹起的过程中，高度增加，速度减小，将动能转化为重力势能，故D错误。 故选：A。
10．（2019秋•武城县期末）下列事例中，属于机械能转化为内能的是（ ）
A．用打气筒给自行车打气，打气筒壁发热 B．冬大对着手哈气，手会变热 C．内燃机做功冲程中，燃气对外做功 D．太阳能热水器中的水变热 【答案】：A
【解析】：A、用打气筒打气时，压缩空气做功，将机械能转化为内能，符合题意； B、冬天对手哈气，手吸热温度升高，属于能量的转移，不是能量的转化，不符合题意； C、内燃机做功冲程中，燃气对外做功，将燃气的内能转化为活塞的机械能，不符合题意； D、太阳能热水器中的水变热，是通过热传递的方式，改变物体的内能，不符合题意。 故选：A。
11．（2019春•永吉县期末）如图所示，是滚摆演示实验示意图，下列说法正确的是（ ）
A．滚摆运动过程中，动能保持不变 B．滚摆向下运动时，动能转化成重力势能 C．滚摆上升的最大高度逐渐降低 D．滚摆向上运动时，重力势能转化成动能 【答案】：C
【解析】：A、滚摆运动过程中，有动能和势能的转化，所以动能是改变的，故A错误；
B、滚摆向下运动时，质量不变，高度减小，速度增大，即重力势能减小，动能增加，由于阻力作用，重力势能的一部分转化为动能，故B错误；
C、由于空气阻力的影响，滚摆运动过程中，机械能不守恒，滚摆上升的最大高度逐渐降低，故C正确； D、滚摆向上运动时，高度增加，速度减小，质量不变，即重力势能增加，动能减小，由于阻力作用，动能的一部分转化为重力势能，故D错误。 故选：C。
12．（2019春•文水县期末）下列四幅情景中，关于能量说法正确的是（ ）
A．用弹弓将子弹射出去，弹性势能转化为重力势能
B．踩滑板滑下时，动能增大，机械能不变
C．轻轨车无动力滑上站台，将动能转化为重力势能
D．
【答案】：C
子弹水平击穿鸡蛋的瞬间，将动能转化为重力势能
【解析】：A、橡皮条射“子弹”的过程中：橡皮条弹性形变的程度变小，弹性势能变小；子弹由静止变为运动，动能增大。即是弹性势能转化为动能的过程，故A错误。
B、小明踩滑板从高处滑下：高度减小，重力势能减小；速度增大，动能增大。重力势能转化为动能，由于存在摩擦，机械能转化为内能，机械能会减小，故B错误；
C、列车无动力滑上站台：速度减小，动能减小；高度增大，重力势能增大。动能转化为重力势能，故C正确。
D、子弹水平穿过：速度减小，动能减小；克服空气阻力做功，内能增加。即动能转化为内能，故D错误。 故选：C。
13．（2019•滨海新区一模）人造卫星沿椭圆轨道绕地球运行，如图所示。当卫星从近地点向远地点运动时，它的（ ）
A．速度增大 【答案】：C
【解析】：卫星在运动的过程中，机械能是守恒的；卫星从近地点向远地点运动时，高度增加，势能变大，速度减小，动能减小，动能逐渐转化为势能。 故选：C。
14．（2019•鄂尔多斯）2019年6月5日长征11号运载火箭，以“一箭七星”的方式将卫星送入预定轨道，填补了我国运载火箭海上发射的空白。下列说法，正确的是（ ）
B．势能减小
C．势能增大
D．机械能增大
A．长征11号发射过程中，其动能转化为重力势能 B．地球同步卫星进入轨道后相对于地面是静止的 C．火箭加速升空时，气体对火箭的力大于火箭对气体的力 D．长征11号全长近21m，重58t，起飞推力为120t 【答案】：B
【解析】：A、火箭发射过程中，速度增大，高度增大，则动能和重力势能都增大，所以不是动能转化为重力势能，故A错误；
B、地球同步卫星进入轨道后相对于地面是静止的；故B正确；
C、火箭加速升空时，气体对火箭的力和火箭对气体的力是一对相互作用力，相互作用力的大小相等，所以气体对火箭的力等于火箭对气体的力，故C错误；
D、重力和推力的单位都是N，不是t，即所给数据的单位有错，故D错误。 故选：B。
15．（2019秋•阳东区期中）下列四个实例中，机械能正在增加的是（ ）
A．蓄势待发的火箭 C．加速上升的飞艇 【答案】：C
B．水平匀速飞行的飞机 D．匀速下降的热气球
【解析】：A、蓄势待发的火箭，处于静止状态，机械能保持不变；故A错误；
B、水平匀速飞行的飞机，高度、速度、质量均不变，所以飞机的动能和势能均不变，其机械能不变，故B错误；
C、加速上升的飞艇，由于速度增大，则动能增大，由于高度变大，则重力势能变大，所以飞艇的机械能增加；故C正确；
D、匀速下降的热气球，速度不变，其动能不变，由于高度变小，则重力势能变小，机械能变小；故D错误； 故选：C。
16．（2019秋•鼓楼区期中）在进行如图所示的实验或有关装置工作时，能量转化由机械能转化为内能的是（ ）
A． B．
C．
【答案】：A
D．
【解析】：A、迅速压下活塞时，活塞对筒内气体做功，使气体的温度升高、内能增大，该过程中机械能转化为内能，故A符合题意；
B、由图可知，这是内燃机的做功冲程，在该冲程中燃气的内能转化为活塞的机械能，故B不符合题意； C、太阳能热水器是通过热传递的方式改变水的内能，故C不符合题意； D、水蒸气对活塞做功，水蒸气的内能转化为活塞的机械能，故D不符合题意； 故选：A。
二．填空题（共10小题）
17．（2020•武汉模拟）如图，小明把一个铁锁用绳子悬挂起来，将铁锁拉到自己的鼻子附近，稳定后松手，铁锁向前摆去，如图所示，若不计空气阻力，铁锁摆回时 （选填“一定会”、“一定不会”或“可能会”）打到他的鼻子。A点是锁摆到左边的最高处，若此时剪断细线，锁将会 （选填“保持静止状态”、“沿水平方向向左做匀速直线运动”、“沿竖直方向向下运动”或“沿绳子AO方向运动”）。
【答案】：一定不会；沿竖直方向向下运动。
【解析】：铁锁在摆动过程，不断与空气摩擦，有一部分机械能转化为内能，机械能减小，即机械能不守恒；鼻子和铁锁的初始高度相同，整个过程中铁锁的机械能减小，所以铁锁摆回时重力势能也会减小，达不到鼻子的高度，故铁锁摆回时不会打到鼻子；
A点是锁摆到左边的最高处，若此时剪断细线，由于锁受到重力的作用，重力的方向是竖直向下的，则锁沿竖直方向向下运动。
故答案为：一定不会；沿竖直方向向下运动。
18．（2020•长春模拟）篮球在自由下落的运动过程中，是 能转化为 能。
【答案】：重力势；动。
【解析】：篮球在自由下落的运动过程中，高度减小，重力势能减小，速度变大，动能变大，重力势能转化为动能。
故答案为：重力势；动。
19．（2020•福安市校级模拟）2017年中国长征系列运载火箭进行了16次航天发射，在九天之上镌刻上中国印记。在火箭携带飞船加速升空阶段，燃料燃烧时将 能转化为内能，飞船的机械能 （填“增大”“减小”或“不变”）。 【答案】：化学；增大。
【解析】：燃料的燃烧属于化学变化，将化学能转化为内能；
在火箭携带飞船加速升空阶段，飞船的质量不变，速度增大，其动能增大；同时其高度增加，则重力势能增大；因机械能等于动能与势能的总和，所以飞船的机械能增大。 故答案为：化学；增大。
20．（2019秋•苏州期末）世乒赛中现在使用“40+”新球，新球与“40”旧球如图甲所示。
小华想比较两种球的弹性大小，做了如下一次实验：将两球同时静止释放，比较两球落到同一桌面上弹起的高度得出弹性的大小，发现很难比较两球弹起的高度，继续观察，两球在桌面上反复弹跳，发现新球停止弹跳时，旧球还在弹跳，如图乙所示，小华就此得到旧球的弹性比新球好。
（1）将两球同时静止释放时，应该控制 相同。
（2）乒乓球弹跳过程中，它的机械能逐渐 （增大/减小/不变）。 （3）请你分析小华得到的结论是否恰当，并说明理由： 。 【答案】：（1）高度；（2）减小；（3）不恰当，没有多次实验。
【解析】：（1）要比较两种球的弹性大小，在将两球同时静止释放时，应该控制高度相同； （2）球在运动的过程中，会受到空气阻力的作用，球克服阻力做功，其机械能会减小；
（3）仅从一次实验不能得出普遍结论，所以小华得到的结论不恰当，应进行多次实验才能得出普遍结论。
故答案为：（1）高度；（2）减小；（3）不恰当，没有多次实验。
21．（2019秋•江阴市期末）“弓开如满月，箭去似流星”用来形容射箭运动员拉弓放箭的情形，那么在这个过程中，弓的弹性势能转化为箭的 能，同时也说明了物体弹性势能大小与物体的 有关。 【答案】：动；弹性形变的大小。
【解析】：拉弯的弓具有弹性势能，箭射出去后具有动能，这一过程中是弓的弹性势能转化为箭的动能；弓的弹性形变越大，具有的弹性势能越大，即物体弹性势能大小与物体的弹性形变的大小有关。 故答案为：动；弹性形变的大小。
22．（2020•郯城县校级模拟）射箭运动员用力拉满弓，从能量转化的角度分析，这是为了让弓具有更大的 ，可以更多地转化为箭的 ，将箭射得更远。
【答案】：弹性势能，动能。
【解析】：射箭运动员用力拉满弓，就是将弓拉的形变足够大，使弓具有较大的弹性势能；松手后，恢复原状态的弓对箭做功，使箭的速度更大，从而获得更大的动能，射得更远。 故答案为：弹性势能，动能。
23．（2020•哈尔滨一模）小信竖直向上抛出一小球，如果不计空气的阻力，那么小球在上升过程中的机械能 （选填“变大”、“变小”、或“不变”）；当小球运动到最高点时，小球处于 （选填“平衡”
或“非平衡”）状态。 【答案】：不变；非平衡。
【解析】：小球在上升过程中，不计空气阻力，只有动能转化为重力势能，所以小球的机械能不变。 上升到最高点时，小球受到合力等于自身的重力，方向竖直向下，故此时小球所受的力不是平衡力，此时小球处于非平衡状态。 故答案为：不变；非平衡。
24．（2019春•靖州县期末）如图，被压弯的撑杆恢复原状时，使船离岸。在这个过程中，撑杆的 能转化为船的 能。
【答案】：弹性势；动。
【解析】：被压弯的撑杆由于发生弹性形变而具有弹性势能，恢复原状时，推动船运动，将弹性势能转化为船的动能。
故答案为：弹性势；动。
25．（2019秋•建湖县校级月考）如图，是一只皮球从空中下落又上升的一系列过程，皮球形变最大后反弹的过程： 能转化为 能；皮球从空中下落又上升的一系列过程中，皮球的机械能 （增大/减小/不变）。
【答案】：弹性势；动；减小。
【解析】：皮球形变最大时弹性势能最大，反弹的过程中，弹性势能转化为皮球的动能；由图可知，皮球反弹的高度越来越小，即机械能越来越小，是因为皮球在运动的过程中一部分机械能克服摩擦做功，机械能转化为了内能。
故答案为：弹性势；动；减小。
26．（2019春•息县期末）在城市街道上，常会看到洒水车一边播放着优美的乐曲，一边向道路上洒水。如图所示，一辆在水平路面上匀速行驶的洒水车正在洒水作业，该洒水车的机械能 ；所受摩擦力将 ，理由是 。（前两空均选填“增大”“减小”或“不变”）
【答案】：减小；减小；车对路面的压力减小。
【解析】：（1）一辆在水平路面上匀速行驶的洒水车正在洒水作业，水的质量减小、速度不变，动能减小，重力势能减小；机械能等于动能和势能之和，所以机械能减小。
（2）影响滑动摩擦力的因素为压力与接触面的粗糙程度有关，水的质量减小，对地面的压力减小，摩擦力减小。
故答案为：减小；减小；车对路面的压力减小。 三．实验探究题（共1小题）
27．（2020•青岛一模）小明在老师的指导下用小球和弹簧等器材进行了如下实验与探究（不考虑空气阻力，g取10N/kg）：
（1）让小球从某高度处由静止开始下落到竖直放置的轻弹簧上（如图甲），在刚接触轻弹簧的瞬间（如图乙），小球速度为5m/s。从小球接触弹簧到将弹簧压缩至最短（如图丙）的整个过程中，得到小球的速度v和弹簧缩短的长度△x之间的关系如图丁所示，其中A为典线的最高点，已知该轻弹簧每受到0.1N的压力就缩短1cm，并且轻弹簧在全过程中始终发生弹性形变。
①从小球接触弹簧到将弹簧压缩至最短的过程中，小球速度的变化情况是 。 ②实验中所用小球的质量为 kg，全过程中，弹簧中弹力的最大值为 N。 ③由图可知，当弹簧的压缩量最大时，小球的速度为0，此时，小球处于 状态（选填“平衡”或“非平衡”）。
【答案】：（1）先变大后变小；（2）0.1；6.2； （3）非平衡。
【解析】：（1）小球接触到弹簧后的下落中，弹簧逐渐发生弹簧形变，弹簧力由小变大，当重力大于弹
力时小球受合力向下，小球加速下落；
当弹力等于重力时，小球受到合力为0，速度达到最大； 当弹力大于小球重力时，合力向上，小球开始做减速运动。 由此可知小球下落速度的变化情况是：先变大后变小；
（2）由小球的速度图象知，开始小球的速度增大，说明小球的重力大于弹簧对它的弹力，当△x为0.1m时，小球的速度最大，然后减小，说明当△x为0.1m时，小球的重力等于弹簧对它的弹力。所以可得G＝F＝0.1N/cm×0.1×100cm＝1N 则m＝＝
＝0.1kg
弹簧的最大缩短量为△x最大＝0.62m＝62cm 所以F最大＝0.1N/cm×62cm＝6.2N；
（3）由（2）中数据知，当弹簧的压缩量最大时，小球的速度为0，此时，小球受到的弹力大于其重力，所以小球处于不平衡态。
故答案为：（1）先变大后变小；（2）0.1；6.2； （3）非平衡。 四．综合能力题（共1小题）
28．（2019•新乡模拟）请你阅读下面的短文，回答问题：
中国梦，我的梦！中国进入通信新时！
2016年8月16日1时40分，中国在酒泉卫星发射中心用长征二号丁运载火箭成功将世界首颗量子科学实验卫星“墨子亏”发射升空，如图甲所示，为了保护发射塔，在塔下有个充满水的水池，火箭发射时可以看见冒出大量的“白烟”。
“墨子号”卫星是我国在世界上首次实现卫星和地面之间的量子通信，构建天地一体化的量子保密通信与科学实验体系。量子科学实验卫星作为以量子力学基本原理为基础的全新通信技术，量子通信被视为可以解决人们的担忧、无条件保障通信安全的最有效方式。“墨子号”卫星与地球同步卫星运行轨迹相似（如图乙所示），但比一般卫星运行的轨道较低，且绕地球运转快于地球自转。
“墨子号”名字的来历：墨子最早提出光线沿直线传播，设计了小孔成像实验，奠定了光通信、量子通信的基础。以中国古代伟大科学家的名字命名量子卫星，将提升我们的文化自信。
（1）“墨子号”卫星在轨道上运行过程中，以地球为参照物，“墨子号”是 （选填“运动”或“静止”）的。墨子设计的小孔成像实验中所成的像是 （选填“正立的实像”“正立的虚像”“倒立的实像”或“倒立的虚像”）。
（2）如图乙所示，“墨子号”卫星从近地点向远地点运行过程中，能量的转化情况是 ，
整个运行过程中机械能的总量 （选填“变大”“变小”或“不变”）。 （3）请解释塔下充满水的水池是如何保护发射塔的。
【答案】：（1）运动；倒立的实像；（2）动能转化为重力势能；不变；（3）火箭发射时，高温高压的燃气喷在水池的水中，水汽化为水蒸气时会吸收热量；水的比热容比较大，升高相同温度时会吸收大量的热，从而保护发射塔。
【解析】：（1）“墨子号”卫星在轨道上运行过程中，以地球为参照物，与地球之间有位置的变化，故是运动的；
墨子设计的小孔成像属于光的直线传播，成的是倒立的实像；
（2）“墨子号”卫星从近地点向远地点运行过程中，高度变大，重力势能变大，速度减小，动能减小，动能转化为重力势能；在运动过程中，机械能是守恒的，保持不变；
（3）火箭发射时，高温高压的燃气喷在水池的水中，水汽化为水蒸气时会吸收热量；水的比热容比较大，升高相同温度时会吸收大量的热，从而保护发射塔。
故答案为：（1）运动；倒立的实像；（2）动能转化为重力势能；不变；（3）火箭发射时，高温高压的燃气喷在水池的水中，水汽化为水蒸气时会吸收热量；水的比热容比较大，升高相同温度时会吸收大量的热，从而保护发射塔。
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