11.3 动能和势能(练习)(解析版)

《11.3 动能和势能》同步练习
一．选择题（共10小题）
1．高空抛物现象被称为“悬在城市上空的痛”，因为高处的物体具有较大的() A．重力B．弹性势能C．重力势能D．动能
【解答】解：由题意可知，高空抛物现象只所以会造成危害，是因为物体被举高后具有了重力势能，而且物体的质量越大、高度越高，重力势能越大。

故选：C。

2．2020年6月，我国自主研发的北斗卫星导航系统的最后一颗组网卫星“北斗三号”发射成功。

如图，卫星在大气层外运行，不受空气阻力，下列说法正确的是()
A．卫星从远地点运行到近地点，势能减小，动能增大
B．卫星从远地点运行到近地点，势能增大，动能减小
C．卫星从近地点运行到远地点，势能增大，动能增大
D．卫星从近地点运行到远地点，势能减小，动能减小
【解答】解：AB、卫星从远地点运行到近地点，其质量不变，速度增大，动能增大；高度减小，势能减小；故A正确，B错误；
CD、卫星从近地点运行到远地点，其质量不变，速度减小，动能减小；高度增大，势能增大；故CD错误。

故选：A。

3．掷实心球是我市中考体育考试项目之一。

实心球离手后，在空中飞行过程中动能E随时间t变化的曲线最接近的是()
A．B．
C．D．
【解答】解：如图，实心球在整个飞行过程中，质量不变，实心球一直在运动，动能不为零。

从出手到最高点过程中速度减小，此过程动能减小；在下落的过程中，速度不断增大，到达地面最大，此过程动能增大。

整个过程动能先减小再增大；处于最高点时竖直方向速度为0，但水平方向仍然有速度，因此动能不为0，故选C。

故选：C。

4．图甲：水平桌面上放有一内壁光滑的竖直圆筒，筒底固定一根轻质弹簧；图乙：小球静止在弹簧上时位于A点；图丙：小球下压至B点后释放，小球竖直向上运动并从筒口射出。

关于这个过程有下列描述( )
①图乙中A点：小球重力大小等于弹簧的弹力大小
②图乙中A点：小球重力大小大于弹簧的弹力大小
③释放后，小球开始运动到脱离弹簧的过程中动能一直增大
④释放后，小球开始运动到脱离弹簧的过程中动能先增大后减小
上述描述正确的是()
A．①和④B．①和③C．②和③D．②和④
【解答】解：①②图乙中小球静止在弹簧上时位于A点，处于平衡状态，小球重力大小与弹簧的弹力是一对平衡力，二者大小相等，故①正确，②错误。

③释放后，小球开始运动到脱离弹簧的过程中先是弹力大于重力，到达A点时弹力等于重力，然后到脱离弹簧前重力大于弹力，所以小球的速度先变大，后变小，故动能先增大后减小，故③错误，④正确。

综上分析，上述描述正确的是①和④。

故选：A。

5．在探究“物体动能的大小与哪些因素有关“的实验中，让小球从斜面上某处由静止释放，撞击斜面底部的木块，下列分析不正确的是()
A．实验中，是通过比较木块移动的距离来比较动能的大小
B．乙、丙两图中，小球到达到水平面时，具有相同的速度
C．利用甲、丙两图可以探究动能大小与质量的关系
D．若水平面光滑且足够长，最终木块的动能保持不变
【解答】解：
A、根据转换法可知，实验中是通过比较木块移动的距离来比较动能的大小，木块移动的距离越大，表明小球的动能越大，故A正确；
B、乙、丙两图中，小球下落的高度是相同的，则小球到达到水平面时，具有相同的速度，故B正确；
C 、甲、丙两图中小球的质量不同，下落的高度不同，所以无法探究动能大小与质量的关系，故C 错误；
D 、若水平面光滑且足够长，运动的木块将做匀速直线运动，其动能保持不变，故D 正确。

故选：C 。

6．小满同学为备考中考，在体育课的训练中，两次推铅球的出手点分别是a 点和d 点，出手时铅球的速度大小相同，b 、e 分别是两次运动过程的最高点，如图所示。

不计空气阻力，下列说法正确的是( )
A ．铅球两次经过c 点时的速度大小不同
B ．铅球在a 点时的动能大于d 点的动能
C ．铅球在a 点时的动能小于d 点的动能
D ．铅球在b 、e 两点时的速度大小为0
【解答】解： A 、出手时铅球的质量相同，速度大小相同，则初始动能相同，之后在运动过程中动能与重力势能相互转化，铅球两次经过c 点时变化高度不同，即重力势能变化量不同，故在c 点的动能不同，速度大小也不同，故A 正确；
.BC 、出手时铅球的质量相同，速度大小相同，则铅球在a 点时的动能等于d 点的动能，故B 、C 错误； D 、铅球在b 、e 两点时沿竖直方向的速度为0，但沿水平方向的速度大小不为0，故D 错误。

故选：A 。

7．如图所示，在“探究重力势能的大小跟哪些因素有关”的实验中123()m m m =<，下列说法错误的是( )
A．实验中木桩下陷的深度越深，则物体的重力势能越大
B．比较a、b两图可知：物体被举的越高，重力势能越大
C．选择b、c两图可比较物体的重力势能大小与质量的关系
D．本实验用到的实验方法有控制变量法和转换法
【解答】解：
A、根据转换法可知，实验中是把物体的重力势能转化成木桩下陷的深度来比较各物体重力势能的大小的，故A正确；
B、比较a、b两图可知：物体的质量相同，物体被举的越高，木桩下陷的深度越深，重力势能越大，故B 正确；
C、选择b、c两图，其质量不同，高度不同，无法比较物体的重力势能大小与质量的关系，故C错误；
D、本实验用到的实验方法有两个：控制变量法和转换法，故D正确。

故选：C。

8．如图所示，在光滑的水平台面上，一轻弹簧左端固定，右端连接一个金属小球，O点是弹簧保持原长时小球的位置。

压缩弹簧使小球至A位置，然后释放小球，小球就在AB间做往复运动（已知)。

小
AO OB
球从A位置运动到B位置的过程中，下列判断正确的是()
A．弹簧的弹性势能不断增加
B．小球的动势能不断减少
C．弹簧的弹性势能先增大后减小
D．小球运动到O点时动能最大
【解答】解：
由题知，O点是弹簧保持原长时小球的位置，则AO段弹簧处于压缩状态，OB段弹簧处于拉伸状态；
小球从A运动到O的过程中，弹簧逐渐恢复原状，形变程度变小，弹性势能变小，
小球所受弹力方向向右、速度不断增大，动能变大，此过程中弹性势能转化为动能；
到达O点时，弹簧恢复原长，弹性势能为零，小球所受弹力为零，此时速度最大，动能最大；
小球从O运动到B的过程中，弹簧被拉长，形变程度变大，弹性势能变大，
此时小球所受弹力方向向左、速度不断减小，动能变小，此过程中动能转化为弹性势能；
则小球从A位置运动到B位置的过程中：
A、弹簧的弹性势能先变小后变大，故A错误；
B、小球的动能先增加后减少，故B错误；
C、弹簧的弹性势能先减少后增大，故C错误；
D、小球运动到O点时速度最大，动能最大，故D正确；
故选：D。

9．在粗糙程度相同的水平面上，手推木块向右压缩轻质弹簧至图甲所示位置；松手后，木块最终静止在图乙所示位置。

下列说法正确的是()
A．如图甲，弹簧被压缩过程中，长度变短，弹簧的弹性势能减小
B．木块被弹簧弹离的瞬间，如果它受到的力全部消失，木块将做匀速直线运动
C．木块从被弹簧弹离至最终静止的过程中，速度减小，惯性减小
D．图乙中，木块对水平面的压力和水平面对木块的支持力是一对平衡力
【解答】解：
A、弹簧被压缩过程中，长度变短，形变变大，所以弹簧的弹性势能增大，故A错误；
B、木块被弹簧弹离的瞬间具有一定的速度，如果它受到的力全部消失，由牛顿第一定律可知，木块将做匀速直线运动；故B正确；
C、惯性大小只跟物体的质量大小有关，跟物体是否受力、是否运动、运动速度等都没有关系。

木块从被弹簧弹离至最终静止的过程中，速度减小，但其质量不变，故其惯性大小是不变的，故C错误；
D、图乙中，木块对水平面的压力和水平面对木块的支持力分别作用在不同物体上，所以不是一对平衡力，故D错误。

故选：B。

10．如图所示的光滑轨道，弹簧固定在水平轨道末端，将小球从倾斜轨道上由静止滚下，撞击弹箦并将弹簧压缩到最短，小球在这个过程中()
A．动能增大B．动能先增大后不变
C．重力势能先减小后不变D．重力势能保持不变
【解答】解：小球从A处由静止滚下，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；撞击弹簧，弹簧发生弹性形变，具有弹性势能，速度减小，动能减小，动能转化为弹性势能，所以动能先变大后变小；重力势能先减小后不变，故C正确，ABD错误
故选：C。

二．填空题（共5小题）
11．如图所示是玩弹弓的情景。

经验表明，橡皮筋拉得越长，同样的“子弹”射得越 远 ，这说明橡皮筋的弹性势能与物体发生 大小有关；若橡皮筋被拉的长度相同，所用“子弹”的质量不同，则发现射出时的速度也 （选填“相同”或“不相同” )。

在此过程中，橡皮筋对“子弹”做的功 （选填“相同”或“不相同” )。

【解答】解：（1）橡皮筋弹性势能的大小可以通过子弹射出的距离来表示；橡皮筋拉得越长，同样的“子弹”射得越远，则橡皮筋的弹性势能越大；这说明橡皮筋的弹性势能与形变程度有关。

（2）当“子弹”射出时，“子弹”具有的动能是橡皮筋的弹性势能转化来的，橡皮筋被拉的长度相同，说明橡皮筋的弹性势能相同，转化成子弹的动能也相同；因为动能的影响因素是质量和速度，所以，在动能相同时，所用“子弹”的质量不同，其射出时的速度也会不同；
（3）橡皮筋被拉的长度相同，所以具有的弹性势能相同，对子弹的做功相同。

故答案为：远；形变程度；不相同；相同。

12．如图是研究物体的重力势能与哪些因素有关的实验。

图中三个相同的木桩被从空中静止释放的铁块A 、B 、C 撞击后陷入沙坑的情况，在此实验中，A C B m m m =<，铁块所处的初始高度A B C h h h =<。

（1）实验中我们通过观察 木桩陷进沙坑的深度 来比较重力势能的大小。

（2）为探究“重力势能大小与物体的质量的关系”，应对比 两铁块的撞击实验，得到的结论是： 。

【解答】解：（1）铁块的重力势能越大，则木桩陷进沙坑的深度越深，由图可知，B把木桩打进沙坑里的深度比A深，所以B的重力势能比A大，由于它们的高度相同，只有质量不同，所以重力势能的大小与质量有关，质量越大，重力势能越大；
（2）A和B两铁块的撞击实验，铁块高度相同时，铁块质量越大，木桩陷入沙坑越深，所以得到的结论是：具有相同高度的物体，质量越大，重力势能越大。

故答案为：（1）木桩陷进沙坑的深度；（2）A、B；具有相同高度的物体，质量越大，重力势能越大。

13．如图所示，一根不可伸长的细绳一端固定在O点，另一端系一小球，O点的正下方固定有一根钉子P．位置1在O点的正下方，位置3与A点等高，位置5是A与l之间的某点，位置2是l与3之间的某点，位置4是高于3的某点。

不考虑空气阻力，小球从A点静止释放，则小球第一次过位置l后最高能到达位置3，此时小球动能零（填“<”、“=”或“>”)，受(“平衡力”或“非平衡力”)A到1之间绳子对物体的拉力做功零（填“<”、“=”或“>”)。

【解答】解：根据机械能守恒，小球能到达的最高点是动能为零的位置，而初始时动能也为零，所以能到达的最高点必然是与A相同的高度，即第一次过1最高应该能到达位置3，且此时小球处于静止状态，即此时的动能是零；而在该情况下，小球下一步将向下运动，所以受到向下的力大，故受到的不是平衡力；
A到1的过程中，绳子对小球有拉力，但是沿力的方向并没有移动距离，所以绳子对小球没有做功。

故答案为：3；=；非平衡力；=。

14．“探究物体的动能与哪些因素有关”的实验中，让同一钢球从斜面上不同的高度由静止滚下，碰到同一木块上。

实验的目的是探究钢球动能的大小与速度的关系；实验时，是通过观察来判断钢球动能的大小；物理研究方法有许多，如“控制变量法”“模型法”“类比法”“转换法”和“等效替代法”等，本实验利用了和。

【解答】解：
同一钢球的质量保持不变，让同一钢球从斜面上不同的高度由静止滚下，到达水平面的速度改变，探究的是钢球动能大小与速度的关系；
实验中通过观察木块被推动的距离来判断钢球动能的大小，木块被推的越远钢球的动能越大；实验中用到控制变量法和转换法。

故答案为：速度；木块被推动的距离；控制变量法；转换法。

15．如上图是体育课上篮球落地后弹起过程中我们每隔相等时间曝光一次所拍摄的照片。

由图可知，篮球离开地面上升的过程中，重力势能 变大 ，动能 ，篮球动能的变化量 （选填“大于”、“小于”或“等于” )重力势能的变化量，依据是 。

【解答】解：篮球离开地面上升的过程中，质量不变，高度增加、速度减小，因此篮球的重力势能增大，动能减小；
篮球在上升过程中受到空气阻力的作用，要克服空气阻力做功，部分动能会转化为内能，所以篮球动能的减小量大于重力势能的增加量。

故答案为：变大；变小；大于；篮球要克服空气阻力做功，部分动能会转化为内能。

三．实验探究题（共2小题）
16．为了模拟研究汽车超载和超速带来的安全隐患，某物理实验小组同学利用如图所示装置进行探究实验：将A 、B 、C 三个小球先后从同一装置高分别为A h 、B h 、C h 的位置滚下(A B C m m m =<，)A C B h h h =>，推动小木块运动一段距离后停止，请你根据生活经验和所学的物理探究方法，回答：
（1）在图甲和图丙实验中，A球、C球刚滚到水平面时的速度相等（选填“相等”或“不相等”)（2）用来研究超载安全隐患时，我们应选择两个图所示实验进行比较。

（3）用来研究超速安全隐患时，我们应选择两个图所示实验进行比较。

（4）小华同学通过比较图中B、C两球，得出“质量大的物体动能大”，小丽认为小华的这一比较过程存在错误，你知道错误是什么吗？。

（5）实验中，小球碰撞木块后，小球和木块继续在水平木板上滑动一段距离后停下，设碰撞前一瞬间小球的动能为E，小球推动木块所做的功为W，则E W（选填“<”、“>”或“=”)。

（6）后来小勇将实验改装成用形状相同的塑料球和铁球（铁球质量大）将弹簧压缩到相同程度后再放手，如图丁所示，两球离开弹簧时的速度（选填“相同”或“不相同”)，纸盒被推开的距离（选填“相同”或“不相同”)。

【解答】解：（1）小球从同一高度释放，运动到水平面时，它们的速度相等；
（2）超载是指汽车的速度一定时，质量越大动能越大。

选择到达水平面的速度相等，质量不同的甲、丙小球进行实验，即采用甲、丙两图实验。

（3）超速是指汽车的质量一定，速度越大，动能越大。

选择质量相等到达水平面速度不同的甲、乙小球，即采用甲、乙两图实验。

（4）要探究小球动能与质量的关系，需要控制小球到达水平面时的速度相同，即不同质量的小球从同一高度自由滚下，而BC两图没有让小球从同一高度滚下，没有控制小球到达水平面时的速度相同，所以小华的这一比较过程存在错误；
（5）球与木块碰撞的过程中，球对木块做功，做功的大小小于球最初的动能；木块在运动过程中，克服摩擦做功，机械能转化为内能，即木块克服摩擦做的功等于木块的动能大小，也就是小于碰撞前小球的动能；（6）用形状相同的塑料球和铁球将弹簧压缩到相同程度，弹簧的弹性势能相同，转化成的动能相同，两小球的质量不同，所以速度不同，但由于动能相同，对纸盒做的功应相同，对纸盒做得功是克服水平面给纸盒的摩擦力做功，摩擦力是相同的，根据W Fs
=可知，纸盒运动的距离也应该是相同的。

故答案为：（1）相等；（2）甲、丙；（3）甲、乙；（4）没有控制小球到达水平面时的速度相同；（5）>；（6）不相同；相同。

17．小明同学在探究重力势能的大小与什么因素有关时，提出了如下猜想：
猜想一：物体的重力势能与物体的质量有关
猜想二：物体的重力势能与物体所在高度有关
为了验证上述猜想，他计划利用小桌、沙子、质量不同的铁块和刻度尺进行实验：如图所示，将小桌桌腿朝下放在平整的沙面上，把铁块从距桌面某一高度由静止释放，撞击在桌面的中心部位，记录桌腿进入沙子的深度。

按上述方案进行实验，其实验数据如下表所示。

（1）实验中通过比较桌腿进入沙子的深度来判断物体重力势能的大小；
（2）为了验证猜想一，需选择表中（填实验序号）三组数据进行分析；
（3）分析表中①②③的实验数据，可得出的结论是：质量的物体，位置越高，具有的重力势能。

（4）此实验用到的实验方法主要有和转换法。

【解答】解：（1）通过小明设计的实验可以知道，他是通过比较桌腿进入沙子的深浅来比较重力势能的大小的。

桌腿进入沙堆越深说明物体做的功越多，它原来具有的重力势能越大；
（2）根据控制变量法，要验证物体的重力势能与物体的质量有关，应控制物体的高度相同，改变物体质量的大小，故小明要完成探究，需要找数个质量不同的物体进行实验，故①④⑤三组数据符合，所以应利用①④⑤三组数据分析得出结论；
（3）比较表中①②③的实验数据，可以发现，高度相同，③中桌腿进入沙子的深度更深，所以，③中的物体具有重力势能大，即可以得出的初步结论是：质量相同的物体，高度越大，重力势能越大；
故答案为：（1）桌腿进入沙子的深度；（2）①④⑤；（3）相同，越大；（4）控制变量法。