11.3动能和势能一、选择题1滑雪运动员从山顶加速下滑的过程中，他的A动能增加，重力势能增加B动能减少，重力势能减少C动能增加，重力势能减少D动能减少，重力势能增加【答案】C【解析】影响动能大小的因素：质量、速度，质量越大，速度越大，动能越大；影响重力势能大小的因素：质量、被举高度，质量越大，高度越高，重力势能越大滑雪运动员从山顶加速下滑的过程中，运动员的质量不变，速度增大，动能增大；高度减小，重力势能减小，故C正确2如图是一个运动员跳水的示意图，运动员经过、三个位置时，其重力势能（）A在最大B在最大C在最大D一样大【答案】B【解析】物体由于被举高而具有的能量叫做重力势能，重力势能大小与物体质量和高度有关，由图中可知，人质量不变，位置时高度最高，所以重力势能在位置最大。故选B。3将重为2N的物体A挂于弹簧测力计下，测力计与物体A共同处于静止或匀速直线运动状态，已知匀速运动的速度v1v2v3关于测力计和物体A的描述：弹簧测力计的示数等于2N；测力计对物体A的拉力做功的功率最大；物体A的重力势能增加图所示的四种情景中，同时符合以上三条描述的是A静止B竖直向上匀速运动C竖直向上匀速运动D水平向右匀速运动【答案】C【解析】由题意可知，物体每次都是处于静止或匀速直线运动状态，即平衡状态，因此，物体受到的是平衡力，则拉力与重力平衡，即弹簧测力计的示数都等于2N；首先，做功必须包括力和力方向移动的距离两个要素，A选项中有力无距离，所以不做功；D选项中力与运动方向垂直，所以也不做功，因此，做功的只有BC；而BC中,v1v2，由功率公式P=Fv可知，C选项中做功的功率最大；选项AD中，物体的高度不变，所以重力势能不变；BC选项中物体的高度增大，所以物体A的重力势能增加。综上所述，同时符合以上三条描述的只有C.故选C.4西昌卫星发射中心用长征三号运载火箭，于2019年4月20日将第四十四颗北斗导航卫星成功送上太空。北斗导航卫星加速升空过程中（）A动能增大，重力势能减小B动能增大，重力势能增大C动能减小，重力势能减小D动能减小，重力势能增大【答案】B【解析】北斗导航卫星在加速升空过程中，卫星的质量不变、速度变大、高度变大，则动能增大、重力势能增大。故选B。5将一支有弹力后盖的圆珠笔按在桌面上，松开手，会发现圆珠笔将竖直向上跳起。下列是圆珠笔从松手到上升至最高点的过程中有关能量转化的分析，正确的是A动能重力势能弹性势能 B内能动能重力势能C动能重力势能内能 D弹性势能动能重力势能【答案】D【解析】将一支有弹力后盖的圆珠笔按在桌面上，弹簧发生弹性形变，具有了弹性势能；松手后，弹簧弹性形变变小，弹性势能减小，圆珠笔由静止变为运动，具有动能，圆珠笔的弹性势能转化为动能；圆珠笔上升的过程中，质量不变，速度变小，高度变大，动能变小，重力势能变大，动能转化为重力势能。故选D。6如图所示，射箭运动员在射箭前拉开弓的过程中，所做的功用于（）A增大弓的重力势能B增加箭的动能C增大弓的弹性势能D增加箭的内能【答案】C【解析】射箭运动员在射箭前拉开弓的过程中，拉力做功，使弓发生了弹性形变，增大了弓的弹性势能。故选C。7我国研制成功的超音速反舰导弹，因为它接近敌舰的速度极快，故很难拦截；导弹发射后，若敌舰侥幸将其拦截击中，但导弹的残骸仍能以极高的速度横扫敌舰，给其以重创。高速飞行的导弹残骸能有这么大的威力，是因为它们具有（）A较大的动能B较大的势能C较大的质量D残破的外形【答案】A【解析】A. 导弹的残骸仍有极高的速度，所以具有较大的动能，故A符合题意；B. 高度没多大的变化，所以势能变化不大，故B不符合题意；C. 导弹的残骸质量变小，故C不符合题意；D. 跟残骸的外形无关，故D不符合题意。故选A。8如图所示的是一种叫做蹦极的游戏。游戏者将一根有弹性的绳子一端系在身上，另一端固定在高处，从高处跳下。图中a点是弹性绳自然下垂时绳下端的位置，c点是他所到达的最低点的位置。对于他离开跳台至最低点的过程，下面说法正确的是A他的重力势能一直在减小，他的动能一直在增加B绳的弹性势能一直在减小，他的动能一直在增加C他的动能从上端到a点这一段时间在增加，a点到c点这一段时间在减小D在c点时，重力势能减到最小，动能为零，绳的弹性势能最大【答案】D【解析】A、向下运动的过程中，当绳子的拉力大于重力时，速度减小，动能逐渐减小，转化为弹性势能，故A错误；B、从a到c的过程中，绳子的形变变大，所以弹性势能增大，故B错误；C、从a到c的过程中，人开始受到弹力，即向上的拉力，但只有到拉力大于重力时，动能才会减小，所以a点的动能不是最大的，故C错误；D、在最低点，重力势能减到最小，动能为零，绳的弹性势能最大，故D正确故选D二、填空题9重为25牛、体积为110-3米的石块掉入水中，在下沉过程中，石块的惯性将_、重力势能将_（均选填“变大”、“不变”或“变小”）。当石块全部没入水中后，石块所受重力与浮力的合力大小为_牛。【答案】不变变小 15 【解析】惯性的大小只与物体的质量有关，在下沉过程中，石块的质量不变，它的惯性将不变；在下沉过程中，石块的质量不变，但石块的高度降低，因此，其重力势能将变小；当物体浸没水中时，物体排开水的体积等于物体的体积，石块受到的浮力：F浮=水gV排=水gV物=1.0103kg/m310N/kg110-3m3=10N；石块所受重力与浮力的合力为：F合=G-F浮=25N-10N=15N。10将音叉与示波器连接在一起可以研究声音的振动规律，音叉的振动情况可以通过示波器显示出来。如图所示是音叉振动过程中随着时间变化的波形图。从图中可知音叉声音的响度变化跟发声体振动的_有关，敲击后音叉的弹性势能逐渐变_。【答案】幅度小【解析】由图中可知，音叉声音的响度变化跟发声体振动的幅度有关，敲击后音叉的弹性形变变小，弹性势能逐渐变小。11如图是一款扫地机器人，当它在水平地板上边匀速运动边吸入杂物的过程中，它的动能_；以扫地机器人为参照物，地板是_（选填“静止”或“运动”）的。【答案】增大运动【解析】扫地机器人在水平地板上边匀速运动边吸入杂物，此过程中，机器人速度大小没变，但质量在增大，所以它的动能增大。地板相对于扫地机器人位置发生了变化，所以说地板是运动的。12我国正在研究火箭无损回收技术：火箭将飞船推送至一定高度，箭船分离，火箭停止喷火落向地面；接近地面时，火箭再次消耗燃料、向下喷火，并以3m/s的速度匀速下降，匀速下降时，以火箭为参照物，地面_，火箭的动能_，重力势能_。（火箭质量不变）【答案】向上运动不变减小【解析】箭船分离，火箭停止喷火落向地面，接近地面时，地面与火箭的距离不断的减小，以火箭为参照物，此时地面在向上运动。影响动能大小的因素是质量和速度。质量越大，速度越大，动能越大。影响重力势能大小的因素是质量和高度，质量越大，高度越高，重力势能越大；所以，箭接近地面时，向下喷火匀速下降，其动能不变，重力势能减小。13在水平地面上铺一张纸，将皮球表面涂黑，使皮球分别从不同高度处自由下落，在纸上留下黑色圆斑A、B，如图所示球从较高处下落形成的圆斑是图中_（选填“A”或“B”），由此可知重力势能大小与_有关【答案】B 高度【解析】从图中A、B的印迹看出，B球的形变大，说明在质量相同的情况下，高度越高，重力势能越大，转变成的弹性势能大，球的形变大；由此可知重力势能大小与高度有关。14将体积相等的实心铅球和铁球放在同一水平桌面上，则铅球的重力势能_（选填“大于”“小于”或“等于”）铁球的重力势能，现将铅球斜向上抛出至落地，此过程中铅球的动能变化是_。【答案】大于先变小后变大【解析】实心铅球和铁球的体积V相同，其密度关系为铅铁，由m=V可知，两球的质量关系为：m铅m铁，重力势能大小与质量和高度有关；两球在同一个水平桌面上且体积相同，相对于地面，其高度h相等，由m铅m铁，可知铅球的重力势能大于铁球的重力势能；现将铅球斜向上方抛出落至地面，铅球在上升过程中，质量不变，速度减小，所以动能减小；铅球从最高点下落过程中，质量不变，速度增大，所以动能增大。因此将铅球斜向上方抛出落至地面过程中，铅球的动能先减小后增大。15“为了您和他人的生命安全，请谨慎驾驶”，如图所示，虽然汽车B采取了紧急刹车措施，但是从能的角度看，由于汽车B的速度大， _大，汽车B仍向前运动了较长一段距离，撞到汽车A，致使两车都发生严重的变形【答案】动能【解析】当B汽车的质量一定时，速度大则动能大，撞击时做的功就多，所以撞击后果就更严重16如图所示，将一张卡片对折，在开口的一边剪两刀，然后将橡皮筋套在开口边，就做成了一个会“跳”的卡片.将卡片反过来，用手压平在桌面上，使橡皮筋伸长，迅速松开手，会看到卡片_，这一现象说明：发生弹性形变的橡皮筋具有_能，对卡片做功.卡片在上升过程中，重力势能将_（选填“增大”“减小”或“不变”）. 【答案】跳起弹性势增大【解析】将图中的卡片反过来，用手把它压平在桌面上，使橡皮筋伸长，迅速松开手，观察到的实验现象是卡片会跳起来；当压平在桌面上时，橡皮筋伸长，发生弹性形变，具有了弹性势能，在橡皮筋恢复原状的过程中，对卡片做功；卡片在上升过程中，质量不变，高度不断增加，重力势能不断增大。三、实验题17在“探究物体的动能大小跟哪些因素有关”的实验中（不计空气阻力）（1）如图甲所示，让两个不同质量的钢球分别从同一斜面的同一高度由静止释放质量越_（填“大”或“小”）的钢球把木块B 撞得越远，说明钢球的动能就越大；（2）如图乙所示，若斜面光滑，不计空气阻力，钢球机械能守恒钢球从斜面静止滑下碰撞木块后，木块在水平面上滑动一段距离后停下来增大斜面的倾角，仍让钢球从同一高度处由静止滑下，则木块在水平面上移动的距离_（填“变大”、“不变”或“变小”）。【答案】大不变【解析】（1）动能大小跟质量、速度有关，质量一定时，速度越大，动能越大；速度一定时，质量越大，动能越大。故不同质量的钢球分别从同一斜面的同一高度由静止释放质量越大的钢球把木块B撞得越远。（2）钢球从不同倾斜角度的斜面，同一高度处由静止滑下，同一小球的重力势能相同，斜面光滑，没有摩擦力，机械能守恒，钢球从斜面上滑下，重力势能全部转化为动能，重力势能相等，动能相等，所以小球运动距离不变。18在研究“物体动能与质量和速度的关系”实验中，将钢球从某一高度由静止释放，钢球摆到竖直位置时，撞击水平木板上的木块，将木块撞出一段距离（1）本实验使钢球获得动能的操作方法是_（2）从上表数据可以看出，实验中控制了_相同，从而探究动能与_的关系（3）第1次实验时若不考虑能量损失，钢球对木块最多可做_J的功；第3次实验时，木块被撞后滑出木板无法记录数据，需要重做第三次实验，甲同学建议换用同样较长的木板，乙同学建议换一个较大的木块，丙同学建议降低钢球下摆的高度，你认为应当采用_同学的建议（4