初中物理动能和势能的转化与守恒试题

观看了电视播放的飞机在空中水平飞行投弹攻击地面目标的军事演习后，军事迷小兵对炮弹离开飞机后影响其水平飞行距离大小的因素产生了两个猜想：
①飞机水平飞行的速度越大，炮弹离开飞机后飞行的水平距离越远；
②炮弹离开飞机后飞行的水平距离跟飞机飞行高度有关。
为了验证猜想，小兵在老师的指导下进行了如图所示的实验：

（1）让小球从光滑斜槽上的A点自由滑下，经C点后沿水平方向运动离开斜槽，最后落在地面上的P₁点。
（2）保持斜槽的高度不变，让小球从斜槽上的B点自由滑下，经C点离开斜槽，最后落在地面上的P₂点。此时小球经过C点的速度       （选填“大于”、“等于”或“小于”）上一步中小球经过C点的速度，由此可证明猜想①是     （选填“正确”或“错误”）的。
（3）为了验证猜想②，应控制小球离开C点时     的大小不变。小兵增加h的高度，仍让小球从A点自由滑下，此时小球落在地面上的P₃点，比较OP₃和      （选填“OP₁”或“OP₂”）可得结论：飞机飞行的高度越高，炮弹离开飞机后飞行的水平距离越       （选填“大”或“小”）。

如图，轻质弹簧竖直放置，下端固定于地面，上端位于 $O$点时弹簧恰好不发生形变。现将一小球放在弹簧上端，再用力向下把小球压至图中 $A$位置后由静止释放，小球将竖直向上运动并脱离弹簧，不计空气阻力，则小球 $($　　 $)$

A．运动至最高点时，受平衡力作用

B．被释放瞬间，所受重力大于弹簧弹力

C．从 $A$点向上运动过程中，速度先增大后减小

D．从 $O$点向上运动过程中，重力势能转化为动能

根据图中各图所提供的信息，回答下列问题：

⑴图A实验的目的是：                                               ；
⑵图B的实验表明：                                                 ；
⑶图C的实验中某同学在测量了灯L₁两端的电压后，断开开关，然后将AE导线的A端松开，接到D接线柱上，测量灯L₂两端的电压，这一做法存在的问题是                  。
⑷图D的实验可以探究研究电流做功与__________的关系,实验中根据______________________来比较相同时间内电流做功的多少，由此实验现象可得的结论是：______________________________________。

【改编】2013年12月14日，“嫦娥三号”轻盈地在月球上实现了“软着陆”，嫦娥三号接近月球表面过程可简化为三个阶段：距离月球表面15km时打开反推发动机减速，下降到距月球表面h＝100m高处时悬停，寻找合适落月点；找到落月点后继续下降，距月球表面h＝4m时速度再次减为0；此后，关闭所有发动机，使它做自由落体运动落到月球表面．在关闭发动机自由下落过程中，它的

A．动能减少，势能增大，机械能不变

B．动能增大，势能减少，机械能不变

C．动能减少，势能减少，机械能减少

D．动能增大，势能增大，机械能增加

如图所示，压缩弹簧，弹簧可以将小球弹起。弹簧将小球弹起的高度与哪些因素有关呢？（以下所有弹簧被压缩后都未超过其弹性限度）。
（1）小明利用一根弹簧、一个小球和刻度尺进行了三次实验，得出的三组不同数据如表二所示：

由表二可得出的初步结论是________________________________________________。
（2）小红猜想：弹簧将小球弹起的高度可能与被压缩弹簧的材料有关。她设计的探究方案如下：
①将A、B两根外形完全相同，材料不同的弹簧分别置于水平桌面上；
②将小球置于弹簧A的上端，按下小球，使弹簧被压缩的长度为5cm，松手后小球被弹起，记下小球弹起的高度H₁；
③再将同一小球置于弹簧B的上端，按下小球，使弹簧被压缩的长度为6cm，松手后小球被弹起，记下小球弹起的高度H₂；
④比较H₁、H₂的大小，就可初步得出弹簧将小球弹起的高度是否与被压缩弹簧的材料有关了。
小红探究方案中存在的一个问题是：__________________________________ 。
（3）影响弹簧将小球弹起的高度的因素可能还有__________________________（说出一个影响因素即可）；弹簧在生产和生活中有着广泛有应用，请你举出一例________________
_______________________________________________________ 

如图所示，一个玩具弹簧放在斜面上端，将弹簧弯曲一定程度后释放，弹簧沿斜面向下翻滚。弹簧在运动过程中，有哪些机械能发生了转化 $($ 　　 $)$

A．	只有动能和重力势能
B．	只有动能和弹性势能
C．	只有重力势能和弹性势能
D．	动能、重力势能和弹性势能都发生了转化

如图是雨滴在空中下落过程中速度与时间的关系图。雨滴在 $t_1\text{"}C{t}_3$ 三个时刻中具有的动能分别是 $E_1$ 、 $E_2$ 、 $E_3$ ，不考虑下落过程中雨滴的质量变化，则动能的大小关系是 $($ 　　 $)$

A．

$E_1<E_2<E_3$

B．

$E_1>E_2>E_3$

C．

$E_1<E_2=E_3$

D．

$E_1=E_2<E_3$

2021年5月29日，我国用长征7号运载火箭成功发射了天舟二号货运飞船，5月30日，天舟二号货运飞船与中国空间站的天和核心仓完成了交会对接。下列说法正确的是 $($ 　　 $)$

A．	天舟二号货运飞船加速上升过程中机械能守恒
B．	天舟二号货运飞船加速上升过程中动能转化为重力势能
C．	天舟二号货运飞船加速上升过程中重力势能转化为动能
D．	对接成功后天舟二号货运飞船与天和核心仓处于相对静止状态

如图所示为游乐园过山车的轨道示意图。过山车从高处加速滑下的过程中，轨道对车的支持力 　　（选填"不"或"要" $)$ 做功，过山车重力势能 　　（选填"增加"、"减少"或"不变" $)$ 。

根据题目所给信息，判断以下说法正确的是 $($　　 $)$

A．图甲，工人用 $200N$的力将重 $300N$的物体匀速提升 $3m$（忽略绳重和摩擦），则滑轮组的机械效率为 $75\%$             

B．图乙，将质量为 $1\mathit{kg}$的物体从距离地面 $1.6m$的高度沿水平方向以 $2m/s$的速度抛出。不计空气阻力，物体从被抛出到落地，整个过程中机械能保持不变。则落地时的速度为 $5m/s$（重力势能表达式 $\mathit{mgh}$，动能表达式 $\frac{1}{2}m{v}^2$）

C．图丙为汽车四冲程汽油发动机。发动机每个工作循环吸入或排出气体的体积为 $2L$，吸气冲程中，吸入汽油和空气的混合物，混合物密度 $\rho =1.44\mathit{kg}/m^3$，汽油和空气的质量之比为 $1:15$，汽油的热值 $4.6\times {10}^{7}J/\mathit{kg}$。发动机 $1\mathit{min}$转动1200转，发动机效率为 $40\%$，则汽车在 $1\mathit{min}$内做的有用功是 $1.99\times {10}^{6}J$             

D．图丁是大亚湾核电站。以原子核 ${}_{92}^{235}U$为燃料，当 ${}_{92}^{235}U$俘获一个慢中子后发生的裂变反应方程下方的数字是中子及有关原子核的静止质量，单位为 $u$。伟大的爱因斯坦认为，质量与能量相互转化，裂变过程中总质量减少，转化为核能。已知减少1个 $u$的质量对应产生的能量为 $9.3\times {10}^2\mathit{MeV}$．根据以上信息，此裂变反应释放出的能量约为 $180\mathit{MeV}$

在探究“动能和重力势能相互转化”的实验中，采用如图所示的实验装置。用细线把一个质量为 $m$的小球悬挂起来，将小球从位置 $B$拉到位置 $A$，由静止释放小球，观察小球从 $A\to B\to C$的过程中的高度和速度的变化，并测出了小球在 $A$、 $B$、 $C$三个位置时动能和重力势能的值，从而分析这一过程中动能和重力势能之间的转化，数据如表所示。

运动过程或位置	$A$	$A\to B$	$B$	$B\to C$	$C$
动能 $E_k\left(J\right)$	0	增加	4.98	减少	0
重力势能 $E_P\left(J\right)$	5.00	减少	0	增加	4.97

（1）小球在图中的 $C$位置，受到　　个力的作用。

（2）从实验中可以看出，小球从 $A\to B$的过程中速度不断增加，高度不断降低，这个过程中是重力势能逐渐转化为　　；在能量转化的过程中，机械能在逐渐减少，这主要是小球由于受到　　造成的。

（3）在实验中，如果换用质量为 $2m$的小球，其他条件不变。那么，小球到达 $B$位置时的机械能　　质量为 $m$的小球到达 $B$位置时的机械能（选填“大于”、“小于”或“等于” $)$。

2018年2月12日13时03分，我国在西昌卫星发射中心用长征三号乙运载火箭，以“一箭双星”方式成功发射第二十八、二十九颗北斗导航卫星，如图所示的卫星沿椭圆轨道绕地球运行，离地球最近的一点叫近地点，最远的一点叫远地点，它在大气层外运行，不受空气阻力，则下列说法正确的是 $($　　 $)$

A．卫星从远地点运行到近地点，重力势能减小，动能增大，机械能守恒

B．卫星从远地点运行到近地点，重力势能增大，动能减小，机械能守恒

C．卫星从近地点运行到远地点，重力势能增大，动能增大，机械能不守恒

D．卫星从近地点运行到远地点、重力势能减小，动能减小，机械能不守恒

如图所示是踢毽子时的情景。下列说法正确的是 $($　　 $)$

A．毽子在向上运动过程中，若所受的力都消失，会落向地面

B．毽子向下运动时速度越来越大，是因为受到重力作用

C．毽子在下落过程中，机械能增加

D．毽子落在水平地面上时，受到的重力和支持力是一对相互作用力

阅读短文，回答下列问题：
汽车安全带
汽车安全带是用于保护驾乘人员安全的装置，如图甲．安全带结构一般由软带、等部分组成．汽车正常行驶时，卷带装置中的卷收器借助弹簧，如图乙，使软带随身体的移动而自由伸缩且不会松弛．当紧急制动、碰撞或车辆行驶状态急剧变化时，安全带能在人尚未移动时拉紧软带，将乘员紧紧地绑在座椅上，待冲击力峰值过去时，适当放松安全带，避免因拉力过大造成二次伤害，同时卷收器内的敏感元件将驱动锁止机构锁住卷轴，使软带固定在某一个位置上，有效保护乘员的安全．

（1）当紧急制动、碰撞或车辆行驶状态急剧变化时，系上安全带可以有效防止驾乘人员由于惯性而造成伤害．这时人和车具有的      能也急剧变化．
（2）将安全带拉伸，卷收器弹簧的弹性势能将      （变大/变小/不变）．
（3）发生碰撞时，安全带对人的拉力随时间变化的图象是     

（4）下列说法正确的是     

A．汽车突然拐弯时，安全带能自由伸缩

B．汽车突然启动时，安全带能对人起到保护作用

C．为了安全，安全带要尽可能系得松一些

D．用手快速拉安全带，安全带不能被拉动．

如图，跳伞运动员在空中匀速直线下降的过程中，下列说法正确的是

A．人和伞的总重力大于空气的阻力

B．人和伞的总重力等于空气的阻力

C．人和伞的重力势能在增大

D．人和伞的动能在减小