初中物理动能和势能的转化与守恒综合题

某安全设备厂研发了一种新型抗压材料，要求对该材料能承受的撞击力进行测试。如图甲所示，材料样品（不计质量）平放在压力传感器上，闭合开关 $S$ ，将重物从样品正上方 $h=5m$ 处静止释放，撞击后重物和样品材料仍完好无损。从重物开始下落到撞击样品，并最终静止在样品上的过程中，电流表的示数 $I$ 随时间 $t$ 变化的图像如图乙所示，压力传感器的电阻 $R$ 随压力 $F$ 变化的图像如图丙所示。已知电源电压 $U=12V$ ，定值电阻 $R_0=10\Omega$ ，重物下落时空气阻力忽略不计。求：

（1）重物下落时，重物作 　　速直线运动，其重力势能转化为 　　能；

（2） $0~t_1$ 时间内，重物在空中下落，电流表示数是 　　 $A$ ，压力传感器的电阻是 　　 $\Omega$ ；

（3） $t_1~t_3$ 时间内，重物与样品撞击，通过电流表的最大电流是 　　 $A$ ，样品受到的最大撞击力是 　　 $N$ ；撞击后重物静止在样品上，定值电阻 $R_0$ 的功率是 　　 $W$ ；

（4）重物在空中下落的过程中，重力做功是多少？

阅读下列短文，回答问题，

"天舟一号"与"天宫二号"成功对接

我国自主研制的"天宫二号"空间实验室已于2016年9月15日发射成功"天宫二号"在距地面高度380km圆形轨道上绕地球匀速运行，绕地球一圈的运行时间是90分钟，"天舟一号"货运飞船于2017年4月20日由长征七号火箭成功发射升空，并于2017年4月22日与"天宫二号"首次自动交会对接成功，如图1所示，为我国建立自己的空间站迈出了坚实的一步。

发射"天舟一号"货运飞船的长征七号火箭的燃料由液态煤油和液氢混合构成，火箭点火起飞时，火箭内的燃料燃烧从火箭体尾部喷射出火焰几乎直击发射平台。使得发射平台核心区的温度接近3000℃，足以融化绝大多数金属和非金属材料，长征七号火箭发射时与其它火箭不同的是发射平台旁的"喷水降温降噪系统"，其采取的是国际上先进的喷水降温方法，如图2所示，在发射中火箭飞到5m高以后，"喷水降温降噪系统"向箭体尾部火焰中心喷水20余秒，喷水量约为400t，一部分的水会汽化到大气中，大部分的水则通过导流槽流走，于是大流量喷水能够带走大量的热起到降温作用，防止了火箭发射台内部的仪器设备可能因高温受到影响。[圆周率π＝3，c _水＝4.2×10 ³J/（kg•℃）]

（1）设"喷水降温降噪系统"喷出400t水的初温为20℃，在喷水20秒内全部变成100℃的水，则水带走的热量为 　 　J。

（2）如图3所示，设地球半径为6370km，"天宫二号"空间实验室在圆形轨道上正常运行，圆形轨道的半径为 　 　km，圆形轨道的周长为 　 　km．"天舟一号"货运飞船成功发射及正常入轨后，与"天宫二号"空间实验室对接。对接时"天舟一号"的运行速度为 　 　km/s。

（3）长征七号火箭所搭载的"天舟一号"货运飞船在上升过程中的机械能不断 　 　（选填"变大"、"变小"或"不变"），长征七号火箭燃料的 　 　能燃烧时转化为内能。

如图是我国用长征火箭发射“嫦娥一号”卫星时的壮观情景．

（1）火箭发射升空时，燃料通过燃烧将化学能转化为燃气的      能，再转化为火箭的      能；火箭的燃料使用液态氢，主要是因为它的密度小且      大．
（2）“嫦娥一号”卫星绕月飞行时在遭遇月食期间没有太阳光照射，卫星表面的温度会急剧下降，内能      ，这是通过      的方式改变物体的内能．
（3）卫星在轨道上从远地点到近地点运行的过程中，飞船的重力势能      ，速度      ．（选填“变大”、“变小”或“不变”）

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．

我们看杂技演员从高处跳下落在绷床上，又被弹起的过程如图所示，请你写出演员在表演时涉及到的物理知识（至少写4个）．

（1）     
（2）     
（3）     
（4）      ．

【2015年内蒙古巴彦淖尔市中考物理】某物理兴趣小组在“测量小车的平均速度”的实验中设计了如图所示的实验装置，小车从带刻度（分度值1mm）的斜面顶端由静止下滑：

（1）读出小车从A运动到C经过的路程S_AC=          cm。
（2）若小车从A运动到C所用的时间为3秒，则小车经过AC的平均速度V_AC=     cm/s （结果保留一位小数）。
（3）实验中为了方便计时，应使斜面坡度较               （选填“大”或“小”）。
（4）小车从斜面顶端滑到底端的过程中，其能量转化情况是                    （不计摩擦）。

【江苏省南京市2015年初中毕业生学业考试】如图所示是某大厦安装的观光电梯．

(1）为便于观光，电梯的外壁采用玻璃材料，主要是因为玻璃有较好的            性．
(2）小明站在上升的电梯里，以电梯为参照物，他看到电梯外楼房墙面 上的广告牌是            的．
(3）电梯匀速上升过程中，小明的重力势能              ，动能                ．若小明受到的重力为G，电梯对小明的支持力为F₁，小明对电梯的压力为F₂，则F₁和                是一对平衡力．

【广州市2015年中考试卷物理试题】 小球在没有空气阻力的情况下，沿无摩擦轨道运动
（1）如图所示，小球从A点静止释放，小球到达C点事速度是否为零？___________

（2）将轨道BC段改为水平，如图17所示，小球仍从A点静止释放，小球经过M点时的机械能大于、小于还是等于其在A点的机械能？____________. 以小球经过M点时计时起点，大致画出小球在MN段运动的速度--时间图像.

图甲为玩具“跳跳杆”及组成部件（相关信息见下表）。杆内的弹簧可以自由伸缩，人站上踏板后弹簧受拉伸长，随后收缩将人向上弹起，带动跳跳杆一起向上运动。由于重力作用，人和跳跳杆在到达最高处后会下落，杆着地后，人继续往下运动拉长弹簧，接着弹簧又收缩将人向上弹起，……所以人就和杆一起连续跳。


（1）人站在踏板弹簧向下伸长的过程中，下列说法正确的是     。
A．人的重力势能减小    B．弹簧的弹性势能增大    C．人的机械能守恒
（2）玩跳跳杆需要保持身体的平衡和动作的协调，这主要是     （选填“大脑”、“小脑”或“脑干”）的功能。
（3）如图乙，质量为60kg、双脚面积为0.04m²的同学在玩跳跳杆，当弹簧的长度为56cm时，踏板与他的双脚完全接触，此时弹簧的弹力通过踏板对脚的压强是多少（踏板的重力忽略不计，弹簧的长度与所受拉力关系如图丙）？
（4）上题中的同学在水平地面上连续跳了20次，杆每次上升的高度平均为0.2m，则弹簧克服杆本身重力做功     J（假设杆始终竖直），从能量利用角度分析，跳跳杆本身的重量应该     。

洋湖湿地公园是长沙市的“绿肺”和天然氧吧。它位于长沙市城区的西南角。周末，小张同学和家人一起到洋湖湿地公园游玩，一进公园，扑面而来的是各种花草的清香；泛舟湿地湖泊，放眼望去，湖边花划、树木、房屋的倒影如画，湖中的小鱼在水草中愉快的穿梭；远处广场上的天空中高高低低飞着各种样式的风筝，一位父亲和孩子接着线迎风慢跑，手中的风筝随着春风扶摇直上；傍晚时分，公园内华灯初上，璀璨的夜空更焕发出迷人的色彩，据介绍整个洋湖湿地公园的照明系统全部采用太阳能和LED节能新技术，可可降耗90%┄
（1）按要求填写表中空白。

	物理现象（提取原文）	物理知识
①		重力势能的变化
②	扑面而来的是各种花草的清香

（2）请根据文中所提供的信息提出一个有关力学、热学、光学、电学或能量转化等方面的物理问题。并作出回答。
注：不与上表中的内容重复。
问题：                                                          。
答：                                                                   。

阅读短文，回答问题：
过山车
　　当你在游乐场乘过山车奔驰之际，你是否会想到：过山车为什么不需要引擎来推动就能“翻山越岭”呢？
　　过山车在开始旅行时，是靠一个机械装置推上最高点的，但在第一次下行后，就再没有任何装置为它提供动力了，从这时起带动它沿轨道行驶的唯一“发动机”就是重力势能．过山车的重力势能在处于最高点时达到最大值，当它开始下行时，它的势能不断减小，动能不断增大；由于摩擦，损耗了少量的机械能，所以随后的“小山丘”设计得比开始时的“小山丘”低（如图所示）．
　　像所有列车一样，过山车也安装了机械制动装置，使它在结束行程或在紧急情况下能够准确地停下来．
（1）过山车通过A点向上运动过程中，动能________（选填“变大”“变小”或“不变”）；
（2）后面的“小山丘”设计得比开始时的“小山丘”低，是由于过山车运动过程中，将部分机械能转化为________；
（3）过山车运行过程中，遇到紧急情况能够准确停下来，是由于________________________________________；
（4）过山车第一次下行后，是利用________作为“发动机”的；在生产与生活中，与过山车利用了相同“发动机”的有________（举一例即可）．

如图是2011年9月29日我国在酒泉卫星发射中心发射“天宫一号”时的壮观情景．

（1）火箭发射升空时，燃料燃烧将化学能转化为燃气的   能，再转化为火箭的   能；
（2）火箭的燃料主要使用液态氢是因为它的密度小且     大；
（3）已知飞行器沿椭圆轨道绕地球运行的过程中机械能守恒，则“天宫一号”在轨道上从远地点到近地点运行的过程中，势能       ，速度      ．（变大/变小/不变）

“嫦娥奔月”的梦想
2013年12月2日11时30分，“嫦娥三号”探测器从西昌卫星发射中心发射升空（如甲所示），奔向38万千米外的月球；12月15日4时35分“嫦娥三号”着陆器和巡视器成功分离，巡视器顺利驶抵月球表面，实现了中国人“嫦娥奔月”的梦想．

（1）探测器在向月面降落的过程中，不能采用打开降落伞的方法來减小下落的速度，原因是月球上  ，不能通过克服摩擦力做功来使其速度减小．
（2）无线电波传播速度是3×10⁵km/s．探测器将获得的月球信息以无线电波的形式传回地球约需要  s（结果保留两位小数）．
（3）图丙为“嫦娥三号”绕月飞行的轨道示意图，其中“嫦娥三号”的月球重力势能最大的位置是  ．（选填“近月点“或“远月点“）

如图所示，请根据图中物理现象的分析来回答问题：

a图说明被跳水运动员压弯了的跳板具有_______；
b图中所示的情景说明_________________________________________________；
c图中，将摩擦过的有机玻璃棒接触自制的验电器的回形针，发现两片金属箔片会张开．这个现象说明___________________________________；
d是法国人居纽于1769年制造了世界上第一辆蒸汽驱动的三轮车．现在你看到的这幅漫画，据说是牛顿所设计的蒸汽汽车的原理图，这个现象说明_____________________．

阅读短文，回答问题：
嫦娥奔月
我国“嫦娥二号”卫星于2010年10月1日发射成功，约5天后进入如图所示的环月轨道．它的质量为2．3t，与“嫦娥一号”相同；它环月的平均高度为100km，较“嫦娥一号”200km的环月高度离月球更近，更宜于对月球的精细测绘．
据悉，2013年年底，“嫦娥三号”卫星将携带“中华牌”月球车登月探测．已经探明，月球上无水，无大气．物体在月球上的重力只有地球表面重力的1/6．月球昼夜间隔大约相当于地球上的14天．也就是说，登上月球的月球车，最多可以连续工作14天，进入月夜以后，它由于无法通过光能发电，进入休眠状态．14天后，又能自动醒来．月球表面白昼时温度高达150℃，黑夜时低至-180℃．“嫦娥三号”在登录月球时将使用软着陆方式，采用边降落边用发动机反推，以减缓降落速度．在大约距离月球15公里时，反推发动机就要点火工作，到离月球100米时，卫星将暂时处于悬停状态，此时它已不受地球上工程人员的控制，因卫星上携带的着陆器具有很高智能，它会自动选择一块平整的地方降下去，并在离月球表面4米的时候关闭推进器，卫星呈自由落体降落，确保软着陆成功．

（1）当“嫦娥二号”从近月点向远月点运动时，它的动能将_________（变大/变小/不变）．
（2）对于“嫦娥”卫星登月的情景，下列说法正确的是（     ）

A．反推发动机能使“嫦娥三号”悬停于100米处空中，利用的是卫星具有惯性

B．“嫦娥三号”高速降落时将由于摩擦而导致表面温度急剧升高

C．相对月球，“嫦娥一号”比“嫦娥二号”的势能更大

D．“嫦娥三号”登月时打开降落伞可以辅助减速

（3）月球车的质量为120kg，它在月球表面上方竖直下落4m时，重力对它做的功为_________J．（g取10N/kg）
（4）月球车工作的电能是由_________能转化来的，它在月球上要耐受330℃的温度差．对月球上昼夜温差很大的成因，请你结合所学物理知识做出简要解释：（说出一点即可）____________________________．