《机械能及其转化》素养提升.docxVIP

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第4节机械能及其转化

一、非选择题

1.[2018河北保定模拟，难]小球在没有空气阻力的情况下，沿无摩擦轨道运动。

（1）如图甲所示，小球从A点静止释放，小球到达C点时速度是否为零？___________。

（2）针对小球的运动，从势能与动能相互转化的角度提出一个问题并回答。

问题：__________________________________________？

回答：__________________________________________。

（3）将轨道BC段改为水平，如图乙所示。小球仍从A点静止释放，小球经过M点时的机械能________（填“大于”“小于”或“等于”）其在A点的机械能。以小球经过M点时为计时起点，大致画出小球在MN段运动的速度一时间图象（如图丙）。

（4）小球在MN段运动的过程中受到哪些力的作用？_________。维持小球运动的原因是什么？_________。

2.（2019江苏南通如皋期中）小静在观看台球比赛时发现有时运动的白球去撞击一个静止的球后，白球会立即静止在碰撞时的位置，而被撞的球似乎接替了白球，沿白球原来的运动方向，以几乎相同的速度向前运动，如图11-4-10甲所示。

小静想：白球碰撞后立即静止，被撞的球是以白球撞前相同大小的速度运动出去的吗？

通过了解和初步实验，小静发现只有当体积和质量均相同的两球，而且球心在同一直线上相碰时，才可能岀现上述现象。为进一步探究，她设计了下述实验方案：

将一个两端翘起、中间水平的轨道固定在水平桌面上，取两个相同的台球A、B，将B球静置于轨道的水平部分，A球置于轨道左端斜面上某处，测出该点到水平桌面的高度h1，如图乙所示，释放A球，撞击后，A球静止，B球向前运动并冲上轨道右端斜面能到达的最高点，测出该点的高度h2。通过比较h2与h1的大小关系即可做出判断。请你回答以下问题：

（1）A球从斜面滑下的过程中，_______能转化为动能。

（2）B球由静止变为运动是因为B球在碰撞中获得了__________能。

（3）已知重力势能的计算公式为Ep=mgh，动能的计算公式为Ek=12mv2。若轨道光滑，则碰撞前瞬间A球运动速度的表达式vA=______；若h2=h1，则说明B球被撞后开始运动的速度vB________vA。（选填“”、“=”或“

（4）在实际实验中，测出的h2总小于h1，则导致这一现象的原因是___________。

参考答案：

一、非选择题

1.（1）答案：是

解析：小球从A点静止释放，由于不计空气阻力和摩擦，没有机械能的损失，所以小球到达C点时速度是零。

（2）答案：（合理即可）小球向下运动的过程中，动能和势能是如何转化的重力势能逐渐转化为动能

解析：由于动能和势能之间可以相互转化，所以小球向下运动的过程中，重力势能逐渐转化为动能；同样，小球向上运动的过程中，动能逐渐转化为重力势能。

（3）答案：等于

解析：据题意可知，由于不计空气阻力和摩擦，机械能是守恒的，所以小球经过M点时的机械能等于其在A点的机械能；由题可知轨道无摩擦，小球在M点是运动的，所以小球在MN段将做匀速直线运动，图象如图所示。

（4）答案：重力、支持力小球具有惯性

解析：由题意可知，轨道无摩擦，小球在MN段运动的过程中受到重力和支持力的作用；小球在MN段仍可继续向前运动是因为小球具有惯性。

2.（1）答案：重力势

解析：A球从斜面滑下的过程中，高度逐渐降低，重力势能减小，而球的速度逐渐增大，动能增大，重力势能转化为动能。

（2）答案：动

解析：B球由静止变为运动是因为获得动能。

（3）答案：=

解析：若轨道光滑，则，解得；若h2=h1，则vB=vA

（4）答案：轨道不光滑

解析：因为轨道不可能绝对光滑，小球在轨道上运动时需克服摩擦做功，机械能减少，故在实际实验中，测出的h2总小于h1。