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专题06 动能 势能 机械能（解析版）
一、单选题
1.下列关于能的说法中正确的是()
A. 静止的物体不具有能 B. 没有做功的物体不具有能
C. 具有能的物体一定在做功 D. 能够做功的物体一定具有能
【答案】D
【解析】解：物体具有能量说明物体具有做功的本领，不一定正在做功，与物
体运动与否无关．
2.滑雪运动员从最高处加速下滑到最低处的过程中，下列说法正确的是()
A. 动能减小，重力势能增大 B. 动能减小，重力势能减小
C. 动能增大，重力势能增大 D. 动能增大，重力势能减小
【答案】D
3.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
【答案】C
【解析】解：由题意可知，高空抛物会造成危害，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。选C。
本题主要考查我们对重力势能的掌握，了解其概念和影响因素，可顺利做出判
断，难度不大。
物体由于被举高而具有的能叫重力势能，重力势能的大小与物体的质量和高度
有关。
4.小明用绳子把一块橡皮悬挂起来，让橡皮从A点由静止释放，到达D点后返
回，B、C两点等高，下列说法正确的是()
A. 橡皮在B、C两点的动能相等
B. 橡皮在A、D 两点的机械能相等
C. 橡皮从A到 O 点的过程中动能增大
D. 橡皮在D点的动能最大
【答案】C【解析】解：A、橡皮在B、C两点的高度相等，质量不变，重力势能相等；从
B点到C点的过程中，由于空气阻力的作用，有部分机械能转化为内能，所以
两处动能不相等，故A错误；
B、由于空气阻力的作用，橡皮从A点到D点的过程中，有部分机械能转化为
内能，所以两处的机械能不相等，故B错误；
C、橡皮从A到O点的过程中，质量不变，高度减少，速度增大，重力势能转
化为动能和内能，动能增大，故C正确；
D、在D点时，橡皮的速度为零，动能最小，故D错误。
故选：C。
(1)机械能等于动能和势能的和，其中动能的大小与物体质量和速度大小有关，
重力势能的大小与物体质量和高度大小有关。
(2)橡皮从A点到O点的摆动过程中，高度减小，速度增大，是重力势能转化为
动能；
(3)橡皮从O点到D点的摆动过程中，高度增加，速度减小到零，动能转化为
重力势能；
(4)由于空气阻力的作用，在整个摆过程中，有部分机械能转化为内能，橡皮的
机械能不断减少。
本题考查机械能及其转化，还要考虑空气阻力的作用，有一定的难度。
5.两边用弹簧k 和k 拴住的滑块M静止在O点处，向右拨动滑块M，它就可以
1 2
在光滑的水平面上来回运动，当滑块从O点向右运动时，下列说法中正确的是
( )
A. 弹簧k 的势能增大，弹簧k 的势能减小
1 2
B. 弹簧k 的势能减小，弹簧k 的势能增大
1 2
C. 弹簧k 和k 的势能同时增大
1 2
D. 滑块M经过O点时的速度等于0
【答案】C
【解析】
【分析】
此题分析的切入点就是对弹簧的形变程度进行分析，因为形变程度直接反映了
弹簧势能的大小。
影响弹簧弹性势能的主要因素是弹簧的形变程度，因此，分析其形变程度是如
何变化的，便可做出相应的判断。
【解答】A.滑块在压缩弹簧k ，其形变在增大，其弹性势能不可能一直减小，故错误；
2
B.弹簧k 被拉长，其弹性势能增加，故错误；
1
C.弹簧k 被拉长，k 被压缩，弹性势能都增加；故正确
1 2
D.滑块M经过O点时的速度最大，动能最大，弹簧的弹性势能最小，故错误；
故选C。
6.如图所示，捻动滚摆的轴使其升高后释放，观察滚摆运动过程，长时间后滚
摆停止上下滚动．下列说法中正确的是()．
A. 滚摆下降时，重力势能减小，动能减小
B. 滚摆到最低点后又上升，重力势能转化为动能
C. 滚摆整个运动过程中，机械能守恒
D. 滚摆每次上升的高度逐渐减小，说明滚摆的机械能减小
【答案】D
7.一个篮球不小心被水打湿，小明继续使用该篮球进行训练，球离手后，发现
篮球在干燥的地面上向前弹跳的过程中，地面上留下了一个个“印迹”，以下
判断正确的是(不考虑篮球质量的变化)()
A. B点时的动能等于C点时的动能
B. A点到B点的过程是重力势能与动能之间的相互转化
C. 1、2、3三个“印迹”大小相同
D. D点时篮球的动能不为0
【答案】D
【解析】解：A、从图可知，篮球在干燥的地面上向前弹跳的过程中，弹跳的高
度会越来越低，所以篮球的机械能越来越小，故B点时的机械能大于C点时的
机械能，而B点和C点高度相同，重力势能相等，所以，B点时的动能大于C
点时的动能，故A错误。
B、A点到B点的过程先是重力势能转化为动能，后是动能转化为重力势能，由
于篮球与空气的摩擦，篮球的一部分机械能会转化为内能，所以A点到B点不单是是重力势能与动能之间的相互转化，故B错误。
C、由于与空气的摩擦，在弹跳的过程中机械能转化为其他形式的能，所以机
械能逐渐减小，而A、B、C、D高度相等，重力势能相等，则动能不断变小，
所以1、2、3三个“印迹”越来越小，故C错误。
D、篮球在D点时在水平方向有一定的速度，所以动能不为零，故D正确。
故选：D。
(1)篮球弹跳的高度会越来越低，这说明在势能和动能的转化过程中有能量的消
耗，所以篮球的机械能一次比一次少。
(2)机械能包括物体的动能和势能。动能的大小和物体的质量以及运动的速度快
慢有关，判断动能的大小看它的质量和运动快慢是否变化就可以了；
重力势能的大小和物体的质量以及所处位置的高度有关，判断重力势能是否改
变，看它的质量和高度是否变化就可以了。
(3)判断是哪种能量转化成了另一种能量的标准是：减小的转化为增多的．
对于这类题目要抓住题目的隐含信息，篮球弹跳的高度会越来越低，就是明显
告诉我们篮球的机械能越来越小，机械能的相互转化过程中是有能量消耗的，
这样造成动能和势能的总和会减少。
8.弹跳杆运动是一项广受欢迎的运动，其结构如图甲所示。图乙是小明玩弹跳
杆时，由最低位置上升到最高位置的过程，针对此过程，下列分析正确的()
A. 在a状态时弹簧的弹性势能最大，小明的动能为零
B. a→b的过程中，弹簧的弹力越来越大，在b状态时弹力最大
C. b→c的过程中，弹簧的弹性势能转化为小明的重力势能
D. a→c的过程中，小明先加速后减速，在b状态时速度最大
【答案】A
【解析】解：
A、由图可知，a状态时弹簧的形变程度最大，弹簧的弹性势能最大；小明处于
最低位置，高度不为0、速度为0，故小明的动能为0，重力势能不为0，故A
正确；
B、a→b的过程中，弹簧的形变程度变小，所以弹簧的弹力越来越小；到达b点时，弹簧恢复到原长，所以此时弹力为0，故B错误；
C、b→c的过程中，即离开地面上升的过程，小明的速度减小，动能减小，高
度增大，重力势能增大，所以该过程中是动能转化为小明的重力势能，故C错
误；
D、a→b的过程中，开始一段时间内，弹簧的形变量较大，向上的弹力大于向
下的重力，小明做加速运动；随着弹簧形变量的减小，弹力减小，当弹力等于
重力时，小希的速度达到最大；弹力继续减小，向上的弹力小于向下的重力时，
小明做减速运动；而b→c的过程中，小明在重力作用下做减速运动；
所以，a→c的过程中，小明先加速后减速，在b状态时速度并不是最大(此时弹
簧恢复到原长，无弹力，人只受重力作用，处于减速阶段)，故D错误。
故选：A。
(1)动能大小的影响因素：质量和速度，质量越大，速度越大，动能越大。
(2)重力势能大小的影响因素：质量和高度，质量越大，高度越高，重力势能越
大。
(3)弹簧由于发生弹性形变而具有的能称为弹性势能，弹性势能的大小与物体发
生弹性形变的程度有关。
(4)速度最大位置是重力和弹力相等的时候。
此题考查了动能、重力势能和弹性势能的相互转化，是一道综合题，难度较大。
9.如图所示是我国高超音速导弹“东风17”从起飞到击中目标的轨迹示意图，
如果把大气层边缘看作水面，导弹飞行时就像在水面上“打水漂”，因此它突
防能力强，难以拦截。下列说法正确的是()
A. 导弹运动到b点时，不受重力作用
B. 导弹飞出大气层后，仍受到惯性作用
C. 导弹从a点运动至b点，重力势能减小
D. 导弹运动到a点时，处于静止状态
【答案】C
【解析】解：A、地球附近的物体都受重力，所以导弹运动到 b 点时仍受重力作
用，故A错误；
B、一切物体都具有惯性，导弹飞出大气层后仍然有惯性，不能说受到惯性的作用，故B错误；
C、导弹从 a 点运动至 b 点，质量不变，高度减小，导弹的重力势能减小，故C
正确；
D、导弹运动到a点时，只受重力作用，受非平衡力作用，处于非平衡状态，
导弹运动到a点不是静止状态，故D错误。
故选：C。
(1)地球附近的物体都受重力；
(2)物体保持原来运动状态不变的性质叫做惯性，一切物体都具有惯性；
(3)影响重力势能的因素：质量和高度；
(4)物体处于静止状态或匀速直线运动状态时受平衡力的作用。
本题考查了重力、惯性、力与物体运动的关系以及影响重力势能的因素等知识，
是基础题。
10.如图所示，在粗糙的轨道内，小球从a点静止释放，小球沿轨道运动到达c
点时速度为0，b为轨道的最低点．下列说法正确的是()
A. 小球从a点运动到b点的过程，重力势能逐渐减小
B. 小球从b点运动到c点的过程，动能逐渐增大
C. 小球从a点运动到c点的过程，机械能守恒
D. 小球运动到c点后，将沿原路径返回到达a点
【答案】A
二、多选题
11.滑雪比赛过程中运动的轨迹如图所示，不计空气阻力，下列说法正确的是()
A. 从a点向b点运动过程中，重力势能全部转化为动能
B. 在a和e点动能都为零，但e点重力势能小于a点
C. 从c点下落到d点过程中，重力势能转化为动能
D. 在a点和e点都处于静止状态，因此机械能相等
【答案】BC
【解析】解：
A、从a点向b点运动过程中，重力势能大部分转化成动能，因为有滑动摩擦，
少部分转化成内能，故A错；B、在a点和e点速度都为零，说明动能为零；但e点高度小、a点高度大，e点
重力势能小于a点，故B正确；
C、从c点下落到d点过程中，质量不变，速度增大、高度减小，动能增大、重
力势能减小，重力势能转化为动能，故C正确；
D、在a点和e点，速度都为零，说明动能为零；因为高度不同，所以，重力势
能不同，因此机械能不相等，故D错。
故选：BC。
利用下列知识分析判断：
(1)物体的动能与物体的质量和速度有关，物体的质量越大、速度越大，动能越
大；
(2)物体的重力势能与物体的质量和高度有关，物体的质量越大、高度越大，重
力势能越大；
(3)物体的动能和势能统称为机械能；
(4)有摩擦时，机械能转化为内能。
本题考查了滑雪过程中的能量转化，记住动能和重力势能的影响因素：质量、
速度和高度；有摩擦时机械能转化为内能。
12.如图所示，青岛人喜欢用塑料袋盛装散啤酒，将盛有啤酒的塑料袋悬挂起来，
用手水平挤压塑料袋，发现袋内液面升高，下述说法正确的是()
A. 啤酒的体积减小、密度增大
B. 啤酒对塑料袋底部的压力减小
C. 啤酒对塑料袋底部的压强增大
D. 手对塑料袋做了功，增加了啤酒的重力势能
【答案】CD
【解析】解：A、用手水平挤压塑料袋，啤酒的质量不变，体积不变，根据
m
ρ= 可知，密度不变。故A错误；
VBC、用手水平挤压塑料袋，袋内液面升高，根据p=ρgh知，啤酒对塑料袋底部
F
的压强增大，塑料袋底部面积不变，根据p= 知，啤酒对塑料袋底部的压力变
S
大。故B错误，C正确；
D、手水平挤压塑料袋，袋内液面升高，塑料袋在手的压力的作用下通过了距
离，故手对塑料袋做了功。在此过程中，啤酒的质量不变，高度增加，故啤酒
的重力势能增加。故D正确。
故选：CD。
(1)根据密度公式分析解答。
F
(2)根据p=ρgh分析压强变化，根据p= 分析压力变化。
S
(3)根据力做功的两个必要因素和重力势能大小的影响因素分析解答。
此题通过一个场景考查学生对液体压强特点、压强定义式、密度及其特性、力
做功的两个必要因素，以及重力势能大小的影响因素的掌握情况，是一道综合
性非常强的题目，要求学生熟练掌握相关物理知识。
三、填空题
13.如图所示，小明在用弹弓打塑料小子弹时发现，将弹弓的橡皮筋拉到相同长
度，水平射出大小不同的子弹时，质量较小的子弹射程 (填“近”或
“远”)，这是因为刚射出时较小的子弹 (填“速度”或“动能”)大，这样
操作 (填“能”或“不能”)探究动能大小与质量的关系．
【答案】远 ;速度;不能
【解析】解：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，转化成的动能
也相同，“子弹”的质量小，“子弹”的运动速度就大，射出的距离就远；探
究动能大小与质量的关系时应控制速度相同，本实验无法控制速度相同，故不
能探究动能大小与质量的关系．
14.汽车速度越大，出事故时破坏越严重，说明物体动能的大小与它的 有
关，一辆汽车以相同的速度运动，重载比空载时出事故更严重，说明物体的动
能还与物体的 有关，所以为了交通安全，不要 和超载．
【答案】速度;质量;超速【解析】 解：汽车速度越大，出事故时破坏越严重，是因为汽车的质量一定，
速度越大，动能越大，即动能的大小与速度有关；以相同的速度运动时，重载
比空载时出事故更严重，是因为速度相同，质量越大，动能越大，即动能还与
质量有关；故为了交通安全，不要超速和超载．
15.图示是加油机在空中为歼击机补加燃料时的情景。加油机在某一水平高度匀
速飞行，为保证安全，歼击机相对于加油机应处于______(选填“运动”或“静
止”)状态，加油过程中，加油机的重力势能______(选填“变大”、“变小”
或“不变”，下同)，机械能______。
【答案】静止 变小 变小
【解析】解：加油机在某一高度匀速飞行，为保证安全，歼击机与加油机之间
的位置应保持不变，所以歼击机相对于加油机应处于静止状态(歼击机同加油机
以相同的速度匀速直线飞行)。
加油机在某一水平高度匀速飞行过程中，虽然速度和高度不变，但加油过程中，
加油机的质量不断减小，所以加油机的动能和重力势能都不断变小，所以，机
械能变小。
故答案为：静止；变小；变小。
(1)在研究物体运动时，要选择参照的标准，即参照物，物体的位置相对于参照
物发生变化，则运动，不发生变化，则静止。
(2)影响动能的影响因素是物体的质量和物体运动的速度，影响重力势能的因素
是物体的质量和物体的高度，其中动能和势能统称为机械能。在分析各个能量
的变化时，根据各自的影响因素进行分析。
此题主要考查了运动和静止的相对性，在判断物体运动和静止时，关键看物体
相对于参照物的位置是否发生了变化。
16.如图1所示，小明的质量为50kg，他站在高速电梯中．电梯从地面竖直上升
到最高点，其速度与时间关系如图2所示，g取10N/kg.在电梯匀速上升的阶
段：(1)路程为________m．
(2)电梯对小明做功的功率________W．
(3)小明的重力势能________，动能________，机械能________.(选填“增大”
“减少”“不变”)
【答案】(1)300；(2)1500；(3)增大；不变；增大
【解析】
【分析】
本题考查的是速度的计算、机械能及其转化和功率的计算，属于基础题；
(1)根据图像可知电梯匀速上升的速度和时间，利用公式s=vt可求出电梯匀速上
升的路程；
W Fs
(2)电梯匀速上升时对人的支持力等于人的重力，根据公式P= = =Fv求出
t t
电梯对小明做功的功率；
(3)物体的质量越大，高度越高，重力势能越大；物体的质量越大，速度越大，
动能越大；机械能等于动能和势能之和。
【解答】
(1)由图 2 可知，电梯匀速上升时的速度为v=3m/s，匀速上升阶段的时间为
t=110s-10s=100s， 则 在 电 梯 匀 速 上 升 的 阶 段 ， 路 程 为
s=vt=3m/s×100s=300m；
(2)由题意可知，电梯匀速上升阶段小明处于平衡状态，所受的重力和支持力二
力 平 衡 ， 大 小 相 等 ， 所 以 电 梯 对 小 明 的 支 持 力 为
F=G=mg=50kg×10N/kg=500N， 则 电 梯 对 小 明 做 功 的 功 率 为
W Fs
P= = =Fv=500N×3m/s=1500W；
t t
(3)小明随电梯匀速上升时，小明的质量不变，速度不变，动能不变，高度增大，
重力势能增大，机械能等于动能和势能之和，则机械能增大。
故答案为：(1)300；(2)1500；(3)增大；不变；增大。
17.如图所示是一种神奇的“魔罐”，其制作方法是橡皮筋两头分别固定在罐子
的顶部和底部，在橡皮筋的中间系一个钩码．当你将“魔罐”在水平地面上滚
出后，它能自动滚回来的原因是 能转化为 能，“魔罐”滚回来后不
能回到原抛出点的位置，主要原因是 ．
【答案】弹性势 ； 动；克服摩擦做功，机械能减小
【解析】解：“魔罐”开始滚动过程中，罐子动能转化为橡皮筋的弹性势能，
当动能为0时，弹性势能最大；“魔罐”开始向回滚动过程中，橡皮筋弹性势能减小，“魔罐”动能增大，弹性势能转化为动能；因“魔罐”与地面之间存
在摩擦，故“魔罐”的机械能会减小，“魔罐”滚回来后不能回到原抛出点的
位置．
四、作图题
按要求作图：
18.一个小石块从空中的某一高度，由静止开始竖直下落，若不计空气阻力，请
在图中画出石块的机械能E随着时间t变化的大致图象．
【答案】解：不计空气阻力，石块从静止下落的过程中将重力势能转化为了动
能，但机械能守恒，即机械能始终保持不变，如下图所示：
【解析】不计空气阻力，石块从静止下落的过程中机械能守恒，据此作出机械
能与时间的关系。
本题考查机械能守恒的条件，属于基础题。
19.如图为某城市轻轨车，请从节能角度为其设计一个停靠车站内轨道示意图，
在虚线框内画出。
【答案】解：火车质量大，速度大，具有很大的动能。火车进站时，可使其爬
坡，将动能转化为重力势能，可尽快停下来；在出站时，火车下坡，再将重力
势能转化为动能，使火车短时间内提速。故火车站台可设计成高出地面的形状。如图所示。
【解析】火车质量大，速度大，具有很大的动能，可借助动能与重力势能的转
化设计停靠车站，使其合理利用机械能的转化。
合理地利用动能与重力势能的转化，从而避免能量的消耗，是解答本题的关键。
五、实验探究题
20.图甲是探究“影响动能大小因素”的实验装置。
(1)①该实验探究物体的动能是指物体______(选填“A”或“B”)。
②该实验物体动能的大小是通过______来反映的。
(2)细心的小明忽然发现老师拿来的木块前面用橡皮筋固定着一块海绵，这块海
绵有什么作用，大家经过讨论认为，加上海绵，目的是希望小车在撞击木块时，
出现______(填下面答案的序号)的现象，从而把能量全部传给木块，也就达到
实验的效果了。
A.小车向回反弹
B.小车随木块一起运动
C.小车立即停止
(3)为探究小球滑行距离与水平面粗糙程度的关系．小蔡先后三次将小球从斜面
上的同一高度处释放，在上述三次实验中，若小球克服毛巾的摩擦力做的功为
W ，小球克服木板的摩擦力做的功为W ，则W ______W (选填“>”、“<”或
1 2 1 2
“=”)。
(4)善于动脑的小红设计了如图乙所示的方案：用同一个钢球两次将同一弹簧压
到不同程度，两次实验弹簧具有的弹性势能______(填“相同”或“不同”)，
放手后将小球弹出去撞击放在同一位置的木块时的速度也不同，从而验证了动
能与速度的关系。接着让质量不同的两个钢球两次将同一弹簧压缩到相同程度，
放手后将小球弹出去撞击放在同一位置的木块，这样做______(填“能”或“不
能”)验证动能与质量的关系。
【答案】A B水平移动的距离 C = 不同 不能
【解析】解：(1)①该实验研究的主体是小球A，研究的是小球A动能的大小与
速度和质量的关系；②该实验中小球动能的大小是通过B被撞距离的远近体现的，B被撞的越远，
说明小球的动能越大，被撞的越近，说明小球的动能越小，这里采用了转换法
的思想；
(2)加上海绵后，当小车在撞击木块时，小车会立刻停止运动，则小车的动能全
部转化为木块的动能，从而达到实验的效果，故选C；
(3)在本实验中，小球的动能都用来克服摩擦力做功了，由于小球质量和速度相
同，所以三次的动能相同，做的功也相同；
(4)用同一个钢球两次将同一弹簧压缩到不同程度，则两次实验弹簧具有的弹性
势能不同；
若用质量不同的铁球将同一弹簧压缩相同程度后静止释放，撞击放在同一位置
的木块，撞击的动能由弹簧的弹性势能转化而来，而弹簧的弹性势能的大小与
形变程度有关，故弹簧势能相同，转化出的动能相同，因此，木块最终移动的
距离相同，这样是不能完成实验的。
故答案为：(1)A；B水平移动的距离；(2)C；(3)=；(4)不同；不能。
(1)小球速度的大小是通过改变小球在斜面上的高度实现的，小球动能的大小是
通过物体B被推动移动的距离体现的；
(2)实验过程中，小车的动能转化为木块的动能；
(3)小球消耗的动能都克服摩擦力做功了，根据小球原来动能的大小比较做功的
多少；
(4)探究弹性势能的大小与弹簧被压缩的程度有关，改变弹簧的形变大小，放手
后小球被弹出，并与一木块相碰，观察木块被推动距离的远近来比较弹性势能
的大小；弹簧的弹性势能与弹簧的形变有关，形变相同时动能相等。
本题将“阻力对物体运动的影响”、“影响动能大小的因素”两个实验相结合，
考查了学生分析实验现象的能力以及严谨的科学观，这就要求我们在平常的试
验中多注意分析实验的方法。
21.小贝利用如图所示的装置探究“物体的动能大小与哪些因素有关”.他将小
球A，B分别拉到与竖直方向成一定角度θ的位置，然后都由静止释放，当小球
摆动到竖直位置时，会与静止在水平轨道上的木块C发生碰撞．实验装置中小
球A，B的质量分别为m 、m 且m <mB；摆线与竖直方向的夹角为θ且θ <θ 。
A B A 1 2
(1)在开始探究前，小贝将小球A，B同时拉到与竖直方向成相同角度的位置，
然后由静止同时释放，观察到它们始终并排摆动且同时到达竖直位置．这表明两小球在摆动过程中的任一时刻的速度大小均______(选填“相同”或“不同”
)，且与小球的质量无关。
(2)小贝通过如图的(甲)、(乙)所示的探究过程，他观察到B球能将木块C撞得
更远，经过思考可得出结论：小球的动能大小与______有关；通过如图(乙)、(
丙)所示的探究发现图(丙)中木块C滑行得更远些，由此可得出结论：动能的大
小与______有关。
(3)若水平面绝对光滑，木块C将做______运动。
(4)在探究小球动能与质量的关系时，有同学提议可以在水平面桌面上将同一根
弹簧压缩相同的程度，分别弹出质量不同的小球去撞击木块，此时小球的动能
______(选填“相同”或“不同”)，该方案______(选填“正确”或“错误”)。
【答案】相同 质量 速度 匀速直线 相同 错误
【解析】解：
(1)检查仪器时，将小球A、B同时拉到与竖直方向成相同角度的位置，然后由
静止同时释放，观察到它们始终并排摆动且同时到达竖直位置，这说明两小球
在摆动过程中的任一时刻的速度大小均相同，且与小球的质量无关；
(2)由于m <m ，两球的速度相同，B球能将木块C撞得更远，说明B球的动能
A B
更大，因此可得速度相同时，物体质量越大，动能越大；乙丙两图，小球的质
量相同，θ <θ ，所以丙图小球的速度更大，图丙中木块C滑行得更远些，说明
1 2
质量相同时，物体的速度越大，动能越大；
(3)当木块所受外力突然消失时，根据牛顿第一定律，它仍将保持力消失瞬间的
方向和速度不变，因此会做匀速直线运动；
(4)在水平面桌面上将同一根弹簧压缩相同的程度时，弹簧的弹性势能转换成小
球的动能，所以不同小球的动能是相同的；小球的动能与其质量和速度都有关，
由于小球的动能不变，改变其质量，因而小球的速度也会发生改变，所以该方
案存在两个变量，故错误。
故答案为：(1)相同；(2)质量；速度；(3)匀速直线；(4)相同；错误。
(1)比较甲乙两图的速度和质量的关系便可得出结论；
(2)木块被撞出得远，说明小球的动能大，根据动能大小和质量大小比较，得出
动能和质量的关系；比较乙丙两图速度的大小，根据小球被撞得距离比较出动
能的大小，从而得出结论；
(3)根据牛顿第一定律，物体在不受力时，将保持匀速直线运动状态或静止状态。
对于一个运动着的物体来讲，当外力突然消失时，它只可能做匀速直线运动；
(4)根据控制变量法和能量的转换情况判断。
此题是探究影响动能大小的因素，考查了控制变量法和转换法在实验中的应用，
同时考查了能量的转换过程。22.某同学在探究重力势能的实验中，用三个体积相同的小球，质量关系为
m <m =m ，由静止竖直下落到细沙盘中，实验的情景如图所示。
1 2 3
(1)分析甲、乙两种情况可知，重力势能的大小与物体的______有关
(2)小铁球落入细沙后，速度不断减小直至静止，它的机械能转化为______能。
(3)同学们还发现小球离地面越高，下落到地面所用的时间越长，他们测出了小
球自由下落高度h和下落时间的平方t2的数据如下表，分析数据，写出h与t2的
关系式为______。
试 验 次
1 2 3 4 5 6
数
h/m 2.45 4.97.35 9.5 12.25 14.7
t2/s2 0.5 1.0 1.5 2.0 2.5 3.0
【答案】(1)质量；(2)内；(3)h=4.9t2
【解析】
【分析】
本题考查影响势能大小的因素实验，关键是将课本知识内容记忆清楚，仔细分
析即可。
(1)物体重力势能与物体质量和高度有关，分析时根据控制变量法解答；
(2)球落入细沙后，球与细沙摩擦，机械能转化为内能；
(3)根据表格中数据分析即可；
【解答】
(1)分析甲、乙两种情况可知，小球的质量m <m ，从相同的高度落下，观察到
1 2
质量更大的乙陷入沙子的深度更深，即最初乙的重力势能更大，由此可知重力
势能的大小与物体的质量有关；
(2)小铁球落入细沙后，与沙子摩擦，速度不断减小直至静止，它的机械能转化
为内能；
(3)根据表中实验数据可知，小球下落高度与所用时间的平方的关系是：h=4.9t2；
故答案为：(1)质量；(2)内；(3)h=4.9t2。
23.某同学在“探究弹性势能大小与形变量的关系”时，猜测弹性势能可能与形
变量x成正比，也可能与形变量的平方x2成正比。于是用如图的装置进行探究，
将弹簧套在光滑竖直杆上且底端固定在水平桌面上，刻度尺与杆平行，进行了
如下操作：
A.弹簧处于自由状态时，读出其上端距水平桌面的高度h ；
0
B.将中间有孔的小铁块套在光滑杆上放于弹簧上端，竖直向下按压铁块，读出
此时弹簧上端到水平桌面的高度h ；
1
C.释放小铁块，当铁块上升到最大高度时，读出铁块下端到水平桌面的高度h ；
2
D.改变弹簧的压缩长度，重复步骤B和C，将测出的数据记录在下面的表格中，
并计算出弹簧的形变量x、形变量的平方x2和小铁块上升的距离△h。
实验次数 h /m h /m h /m x/m x2/m2 △h/m
o 1 2
1 0.50 0.40 0.55 0.10 0.01 0.15
2 0.50 0.30 0.90 0.20 0.04 0.60
3 0.50 0.20 1.55 0.30 0.09 1.35
4 0.50 0.15 2.00 0.35 0.12 1.85
(1)实验中弹簧的形变量x=______(用所测物理量符号表示)；
(2)本实验中，弹簧弹性势能大小是通过______来间接反映的；
A.h
1
B.h
2
C.h -h
2 0
D.h -h
2 1
(3)该同学根据表中数据分别做出图甲△h-x和图乙△hx 图象，由此得到的结论
2
是弹簧弹性势能的大小与______成正比；(4)实验中，每次按压小铁块后释放，弹簧的弹性势能将______小铁块的重力势
能将______(选填“增大”“减小”或“不变”)。
【答案】h -h D 形变量的平方 变小 变大
0 1
【解析】解：(1)弹簧的形变量x等于弹簧的原长度h 减去弹簧被压缩后的长度
0
h ，即x=h -h ；
1 0 1
(2)实验中弹性势能的大小是通过铁块被弹起的高度来间接反映的，即铁块到达
的最高点h 减去弹簧被压缩的最低点h ，即h -h ，故ABC错误；D正确；
2 1 2 1
(3)由表中数据分析可知△h=15x2，即△h与x2成正比例函数关系，即弹簧弹性势
能的大小与形变量的平方成正比；
(4)实验中，每次按压小铁块后释放，弹簧形变变小，则弹簧的弹性势能将减小；
小铁块的高度变大，小铁块的重力势能将变大。
故答案为：(1)h -h ；(2)D；(3)形变量的平方；(4)变小；变大。
0 1
(1)弹簧的形变量等于弹簧的原长度减去弹簧被压缩后的长度；
(2)根据转换法，实验中弹性势能的大小是通过铁块被弹起的高度来间接反映的；
(3)由表分析△h与x2的关系得出结论；
(4)弹性势能的大小与形变有关；重力势能大小与质量、高度有关。
本题探究弹性势能大小与形变量的关系，考查转换法及数据分析的能力，有一
难度。
六、简答题
24.现如今随着入住高楼的人们越来越多，高空抛物的现象也是屡屡发生。高空
抛物有非常大的危险性，一个鸡蛋从18楼抛下来就可以砸碎人头骨。请从能量
的角度解释高空落下的鸡蛋能砸人伤的原因。
【答案】答：高空中的鸡蛋具有很大的重力势能，下落过程中重力势能转化为
动能，在落地前鸡蛋具有很大的动能，砸向行人时会造成较大的伤害。
【解析】
【分析】
本题涉及重力势能的影响因素、重力势能与动能之间的相互转化，解题是要熟
记这些知识点，从题干中获取有用的信息，结合相关知识解决问题。
根据动能的影响因素是物体的质量和速度，质量越大，速度越大，动能越大；
重力势能的影响因素是物体的质量和高度，质量越大、位置越高，重力势能越
大，分析解答。
【解答】
根据鸡蛋从18楼抛下来就可以砸破行人的头骨，可知高度越高，造成的后果越
严重，说明高度越高鸡蛋具有的重力势能就越大，从而得出重力势能与抛出的
高度有关；鸡蛋下落过程中，质量不变，高度减小，速度增大，因此鸡蛋下落
过程将重力势能转化为动能较多，其破坏力越大。故答案为：高空中的鸡蛋具有很大的重力势能，下落过程中重力势能转化为动
能，在落地前鸡蛋具有很大的动能，砸向行人时会造成较大的伤害。
25.如图所示，是明明在乒乓球比赛中高抛发球时的情景，不计空气阻力，请回
答下列问题：
(1)在乒乓球上升的过程中，乒乓球的能量是如何转化的？
(2)乒乓球运动到最高点时，是否处于平衡状态？请说明理由。
【答案】(1)在乒乓球上升的过程中，乒乓球的质量不变，速度变小，动能减小，
同时高度升高，重力势能变大，动能转化为重力势能；
(2)乒乓球运动到最高点时，不处于平衡状态；因为乒乓球运动到最高点时，只
受重力作用，合外力不为零．
【解析】
【分析】
(1)影响动能的影响因素是物体的质量和物体运动的速度，影响重力势能的因素
是物体的质量和物体的高度，在分析各个能量的变化时，根据各自的影响因素
进行分析；
(2)处于平衡状态的物体一定受到非平衡力的作用，对乒乓球运动到最高点时进
行受力分析即可解答。
此题考查动能和势能的大小变化，平衡状态的判断，难度不大，属于基础题目。
【解答】
(1)在乒乓球上升的过程中，乒乓球的质量不变，速度变小，动能减小，同时高
度升高，重力势能变大，动能转化为重力势能；
(2)乒乓球运动到最高点时，不处于平衡状态；因为乒乓球运动到最高点时，只
受重力作用，合外力不为零。
七、计算题
26.物体重力势能的表达式为E =mgh，其中m为物体的质量，h为物体距离水
p
平地面的高度，g取10N/kg。如图，质量m=0.5kg的小球，从桌面上方高
h =1.0m的A点下落到与桌面相平的B点，B点离地面的高度h =0.4m。求：
1 2(1)小球从A运动到B的过程中重力势能的减小量；
(2)小球从A运动到B的过程中重力做的功；
(3)试说明重力做功和重力势能的关系。
【答案】解：(1)以地面为零势能面，小球在A点的重力势能：
E =mgh =mg(h +h )=0.5kg×10N/kg×(1.0m+0.4m)=7J；
AP A 1 2
小球在B点的重力势能：
E =mgh =mgh =0.5kg×10N/kg×0.4m=2J；
BP B 2
小球从A运动到B的过程中重力势能的减小量：
△E =E -E =7J-2J=5J；
P AP BP
(2)小球从A运动到B的过程中重力做的功：
W =Gh =mgh =0.5kg×10N/kg×1.0m=5J；
1 1
(3)由(1)(2)计算可知，△E =W，说明重力做功等于重力势能的变化量。
P
答：(1)小球从A运动到B的过程中重力势能的减小量是5J；
(2)小球从A运动到B的过程中重力做的功是5J；
(3)重力做功等于重力势能的变化量。
【解析】(1)根物体重力势能的表达式为E =mgh，分别求出小球从A运动到B
p
的过程中重力势能，可求减小量；
(2)根据W =Gh可求小球从A运动到B的过程中重力做的功；
(3)由(1)、(2)可知重力做功等于重力势能的变化量。
本题主要考查重力做功以及重力势能的变化量的关系，高中物理的衔接试题，
有一定难度。
1
27.质量为m的物体，以速度v运动时，它的动能表达式为E = mv2 ，重力势
k 2
能表达式为Ep=mgh，当该表达式中各物理量为国际单位制中基本单位时，动
能和重力势能的单位都为焦耳(J)。现有质量为1kg的物体从距离地面0.8m的高
度沿水平方向以3m/s的速度抛出，如图所示。不考虑空气阻力的影响。(1)求该物体从抛出到落地过程中，重力对物体所做的功W(2)物体在只受重力
时机械能是守恒的。请根据机械能守恒的相关知识求该物体落地瞬间的速度大
小
【答案】解：(1)物体从被抛出点至落地的过程中，其重力所做的功：
W =Gh=mgh=1kg×10N/kg×0.8m=8J；
1 1
(2)物体被抛出时的动能：E = mv2= ×1kg×(3m/s) 2=4.5J；
K1 2 2
物体被抛出时的重力势为：Ep=mgh=1kg×10N/kg×0.8m=8J；
物体下落时高度减小，速度增大，所以重力势能转化为动能，整个过程中机械
能守恒，所以物体落地前瞬间的动能：E =E +Ep=4.5J+8J=12.5J；
K2 K1
1
根据公式E = mv2 可得，该物体落地瞬间的速度为：
K 2
v= √E K2= √ 12.5J =5m/s
1 1 。
m ×0.5kg
2 2
答：(1)该物体从抛出到落地过程中，重力对物体所做的功为8J；(2)该物体落
地瞬间的速度大小为5m/s。
【解析】本题考查了功的计算，以及动势能的转化与守恒，看懂题意即可正确
解答。
(1)由W =Gh=mghW =Gh=mgh计算重力做功；
(2)由重力势能公式计算物体被抛出时的重力势能，然后根据能量转化和守恒，
并结合动能公式计算物体落地前瞬间的速度。
