《2025年拔尖特训九年级物理上册苏科版》

8. (2024·徐州期中)实心球是某市中考体育测试的一个重要项目,小明斜向上与水平方向成45°角抛出实心球。从球离开手到最后落在地面的过程中,动能$E_{k}$随时间t的变化关系(不计空气阻力),最接近的是( )

A.
B.
C.
D.

答案： 【解析】：
本题考查动能与时间的关系图像识别，关键在于分析实心球从抛出到落地过程中动能的变化情况。
实心球从离开手到最高点的过程中，速度逐渐减小，高度逐渐升高，由于不计空气阻力，机械能守恒，重力势能增大，动能减小，在最高点时，竖直方向速度为零，只有水平方向速度，动能不为零；从最高点下落到地面的过程中，速度逐渐增大，高度逐渐降低，重力势能转化为动能，动能增大，且下落过程中速度越来越大，动能增大的幅度越来越大。逐一分析选项：
选项A：该图像中动能先增大后减小，不符合实心球动能的变化情况，所以A选项错误。
选项B：此图像中动能先减小到零，后增大，而实心球在最高点时动能不为零，所以B选项错误。
选项C：该图像中动能一直增大，没有体现出动能先减小后增大的过程，所以C选项错误。
选项D：该图像中动能先减小，在最高点时动能不为零，然后动能增大，且增大的幅度越来越大，符合实心球从抛出到落地过程中动能的变化情况，所以D选项正确。
【答案】：D。

9. ★沿水平桌面自由滚落的排球的运动轨迹如图所示,C、F两处高度相同,D为排球与水平地面的接触点,忽略空气阻力,下列关于排球的说法,正确的是( )

A.排球在C点的动能等于在F点的动能
B.排球在C点的重力势能等于在F点的重力势能
C.排球从E点运动到F点的过程中,机械能减小
D.排球从D点运动到E点的过程中,弹性势能转化为动能

答案： B 解析:C 点和 F 点高度相同,同一物体质量一定,在这两点的重力势能相同,B正确;从 C 点运动到 F 点的过程中,由于排球与地面发生碰撞,且 E 点的高度低于 B 点,故可判断在此过程中排球的机械能减小,又因 C 点和 F 点的重力势能相同,则排球在 C 点和 F 点的动能不同,A 错误;从 E 点运动到 F 点的过程中,不计空气阻力,只有重力做功,故机械能守恒,C 错误;从 D 点运动到 E 点的过程中,弹性势能转化为动能和重力势能,D 错误。方法归纳机械能的转化和守恒问题分析要点
(1)看题干中是否给出“忽略空气阻力”“忽略一切摩擦”“光滑”等条件,若给出此类条件,则机械能守恒;反之,机械能不守恒。
(2)对于带有运动轨迹的题,关键是分析运动过程中的最高点及运动轨迹,这样就能准确判断机械能是否守恒以及动能和势能是如何转化的。

10. 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B位置拉到A位置,再由静止释放,观察小球在A→B→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,从而分析该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→B|B|B→C|C|
|动能$E_{k}$的大小或变化情况|0|增加|4.98J|减少|0|
|重力势能$E_{p}$的大小或变化情况|5.00J|减少|0|增加|4.97J|

(1)小球在图中的C位置时,受到______个力的作用。
(2)从实验中可以看出,小球在A→B的过程中速度不断增加,高度不断降低,这个过程中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,这主要是由于小球受到______的作用。
(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______(大于/等于/小于)质量为m的小球到达B位置时的机械能。

答案：
(1)2
(2)动能 空气阻力
(3)大于 解析:
(1)小球在图中的 C 位置时,受到重力和细线施加的拉力,共 2 个力的作用。
(2)小球在 A→B 的过程中速度不断增加,动能就不断增加;高度不断降低,重力势能就不断减少,这个过程中重力势能逐渐转化为动能。在能量转化的过程中,由于小球受到空气阻力的作用,其机械能逐渐减少。
(3)在实验中,小球在 A 位置时的动能为 0,其机械能以重力势能的形式存在;在 B 位置时的重力势能为 0,其机械能以动能的形式存在;若换用质量为 2m 的小球,其他条件不变,则在 A 位置时质量为 2m 的小球的重力势能(机械能)大于质量为 m 的小球的重力势能(机械能),到达 B 位置时质量为 2m 的小球的动能(机械能)大于质量为 m 的小球的动能(机械能)。

11. 如图所示,弹簧的左端固定,右端连接一个小球,把它们套在光滑的水平杆上,a是压缩弹簧后小球由静止释放的位置,b是弹簧处于原长时小球的位置,c是小球到达最右端时的位置。小球从a运动到c的过程中,在______(a/b/c)位置时机械能最大;从b运动到c的过程中,小球的动能转化为弹簧的______。

答案： b 弹性势能 解析:因为水平杆光滑,所以小球从 a 运动到 b 的过程中,在水平方向上只受到弹簧向右的推力的作用,小球的速度增大,动能增大,弹簧的弹性势能不断转化为小球的动能;小球从 b 运动到 c 的过程中,在水平方向上只受到弹簧向左的拉力的作用,小球的速度减小,动能减小,小球的动能不断转化为弹簧的弹性势能,综上所述,小球在从 a 运动到 c 的过程中,在 b 位置时的动能最大。因为小球的高度不变,小球的重力势能不变,所以小球动能最大的位置 b 也是小球机械能最大的位置。

12. 如图所示,一弹性球从距离地面的高度为$H_{1}$处由静止开始沿直线下落,由于空气阻力的存在,反弹过程中距离地面的最大高度为$H_{2}$。下落途中动能和重力势能相等的位置距离地面的高度为$h_{1}$,上升途中动能和重力势能相等的位置距离地面的高度为$h_{2}$,则$h_{1}$______$\frac{1}{2}H_{1}$,$h_{2}$______$\frac{1}{2}H_{2}$。(＞/= /＜)

答案： ＜ ＞ 解析:若球从距离地面的高度为 H₁ 处由静止开始沿直线下落的过程中没有空气阻力,球下落到$\frac{1}{2}H_{1}$处(A 点,题图中未画出)时,重力势能大小等于初始位置的$\frac{1}{2}$,且球下落时减小的重力势能全部转化为动能,球在初始位置的重力势能有$\frac{1}{2}$转化为动能,此时动能和重力势能相等;由于空气阻力的存在,球下落过程中减小的重力势能有一部分转化为动能,另一部分要克服空气阻力做功,所以球到达 A 点时,重力势能减小到初始位置的$\frac{1}{2}$,但转化为的动能小于此时球的重力势能,要使球的动能等于重力势能,球还要继续下落,所以$h_{1}＜\frac{1}{2}H_{1}$。同理,若球从地面反弹到高度为 H₂ 处的过程中没有空气阻力,球上升到$\frac{1}{2}H_{2}$处(B 点,题图中未画出)时,增大的重力势能大小等于最高点的$\frac{1}{2}$,且球上升过程中减小的动能全部转化为重力势能,此时球的动能和重力势能相等;但由于空气阻力的存在,球上升时减小的动能有一部分转化为重力势能,另一部分要克服空气阻力做功,所以球到达 B 点时,动能大于此时的重力势能,要使球的重力势能等于动能,球还要继续上升,所以$h_{2}＞\frac{1}{2}H_{2}$。