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9. (2024·绵阳)2024年4月30日，载有3名航天员的神舟十七号载人飞船返回舱，安全着陆于东风着陆场，任务取得圆满成功。在离地10公里左右，返回舱的引导伞、减速伞和主伞相继打开，使返回舱减速下落，此过程中，返回舱的 （
A.动能减小，重力势能增大，机械能不变
B.动能增大，重力势能减小，机械能不变
C.动能减小，重力势能增大，机械能减小
D.动能减小，重力势能减小，机械能减小
D
）A.动能减小，重力势能增大，机械能不变
B.动能增大，重力势能减小，机械能不变
C.动能减小，重力势能增大，机械能减小
D.动能减小，重力势能减小，机械能减小
答案
9. D
解析
【分析】
本题需判断返回舱下落过程中动能、重力势能及机械能的变化，解题思路：①明确动能的影响因素为质量和速度，重力势能的影响因素为质量和高度；②根据返回舱“减速下落”的条件，分析速度、高度的变化，进而判断动能、重力势能的变化；③机械能是动能与势能的总和，下落过程中返回舱受空气阻力，克服阻力做功会消耗机械能，据此判断机械能的变化，最终选出正确选项。
【解析】
1. 动能判断：动能大小由质量和速度决定，公式为$ E_k=\frac{1}{2}mv^2 $。返回舱减速下落，质量不变，速度减小，因此动能减小；
2. 重力势能判断：重力势能大小由质量和高度决定，公式为$ E_p=mgh $。返回舱下落过程中高度降低，质量不变，因此重力势能减小；
3. 机械能判断：机械能=动能+重力势能，返回舱下落时需克服空气阻力做功，部分机械能转化为内能，因此机械能减小。
综上，选项D符合描述。
【答案】
D
【知识点】
动能与势能变化、机械能及其转化
【点评】
本题结合航天热点情境考查机械能相关知识，核心是掌握动能、重力势能的影响因素，以及机械能变化的判断方法，属于基础应用类题目，难度适中，学生易结合实际情境分析得出结论。
【难度系数】
0.7
本题需判断返回舱下落过程中动能、重力势能及机械能的变化，解题思路：①明确动能的影响因素为质量和速度，重力势能的影响因素为质量和高度；②根据返回舱“减速下落”的条件，分析速度、高度的变化，进而判断动能、重力势能的变化；③机械能是动能与势能的总和，下落过程中返回舱受空气阻力，克服阻力做功会消耗机械能，据此判断机械能的变化，最终选出正确选项。
【解析】
1. 动能判断：动能大小由质量和速度决定，公式为$ E_k=\frac{1}{2}mv^2 $。返回舱减速下落，质量不变，速度减小，因此动能减小；
2. 重力势能判断：重力势能大小由质量和高度决定，公式为$ E_p=mgh $。返回舱下落过程中高度降低，质量不变，因此重力势能减小；
3. 机械能判断：机械能=动能+重力势能，返回舱下落时需克服空气阻力做功，部分机械能转化为内能，因此机械能减小。
综上，选项D符合描述。
【答案】
D
【知识点】
动能与势能变化、机械能及其转化
【点评】
本题结合航天热点情境考查机械能相关知识，核心是掌握动能、重力势能的影响因素，以及机械能变化的判断方法，属于基础应用类题目，难度适中，学生易结合实际情境分析得出结论。
【难度系数】
0.7
10.（2024·苏州段考）如图所示，小天同学将小球由a点静止释放，小球在管道内沿abcd运动，ab段和bc段内壁光滑，cd段内壁粗糙，a点略高于c点，b点与d点等高。下列说法正确的是 （
A.从a到c的过程中，小球重力势能不变
B.小球在c、d两点的动能可能相等
C.从a到d的过程中，小球运动到d点时，动能最大
D.从a到d的过程中，小球机械能守恒
B
）A.从a到c的过程中，小球重力势能不变
B.小球在c、d两点的动能可能相等
C.从a到d的过程中，小球运动到d点时，动能最大
D.从a到d的过程中，小球机械能守恒
答案
10. B
解析
【分析】
要解决本题，需先明确各段管道的特点：ab、bc段内壁光滑，小球运动时无能量损失，机械能守恒；cd段内壁粗糙，小球运动时克服摩擦力做功，机械能会减少。再结合动能、重力势能与高度、速度的关系，逐一分析选项：
1. 重力势能与高度有关，高度越高重力势能越大；动能与速度有关，速度越大动能越大。
2. 机械能守恒的条件是只有重力或弹力做功，若有摩擦力等阻力做功，机械能会减少。
【解析】
根据题干信息，分阶段分析小球的运动和能量变化：
选项A：a点略高于c点，重力势能随高度降低而减小，因此从a到c小球重力势能减小，A错误。
选项B：从c到d，小球高度降低，重力势能减小，一部分转化为动能，另一部分因克服cd段的摩擦力消耗；若重力势能的减少量恰好等于克服摩擦力消耗的机械能，则c、d两点的动能相等，该情况是可能的，B正确。
选项C：小球从a到b过程中，高度持续降低，重力势能不断转化为动能，b是整个运动过程中的最低点，速度最大，动能最大，并非d点，C错误。
选项D：cd段内壁粗糙，小球运动时需要克服摩擦力做功，机械能会转化为内能，因此从a到d的过程中机械能不守恒，D错误。
【答案】
B
【知识点】
机械能转化、动能与势能、机械能守恒条件
【点评】
本题结合管道内小球的运动场景，考查动能、重力势能的转化规律及机械能守恒的判断，关键是区分光滑段和粗糙段对机械能的影响，易错点是误判动能最大的位置或忽略粗糙段的能量损失。
【难度系数】
0.6
要解决本题，需先明确各段管道的特点：ab、bc段内壁光滑，小球运动时无能量损失，机械能守恒；cd段内壁粗糙，小球运动时克服摩擦力做功，机械能会减少。再结合动能、重力势能与高度、速度的关系，逐一分析选项：
1. 重力势能与高度有关，高度越高重力势能越大；动能与速度有关，速度越大动能越大。
2. 机械能守恒的条件是只有重力或弹力做功，若有摩擦力等阻力做功，机械能会减少。
【解析】
根据题干信息，分阶段分析小球的运动和能量变化：
选项A：a点略高于c点，重力势能随高度降低而减小，因此从a到c小球重力势能减小，A错误。
选项B：从c到d，小球高度降低，重力势能减小，一部分转化为动能，另一部分因克服cd段的摩擦力消耗；若重力势能的减少量恰好等于克服摩擦力消耗的机械能，则c、d两点的动能相等，该情况是可能的，B正确。
选项C：小球从a到b过程中，高度持续降低，重力势能不断转化为动能，b是整个运动过程中的最低点，速度最大，动能最大，并非d点，C错误。
选项D：cd段内壁粗糙，小球运动时需要克服摩擦力做功，机械能会转化为内能，因此从a到d的过程中机械能不守恒，D错误。
【答案】
B
【知识点】
机械能转化、动能与势能、机械能守恒条件
【点评】
本题结合管道内小球的运动场景，考查动能、重力势能的转化规律及机械能守恒的判断，关键是区分光滑段和粗糙段对机械能的影响，易错点是误判动能最大的位置或忽略粗糙段的能量损失。
【难度系数】
0.6
11. 掉在水平地面上的弹性小球会跳起，而且弹跳的高度会越来越低。如图所示为小球弹跳的频闪照片，小球反弹跳起的过程，
弹性势
能转化为重力势
能和动
能；小球在1、3位置的高度一样，在1位置的机械能大于
（大于/等于/小于）在3位置的机械能，小球在1位置的动能大于
（大于/等于/小于）在3位置的动能。答案
11. 弹性势 重力势 动 大于 大于
解析
【分析】
要解决本题，需明确机械能相关概念及转化规律：弹性势能与弹性形变程度有关，重力势能与质量和高度有关，动能与质量和速度有关；小球弹跳时因克服空气阻力等做功，机械能会不断损耗。
第一步：分析小球反弹跳起过程的能量转化：小球接触地面时发生弹性形变，具有弹性势能，跳起时弹性形变恢复，弹性势能减小；同时小球上升，高度增加（重力势能增大），速度变化（动能变化），因此弹性势能转化为重力势能和动能。
第二步：比较1、3位置的机械能：小球弹跳高度越来越低，说明运动过程中机械能因损耗而减少，1位置在3位置之前，故1位置机械能大于3位置的机械能。
第三步：比较1、3位置的动能：1、3位置高度相同，小球质量不变，因此两处重力势能相等；根据“机械能=动能+重力势能”，机械能越大则动能越大，所以1位置的动能大于3位置的动能。
【解析】
1. 小球反弹跳起时，弹性形变逐渐恢复，弹性势能减小；同时小球上升，高度升高，重力势能增大，且速度发生变化，动能随之变化，因此弹性势能转化为重力势能和动能。
2. 小球弹跳过程中，需克服空气阻力等做功，机械能不断损耗，位置越靠后，机械能越小。1位置在3位置之前，所以1位置的机械能大于3位置的机械能。
3. 重力势能由质量和高度决定，1、3位置高度相同，小球质量不变，故两处重力势能相等。结合机械能与动能、重力势能的关系，可知1位置的动能大于3位置的动能。
【答案】
弹性势 重力势 动 大于 大于
【知识点】
机械能转化、动能与势能的影响因素、机械能损耗
【点评】
本题结合小球弹跳的实际场景，考查机械能的转化与变化规律，需注意小球弹跳时存在机械能损耗，这是解题的关键易错点，需明确机械能、动能、重力势能的关系。
【难度系数】
0.5
要解决本题，需明确机械能相关概念及转化规律：弹性势能与弹性形变程度有关，重力势能与质量和高度有关，动能与质量和速度有关；小球弹跳时因克服空气阻力等做功，机械能会不断损耗。
第一步：分析小球反弹跳起过程的能量转化：小球接触地面时发生弹性形变，具有弹性势能，跳起时弹性形变恢复，弹性势能减小；同时小球上升，高度增加（重力势能增大），速度变化（动能变化），因此弹性势能转化为重力势能和动能。
第二步：比较1、3位置的机械能：小球弹跳高度越来越低，说明运动过程中机械能因损耗而减少，1位置在3位置之前，故1位置机械能大于3位置的机械能。
第三步：比较1、3位置的动能：1、3位置高度相同，小球质量不变，因此两处重力势能相等；根据“机械能=动能+重力势能”，机械能越大则动能越大，所以1位置的动能大于3位置的动能。
【解析】
1. 小球反弹跳起时，弹性形变逐渐恢复，弹性势能减小；同时小球上升，高度升高，重力势能增大，且速度发生变化，动能随之变化，因此弹性势能转化为重力势能和动能。
2. 小球弹跳过程中，需克服空气阻力等做功，机械能不断损耗，位置越靠后，机械能越小。1位置在3位置之前，所以1位置的机械能大于3位置的机械能。
3. 重力势能由质量和高度决定，1、3位置高度相同，小球质量不变，故两处重力势能相等。结合机械能与动能、重力势能的关系，可知1位置的动能大于3位置的动能。
【答案】
弹性势 重力势 动 大于 大于
【知识点】
机械能转化、动能与势能的影响因素、机械能损耗
【点评】
本题结合小球弹跳的实际场景，考查机械能的转化与变化规律，需注意小球弹跳时存在机械能损耗，这是解题的关键易错点，需明确机械能、动能、重力势能的关系。
【难度系数】
0.5
12. 我国独立自主研制的火星探测器天问一号沿椭圆轨道绕火星运动时，不考虑空气阻力，只有动能和势能的相互转化，如图，由近火点向远火点运动时，探测器的动能
变小
，势能变大
，机械能不变
。（变大/不变/变小）答案
12. 变小 变大 不变
解析
【分析】
要解决本题，需明确探测器在椭圆轨道运动时动能、势能的影响因素，以及机械能守恒的条件。探测器从近火点向远火点运动时，与火星的距离逐渐增大，结合动能、势能的变化规律，再根据题目给出的“只有动能和势能相互转化”的条件，即可判断各能量的变化情况。
【解析】
1. 势能变化：探测器从近火点向远火点运动，距离火星的高度（相对位置）变大，引力势能随距离中心天体的增大而变大，因此势能变大。
2. 动能变化：由于探测器运动过程中只有动能和势能相互转化，机械能总量不变，当势能变大时，动能会相应变小，因此动能变小。
3. 机械能变化：题目说明不考虑空气阻力，不存在其他能量损耗，只有动能和势能的相互转化，所以机械能总量保持不变。
【答案】
变小；变大；不变
【知识点】
动能与势能转化、机械能守恒
【点评】
本题考查天体运动中能量的变化规律，属于基础概念应用类题目，需掌握动能、势能的影响因素和机械能守恒的条件，难度较低。
【难度系数】
0.7
要解决本题，需明确探测器在椭圆轨道运动时动能、势能的影响因素，以及机械能守恒的条件。探测器从近火点向远火点运动时，与火星的距离逐渐增大，结合动能、势能的变化规律，再根据题目给出的“只有动能和势能相互转化”的条件，即可判断各能量的变化情况。
【解析】
1. 势能变化：探测器从近火点向远火点运动，距离火星的高度（相对位置）变大，引力势能随距离中心天体的增大而变大，因此势能变大。
2. 动能变化：由于探测器运动过程中只有动能和势能相互转化，机械能总量不变，当势能变大时，动能会相应变小，因此动能变小。
3. 机械能变化：题目说明不考虑空气阻力，不存在其他能量损耗，只有动能和势能的相互转化，所以机械能总量保持不变。
【答案】
变小；变大；不变
【知识点】
动能与势能转化、机械能守恒
【点评】
本题考查天体运动中能量的变化规律，属于基础概念应用类题目，需掌握动能、势能的影响因素和机械能守恒的条件，难度较低。
【难度系数】
0.7
13.（易错题）如图，AOB是光滑轨道，A点的高度H大于B点的高度h，让小球从A点由静止开始自由滑下时，
重力势
能转化为动
能，小球沿轨道AOB到达B点后离开（不计空气阻力），则小球离开B点后的运动轨迹最符合实际的是c
。答案
13. 重力势 动 c
[易错分析] AOB 是光滑轨道,不计空气阻力,则在运动过程中小球的机械能守恒,小球离开B点后到达最高高度时动能不为零,重力势能小于A点的重力势能,即高度低于A点的高度;故运动轨迹b不符合实际;因小球离开B点后由于惯性会继续向斜上方运动,同时小球在空中受到重力的作用,所以运动轨迹c最符合实际。
[易错分析] AOB 是光滑轨道,不计空气阻力,则在运动过程中小球的机械能守恒,小球离开B点后到达最高高度时动能不为零,重力势能小于A点的重力势能,即高度低于A点的高度;故运动轨迹b不符合实际;因小球离开B点后由于惯性会继续向斜上方运动,同时小球在空中受到重力的作用,所以运动轨迹c最符合实际。
解析
【分析】
小球从A点由静止滑下时，轨道光滑且不计空气阻力，机械能守恒。A点小球静止，重力势能最大，下滑过程中高度降低、速度增大，重力势能转化为动能。小球到达B点离开后，因惯性保持斜向上运动状态，同时受重力作用，且机械能守恒，最高点仍有水平方向的动能，因此重力势能小于A点，高度低于A点，据此判断轨迹。
【解析】
1. 能量转化：小球在A点静止，重力势能最大；下滑时，高度减小、速度增大，重力势能转化为动能，因轨道光滑、不计空气阻力，机械能总量不变。
2. 轨迹判断：小球离开B点后，机械能守恒，到达最高点时仍有水平速度（动能不为零），故最高点重力势能小于A点，高度低于A点。轨迹a高度高于A，不符合；轨迹b忽略重力会使轨迹向下弯曲；轨迹c符合斜向上运动后受重力下落、最高点高度低于A的特点；轨迹d高度过低，不符合实际。因此最符合的是c。
【答案】重力势 动 c
【知识点】重力势能与动能转化；机械能守恒
【点评】本题为易错题，需注意小球离开轨道后最高点仍有水平动能，机械能守恒导致最高点高度低于初始A点，同时要考虑重力对运动轨迹的影响，避免错选。
【难度系数】0.5
小球从A点由静止滑下时，轨道光滑且不计空气阻力，机械能守恒。A点小球静止，重力势能最大，下滑过程中高度降低、速度增大，重力势能转化为动能。小球到达B点离开后，因惯性保持斜向上运动状态，同时受重力作用，且机械能守恒，最高点仍有水平方向的动能，因此重力势能小于A点，高度低于A点，据此判断轨迹。
【解析】
1. 能量转化：小球在A点静止，重力势能最大；下滑时，高度减小、速度增大，重力势能转化为动能，因轨道光滑、不计空气阻力，机械能总量不变。
2. 轨迹判断：小球离开B点后，机械能守恒，到达最高点时仍有水平速度（动能不为零），故最高点重力势能小于A点，高度低于A点。轨迹a高度高于A，不符合；轨迹b忽略重力会使轨迹向下弯曲；轨迹c符合斜向上运动后受重力下落、最高点高度低于A的特点；轨迹d高度过低，不符合实际。因此最符合的是c。
【答案】重力势 动 c
【知识点】重力势能与动能转化；机械能守恒
【点评】本题为易错题，需注意小球离开轨道后最高点仍有水平动能，机械能守恒导致最高点高度低于初始A点，同时要考虑重力对运动轨迹的影响，避免错选。
【难度系数】0.5
14. 如图甲所示，质量不计的弹簧竖直固定在水平面上，$t=0$时刻，将一金属小球从弹簧正上方某一高度处由静止释放，小球接触弹簧并将弹簧压缩至最低点（形变在弹性限度内），然后又被弹起离开弹簧，上升到一定高度后又下落，如此反复。通过安装在弹簧下端的压力传感器测出该过程中弹簧弹力$F$随时间$t$变化的图像如图乙所示，不计空气阻力。
（1）在整个运动过程中，小球的机械能
（2）小球动能最小的时刻是
（3）在$t_2 ∼ t_3$这段时间内，小球的动能
（1）在整个运动过程中，小球的机械能
不守恒
（守恒/不守恒）。（2）小球动能最小的时刻是
$t_2$
（$t_1/t_2/t_3$）。（3）在$t_2 ∼ t_3$这段时间内，小球的动能
先增大后减小
（一直增大/先增大后减小/先减小后增大/一直减小）。答案
14.（1）不守恒 （2）$t_2$ （3）先增大后减小
解析
【分析】
首先明确小球的运动过程：t=0时小球从静止释放，t₁时刻接触弹簧，t₂时刻弹簧压缩量最大（小球到达最低点），t₃时刻弹簧恢复原长，之后小球离开弹簧。（1）判断小球机械能是否守恒，需看是否只有重力做功，这里弹簧弹力对小球做功，会导致小球机械能与弹簧弹性势能转化；（2）动能最小对应速度最小，最低点速度为0；（3）t₂～t₃小球向上运动，需分析不同阶段的受力，进而判断动能变化。
【解析】
（1）小球运动过程中，弹簧的弹力对小球做功，小球的机械能会与弹簧的弹性势能相互转化，因此小球的机械能不守恒。
（2）t₂时刻弹簧弹力最大，说明弹簧压缩量最大，小球到达最低点，此时小球速度为0，动能最小，故动能最小的时刻是t₂。
（3）在t₂～t₃这段时间内，小球从最低点向上运动：初始时弹簧弹力大于小球重力，合力向上，小球加速，动能增大；当弹簧弹力等于小球重力时，小球速度达到最大，动能最大；之后弹簧弹力小于小球重力，合力向下，小球减速，动能减小，直到t₃时刻弹簧恢复原长，小球离开弹簧，因此小球的动能先增大后减小。
【答案】
（1）不守恒；（2）t₂；（3）先增大后减小
【知识点】
机械能守恒条件、动能变化与受力、弹簧弹力与形变
【点评】
本题结合弹簧弹力随时间变化的图像，分析小球与弹簧相互作用过程中的机械能、动能变化，需明确小球不同阶段的受力情况，理解运动与力的关系及能量转化，是力学综合的基础题型，考察核心概念的应用能力。
【难度系数】
0.5
首先明确小球的运动过程：t=0时小球从静止释放，t₁时刻接触弹簧，t₂时刻弹簧压缩量最大（小球到达最低点），t₃时刻弹簧恢复原长，之后小球离开弹簧。（1）判断小球机械能是否守恒，需看是否只有重力做功，这里弹簧弹力对小球做功，会导致小球机械能与弹簧弹性势能转化；（2）动能最小对应速度最小，最低点速度为0；（3）t₂～t₃小球向上运动，需分析不同阶段的受力，进而判断动能变化。
【解析】
（1）小球运动过程中，弹簧的弹力对小球做功，小球的机械能会与弹簧的弹性势能相互转化，因此小球的机械能不守恒。
（2）t₂时刻弹簧弹力最大，说明弹簧压缩量最大，小球到达最低点，此时小球速度为0，动能最小，故动能最小的时刻是t₂。
（3）在t₂～t₃这段时间内，小球从最低点向上运动：初始时弹簧弹力大于小球重力，合力向上，小球加速，动能增大；当弹簧弹力等于小球重力时，小球速度达到最大，动能最大；之后弹簧弹力小于小球重力，合力向下，小球减速，动能减小，直到t₃时刻弹簧恢复原长，小球离开弹簧，因此小球的动能先增大后减小。
【答案】
（1）不守恒；（2）t₂；（3）先增大后减小
【知识点】
机械能守恒条件、动能变化与受力、弹簧弹力与形变
【点评】
本题结合弹簧弹力随时间变化的图像，分析小球与弹簧相互作用过程中的机械能、动能变化，需明确小球不同阶段的受力情况，理解运动与力的关系及能量转化，是力学综合的基础题型，考察核心概念的应用能力。
【难度系数】
0.5
