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11. 如图 5-9 所示,粗糙程度相同的斜面与水平面在 M 点相连,弹簧左端固定在竖直墙壁上,弹簧为原长时右端在 N 点。小物块从斜面上 P 点由静止滑下,与弹簧碰撞后又返回到斜面上,最高到达 Q 点。下列说法正确的是 (
图 5-9
A.小物块整个运动过程中机械能守恒
B.小物块从 P 点运动到 M 点的过程中,减少的重力势能大于增加的动能
C.小物块从 N 点向 M 点运动过程中,它的动能不变
D.小物块返回到达 Q 点时将静止在 Q 点
B
)图 5-9
A.小物块整个运动过程中机械能守恒
B.小物块从 P 点运动到 M 点的过程中,减少的重力势能大于增加的动能
C.小物块从 N 点向 M 点运动过程中,它的动能不变
D.小物块返回到达 Q 点时将静止在 Q 点
答案
11. B
解析
【分析】
要解决本题，需明确：斜面和水平面粗糙，小物块运动时受摩擦力，机械能会转化为内能，机械能不守恒；结合动能、重力势能的影响因素，以及受力分析逐一判断选项。首先回忆机械能守恒的条件：只有重力或弹力做功，本题中摩擦力做功，机械能不守恒，再分析各选项的能量转化和受力情况。
【解析】
本题中斜面与水平面粗糙，小物块运动过程中克服摩擦力做功，机械能转化为内能，机械能不守恒。
选项A：整个运动过程中，小物块受摩擦力作用，机械能不断转化为内能，因此机械能不守恒，A错误。
选项B：小物块从P点到M点，高度降低，重力势能减少；速度增大，动能增加。由于斜面粗糙，运动时克服摩擦力做功，减少的重力势能一部分转化为动能，另一部分转化为内能，因此减少的重力势能大于增加的动能，B正确。
选项C：小物块从N点向M点运动时，水平面粗糙，受摩擦力阻碍，速度减小，动能减小，并非不变，C错误。
选项D：小物块返回到Q点时速度为0，但此时重力沿斜面向下的分力与斜面对物块的静摩擦力不一定平衡，若重力分力大于最大静摩擦力，物块会沿斜面下滑，不会静止在Q点，D错误。
【答案】
B
【知识点】
机械能守恒、摩擦力、动能势能变化
【点评】
本题考查机械能守恒的判断、动能与重力势能的变化分析，核心是注意摩擦力对机械能的损耗，易错点是误判机械能守恒，以及对返回后物块的受力分析。
【难度系数】
0.6
要解决本题，需明确：斜面和水平面粗糙，小物块运动时受摩擦力，机械能会转化为内能，机械能不守恒；结合动能、重力势能的影响因素，以及受力分析逐一判断选项。首先回忆机械能守恒的条件：只有重力或弹力做功，本题中摩擦力做功，机械能不守恒，再分析各选项的能量转化和受力情况。
【解析】
本题中斜面与水平面粗糙，小物块运动过程中克服摩擦力做功，机械能转化为内能，机械能不守恒。
选项A：整个运动过程中，小物块受摩擦力作用，机械能不断转化为内能，因此机械能不守恒，A错误。
选项B：小物块从P点到M点，高度降低，重力势能减少；速度增大，动能增加。由于斜面粗糙，运动时克服摩擦力做功，减少的重力势能一部分转化为动能，另一部分转化为内能，因此减少的重力势能大于增加的动能，B正确。
选项C：小物块从N点向M点运动时，水平面粗糙，受摩擦力阻碍，速度减小，动能减小，并非不变，C错误。
选项D：小物块返回到Q点时速度为0，但此时重力沿斜面向下的分力与斜面对物块的静摩擦力不一定平衡，若重力分力大于最大静摩擦力，物块会沿斜面下滑，不会静止在Q点，D错误。
【答案】
B
【知识点】
机械能守恒、摩擦力、动能势能变化
【点评】
本题考查机械能守恒的判断、动能与重力势能的变化分析，核心是注意摩擦力对机械能的损耗，易错点是误判机械能守恒，以及对返回后物块的受力分析。
【难度系数】
0.6
12.投掷实心球的场景如图5-10所示。若不计空气阻力,实心球自脱手至落地的过程中,下列关于其动能($E_{\mathrm{k}}$)大小、势能($E_{\mathrm{p}}$)大小分别随时间($t$)变化的曲线
中,正确的是
(
A.①④
B.②④
C.①③
D.②③
中,正确的是
(
D
)A.①④
B.②④
C.①③
D.②③
答案
12. D
解析
【分析】
要解决这道题，需结合斜抛运动的特点，分析不计空气阻力时实心球的动能和重力势能随时间的变化规律：
1. 动能分析：斜抛运动中，实心球的速度可分解为水平和竖直分量，水平分量匀速不变，竖直分量先向上减速（到最高点时竖直速度为0），后向下加速。总动能由水平速度和竖直速度共同决定，因此动能先减小，到最高点时动能最小（不为0，因水平速度仍存在），之后动能增大，不会减小到0，据此判断动能图像。
2. 重力势能分析：重力势能$E_p=mgh$，$h$为实心球的高度，斜抛过程中高度先升高到最高点，再降低到落地时的高度，因此$E_p$随时间先增大后减小，落地时高度为0，$E_p$也为0，据此判断势能图像。
【解析】
不计空气阻力，实心球做斜抛运动，机械能守恒：
动能（$E_k$）：出手后，竖直方向速度先减小，水平速度不变，总动能减小；到达最高点时，竖直速度为0，水平速度仍存在，故动能不为0；下落过程中竖直速度增大，总动能增大。因此动能随时间变化的图像是先减小、后增大，且不会到0，对应图②，图①错误（动能减小到0）。
重力势能（$E_p$）：$E_p=mgh$，$h$随时间先增大（上升阶段），后减小（下落阶段），落地时$h=0$，$E_p=0$，对应图③，图④错误（$E_p$先减小后增大）。
综上，正确的是②和③，对应选项D。
【答案】
D
【知识点】
机械能守恒、斜抛运动、动能与势能的变化
【点评】
本题结合斜抛运动考查动能和重力势能的变化，关键是明确斜抛运动的速度分解规律，以及重力势能与高度的关系，需注意最高点动能不为0、落地时势能为0，是易出错点。
【难度系数】
0.5
要解决这道题，需结合斜抛运动的特点，分析不计空气阻力时实心球的动能和重力势能随时间的变化规律：
1. 动能分析：斜抛运动中，实心球的速度可分解为水平和竖直分量，水平分量匀速不变，竖直分量先向上减速（到最高点时竖直速度为0），后向下加速。总动能由水平速度和竖直速度共同决定，因此动能先减小，到最高点时动能最小（不为0，因水平速度仍存在），之后动能增大，不会减小到0，据此判断动能图像。
2. 重力势能分析：重力势能$E_p=mgh$，$h$为实心球的高度，斜抛过程中高度先升高到最高点，再降低到落地时的高度，因此$E_p$随时间先增大后减小，落地时高度为0，$E_p$也为0，据此判断势能图像。
【解析】
不计空气阻力，实心球做斜抛运动，机械能守恒：
动能（$E_k$）：出手后，竖直方向速度先减小，水平速度不变，总动能减小；到达最高点时，竖直速度为0，水平速度仍存在，故动能不为0；下落过程中竖直速度增大，总动能增大。因此动能随时间变化的图像是先减小、后增大，且不会到0，对应图②，图①错误（动能减小到0）。
重力势能（$E_p$）：$E_p=mgh$，$h$随时间先增大（上升阶段），后减小（下落阶段），落地时$h=0$，$E_p=0$，对应图③，图④错误（$E_p$先减小后增大）。
综上，正确的是②和③，对应选项D。
【答案】
D
【知识点】
机械能守恒、斜抛运动、动能与势能的变化
【点评】
本题结合斜抛运动考查动能和重力势能的变化，关键是明确斜抛运动的速度分解规律，以及重力势能与高度的关系，需注意最高点动能不为0、落地时势能为0，是易出错点。
【难度系数】
0.5
三、实验探究题
13. 如图5-11所示，在“探究物体的动能与哪些因素有关”的实验中，使A、B、C三个小球先后从同一斜面的$ h_A $、$ h_B $、$ h_C $高处滚下（$ m_A = m_B ＜ m_C $，$ h_A = h_C ＞ h_B $），推动木块运动一段距离后静止。
(1)本实验中通过观察
(2)要探究动能与速度的关系，我们应该选择图5-11中的
(3)实验过程中，若斜面光滑，水平面粗糙，小球从斜面上由静止释放至运动到斜面底端的过程中，小球的机械能
13. 如图5-11所示，在“探究物体的动能与哪些因素有关”的实验中，使A、B、C三个小球先后从同一斜面的$ h_A $、$ h_B $、$ h_C $高处滚下（$ m_A = m_B ＜ m_C $，$ h_A = h_C ＞ h_B $），推动木块运动一段距离后静止。
(1)本实验中通过观察
木块移动的距离
来比较小球动能的大小；若水平面绝对光滑，本实验将不能
（填“能”或“不能”）达到实验目的。(2)要探究动能与速度的关系，我们应该选择图5-11中的
甲、乙
两图来进行实验，实验结论是：质量一定时，速度越大
（填“大”或“小”），动能越大。(3)实验过程中，若斜面光滑，水平面粗糙，小球从斜面上由静止释放至运动到斜面底端的过程中，小球的机械能
守恒
（填“守恒”或“不守恒”）。增大斜面的倾角，如图5-11丁所示，让同一小球仍从同一高度由静止释放，再撞击斜面底端的木块，则木块在水平面上移动的距离不变
（填“变大”“变小”或“不变”）。（不考虑空气阻力）答案
13. (1) 木块移动的距离 不能
(2)甲、乙 大
(3)守恒 不变
(2)甲、乙 大
(3)守恒 不变
解析
【分析】
本题是探究物体动能影响因素的实验，需结合转换法、控制变量法分析，同时掌握机械能守恒的判断方法。首先明确：动能大小无法直接观察，通过木块被推动的距离反映小球动能（转换法）；探究动能与速度的关系时，需控制质量相同，改变速度；若水平面光滑，木块不受阻力无法停下，无法比较距离；斜面光滑时小球下滑只有重力做功，机械能守恒，同一高度释放的小球到达水平面的速度相同。
【解析】
(1) 实验中利用转换法，通过观察木块移动的距离来比较小球动能的大小，木块移动越远，小球动能越大。若水平面绝对光滑，木块不受摩擦力，将做匀速直线运动，无法通过移动距离比较动能，因此本实验不能达到目的。
(2) 探究动能与速度的关系，需控制小球质量相同，改变速度，应选质量相同的A、B小球，对应图甲、乙。甲图中小球高度更高，到达斜面底端的速度更大，木块移动距离更远，因此结论：质量一定时，速度越大，动能越大。
(3) 斜面光滑时，小球下滑过程只有重力做功，机械能守恒；同一小球从同一高度释放，无论斜面倾角如何，到达水平面的速度相同，动能相同，因此撞击木块后，木块移动的距离不变。
【答案】
(1) 木块移动的距离；不能
(2) 甲、乙；大
(3) 守恒；不变
【知识点】
动能的影响因素、转换法、机械能守恒
【点评】
本题为探究动能影响因素的经典实验，考查转换法、控制变量法的应用，以及机械能守恒的判断，需学生掌握实验原理和方法，属于中等难度的实验探究题。
【难度系数】
0.6
本题是探究物体动能影响因素的实验，需结合转换法、控制变量法分析，同时掌握机械能守恒的判断方法。首先明确：动能大小无法直接观察，通过木块被推动的距离反映小球动能（转换法）；探究动能与速度的关系时，需控制质量相同，改变速度；若水平面光滑，木块不受阻力无法停下，无法比较距离；斜面光滑时小球下滑只有重力做功，机械能守恒，同一高度释放的小球到达水平面的速度相同。
【解析】
(1) 实验中利用转换法，通过观察木块移动的距离来比较小球动能的大小，木块移动越远，小球动能越大。若水平面绝对光滑，木块不受摩擦力，将做匀速直线运动，无法通过移动距离比较动能，因此本实验不能达到目的。
(2) 探究动能与速度的关系，需控制小球质量相同，改变速度，应选质量相同的A、B小球，对应图甲、乙。甲图中小球高度更高，到达斜面底端的速度更大，木块移动距离更远，因此结论：质量一定时，速度越大，动能越大。
(3) 斜面光滑时，小球下滑过程只有重力做功，机械能守恒；同一小球从同一高度释放，无论斜面倾角如何，到达水平面的速度相同，动能相同，因此撞击木块后，木块移动的距离不变。
【答案】
(1) 木块移动的距离；不能
(2) 甲、乙；大
(3) 守恒；不变
【知识点】
动能的影响因素、转换法、机械能守恒
【点评】
本题为探究动能影响因素的经典实验，考查转换法、控制变量法的应用，以及机械能守恒的判断，需学生掌握实验原理和方法，属于中等难度的实验探究题。
【难度系数】
0.6
