5. (★★)如图11.3-6所示是加油机在空中为战斗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,战斗机相对于加油机应处于状态,加油过程中,加油机的重力势能(填“变大”“变小”或“不变”)。

静止
变小

【分析】
首先思考加油机为战斗机加油时的安全条件：为保证顺利加油且避免碰撞，战斗机与加油机的相对位置需保持不变，因此战斗机相对于加油机应处于静止状态。接着分析重力势能的变化：重力势能的大小取决于物体的质量和高度，加油过程中，加油机的飞行高度不变，但燃料持续减少导致总质量变小，所以其重力势能会变小。
【解析】
1. 相对运动状态判断：加油机在水平高度匀速飞行，为保障加油安全，战斗机与加油机的相对位置不能发生改变，因此战斗机相对于加油机应处于静止状态。
2. 重力势能变化分析：重力势能与物体的质量和高度有关，加油过程中，加油机的高度不变，但质量因燃料减少而变小，所以加油机的重力势能变小。
【答案】
静止；变小
【知识点】
相对静止判断、重力势能的影响因素
【点评】
本题结合实际空中加油的情景，考查运动的相对性和重力势能的变化规律，需要准确掌握相对静止的条件，以及重力势能与质量、高度的关系，属于基础应用型题目，联系生活实际，能帮助加深对物理概念的理解。
【难度系数】
0.7

6. (★★)建高楼时首先要打好地基。处于同一高度完全相同的地桩,经打击后某一瞬时三个地桩所处的位置如图11.3-7所示,由此可知,打桩时,三个重锤中锤的做功本领最大。如果A、B两锤的质量相同,则刚开始下落时,锤的高度要低一些。如果A、C两锤刚下落时的高度相同,则锤的质量要大一些。

B
A
C

【分析】
首先，地桩进入泥土的深度可以反映重锤做功的多少，地桩越深，说明重锤对它做的功越多，重锤的做功本领越强，即重锤具有的重力势能越大。
1. 观察图中地桩的位置，B桩进入泥土最深，说明对应的重锤做功最多，做功本领最大；
2. 重力势能的大小与质量和高度有关，当A、B两锤质量相同时，重力势能越大，初始下落高度越高。B锤做功本领强，重力势能大，因此A锤刚开始下落时的高度更低；
3. 当A、C两锤初始下落高度相同时，重力势能越大，质量越大。C桩进入泥土的深度比A桩深，说明C锤的重力势能更大，所以C锤的质量更大。
【解析】
1. 重锤的做功本领通过地桩进入泥土的深度体现：地桩越深，重锤做功越多，做功本领越强。由图可知B桩进入泥土最深，故B锤的做功本领最大；
2. 当A、B两锤质量相同时，根据重力势能与高度的关系（质量相同，高度越高，重力势能越大），B锤重力势能更大，所以B锤初始高度更高，因此A锤刚开始下落时的高度更低；
3. 当A、C两锤初始高度相同时，根据重力势能与质量的关系（高度相同，质量越大，重力势能越大），C锤重力势能更大，所以C锤的质量更大。
【答案】
B；A；C
【知识点】
重力势能的影响因素；转换法的应用
【点评】
本题借助打桩情景考查重力势能的相关知识，将抽象的重力势能大小转换为直观的地桩入土深度，需要准确理解重力势能与质量、高度的关系，并能结合实际情景分析判断。
【难度系数】
0.6

7. (★★)如图11.3-8所示,被压弯的撑杆恢复原状时,使船离岸。这个过程中,撑杆的弹性势能_______,船的动能_______。(填“增大”“减小”或“不变”)

减小
增大

8. (★★)(双选)东南海域水质的改善,给了中华白海豚(图11.3-9)一个温馨的家。下列说法正确的是【 】


A.海豚跃出海面减速上升过程中,动能不变
B.海豚跃起到最高点时,重力势能最大
C.海豚从高处落回海面的过程中,重力势能不变
D.海豚在海面下加速下潜的过程中,动能变大

BD

【分析】
要判断各选项的正误，需明确动能和重力势能的影响因素：动能与物体的质量和速度有关，质量越大、速度越大，动能越大；重力势能与物体的质量和高度有关，质量越大、高度越高，重力势能越大。接下来逐个分析选项：
1. 分析A选项：海豚跃出海面减速上升时，质量不变，速度减小，根据动能的影响因素，动能会减小，所以A错误。
2. 分析B选项：海豚跃起到最高点时，质量不变，高度达到最大，根据重力势能的影响因素，此时重力势能最大，所以B正确。
3. 分析C选项：海豚从高处落回海面的过程中，质量不变，高度逐渐降低，重力势能会减小，所以C错误。
4. 分析D选项：海豚在海面下加速下潜时，质量不变，速度逐渐变大，根据动能的影响因素，动能会变大，所以D正确。
【解析】
逐一分析各选项：
选项A：海豚减速上升过程中，质量不变，速度减小，动能减小，故A错误。
选项B：海豚跃至最高点时，质量不变，高度最大，重力势能最大，故B正确。
选项C：海豚从高处落回海面时，质量不变，高度降低，重力势能减小，故C错误。
选项D：海豚在海面下加速下潜时，质量不变，速度增大，动能变大，故D正确。
因此正确选项为BD。
【答案】
BD
【知识点】
动能的影响因素、重力势能的影响因素
【点评】
本题考查动能和重力势能的变化判断，关键是准确掌握两种机械能的影响因素，结合物体的运动状态分析速度和高度的变化，进而判断机械能的变化，需要学生熟练掌握相关概念。
【难度系数】
0.6

拓展创新
嫦娥工程
2004年,中国正式开展月球探测工程,并命名为“嫦娥工程”。
嫦娥一号于2007年11月5日进入月球轨道,成功实现绕月飞行,获取了第一幅全月影像图,是中国探月工程“零的突破”,是继人造地球卫星、载人航天飞行取得成功之后,我国航天发展史上的第三个里程碑。
嫦娥二号于2010年10月6日进入环月轨道,详勘了嫦娥三号虹湾预选着陆区,获取了国际最高水平的7米分辨率全月影像图,成功开展日地L2点环绕探测,对图塔蒂斯小行星进行飞越探测。
嫦娥三号于2013年12月14日成功降落在月球虹湾区域,实现我国航天器首次在地外天体软着陆和巡视探测,“玉兔号”的足迹刻在了月球上,标志着探月工程第二步战略目标全面实现。
嫦娥四号于2019年1月3日软着陆在月球背面南极—艾特肯盆地的冯·卡门撞击坑,实现人类航天器首次在月球背面软着陆和巡视探测,首次实现月背与地球的中继通信,其着陆区被命名为“天河基地”,率先在月背留下了人类印记。
嫦娥五号完成我国航天领域迄今为止最复杂、难度最大的工程任务,历时23天,历经11个飞行阶段、6次分离、1次对接,于2020年12月17日,携带着月球样品成功返回地球,标志着我国探月工程“绕、落、回”三步走战略完美收官。
为了实现“选址正确,落得准确”,嫦娥五号月面探测器先是利用反推发动机向下喷出气体快速减速,然后调整姿态并对预定落区地形进行拍照识别,避开大的障碍,实现“粗避障”;然后探测器在飞到距离月面100米时悬停,并再次对选定区域进行精确拍照,实现“精避障”;之后再斜向下落向选定的着陆点。在移动到着陆点正上方之后开始竖直下降,到距离月面较近时关闭发动机,然后利用着陆腿的缓冲实现软着陆。
2020年12月17日凌晨,离家23天的嫦娥五号回来了。在地球上空,轨道器与返回器分离。随后,返回器以“打水漂”的方式进入大气层。红白相间的降落伞打开,返回器的速度慢了下来。1时59分,返回器着陆在夜色笼罩下的内蒙古四子王旗大草原。返回器中,装有中国从月球采集的1731克的月壤。
请根据上述材料,回答下列问题。
(1)嫦娥五号通过反推发动机向下喷出气体,使其速度减小,说明力可以改变物体的,还可以说明力的作用是。
(2)返回器进入大气层,红白相间的降落伞打开后返回器的动能会,重力势能会。(填“增大”“不变”或“减小”)

运动状态
相互的
减小
减小

【分析】
对于第(1)问：首先回忆力的作用效果，力可以改变物体的形状，也可以改变物体的运动状态，物体运动状态的改变包括速度大小、运动方向的变化。嫦娥五号通过反推发动机向下喷出气体后速度减小，速度大小发生了变化，所以说明力可以改变物体的运动状态；同时，发动机向下喷出气体，对气体施加向下的力，而气体对发动机施加向上的反作用力，使探测器减速，这体现了力的作用是相互的。
对于第(2)问：回忆动能和重力势能的影响因素，动能的大小与物体的质量和速度有关，质量越大、速度越大，动能越大；重力势能的大小与物体的质量和高度有关，质量越大、高度越高，重力势能越大。返回器打开降落伞后速度变慢，质量不变，所以动能减小；返回器下落过程中高度不断降低，质量不变，所以重力势能减小。
【解析】
(1) 嫦娥五号通过反推发动机向下喷出气体，使其速度减小，速度大小发生改变，说明力可以改变物体的运动状态；发动机向下喷气，气体对发动机产生向上的反作用力，使探测器减速，说明力的作用是相互的。
(2) 返回器进入大气层，降落伞打开后，返回器的速度减小，质量不变，根据动能的影响因素可知，动能会减小；返回器下落过程中高度不断降低，质量不变，根据重力势能的影响因素可知，重力势能会减小。
【答案】
(1) 运动状态；相互的
(2) 减小；减小
【知识点】
力的作用效果；力的作用是相互的；动能与重力势能的影响因素
【点评】
本题结合嫦娥五号探月的真实科技情境，考查了力的基本性质和机械能的相关基础知识点，体现了物理知识在航天领域的实际应用，引导学生将物理知识与前沿科技结合，加深对基础概念的理解与运用。
【难度系数】
0.8