1 [2025河南商丘期末,中]如图是小明在水平地面练习跳高的场景,甲、乙、丙依次对应加速助跑、起跳离地、跃过横杆三个状态,下列说法正确的是 (

A.在加速助跑过程中,小明的动能保持不变
B.在起跳后上升过程中,小明的重力势能转化为动能
C.整个跳高过程中,小明的机械能守恒
D.从乙到丙的过程中,小明的部分动能转化为重力势能
D
)A.在加速助跑过程中,小明的动能保持不变
B.在起跳后上升过程中,小明的重力势能转化为动能
C.整个跳高过程中,小明的机械能守恒
D.从乙到丙的过程中,小明的部分动能转化为重力势能
答案
1. D 【解析】在加速助跑过程中,小明的质量不变,速度变大,动能变大,故A错误;在起跳后上升过程中,小明的质量不变,高度变高,重力势能变大,速度变小,动能变小,是动能转化为重力势能,故B错误;由于存在空气阻力,整个过程小明机械能不守恒,从乙到丙的过程中,小明的质量不变,高度变大,重力势能变大,速度变小,动能变小,部分动能转化为重力势能,故C错误,D正确。故选D。
解析
【分析】
我们可以结合动能、重力势能的影响因素,以及机械能守恒的条件逐个判断选项:首先回忆相关基础概念,动能大小由物体质量和速度共同决定,质量越大、速度越大动能越大;重力势能由质量和高度共同决定,质量越大、高度越高重力势能越大;机械能守恒的前提是只有重力(或系统内弹力)做功,没有其他力消耗或补充机械能。接下来逐个对应场景分析:加速助跑阶段速度变大,动能必然增大;起跳上升阶段速度减小、高度升高,是动能向重力势能转化;实际跳高过程存在空气阻力,还有人体化学能参与能量转换,机械能不可能守恒;起跳后到跃过横杆的上升阶段,动能减小重力势能增大,除少量动能克服阻力消耗外,部分动能转化为重力势能,由此即可判断正确选项。
【解析】
逐一分析各选项:
1. 选项A:加速助跑过程中,小明质量不变,速度持续增大,动能随速度增大而变大,因此A错误。
2. 选项B:起跳后上升过程中,小明质量不变,速度减小、高度增加,动能减小、重力势能增大,能量转化方向为动能转化为重力势能,因此B错误。
3. 选项C:整个跳高过程中,空气阻力会消耗部分机械能,同时人体肌肉做功会将体内化学能转化为机械能,小明的机械能并不守恒,因此C错误。
4. 选项D:从乙(起跳离地)到丙(跃过横杆)的上升过程中,小明高度升高、重力势能增大,速度减小、动能减小,除少部分动能用于克服空气阻力做功外,剩余部分动能转化为重力势能,该描述正确。
【答案】
D
【知识点】
动能势能转化,机械能守恒条件
【点评】
本题结合跳高的真实运动场景考查机械能相关知识,易错点是容易忽略实际运动中空气阻力、人体自身化学能参与能量转换的情况,误判机械能守恒,解题时要结合实际运动过程分析能量转化方向,不要直接套用理想状态下的结论。
【难度系数】
0.7
我们可以结合动能、重力势能的影响因素,以及机械能守恒的条件逐个判断选项:首先回忆相关基础概念,动能大小由物体质量和速度共同决定,质量越大、速度越大动能越大;重力势能由质量和高度共同决定,质量越大、高度越高重力势能越大;机械能守恒的前提是只有重力(或系统内弹力)做功,没有其他力消耗或补充机械能。接下来逐个对应场景分析:加速助跑阶段速度变大,动能必然增大;起跳上升阶段速度减小、高度升高,是动能向重力势能转化;实际跳高过程存在空气阻力,还有人体化学能参与能量转换,机械能不可能守恒;起跳后到跃过横杆的上升阶段,动能减小重力势能增大,除少量动能克服阻力消耗外,部分动能转化为重力势能,由此即可判断正确选项。
【解析】
逐一分析各选项:
1. 选项A:加速助跑过程中,小明质量不变,速度持续增大,动能随速度增大而变大,因此A错误。
2. 选项B:起跳后上升过程中,小明质量不变,速度减小、高度增加,动能减小、重力势能增大,能量转化方向为动能转化为重力势能,因此B错误。
3. 选项C:整个跳高过程中,空气阻力会消耗部分机械能,同时人体肌肉做功会将体内化学能转化为机械能,小明的机械能并不守恒,因此C错误。
4. 选项D:从乙(起跳离地)到丙(跃过横杆)的上升过程中,小明高度升高、重力势能增大,速度减小、动能减小,除少部分动能用于克服空气阻力做功外,剩余部分动能转化为重力势能,该描述正确。
【答案】
D
【知识点】
动能势能转化,机械能守恒条件
【点评】
本题结合跳高的真实运动场景考查机械能相关知识,易错点是容易忽略实际运动中空气阻力、人体自身化学能参与能量转换的情况,误判机械能守恒,解题时要结合实际运动过程分析能量转化方向,不要直接套用理想状态下的结论。
【难度系数】
0.7
2 [2025黑龙江大庆二模,中]巡航导弹是导弹的一种,具有突防能力强,难以拦截的优点。图示为某巡航导弹的飞行路线图,发射升空段,发动机点火,导弹以极快的速度升至高空(到达E点后发动机关闭);俯冲加速段,发动机处于关闭状态,导弹向下俯冲,会被加速到极高的速度;巡航阶段,主发动机的推力与导弹所受阻力平衡,弹翼的升力与重力平衡,可以实现远距离"巡航状态",最后精确打击目标。下列关于巡航导弹的说法正确的是(忽略导弹的质量变化) (

A.O点到E点的过程中,导弹的机械能不变
B.E点到F点的过程中,导弹的机械能不变
C.G点到H点的过程中,导弹的机械能不变
D.I点到J点的过程中,不消耗导弹携带的燃料
C
)A.O点到E点的过程中,导弹的机械能不变
B.E点到F点的过程中,导弹的机械能不变
C.G点到H点的过程中,导弹的机械能不变
D.I点到J点的过程中,不消耗导弹携带的燃料
答案
2. C 【解析】机械能是势能与动能之和。O点到E点的过程中,发动机点火,巡航导弹加速升空,巡航导弹质量不变,速度增大,则其动能增大,高度增大,则其重力势能增大,机械能增大,故A错误;巡航导弹到达E点后发动机关闭,之后在飞出大气层前,因为有空气阻力,所以机械能会有一部分转化为内能,机械能减小,故B错误;G点到H点的过程中,巡航导弹不受空气阻力,此时发动机关闭,没有对巡航导弹做功,只有重力做功,则可知导弹的机械能不变,故C正确;由题意可知,I点到J点的过程中,发动机处于工作状态,消耗导弹携带的燃料,故D错误。故选C。
解析
【分析】
这道题的核心是判断不同飞行阶段导弹的机械能变化,解题思路是先明确机械能变化的判断规则:只有重力做功时机械能守恒,若存在除重力外的其他力(发动机推力、空气阻力等)做功,机械能就会发生变化。接下来逐个对应每个选项对应的飞行阶段的条件:首先看O到E阶段,发动机点火有推力做功,显然机械能增加;E到F阶段,发动机关闭但还在大气层内,有空气阻力消耗机械能;G到H阶段处于大气层外,无空气阻力且发动机关闭,只有重力做功,机械能守恒;I到J是巡航阶段,发动机需要提供推力平衡阻力,必然要消耗燃料,由此逐一排除错误选项得到正确答案。
【解析】
我们根据机械能的变化规律,逐个分析选项:
1. 分析选项A:O点到E点的过程中发动机点火,推力对导弹做正功,导弹速度增大、动能增大,高度升高、重力势能增大,因此导弹的总机械能增大,A错误。
2. 分析选项B:E点后发动机关闭,E点到F点的过程中导弹仍处于大气层内,运动时受到空气阻力作用,阻力做负功,部分机械能转化为内能,导弹的机械能减小,B错误。
3. 分析选项C:G点到H点的过程中导弹位于大气层外,不存在空气阻力,且发动机关闭,没有除重力外的其他力对导弹做功,只有重力做功,满足机械能守恒条件,因此导弹的机械能不变,C正确。
4. 分析选项D:I点到J点属于巡航阶段,题干明确说明该阶段主发动机推力与阻力平衡,说明发动机处于持续工作状态,需要消耗导弹携带的燃料,D错误。
【答案】
C
【知识点】
机械能守恒条件,机械能变化判断
【点评】
本题结合巡航导弹的实际飞行场景命题,将物理知识点和工程实际结合,考察学生对机械能相关规律的理解应用。解题的关键是准确提取题干给出的各阶段工作状态、所处空间的信息,判断是否存在重力之外的力做功,易错点是容易忽略大气层内空气阻力的作用,误判发动机关闭后机械能就一定守恒。
【难度系数】
0.6
这道题的核心是判断不同飞行阶段导弹的机械能变化,解题思路是先明确机械能变化的判断规则:只有重力做功时机械能守恒,若存在除重力外的其他力(发动机推力、空气阻力等)做功,机械能就会发生变化。接下来逐个对应每个选项对应的飞行阶段的条件:首先看O到E阶段,发动机点火有推力做功,显然机械能增加;E到F阶段,发动机关闭但还在大气层内,有空气阻力消耗机械能;G到H阶段处于大气层外,无空气阻力且发动机关闭,只有重力做功,机械能守恒;I到J是巡航阶段,发动机需要提供推力平衡阻力,必然要消耗燃料,由此逐一排除错误选项得到正确答案。
【解析】
我们根据机械能的变化规律,逐个分析选项:
1. 分析选项A:O点到E点的过程中发动机点火,推力对导弹做正功,导弹速度增大、动能增大,高度升高、重力势能增大,因此导弹的总机械能增大,A错误。
2. 分析选项B:E点后发动机关闭,E点到F点的过程中导弹仍处于大气层内,运动时受到空气阻力作用,阻力做负功,部分机械能转化为内能,导弹的机械能减小,B错误。
3. 分析选项C:G点到H点的过程中导弹位于大气层外,不存在空气阻力,且发动机关闭,没有除重力外的其他力对导弹做功,只有重力做功,满足机械能守恒条件,因此导弹的机械能不变,C正确。
4. 分析选项D:I点到J点属于巡航阶段,题干明确说明该阶段主发动机推力与阻力平衡,说明发动机处于持续工作状态,需要消耗导弹携带的燃料,D错误。
【答案】
C
【知识点】
机械能守恒条件,机械能变化判断
【点评】
本题结合巡航导弹的实际飞行场景命题,将物理知识点和工程实际结合,考察学生对机械能相关规律的理解应用。解题的关键是准确提取题干给出的各阶段工作状态、所处空间的信息,判断是否存在重力之外的力做功,易错点是容易忽略大气层内空气阻力的作用,误判发动机关闭后机械能就一定守恒。
【难度系数】
0.6
3 [2025福建龙岩模拟,中]忽略空气阻力,抛出后的实心球在空中运动轨迹如图所示,球从离手到落地时的过程中,下列关于其动能、重力势能和机械能的大小随时间变化的曲线中,正确的是 (
B
)答案
3. B 【解析】实心球上升过程中,质量不变,速度越来越小,动能越来越小,当上升到最高点时,速度最小,动能最小;下落的过程中,质量不变,速度越来越大,动能越来越大,所以,球从离手到落地前的过程中,动能先减小,后又增大,且因忽略空气阻力,实心球初始的重力势能最后全部转化成动能,则实心球落地时的动能大于离手时的动能,故A错误,B正确。实心球上升的过程中,质量不变,高度越来越大,重力势能越来越大,当上升到最高点时,高度最高,重力势能最大,下落的过程中,高度越来越小,重力势能越来越小;所以,重力势能先增大,上升到最高点时重力势能最大,后又减小,故C错误;因为不计空气阻力,所以小球在运动过程中机械能是守恒的,其机械能不变,故D错误。故选B。
解析
【分析】
解题时我们可以分三步梳理思路:第一步先明确三个物理量的决定因素:动能由质量和速度共同决定,重力势能由质量和高度共同决定,忽略空气阻力时,运动过程中没有能量损耗,机械能总量守恒。第二步结合实心球的运动过程拆分阶段:实心球离开手后先向上运动,到达最高点后再向下运动直到落地。第三步逐个分析三个能量的变化规律:①动能:上升阶段速度不断减小,动能随之减小,最高点时实心球仍有水平方向的速度,动能不为零;下落阶段速度不断增大,动能随之增大,落地时初始的重力势能全部转化为动能,因此落地时的动能大于刚离手时的动能。②重力势能:上升阶段高度不断升高,重力势能增大,最高点时重力势能达到最大值;下落阶段高度不断降低,落地时高度为零,重力势能减小为零。③机械能:忽略空气阻力,全程机械能没有损耗,保持恒定。最后对照选项的变化曲线,排除不符合规律的错误选项,即可得到正确答案。
【解析】
我们逐一分析各能量的变化特征,判断选项正误:
1. 分析动能变化:实心球质量不变,上升过程速度逐渐减小,动能逐渐减小;到达最高点时仍具有水平方向的速度,动能不为零;下落过程速度逐渐增大,动能逐渐增大,落地时所有重力势能都转化为动能,因此落地时的动能大于刚离手时的动能。因此动能的变化规律是先减小、后增大,且末态动能大于初态动能,据此可判断A错误,B符合该规律。
2. 分析重力势能变化:实心球质量不变,上升过程高度逐渐增大,重力势能逐渐增大,最高点时重力势能最大;下落过程高度逐渐减小,重力势能逐渐减小,落地时高度为0,重力势能为0。选项C的重力势能变化规律不符合该特征,C错误。
3. 分析机械能变化:题目明确忽略空气阻力,实心球运动过程中没有能量转化为内能等其他形式的能,机械能总量保持恒定不变,因此D选项的机械能变化曲线错误。
综上,排除A、C、D,正确选项为B。
【答案】
B
【知识点】
动能的影响因素
重力势能的影响因素
机械能守恒
【点评】
本题是抛体运动的能量变化常规考题,易错点集中在两处:一是很多同学会误以为实心球在最高点速度为零、动能为零,忽略了斜抛的实心球最高点仍有水平方向的速度;二是容易混淆“有空气阻力”和“无空气阻力”两种场景下机械能的变化规律,解题时要先明确题干给出的忽略空气阻力的前提,再对应推导能量变化。
【难度系数】
0.6
解题时我们可以分三步梳理思路:第一步先明确三个物理量的决定因素:动能由质量和速度共同决定,重力势能由质量和高度共同决定,忽略空气阻力时,运动过程中没有能量损耗,机械能总量守恒。第二步结合实心球的运动过程拆分阶段:实心球离开手后先向上运动,到达最高点后再向下运动直到落地。第三步逐个分析三个能量的变化规律:①动能:上升阶段速度不断减小,动能随之减小,最高点时实心球仍有水平方向的速度,动能不为零;下落阶段速度不断增大,动能随之增大,落地时初始的重力势能全部转化为动能,因此落地时的动能大于刚离手时的动能。②重力势能:上升阶段高度不断升高,重力势能增大,最高点时重力势能达到最大值;下落阶段高度不断降低,落地时高度为零,重力势能减小为零。③机械能:忽略空气阻力,全程机械能没有损耗,保持恒定。最后对照选项的变化曲线,排除不符合规律的错误选项,即可得到正确答案。
【解析】
我们逐一分析各能量的变化特征,判断选项正误:
1. 分析动能变化:实心球质量不变,上升过程速度逐渐减小,动能逐渐减小;到达最高点时仍具有水平方向的速度,动能不为零;下落过程速度逐渐增大,动能逐渐增大,落地时所有重力势能都转化为动能,因此落地时的动能大于刚离手时的动能。因此动能的变化规律是先减小、后增大,且末态动能大于初态动能,据此可判断A错误,B符合该规律。
2. 分析重力势能变化:实心球质量不变,上升过程高度逐渐增大,重力势能逐渐增大,最高点时重力势能最大;下落过程高度逐渐减小,重力势能逐渐减小,落地时高度为0,重力势能为0。选项C的重力势能变化规律不符合该特征,C错误。
3. 分析机械能变化:题目明确忽略空气阻力,实心球运动过程中没有能量转化为内能等其他形式的能,机械能总量保持恒定不变,因此D选项的机械能变化曲线错误。
综上,排除A、C、D,正确选项为B。
【答案】
B
【知识点】
动能的影响因素
重力势能的影响因素
机械能守恒
【点评】
本题是抛体运动的能量变化常规考题,易错点集中在两处:一是很多同学会误以为实心球在最高点速度为零、动能为零,忽略了斜抛的实心球最高点仍有水平方向的速度;二是容易混淆“有空气阻力”和“无空气阻力”两种场景下机械能的变化规律,解题时要先明确题干给出的忽略空气阻力的前提,再对应推导能量变化。
【难度系数】
0.6
4 [2024江苏南京模拟,偏难]将小球水平抛出,其部分运动轨迹如图甲所示,位置①和③离地高度相等。小球在运动过程中经过①、②、③位置中的某两点M、N,其动能和重力势能的数据如图乙所示,则下列说法正确的是 (

A.小球在整个运动过程中,机械能保持不变
B.小球在①位置的动能可能小于②位置的动能
C.小球在M点的重力势能大于在N点的重力势能
D.小球经过的M点就是③位置
D
)A.小球在整个运动过程中,机械能保持不变
B.小球在①位置的动能可能小于②位置的动能
C.小球在M点的重力势能大于在N点的重力势能
D.小球经过的M点就是③位置
答案
4. D 【解析】由图甲可知,小球被抛出后机械能逐渐减小,故A错误;①位置比②位置低,小球质量相等,①位置小球的重力势能小,但机械能大,所以小球在①位置的动能大于在②位置的动能,故B错误;根据图乙可知,小球在M点的重力势能$E_{1}=240\ \mathrm{J}$,在N点的机械能为$E=\frac{200\ \mathrm{J}}{40\%}=500\ \mathrm{J}$,重力势能为$E_{2}=E×60\%=500\ \mathrm{J}×60\%=300\ \mathrm{J}$,故小球在M点的重力势能小于在N点的重力势能,故C错误;小球在M点时的重力势能小于在N点时的重力势能,所以N点在②位置,小球在M点的机械能为$E'=\frac{240\ \mathrm{J}}{75\%}=320\ \mathrm{J}$,小于在N点的机械能,所以M点在③位置,故D正确。故选D。
解析
【分析】
解题思路如下:第一步先观察图甲小球的弹跳轨迹,发现小球每次弹跳的最大高度逐渐降低,说明运动过程中需要克服空气阻力做功,机械能是不断减小的,先初步判断A选项的正误。第二步结合图乙的能量占比饼图,分别计算出M点和N点的总机械能、重力势能、动能的具体数值。第三步对比两个点的机械能大小、重力势能大小,结合轨迹上①②③三个位置的高度关系、运动先后顺序(越靠后机械能越小),逐一验证剩余选项的对错,最终得到正确答案。
【解析】
1. 判断选项A:由图甲可知,小球弹跳的最大高度不断降低,说明小球运动过程中需要克服空气阻力做功,机械能持续减小,并非保持不变,A错误。
2. 计算M点的能量参数:M点重力势能为240J,占总机械能的75%,因此M点总机械能$E_M=\frac{240\ \mathrm{J}}{75\%}=320\ \mathrm{J}$,M点动能为$320\ \mathrm{J}-240\ \mathrm{J}=80\ \mathrm{J}$。
3. 计算N点的能量参数:N点动能为200J,占总机械能的40%,因此N点总机械能$E_N=\frac{200\ \mathrm{J}}{40\%}=500\ \mathrm{J}$,N点重力势能为$500\ \mathrm{J}-200\ \mathrm{J}=300\ \mathrm{J}$。
4. 判断选项B:①位置的离地高度比②位置低,因此①的重力势能小于②的重力势能;同时①在运动轨迹上位于②之前,小球机械能随运动不断减小,因此①的机械能大于②的机械能。根据“动能=总机械能-重力势能”,可推导出①位置的动能一定大于②位置的动能,B错误。
5. 判断选项C:M点重力势能为240J,N点重力势能为300J,因此M点的重力势能小于N点的重力势能,C错误。
6. 判断选项D:N点重力势能300J是两个点中最大的,对应轨迹上高度最高的②位置;M点总机械能320J小于N点的500J,说明M点在运动轨迹上位于N点之后,且M点重力势能240J小于②的重力势能,结合①和③离地高度相等、③在①之后机械能更小的特点,可推导出M点就是③位置,D正确。
【答案】
D
【知识点】
机械能转化,重力势能影响因素,动能大小判断
【点评】
本题的核心隐含条件是小球弹跳高度降低说明机械能不断损耗,不少同学会误默认机械能守恒导致出错。题目需要结合能量占比计算两个点的总能量,再结合轨迹位置的先后、高度关系推导对应点,对逻辑推导能力要求较高,需要理清机械能随运动逐渐减小的规律才能顺利解题。
【难度系数】
0.3
解题思路如下:第一步先观察图甲小球的弹跳轨迹,发现小球每次弹跳的最大高度逐渐降低,说明运动过程中需要克服空气阻力做功,机械能是不断减小的,先初步判断A选项的正误。第二步结合图乙的能量占比饼图,分别计算出M点和N点的总机械能、重力势能、动能的具体数值。第三步对比两个点的机械能大小、重力势能大小,结合轨迹上①②③三个位置的高度关系、运动先后顺序(越靠后机械能越小),逐一验证剩余选项的对错,最终得到正确答案。
【解析】
1. 判断选项A:由图甲可知,小球弹跳的最大高度不断降低,说明小球运动过程中需要克服空气阻力做功,机械能持续减小,并非保持不变,A错误。
2. 计算M点的能量参数:M点重力势能为240J,占总机械能的75%,因此M点总机械能$E_M=\frac{240\ \mathrm{J}}{75\%}=320\ \mathrm{J}$,M点动能为$320\ \mathrm{J}-240\ \mathrm{J}=80\ \mathrm{J}$。
3. 计算N点的能量参数:N点动能为200J,占总机械能的40%,因此N点总机械能$E_N=\frac{200\ \mathrm{J}}{40\%}=500\ \mathrm{J}$,N点重力势能为$500\ \mathrm{J}-200\ \mathrm{J}=300\ \mathrm{J}$。
4. 判断选项B:①位置的离地高度比②位置低,因此①的重力势能小于②的重力势能;同时①在运动轨迹上位于②之前,小球机械能随运动不断减小,因此①的机械能大于②的机械能。根据“动能=总机械能-重力势能”,可推导出①位置的动能一定大于②位置的动能,B错误。
5. 判断选项C:M点重力势能为240J,N点重力势能为300J,因此M点的重力势能小于N点的重力势能,C错误。
6. 判断选项D:N点重力势能300J是两个点中最大的,对应轨迹上高度最高的②位置;M点总机械能320J小于N点的500J,说明M点在运动轨迹上位于N点之后,且M点重力势能240J小于②的重力势能,结合①和③离地高度相等、③在①之后机械能更小的特点,可推导出M点就是③位置,D正确。
【答案】
D
【知识点】
机械能转化,重力势能影响因素,动能大小判断
【点评】
本题的核心隐含条件是小球弹跳高度降低说明机械能不断损耗,不少同学会误默认机械能守恒导致出错。题目需要结合能量占比计算两个点的总能量,再结合轨迹位置的先后、高度关系推导对应点,对逻辑推导能力要求较高,需要理清机械能随运动逐渐减小的规律才能顺利解题。
【难度系数】
0.3
5 核心素养科学思维[2025广东广州一模,中]小白周末体验蹦极,从静止开始自由下落至第一次到达最低点的过程中,速度与时间t的关系如图1,该过程中蹦极绳的弹力与时间关系如图2(空气阻力不计),下列分析正确的是 (


A.0~t₂过程中,小白只受重力作用
B.t₁~t₂过程中,小白所受重力等于弹力
C.0~t₁过程中,小白的机械能不变
D.t₂~t₃过程中,小白的机械能不变
C
)A.0~t₂过程中,小白只受重力作用
B.t₁~t₂过程中,小白所受重力等于弹力
C.0~t₁过程中,小白的机械能不变
D.t₂~t₃过程中,小白的机械能不变
答案
5. C 【解析】由图2知,$0~t_{1}$过程中,蹦极绳的弹力为0,故小白只受重力作用,重力势能转化为动能,小白的机械能不变,$t_{1}~t_{2}$过程中,蹦极绳有弹力,小白的部分机械能转化为蹦极绳的弹性势能,结合图1可知小白仍加速运动,小白所受重力大于弹力,$t_{2}$时刻,小白的速度达到最大,小白所受重力等于弹力,故A、B错误,C正确。$t_{2}~t_{3}$过程中,弹力逐渐变大,小白的机械能转化为蹦极绳的弹性势能,小白的机械能变小,故D错误。故选C。
解析
【分析】
这道题属于蹦极运动的综合分析题,解题思路可以按以下步骤走:第一步,先结合给出的弹力-时间图像,把整个下落过程按弹力的变化划分不同阶段,明确每个阶段蹦极绳是否产生弹力;第二步,对应速度-时间图像的速度变化,判断每个阶段小白的合力方向,进而对比重力和弹力的大小关系;第三步,根据机械能守恒的条件(只有重力做功时物体机械能不变,若有其他力做功则机械能发生变化),逐一判断每个选项的正误,排除错误选项得到正确答案。
【解析】
我们分阶段结合两张图像分析运动和能量变化:
1. 0~t₁阶段:由图2可知蹦极绳的弹力为0,说明绳还未被拉长,小白只受重力作用,做自由落体运动,该过程只有重力做功,小白的重力势能转化为动能,机械能保持不变。
2. t₁~t₂阶段:蹦极绳的弹力从0开始逐渐增大,结合图1可知这段时间小白的速度仍在持续上升,说明加速度方向向下、合力向下,因此小白受到的重力大于弹力,该过程弹力对小白做负功,小白的部分机械能转化为蹦极绳的弹性势能,小白的机械能减小。
3. t₂时刻:小白的速度达到最大值,此时加速度为0,合力为0,小白所受重力等于弹力。
4. t₂~t₃阶段:蹦极绳的弹力继续增大,且大于重力,小白的速度逐渐减小到0,该过程弹力持续对小白做负功,小白的机械能不断转化为蹦极绳的弹性势能,机械能持续减小。
对选项逐一判断:
选项A:0~t₂过程中,t₁~t₂阶段蹦极绳已经产生弹力,小白同时受重力和弹力作用,A错误。
选项B:t₁~t₂过程中小白仍在加速下落,合力向下,重力大于弹力,B错误。
选项C:0~t₁过程中蹦极绳弹力为0,只有重力对小白做功,小白的机械能不变,C正确。
选项D:t₂~t₃过程中弹力持续对小白做负功,小白的机械能不断减小,D错误。
综上,答案选C。
【答案】
C
【知识点】
机械能守恒条件,运动与受力的关系,图像综合分析
【点评】
本题是蹦极经典运动模型的变形考查,结合v-t图像和弹力变化图像综合分析,易错点是误认为蹦极绳刚绷紧后小白就立刻减速,忽略了弹力从0增大到等于重力的过程中,合力仍向下、物体仍处于加速状态,解题时要注意分阶段梳理受力、运动、能量转化的对应关系,掌握“除重力外其他力的做功情况直接决定物体机械能的变化”这一判断技巧。
【难度系数】
0.6
这道题属于蹦极运动的综合分析题,解题思路可以按以下步骤走:第一步,先结合给出的弹力-时间图像,把整个下落过程按弹力的变化划分不同阶段,明确每个阶段蹦极绳是否产生弹力;第二步,对应速度-时间图像的速度变化,判断每个阶段小白的合力方向,进而对比重力和弹力的大小关系;第三步,根据机械能守恒的条件(只有重力做功时物体机械能不变,若有其他力做功则机械能发生变化),逐一判断每个选项的正误,排除错误选项得到正确答案。
【解析】
我们分阶段结合两张图像分析运动和能量变化:
1. 0~t₁阶段:由图2可知蹦极绳的弹力为0,说明绳还未被拉长,小白只受重力作用,做自由落体运动,该过程只有重力做功,小白的重力势能转化为动能,机械能保持不变。
2. t₁~t₂阶段:蹦极绳的弹力从0开始逐渐增大,结合图1可知这段时间小白的速度仍在持续上升,说明加速度方向向下、合力向下,因此小白受到的重力大于弹力,该过程弹力对小白做负功,小白的部分机械能转化为蹦极绳的弹性势能,小白的机械能减小。
3. t₂时刻:小白的速度达到最大值,此时加速度为0,合力为0,小白所受重力等于弹力。
4. t₂~t₃阶段:蹦极绳的弹力继续增大,且大于重力,小白的速度逐渐减小到0,该过程弹力持续对小白做负功,小白的机械能不断转化为蹦极绳的弹性势能,机械能持续减小。
对选项逐一判断:
选项A:0~t₂过程中,t₁~t₂阶段蹦极绳已经产生弹力,小白同时受重力和弹力作用,A错误。
选项B:t₁~t₂过程中小白仍在加速下落,合力向下,重力大于弹力,B错误。
选项C:0~t₁过程中蹦极绳弹力为0,只有重力对小白做功,小白的机械能不变,C正确。
选项D:t₂~t₃过程中弹力持续对小白做负功,小白的机械能不断减小,D错误。
综上,答案选C。
【答案】
C
【知识点】
机械能守恒条件,运动与受力的关系,图像综合分析
【点评】
本题是蹦极经典运动模型的变形考查,结合v-t图像和弹力变化图像综合分析,易错点是误认为蹦极绳刚绷紧后小白就立刻减速,忽略了弹力从0增大到等于重力的过程中,合力仍向下、物体仍处于加速状态,解题时要注意分阶段梳理受力、运动、能量转化的对应关系,掌握“除重力外其他力的做功情况直接决定物体机械能的变化”这一判断技巧。
【难度系数】
0.6
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