第40页 - 亮点给力提优课时作业本九年级物理江苏版

D

B

不变

减小

铁块

弹性势

动

 滚动一段距离后停在原地

C

A

大于

小于

【分析】
要判断属于动能转化为重力势能的情景，首先明确判断逻辑：动能的大小和质量、速度有关，重力势能的大小和质量、高度有关，动能转化为重力势能的过程，必然是物体的动能减小、重力势能增大，也就是在物体质量几乎不变的前提下，速度减小、所处高度升高。接下来逐个排查选项，分析每个过程的速度和高度变化，对应判断能量增减，就能选出符合要求的选项。
【解析】
我们逐个分析每个选项的能量转化情况：
A. 热气球匀速下降：匀速说明热气球速度不变，质量不变，因此动能不变；高度降低，重力势能减小，不存在动能转化为重力势能的过程，不符合题意。
B. 拉弓射箭：该过程中弓的弹性形变程度减小，弹性势能减小，箭的速度增大，动能增大，是弹性势能转化为动能，不符合题意。
C. 渔网散开落下：渔网的高度不断降低，重力势能减小，速度逐渐变大，动能增大，是重力势能转化为动能，不符合题意。
D. 滑板滑上坡顶：滑板的速度不断减小，动能减小，所处的高度不断升高，重力势能增大，属于动能转化为重力势能，符合题意。
【答案】
D
【知识点】
动能与势能的转化
【点评】
本题属于机械能转化的基础辨析题，解题核心是先分别判断过程中动能、重力势能的大小变化，再确定能量的转化方向，需要注意不要忽略“匀速”这类特殊条件下动能保持不变的特点，避免出现误判。
【难度系数】
0.8

【分析】
我们要判断摆球下降过程的能量变化，首先回忆动能和重力势能的大小分别由什么因素决定：动能和物体的质量、运动速度有关，重力势能和物体的质量、被举高的高度有关。接下来对应分析摆球下降过程的物理量变化：首先摆球的质量是固定不变的，下降时它的位置高度不断降低，同时运动速度会越来越大，分别代入两个能量的影响规律就能判断出重力势能和动能的变化情况，再匹配选项即可。
【解析】
1. 明确能量的影响规律：物体动能大小由质量和速度决定，质量不变时，速度越大动能越大；物体重力势能大小由质量和高度决定，质量不变时，高度越小重力势能越小。
2. 对应分析摆球的状态变化：摆球质量始终不变，下降过程中所处的高度逐渐减小，因此重力势能减小；同时摆球的运动速度逐渐变大，因此动能增大。
3. 对比四个选项，只有B选项的描述符合推导结果。
【答案】
B
【知识点】
动能的影响因素
重力势能的影响因素
【点评】
本题是机械能变化分析的基础题型，解题核心是牢牢抓住动能、重力势能的各自影响因素，不需要考虑其他复杂条件，逐一对应分析质量、速度、高度的变化即可得到结论，是初中物理能量部分的常见基础题，少数易错情况是误判摆球下降时的速度变化。
【难度系数】
0.9

【分析】
拿到这道题我们可以按顺序推导：首先回忆动能、重力势能的大小分别由哪些因素决定，再对应题干给出的核心条件“匀速下降”，逐个核对各影响因素的变化情况，就能判断动能和势能的变化，最后根据机械能的定义推导总机械能的变化。首先动能的影响因素是质量和运动速度，返回舱质量几乎不变，且运动状态是匀速，速度大小不变，因此动能不会改变；接着重力势能的影响因素是质量和被举高的高度，返回舱下降过程中高度持续降低，质量不变，因此重力势能减小；最后机械能是动能和势能的总和，结合前两个结论就能得到机械能的变化，也可以通过“克服空气阻力做功，机械能转化为内能”辅助验证结论。
【解析】
1. 动能判断：返回舱匀速下降过程中，自身质量不变，运动速度保持恒定，因此动能不变。
2. 势能判断：返回舱质量不变，相对地面的高度不断降低，因此重力势能（题目中所指的势能）减小。
3. 机械能判断：机械能是动能与势能的总和，由于动能不变、重力势能减小，因此机械能总量减小，同时该过程中返回舱需要克服空气阻力做功，部分机械能转化为内能，也可验证机械能减小。
【答案】
不变减小减小
【知识点】
动能的影响因素；重力势能的影响因素；机械能及其转化
【点评】
本题是机械能模块的基础概念应用题，解题核心是紧扣动能、重力势能的两个决定变量逐一对照条件分析，易错点是部分同学忽略高度变化，错误认为匀速运动的物体机械能一定不变，属于对基础概念的直接考察。
【难度系数】
0.9

【分析】
我们可以分步骤梳理解题思路：第一空，要让魔罐滚动时橡皮筋能充分扭转储存弹性势能，需要绑在橡皮筋中部的物体有足够的质量，铁块的密度远大于泡沫块，质量更大，滚动过程中更容易带动橡皮筋发生扭转形变，因此优先选铁块。第二空，魔罐向前滚动时，罐子的动能会逐渐转化为橡皮筋的弹性势能，当动能耗尽后橡皮筋要恢复原状，带动罐子反向运动，返回过程中橡皮筋的弹性势能减小，罐子的动能增大，由此判断能量转化方向。第三空，如果橡皮筋张得过松，魔罐向前滚动时无法储存足够的弹性势能，当罐子的动能被摩擦完全消耗后，没有多余的能量驱动罐子反向运动，最终就会停在原地，不会一直向前滚动。
【解析】
1. 第一空：为了保证罐子滚动时橡皮筋可以充分扭转形变，需要悬挂的物体质量较大，铁块质量远大于同体积的泡沫块，因此此处选铁块。
2. 魔罐返回过程中，发生弹性形变的橡皮筋逐渐恢复原状，弹性势能不断减小，罐子的运动速度逐渐变大，动能不断增大，因此该过程是弹性势能转化为动能。
3. 若橡皮筋张得过松，魔罐向前滚动时无法储存足够的弹性势能，当罐子的动能因摩擦做功完全消耗后，没有剩余能量驱动罐子反向运动，最终罐子会滚动一段距离后停在原地。
【答案】
铁块；弹性势；动；滚动一段距离后停在原地
【知识点】
机械能转化，弹性势能，动能
【点评】
本题结合趣味小制作“魔罐”考察机械能的相互转化，解题核心是理清魔罐向前滚动、反向返回两个过程中动能和弹性势能的变化逻辑，同时结合实际场景分析橡皮筋过松的故障现象，题目贴近生活，能很好地考察学生对机械能转化知识点的理解应用能力。
【难度系数】
0.7

【分析】
解题时首先要抓住题干给出的核心约束条件：溜索是无动力滑行，完全依靠游客自身重力驱动，因此任意一条溜索，沿滑行方向必须满足出发端的悬挂高度高于到达端的悬挂高度，形成向下的倾斜坡度，才能让重力沿溜索方向的分力提供滑行的动力。接下来结合往返需求分析：要实现甲到乙的无动力滑行，对应溜索的甲侧固定点高度必须高于乙侧固定点，可直接利用甲比乙海拔高30m的天然高差实现；要实现乙到甲的返程无动力滑行，由于乙整体海拔低于甲，无法直接沿甲乙连线设置乙高甲低的溜索，因此可以借助峡谷深度达800m的地形条件，将返程溜索的乙侧出发固定点设置为高于返程溜索的甲侧到达固定点，让返程溜索沿乙到甲方向向下倾斜，同时两条溜索互不干扰，对应正确选项就是C。
【解析】
解：无动力溜索依靠重力驱动滑行，核心要求是溜索沿滑行方向的出发端高度大于到达端高度：
1. 甲→乙的滑行：天然条件下甲海拔比乙高30m，对应溜索设置为甲侧高、乙侧低，即可实现游客无动力滑到乙处。
2. 乙→甲的返程滑行：由于乙整体海拔低于甲，无法直接沿甲乙连线设置满足乙端高于甲端的溜索，借助峡谷800m的大深度，将返程溜索的乙侧出发固定点抬高，使其高度高于返程溜索的甲侧到达固定点，即可让游客依靠重力沿返程溜索向下无动力滑回甲处，同时两条溜索走向合理无交叉干扰，该设计对应选项C。
其余选项的设计均无法同时满足两个方向的无动力滑行要求，因此排除。
【答案】
C
【知识点】
重力势能与动能转化、斜面的应用
【点评】
本题结合特色旅游溜索的真实情境，打破常规两点连线的思维定式，考察学生利用物理规律结合地形条件解决实际工程设计问题的能力，突出了物理学科的实用价值，符合新情境下的素养考察要求。
【难度系数】
0.5

【分析】
解题时首先要从乙图的能量占比和已知能量数值，分别计算出M、N两点的总机械能、动能、重力势能：首先机械能为动能与重力势能之和，M点重力势能90J，占总机械能的比例为1-55%=45%，由此可算出M点总机械能，进而得到M点动能；N点动能120J，占总机械能40%，可算出N点总机械能，进而得到N点重力势能。接下来对比两点的重力势能可知高度关系，对比总机械能可知先后顺序：小球运动过程中不断克服阻力做功，机械能持续减小，因此机械能更大的N点一定在机械能更小的M点之前。结合甲图三个点的高度特征，高度最高的是②，①和③高度相同，就能对应出N是②、M是③，最后逐一判断四个选项的正误即可。
【解析】
第一步：计算M点的相关能量
M点重力势能为90J，动能占总机械能的55%，因此重力势能占总机械能的比例为：
$1-55\%=45\%$
M点总机械能：$E_M=\frac{90\ \mathrm{J}}{45\%}=200\ \mathrm{J}$
M点的动能：$E_{\mathrm{k}M}=200\ \mathrm{J}-90\ \mathrm{J}=110\ \mathrm{J}$
第二步：计算N点的相关能量
N点动能为120J，占总机械能的40%，因此N点总机械能：
$E_N=\frac{120\ \mathrm{J}}{40\%}=300\ \mathrm{J}$
N点的重力势能：$E_{\mathrm{p}N}=300\ \mathrm{J}-120\ \mathrm{J}=180\ \mathrm{J}$
第三步：判断两点对应位置
对比可知：N点重力势能180J＞M点重力势能90J，说明N点高度高于M点；小球运动过程中克服空气阻力做功，机械能不断减小，因此总机械能更大的N点在M点之前。结合甲图三个点的高度：②点高度最高，①和③高度相等，因此N点对应位置②，M点对应位置③。
第四步：逐一分析选项
A选项：N点对应轨迹的位置③，错误，N对应②；
B选项：M点对应轨迹的位置①，错误，M对应③；
C选项：位置③是M点，动能110J，位置②是N点，动能120J，小球质量不变，动能越小速度越小，因此位置③的速度一定小于位置②的速度，正确；
D选项：位置①在位置②之前，因此位置①的总机械能大于N点的300J，位置①的高度和位置③相同，重力势能等于M点的90J，因此位置①的动能$E_{\mathrm{k}1}=E_1-E_{\mathrm{p}1}＞300\ \mathrm{J}-90\ \mathrm{J}=210\ \mathrm{J}$，不可能小于210J，错误。
【答案】C
【知识点】
机械能的计算，动能势能变化，机械能转化
【点评】
本题的核心隐含条件是小球运动过程中机械能因阻力持续减小，很多同学容易忽略该条件，错误判断M、N的先后顺序导致错选。解题的突破口是先通过饼图的能量占比算出两点的总机械能，再结合高度特征匹配对应轨迹点，整体逻辑层层递进，需要学生熟练掌握机械能的组成和变化规律。
【难度系数】
0.4

【分析】
首先我们要明确这个实验的核心原理是利用橡皮筋的弹性势能转化为卡片的重力势能让卡片跳起：第一步先判断哪面朝下能让橡皮筋发生弹性形变储存能量，A是卡片内侧，A面朝下压平时，豁口M、N之间的橡皮筋会被拉长发生形变，B面朝下则无法让橡皮筋有效拉伸，所以第一空选A。第二步分析减小M、N间距的影响：同样压平卡片时，M、N间距越小，橡皮筋的伸长量就越小，弹性形变程度越低，储存的弹性势能越少，最终转化得到的重力势能越小，跳起高度就越低，因此h₁比h₂大。第三步分析剪去部分卡片的影响：橡皮筋的形变程度和之前操作一致，释放的弹性势能不变，也就是最终转化的重力势能大小不变，重力势能和质量、高度有关，卡片质量变小的情况下，能达到的最大高度会更高，因此h₂比h₃小。
【解析】
1. 要使卡片获得足够的弹性势能跳起，需将A面朝下紧贴桌面压平：此时卡片豁口之间的橡皮筋被拉伸，发生弹性形变储存弹性势能，松手后橡皮筋恢复原状，弹性势能转化为卡片的动能，最终动能转化为重力势能让卡片向上跳起，若B面朝下则无法让橡皮筋有效拉伸形变，无法获得足够的起跳能量。
2. 减小豁口M、N间的距离后，压平卡片时橡皮筋的伸长量更小，弹性形变程度更小，储存的弹性势能更小，松手后转化得到的卡片重力势能更小，因此卡片跳起的高度更低，可得h₁大于h₂。
3. 将乙卡片沿虚线剪去少许后，橡皮筋的弹性形变程度和之前操作完全一致，释放的弹性势能大小不变，最终转化为卡片的重力势能大小不变，根据重力势能公式$E_p=mgh$，卡片的质量m减小，对应的最大跳起高度h会变大，因此h₂小于h₃。
【答案】
A；大于；小于
【知识点】
弹性势能影响因素，机械能转化，重力势能影响因素
【点评】
本题结合趣味小实验考查能量转化的相关知识，解题关键是紧扣弹性形变程度判断弹性势能大小，再结合重力势能的影响因素分析高度变化，易错点是第三空容易误以为剪去卡片后总能量变小，忽略橡皮筋形变未改变、释放的弹性势能不变的前提。
【难度系数】
0.6