10.6合理利用机械能 同步练习 (含解析) 沪科版八年级全册物理

10.6合理利用机械能
一．选择题
1．下列情况下动能不变的是（　　）
A．小孩从光滑的滑梯上滑下
B．一辆正在洒水的洒水车匀速行驶在水平路面上
C．在光滑的水平面上匀速滚动的小球
D．正在冲刺的运动员
2．下列说法中正确的是（　　）
A．速度大的物体动能一定大
B．质量大的物体重力势能一定大
C．举得高的物体重力势能一定大
D．质量相同的物体，速度大的动能大
3．关于在空中的两个物体势能大小的说法中，正确的是（　　）
A．只要位置一样高，它们的势能就一定相等
B．只要质量相等，它们的势能就一定相等
C．位置不一样高，质量也不相等，它们的势能肯定不相等
D．虽然位置不一样高，质量也不相等，但它们的势能可能相等
4．一架沿竖直方向匀速上升的直升机，它的（　　）
A．动能增加，重力势能增加 B．它的动能越来越小
C．它的机械能越来越大 D．无法确定
5．小明将一个乒乓球竖直上抛后落在地板上又弹起的过程中，其中有哪些机械能发生了转化（　　）
A．只有动能和弹性势能
B．只有重力势能和弹性势能
C．只有动能和重力势能
D．动能、重力势能和弹性势能都发生了转化
6．如图所示是中考体育测试中掷出实心球时的运动情景。下列说法正确的是（　　）
A．实心球做曲线运动是手对实心球推力作用的结果
B．实心球在b点时，高度最高，动能最大
C．实心球从a点运动到c点的过程中，动能越来越大
D．实心球从a点运动到b点的过程中，动能转化为重力势能
7．2020年5月5日18时00分，中国载人空间站工程研制的相当于18层楼高的长征五号B运载火箭，搭载新一代载人飞船试验船和柔性充气式货物返回舱试验舱，在文昌航天发射场点火升空。在现役的各国运载火箭中，长征五号B运载火箭的运力是世界一流水平，如图所示是火箭发射时的情景，关于试验船加速上升的过程中，下列说法正确的是（　　）
A．动能变大，势能变大，机械能变大
B．动能变小，势能变大，机械能变大
C．动能变大，势能变小，机械能保持不变
D．动能变小，势能变大，机械能保持不变
8．如图所示，滚摆由最高点释放，旋转着下降到最低点后又上升，每次上升的最大高度逐渐降低。下列说法正确的是（　　）
A．下降过程中动能转化为重力势能
B．下降时减少的重力势能等于增加的动能
C．上升时减少的动能等于增加的重力势能
D．上升的最大高度逐渐降低说明机械能不守恒
9．掷实心球是中考体育考试项目之一。掷出去的实心球从a点出手后，在空中的运动轨迹如图所示，球最终停在水平地面e点，则以下说法正确的是（　　）
A．a、c两点动能相等
B．b、e两点动能均为零
C．a、b、c三点机械能相等
D．d点的机械能大于e点的机械能等
10．如图所示，粗糙程度相同的斜面与水平面在a点相连，弹簧左端固定在竖直墙壁上，弹簧处于自由状态时右端在b点，小物块从斜面的c点由静止自由滑下，与弹簧碰撞后又返回到斜面上，最高到达d点。下列说法正确的是（　　）
A．弹簧被压缩到最短时，弹性势能最小
B．小物块从c向a运动的过程中，重力势能全部转化为动能
C．小物块从b向a运动的过程中，动能增加
D．小物块在整个运动过程中，机械能在减小
二．填空题
11．下列物体具有重力势能的是　 　，具有弹性势能的是　 　。
（1）举高的杠铃 （2）空中飞行的足球
（3）被拉弯的弓 （4）机械钟表被拧紧的发条
（5）在阳台上的花盆 （6）停在水平地面上的小车
12．雨滴匀速下落的过程中，雨滴的动能　 　（选填“变大”、“变小”、“不变”，下同），重力势能　 　，机械能　 　。
13．如图是研究物体的动能大小与哪些因素有关的实验。本实验是通过观察　 　来比较物体动能的大小。要研究动能的大小与质量是否有关，应选用质量　 　的两个球从　 　的高度下落（选填“相同”或“不同”）。与此类似，要研究动能的大小与速度的关系，应采用的方法是　 　。
14．如图所示是“蹦极”的示意图，弹性绳自重忽略不计。弹性绳的上端固定在O点，A点是弹性绳自然下垂时绳末端的位置，B点是蹦极者下落过程中人的重力和弹性绳对人的弹力大小相等时的位置，C点是蹦极者下降的最低点。则蹦极者在下落过程中速度最大的位置
是　 　点（选填“A”、“B”或“C”）。
15．甲、乙两个质量不同的小球，分别在相同大小力的作用下，从地面由静止开始竖直向上加速运动，如图所示，并分别经过相同高度的a和b点，若忽略空气阻力，则有：
（1）甲小球在上升过程中，其机械能　 　。（选填“增大”、“不变”、“减小”）
（2）小明认为“甲、乙小球在a、b点时，重力势能的大小相同”，你认为小明的判断是否正确，并说明理由。　 　。
三．实验探究题
16．如图是探究“物体动能的大小与什么因素有关？”的实验示意图。
（1）该实验物体的动能是指物体　 　（选填“A”或“B”）。
（2）该实验物体动能的大小是通过　 　来反映的。若水平面绝对光滑，本实验将　 　（能/不能）达到探究目的。
（3）该实验物体的速度是指物体A从斜面上静止滚下与物体B碰撞时　 　（选填“碰前A”、“碰后A”、“碰前B”或“碰后B”）的速度，它是通过　 　（选填“高度”或“质量”）来改变的。
17．王岩同学在体育课上投掷铅球时，联想到物理课上学到的重力势能的知识，他想利用铅球和沙坑来探究“重力势能的大小与哪些因素有关”。
（1）提出问题：重力势能的大小可能与　 　有关（说出一个即可）。
（2）根据所学知识，进行合理的猜想：　 　。
（3）为了验证这个猜想，设计合理的实验步骤：　 　。
（4）实验中是利用　 　来判断铅球重力势能大小的，这种方法叫　 　法，请你再举出一个用到这种方法的实验名称　 　。
18．小明在老师的指导下用小球和弹簧等器材进行了如下实验与探究（不考虑空气阻力，g取10N/kg）：
（1）让小球从某高度处由静止开始下落到竖直放置的轻弹簧上（如图甲），在刚接触轻弹簧的瞬间（如图乙），小球速度为5m/s。从小球接触弹簧到将弹簧压缩至最短（如图丙）的整个过程中，得到小球的速度v和弹簧缩短的长度△x之间的关系如图丁所示，其中A为曲线的最高点，已知该轻弹簧每受到0.1N的压力就缩短1cm，并且轻弹簧在全过程中始终发生弹性形变。
①从小球接触弹簧到将弹簧压缩至最短的过程中，小球速度的变化情况是　 　。
②实验中所用小球的质量为　 　kg，全过程中，弹簧中弹力的最大值为　 　N。
③由图可知，当弹簧的压缩量最大时，小球的速度为0，此时，小球处于　 　状态（选填“平衡”或“非平衡”）。
参考答案
一．选择题
1．解：
A、小孩从光滑的滑梯上滑下，不受阻力，所以小孩滑下过程中，速度越来越快，质量不变，动能变大，故A不合题意；
B、洒水的洒水车在水平路面上匀速行驶时速度不变，但质量不断减小，动能变小，故B不合题意；
C、在光滑的水平面上匀速滚动的小球，质量和速度都不变，动能不变，故C符合题意；
D、正在冲刺的运动员，质量不变，但速度增大，动能变大，故D不符合题意。
故选：C。
2．解：
A、速度大的物体，动能不一定大，因为动能的大小还与质量有关，故A错误；
B、质量大的物体，重力势能不一定大，因为重力势能的大小还与高度有关，故B错误；
C、举得高的物体，重力势能不一定大，因为重力势能的大小还与质量有关，故C错误；
D、动能大小与质量和速度有关，所以，质量相同的物体，速度大的动能大，故D正确。
故选：D。
3．解：在空中的物体由于被举高而具有重力势能；
AB、重力势能与质量和高度两个因素有关，只通过高度或质量一个因素不能判断重力势能的大小，故AB错误；
CD、质量不相等、高度不相同的两物体的重力势能可能相等，故C错误，D正确。
故选：D。
4．解：沿竖直方向匀速上升的直升机，质量不变，速度不变，高度增加，因此动能不变，重力势能增加，即机械能增加。
故选：C。
5．解：在上升过程中，质量不变，高度增大，重力势能变大，速度变小，动能变小，动能转化为重力势能；
下落过程中，质量不变，高度减小，重力势能减小，速度变大，动能变大，重力势能变大；
接触面地面时，动能转化为弹性势能；弹起的过程中，弹性势能转化为动能和重力势能，故动能、重力势能和弹性势能都发生了转化。
故选：D。
6．解：
A、实心球做曲线运动是因为受到了重力的作用，手对实心球没有推力，故A错误；
B、实心球在b点时，高度最高，速度最小，动能最小，故B错误；
CD、实心球从a点运动到b点的过程中，质量不变，高度增大，重力势能增大，速度减小，动能减小，动能转化为重力势能；从b点运动到c点的过程中，速度变大，动能变大，高度减小，重力势能减小，重力势能转化为动能，实心球从a点运动到c点的过程中，动能先变小后变大，故C错误，D正确。
故选：D。
7．解：
试验船加速上升的过程中，实验船的质量不变，速度增大，动能增大；高度增大，重力势能增大；实验船升空时，没有发生弹性形变，不具有弹性势能；机械能＝动能+重力势能，机械能增大。
故选：A。
8．解：
AB、滚摆下降时，质量不变，速度变大，高度减小，即动能变大，重力势能减小，将重力势能转化为动能；由于存在摩擦，故一部分重力势能转化内能，减少的重力势能大于增加的动能；故AB错误；
C、滚摆上升时，由于存在摩擦，故一部分动能转化内能，减少的动能大于增加的重力势能，故C错误；
D、上升的最大高度逐渐降低，说明机械能转化为其他形式的能，故机械能不守恒，故D正确。
故选：D。
9．解：A、球质量一定，在a、c两点高度相同，重力势能相同；由于球受到空气阻力作用，球从a点c点的过程中，机械能减小，故c点动能小于a点，故A错误；
B、球在b点时具有向前的速度，具有动能；球在e点的速度为零，不具有动能，故B错误；
C、从a点到b点再到c点过程中，由于球受到空气阻力作用，机械能减小，所以a、b、c三点机械能不相等，故C错误；
D、球由d点运动到e点过程中，受到摩擦力作用，机械能减小，d点的机械能大于e点的机械能，故D正确。
故选：D。
10．解：
A、弹簧被压缩到最短时，其弹性形变程度最大，此时弹簧的弹性势能最大，故A错误；
B、小物块从c向a运动的过程中，需要克服摩擦力做功，会有一部分机械能转化为内能，所以重力势能没有全部转化为动能，故B错误；
C、小物块从b向a运动的过程中，物块不再受到弹力，但受到水平向左的摩擦力作用，所以其速度会逐渐减小，动能会减小，故C错误；
D、小物块在整个运动过程中，由于要克服摩擦力做功，所以其机械能会减小，即机械能不守恒，故D正确。
故选：D。
二．填空题
11．解：（1）杠铃由于被举高而具有重力势能；
（2）空中飞行的足球由于在高处具有重力势能；
（3）被拉弯的弓由于发生弹性形变而具有弹性势能；
（4）机械钟表被拧紧的发条由于发生弹性形变而具有弹性势能；
（5）在阳台上的花盆由于在高处，具有重力势能；
（6）停在水平地面上的小车既没有重力势能，也没有弹性势能。
故答案为：（1）（2）（5）；（3）（4）。
12．解：
（1）雨滴在空中匀速下落的过程中，雨滴的质量不变，速度不变，动能不变；高度变小，重力势能变小。
（2）机械能＝动能+势能，因雨滴的动能不变、势能变小，所以其机械能变小。
故答案为：不变；变小；变小。
13．解：（1）小球动能的大小通过它对木块做功的多少来反映，对木块做功的多少又通过小球推开木块的距离来体现，采用了转换法；
（2）小球动能的大小与多个因素有关，实验中采用了控制变量法：让质量不同的小球从斜面的相同高度滚下，控制它的运动速度相同，改变质量，研究动能大小与质量的关系；让质量相同的小球从斜面不同的高度滚下，控制它的质量相同，改变运动速度，研究动能大小与运动速度的关系；
故答案为：
木块被滚下的钢球推出的距离；不同；相同；选用质量相同的两个球从不同的高度下落。
14．解：游戏者从跳台到A的过程中，高度减小、速度增大，重力势能减小，动能增大；
从A点到B点的过程中，人的重力大于弹性绳的拉力，蹦极者做加速运动，速度越来越快，动能越来越大；从B点到C点的过程中，人的重力小于弹性绳的拉力，蹦极者做减速运动，速度越来越慢，动能越来越小，最低点时速度为零；整个过程中游戏者重力等于绳子弹力时速度最大，即在B点的速度最大。
故答案为：B。
15．解：（1）甲小球在上升过程中，由于做加速运动，其速度增大动能变大，高度增大重力势能变大，故其机械能增大。
（2）甲、乙小球在a、b点时，重力势能的大小不相同，因为虽然高度相同，但由于甲、乙的质量不同，所以甲和乙的重力势能不同。
故答案为：（1）增大；（2）小明的判断不正确，因为甲和乙的质量不同。
三．实验探究题
16．解：（1）为该实验研究的主体是小球A，研究的是小球A动能的大小与速度和质量的关系；
（2）该实验中小球动能的大小是通过B被撞距离的远近体现的，B被撞的越远，说明小球的动能越大，被撞的越近，说明小球的动能越小，这里采用了转换法的思想；
若水平面绝对光滑，木块将保持匀速直线运动状态，达不到实验的目的；
（3）该实验物体的速度是指物体A从斜面上静止滚下与物体B碰撞时碰撞前A的速度，这个速度的大小是通过控制小球A在斜面上的高度改变的；
故答案为：（1）A；（2）B被撞的距离大小；不能；（3）碰前A；高度.
17．解：（1）重力势能的大小可能与物体的质量（或举高的高度）有关。
（2）针对问题提出的猜想：物体的质量越大，重力势能越大（物体举高的高度越高，重力势能越大）。
（3）探究物体的重力势能与质量的关系时，需要控制高度不变；所以实验步骤是：把一个铅球举到一定的高度，让铅球自由下落，观察铅球在沙坑中砸出坑的深浅；换用质量不同的铅球重复实验，观察铅球在沙坑中砸出坑的深浅；
（4）借助操场上的沙坑，可通过比较铅球在沙坑中砸出坑的深浅来判断铅球重力势能的大小。利用转换法的力学实验如：利用小球撞击木块的距离来判断小球动能的大小；利用弹簧测力计的示数来测量摩擦力的大小等。
故答案为：（1）物体的质量；（2）物体的质量越大，重力势能越大；（3）把一个铅球举到一定的高度，让铅球自由下落，观察铅球在沙坑中砸出坑的深浅；换用质量不同的铅球重复实验，观察铅球在沙坑中砸出坑的深浅；（4）铅球在沙坑中砸出坑的深浅；转换；利用小球撞击木块的距离来判断小球动能的大小。
18．解：（1）小球接触到弹簧后的下落中，弹簧逐渐发生弹簧形变，弹簧力由小变大，当重力大于弹力时小球受合力向下，小球加速下落；
当弹力等于重力时，小球受到合力为0，速度达到最大；
当弹力大于小球重力时，合力向上，小球开始做减速运动。
由此可知小球下落速度的变化情况是：先变大后变小；
（2）由小球的速度图像知，开始小球的速度增大，说明小球的重力大于弹簧对它的弹力，当△x为0.1m时，小球的速度最大，然后减小，说明当△x为0.1m时，小球的重力等于弹簧对它的弹力。所以可得G＝F＝0.1N/cm×0.1×100cm＝1N
则m＝＝＝0.1kg
弹簧的最大缩短量为△x最大＝0.62m＝62cm
所以F最大＝0.1N/cm×62cm＝6.2N；
（3）由（2）中数据知，当弹簧的压缩量最大时，小球的速度为0，此时，小球受到的弹力大于其重力，所以小球处于不平衡态。
故答案为：（1）先变大后变小；（2）0.1；6.2； （3）非平衡。