人教版八年级下11.4机械能及其转化（有解析）

人教版八年级下 11.4 机械能及其转化
一、单选题
1．小宇用200N的力把重10N的足球踢出6m远，足球运动轨迹如图所示，A点为足球刚离开脚，B点为足球在空中运动的最高点，则下列说法正确的是（　　）
A．小宇对足球没有做功
B．足球在空中运动过程中，机械能一直保持不变
C．足球在B点时动能不为零
D．足球从A点运动到B点，动能全部转化为重力势能
2．如图所示，小球从左侧斜面的P点由静止释放，在右侧斜面上能到达的最高位置是Q点，M、N是小球运动过程中先后通过的两个等高点，下列关于该过程的说法中正确的是（　　）
A．小球在左侧斜面向下运动的过程中，重力势能全部转化为动能
B．小球从P点向Q点运动的过程中，机械能保持不变
C．小球从P点向Q点运动的过程中，所受支持力不做功
D．小球通过M、N两点时的速度大小相等
3．关于如图所示的各种现象说法正确的是
A．甲图中，自行车运动员在爬坡过程中重力势能增加，动能一定减小
B．乙图中，火箭加速升空，机械能不变
C．丙图中，跳水运动员加速下落过程中，重力势能转化为动能
D．丁图中，跳伞运动员在空中匀速降落过程中动能减小
4．体育课上小明同学进行传接篮球训练，他将球斜向上抛出，球的运动轨迹如图所示，a、b、c、d为轨迹上的点，其中a、c两点高度相同，不计空气阻力，则篮球在（　　）
A．a、c两点的动能相等 B．a点的机械能比d点机械能大
C．a点动能比d点动能大 D．b点的动能最大
5．下列说法错误的是（　　）
A．嫦娥五号从月球取回1731g土壤，回到地球后土壤的重力不变
B．1个标准大气压的值与高度为76cm水银柱产生的压强大小相等
C．“天宫二号”在太空围绕地球运转的过程中，机械能守恒
D．放在水平桌面上的物理课本受到的重力与桌面对它的支持力是一对平衡力
6．如图所示，物块在拉力F的作用下沿斜面向上做匀速直线运动。物块的相关科学量随时间变化规律的图像正确的是（　　）
A． B． C． D．
7．弹跳杆运动是一项新潮的运动，其结构如图甲所示、图乙是运动员玩弹跳杆时，由最低位置上升到最高位置的过程，针对此过程，下列分析正确的（　　）
A．a→c的过程中，小明的速度在增大，在c状态时速度最大
B．a→b的过程中，弹簧的弹力越来越大，在b状态时弹力最大
C．b→c的过程中，弹簧的弹性势能转化为小明的重力势能
D．在a状态时弹簧的弹性势能最大，小明的动能为零
8．如图所示，单摆中的小球在ABC间不停地往复运动，如果不考虑空气阻力的影响，则以下说法正确的是（　　）
A．小球在A、C处的机械能最大
B．小球在B处只受重力作用
C．小球由A到B过程中，重力势能转化为动能
D．小球运动到C处时，速度为零，处于静止状态
9．2021年4月，中国女足通过奋勇拼搏，晋级奧运会。如图所示是足球落地后又弹起的示意图，不计空气阻力。则足球（　　）
A．在A点的机械能大于B点的机械能 B．在B点的机械能大于C点的机械能
C．在A点的机械能等于C点的机械能 D．在B点的重力势能小于D点的重力势能
10．弹跳杆运动是一项广受欢迎的运动，其结构如图甲所示、图乙是小明玩弹跳杆时，由最低位置上升到最高位置的过程，针对此过程，下列分析正确的（　　）
A．a→c的过程中，小明先加速后减速，在b状态时速度最大
B．a→b的过程中，弹簧的弹力越来越大，在b状态时弹力最大
C．b→c的过程中，弹簧的弹性势能转化为小明的重力势能
D．在a状态时弹簧的弹性势能最大，小明的动能为零
二、填空题
11．体育课上，小明抛出甲篮球，运动轨迹如图所示；小华在相同高度以相同的速度竖直向上抛出质量相同的乙篮球。不考虑空气阻力，当篮球到达最高点时，甲篮球的重力势能______乙篮球的重力势能；当篮球下落至同一高度时，甲篮球的动能______乙篮球的动能，甲篮球的机械能______ （均选填“大于”“等于”或“小于”）乙篮球的机械能。
12．古诗文中有许多描述自然现象的优美诗句．如“飞流直下三千尺，疑是银河落九天”，从物理学的角度看，飞流直下的瀑布水具有巨大的________．
13．撑竿跳高运动员通过助跑获得______能，在起跳瞬间把这种能量转化为撑竿的______势能，在撑竿恢复原状的过程中，这种能又不断转化为运动员的______势能。老鹰和麻雀在同一高度飞行，______（选填“老鹰”或“麻雀”）具有的重力势能较大。
14．有四种器材：①自行车座②机械手表③衣服夹子④发令手枪。它们都利用了弹簧良好的___________性，其中利用弹簧形变的势能转化为动能工作的有___________。
15．如图所示是小球弹跳的频闪照片，小球弹起的高度越来越低，其中1、2是两等高的位置。小球在上升过程中重力势能_____（选填“增大”、“减小”或“不变”）；小球具有较大机械能的是_____（选填“1”或“2”）位置。
三、综合题
16．演绎式探究——研究机械能守恒与平抛运动：
（1）如图甲，质量为的小球从高度为的光滑斜面顶端由静止自由滑下，到达斜面底端的速度为.此过程机械能守恒，关系式成立，则一个物体从高0.2m的光滑斜面顶端自由下滑到斜面底端时的速度为______m/s.（取10N/kg）如图乙，将物体以一定的初速度沿水平方向抛出（不计阻力），物体做平抛运动，在水平方向运动的距离，在竖直方向下落的高度，则与的关系可用丙图中的图线______表示.
（2）如图丁所示，小球沿长度为的光滑斜面由静止自由滑下，经过高度为的光滑桌面后做平拋运动，撞到前方挡板的点，桌边到挡板的距离为.，点到地面的高度为，请推理证明：.___________
17．归纳、演绎式探究——物体受力运动：
一个物体在一个恒定的拉力的作用下会做匀加速直线运动，从静止开始做匀加速直线运动的物体，经过一段时间后，速度增大到，在其他条件一定时，速度与时间的关系图象如下图，在时间为10s时，探究速度与拉力、质量的关系，得到表格中的数据，请回答下列问题：
拉力 0.2 0.2 0 6
质量 1 2 3
速度 2 1 2
（1）速度与拉力、质量、时间之间的关系的表达式为：______，其中____________.
（2）运动的物体具有动能，动能用字母表示，动能大小与物体的质量和物体的速度的关系可以用公式表示，一个质量为的物体，在一个恒定的拉力的作用下，在一定时间内增大的动能等于拉力在这段时间内对物体做的功.请推导：一个质量为的物体，在一个恒定的拉力的作用下，从静止开始运动，当通过路程.v时，所用的时间.____________
18．阅读短文，回答问题。
雪车
也称“有舵雪橇”，是一种集体乘坐可操纵方向的雪橇在冰道上滑行的运动项目，属于滑行竞速类项目。雪车的平均时速在100公里左右，最高可达160公里，有“冰上火箭”之称。完整技术由推车启动、加速、跳蹬入车、赛道滑行、刹车减速5个环节组成。该运动项目起源于瑞士，从第一届冬奥运动员手推雪车奔跑会就被列入比赛项目，雪车分男子四人座、双人座、女子单人、双人座共四个比赛项目，其中女子单人为北京冬奥会新增小项。出发信号发出60秒之内，运动员可以手推雪车奔跑启动获得初始速度，推行距离约为50米。之后逐一跳入车体中并快速收起把手，呈坐姿滑行。运动员是在有一定落差的赛道比赛，具备合理的体重以及出色的启动速度是取胜的重要因素。我们可以把比赛赛道看成一个斜坡，假设滑动摩擦系数、空气阻力系数相等且推车速度相同，通过对雪车模型的受力分析可知体重较大的运动员在滑行时的加速度更大，受空气阻力影响小，在相同的滑行距离中速度变化率大，所用时间短。运动员体重不足者为确保在滑行时达到更高的速度，通常会被迫改变雪车原厂设计增加配重，但这意味着运动员需在推车启动时推更重的车，不仅影响启动时间还会产生新的问题，如在车辆前部增加配重会增大雪车与冰面的摩擦力；若在雪车后部增加配重会导致车辆重心移后，从而造成转向困难。故运动员最好的选择是通过增加肌肉重量的方式增加体重，可以提升在滑行时的速度。
(1)雪车运动员用力推车获得出色的启动速度，表明力可以改变物体的______；
(2)雪车在加速下滑的过程中，动能______，重力势能______；
(3)到达终点时雪车仍要继续向前运动，这是因为雪车具有______；
(4)在滑动摩擦系数、空气阻力系数相等且推车速度相同时，体重较大的运动员在滑行时的加速度更大，受空气阻力影响小，在相同的滑行距离中速度变化率______（选填“大”或“小”），所用时间______（选填“长”或“短”）；
(5)在雪车的前部增加配重会______（选填“增大”或“减小”）雪车与冰面的摩擦力。
19．如图是运动员操控滑翔机在高空滑翔的情景。请回答：
(1)滑翔机在高空滑翔，能够获得向上的升力，此时机翼上方空气压强大还是下方空气压强大？
(2)以滑翔机为参照物，运动员是运动还是静止的？
(3)匀速下降过程中，滑翔机的机械能大小如何变化？
试卷第1页，共3页
试卷第2页，共2页
参考答案：
1．C
【解析】
【详解】
A．球还为离开脚时，脚对足球有力的作用，足球在力的作用下有距离的移动，此时脚对球做功；脚离开球后，脚不再给球力的作用，虽然足球有距离的移动，但此时足球不做功，故A错误；
B．足球在运动的过程中，机械能减小，因为足球在空中时受到空气阻力，一部分机械能转化为内能，故B错误；
C．B点为足球在空中运动的最高点，但足球的速度不为零，此时足球在竖直方向上，速度为零，但在水平方向，足球有向右的速度，不为零，所以此时动能也不为零，故C正确；
D．足球从A点到B点，高度增加，速度减小，动能转化为重力势能和内能，故D错误。
故选C。
2．C
【解析】
【分析】
【详解】
A．由于最高点P和Q不等高，故机械能不守恒，存在摩擦力，故小球在左侧斜面向下运动的过程中，重力势能一部分转化为动能和内能，故A错误；
B．小球从P点向Q点运动的过程中，存在阻力，机械能减小，故B错误；
C．小球从P点向Q点运动的过程中，支持力与运动的距离是垂直的，故所受支持力不做功是正确的，故C正确；
D．由于机械能减小，M、N两点时重力势能相同，故小球通过M、N两点时的速度大小不相等，故D错误。
故选C。
3．C
【解析】
【详解】
A．自行车运动员在爬坡过程中，质量不变，高度增加，因此重力势能增大；但速度大小不定，动能不一定减小，故A正确；
B．乙图中，火箭加速升空，动能增加，高度增加，重力势能增大，机械能增大，故B错误；
C．丙图中，跳水运动员加速下落过程中，速度越来越大，动能越大，重力势能转化为动能，故C正确；
D．丁图中，跳伞运动员在空中匀速降落，速度不变，故动能不变，故D错误；
4．A
【解析】
【分析】
【详解】
AB．不计空气阻力，机械能守恒，a、c两点高度相同，重力势能相同，动能相同，故A符合题意，B不符合题意；
C．a比d高，a重力势能大，机械能守恒，所以d动能大，故C不符合题意；
D．b点最高，重力势能最大，动能最小，故D不符合题意。
故选A。
5．A
【解析】
【分析】
【详解】
A．同一物体在月球上受到的重力大约是地球上的，所以月球土壤样品被带回地球后，重力变大。故A错误，符合题意；
B．1个标准大气压是在标准大气条件下海平面的气压，1644年由物理学家托里拆利实验测出，其值为101.325kPa，与高度为76cm水银柱产生的压强大小相等。故B正确，不符合题意；
C．“天宫二号”在太空中绕地球运转的的过程中，动能和势能相互转化，由于太空是真空，不需要克服额外阻力做功，所以总机械能守恒。故C正确，不符合题意；
D．放在水平桌面上的物理课本，在竖直方向上受到重力和桌面对物理课本的支持力而静止，处于平衡状态，因此这两个力是一对平衡力，故D正确，不符合题意。
故选A。
6．B
【解析】
【分析】
【详解】
A．物块在拉力F的作用下沿斜面向上做匀速直线运动，路程与时间成正比，图像应为正比例函数，故A错误；
B．物块在拉力F的作用下沿斜面向上做匀速直线运动，速度不变，动能不变，故B正确；
C．物块在斜面的位置逐渐升高，重力势能随时间的增加而增大，故C错误；
D．运动过程中，物块动能不变，重力势能增加，则机械能增加，故D错误。
故选B。
7．D
【解析】
【详解】
A．a→b的过程中，弹簧的弹性势能转化为小明的动能，小明速度增大；b→c的过程中，小明的动能转化为重力势能，小明速度减小，在c状态时速度为零， 故A错误；
B．a→b的过程中，弹簧的弹性势能转化为小明的动能，在b状态时弹簧恢复到原长，弹力为零，故B错误；
C．b→c的过程中，小明的动能转化为重力势能，故C错误；
D．在a状态时弹簧的弹性形变最大，弹簧的弹性势能最大；此时小明速度为零，小明的动能为零，故D正确。
故选D。
8．C
【解析】
【详解】
A. 由于不考虑空气阻力，则在摆动过程中机械能始终守恒，则小球在任何位置机械能都相等，故A错误；
B. 小球在B处受到重力及绳子的拉力，故B错误；
C. 小球由A到B过程中，质量不变，高度降低，速度增大，则重力势能转化为动能，故C正确；
D. 小球运动C处时，速度为零，所受合力不为零，则不是静止状态，故D错误。
故选C。
9．A
【解析】
【详解】
AC．由图可知，足球落地后又弹起，越弹越低，但不计空气阻力，故可知，在足球落地与地面接触碰撞时，有部分能量损失掉，转化为内能。足球由A点落地后经过B、C点，因此A点的机械能大于B、C点的机械能，故A正确，C错误；
B．由B点到C点的过程中，没有与地面碰撞即没有能量损失，因此在B点的机械能等于C点的机械能，故B错误；
D．重力势能与物体的质量和高度有关，同一个足球质量相同，B点的高度大于D点，因此在B点的重力势能大于D点的重力势能，故D错误。
故选A。
10．D
【解析】
【详解】
A．a→b的过程中，开始一段时间内，弹簧的形变量较大，向上的弹力大于向下的重力，小明做加速运动；随着弹簧形变量的减小，弹力减小，当弹力等于重力时，小希的速度达到最大；弹力继续减小，向上的弹力小于向下的重力时，小明做减速运动；而b→c的过程中，小明在重力作用下做减速运动；所以，a→c的过程中，小明先加速后减速，在b状态时速度并不是最大（此时弹簧恢复到原长，无弹力，人只受重力作用，处于减速阶段），故A错误；
B．a→b的过程中，弹簧的形变程度变小，所以弹簧的弹力越来越小；到达b点时，弹簧恢复到原长，所以此时弹力为0，故B错误；
C．b→c的过程中，即离开地面上升的过程，小明的速度减小，动能减小，高度增大，重力势能增大，所以该过程中是动能转化为小明的重力势能，故C错误；
D．由图可知，a状态时弹簧的形变程度最大，弹簧的弹性势能最大；小明处于最低位置，速度为0，故小明的动能为0，故D正确。
故选D。
11． 小于 等于 等于
【解析】
【详解】
[1]不计空气阻力，甲、乙两个篮球从抛出到最高点的能量转化都是动能转化为重力势能，而两篮球的初始速度和初始高度相同，则两篮球在初始位置动能和重力势能相同，乙篮球到最高点时速度为零，则动能为零，动能全部转化为重力势能，而甲篮球在最高点时竖直方向速度为零，水平方向速度不为零，故甲篮球在最高点时动能不为零，甲篮球从抛出到最高点部分动能转化为重力势能，所以最高点时甲篮球重力势能小于乙篮球重力势能。
[2]下落至同一高度时，两篮球的重力势能相同，不计空气阻力，运动过程中机械能守恒，所以两篮球的动能相同。
[3]不计空气阻力，甲篮球和乙篮球从抛出到落地机械能守恒，所以下落至同一高度时，甲篮球的机械能等于乙篮球的机械能。
12．机械能
【解析】
【详解】
分析：分析古诗句中提到的物理情景，结合动能、重力势能、机械能的定义即可解决此题．
解答：飞流，体现了水在运动，根据动能的定义，即可知道水具有动能．直下三千尺，说明了水相对于地面，位置很高，根据重力势能的定义及决定因素，可以确定，水又具有大量的重力势能．动能和势能统称为机械能．所以飞流直下的瀑布水具有巨大的机械能．
故答案为机械能．
【点睛】在物理题中，将古诗文中提到的情景与我们学过的物理知识相联系的题目很多，如：两岸猿声啼不住，轻舟已过万重山与机械运动相联系；姑苏城外寒山寺，夜半钟声到客船与声现象相联系；黄河远上白云间”“不尽长江滚滚来”与机械能相联系等等．这也是考试的一个热点．
13． 动 弹性 重力 老鹰
【解析】
【详解】
[1]撑竿跳高运动员助跑时速度较大，通过助跑获得动能。
[2]在跳的过程，竿被压弯，因此在起跳瞬间把动能转化为撑竿的弹性势能。
[3]撑竿恢复原状的过程中，弹性势能减小，将运动员推高，转化为运动员的重力势能。
[4]重力势能与高度和质量有关，在等高时，老鹰质量大，因此老鹰的重力势能大。
14． 弹 ②④
【解析】
【详解】
[1]自行车座、机械手表、衣服架子和发令手枪里面都有弹簧，利用这些弹簧的弹性。
[2]①自行车座座人时，弹簧发生形变，人离开时恢复原状，没有弹性势能转化为动能；
②机械手表内的弹簧片在恢复原状时，使表针获得动能，弹性势能转化为动能；
③衣服夹子夹住衣服时，没有弹性势能转化为动能；
④发令手枪将“子弹”射出去，是弹性势能转化为动能；
其中利用弹簧形变的势能转化为动能工作的有②和④。
15． 增大 1
【解析】
【分析】
【详解】
[1]小球在上升过程中，距离地面的高度变大，故其重力势能增大。
[2]因小球在弹跳过程中要克服摩擦力做功，会损失部分机械能，故小球在1位置具有较大的机械能。
16． 2 b 详见解析
【解析】
【详解】
(1)[1]因为质量为m的小球从高度为h的光滑斜面顶端由静止自由滑下，到达斜面底端的速度为v，过程中机械能守恒，所以
mgh=mv2，
将h=0.2m，g=10m/s2代入求解的v=2m/s；
[2]将物体以一定的初速度v0沿水平方向抛出（不计阻力），物体做平抛运动，在水平方向运动的距离r=v0t，
∵运动时间为t=，
∴在竖直方向下落得高度
y=，
因此，下落高度y与水平移动距离r的2次方成正比，由此可以判断曲线为b；
(2)[3]如图丁所示，小球沿长度为l的光滑斜面AB由静止自由滑下，则过程中机械能守恒，
mgh=mv2，
mglsinθ=mvB2 =mvC2，
vC2= 2glsinθ，
又∵小球从C点开始做平抛运动，
∴s=vct，
h-d=，
d=h-=h-= h-= h-．
17．
【解析】
【详解】
(1)[1]匀加速运动中，由图象可知速度跟时间成正比，可以判断v=kt；由表中数据可，在时间t=10s时，v=×10s；综合图象关系和数据关系得到v=；
[2]由关系式可知k=；
(2)[3]一个质量为m的物体，在一个恒定的拉力F的作用下，从静止开始运动，当通过的路程为s时，拉力做功：W=Fs--①
匀加速运动，由F=ma得，a=，
从静止开始运动，末速度为：
v=at=t，
从静止开始运动，动能增加量：
ΔEk== --②
因为在一定时间内增大的动能等于拉力在这段时间内对物体做的功，由①②得，
Fs=，
解得，t=．
18． 运动状态 增大 减小 惯性 大 短 增大
【解析】
【详解】
(1)[1]雪车运动员用力推车获得出色的启动速度，速度发生了变化，表明力可以改变物体的运动状态。
(2)[2][3]雪车在加速下滑的过程中，质量不变，速度变大，高度减小，则雪车的动能变大，重力势能减小。
(3)[4]到达终点时雪车仍要继续向前运动，这是因为雪车具有惯性，仍然要保持原来的运动状态。
(4)[5][6]由文中信息可知，体重较大的运动员在滑行时的加速度更大，受空气阻力影响小，在相同的滑行距离中速度变化率大，所用时间短。
(5)[7]在雪车的前部增加配重，在接触面的粗糙程度不变的情况下，增大了压力，会增大雪车与冰面的摩擦力。
19．(1)下方空气压强大；(2)静止；(3)减小
【解析】
【详解】
(1)滑翔机在高空滑翔，能够获得向上的升力，是因为滑翔机向上凸起，上方流速大、压强小，下方的流速小、压强大，产生一个向上压强差给滑翔机提供升力。
(2)滑翔机与运动员保持相同的速度一起运动，运动员相当于滑翔机位置没有发生改变，所以是静止的。
(3)滑翔机匀速下降过程中，质量、速度不变，动能不变；高度降低，重力势能减小，机械能为动能和势能的总和，所以滑翔机的机械能减小。
答案第1页，共2页
答案第1页，共2页