人教版八年级下11.3动能和势能同步练习（有解析）

人教版八年级下 11.3 动能和势能 同步练习
一、单选题
1．滑雪运动员从最高处加速下滑到最低处的过程中，下列说法正确的是（　　）
A．动能减小，重力势能增大 B．动能减小，重力势能减小
C．动能增大，重力势能增大 D．动能增大，重力势能减小
2．“反向蹦极”是一项比蹦极更刺激的运动。如图所示，弹性轻绳的上端固定在O点，拉长后将下端固定在体验者的身上，并与固定在地面上的扣环相连。打开扣环，人从A点由静止释放，像火箭一样被“竖直发射”，经上升到最高位置C点，在B点时速度最大。对此过程，下列描述正确的是（　　）
A．人从A到C的过程中，重力势能增加，动能一直减少
B．人从A到B的过程中，动能增加，重力势能减少
C．人在B点时动能最大
D．弹性绳的弹性势能在B点时最大
3．如图是探究“物体的动能大小与哪些因素有关”的实验装置图。实验中，探究的动能是指（ ）
A．小球在斜面上的动能
B．小球撞击木块时的动能
C．小球撞击木块后的动能
D．木块被小球撞击时的动能
4．如图所示的单摆，摆球在摆动过程中，下列说法正确的是（　　）
A．a处动能最大 B．a到b过程中，重力势能先变小后变大
C．o处的重力势能最大 D．b到a过程中，动能先变小后变大
5．跳水运动是奥运会的正式比赛项目，我国运动员在该项目上一直处于国际领先地位。比赛中，跳水运动员腾空跳起向上运动到最高点后再向下落入水中，若不计空气阻力，在整个空中运动过程中，运动员的（　　）
A．动能先减小后增大，重力势能先增大后减小
B．动能先增大后减小，重力势能先增大后减小
C．动能先减小后增大，重力势能先减小后增大
D．动能先增大后减小，重力势能先减小后增大
6．抛出的飞碟沿如图所示的轨迹运动，下列选项中能正确表示飞碟的动能随时间变化的（纵坐标表示动能，横坐标表示时间）是（　　）
A． B． C． D．
7．如图所示，在粗糙水平台面上，一轻质弹簧左端固定，右端连接一金属小球，弹簧在自然长度时，小球位于O点：当通过小球压缩弹簧到A位置时，释放小球；然后小球从A点开始向右运动，最远运动到B点，则（　　）
A．小球在AO之间某点处，速度达到最大
B．小球在O点处速度达到最大
C．小球在B点速度为0达到平衡状态
D．AO=OB
8．如图所示为今年中考体育的四个项目，以下说法正确的是(　　)
A．
立定跳远起跳时用力蹬地，是利用了物体间力的作用是相互的
B．
50m跑冲过终点的同学不能立刻停下来是因为受到了惯性的作用
C．
引体向上完成一次引体向上，双臂的拉力始终等于同学的重力
D．
投掷实心球球在空中飞行至最高点时的动能为零
9．新冠病毒疫情防控期间，许多城市的环卫喷雾洒水车变身成消毒杀菌车，对道路喷洒消毒药水。在此过程中，消毒杀菌车在水平地面上匀速运动，则消毒杀菌车整体的（　　）
A．动能不变，重力势能变小 B．动能变小，重力势能变小
C．动能不变，重力势能不变 D．动能变小，重力势能不变
10．2021年4月，中国女足通过奋勇拼搏，晋级奥运会。如图是足球落地后又弹起的示意图分析可知，足球
（　　）
A．在B点时受力平衡
B．在A、D两点动能可能相等
C．在C点时，若所受力全部消失，其运动状态将不断改变
D．在运动过程中，只存在动能和势能的相互转化
11．2013年某天，一颗数十吨的陨石落向地球，在加速下落的过程中，陨石与大气剧烈摩擦而燃烧，犹如一颗火球扑向地面．陨石下落过程中，其能量的变化情况是(　　)
A．动能增加、内能增加 B．动能增加、内能减小
C．动能减小、内能增加 D．动能减小、内能减小
12．如图1，小球依次向四个方向以相同的速度飞出。某次小球在空中飞行到落地的过程中（不计空气阻力），其动能Ex随时间t变化的图像如图2所示，则这次小球飞出的方向为（　　）
A．① B．② C．③ D．④
二、填空题
13．质量为50kg的小明乘坐观光电梯，当电梯减速下降时，他受到的支持力是600N，则此时小明对电梯的压力大小为______N，小明具有的机械能将______。
14．如图跳水运动员跳水过程中，被压弯的跳板具有___________，而将运动员弹起一定的高度，此时运动员具有___________，跳入水中而溅起水花。
15．如图所示，弹簧一端固定在竖直墙上，在弹性限度内用手水平向右拉伸弹簧的另一端，弹簧伸长，说明力能改变物体的______，此时弹簧具有______能。
16．如图所示为游乐园过山车的轨道示意图，过山车从高处加速滑下的过程中，轨道对车的支持力______（选填“不”或“要”）做功，过山车重力势能______（选填“增加”、“减少”或“不变”）。
三、综合题
17．8月16日01时40分，中国在酒泉卫星发射中心用长征二号丁运载火箭成功将全球首颗量子科学实验卫星（墨子号）发射升空．此次发射任务的圆满成功，标志着空间科学研究又迈出重要一步．
量子卫星首席科学家潘建伟院士介绍，量子通信的安全性基于量子物理基本原理，单光子的不可分割性和量子态的不可复制性保证了信息的不可窃听和不可破解，从原理上确保身份认证、传输加密以及数字签名等的无条件安全，可从根本上、永久性解决信息安全问题．
量子卫星其主要科学目标一是进行星地高速量子密钥分发实验，并在此基础上进行广域量子密钥网络实验，以期在空间量子通信实用化方面取得重大突破；二是在空间尺度进行量子纠缠分发和量子隐形传态实验，在空间尺度验证量子力学理论．
量子卫星突破了一系列关键技术，包括高精度跟瞄、星地偏振态保持与基矢校正、星载量子纠缠源等．量子卫星的成功发射和在轨运行，将有助于我国在量子通信技术实用化整体水平上保持和扩大国际领先地位，实现国家信息安全和信息技术水平跨越式提升，有望推动我国科学家在量子科学前沿领域取得重大突破，对于推动我国空间科学卫星系列可持续发展具有重大意义．
本次任务还搭载发射了中科院研制的稀薄大气科学实验卫星和西班牙科学实验小卫星．量子卫星发射入轨后将进行3个月左右的在轨测试，然后转入在轨运行阶段．
（1）卫星升空时，墨子号的动能______，重力势能_______
（2）量子通信的安全性可以从根本上解决，是因为光子的_______性和量子态的______
18．小强要参加校运会的铅球比赛，他想怎样才能把铅球推得远呢？他猜想：铅球落地的距离可能与铅球出手时的速度大小有关，还可能跟速度方向与水平方向夹角有关。于是小强和小明一起进行如下探究：他们用如图（1）所示的装置做实验，将容器放在水平桌面，让喷壶嘴的位置不变，但可以调节喷水枪的倾角，并可通过开关来控制水喷出的速度大小。
（1）如图（1）所示，首先让喷水嘴的方向不变（即抛射角不变），做了3次实验：第一次让水的喷水速度较小，这时水喷出后落在容器的A点；第二次，让水的喷水速度稍大，水喷出后落在容器的B点；第三次，让水的喷水速度最大，水喷出后落在容器的C点。他们经过分析得出如下结论：在______一定时，当物体抛出的______越大，抛出的距离就越远；
（2）控制开关，让水喷出的速度不变，让水沿不同方向喷出，又做了几次实验，如图（2）所示．他们将记录的数据画在坐标轴上，得到一条水的水平射程s与抛射角θ之间的关系曲线，如图（3）所示，从曲线中可以看出，当物体抛出的速度一定时，抛射角为______时，水平射程最大。从曲线中，你还可以得出的结论是：______；
（3）我们还有哪些体育运动中应用到上述结论的例子，请你举两例：______；______。
19．为创建良好的生活环境，我市环保部门使用如图所示的雾炮车对街道进行除尘消毒，雾炮车的部分参数如表所示；某次作业时，雾炮车在大小恒定为6.0×103N的牵引力作用下，沿平直道路在5min内匀速直线行驶了1.2km；（g取10N/kg）问：
空载重量m1/kg 6×103
最大载重量m2/kg 4×103
轮胎着地总面积S/m2 0.4
（1）作业过程中，雾炮车的动能 ______，雾炮车的重力势能 ______；（均选填“变大“、“变小“或“不变“）
（2）雾炮车满载药液时对水平路面的压强是多少？______
（3）雾炮车作业过程中受到的阻力是多少？______
（4）雾炮车作业过程中牵引力做功的功率是多少？______
20．小星一家到某主题公园游玩，他和家人乘坐了过山车，当过山车经过弯道内侧最高位置时，他明显感觉到自己仍然在挤压座椅，如图甲所示。小星问爸爸：我经过弯道内侧最高位置时，由于要受到竖直向下的重力，按说不应该对倒置的座椅产生压力呀，但我明显感觉到自己仍然在挤压座椅，根据力的作用是相互的，同时座椅对我会有一个反向的作用力，那么这时在竖直方向，我受到两个力的作用，这两个力有什么作用呢？爸爸向他解释道：刚才我们在弯道上的运动是圆周运动，而做圆周运动的物体，需要有指向圆心的力来改变物体的运动状态使物体做这种运动，这种力叫向心力，刚才过山车经过弯道内侧最高位置时所需的向心力就是由重力和座椅对人的反向作用力共同提供的。
小星进一步查阅资料得知：如图乙所示，若一个质量为m的物体，沿半径为r的圆弧做圆周运动，其运动的速度为v(即单位时间内物体通过的圆弧长)，那么物体所需向心力的大小为F向＝mv2/r。
如图丙所示，是小星模拟过山车的运动情景。光滑水平轨道左端固定一轻质弹簧，右端与半径为r的半圆轨道BCD相切，半圆轨道接触面粗糙程度均匀，半圆的直径BD是竖立的，轻质弹簧无形变时右端位于O点，小球(与弹簧右端只接触，并不相连接)在外力作用下压缩弹簧至A位置时释放，小球被弹出，在O点离开弹簧，小球此时速度大小为7m/s。小球能够沿着轨道运动并到达半圆轨道的最高位置 D点，小球此时速度大小为3m/s。其中，小球的质量为0.2kg，光滑水平轨道OB段的长度为2.1m，半圆轨道的半径为r＝0.6m，常数g取10N/kg。若不计空气阻力，小球可看成一个点。请回答下列问题：
(1)小球受到的重力是多少？
(2)小球在光滑水平轨道OB段运动的时间是多少秒？
(3)请解释小球通过位置D点的速度比小球离开弹簧时的速度较小的原因；
(4)当小球到达半圆轨道的最高位置D点时，小球对轨道的压力是多少？
21．物体动能Ek的计算公式是mv2，m表示物体的质量，v表示物体的速度．某班的学习小组在老师的指导下开展探究性学习．让质量为m的物块以初速度v0在不光滑的水平面上运动，已知物体受到的滑动摩擦力大小为f，经过多次实验，测出多组不同的初速度v0与滑块在水平面上滑行对应的最大距离s，对数据进行分析后，学习小组的同学得出结论：物块克服摩擦力做功的最大值等于物块初动＝能．老师说这个结论是成立的，根据这个结论解答下面的问题：
（1）由动能Ek的计算公式mv2可知，对动能影响较大的是____（选填“质量”或“速度”）；
（2）当物块的初速度为2m/s时，滑行的最大距离为1m，则当物块的初速度为4m/s时，滑行的最大距离是____m；
（3）已知在水平面上运动的物块受到的摩擦力大小与物块的重量成正比，即f＝km，k是为常数，则当物块初速度相同，增加物块的质量，物块滑行的最大距离____．（选填“增大”或“减小”或“不变”）
试卷第1页，共3页
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参考答案：
1．D
【解析】
【详解】
滑雪运动员从最高处加速下滑到最低处的过程中，运动员的质量不变、高度减小，重力势能减小；质量不变、速度增大，动能增大。
故选D。
2．C
【解析】
【详解】
A．人从到的过程中，质量不变，高度增大，重力势能增加；段速度逐渐变大，动能逐渐变大；段速度逐渐变小，动能逐渐变小，故A错误；
B．从到的过程中，质量不变、高度增大，重力势能增加；质量不变、速度逐渐变大，动能变大，故B错误；
C．人的质量一定，在点时速度最大，动能最大，故C正确；
D．弹性绳在点时弹性形变最大，弹性势能最大，故D错误。
故选C。
3．B
【解析】
【详解】
据题意可知，实验中探究小球动能，即小球撞击木块时的动能的大小，小球速度的大小是通过改变小球在斜面上的高度实现的，小球动能的大小是通过木块被推动移动的距离体现的。
故选B。
4．B
【解析】
【分析】
【详解】
A．据题意可知，单摆从a点静止后会向o点运动，所以在a点时所处的高度最大，速度最小，故重力势能最大，动能最小，故A错误；
B．据题意可知，单摆从a点静止后会向o点运动，速度变大，从o点向b点运动，速度变小，高度增加，所以该过程中，动能先变大，后变小，重力势能先变小后变大，故B正确；
C．据上面的分析可知，单摆在o点是位置最低，故重力势能最小，故C错误；
D．同理，单摆b到a过程中，质量不变，速度先变大，后变小，高度先变小，后变大，所以动能先变大后变小，重力势能先变小，后变大，故D错误。
故选B。
5．A
【解析】
【详解】
跳水运动员从腾空跳起向上运动后再向下落入水中，整个过程质量不变，高度先增大后减小，重力势能先增大后减小，速度先减小后增大，动能先减小后增大。
故选A。
6．D
【解析】
【详解】
飞碟抛出后，质量不变，上升过程中速度减小，所以动能减小，下降过程中速度增大，所以动能增大；在最高点，飞碟动能最小，此时它仍具有向前的速度，仍具有动能，所以动能不为零，故D符合题意，ABC不符合题意。
故选D。
7．A
【解析】
【详解】
AB．水平台面粗糙，小球运动时有摩擦力，从A向O运动过程中，摩擦力向左，当弹簧向右弹力与向左摩擦力大小相同时，小球有最大速度，因此最大速度的点，在AO之间，故A符合题意，B不符合题意；
C．小球在B点速度为0，弹簧处于拉伸状态，受弹簧向左弹力作用，受力不平衡，不处于平衡状态，故C不符合题意；
D．小球和弹簧当成一个系统，由于台面摩擦，系统机械能减小，故A点机械能大于B点机械能，AB两点小球动能都为0，则A点弹簧性势能大于B点弹性势能，即AO大于OB，故D不符合题意。
故选A。
8．A
【解析】
【分析】
(1)当一个物体对另一个物体有力的作用时，另一个物体也同时对这个物体有力的作用，即力的作用是相互的；
(2)惯性是一切物体的固有属性，无论是固体、液体或气体，无论物体是运动还是静止，都具有惯性百米冲线后，由于惯性要保持原来的运动状态不变，继续运动；
(3)当物体处于静止状态或匀速直线运动状态时，物体是平衡状态，受平衡力的作用；
(4)物体由于运动而具有的能叫动能；动能大小的影响因素：质量、速度。质量越大，速度越大，动能越大。
【详解】
A．立定跳远，起跳时他用力向后蹬地，因为物体间力的作用是相互的，地面也会对脚产生力的作用，就能向前运动，这是利用了物体间力的作用是相互的，故A正确；
B．惯性是物体本身固有的一种性质，不能用“受惯性作用”这样的词语表达，故B错误；
C．在上升或下降过程中，由于身体的运动状态不确定，因此无法确定双臂的拉力与同学的重力的关系，故C错误；
D．实心球经过最高点时，高度最高，竖直方向的速度为零，但水平方向速度不为零，故动能不为零，故D错误。
故选A。
【点睛】
此题考查了物体间力的作用是相互的、惯性、二力平衡的应用、动能的概念，对概念正确的理解是解题的关键。
9．B
【解析】
【分析】
【详解】
消毒杀菌车对主次干道喷酒消毒药水，车的质量减小，速度不变，动能减小；高度不变，质量变小，重力势能变小。
故选B。
10．B
【解析】
【分析】
【详解】
A．B点只受重力，不平衡，故A不符合题意；
B．运动过程中有空气阻力，所以AD速度可能相同，动能可能相同，故B符合题意；
C．在C点时，若所受力全部消失，其运动状态将不变，故C不符合题意；
D．在运动过程中，机械能不守恒，不可能只存在动能和势能的相互转化，故D不符合题意。
故选B。
11．A
【解析】
【详解】
陨石在下落过程中，高度减小，重力势能减小；速度增大，动能增大，重力势能转化为动能，动能增加；陨石下落过程与大气剧烈摩擦导致温度升高，这是通过克服摩擦做功的方法改变其内能的，机械能转化为内能，内能增加．故选A.
【点睛】
解此题要知道：①重力势能的影响因素：物体的质量、物体的高度有关．质量越大，高度越高，重力势能越大．②改变物体内能的方法有两个：做功和热传递都能改变物体的内能．
12．B
【解析】
【分析】
根据小球沿不同方向飞出后的动能变化趋势是否和图2相符合进行判断即可。
【详解】
A．由图2可知，小球的动能先减小后增大，小球沿①方向竖直向上抛，当小球达到最高点时，小球的动能为零，A不符合题意；
B．若小球沿②方向飞出，小球达到最高点时，小球竖直方向的速度为零，但是水平方向的速度不为零，动能达到最小但不为零，B符合题意；
C．小球沿③方向飞出，速度越来越大，动能也会越来越大，C不符合题意；
D．若小球沿④方向飞出，小球的速度会越来越大，动能也会越来越大，D不符合题意。
故选B。
13． 600 减小
【解析】
【分析】
【详解】
[1]已知当电梯减速下降时，他受到的支持力是600N，即电梯对他的竖直向上的作用力是600N，根据力的相互性，则此时小明对电梯的压力大小也为600N。
[2]因小明的速度变小，小明的动能变小，同时小明的高度变小，重力势能也变小，故小明具有的机械能将减小。
【点睛】
人减速下降，人受到非平衡力作用，即人受到重力小于电梯对人的支持力，但小明对电梯的压力和电梯对人的支持力是一对作用力和反作用力，大小总是相等的，“电梯减速下降”为干扰条件。
14． 弹性势能 重力势能
【解析】
【详解】
[1]压弯的跳板发生了弹性形变，且它能把运动员弹起，则说明被压弯的跳板具有弹性势能。
[2]重力势能的大小与质量和高度有关，当运动员弹起一定的高度时，运动员具有重力势能。
15． 形状 弹性势
【解析】
【分析】
【详解】
[1]弹簧一端固定在竖直墙上，在弹性限度内用手水平向右拉伸弹簧的另一端，弹簧伸长，弹簧的形状发生了变化，故是力能使物体改变物体的形状。
[2]由于发生弹性形变而具有的能量称为弹性势能。
16． 不 减小
【解析】
【分析】
【详解】
[1]过山车从高处加速滑下的过程中，受到的支持力的方向和运动方向垂直，没有在支持力的方向上通过距离，所以支持力不做功。
[2]过山车从高处加速滑下的过程中，质量不变，高度减小，所以重力势能减小。
17． 增大 增大 不可分割性 不可复制性
【解析】
【详解】
试题分析：（1）卫星升空时，速度变大，墨子号的动能增大，高度变大，重力势能增大；（2）量子通信的安全性可以从根本上解决，是因为光子的不可分割性和量子态的不可复制．
【考点定位】
科学中的物理
18． 抛射角 速度 45° 抛射角为30°和60°时，抛出的距离相等 投标枪 扔铁饼
【解析】
【分析】
【详解】
(1)[1][2]由图1可知，控制抛射角不变，改变喷水速度，由实验图可知，在抛射角一定时，当物体抛出的速度越大，抛出的距离就越远。
(2)[3][4]由图象2可知，当铅球抛出的速度一定时，抛射角为45°时，抛出的距离最大，从图3曲线中，我们还可以发现，当抛射角为30°和60°时，抛出的距离是相等的。
(3)[5][6]铅球是田径运动的投掷项目之一，与它类似的体育项目还有铁饼和标枪等。
19． 变小 变小 2.5×105Pa 6.0×103N 2.4×104W
【解析】
【分析】
【详解】
解：（1）[1][2]从图中可知，作业过程中，雾炮车向外喷水，雾炮车的速度不变，质量变小，故动能变小，雾炮车的高度不变，质量变小，故重力势能变小；
（2）[3]由受力分析可知，装满水时，雾炮车对地面的压力为
F＝G＝（m车+m水）g＝（6×103kg+4×103kg）×10N/kg＝1×105N
故车对地面的压强为
（3）[4]因雾炮车沿平直道路在5min内匀速直线行驶了1.2km，可知雾炮车处于平衡状态，故其所受阻力等于所受牵引力，即
f＝F牵＝6.0×103N
（4）[5]由题意可知，雾炮车作业过程中牵引力做的功为
W＝F牵s＝6.0×103N×1.2×103m＝7.2×106J
故牵引力做功的功率为
答：（1）作业过程中，雾炮车的动能变小，雾炮车的重力势能变小；
（2）雾炮车满载药液时对水平路面的压强是2.5×105Pa；
（3）雾炮车作业过程中受到的阻力是6.0×103N；
（4）雾炮车作业过程中牵引力做功的功率是2.4×104W。
20．(1)2N；(2)0.3s；(3)根据机械能守恒定律，球离开弹簧时的动能等于小球通过位置D点的动能和重力势能之和，所以小球通过位置D点的动能比小球离开弹簧时的动能较小，动能的大小与物体的质量和物体的运动速度有关，质量相同时，速度越大，动能越大。故小球通过位置D点的速度比小球离开弹簧时的速度较小；(4)1N
【解析】
【详解】
(1)已知，小球的质量为0.2kg，则小球的重力为
G=mg=0.2kg×10N/kg=2N
(2)小球在外力作用下压缩弹簧至A位置时释放，小球被弹出，在O点离开弹簧，小球此时速度大小为7m/s，光滑水平轨道OB段的长度为2.1m，小球在光滑水平轨道OB段运动的时间是
(3)根据机械能守恒定律，球离开弹簧时的动能等于小球通过位置D点的动能和重力势能之和，所以小球通过位置D点的动能比小球离开弹簧时的动能较小，动能的大小与物体的质量和物体的运动速度有关，质量相同时，速度越大，动能越大。故小球通过位置D点的速度比小球离开弹簧时的速度较小。
(4)物体所需向心力的大小为F向＝mv2/r。到达最高点时物体受到竖直向下的向心力，向心力的大小等于物体重力和轨道反向作用力之和，故压力等于向心力和重力之差为
答：(1)小球受到的重力是2N；
(2)小球在光滑水平轨道OB段运动的时间是0.3秒；
(3)小球通过位置D点的速度比小球离开弹簧时的速度较小的原因是：根据机械能守恒定律，球离开弹簧时的动能等于小球通过位置D点的动能和重力势能之和，所以小球通过位置D点的动能比小球离开弹簧时的动能较小，动能的大小与物体的质量和物体的运动速度有关，质量相同时，速度越大，动能越大。故小球通过位置D点的速度比小球离开弹簧时的速度较小；
(4)当小球到达半圆轨道的最高位置D点时，小球对轨道的压力是1N。
21． 速度 25 不变
【解析】
【详解】
（1）由动能Ek 的计算公式1/2mv2可知，动能的大小与质量成正比、与速度的平方成正比，所以对动能影响较大的是速度；
（2）由题可知，物块克服摩擦力做功的最大值等于物块初动能，即fs=1/2mv02；物块在同一水平面上以不同速度滑行，由影响摩擦力大小的因素可知，摩擦力大小不变，当物块的初速度为1m/s时，滑行的最大距离为1.0m，则有：fs1=1/2mv12，当物块初速度为5m/s时，设滑行距离为s2，则有：fs2=1/2mv22，其中v1=1m/s，v2=5m/s，s1=1.0m，联立以上两式并代入数据可得，s2=25m；
（3）根据题意可知，f=kmg，fs=1/2mv2，故s=1/2mv2kmg=v2/2kg，由于k、g均为常数，所以物体运动的距离大小与物体的初速度有关，与物体的质量无关；则当物块初速度相同，增加物块的质量，物块滑行的最大距离不变．
答案第1页，共2页
答案第1页，共2页