人教版八年级下11.4机械能及其转化 同步练习（含解析）

人教版八年级下 11.4 机械能及其转化
一、单选题
1．2021年泸州市中考体育考试增加了排球垫球项目，方法是用手臂将排球垫向墙壁，反弹回来后又重复垫球，如图所示为垫球过程示意图。下列说法中正确的是（　　）
A．垫排球时，排球离开手臂上升过程中，手臂依然在对排球做功
B．排球从墙壁弹回手臂过程中，重力势能越来越大
C．排球撞击墙壁后反弹回来，说明力可以改变物体的运动状态
D．手臂垫球时，手对球的力大于球对手的力
2．某块砖在一对平衡力作用下运动，则该砖（　　）
A．机械能一定不变，动能一定不变 B．机械能可能改变，动能可能不变
C．机械能可能改变，动能一定改变 D．机械能一定不变，动能可能改变
3．频闪照相机是研究物体运动的重要手段之一，如图所示的频闪照片记录了竖直下落的小球每隔相等时间的位置，不计空气阻力，在小球下落的过程中，下列说法正确的是（ ）
A．小球的重力势能逐渐增大 B．小球的机械能逐渐减小
C．小球的重力在 ab 段做功比在cd 段多 D．小球的重力在 ab 段做功比在 cd 段慢
4．如图所示，舰载机既要在航母上起飞，又要在航母上降落。下列说法正确的是（　　）
A．舰载机加速升空的过程中，它的机械能不变
B．空中加油机对匀速飞行的舰载机加油过程中，舰载机动能不变
C．舰载机的着舰速度越快，它的惯性越大
D．舰载机着舰时，阻拦索的拉力改变了它的运动状态
5．下列情景中，属于动能转化为重力势能的是（　　）
A．火箭加速升空 B．小朋友滑滑梯
C．弹弓弹射子弹 D．上升的滚摆
6．中国文化博大精深，许多成语不仅仅只是一个故事，还都隐含着丰富的物理知识，对以下所列成语的分析错误的是（　　）
A．“镜花水月”中的“水月”指水中月亮的倒影，它是光的折射形成的
B．“隔墙有耳”说明了固体也能够传播声音
C．“守株待兔”中，奔跑的兔子具有能量
D．“抱雪向火”是指抱着雪烤火并不能达到取暖的目的，原因是雪熔化时要吸收周围热量
7．投掷出去的铅球在空中的运动轨迹如图所示。若不计空气阻力，则下列说法中正确的是（　　）
A．在最高点b点时，铅球的重力势能最大，动能为零
B．在从a点到b点再到c点的过程中，铅球的动能先减小后增大
C．在从a点到b点的过程中，铅球的动能增大，重力势能减小
D．在从b点到c点的过程中，铅球的重力势能增大，动能减小
8．一名游客蹦极时下落过程的v-t图像（忽略空气阻力）如图所示。已知t1时刻，弹性绳处于自然伸直状态；t3时刻，游客达到最低点。则下列说法正确的是（　　）
A．在0~t3时间段内，人的动能一直在增大
B．在 t1~t3时间段内，弹性绳弹性势能逐渐增大
C．在t2~t3时间段内，重力不做功
D．在t2时，弹性绳弹性势能最大
9．排球比赛中，运动员把排球竖直向上抛出，排球在运动中动能E随时间变化的图象最接近的是（　　）
A． B． C． D．
10．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
二、填空题
11．如图是小伟玩蹦蹦杆的情景，蹦蹦杆由地面弹起，在空中升高的过程中，小伟的___________能转化为___________能，在下落后，从杆尖触地到弹簧压缩至最短，弹性势能___________（选填“增大”“减小”或“不变”）。
12．如图所示为游乐场中在竖直面内转动的摩天轮，小红乘坐该摩天轮的速度大小不变，则她从最低点上升到最高点过程中机械能______（选填“变大”“变小”或“不变”）
13．某校举行足球比赛。在赛场上，球员用力将足球从地面踢向空中，说明力可以改变物体的______；足球加速下落过程中，重力势能转化为______和内能。
14．将表面涂墨（墨充足）的皮球从离地某一高度水平抛出，球落地后又弹起，如图所示是小球在地面弹跳的频闪照片，A、B两点高度相同，小球在A点的重力势能 ______（选填“大于”、“小于”或“等于”）B点的重力势能，小球在A点的动能 ______（选填“大于”、“小于”或“等于”）B点的动能；皮球先后三次在地面D、E、F着地并留下黑色墨迹，墨迹逐渐 ______（填“变小”、“变大”或“不变”）。
15．如图所示是中国制造的最先进的一款“多旋翼”无人机。它具有续航时间长、飞行稳定、安全性高等优点。可广泛应用于应急救灾、地质勘测、公安反恐、新闻直播、环境监测、国防军工等领域。当该无人机从高空匀速降落时，其动能_______，重力势能_______，机械能_______（均选填“增大”、“减小”或“不变”）。
三、综合题
16．阅读短文，回答问题。
单摆
单摆是能够产生往复摆动的一种装置，将无重细杆或不可伸长的细柔绳一端悬于一定点，另一端固结一个重小球，就构成单摆，单摆是一种理想的物理模型，它由理想化的摆球和摆线组成。单摆需要满足以下条件：摆线由质量不计、不可伸缩的细线提供；摆球密度较大，而且球的半径比摆线的长度小得多，并且满足偏角小于10°。
如图是一个单摆模型，均匀小球中心到固定点的距离称为摆长，一般用L表示，把小球拉开一个小角度至A处，放开小球后，小球将沿着AOB的轨迹做往复运动，A、B两点为运动过程中的最高点，我们把O点称之为平衡位置，该点的速度最大，假如小球从A到O点时开始计时，那么小球按照O—B—O—A—O轨迹回到O时停止计时，这段时间我们称之为单摆的周期，单摆的周期也可看作小球从A点出发到下一次回到A点时经历的时间。
小刚想探究单摆的周期与什么因素有关，他做了相关实验，实验中小刚先用质量为50g的小球做实验，然后换用100g的小球重做实验，实验数据如下：
摆长L（cm） 质量为50g的小球 30个周期T30（s） 1个周期T（s） 质量为100g的小球的T30（s） 1个周期T（s）
93.76 58.35 1.945 58.30 1.943
83.68 55.05 1.835 55.08 1.836
73.46 51.55 1.718 51.51 1.717
63.44 47.50 1.583 47.56 1.585
53.71 44.70 1.490 44.70 1.490
图2是生活中的钟摆，其原理与单摆类似。
(1)关于单摆的说法中，正确的是( )
A．单摆能够产生往复的振动
B．单摆的摆绳可以用橡皮筋
C．单摆的摆球应该用密度较大的金属球
D．单摆在工作时，摆球应该在角度较大范围内摆动
(2)关于生活中的钟表，下列说法中正确的是( )
A．石英手表的原理与钟摆的原理相同
B．钟摆可以竖直放置，也可以水平放置
C．钟摆的摆球不可能一直摆动下去
D．生活中的钟摆只有重力势能和动能之间相互转化
(3)单摆是一种理想模型，它的机械能W随时间t的变化图像是( )
A． B． C． D．
(4)从文中可看出，在误差允许范围内，可以判断与单摆周期一定无关的物理量是______；
(5)夏天天气炎热，钟摆的摆杆容易因为热胀冷缩而变长，这样会导致时钟变______（填“快”或“慢”）。
17．阅读短文，回答后面问题：
天问一号火星探测器
天问一号火星探测器于2020年7月23日在文昌航天发射场发射升空，于2021年2月10日被火星捕获，进入环绕火星轨道，2021年5月，火星探测器上的着陆巡视器与环绕器分离，着陆巡视器软着陆于火星乌托邦平原南部预选区，成功降落于火星表面，而后祝融号火星车驶离着陆平台，开展巡视探测等工作；
（1）如图1，火星探测器进入环火轨道，在火星引力作用下做环绕火星的运动，运动轨道上有一个近火点（距离火星最近的点）和远火点（距离火星最远的点），那么，火星探测器在 ______火点的动能较大；从近火点到远火点的过程中，火星探测器的机械能 ______（选填“增大”、“减少”或“守恒”）；
（2）火星直径约为地球的一半，物体在火星地表所受重力约为地球地面上的五分之二；地球地表上的g地取10N/kg，则火星地表上的g约为 ______N/kg，由此可知：
①如图2，质量为240kg的祝融号火星车从高度为1.2m的着陆平台上沿斜梯驶离到火星地面上，则重力对火星车所做的功为 ______J；
②火星地表大气压强约为680Pa，在火星地表做托里拆利实验，如图3，则水银柱高度h约为 ______mm；（水银密度为13.6×103kg/m3）
③假设火星地面上存在一个由液态水形成的湖泊，某同学穿上宇航服跳入湖中并保持不动；已知此同学穿上宇航服后的总质量为80kg、体积0.25m3，液态水的密度，则此同学在湖水中所受的浮力大小为 ______N、浸入水中的体积为 ______m3。
18．去年10月24日18时05分，搭载着我国首颗探月卫星嫦娥一号的长征三号甲运载火箭在西昌卫星发射中心三号塔架点火发射实现着我国千百年来的嫦娥奔月的神话．
（1）发射之前，探月卫星静立在发射架上若以______ 为参照物，卫星是静止的．
（2）火箭点火后，尾部向下喷出高温高压的气体，从而使火箭加速上升这时嫦娥一号的机械能______ 选填：“变大”或“变小”或“不变”，向上的推动力______ （选填：“大于”或“小于”或“等于”）重力．
（3）火箭点火后，尾部向下喷出高温高压的气体，从而使火箭加速上升而在进入月球轨道时，探月器向前喷出气体制动，从而使探月器减速两种情况都涉及的物理知识是：______ ．
（4）将来登月车到达月球后，在月球的表面上运行时受到的摩擦力和在地球同样的表面上受到的摩擦力相比较变小了你认为理由是：____________________________ ．
19．阅读短文并回答下列问题。
蹦极
蹦极（Bungeejumping），也叫机索跳，是近些年来新兴的一项非常刺激的户外休闲活动。运动员站在约40m以上（相当于10层楼）高度的桥梁、塔顶、高楼、吊车甚至热气球上，把一端固定的一根长长的橡皮绳绑在踝关节处，然后两臂伸开、双腿并拢、头朝下跳下去。绑在运动员踝部的橡皮绳很长，足以使运动员在空中享受几秒钟的“自由落体”。当人体落到离地面一定距离时，橡皮绳被拉开、绷紧，阻止人体继续下落，当到达最低点时橡皮绳再次弹起，人被拉起，随后又落下，这样反复多次直到静止，这就是蹦极的全过程。
如图所示是蹦极运动的简化示意图，弹性绳一端固定在O点，另一端系住运动员，运动员从O点自由下落，到A点处弹性绳自然伸直，B点是运动员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点是运动员蹦极过程下落的最低位置。C点是蹦极运动员到达的最低点。
（1）在整个模拟蹦极过程中，弹性绳的弹性势能最大是在___________点，运动员的动能最大是在 ___________点（选填“A”、“B”或“C”）；
（2）处于C点的运动员 ___________处于平衡状态（选填“是”或“不是”）；
（3）不计空气阻力，则人的速度v与弹性绳伸长的长度、弹性绳的拉力F与长度L的图象中，可能正确的是___________。
A． B． C． D．
“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。
（4）对此过程，人体的动能Ek、人体的重力势能Ep1、轻绳的弹性势能Ep2和人体与轻绳的机械能E随位置变化关系图像中正确的是 ___________。
A． B． C． D．
试卷第1页，共3页
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参考答案：
1．C
【详解】
A．排球离开手臂后，没受到手臂的作用力，那么排球上升过程中，手臂对排球不做功，故A错误；
B．排球从墙壁弹回的过程中，质量不变，但高度变小，所以重力势能越来越小，故B错误；
C．排球撞击墙壁后，被弹回，是因为受到力的作用，这说明力可以改变物体的运动状态，故C正确；
D．垫球时，手对球的力和球对手的力是一对相互作用力，大小应相等，故D错误。
故选C。
2．B
【详解】
某块砖在一对平衡力作用下运动，运动状态不发生变化，速度不变，则动能不变；但高度可能发生变化，则重力势能有可能变化，即机械能可能改变。
故选B。
3．D
【详解】
A．小球下落过程中，高度减小，重力势能减小，故A错误；
B．不计空气阻力时，小球重力势能与动能互相转化，机械能守恒，大小不变，故B错误；
C．ab段长度小于cd 段，重力相同，做功大小与下落距离成正比，ab 段做功小于cd 段，故C错误；
D．ab段做功小于cd 段做功，而所用时间相等，所以ab段功率小于cd 段做功，故D 正确。
故选D。
4．D
【详解】
A．舰载机加速升空的过程中，质量不变，速度增加，高度增加，所以动能增加，重力势能增加，所以它的机械能增加，故A错误；
B．空中加油机对匀速飞行的舰载机加油过程中，舰载机的速度不变，质量增加，所以动能增加，故B错误；
C．舰载机的惯性只与它的质量有关，与速度无关，质量不变，则惯性不变，故C错误；
D．舰载机着舰时，在阻拦索的拉力的作用下，速度减小，所以改变了它的运动状态，故D正确。
故选D。
5．D
【详解】
A．火箭加速上升，速度增大，所处高度增大，其动能和重力势能都增大，动能没有转化为重力势能，故A不符合题意；
B．小朋友滑滑梯，所处高度减小，其重力势能减小，速度变大，动能增大，重力势能转化为动能，故B不符合题意；
C．弹弓弹射子弹，弹弓的弹性势能减小，子弹的动能增大，弹弓的弹性势能转化为子弹的动能，故C不符合题意；
D．上升的滚摆，速度越来越慢，动能减小，高度越来越高，重力势能增大，动能转化为重力势能，故D符合题意。
故选D。
6．A
【详解】
A．“镜花水月”中的“水月”指水中月亮的倒影，它是月亮反射的光，在水面再次反射形成的平面镜成像，故A错误，符合题意；
B．声音的传播需要介质，“隔墙有耳”说明了固体也能够传播声音，故B正确，不符合题意；
C．“守株待兔”中，奔跑的兔子具有机械能，故C正确，不符合题意；
D．“抱雪向火”是指抱着雪烤火并不能达到取暖的目的，原因是雪熔化，从固态变成液态，要吸收热量，故D正确，不符合题意。
故选A。
7．B
【详解】
A．在最高点b点时，铅球的质量不变，高度最高，重力势能最大，铅球的速度不为0，动能不为零，故A错误；
B．在从a点到b点再到c点的过程中，铅球的质量不变，速度先变小后变小，动能先减小后增大，故B正确；
C．在从a点到b点的过程中，铅球的质量不变，速度变小，动能减小，高度变大，重力势能增大，故C错误；
D．在从b点到c点的过程中，铅球的质量不变，高度变小，重力势能变小，速度变大，动能增大，故D错误。
故选B。
8．B
【详解】
A．由题意可知，在t2时游客的速度达到最大值，t2~t3时间段内，游客向下运动速度变小，所以动能变小，故A错误；
B．在 t1~t3时间段内，弹性绳的伸长量变大，则弹性绳的弹性势能变大，故B正确；
C．在 t2~t3时间段内，游客是向下运动的，在重力的方向上通过了距离，所以重力做了功，故C错误；
D．在t3时，游客的速度为0，此时游客到达最低点，此时弹性绳的伸长量是最大的，弹性势能最大，故D错误。
故选B。
9．D
【详解】
运动员把排球竖直向上抛出，排球向上运动，高度变大，速度减小，动能转化为重力势能，动能减小，到达最高时速度为0，动能为0，排球在重力的作用向下运动，高度减小，速度变大，重力势能转化为动能，动能变大，故动能先变小至0，然后再变大。
故选D。
10．C
【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。
11． 动 重力势 增大
【详解】
[1][2]蹦蹦杆由地面弹起，在空中升高的过程中，小伟的速度减小，动能减小，高度增大，重力势能增大，动能转化为重力势能。
[3]在下落后，从杆尖触地到弹簧压缩至最短，弹簧的形变程度增大，弹性势能增大。
12．变大
【详解】
摩天轮的质量和速度不变，当从最低点到最高点的过程中，质量不变，高度变大，重力势能变大；质量和速度不变，动能不变，，重力势能变大，动能不变，所以机械能变大。
13． 运动状态 动能
【详解】
[1]足球被踢出后，足球的运动方向和速度都发生了变化，说明力可以改变物体的运动状态。
[2]足球加速下落过程中，质量不变，高度减小，速度增加，重力势能减少，动能增加，部分重力势能转化为动能，与空气摩擦，内能增加，部分重力势能转化为内能。
14． 等于 大于 变小
【详解】
[1]皮球在A点的高度和B点的高度相等，质量也没变，根据重力势能的影响因素可知：皮球在A、B两点的重力势能相等。
[2]由于皮球每次弹起后所达到的最大高度不断减小，所以皮球的机械能在不断减小，即A位置的机械能大于B位置时的机械能，因此在A、B两位置重力势能相等的情况下，A位置的动能大于B位置的动能。
[3]每次皮球反弹后到的最高点都比上一次的最高点要低，机械能逐渐变小，落地时，转化成皮球的弹性势能也越来越小，皮球弹性形变程度也越来越小，所以看到黑色墨迹逐渐变小。
15． 不变 减小 减小
【详解】
[1][2]无人机从高空匀速降落时，速度不变，质量不变，故动能不变。同时高度减小，故重力势能减小。
[3]动能、重力势能和弹性势能统称为机械能，下降过程中，飞机没有发生弹性形变，故弹性势能不变，由[1][2]分析可知，无人机的机械能是减小的。
16． C C A 摆球的质量 慢
【详解】
(1)[1] A．单摆是能够产生往复摆动的一种装置，而不是往复的振动，故A错误；
B．单摆需要满足以下条件：摆线由质量不计、不可伸缩的细线提供，故B错误；
C．为减小空气阻力的影响，摆球的体积应较小，则密度应较大，故C正确；
D．球的半径比摆线的长度小得多，并且满足偏角小于10°，故D错误。
故选C。
(2)[2] A．石英钟表原理和单摆不相同，故A错误；
B．钟摆不能水平放置，故B错误；
C．钟摆在摆动过程中需要克服摩擦力做功，根据能量守恒定律可知，钟摆的摆球不可能一直摆动下去，故C正确；
D．生活中的钟摆需要克服摩擦做功，机械能会转化为内能，故D错误。
故选C。
(3)[3]单摆看做理想模型，则不考虑摩擦等因素，单摆运动过程中只有动能和势能的转化，机械能总量守恒。
故选A。
(4)[4]分析实验数据可知，摆球的质量不影响单排的周期。
(5)[5]分析实验数据可知，摆杆的长度越长，周期越长，所以钟摆的摆杆容易因为热胀冷缩而变长，这样会导致时钟变慢。
17． 近 守恒 4 1152 12.5 320 0.08
【详解】
（1）[1][2]火星探测器沿椭圆轨道绕火星运动时，不受空气阻力，只发生动能和势能的相互转化，故探测器的机械能保持不变；在近火点，探测器的高度最小，重力势能最小，故探测器的动能最大。
（2）[3]火星地表上的g为
①[4]重力对火星车所做的功
②[5]水银柱高度
③[6]该同学的重力
假设该同学全部浸入水中，则排开水的体积为0.25m3，在湖水中所受的浮力
则该同学在湖水中静止时漂浮，所受的浮力
[7]根据阿基米德原理可知此时浸入水中的体积
18． 发射架 变大 大于 力可以改变物体的运动状态 压力减小，摩擦力减小
【详解】
（1）发射之前，探月卫星静立在发射架上，所以以发射架为参照物，该卫星的位置没有发生变化，即以发射架为参照物该卫星是静止的．
（2）在加速上升阶段，故其速度会越来越快，则动能增大；上升时高度越来越高，则重力势能增大；所以这时嫦娥一号的机械能变大，因火箭在加速上升，此时在竖直方向上受到的推力大于重力．
（3）由题，火箭点火后，尾部向下喷出高温高压的气体，因为力的作用是相互的，高温高压的气体给火箭一个向上的力，从而使火箭加速上升；而在进入月球轨道时，探月器向前喷出气体制动，同理，气体给探月器一个向上的力，从而使探月器减速；因此我们可以从以下几个方面分析：从力的作用是相互的；在变轨的过程中是力改变了物体的运动状态．
（4）月球表面附近的物体受到的引力是地球上物体受到的重力的，此时压力等于重力，即压力变小，则由影响摩擦力的因素可知，在接触面的粗糙程度一定时，减小压力可减小摩擦，所以将来登月车到达月球后运行时受到的摩擦力和在地球同样的表面上受到的摩擦力相比较变小了．
点睛：本题考查的知识面较多，有能量转换，有物体的运动状态，还有根据运动状态比较受力的大小，这就需要学生对所学知识融会贯通．解决此类问题的关键是知道各能量跟哪些因素有关，根据各因素的变化情况分析能量的变化情况．
19． C B 不是 D C
【详解】
（1）[1]在整个模拟蹦极过程中，橡皮筋在C点弹性形变最大，弹性势能最大。
[2]B点前，运动员受到的拉力小于重力，速度变大；B点后，运动员受到的弹拉力大于重力，速度变小，所以运动员的速度在B点最大、动能最大。
（2）[3]处于C点的运动员，受到的弹力大于重力，不是平衡力，所以他不是处于平衡状态。
（3）[4]AB．由弹力的特点可知，弹性绳的拉力F与弹簧绳伸长的长度成正比，与弹性绳的长度L为一次函数关系，故AB错误；
CD．运动员运动到A点的时，弹性绳开始伸长，运动员由A点运动到C点过程中，弹性绳伸长的长度不断变大，运动的速度先增大，后减小，B点时速度最大，到达C点时速度减为0,故故C错误，D正确；
故选D。
（4）[5]A．人从A到C的过程中，质量不变，高度增大，重力势能增加；AB段速度逐渐变大，动能逐渐变大；BC段速度逐渐变小，动能逐渐变小；即人的动能先变大后变小，故A错误；
B．从A到C的过程中，人的高度增大，重力势能增加，故B错误；
C．运动员向上运动过程中，弹性绳的形变程度变小，弹性绳的弹性势能变小，当弹性绳恢复原状时，弹性绳的弹性势能为0，由于惯性仍然会向上运动到C点，故C正确；
D．此过程中，由于存在空气阻力，运动员运动过程中，有一部分机械能转化为内能，所以人体与轻绳的机械能变小；若不考虑空气阻力，机械能没有损耗，则人体与轻绳的机械能保持不变，不会变大，故D错误。
故选C。
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