人教版·八年级下册——第十一章 功和机械能 第4节　机械能及其转化 巩固练习

人教版·八年级下册——第十一章 功和机械能
第4节　机械能及其转化
基础闯关全练
拓展训练
1下列过程中,重力势能转化为动能的是(　　)
A.跳伞运动员匀速下落
B.自由下落的苹果
C.钟表里的发条带动指针转动
D.“神舟七号”飞船由近地点飞向远地点
答案　B　跳伞运动员匀速下落,质量不变,速度不变,动能不变;高度在降低,重力势能在减小,两种能量都没有增加,故A不符合题意。自由下落的苹果,质量不变,速度增加,动能增大;高度减小,重力势能减小,故重力势能转化为动能,B符合题意。钟表里的发条带动指针转动是由弹性势能转化为动能,故C不符合题意。飞船从近地点飞向远地点时,质量不变,高度增大,重力势能增加;速度减小,动能减少,故动能转化为重力势能,故D不符合题意。
2下列过程中属于弹性势能转化为动能的是(　　)
A.熟透的苹果从树上落下
B.弹簧枪将“子弹”射出
C.蹦极者落下拉紧橡皮绳
D.秋千由低处摆向高处
答案　B　苹果从树上落下是重力势能转化为动能,故A不符合题意;弹簧枪将“子弹”弹出是弹性势能转化为动能,故B符合题意;蹦极者落下拉紧橡皮绳是动能和重力势能转化为弹性势能,故C不符合题意;秋千由低处摆向高处是动能转化为重力势能,故D不符合题意。
3.苹果从树上由静止落下的过程中(　　)
A.动能减小,重力势能减小
B.动能增加,重力势能增加
C.动能增加,重力势能减小
D.动能减小,重力势能增加
答案　C　苹果从树上由静止落下的过程中,其质量不变,速度变大,故其动能增加;同时其高度减小,故其重力势能减小。
4.滚摆从图中的位置1静止释放,下降经过位置2,继续下降,再上升到达最高点3,这三个位置:滚摆重力势能最大的是　　、动能为零的是　　　、机械能最大的是　　。(填写位置序号)?

答案　1　1和3　1
解析　滚摆在下降的过程中重力势能转化为动能,上升的过程中动能转化为重力势能。因为存在空气阻力,滚摆在上升和下降的过程中机械能减小了,故每次滚摆上升的最大高度会比前一次低。重力势能的大小与物体的质量和高度有关,滚摆的质量是不变的,故滚摆在位置最高时重力势能最大,即位置1;滚摆在位置1和位置3速度都为零,而动能的大小与物体的质量和速度有关,速度为零,动能也为零。因为滚摆在运动的过程中机械能不守恒,而是一直在减小,故在位置1时机械能最大。
4.在空中飞行的小鸟,某时刻具有的机械能为1 000 J,若此时它的势能为30 J,则小鸟此时的动能为　　　　。?
答案　970 J
解析　小鸟的机械能为1 000 J,它的势能为30 J,则小鸟的动能为1 000 J-30 J=970 J。
6.简要回答有关水电站的下列问题。
(1)从能量转化的角度说明水电站的工作原理。
(2)建设水电站选址时,从能量利用角度来看,你将选择图甲所示的A址还是选择图乙所示的B址?并说明理由?


答案　(1)水从高处流下,水的重力势能转化为动能,流水推动水轮机发电,水的动能转化为电能。
(2)B址,理由见解析。
解析　(1)水电站是通过将水的动能转化为电能来发电的;(2)B址与水库的高度差比A址与水库的高度差大,相同质量的水流下时转化成的动能更多,转化成的电能也就相应多。
能力提升全练
拓展训练
1.如图所示,跳水运动员从起跳到入水过程中,若不计空气阻力,则(　　)

A.起跳时,跳板的弹性势能转化为运动员的重力势能,机械能减小
B.上升时,运动员的动能转化为重力势能,机械能减小
C.下落时,运动员的重力势能转化为动能,机械能增加
D.下落时,运动员的重力势能转化为动能,机械能不变
答案　D　运动员起跳时,跳板的弹性势能转化为运动员的动能,运动员的机械能增大;在上升时,动能再转化为重力势能,运动员的机械能不变,故A、B错误。运动员下落时,运动员的高度减小,速度增大,重力势能转化为动能,由于不计空气的阻力,所以机械能不变,故C错误、D正确。
2.某运动员做蹦极运动,如图甲所示,从高处O点开始下落,A点是弹性绳的自由长度处,在B点运动员所受弹力恰好等于重力,C点是第一次下落到达的最低点。运动员所受弹性绳弹力F的大小随时间t变化的情况如图乙所示(蹦极过程视为在竖直方向的运动)。下列判断正确的是(　　)

甲

乙
A.从A点到B点过程中运动员加速下落
B.从B点到C点过程中运动员重力势能增大
C.t0时刻运动员动能最大
D.运动员重力大小等于F0
答案　A　在B点弹力等于重力,故运动员从A点到B点的过程中,重力大于弹力,运动员做加速运动,A项正确;从B点到C点过程中,运动员的高度变小,重力势能变小,B项错误;由图乙知,t0时刻,弹性绳的弹力最大,其弹性势能最大,运动员到达了最低点,此时动能为零,C项错误;由图乙知,最后弹性绳的弹力不变,说明运动员已经静止下来,此时拉力与重力平衡,由图乙知,此时弹力小于F0,即运动员的重力小于F0,D项错误。
3.如图所示,为一名消防员正在进行模拟演习训练。当消防员沿着竖立在地面上的钢管匀速下滑时,他的动能　　　　,他的机械能　　　　。?

答案　不变　减小
解析　消防队员沿着竖直钢管匀速下滑时,质量不变,速度不变,所以他的动能不变;同时高度减小,故重力势能减小,所以机械能减小。
4.如图所示是学生科学实验竞赛时用的弹力小车,依靠橡皮筋提供动力。比赛时卷紧橡皮筋后由静止释放小车,橡皮筋则牵动车上齿轮带动车轮使小车前进,这个过程中能量的转化情况是:　　　　能转化为　　　　能。当橡皮筋释放完能量后与齿轮脱离,小车由于　　　　继续前进,最终小车停下来,运动距离远者得分高。?

答案　弹性势　动　惯性
解析　比赛时卷紧橡皮筋后由静止释放小车时,卷紧的橡皮筋具有弹性势能,当小车前进时,橡皮筋的弹性势能减小,小车的动能增加,因此将弹性势能转化为了动能;当橡皮筋释放完能量后与齿轮脱离,小车由于惯性继续前进。
三年模拟全练
拓展训练
1.如图所示的四个实例中,机械能增大的是(　　)

答案　B　匀速水平飞行的飞艇,质量、速度和高度保持不变,故动能和重力势能保持不变,即机械能保持不变;加速起飞的飞机,速度和高度增大,故动能和重力势能均增大,即机械能增大;减速下降的热气球,速度和高度均减小,故动能和重力势能均减小,即机械能减小;等待发射的火箭,高度和质量不变,故重力势能保持不变,且处于静止状态,故没有动能,所以其机械能保持不变;故本题应选B。
2.(2016四川乐山夹江模拟,5,★★☆)图中小孩在荡秋千(忽略空气阻力),由A→B→C→B→A飘荡,时高时低的感觉如同在飞,下列说法正确的是(　　)

A.小孩在A点具有最大动能
B.小孩在B点势能最大
C.小孩从A荡到B的过程中,动能转化为势能
D.小孩从B荡到C的过程中,动能转化为势能
答案　D　小孩在荡秋千的过程中,在A点时势能最大,动能最小、在B点时动能最大,势能最小;小孩从A荡到B的过程中,势能转化为动能;从B荡到C的过程中,动能转化为势能。故选D。
3.(2016天津滨海新区期末,19,★☆☆)如图所示,拉开的弓具有　　　　能,在把箭射出的过程中,上述能量转化为箭的　　　　能。?

答案　弹性势　动
解析　拉开的弓发生弹性形变,故具有弹性势能;松手后,将弓箭射出,将弹性势能转化为动能。
4.(2015山东青岛平度期末,17,★★☆)运用知识解决问题:自行车上坡前,往往要加紧蹬几下,从能的转化角度来说明这样做的好处。
答:上坡前加紧蹬几下,加大了自行车和人的速度,从而增大了自行车的　　　　。在自行车上坡过程中,　　　　能转化为　　　　能,在人和自行车质量一定的情况下,高度会越来越　　　　,因此自行车可以冲上更高的坡路。?
答案　动能　动　重力势　高
解析　上坡前加紧蹬几下,加大了自行车和人的速度,从而增大了自行车的动能,从而上坡时,能将更多的动能转化为重力势能,使自行车冲上更高的坡路。
5.(2016贵州黔东南四校联考,19,★★☆)如图是一则公益广告:现如今随着入住高楼的人们越来越多,高空抛物的现象也屡屡发生。高空抛物有非常大的危险性,一个鸡蛋从18楼抛下来就可以砸碎行人头骨。请从能量的角度解释高空落下的鸡蛋能砸伤人的原因。(4分)

答案　见解析
解析　高空中的鸡蛋具有很大的重力势能,下落过程中重力势能转化为动能,在落地前鸡蛋具有很大的动能,砸向行人时会造成较大的伤害。
五年中考全练
拓展训练
1.(2016山东淄博中考,4,★★☆)如图所示,空中加油机正在给匀速水平飞行的战斗机加油,加油后战斗机仍以原来的高度和速度做匀速飞行,则战斗机的(　　)

A.动能不变,势能不变,机械能不变
B.动能不变,势能减少,机械能减少
C.动能增加,势能不变,机械能增加
D.动能增加,势能增加,机械能增加
答案　D　加油后战斗机仍以原来的高度和速度做匀速飞行,战斗机油量增加,质量增大,速度不变,故动能增加。战斗机的质量增大,高度不变,故重力势能增加。机械能等于动能和势能的总和,故机械能增加。
2.(2015四川成都中考,A5,★★☆)如图所示,直升飞机悬停在空中,下列对直升飞机能量的分析,正确的是(　　)

A.直升飞机具有重力势能
B.直升飞机的动能不断转化为重力势能
C.直升飞机的重力势能不断转化为动能
D.直升飞机的机械能在不断增大
答案　A　直升飞机悬停在空中,故具有重力势能;由于质量、高度和速度保持不变,故重力势能和动能保持不变,所以机械能也保持不变。综合分析可知A选项正确,B、C、D选项错误。
3.(2013广东广州中考,10,★★☆)如图所示,足球以初速度v沿着凹凸不平的草地从a运动到d,足球(　　)

A.在b、d两点的动能相等
B.在a、d两点的机械能相等
C.从b到c的过程机械能减少
D.从c到d的过程重力势能减少
答案　C　足球在沿着凹凸不平的草地运动时,由于存在摩擦力,机械能不守恒,机械能减小,故选项B错误,C正确;b、d 两点高度相同,重力势能相同,但足球在运动过程中机械能减小,故这两点的动能不等,选项A错误;足球在从 c 到 d 的过程中,高度增加,重力势能增加,选项D错误。
4.(2015山东德州中考,15,★★☆)2015年4月25日,尼泊尔发生里氏8.1级强震。地震发生后,我国快速行动参与救援。救灾过程中,飞机在一定高度匀速飞行,向灾区投放物资,则飞机的机械能会　　　　。?
答案　变小
解析　飞机在一定高度匀速飞行时,始终沿水平方向,高度及速度不变,但质量变小,故动能和重力势能都变小,飞机的机械能为动能与重力势能之和,故机械能变小。
5.(2015广东中考,8,★☆☆)从桌面掉到地上的乒乓球会自动弹起,球在上升过程中　　　　能转化为　　　　能。由于球与空气有摩擦,上升过程中球的机械能　　　　。?
答案　动　重力势　减少(变小)
解析　乒乓球上升过程中速度越来越小,高度越来越高,说明动能转化为重力势能,由于摩擦的存在,部分机械能转化为内能,所以机械能变小。
6.(2013贵州铜仁中考,17,★★☆)张工、李工两位是建筑设计师,均受某公司邀请参加某火车站进站段铁路工程的设计,最后张工上交了甲图所示的设计方案图,李工上交了乙图所示的设计方案图,若你是此公司代表,你将选择　　　　图的设计方案,结合你学到的物理知识,请简要谈谈你选择的理由。(6分)?

答案　乙　选择理由见解析
解析　根据动能与重力势能的转化可以知道,甲图中火车进站时下坡,这一过程中又有一部分重力势能转化为车的动能,就会使得车速提高,难以刹车,故不合理;乙图进站时上坡,将动能转化为重力势能,便于刹车,出站时还可以将储存的重力势能转化为动能,节省能源。
核心素养全练
拓展训练
1.(2016新疆乌鲁木齐中考)质量为M的物体离地面高度为h时,它的重力势能Ep可以表示为Ep=Mgh(g=10 N/kg)。现从地面竖直上抛一个物体,物体能够上升的最大高度为4 m,然后落回到地面,整个过程空气阻力不能忽略。若上升过程中物体的重力势能和动能相等时,物体离地面的高度记为h1;下落过程中物体重力势能和动能相等时,物体离地面的高度记为h2。则(　　)
A.h1>2 m,h2>2 m B.h1<2 m,h2<2 m
C.h1>2 m,h2<2 m D.h1<2 m,h2>2 m
答案　C　设物体到达最高点时的机械能为E1。
上升过程到达2 m处时Ep1=E1,机械能大于E1,则动能大于重力势能,所以重力势能和动能相等时,h1>2 m,B、D错误;
同理下落过程到达2 m时Ep2=E1,机械能小于E1,则动能小于重力势能,所以重力势能和动能相等时h2<2 m,A错误,C正确。
2.(2016北京石景山期末)科普阅读题
如图所示,过山车是一项富有刺激性的娱乐工具。那种风驰电掣、有惊无险的快感令不少人着迷。如果你对物理学感兴趣的话,那么在乘坐过山车的过程中不仅能够体验到冒险的快感,还有助于理解力学定律。实际上,过山车的运动包含了许多物理学原理,人们在设计过山车时巧妙地运用了这些原理。如果能亲身体验一下由能量守恒、加速度和力交织在一起产生的效果,那感觉真是妙不可言。这次同物理学打交道不用动脑子,只要收紧你的腹肌,保护好肠胃就行了。当然,如果你受身体条件和心理承受能力的限制,无法亲身体验过山车带来的种种感受,你不妨站在一旁仔细观察过山车的运动和乘坐者的反应。

在刚刚开始时,过山车的小列车是依靠一个机械装置的推力推上最高点的,但在第一次下行后,就再也没有任何装置为它提供动力了。事实上,从这时起,带动它沿轨道行驶的唯一的“发动机”将是重力势能,即由重力势能转化为动能、又由动能转化为重力势能这样一种不断转化的过程。重力势能是物体因其所处位置而自身拥有的能量,它是由于物体和地球的相互引力作用而产生的。对过山车来说,它的重力势能在处于最高点时达到了最大值,也就是当它爬升到“山丘”的顶峰时最大。当过山车开始下降时,它的重力势能就不断地减少(因为高度下降了),但能量不会消失,而是转化成了动能,也就是运动的能量。不过,在能量的转化过程中,由于过山车的车轮与轨道的摩擦而产生了热量,从而损耗了少量的机械能(动能和重力势能)。这就是为什么在设计中随后的小山丘比开始时的小山丘略矮一点的原因。
过山车最后一节小车厢里是过山车赠送给勇敢的乘客最为刺激的礼物。事实上,下降的感受在过山车的尾部车厢最为强烈。因为最后一节车厢通过最高点时的速度比过山车头部的车厢要快,这是由于过山车中部的重心最高时,重力势能最大,而当尾部到达最高点时,重心位置已经不在最高位置,已经有一部分重力势能转化为动能了。这样,乘坐在最后一节车厢的人就能够快速地达到和跨越最高点,从而就会产生一种要被抛离的感觉,因为重心正在加速向下运动。尾部车厢的车轮是牢固地扣在轨道上的,否则在到达顶峰附近时,小车厢就可能脱轨飞出去。中前部的车厢情况就不同了,过山车的重心在“身后”,在短时间内,它虽然处在下降的状态,但是它要“等待”重心越过高点。
(1)过山车上升阶段,其重力势能　　　　。(填“增加”、“减少”或“不变”)?
(2)过山车在轨道的最低处,运动最快,动能最大,说明物体的动能同　　　　有关。?
(3)设计师所设计的过山车轨道中,过山车依次通过的竖直回环的高度一次比一次低的原因是　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。?
(4)在过山车运行起来以后,坐在过山车不同位置的乘客,通过某一竖直回环的最高点时,乘坐在　　　　(选填“车中部”或“车尾部”)速度最大。?
答案　(1)增加　(2)速度大小
(3)过山车的车轮与轨道的摩擦产生热量,从而损耗了少量的机械能
(4)车尾部
解析　(1)过山车上升阶段,质量不变,高度增加,所以重力势能增加;(2)过山车在最低处时,运动最快,动能最大,所以说明物体的动能同速度大小有关;(3)、(4)阅读短文即可获得答案。