初中物理人教版八年级下册11.4 机械能及其转化优秀练习题

人教版 八年级物理下册 第11章《功和机械能》

第4节 机械能及其转化

（同步基础练习）

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一、选择题（共20小题）：

1．下列现象中，发生的能量转化属于机械能转化为内能的是（　　）

A．冰块在橙汁中熔化          B．刀在磨石上摩擦后温度升高

C．汽油机的做功冲程          D．灯泡通电后发光

2．下列情况中机械能不发生变化的是（　　）

A．汽车刹车后在水平地面上向前滑行   B．抛向空中正在上升的石块（不计空气阻力）

C．小孩从滑梯上匀速滑下             D．用滑轮组把物体匀速提高

3．从起跳到越过横杆过程中以下有关能量转换正确说法的是（　　）

A．起跳时动能全部转换成重力势能 

B．撑杆跳高比普通跳高跳的高的原因主要是撑杆跳高在空中还消耗了人体更多的化学能最终转换成了人体的机械能             

C．人体在最高点时动能为0 

D．若忽略空气的阻力，人在撑杆跳高的过程中人体的机械能是守恒的

4．如图所示是战斗机在巡航过程中用加油机加油的情况，下列的说法错误的是（　　）

A．加油过程中，战斗机保持在同一高度匀速直线运动，机械能不变 

B．以加油机为参照物，战斗机是静止的 

C．加油机升空的原理是机翼上方的空气流速大，压强小 

D．加完油后，加油机的质量减小，惯性也减小

5．如图所示，蹦床运动逐渐进入了大众生活，不计空气阻力，下列对蹦床者的相关分析，正确的是（　　）

A．在空中上升过程中，重力势能转化为动能 

B．下落到与蹦床接触的瞬间时，重力势能最小 

C．被蹦床弹起的过程中，弹性势能转化为重力势能 

D．从接触蹦床到下落至最低处的过程中，动能和重力势能转化为弹性势能

6．2020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

7．苹果由静止开始下落，每隔0.1s记录一次苹果的位置，如图所示。关于苹果下落的过程，下列说法中正确的是（　　）

A．苹果的动能始终保持不变 

B．苹果的动能转化为苹果的重力势能 

C．相等的时间间隔内，苹果所受的重力做功相等 

D．苹果所受的重力做功越来越快

8．如图所示的单摆，摆球从A点静止释放、经过最低点B到达C点后返回，下列说法正确的是（　　）

A．细绳对球的拉力是细绳的形变产生的 

B．球在A、B两点的机械能相等 

C．球在B点时，若受到的力突然全部消失，球将竖直下落 

D．球在C点时处于平衡状态

9．如图所示是荡秋千的简化模型，摆球从A点由静止释放，到达D点后返回，B、C两点等高，下列说法正确的是（　　）

A．球在B、C两点的动能相等 

B．球在A、D两点的机械能相等

C．球从A点到O点的过程中机械能不变 

D．球从O点到D点的过程中机械能减少

10．小金将一金属块放在木板上，逐渐抬高木板右端至图示位置，发现金属块静止不动，稍用力推金属块后，金属块恰好能匀速下滑。下列说法正确的是（　　）

A．金属块静止时，重力与支持力平衡 

B．金属块匀速下滑的过程中，重力势能转化为动能 

C．金属块静止与匀速下滑时，受到的摩擦力大小相等、方向相同 

D．金属块匀速下滑时，若抬高木板，金属块下滑的速度保持不变

11．如图所示，小球从光滑斜面上A处由静止滚下，经过B处，最终停在粗糙水平面上的C处。下列说法正确的是（　　）

A．小球由A处运动到C处，机械能不变 

B．小球由B处 运动到C处，重力对小球做了功 

C．小球由A处运动到B处，速度先变大后变小 

D．小球停在C处，球受到的支持力和球对水平面的压力使一对相互作用力

12．如图是跳远运动中运动员助跑、起跳、经过空中最高点到落地四个阶段，则运动员（　　）

A．在助跑过程中机械能不变，惯性增大 

B．起跳时受到地面的弹力大于自身重力 

C．在空中运动经过最高点时的动能为零 

D．从最高点下落过程中受到的重力变大

13．在中国科技馆的展厅里，摆着一个如图所示叫做“最速降线”的展品：两个并排轨道的起点高度一样，终点高度也一样；一个是倾斜的直轨道，另一个是向下弯曲的弧形轨道；将甲、乙两个完全相同的小球同时分别从直轨道和弧形轨道的起点释放，弧形轨道上的乙球先到达终点。若不计一切摩擦阻力，则关于两小球从起点至终点的运动过程中，下列说法正确的是（　　）

A．甲球所受重力对甲球做的功比乙球所受重力对乙球做的功少 

B．甲球所受重力对甲球做功比乙球所受重力对乙球做功快 

C．甲球的动能一直变大，机械能守恒 

D．乙球的重力势能转化为动能，机械能不守恒

14．如图所示，光滑桌面上一小球被弹出后，经过A点水平运动到B点，然后落到地面弹起，图中虚线为小球的运动轨迹，其中D、E是同一高度的两点。则小球（　　）

A．从A点到B点的过程中速度增大 

B．在D点速度大于在E点速度 

C．从C点到D点重力势能转化为动能 

D．在D点的机械能等于E点的机械能

15．一个篮球不小心被水打湿，小明继续使用该篮球进行训练。球离手后，发现篮球在干燥的地面上向前弹跳的过程中（如图所示），地面上留下了一个个“印迹”。以下判断正确的是（不考虑篮球质量的变化）（　　）

A．篮球在B点时的动能等于它在C点时的动能 

B．篮球从A点到B点的过程中，只有篮球的重力势能与动能之间的相互转化 

C．1、2、3三个“印迹”大小相同 

D．D点时篮球的动能不为0

16．如图所示，用轻质弹簧（弹簧质量和空气阻力忽略不计）把小球挂在天花板上，当小球从如图水平位置放手后摆动到最低点的过程中，下列说法正确的是（　　）

A．小球的机械能守恒 

B．小球重力势能的减少量等于小球动能的增加量 

C．小球重力势能的减少量大于小球动能的增加量 

D．小球重力势能的减少量小于弹簧弹性势能的增加量

17．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点是运动员受到的重力与弹性绳对运动员拉力相等的点，C点是蹦极运动员到达的最低点（忽略空气阻力），下列说法正确的是（　　）

A．从O点到A点运动员的机械能不变 

B．从O点到C点运动员的机械能一直在增大 

C．从O点到C点运动员的机械能一直在减小 

D．从O点到C点运动员速度一直减小

18．如图所示情景是一种游戏，叫做蹦极。游戏者将一根有弹性的绳子一端系在身上，另一端固定在高处，从高处跳下。图中a点是弹性绳子自然下垂时绳下端的位置，c点是游戏者所到达的最低点。对于游戏者离开跳台至最低点的过程，下列正确的是（　　）

A．游戏者的动能一直在增加 

B．游戏者减少的重力势能全部转化为动能 

C．游戏者通过a点之后，绳子具有弹性势能 

D．游戏者到a点时，他的动能最大

19．如图，轻质弹簧竖直放置如图所示，轻质弹簧竖直放置，下端与水平地面相连，让小球从距离弹簧上端一定高度自由下落，直至到弹簧被压缩到最大的整个下落过程中（弹簧始终在弹性限度内），下列说法正确的是（　　）（不计空气阻力）

A．小球的机械能守恒 

B．小球、弹簧组成的系统机械能守恒 

C．小球的动能一直增大 

D．小球的机械能一直减小

20．如图所示是一个传送带，A、B轮转动带动物体C向右上方匀速运动，物体C没有在皮带上发生滑动，皮带与轮之间不打滑，物体C的重力势能不断增加，这是因为（　　）

A．摩擦力做功的缘故

B．支持力做功的缘故

C．重力做功的缘故

D．动能转化为势能的缘故

二、填空题（共6小题）：

21．2021年1月1日起我国《民法典》将高空抛物列入违法行为。若不计空气阻力，从高空抛下的物体，在加速下落的过程中，　 　对物体做功，使　  　转化为动能。

22．如图是世界首款新型空气动力汽车，它利用压缩空气膨胀推动活塞做功提供动力，将空气的　  　能转化为机械能，在能量的转化过程中，能的总量　  　（填“变大”

“变小”或“不变”）。

23．图为卫星绕地球飞行的轨道示意图：卫星在飞行过程中机械能　  　，当卫星运行到近地点时，其动能最　   　（选填“大”或“小”）

24．如图所示，把一个铁锁用绳子悬挂起来，将铁锁拉到自己的鼻子附近，稳定后松手，铁锁向前摆去，铁锁摆回时　  　（选填“会”或“不会”）打到自己的鼻子。铁锁在摆动过程中，机械能是　   　（选填“守恒”或“不守恒”）的。

25．如图所示，杂技表演者A在离开跳板后的上升过程中，　  　能转化为　  　能。能量间的相互转化都是通过　   　过程来完成的。

26．如图所示，弹簧的左端固定，右端连接一个小球，把它们套在光滑的水平杆上，a是压缩弹簧后小球静止释放的位置，b是弹簧原长时小球的位置，c是小球到达最右端的位置。则从b到c的过程中，小球的动能转化为弹簧的　   　。

三、实验探究题（共4小题）：

27．如图所示是“探究影响重力势能大小因素”的实验，装置：由沙子，铁块，铁钉组成（mA＝mC＜mB，hA＝hB＜hC），下面是猜想：

猜想一：重力势能大小与物体质量有关

猜想二：重力势能大小与物体所处高度有关

猜想三：重力势能大小与物体密度有关

（1）物体重力势能大小通过　                 　反映。

（2）验证猜想一可选择　  　两幅图，得出的结论是　                     　。

（3）实验室还提供了与A，C质量相同的铜块和铝块：

①为验证猜想三，请设计实验记录表格。

②通过实验得出的结论是　                                   　。

28．如图甲所示，质量不计的弹簧竖直固定在水平面上，t＝0时刻，将金属小球从弹簧正上方某一高度处静止释放，小球落到弹簧上压缩弹簧到最低点。通过安装在弹簧下端的压力传感器得到弹簧弹力F随时间t变化的图像用速度探测仪得到小球速度v随时间t变化的图像，如图乙。（g＝10N/kg）

（1）从小球接触弹簧到将弹簧压缩至最短的过程中，小球的机械能在　  　（选填“t1”、“t2”或“t3”）时刻最大，小球动能的变化情况是　 　。

A.增大     B.减小      C.先增大后减小      D.先减小后增大

（2）实验中所用小球的质量为　 　kg。

（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”）。

29．演绎式探究﹣﹣研究机械能守恒与平抛运动：

（1）如图甲，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。此过程机械能守恒，关系式mghmv2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。（g＝10N/kg）

（2）如图乙，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x＝v0t，在竖直方向下落得高度ygt2，则y与t2的关系可用丙图中的图线　 　（a/b）表示。

（3）如图丁，小球沿倾角为θ、长度为L的光滑斜面AB由A端静止自由滑下，滑到斜面底端B点时的速度为　        　（用已知的物理量表示）

30．阅读以下材料，并回答相应的问题：

材料一：研究发现，当只有重力做功的时候，物体的动能和重力势能可以相互转化，但机械能的总量保持不变。在物理学中把这个规律叫做机械能守恒定律。

现有一小球在没有空气阻力的情况下，沿无摩擦轨道运动。

（1）如图1甲所示，小球从A点静止释放，在从A到C的运动过程中，动能大小的变化情况是　     　，到达与A等高的C点时速度　   　零（选填“大于”、“小于”或“等于”）；

（2）若将轨道BC段改为水平，如图1乙所示，小球仍从A点静止释放，小球经过M点时的机械能　   　A点的机械能（选填“大于”、“小于”或“等于”）；

（3）以小球经过M点时为计时起点，大致在图1丙中画出小球在MN段运动的速度﹣时间图像。

材料二：进一步研究发现，动能EK的大小与物体质量m和速度v的具体关系为：EKmv2；重力势能Ep的大小与物体的质量m和相对高度h的关系为：Ep＝mgh。

（1）如图2甲所示，小球A在真空中自由下落，另一个完全相同的小球B在阻力很大的液体中匀速下落，它们都由高度为h1处下落到高度为h2处，在这两种情况下，小球　 　（填“A”或“B”）的机械能守恒。

（2）如图2乙所示，一个物体从高为h的光滑斜面顶端，由静止开始滑下，不计空气阻力，物体滑到斜面底端时的速度v＝　     。

（3）把一个小球用细线悬挂起来，就成为一个单摆，如图2丙所示。若摆长为L1＝1m，将小球拉至离原竖直方向L2＝0.6m距离，静止释放，不计空气阻力，则当小球运动到最低处时的速度v＝　  　m/s。

四、计算题（共5小题）：

31．在一次物理拓展课上，老师用如图所示的装置为大家讲解了重力势能和动能的计算公式。已知重力势能的表达式Ep＝mgh，动能的表达式为EKmv2，如图所示，高为0.45m的光滑轨道AB与均匀粗糙平面BC相连，将质量为m＝2kg的小物块由静止开始从A点滑下，经过B点进入水平面，最后静止在C点不计空气阻力，物块在AB轨道上滑落时机械能守恒求（g取10N/kg）：

（1）小物块在A点的重力势能；

（2）小物块经过B点时的速度大小；

32．已知物体的重力势能表达式为Ep＝mgh，动能表达式为EKmv2，其中m为物体的质量，h为物体距离水平地面的高度，v为物体的运动速度，g为常量，取10N/kg。如图所示，高为h的光滑斜面固定在水平地面上，一质量为m的小物块，从斜面顶端A由静止开始下滑，不计空气阻力，物块从顶端开始下滑到落地签的瞬间，设整个过程中机械能守恒（即机械能保持不变）

（1）证明：小物块从斜面顶端A由静止下滑到底端B时的速度v

（2）若一质量为0.4kg的小物体从距离地面2m高度的斜面顶端A点以3m/s的初速度出发，求其导斜面底端B时的速度

33．绕一个悬点来回摆动的物体，称为摆。如图，用一根不可伸长的细线系住一个小球，在A位置由静止自由向下摆动，到达最低点O，然后向右摆动到右端最高点B．如果忽略空气阻力和绳子固定点的摩擦，整个过程机械能守恒。设摆长为L，摆角为θ，动能用EK表示，重力势能用EP表示，若物体的动能Ek与物体的质量m、速度v的定量关系可表示为Ekmv2。

（1）请证明：小球到达最低点O的速度大小v与小球质量m的大小无关。

（2）若摆长L＝40cm，θ＝60°，求在整个摆动过程中小球的最大速度为多少

34．在“探究物体的动能大小跟哪些因素有关”的实验中，将一质量m＝0.2kg的钢球从高度h＝0.45m的斜面上由静止滚下，钢球到达斜面底端的速度为v，钢球撞击水平面上的木块并对其做功，通过观察木块移动的距离S可以判断钢球的动能大小，如图所示。设钢球与接触面的摩擦力忽略不计，水平地面对木块的摩擦力f＝2N．已知重力势能表达式为Ep＝mgh（g为常量取10N/kg），动能表达式为Ekmv2．求：

（1）钢球在斜面顶端的重力势能Ep；

（2）钢球刚到达斜面底端的速度v；

（3）在碰撞过程中若钢球动能的60%转移给木块，求木块在水平地面移动的距离S。

35．已知物体的重力势能表达式为EP＝mgh，动能表达式为Ekmv2，其中m为物体的质量，h为物体距离水平地面的高度，v为物体的运动速度，g为常量，取10N/kg。如图所示，滑雪场的弯曲滑道由AB、BC两部分组成，AB段高度H＝20m，BC段高度h＝10m。总质量m＝70kg的运动员从A点由静止开始沿AB滑道下滑，经过B点后沿BC滑道运动。不计摩擦和空气阻力。

（1）求运动员在A点处的重力势能Ep。

（2）求运动员经过B点时的速度大小v。

（3）判断运动员到达C点时速度是否为零，请说明理由。