初中物理人教版八年级下册11.3 动能和势能习题

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专题11.3 动能和势能 知识点1：动能1.定义：物体由于运动而具有的能，叫做动能。2.影响动能大小的因素：①物体的质量；②物体运动的速度。物体的质量越大，运动速度越大，物体具有的动能就越大。知识点2：重力势能1.定义：物体由于被举高而具有的能，叫做重力势能。2.影响重力势能大小的因素：①物体的质量；②物体被举高的高度。物体的质量越大，被举得越高，具有的重力势能就越大，单位是焦耳。知识点3：弹性势能1.定义：物体由于发生弹性形变而具有的能，叫做弹性势能，单位是焦耳。2.影响弹性势能大小的因素：物体发生弹性形变的幅度。物体的弹性形变幅度越大，弹性势能就越大。对动能和势能的记忆1.物体能够对外做功（但不一定做功），表示这个物体具有能量，简称能。2.动能：物体由于运动而具有的能叫做动能。3.质量相同的物体，运动的速度越大，它的动能越大；运动速度相同的物体，质量越大，它的动能也越大。4.重力势能和弹性势能统称为势能。①重力势能：物体由于被举高而具有的能量，叫做重力势能。物体被举得越高，质量越大，具有的重力势能也越大。②弹性势能：物体由于弹性形变而具有的能量叫做弹性势能。物体的弹性形变越大，具有的弹性势能越大。知识点1：动能【例题1】（2019湖南郴州）一架飞机在高空中水平匀速飞行，向灾区投放救灾物资。该飞机在此过程中（　　）A．动能不变 B．动能减小 C．重力势能不变 D．重力势能增大【答案】B【解析】一架飞机在高空中水平匀速飞行，高度不变、速度不变，向灾区投放救灾物资时，飞机的质量减小，所以飞机的动能和重力势能都减小。【例题2】（2020·四川雅安）小明在“探究物体的动能大小跟哪些因素有关”的实验中，他用质量不同的两个钢球m和M（M的质量大于m），分别从不同的高度h和H（H> h）静止开始滚下，观察木块B被撞击后移动的距离，实验过程如图所示。(1)小明通过观察木块B移动的距离长短，来判断小球动能的大小，这种研究方法是________（选填“控制变量法”或“转换法”）。若水平面绝对光滑，本实验将_____（选填“能”或“不能”）达到探究目的。(2)由甲、乙两图可得实验结论：物体的动能大小与______有关。(3)小丽根据甲、丙两图得出结论：物体的动能大小与质量有关，她的看法是否正确？_____（选填“正确”或“错误”），理由是：_________________。(4)另同学用图所示的方法探究动能的大小与速度的关系，他将相同质量的小球从不同高度（h2>h1）由静止开始释放，通过观察木块在铁板和毛巾上滑行的距离来判断小球动能的大小，这种方法是_____（选填“正确的”或“错误的”）。【答案】 (1)转换法   不能   (2)速度  (3) 错误   没有控制速度一定  (4)错误的【解析】(1)实验中通过观察木块B移动的距离长短，来判断小球动能的大小，这里用到的物理学研究问题的方法是转换法；若水平面绝对光滑，则木块运动时不受摩擦力作用，撞击后将保持匀速直线运动，不能通过木块移动的距离长短来判断小球动能的大小，所以本实验将不能达到探究目的。(2)由甲、乙两图可得实验结论：物体的动能大小与速度有关。(3)小丽的看法是错误的，因为要探究动能与质量的关系，需要保证小球的速度不变，甲、丙两图中小球下落的高度不同，则到达水平面的速度不同，故不能得出动能大小与质量的关系。(4)图所示的方法中为控制水平面的粗糙程度相同，故结论是错误的。知识点2：重力势能【例题3】小明同学在探究重力势能的大小与什么因素有关时，提出了如下猜想：猜想一：物体的重力势能与物体的质量有关猜想二：物体的重力势能与物体所在高度有关为了验证上述猜想，他计划利用小桌、沙子、质量不同的铁块和刻度尺进行实验：如图所示，将小桌桌腿朝下放在平整的沙面上，把铁块从距桌面某一高度由静止释放，撞击在桌面的中心部位，记录桌腿进入沙子的深度。按上述方案进行实验，其实验数据如下表所示。实验
序号铁块质量
m/g铁块距桌面高度
H/cm桌腿进入沙子
的深度h/cm①20201.9②20302.9③20403.8④30202.9⑤40204.1（1）实验中通过比较______来判断物体重力势能的大小；（2）为了验证猜想一，需选择表中______（填实验序号）三组数据进行分析；（3）分析表中①②③的实验数据，可得出的结论是：______。【答案】桌腿进入沙子的深度   ①④⑤   质量相同的物体，高度越大，重力势能越大【解析】（1）通过小明设计的实验可以知道，他是通过比较桌腿进入沙子的深浅来比较重力势能的大小的。桌腿进入沙堆越深说明物体做的功越多，它原来具有的重力势能越大； （2）根据控制变量法，要验证物体的重力势能与物体的质量有关，应控制物体的高度相同，改变物体质量的大小，故小明要完成探究，需要找数个质量不同的物体进行实验； 故①④⑤三组数据符合，所以应利用①④⑤三组数据分析得出结论。 （3）比较表中①②③的实验数据，可以发现，高度相同，③中桌腿进入沙子的深度更深，所以，③中的物体具有重力势能大，即可以得出的初步结论是：质量相同的物体，高度越大，重力势能越大。 知识点3：弹性势能【例题4】（2019山东临沂）如图是运动员参加射箭比赛时的场景，下列说法错误的是（　　）A.运动员将弓举起的过程对弓做功B. 弓被拉的越弯产生的弹力越小C. 弓被拉的越弯弹性势能越大D. 箭被射出说明力可以改变物体的运动状态【答案】B【解析】A．运动员将弓举起的过程中，有力作用在弓上，弓在力的方向上通过了距离，所以做了功，故A正确； B．弓属于弹性物体，张弓射箭利用的是弓的弹性，弓被拉得越弯，弹性形变越大，产生的弹力越大，故B错误； C．在弓的弹性限度内，弓的弹性势能与弓的形变有关，弓拉得越弯，弹性形变越大，弓的弹性势能越大，故C正确； D．箭被射出说明力可以改变物体的运动状态，故D正确。 1.物质由于运动而具有的能叫做________，一切运动的物体都具有动能。动能的大小跟______和______有关，速度相同，物体的质量越大，动能就越大；质量相同，物体的速度越大，动能就越大。【答案】动能。质量  速度【解析】物质由于运动而具有的能叫做动能，一切运动的物体都具有动能。动能的大小跟质量和速度有关，速度相同，物体的质量越大，动能就越大；质量相同，物体的速度越大，动能就越大。2.物体由于被举高而具有的能叫做________势能。重力势能的大小与______和被举高的______有关，高度相同，物体的质量越大，重力势能就越大；质量相同，物体被举得越高，重力势能越大。【答案】重力。质量  高度。【解析】物体由于被举高而具有的能叫做重力势能。重力势能的大小与质量和被举高的高度有关，高度相同，物体的质量越大，重力势能就越大；质量相同，物体被举得越高，重力势能越大。3.下列物体具有动能的是（　　）A．静止不动的课桌   B．挂在树上的椰子C．拉长了的橡皮筋   D．正在行驶的汽车【答案】D．【解析】本题考点是动能和势能的概念．机械能包括动能和势能；物体由于运动而具有的能量叫动能；物体由于高度而具有的能量叫重力势能；物体发生弹性形变而具有的能量叫弹性势能．A．物体由于运动而具有的能量叫动能；静止的课桌不具有动能；故A错误；B．物体由于运动而具有的能量叫动能；挂在树上的椰子是静止的，不具有动能；故B错误；C．物体由于运动而具有的能量叫动能；拉长的橡皮筋不具有动能，具有弹性势能；故C错误；D．物体由于运动而具有的能量叫动能；正在行驶的汽车具有动能；故D正确．4.我国运动员吴敏霞与施廷懋在女子双人三米板跳水比赛中，勇夺金牌，她们在下落过程中，重力势能变　　，动能变　　．【答案】小；大【解析】动能的大小与物体的质量、速度有关；重力势能的大小与物体的质量、高度有关．跳水运动员下落过程中，质量不变，高度减小，所以重力势能变小；同时其速度变大，所以动能变大．一、选择题1.（2020·安徽）一人造地球卫星沿椭圆轨道运行，我们把卫星运行过程中离地球最近的一点叫近地点，最远的一点叫远地点（如图所示）。已知卫星在运行过程中机械能保持不变，那么A. 卫星在远地点的势能最大、动能为零B. 卫星在近地点的动能最大、势能为零C. 卫星从近地点向远地点运动过程中，势能增大，动能减小D. 卫星以近地点向远地点运动过程中，动能增大，势能减小【答案】C【解析】A．人造地球卫星在远地点时，卫星和地球的相对距离最大，速度最小，故人造地球卫星在远地点时势能最大，动能最小但不是零。故A不符合题意；B．人造地球卫星在近地点时，卫星和地球相对距离最小，速度最大，故人造地球卫星在近地点时动能最大，势能最小但不是零。故B不符合题意；CD．卫星从近地点到远地点运动过程中，高度增大，速度变小，重力势能增大，动能变小，动能转化为重力势能。故C符合题意，故D不符合题意。2．（2019福建省）踢毽子是一项有益的休育活动。如图，毽子某次被踢出后，竖直上升经过某一位置时，毽子的动能和重力势能分别为EK1和EP1下落经过同一位置时，毽子的动能和重力势能分别为EK2和EP2，则（　　）A．EK2＞EK1 B．EK2＜EK1 C．EP2＞EP1 D．EP2＞EP1【答案】B【解析】毽子某次被踢出后，竖直上升经过某一位置时，毽子的动能和重力势能分别为EK1和EP1；下落经过同一位置时，毽子的动能和重力势能分别为EK2和EP2，由于此时的高度是相同的，质量也相同，故重力势能是相同的，即EP1＝EP2；毽子在上升、下落的过程中，由于存在摩擦，机械能转化为内能，机械能减小，由于重力势能是相同的，则EK1＞EK2；故B正确，ACD错误。二、填空题3．（2019山东省东营）某汽车在平直公路上由于行驶速度过快，　   　能大，危害性就大，为防止意外，汽车不能超速行驶。乘客必须使用安全带，一旦发生碰撞，车身就停止运动，而乘客身体由于　   　会继续向前运动造成伤害。【答案】动；惯性。【解析】（1）汽车在平直公路上由于行驶速度过快，质量不变，速度很大，动能很大，危害性很大，所以要控制车速。（2）汽车在行驶过程中，乘客和汽车一起运动，一旦发生碰撞，车身就停止运动，而乘客身由于惯性保持原来的运动状态会继续向前运动，容易造成伤害，所以乘客必须要系好安全带。4.如图，两个质量不相等的实心铁球甲和乙（m甲＞m乙）相距S，在无限长的光滑水平面上以相同的速度向右运动（空气阻力不计）。则　　（选填“甲”或“乙”）球的动能大，　　（选填“甲”或“乙”）球的惯性大。随着时间的延长，甲球　  　（选填“可能”或“不可能”）撞上乙球。甲            乙【答案】甲；甲；不可能。【解析】动能的大小与物体的质量和速度有关。由题意可知，甲乙两球的速度相同，甲的质量大，所以甲的动能大；惯性的大小只与物体的质量有关，甲的质量大，所以甲球的惯性大。由于物体在光滑的水平面是以相同的速度运动，因此，甲乙之间的距离不会改变，两球不可能相撞。三、实验探究题5.（2020福建）用钢球、木块和带有斜槽的长木板，探究物体的动能跟哪些因素有关。(1)如图甲，让钢球从斜槽上的某一高度由______开始运动，撞击水平面上的木块。钢球撞击木块时具有的动能大小可通过木块移动的距离来反映；(2)如图乙，将钢球置于斜槽上更高的位置重复上述实验。实验表明，钢球质量一定时，从斜槽越高的位置开始运动，撞击木块的速度越大，钢球的动能越______；(3)探究动能跟质量的关系时，应选择让质量______的钢球从斜糟______高度的位置开始运动。（选填“相同”或“不同”）。【答案】  (1). 静止    (2). 大    (3). 不同     相同【解析】(1)实验中需要让钢球从斜槽上的某一高度由静止开始运动，撞击水平面上的木块，木块滑动越远，说明钢球的动能越大。(2)将钢球置于斜槽上更高的位置，运动到水平面的速度较大，木块移动的距离较远，钢球的动能较大，说明质量一定时，物体运动的速度越大，它的动能越大。(3)探究动能跟质量的关系，根据控制变量法，速度相同，物体的质量不同，让质量不同的钢球从斜槽的同一高度开始运动。6.（2019广东深圳）如图所示，甲图是探究“阻力对物体运动的影响”的实验装置，让同一小车从斜面上相同的高度由静止滑下，在粗糙程度不同的水平面上运动。乙图是探究“物体的动能跟哪些因素有关” 的实验装置，让同一钢球从斜面上不同的高度由静止滚下，碰到同一木块上。请回答：   （1）甲实验中，小车在水平面上运动时，在竖直方向上受到的力有________和________；在水平 方向上受到摩擦力，且摩擦力越小，小车的速度减小得越________。从而可以推理：如果运 动的物体不受力，它将________。    （2）乙实验中的研究对象是________（选填“钢球”或“木块”），实验目的是探究物体的动能大小与________的关系。    【答案】（1）重力；支持力；慢；做匀速直线运动（2）钢球；速度大小【解析】（1）甲实验中，小车在水平面上运动时，在竖直方向上受到的力有：竖直向下的重力和竖直向上的支持力；在水平 方向上受到摩擦力，且摩擦力越小，小车的速度减小得越慢。从而可以推理：如果运动的物体不受力，它将做匀速直线运动；（2）乙实验中的研究对象是钢球，而木块是反映钢球动能大小的；“同一钢球”的质量相等，“不同高度”使钢球的速度不同，因此探究的物体的动能与速度大小的关系。7.相关资料表明，大部分重大交通事故是因为汽车超载超速造成的。兴趣小组决定对超载超速问题进行一次模拟探究，经讨论后认为，可以用小球作为理想模型，代替汽车作为研究对象，如图，将小球从高度为h的同一斜面上由静止开始滚下，推动同一小木块向前移动一段距离s后停下，完成甲、乙、丙三次实验，其中h1=h3＞h2，mA=mB＜mC（1）把小球放在同一高度由静止开始沿斜面滚下是为了控制　　相同。（2）实验中超载超速带来的危害程度用　　表示；（3）研究超载带来的危害时，选择甲、乙、丙三次实验中的　  　进行比较；（4）为比较超载超速带来的危害程度，兴趣小组利用上述器材进行定量研究。得到数据如下表：小球质量/克高度/厘米木块滑动距离/厘米A10510B20518C30529D101038E101586请根据上表数据分析，货车超载20%与超速20%两者相比，潜在危害较大的是　　。【答案】（1）速度；（2）小木块移动的距离；（3）甲、丙；（3）超速20%。【解析】本实验中研究动能大小的决定因素时运用了控制变量法，反映动能多少时运用了转换法。从图中现象发现质量、速度的不同是此题的关键。实验中通过控制小球滚下的高度来控制小球滚下的速度；动能的大小通过木块被推动距离来表示；根据控制变量法来分析超载带来的危害；分析表格数据得出结论。（1）把小球放在同一高度由静止开始沿斜面滚下是为了控制小球到达斜面底端时的速度大小相等；（2）超载是指汽车的速度一定时，质量越大动能越大，将木块推动得越远，说明动能越大，故实验中超载超速带来的危害程度用木块被推动的距离来表示；（3）超载是指汽车的速度一定时，质量越大动能越大，将木块推动得越远，说明动能越大，故需要需要高度相同，质量不同的小球，图中甲丙符合要求；（4）表格中对应的实验数据可知速度对物体的动能影响更大，当超速20%发生交通事故时，由此造成的危害更严重。8.（2020湖北孝感）如图所示为“探究物体动能跟哪些因素有关”的装置示意图。
(1)原理：运动的钢球A碰上木块B后，能将B撞出一段距离s。在同样的水平面上，B被撞得越远，A对B做的功就越多，A的动能就越大，通过B被撞的远近来反映物体A动能大小的方法在物理学中属于____（选填“控制变量法”或“转换法”）。(2)步骤：①让同一钢球A分别从不同高度由静止开始滚下，高度h越高，钢球运动到水平面时速度越______，木块B被撞得越远；②改变钢球的质量，让不同的钢球从___ （选填 “同一”或“不同”）高度由静止开始滚下，质量越大的钢球将木块B撞得越远。(3)结论：通过多次实验表明，质量相同的物体，运动的速度越大，它的动能越大：运动速度相同的物体，质量越大，它的动能________。【答案】  (1) 转换法    (2) 大     同一    (3)越大【解析】(1)动能与距离是两个不同性质的物理量，物体A动能大小用木块B被撞的远近来反映，属于转换法。(2)钢球A在斜面上做的是加速运动，高度h越高，钢球A到达水平面时的速度越大。探究动能大小与物体质量的关系，应使用不同质量的钢球进行实验，控制不同钢球到达水平面时的速度相同，即控制不同钢球从同一斜面同一高度由静止释放，比较木块B被撞得距离远近。（3）动能大小与物体的运动速度和质量有关，运动速度相同的物体，质量越大，它的动能越大。