教科版物理八年级下册易错题集训 12.2 机械能的转化（含答案解析）

12.2 机械能的转化

一、选择题

1．（2019•长沙）下列有关机械能及其转化的说法正确的是（　　）

A．弯弓射箭，箭的动能转化为弓的弹性势能 

B．拦河大坝使上游的水位升高，提高了水的重力势能 

C．蹦床运动员从高处落下，其动能转化为重力势能 

D．人造卫星从近地点飞向远地点时势能减小，动能增大

解：A、弯弓射箭，弓的弹性势能转化为箭的动能，故A错误；

B、拦河大坝使上游的水位升高，水量增大，提高了水的重力势能，故B正确；

C、蹦床运动员从高处落下，其重力势能转化为动能，故C错误；

D、人造卫星从近地点飞向远地点时，速度减小，相对高度增加，则动能减小，势能增大，故D错误。

答案：B。

2．（2020•广西）伽利略认为：一个金属小球从光滑斜面的某一高度处静止滚下，由于不受阻力，没有能量损耗，那么它必定到达另一光滑斜面的同一高度，如果把斜面放平缓一些，也会出现同样的情况。其模拟实验如图所示，则下列说法中正确的是（　　）

A．小球在运动过程中只受重力作用 

B．在滚下斜面的过程中，小球的动能转化为重力势能，机械能减少 

C．另一斜面越平缓，小球在它上面运动的距离越小 

D．如果另一斜面变成水平面，则小球达不到同样的高度而会永远运动下去

解：

A．小球在运动过程中除受到重力作用外，还受到支持力的作用，故A错误；

B．在滚下斜面的过程中，小球的质量不变，高度变小，速度变大，则重力势能变小，动能变大，重力势能转化为动能；小球运动时不受阻力，其机械能是守恒的，故B错误；

C．因为小球在运动过程中机械能守恒，所以，另一斜面越平缓，小球在它上面运动的距离越大，故C错误；

D．如果斜面变成水平面，水平面光滑，不受阻力，则小球会做匀速直线运动，永远运动下去，故D正确。

答案：D。

3．（2020•鄂尔多斯）蹦床运动逐渐进入了大众生活。下列有关对蹦床者的分析，正确的是（　　）

A．下落到与蹦床接触的瞬间时，动能最大 

B．被蹦床弹起的过程中，弹性势能转化为重力势能 

C．从接触蹦床到下落至最低处的过程中，弹性势能转化为动能 

D．在空中上升过程中，动能转化为重力势能

解：A、刚与蹦床接触时，运动员受到合力向下，速度增大，当重力和弹力相等，合力为零时，速度最大，动能最大，故A错误；

B、运动员被蹦床弹起的过程中，小孩离开蹦床前，动能增大，蹦床的弹性势能减小，是弹性势能转化为动能；离开蹦床后，小孩的重力势能增大，动能减小，动能转化为重力势能，故B错误；

C、运动员从接触蹦床到下落到最低处的过程中，速度最终减小为0，动能减小，同时高度变小，重力势能变小，蹦床的弹性形变变大，弹性势能增大，是动能和重力势能转化为弹性势能，故C错误；

D、运动员在空中上升的过程中，质量不变，速度变小，动能减小，同时其高度变大，重力势能增大，所以动能转化为重力势能，故D正确。

答案：D。

4．（2020•南通）在“探究纸锥下落的快慢”的活动中，将纸锥从高处释放。若纸锥竖直下落时，受到的空气阻力随下落速度的增大而增大，则纸锥在空中竖直下落过程中，下列情形可能的是（　　）

A．速度先增大后不变 B．速度先增大后减小 

C．动能转化为重力势能 D．机械能先增大后减小

解：由题意，纸锥下落过程中受到空气阻力随下落速度的增大而增大。由于受到阻力作用，纸锥的机械能减小；纸锥开始下落时，重力大于空气的阻力，加速下落，动能增大，重力势能减小，重力势能转化为动能和内能；随阻力逐渐增大，当增大到等于其重力时，匀速竖直下落。所以纸锥的速度先增大后不变。故A正确、BCD错误。

答案：A。

5．（2020•舟山）乒乓球发球机在同一高度以相同的初速度朝不同方向分别发出a、b、c三个球，若不计空气阻力，则落到水平桌面时三者的速度大小关系是（　　）

A．va＞vb＞vc B．vb＞vc＞va C．va＞vc＞vb D．va＝vb＝vc

解：乒乓球发球机在同一高度以相同的初速度朝不同方向分别发出a、b、c三个球，由于高度和速度都相同，则机械能是相同的；不计空气阻力，三个小球的机械能是守恒的，所以三个小球到达桌面时的机械能相同，由于高度相同，重力势能相同，则动能相同，速度相同。

答案：D。

6．（2020•阜新）如图是网球运动员挥拍击球的瞬间，下列说法正确的是（　　）

A．网球在下落的过程中，重力势能转化为动能 

B．网球在空中运动的过程中，受到平衡力的作用 

C．球拍的网面凹陷，说明力可以改变物体的运动状态 

D．网球在惯性的作用下，向前运动

解：A、网球下落时，速度增大，动能增大，高度减小，重力势能减小，重力势能转化成动能，故A正确；

B、网球在空中飞行过程中速度和方向都发生变化，所以不是受到平衡力的作用，故B错误；

C、球拍的网面凹陷，说明力可以改变物体的形状，故C错误；

D、网球由于惯性向前运动，惯性不是力，不能说惯性的作用，故D错误。

答案：A。

7．（2020•荆州）如图所示，在一个罐子的盖和底各开两个小洞。将小铁块用细绳绑在橡皮筋的中部穿入罐中，橡皮筋两端穿过小洞用竹签固定。做好后将它从不太陡的斜面滚到水平面。下列说法正确的是（　　）

A．罐子从斜面滚下，重力势能只转化为动能 

B．罐子从斜面滚下的过程中，只有动能和弹性势能的相互转化 

C．因为能量之间可以相互转化，所以罐子滚下后可能再次滚上斜面 

D．如果水平面是光滑的，则罐子会一直滚动下去

解：

AB、罐子从不太陡的斜面上滚下，罐子的高度减小，重力势能减小，速度变大，动能变大，同时橡皮筋发生弹性形变，弹性势能变大，在运动过程中，由于存在摩擦力，一部分机械能会转化为内能，即重力势能转化为动能、弹性势能、内能，故AB错误；

C、罐子滚下后，由于橡皮筋具有弹性势能，橡皮筋的弹性势能会转化为罐子的动能，使的罐子沿斜面向上运动，所以可以能滚上斜面，故C正确；

D、水平面光滑，罐子在水平面上滚动时，罐子的动能会转化为橡皮筋的弹性势能，所以不会一直滚下去，故D错误。

答案：C。

8．（2019•抚顺）如图所示为跳水运动员踏板起跳时的情景。下列说法正确的是（　　）

A．运动员对跳板的压力与跳板对运动员的支持力是相互作用力 

B．运动员被跳板弹起的过程中动能转化为弹性势能 

C．运动员离开跳板上升的过程中，其动能增加 

D．运动员在空中下落过程中没有力对其做功

解：

A、运动员对跳板的压力和跳板对运动员的支持力，大小相等、方向相反、作用在同一直线上，作用在不同物体上，因此二力是一对相互作用力，故A正确；

B、运动员被跳板弹起的过程中，弯曲跳板的弹性势能转化为运动员的动能和重力势能，故B错误；

C、运动员离开跳板上升的过程中，速度减小，高度增大，所以其动能减小，势能增加，故C错误；

D、运动员在空中下落过程中受到重力作用，并且在重力的方向上移动距离，重力做了功，故D错误；

答案：A。

9．（2020•大庆）如图所示，一物块沿固定不动的斜面匀速下滑，则下列说法中正确的是（　　）

A．物块可能受两个力作用 

B．物块对斜面的压力和斜面对物块的支持力是对平衡力 

C．物块的机械能减小 

D．物块的重力势能转化为动能

解：

A、物块沿固定不动的斜面匀速下滑，物块受到沿斜面向上的摩擦力，故物体一定受重力、支持力和摩擦力的作用，故A错误；

B、物块对斜面的压力和斜面对物块的支持力没有作用在同一个物体上，不是一对平衡力，故B错误；

CD、物块匀速下滑，动能不变，高度减小，重力势能减小，机械能减小，由于动能不变，所以不是动能和势能的转化，故D错误，C正确。

答案：C。

10．（2020•黄冈）避险车道是在长且陡的下坡路段，行车道外侧增设的供刹车失灵车辆驶离正线并安全减速的专用车道。如图所示是上坡型避险车道，避险车道上铺有很多小石子，车道尽头有废旧轮胎或防撞墙。下列分析错误的是（　　）

A．小石子可以增大失控车辆与避险车道之间的摩擦力 

B．失控车辆在避险车道向上运动速度减小时，动能减少 

C．失控车辆撞击废旧轮胎时，将动能转化成重力势能 

D．在避险车道上停下来的失控车辆仍具有惯性

解：

A、小石子表面较粗糙，在压力不变的情况下，可以增大失控车辆与避险车道之间的摩擦力，故A正确；

B、失控车辆在避险车道向上运动速度减小时，质量不变，所以动能减少，故B正确；

C、失控车辆撞击废旧轮胎时，轮胎会发生弹性形变，具有弹性势能，即将动能转化成弹性势能，故C错误；

D、任何物体在任何情况下都有惯性，在避险车道上停下来的失控车辆仍具有惯性，故D正确。

答案：C。

11．（2019•永州）如图，用轻质细线的一端拴住一个实心铁球，另一端固定在O点做成了一个摆。铁球从A点静止释放经过最低点B，摆至C点的过程，下列说法正确的是（　　）

A．在C点铁球的动能最大 

B．在B点铁球的势能最大 

C．从A点摆至B点的过程，铁球的势能转化为动能 

D．从B点摆至C点的过程，铁球的速度越来越快

解：

A、在C点是右侧的最高点，则动能最小，重力势能最大，故A错误；

B、铁球在最低点B，运动速度最快，则动能最大、重力势能最小；故B错误；

C、从A点摆至B点的过程中，铁球的质量不变、高度减小、速度增大，所以重力势能减小，动能增大，在此过程中重力势能转化为动能；故C正确；

D、从B点摆至C点的过程中，铁球的质量不变、高度增大、速度减小，则铁球的速度越来越慢，故D错误。

答案：C。

12．（2019•深圳）如图，弧形轨道ab段光滑，bc段粗糙，小球从a点经最低点b运动至c点。下列分析正确的是（　　）

A．从a到b的过程中，小球动能转化为重力势能 

B．经过b点时，小球动能最大 

C．从b到c的过程中，小球动能增大 

D．从a到c的过程中，小球机械能守恒

解：A、从a到b的过程中，小球质量不变，高度降低，速度变大，故重力势能减少，动能增大，属于重力势能转化为动能，故A错误；

 B、小球从a运动到b动能增大；从b运动到c动能减小，则在b点处小球动能最大，故B正确；

C、小球从b到c的过程中，高度增加，同时克服摩擦力做功，速度减小，则小球的动能减小，故C错误；

D、bc段弧形轨道粗糙，因此小球在bc段运动时会克服摩擦力做功，会有一部分机械能转化为内能，则机械能会减小，故D错误；

答案：B。

13．（2019•泰安）如图所示，粗糙程度相同的斜面与水平面在a点相连，弹簧左端固定在竖直墙壁上，弹簧处于自由状态时右端在b点，小物块从斜面的c点由静止自由滑下，与弹簧碰撞后又返回到斜面上，最高到达d点。下列说法正确的是（　　）

A．弹簧被压缩到最短时，弹性势能最小 

B．小物块从c向a运动的过程中，重力势能减小 

C．小物块从b向a运动的过程中，动能增加 

D．小物块在整个运动过程中，机械能守恒

解：

A、弹簧被压缩到最短时，其形变程度最大，所以弹簧的弹性势能最大，故A错误；

B、小物块从c向a运动的过程中，质量不变，高度减小，重力势能减小，故B正确；

C、小物块从b向a运动的过程中，物块不再受到弹力，由于受到摩擦力的作用，其速度会逐渐减小，所以其动能会减小，故C错误；

D、小物块在整个运动过程中，由于摩擦力的作用，其机械能总量会减少，即机械能不守恒，故D错误。

答案：B。

14．（2019•南通）如图，轻质弹簧竖直放置，下端固定于地面，上端位于O点时弹簧恰好不发生形变。现将一小球放在弹簧上端，再用力向下把小球压至图中A位置后由静止释放，小球将竖直向上运动并脱离弹簧，不计空气阻力，则小球（　　）

A．运动至最高点时，受平衡力作用 

B．被释放瞬间，所受重力大于弹簧弹力 

C．从A点向上运动过程中，速度先增大后减小 

D．从O点向上运动过程中，重力势能转化为动能

解：A、不计空气阻力，小球在最高点时只受重力作用，不是平衡状态，故A错误；

B、小球被释放后沿竖直方向加速向上运动，故释放瞬间，所受重力小于弹簧弹力。故B错误；

C、不计空气阻力，小球在从A点向上运动到O点的过程中，受到两个力的作用，一个是竖直向下的重力，一个是竖直向上的弹力，开始向上运动时，弹力大于重力，小球所受合力方向向上，速度不断增大；当弹力小于重力时，其所受合力方向向下，速度不断变小。当离开O点后，小球只受重力作用，力的方向与小球运动方向相反，速度继续减小。故其速度先增大后减小，故C正确；

D、从O点向上运动过程中，小球的质量不变，速度变小，同时高度升高，故动能减小，重力势能增加，所以动能转化为重力势能。故D错误。

答案：C。

二、填空题

15．（2020•莱芜区）如图所示为掉在地上的弹性小球在地面上弹跳的频闪照片。弹性小球从A点运动到B点的过程中，它的　重力势能　转化为动能；弹性小球在B点的机械能　大于　（选填“大于”“小于”或“等于”）它在C点的机械能。

解：

弹性小球从A点运动到B点的过程中，质量不变，高度变小，其重力势能变小，同时速度变大，则动能变大，所以该过程中重力势能转化为动能；

由图知，小球弹跳的高度越来越低，说明小球撞击地面时小球的机械能转化为地面和小球的内能，则小球机械能逐渐减小，且B点在C点之前，所以弹性小球在B点的机械能大于它在C点的机械能。

答案：重力势能；大于。

16．（2020•丹东）如图，滚摆下降过程中，滚摆的　重力势　能转化为　动　能。滚摆上下往复运动过程中，其每次上升所能达到的高度越来越低，滚摆在运动过程中的机械能　减少　（选填“增加”、“减少”或“不变”）。

解：滚摆在下降过程中，高度逐渐减小，重力势能减小，速度越来越大，动能增大，滚摆的重力势能转化为动能。

滚摆上下往复运动过程中，要克服阻力做功，部分机械能转化为内能，故总的机械能减少。

答案：重力势；动；减少。

17．（2021•禅城区一模）如题图所示，小吴用滑雪板滑雪，从高点C处由静止滑下，经过B点到达最低点，然后到达另一侧与B点等高的点A时刚好速度为零。由C到B点过程中，　重力势　能转化为动能，　O　点的动能最大，从最低点O到A点的过程中，机械能的总量　变小　（选填“变大”、“变小“或“不变“）。

解：

小吴和滑雪板从C点到B点的过程中，质量不变，高度变小，速度变大，故小吴和滑雪板的重力势能变小，动能变大，则该过程中重力势能转化为动能；

小吴和滑雪板到达O点时速度达到最大值，其动能最大；

从最低点O到A点的过程中，由于接触面是粗糙的，所以小吴和滑雪板在运动过程中受摩擦力的作用，需要克服摩擦做功，一部分机械能转化为内能，故小吴和滑雪板的机械能变小。

答案：重力势；O；变小。

18．（2021•利辛县一模）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　弹性势能　。

解：小球从b运动到c时，弹簧被拉伸，小球的动能逐渐转化为弹簧的弹性势能。

答案：弹性势能。

三、实验探究题
19．（2020•红桥区二模）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　铁钉陷入沙子深度　反映。

（2）验证猜想一可选择　①②　两幅图，得出的结论是　当物体所处高度相同时，物体质量越大，重力势能越大　。

（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　当物体所处高度和质量相同时，重力势能与物体密度无关　。

解：（1）根据转换法，通过铁钉陷入沙面的深度来反映重力势能的大小；

（2）研究物体的重力势能大小与物体质量有关，要控制物体所处高度相同，而铁块的质量不同，可选择①②两幅图，因mA＜mB，且B铁钉陷入沙面的深度更大，故得出的结论是：当物体所处高度相同时，物体质量越大，重力势能越大；

（3）①为验证猜想三，即重力势能大小与物体密度有关，要控制物体质量和物体所处高度相同，选用质量相同而密度不同的铜块和铝块，使物体处于同一高度，表格设计如下所示：

②通过实验得出的结论是：当物体所处高度和质量相同时，重力势能与物体密度无关。

答案：（1）铁钉陷入沙子深度；

（2）①②； 当物体所处高度相同时，物体质量越大，重力势能越大；

（3）①如上表所示；

②当物体所处高度和质量相同时，重力势能与物体密度无关。

20．（2019•惠阳区二模）如图所示，小球在不同场景做不同物理运动。请你根据所给条件回答以下问题。

（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v0，此过程　重力势　能转化成　动　能，关系式mgh＝mv2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　2　m/s。（g＝10m/s2）

（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，在水平方向做匀速直线运动，则水平方向的距离公式为　x＝v0t　（用图中字母符号表示），在竖直方向下落得高度y＝gt2，则y与t2的关系可用丙图中的图线　    　表示。

解：（1）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，此过程中小球的质量不变，高度变小，速度变大，故重力势能变小，动能变大，所以重力势能转化为动能；

因为质量为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，过程中机械能守恒，

所以，mgh＝mv2，

将h＝0.2m，g＝10m/s2代入，解得，v＝2m/s；

（2）由y＝gt2知，下落高度y与水平移动距离x的2次方成正比，由此可以判断曲线为b；

答案：（1）重力势；动；2；（2）x＝v0t；b。

四、计算题

21．（2019•南充一模）物体由于运动而具有的能叫作动能，动能可用Ek表示，物体的动能Ek与物体的质量m、速度υ的关系为Ek＝mv2；物体由于被举高而具有的能叫作重力势能，势能可用Ep表示，物体的重力势能Ep与物体的质量m、高度h的关系为Ep＝mgh．如图所示，一质量为2kg的小球从距离斜面顶端0.2m处由静止沿斜面下滑到底端。求：

（1）小球下滑前具有的重力势能是多少？

（2）若不计摩擦和空气的阻力，小球在下滑的过程中通过重力做功将小球具有的重力势能全部转化为动能，则小球到达斜面底部时的速度为多少？

解：（1）小球在斜面顶端的重力势能：

Ep＝mgh＝2kg×10N/kg×0.2m＝4J；

（2）小球与接触面的摩擦力忽略不计，其重力势能全部转化为动能，

则Ep＝Ek＝mv2，即4J＝×2kg×v2

解得v＝2m/s；

答：（1）小球在斜面顶端的重力势能为4J；

（2）小球刚到达斜面底端的速度为2m/s。

22．（2019•全椒县一模）已知物体的重力势能表达式为EP＝mgh，动能表达式为Ek＝mv2，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。

解：

（1）运动员在A点处的重力势能：

Ep＝mgH＝70kg×10N/kg×20m＝1.4×104J；

（2）运动员从A到B的过程中，速度变大，高度变小，故动能变大，重力势能变小，重力势能转化为动能，

不计摩擦和空气阻力，从A到B的过程中运动员的机械能守恒，则B处的动能等于A处的重力势能，

故有：mvB2＝mgH，

则运动员经过B点时的速度：vB＝＝＝20m/s。

（3）不计摩擦和空气阻力，运动员在运动过程中机械能守恒，由于A点的高度大于C点的高度，所以，运动员在A点的重力势能大于在C点的重力势能，则运动员在C点还应具有动能，即运动员在C点的速度不为零。

答：（1）运动员在A点处的重力势能为1.4×104J。

（2）运动员经过B点时的速度为20m/s。

（3）不为零；不计摩擦和空气阻力，运动员在运动过程中机械能守恒，由于A点的高度大于C点的高度，所以，运动员在A点的重力势能大于在C点的重力势能，则运动员在C点还应具有动能，即运动员在C点的速度不为零。