八年级下册第三节 机械能及其转化课时练习

10.3机械能及其转化同步练习鲁教版（五四制）初中物理八年级下册

一、单选题（本大题共10小题，共20.0分）

1. 如图所示的四种情景中，属于重力势能转化为动能的是

A. 甲图运动员把弯弓拉开将箭射出 B. 乙图跳伞运动员匀速下落
C. 丙图跳水运动员从空中下落 D. 丁图运动员骑自行车冲向坡顶

2. 如图所示，小球沿竖直轨道由静止开始从A处经B和C运动到D处的过程中，忽略空气阻力和摩擦力，仅有动能和势能互相转化，则

A. 小球在A处的动能等于在D处的动能
B. 小球在D处的机械能大于在A处的机械能
C. 小球在B处的机械能小于在C处的机械能
D. 小球在B处的机械能等于在C处的机械能
 

3. 蹦床运动是奥运会比赛项目之一。运动员比赛开始前直立在蹦床中央，比赛开始时快速下蹲并立即恢复直立被蹦床弹起，离开蹦床时成直立状态并一直保持，到达最高点后下落，到接触蹦床时又快速下蹲并立即恢复直立，再次被蹦床弹起，达到更高点。忽略空气阻力，下列说法正确的是

A. 在整个过程中，运动员机械能守恒
B. 在整个过程中，运动员机械能一直在增加
C. 从离开蹦床到下落接触蹦床的过程中，运动员机械能守恒
D. 从下落接触蹦床到离开蹦床的过程中，运动员机械能守恒
 

4. 关于机械能及其转化，下列说法中不正确的是

A. 冰壶从离开手到停下来的过程中，机械能转化为内能
B. 降落伞匀速下降的过程中，重力势能减小，动能不变
C. 只要物体的位置发生变化，物体的重力势能就一定会发生变化
D. 电梯匀速上升时，动能不变，重力势能增大，机械能增大

5. 如图所描述的情景中，没有动能转化为势能的是

A. 滑滑梯 B. 荡秋千
C. 跳水比赛 D. 空中大翻转

6. 如图，粗糙水平面AB与光滑斜面BC平滑连接，弹簧左端固定．小木块P被压缩的弹簧弹出并冲上斜面BC的过程中空气阻力忽略不计，下列说法正确的是

A. 在弹簧恢复原状的过程中，弹簧的弹性势能全部转化为小木块P的动能
B. 小木块P离开弹簧后在粗糙水平面AB上滑行时机械能守恒
C. 小木块P在斜面上向上运动时，动能减小，重力势能增大
D. 小木块P运动到最高点时处于平衡状态

7. 滑跃式起飞是一种航母舰载机的起飞方式．飞机跑道的前一部分是水平的，跑道尾段向上翘起．如图所示，飞行员驾驶舰载机从图示位置由静止开始一直加速直至离舰的过程中，下列说法正确的是

A. 飞行员的动能先增加后减小 B. 飞行员的机械能一直减小
C. 飞行员的机械能一直增大 D. 飞行员的机械能先不变后增大

8. 如图，弹簧下端悬挂一个实心小球，用手托住小球，小球静止在A点，此时弹簧处于自然长度．释放小球，小球向下运动到最低点不超过弹簧弹性限度小球从A点运动到B点的过程中，下列说法正确的是

A. 小球的重力势能一直在减小，动能一直在增大
B. 小球减小的重力势能全部转化为动能
C. 弹簧的弹性势能不断增大
D. 小球运动到B点时，重力势能最小，动能最大
 

9. 如图所示，质量为m的小球从静止下落，落在与A点等高、竖直放置且静止的轻弹簧上，到达与B点等高处时小球重力与弹簧的弹力大小相等，图中与C点等高处是小球到达的最低点不计空气阻力下列说法正确的是

A. 下落过程中，小球重力势能减小、动能增大，小球与弹簧机械能不守恒
B. 下落过程中，小球重力势能一直减小、动能先增大后减小，小球与弹簧机械能守恒
C. 到达C点等高处时，小球的动能为零，受到的重力大于弹簧的弹力
D. 从B点等高处到C点等高处，小球重力势能减小、动能增大，小球重力势能转化成弹簧的弹性势能

10. 如图所示的游乐、体育项目中，主要利用弹性势能与动能相互转化的是

A. 跳水比赛 B. 跳蹦床
C. 漂流 D. 滑滑梯

二、填空题（本大题共4小题，共8.0分）

11. 歼20是我国自主研制的先进的第5代战斗机，当它在空中匀速升空时机械能______选填“增加”、“减小”、“不变”，你这样分析的理由是______。
12. 2021年4月29日11时23分，搭载着我国空间站“天和”核心舱的“长征五号B”遥二运载火箭在海南文昌航天发射场发射升空。如图所示，火箭发射时，高温高压的燃气从尾部喷出，火箭获得上升的推力，这是利用了物体间力的作用是______的。在火箭加速升空的过程中，“天和”核心舱的机械能______选填“增大”、“减小”或“不变”。
13. 如图甲所示，踢键子是一项有益的传统健身活动，毽子被踢出，说明力改变了物体的______。踢毽子时，若在同一高度以相同的初速度分别沿竖直和斜向上方向将毽子踢出，如图乙所示，若忽略空气阻力，毽子上升到最高点时距离地面的高度分别为和，则______填“大于”、“等于”或“小于”。

14. 2020年6月23日，北斗三号最后一颗全球组网卫星在西昌卫星发射中心由“长征三号乙”运载火箭成功送至预定轨道，如图所示。在火箭加速上升时，其携带的卫星的机械能随之______选填“变大”、“变小”或“不变”。此时卫星受到的力______平衡力选填“是”或“不是”。

三、作图题（本大题共2小题，共4.0分）

15. 总长1为的橡皮筋端圊定在O点，另端悬挂个小钢球，将钢球从O点释放，运动到A点后开始向上返回，O和两点间距离为21，如图所示。请用所学知识分析并画出钢球从O点运动到A点的过程中，其动能随运动距离变化的大致关系图象，并作出说明。

16. NBA球星库里投篮后，篮球在空中的飞行轨迹如图1所示，忽略一切阻力。
    
    请在图1中画出篮球在点C时的受力示意图；

篮球运动到点B时的速度为v，如果此时受到的所有力突然消失，请在图1中用虚线画出此后篮球的运动轨迹；

请在图2中画出反映篮球离手后到落回地面之前没碰到任何物体，机械能E与篮球高度h大致的关系图。






 

四、实验探究题（本大题共2小题，共12.0分）

17. 在探究“动能和重力势能相互转化”的实验中，采用如图所示的实验装置。用细线把一个质量为m的小球悬挂起来，将小球从位置B拉到位置A，由静止释放小球，观察小球从的过程中的高度和速度的变化，并测出了小球在A、B、C三个位置时动能和重力势能的值，从而分析这一过程中动能和重力势能之间的转化，数据如表所示。

小球在图中的C位置，受到______个力的作用。
从实验中可以看出，小球从的过程中速度不断______，高度不断降低，这个过程中是______能逐渐转化为______能；在能量转化的过程中，机械能在逐渐减少，这主要是小球由于受到______造成的。
在实验中，如果换用质量为2m的小球，其他条件不变。那么，小球到达B位置时的机械能______质量为m的小球到达B位置时的机械能选填“大于”、“小于”或“等于”。

18. 在观察如图小球摆动时动能和势能转化的实验中，小明发现小球每摆一个来同的时间似乎都相同，于是他产生了猜想，小球来回摆动一次所用的时间t
    可能跟小球的质量m有关；
    可能跟绳子的长度L有关；
    可能跟小球移开的距离s有关。
    为验证自己的猜想，他在竖起的木板上画h方格，用瓶子代替小球，并在瓶内装大米来改变质量，则：

除图中所示的器材外还需要______，______。
在测出不同条件下，瓶子来同摆动一次所用的时间t后，得到表中的数据，则：为了研究t与L关系，需选择序号为______的数据进行分析；
通过分析表中的数据可以得出初步的结论：t与______无关______有关。均填字母
实验中发现，瓶子摆动一次所用的时间很难测准，请你帮他想个更准确的测量方法______。

五、计算题（本大题共2小题，共16.0分）

19. 随着智能科技的发展，深圳、武汉、郑州等许多城市对无人驾驶汽车都进行了试点运行。如图所示是一款纯电动无人驾驶小型公交车，空车质量为，它依靠激光雷达、摄像头以及5G网络等设备来实现自动驾驶。
    当空车沿上坡路段匀速行驶时，汽车的动能______，机械能______。均选填“变大”“变小”或“不变”
    空车停在水平路面上时，轮胎与地面的总接触面积为，则车对地面的压强为多少？
    已知空车行驶时牵引力的功率为30kw，测试道路长，空车匀速走完全程用时5min，则空车走完全程做的功是多少？所受阻力为多少？
    
    
    
    
    
    
     
20. 小明操控无人机竖直上升，无人机的速度时间图像如图乙，上面安装的摄录器材A质量为2kg。无人机在匀速上升阶段：
    
    对A做的功为______J，功率为______W，A的机械能______选填“增大”“不变”“减小”。
    若A上的一个小部件松脱，以地为参照物观察，松脱后的小部件______选填“无速度直接下落”“有速度直接下落”“先上升后下落”。
    
    
    
    
    
    
    
    

答案和解析

1.【答案】C
 

【解析】运动员把弓拉开将箭射出，是弹性势能转化为动能的过程；跳伞运动员匀速下落，质量不变，速度不变，动能不变，高度变小，重力势能减小，动能和重力势能之间没有转化；跳水运动员从空中下落，质量不变，速度增大，动能增大，高度减小，重力势能减小，此过程中，重力势能转化为动能；运动员骑自行车冲向坡顶，运动员和自行车的质量不变，速度减小，动能减小，高度增大，重力势能增大，此过程中，动能转化为重力势能。
 

2.【答案】D
 

【解析】根据题意，忽略空气阻力和摩擦，小球的机械能守恒，小球在运动过程中仅有动能和势能互相转化，所以小球在重力势能较大的地方其动能较小；由题图可知，小球在A处比在D处所处的位置高，具有的重力势能较大，所以小球在A处的动能小于在D处的动能，故A错误；在整个过程中没有能量的损耗，动能和势能的总和即机械能是不会减少的，小球在各处的机械能都是相等的，故B、C错误，D正确。故选D。
 

3.【答案】C
 

【解析】在整个过程中，运动员的机械能与蹦床的弹性势能相互转化，故运动员机械能不守恒，故ABD错误；从离开蹦床到下落接触蹦床的过程中，忽略空气阻力，运动员的机械能守恒，是其重力势能和动能的相互转化，故C正确。故选C。
 

4.【答案】C
 

【解析】冰壶从离开手到停下来的过程中，冰壶与冰面之间存在摩擦，冰壶克服摩擦力做功，机械能转化为内能，故A正确；降落伞匀速下降的过程中，速度不变，动能不变，高度减小，重力势能减小，故B正确；物体的位置发生变化，若物体的高度不变，只是水平方向的位置变化，则物体的重力势能不发生变化，故C错误；电梯匀速上升时，速度不变，动能不变，高度增加，重力势能增大，则机械能增大，故D正确。
 

5.【答案】A
 

【解析】略
 

6.【答案】C
 

【解析】略
 

7.【答案】C
 

【解析】略
 

8.【答案】C
 

【解析】略
 

9.【答案】B
 

【解析】略
 

10.【答案】B
 

【解析】略
 

11.【答案】增加  动能不变，由于质量不变，高度增大，重力势能增大
 

【解析】解：在空中匀速升空时，由于战斗机的动能不变，由于质量不变，高度增加，战斗机的重力势能增大，所以机械能增加。
故答案为：机械能；动能不变，由于质量不变，高度增大，重力势能增大。
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；物体由于被举高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。动能的大小与质量和速度有关，重力势能大小与质量和高度有关。
深入理解影响动能和重力势能的因素，是解答此题的关键。
 

12.【答案】相互  增大
 

【解析】解：火箭发射时，高温高压的燃气从尾部喷出，火箭对气体产生一个向下的力，气体对火箭产生一个向上的力，火箭获得上升的推力，这是利用了力的作用是相互的；
火箭加速离开地面的过程中，质量几乎不变，速度增大，动能增大；质量几乎不变，高度增大，重力势能增大；火箭的动能增大、重力势能增大，则火箭的机械能增大。
故答案为：相互；增大。
力是物体对物体的作用，物体间力的作用是相互的；
动能大小的影响因素：质量、速度。物体的质量越大、速度越大，物体的动能越大；重力势能大小的影响因素：质量、被举的高度，物体的质量越大、被举得越高，重力势能越大；动能和势能统称为机械能。
本题主要考查了力作用的相互性和机械能的影响因素，属于基础性题目。
 

13.【答案】运动状态  大于
 

【解析】解：毽子被踢出，毽子由静止变为运动，说明力改变了物体的运动状态；
根据机械能守恒定律可知，在同一高度以相同的初速度分别沿竖直和斜向上方向将毽子踢出，此时毽子的动能和重力势能相同，忽略空气阻力，斜向上踢出的毽子运动到最高点时，速度不为0，动能没有全部转化为重力势能，因此毽子上升到最高点时到地面的高度。
故答案为：运动状态；大于。
力的作用效果：力可以改变物体的运动状态；力可以改变物体的形状；
忽略空气阻力，毽子在运动的过程中，只有重力做功，机械能都守恒，由机械能守恒定律分析动能势能关系。
本题考查了力的作用效果、动能与重力势能的转化，只存在动能和重力势能相互转化时，机械能守恒，属于易错题。
 

14.【答案】变大  不是
 

【解析】解：在火箭携带卫星加速上升时，卫星的质量不变，速度变大，故动能变大；同时其高度增加，故重力势能增大；由于机械能等于动能与势能之和，故机械能也变大；
因为卫星加速上升，不是处于平衡状态，所以受到的不是平衡力。
故答案为：变大；不是。
动能与物体的质量和速度有关，物体的质量越大，速度越大，动能越大；重力势能与物体的质量和高度有关，物体的质量越大，高度越高，重力势能越大；机械能是动能和势能的总称；
静止或匀速直线运动状态是平衡状态，物体处于平衡状态是受到平衡力的作用。
本题考查机械能的变化和平衡力的知识，是对基础知识的考查。
 

15.【答案】解：橡皮筋长为l，小球从初始状态下降至l过程中，重力势能转化为动能，小球做加速运动，动能逐渐变大；
小球从l下降至2l应该分为两个阶段，前一个阶段弹力小于重力，小球仍然加速，后一个阶段弹力大于重力，小球开始减速，最后变为零，动能转化为橡皮筋的弹性势能，最后动能为零；
动能随运动距离变化的大致关系图象如下图。

 

【解析】小球下降过程，重力势能转化为动能的过程；小球拉动橡皮筋，小球动能转化为橡皮筋的弹性势能，动能逐渐变小，据此分析小球动能随移动距离变化并作图。
本题考查了动能和势能的转化过程分析以及动能随运动距离变化的关系图象的画法，弄清橡皮筋从l到2l过程的能量转化是关键。
 

16.【答案】

 

【解析】

【分析】
本题考查力的示意图的作法、牛顿第一定律的应用及机械能守恒相关知识，有一定的综合性。
篮球在空中的飞行，不计空气阻力，只受重力作用；
根据牛顿第一定律进行分析；
不计空气阻力，篮球在空中的飞行时机械能守恒。
【解答】
篮球在空中的飞行，不计空气阻力，只受重力作用，篮球在点C时的受力示意图如下图：
篮球运动到点B时的速度为v，如果此时受到的所有力突然消失，它将作匀速直线运动，篮球的运动轨迹如图：

不计空气阻力，篮球在空中的飞行时机械能守恒，不随高度变化而改变，机械能E与篮球高度h大致的关系图如下：
。  

17.【答案】2  增加  重力势  动  空气阻力  大于
 

【解析】解：小球在图中的C位置，受到重力、细绳对它的拉力，共两个力的作用。
小球从的过程中速度不断增加，高度不断降低，这个过程中是重力势能逐渐转化为动能；
在能量转化的过程中，由于受到空气阻力的作用，机械能在逐渐减少。
在实验中，如果换用质量为2m的小球，其他条件不变，那么，由于小球的质量与重力势能都与质量有关，小球开始时的重力势能大，所以到达B位置时的动能也大，即小球到达B位置时的机械能大于质量为1m的小球到达B位置时的机械能。
故答案为：；增加；重力势；动；空气阻力；大于。
对C点的小球进行受力分析可得出其受力情况；
动能的影响因素是质量和速度，重力势能的影响因素是质量和高度，二者可以相互转化。在转化时由于空气阻力，机械能总量减小；
根据动能与重力势能的影响因素可判断在同一位置时机械能的大小。
在探究“动能和重力势能相互转化”的实验中，要熟练掌握动能与重力势能的影响因素，会分析二者的相互转化，同时知道空气阻力对机械能的影响。
 

18.【答案】秒表  天平  3、6、7  m、s  L  测出摆动n次的时间t，则摆一次的时间为
 

【解析】解：除如图所示的器材外还需要测量时间的秒表和测量质量的天平。
研究t与l关系，必须保持质量不变，悬线长度不同，应选择序号为3、6、7。
当质量不同时，来回时间可能相同，当s不同时，来回时间可能相同，所以与m、s无关，当悬线长度不同时，来回时间一定不同，所以与L有关。
测出摆动n次的时间t，则摆一次的时间为。
故答案为：秒表；天平；、6、7；、s；L；测出摆动n次的时间t，则摆一次的时间为。
还需要测量质量和时间的仪器。
研究t与l关系，必须保持质量不变，悬线长度不同，根据以上条件从表中可以选取。
通过分析可以看出，当质量不同时，来回时间可能相同，当s不同时，来回时间可能相同，当悬线长度不同时，来回时间一定不同，从而得出结论。
我们可以测量瓶子摆动多次所用的时间，从而算出摆动一次的时间。
本题考查的是我们对于物理实验探究方法的掌握，我们学习物理，不仅仅时学习知识，更重要的是学习探究方法，这也是现在中考考查的一个侧重点，需要掌握。
 

19.【答案】不变  变大
 

【解析】解：当空车沿上坡路段匀速行驶时，汽车的质量不变，速度不变，高度变高，所以汽车的动能不变，重力势能变大，机械能变大；
空车对水平路面的压力等于其自身的重力，即，
空车对水平路面的压强：；
空车走完全程做的功：，
空车匀速走完全程，汽车受到的阻力等于牵引力：。
答：不变，变大；
车对地面的压强为；
汽车受到的阻力为。
动能的大小和质量、速度有关，质量越大、速度越大，动能越大；重力势能和质量、高度有关，质量越大、高度越高，重力势能越大，动能和重力势能都属于机械能；
空车对水平路面的压力等于其自身的重力，根据重力公式计算其重力，根据压强公式计算空车对水平路面的压强；
根据计算空车走完全程做的功，根据做功公式的变形计算汽车受到的牵引力，匀速行驶时，汽车受到的阻力等于牵引力。
本题考查重力公式、压强公式、功率公式、做功公式的灵活运用，综合性强。
 

20.【答案】800  40  增大  先上升后下落
 

【解析】解的重力为，因为匀速上升，所以对A的拉力为，
由图像可知，在内是匀速上升的，这段时间内通过的路程是，
对A所做的功为；
功率为；在A匀速上升的过程中，质量不变、速度不变、高度增加，所以动能不变，重力势能增加，所以机械能增大；
因为小部件和A一起向上运动，由向上运动的速度，当小部件松脱后由于惯性会继续向上运动，速度减小，减小到零后下降，所以先上升后下落。
故答案为：；40；增大；先上升后下落。
根据计算出匀速上升的距离，再根据即可计算出对A所做的功，根据功率计算公式计算功率，动能和势能总称为机械能；
物体具有惯性，即保持原来运动状态不变的性质。
本题考查功和功率的计算，机械能的变化及惯性，是综合性比较强的题目，难度适中。