11.4 机械能及其转化 2024—2025学年人教版八年级下册物理

2024—2025学年八年级下册物理人教版11.4 机械能及其转化 一、单选题 1．如图所示，摆球从A位置摆动到B位置的过程中，忽略空气阻力，以下说法中正确的是（　　） A．从A位置摆动到位置的过程中，摆球的重力对摆球做功，摆球的重力势能转化为动能 B．从A位置摆动到B位置的过程中，摆球的机械能先变大后变小 C．从A位置摆动到位置的过程中，摆球的重力和细绳的拉力均对摆球做功 D．从位置摆动到B位置的过程中，摆球的动能转化为重力势能，机械能变小 2．避险车道是在长且陡的下坡路段旁，修建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。避险车道上铺有很多小石子，车道尽头有固定的废旧轮胎或防撞墙。对于避险车道及使用，下列相关说法中正确的是（    ） A．失控车辆在避险车道上受重力与摩擦力作用改变运动状态 B．粗糙的小石子可以增大失控车辆与避险车道之间的摩擦力 C．失控车辆沿避险车道上行，重力势能增大，机械能不变 D．失控车辆撞击废旧轮胎时，将动能转化成重力势能 3．如图所示，用不可伸长的轻质细线和轻质弹簧分别吊质量相同的小球A、B，将两球拉开使细线与弹簧都在水平方向上，且高度相同，此时弹簧处于原长状态，而后由静止放开A、B两球，两球在运动中空气阻力不计，到最低点时两球在同一水平面上，关于两球在最低点时速度的大小正确的是（　　） A．A球的速度大 B．B球的速度大 C．A、B球的速度大小相等 D．无法判定 4．如图所示小球以某速度从M点开始沿粗糙轨道MOP运动，经P点离开轨道，上升至最高点N，又下落经过Q点．N位于P、Q之间，O、P、Q处在同一水平高度，不计空气阻力，下列说法正确的是（　　）    A．小球经过O、P两点时动能相等 B．小球到达最高点N时速度一定为零 C．小球到达的最高点N可能高于M点 D．小球经过N点时的机械能大于经过Q点时的机械能 5．如图所示，木板可绕固定的水平轴O转动。木板从水平位置OA缓慢地转到OB位置，木板上的物块始终相对于木板静止。在这一过程中，物块的机械能增加了2J。用F1表示物块受到的支持力，用F2表示物块受到的摩擦力，在这一过程中，下列说法中正确的是（　　）    ①F1对物块不做功，F2对物块做功为2J； ②F1对物块做功为2J，F2对物块不做功； ③F1和F2对物块所做的总功为2J； ④该物体机械能守恒。 A．①④ B．①③ C．②③ D．②④ 6．如图，同一小球在同一高度以相同速度向三个不同方向抛出（不计空气阻力和摩擦），设小球刚落地时的速度分别为v1、v2、v3，则：（ ） A．v1＞v2＞v3 B．v1＜v2＜v3 C．v1=v2=3 D．无法确定 7．游乐场中的翻滚过山车是一种惊险、刺激的游戏，如图所示是翻滚过山车的简化模型，图中B点为最低点，C点为轨道弧形部分的最高点。翻滚过山车在运动过程中。下列说法不正确的是（　　） ①运动到B点时，动能最大； ②运动到C点时，重力势能最大； ③从B点到C点，重力势能减小，动能增大； ④从A点到B点，重力势能增大，动能减小。 A．只有①③ B．只有②④ C．只有②③④ D．只有①③④ 8．如图所示，在一个罐子的盖和底各开两个小洞，将一个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，做好后用力推，使它沿水平地面滚出，观察到的现象是（　　） A．罐子滚动不远便很快停止运动 B．罐子滚出一段距离后又滚回原处停止运动 C．罐子一直在水平地面上来回滚动 D．罐子在水平地面上来回滚动，直到停止运动 9．下列关于如图所示各种现象的说法正确的（　　） A．图甲中，自行车运动员在爬坡过程中，重力势能增加动能也增加 B．图乙中，火箭加速升空机械能不变 C．图丁中跳伞运动员在空中匀速降落过程中，动能减小 D．图丙中，跳水运动员加速下落过程中，重力势能转化为动能 10．小球竖直向上运动并落回地面的过程中，先后经过A、B两点。小球在这两点的动能和重力势能如图所示，则小球在B点的（　　） A．动能等于在A点的 B．机械能大于在A点的 C．速度比在A点的大 D．离地高度比在A点的高 11．小球从A点静止释放沿着轨道经过B点运动到C点，然后离开轨道，在空中运动的轨迹如图所示，最高点为D点。已知小球在B点的速度大于C点，不计空气阻力。下列说法正确的是（　　）    A．小球在B、C两点动能相等 B．小球在B、C两点机械能相等 C．小球在A、D两点动能相等 D．小球在C、E两点机械能相等 12．2月6日，在2024年多哈游泳世锦赛女子十米跳台决赛中，中国选手全红婵发挥完美，夺得冠军，也拿下了她跳水生涯的金牌大满贯。图示为其参加比赛时的分解动作示意图。不考虑空气阻力，下列对全红婵的分析正确的是（　　） A．到达最高点时，速度为零，处于平衡状态 B．从最高点到入水前的过程中，动能转化为重力势能 C．从最高点到入水前的过程中，因为速度越来越大，所以惯性变大 D．运动员起跳前，站立在跳台上时，运动员的重力和跳台的支持力是一对平衡力 13．如图所示，小球由静止开始沿光滑的斜面下滑，经过A、C两位置时具有相同的（　　） A．速度 B．重力势能 C．动能 D．机械能 14．如图所示是高速公路上的避险车道，常设在长陡下坡路段外侧。当高速行驶的汽车出现刹车失灵时，可通过进入粗糙的避险车道快速降低车速直至停止。下列关于刹车失灵的车在避险车道运动时的描述正确的是（　　）    A．动能减小，势能增大，机械能不变 B．动能减小，势能增大，机械能减小 C．动能增大，势能减小，机械能减小 D．动能增大，势能增大，机械能减小 15．如图所示，小球从左端由静止释放，在左右摆动过程中，不计空气阻力，则（　　） A．从最高点运动到最低点的过程，一部分重力势能转化为动能 B．从最低点运动到最高点的过程，一部分动能转化为重力势能 C．左侧最高点的高度大于右侧最高点的高度 D．左侧最高点的高度等于右侧最高点的高度 二、填空题 16．如图是商场的自动扶梯，它的部分几何尺寸如图所示，重力为500N的小华站在该扶梯上从商场一楼到二楼，已知扶梯以1m/s的速度匀速上行，则扶梯的支持力对小华做功的功率是 W，上行过程中小华的机械能将 （选填“变大”“变小”或“不变”）。 17．火箭加速升空过程中，对于火箭搭载的卫星来说，动能 ，重力势能 ，卫星的机械能是由火箭燃料的 能转化而来的． 18．如图为某商场内的自动扶梯，若小明同学站在以1m/s速度匀速向上运行的自动扶梯上，通过10m的路程，需 s，运行过程中他的动能将 ，机械能将 .（后两空选填“增加”、“不变”或“减少”）. 19．返回地球的宇宙飞船为了保护舱内仪器和宇航员，在靠近地面时要打开降落伞进行减速，在竖直减速下落过程中，宇宙飞船的动能 ，机械能 （选填“增大”、“减小”或“不变”）。 三、计算题 20．作为用于森林灭火、水上/海上救援的大型水陆两栖飞机，AG600飞机系国家航空重大工程研制项目，是首次按照中国民航规章要求研制的大型特种用途民用飞机，为海路航行提供了最快速有效的支援与安全保障。它的最大飞行速度为560km/h，最大航程为4500km，巡航速度（经济、节油的飞行速度）为500km/h。某次起飞前，飞机静止在水平跑道上，总质量为51t，轮胎与跑道的总接触面积为0.6m2。（ρ水=1.0×103kg/m3，g取10N/kg） （1）起飞后，飞机在空中直线飞行1960km，所需要的最短时间是多少？ （2）飞机静止在跑道上时对跑道的压强是多少？ （3）某次飞机到达目的地降落后，漂浮在水面上，排开水的体积为48m3，此时飞机受到的浮力是多少？ （4）若飞机执行森林灭火任务时，在火点上空沿水平方向匀速直线飞过，并打开水仓洒水，此过程中飞机的机械能如何变化？ 21．如图所示，在细绳的一端拴一个小球，绳子的另一端固定在悬挂点上，做成一个单摆。小球重力为，长为，小球自然下垂于位置。小球受到一个水平向左且大小变化的拉力的作用，把小球缓慢地从A点拉至点过程中，测得运动时间为，小球上升高度为，与的夹角为（不计空气等阻力），在这个过程中，求： （1）小球克服重力做的功； （2）小球所受拉力做功； （3）小球所受拉力做功的功率。 试卷第1页，共3页 试卷第1页，共3页 学科网（北京）股份有限公司 参考答案： 题号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 答案 A B A C C C C D D C 题号 11 12 13 14 15 答案 D D D B D 1．A 【详解】AC．从A位置摆动到位置的过程中，摆球的质量不变，高度减小，重力势能减小，速度变大，动能变小，故摆球的重力势能转化为动能，而在此过程中，细绳的拉力始终与小球的运动方向垂直，故拉力不做功，摆球在重力的方向上通过了一段距离，故摆球的重力对摆球做了功，故A正确，C错误； B．从A位置摆动到B位置的过程中，由于不计空气阻力，摆球的机械能守恒，保持不变，故B错误； D．从位置摆动到B位置的过程中，质量不变，高度增大，重力势能增大，速度变小，动能变小，故摆球的动能转化为重力势能，由于不计空气阻力，摆球的机械能守恒，保持不变，故D错误。 故选A。 2．B 【详解】A．失控车辆在避险车道上受牵引力、重力、摩擦力作用改变运动状态，故A错误； B．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B正确； C．失控车辆上冲时，质量不变，高度增加，重力势能增加，同时会受到摩擦力，克服摩擦做功，一部分机械能转化为内能，机械能减小，故C错误； D．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，废旧轮胎发生了弹性形变，具有弹性势能，所以动能转化为了弹性势能，故D错误。 故选B。 3．A 【详解】A、B两个小球质量相同，且刚开始的高度也相同，即最开始时两者具有相同的重力势能，运动过程中不计空气阻力，即两个小球的运动过程机械能守恒。对于A小球来说，整个过程中重力势能全部转化为小球的动能；对于小球B，重力势能在转化为动能的同时，还有一部分转化为了弹性势能，所以到达最低点时，A的动能是大于B的动能的，即A球在最低点的速度大，故A正确，BCD错误。 故选A。 4．C 【详解】A．由于球以某速度从M点沿粗糙轨道开始运动，在轨道上运动过程中要克服摩擦阻力做功，有部分机械能转化为内能，因此球到达P点的机械能一定小于在O点的机械能，O、P处在同一水平高度，球的重力势能相等，则球在P点的动能一定小于在O点的动能，故A错误； B．球以某速度从M点沿粗糙轨道开始运动，球在M点既有动能又有重力势能，球上升至最高点N时，仍水平方向飞行，也既有动能又有重力势能，故B错误； C．球在轨道上运动过程中要克服摩擦阻力做功，有部分机械能转化为内能，球在N点的机械能一定小于在M点的机械能，但由于球在M、N点的动能大小不确定，因此球在M、N两点的重力势能大小也不确定，即N点重力势能有可能比M点重力势能大，则最高点N与M点对比，N点可能M高，故C正确； D．忽略空气阻力，球从N点到Q点机械能守恒，因此球在N点的机械能等于Q点的机械能，故D错误。 故选C。 5．C 【详解】由受力分析知，支持力F1的方向是垂直于木板向上的，物体运动方向也是向上的，所以支持力F1对物体做功；摩擦力F2方向是沿斜面向上的，摩擦力的方向始终和速度方向垂直，所以摩擦力不做功。机械能增加2J，即支持力F1对物块做功2J，机械能不守恒，所以②③正确，故C正确，ABD错误。 故选C。 6．C 【详解】小球从抛出到落地，发生了重力势能和动能的转化；在不计空气阻力和摩擦的条件下，转化过程中，机械能守恒，即机械能的总和不变，小球抛出时的机械能与小球落地时的机械能相等；而小球落地时的势能为零，故机械能大小就是动能大小，即动能相等，所以速度相同 v1=v2=v3 故选C。 7．C 【详解】①运动到B点时，高度最小，重力势能最小，速度最大，动能最大，故①正确； ②运动到C点时，其高度不是最高的，所以重力势能不是最大，故②错误； ③从B点到C点，高度变大，速度变小，重力势能变大，动能减小，故③错误； ④从A点到B点，高度减小，重力势能减小，速度变大，动能变大，故④错误； 本题选错误的。 故选C。 8．D 【详解】罐子开始滚动时具有动能，滚动的过程中，动能转化为弹性势能，当动能为0时，罐子停止运动，此时弹性势能最大，然后罐子开始向回滚动，此时弹性势能转化为动能，来回滚动的过程中，要克服摩擦做功，机械能转化为内能，所以最后会停止运动。 故选D。 9．D 【详解】A．自行车运动员在爬坡过程中，质量不变，高度增大，其重力势能增加，但速度不一定变大，则动能不一定增加，故A错误； B．火箭加速升空过程中，质量不变，高度增大、速度增大，其重力势能和动能都增大，所以其机械能增大，故B错误； C．跳伞运动员在空中匀速降落过程中，质量不变，速度不变，则动能不变，故C错误； D．跳水运动员加速下落过程中，质量不变，高度减小，速度变大，则重力势能减小，动能增加，此过程中重力势能转化为动能，故D正确。 故选D。 10．C 【详解】AC．由图可知，小球在B点的动能大于A点的动能，动能大小跟物体的质量和速度有关，小球的质量不变，所以小球在B点的速度大于A点速度，故A不符合题意，C符合题意； B．球在运动过程中没有发生弹性形变，所以机械能等于动能和重力势能之和，由图知，球在A点动能和B点重力势能相等，A点的重力势能大于B点的动能，所以A点的机械能大于B点的机械能，故B不符合题意； D．A点的重力势能大于B点的重力势能，重力势能跟物体的质量和高度有关，球的质量不变，所以球在A点的高度大于B点的高度，故D不符合题意。 故选C。 11．D 【详解】AB．已知小球在B点的速度大于C点，B点动能大于C点动能，重力势能相等，B点机械能大于C点机械能，可知在经过轨道时，克服摩擦做功，其机械能会减少，故AB错误； C．小球在A点时由静止释放，动能为0，小球在D点时受非平衡力作用，具有水平向右的速度，动能不为0，小球在A、D两点动能不相等，故C错误； D．小球从C到E，不计空气阻力，也没有轨道影响，机械能守恒，在C、E两点机械能相等，故D正确。 故选D。 12．D 【详解】A．全红婵运动到最高点时，只受重力作用，因此受到的力不是平衡力，处于非平衡状态，故A错误； B．从最高点到入水前的过程中，全红婵的重力势能减小，动能增大，重力势能转化为动能，故B错误； C．惯性的大小只与质量有关，从最高点到入水前的过程中，全红婵的质量不变，则惯性不变，故C错误； D．运动员站立在跳台上时，运动员的重力和跳台对运动员的支持力，这两个力大小相等，方向相反，同一直线且作用在同一物体上，所以它们是一对平衡力，故D正确。 故选D。 13．D 【详解】A．由题意知，小球由静止开始沿光滑的斜面下滑，速度会增大，所以C点的速度大于A点的速度，故A不符合题意； B．重力势能与物体的质量及其所处的高度有关，质量越大，高度越高，重力势能就越大；由图可知，物体由A点运动到C点过程中，质量不变，但高度降低，所以C点的重力势能小于A点的重力势能，故B不符合题意； C．动能与物体的质量及其速度有关，质量越大，速度越大，动能就越大；由图可知，物体由A点运动到C点过程中，质量不变，但速度增大，所以C点的动能大于A点的动能，故C不符合题意； D．小球由静止开始沿光滑的斜面下滑时，重力势能减小（因高度降低），动能增加（因速度增大）；重力势能不断转化为动能，因斜面是光滑的，在势能转化为动能的过程中，没有能量的损失，即机械能不变，故A点和C点的机械能相同，故D符合题意。 故选D。 14．B 【详解】刹车失灵的车在避险车道运动时，质量不变，速度变小，动能变小，高度变大，重力势能变大，由于克服阻力做功，机械能逐渐变小。 A．刹车失灵的车在避险车道运动时，由于克服阻力做功，机械能逐渐变小，故A错误； B．刹车失灵的车在避险车道运动时，车动能减小，势能增大，机械能减小，故B正确； C．如图，避险车道位置是逐渐变高的，所以车的重力势能逐渐增大，故C错误； D．避险车道路面非常粗糙，车受到阻力速度逐渐变小，动能变小，故D错误。 故选B。 15．D 【详解】A、小球从最高点运动到最低点的过程，质量不变，高度降到最低，重力势能最小，速度达到最大，动能最大，所以不计空气阻力时，是重力势能全部转化为动能；故A错误 B、小球从最低点运动到最高点的过程，质量不变，高度升高到最高，重力势能最大，速度最小，动能最小，所以不计空气阻力时，是动能全部转化为重力势能；故B错误 C、D、小球在摆动过程中，不计空气阻力，所以机械能守恒；左侧最高点的高度等于右侧最高点的高度，故C错误，D正确． 故选D． 16． 300W 变大 【详解】[1]根据公式 可知，扶梯对他做的功 根据勾股定理可得，扶梯斜向上移动的距离 由 得从商场一楼到二楼时间 扶梯对他做功的功率 [2]在上升的过程中，质量不变，由于是匀速上升，速度不变，所以其动能不变，高度升高，所以其重力势能增大，机械能变大。 17． 增大（增加或变大） 增大（增加或变大） 化学 【详解】动能大小与质量和速度大小有关，重力势能与质量和高度有关，动能和势能统称为机械能．火箭加速升空过程中，对于火箭搭载的卫星来说，速度变大，高度增加，故动能增大，重力势能增大，卫星的机械能是由火箭燃料的化学能转化而来的． 18． 10 不变 增加 【详解】小明通过10m的路程需要的时间是： ；由于在小明上升过程中，其质量不变，速度不变，即动能不变；但其高度变大，即他的重力势能变大，由于机械能等于动能和势能之和，故机械能变大． 19． 减小 减小 【详解】考查知识点：本题考查的是机械能影响的因素． 思路分析：电能的影响因素有质量和速度；机械能包括动能和势能，势能影响因素是高度和质量． 具体解答过程：在靠近地面时要打开降落伞进行减速，说明质量不变、速度减小，所以动能减小；而在竖直减速下落过程，高度减小，质量不变，所以势能减小，机械能包括动能和势能，动能减小，势能也减小，故机械能也减小．所以答案为减小、减小． 试题点评：熟练掌握机械能的影响因素． 20．（1）3.5h；（2）8.5×105Pa；（3）4.8×105N；（4）减小 【详解】解：（1）飞机的最大飞行速度为560km/h，飞机所需的最短时间为 （2）飞机静止在跑道上，对跑道的压力为 F=G=mg=51×103kg×10N/kg=5.1×105N 飞机对跑道的压强为 （3）飞机到达目的地降落后，漂浮在水面上，由阿基米德原理可得，飞机受到的浮力为 F浮=ρ水gV排=1×103kg/m3×10N/kg×48m3=4.8×105N （4）若飞机执行森林灭火任务时，在火点上空沿水平方向匀速直线飞过，并打开水仓洒水，飞机的质量减小，速度不变，动能减小；高度不变，飞机的重力势能减小；飞机在喷洒水时，没有发生弹性形变，不具有弹性势能，机械能等于动能和势能之和，所以飞机的机械能减小。 答：（1）起飞后，飞机在空中直线飞行1960km，所需要的最短时间是3.5h； （2）飞机静止在跑道上时对跑道的压强是8.5×105Pa； （3）飞机受到的重力是4.8×105N； （4）机械能减小。 21．（1）1.5J；（2）1.5J；（3）0.03W 【详解】解：（1）由题中可知小球从A到B上升的高度为0.3m，则小球克服重力做的功 （2）已知题中给出不计空气阻力，所以小球的能量转化只是机械能之间相互转化，小球所受拉力做的功等于克服重力所做功，则有 （3）小球所受拉F做功的功率 答：（1）小球克服重力做的功是1.5J； （2）小球所受拉力F做功是1.5J； （3）小球所受拉F做功的功率为0.03W。 答案第1页，共2页 答案第1页，共2页 学科网（北京）股份有限公司 $$