11.3 动能和势能-【拓展与培优】2024-2025学年新教材八年级下册物理（人教版2024）

粮食的重力:G'=G-G车=7.5×104 N-5× 104 N=2.5×104 N, 所装粮食的质量:m=G'g = 2.5×104 N 10 N/kg = 2500 kg, 收割机每分钟将50 kg粮食装载到车上,装载 时间:t=mm'= 2500 kg 50 kg/min=50 min。 【培优提高】 7. (1)汽车在CD 阶段对重物的拉力:F1= PCD v = 800 W 0.2 m/s=4000 N, 物体受到的重力:G=F1=4000 N, 物体的质量:m=Gg= 4000 N 10 N/kg=400 kg; (2)汽车在AB 阶段对重物的拉力:F2= PAB v = 700 W 0.2 m/s=3500 N, 此时物体受到的浮力:F浮=G-F2=4000 N- 3500 N=500 N, 物 体 的 体 积:V = V排 = F浮 ρ液g = 500 N 1.0×103 kg/m3×10 N/kg =5×10-2 m3, 物体 的 密 度:ρ= m V = 400 kg 5×10-2 m3 =8× 103 kg/m3; (3)重物从上表面接触到水面到刚好整个物体 全部出水经历的时间:t=60 s-50 s=10 s, 物体的高度:h=0.2 m/s×10 s=2 m, 物体的表面积:S=Vh= 5×10-2 m3 2 m =2.5× 10-2 m2, 由图乙中AB 阶段可知,物体从水底上升到上 表面刚好接触水面用时50 s,上升高度:H = 0.2 m/s×50 s=10 m, 水对上表面产生的压力:F压=pS=ρ水gHS= 1×103 kg/m3×10 N/kg×10 m×2.5×10-2 m2= 2.5×103 N; (4)从开始打捞到物体上表面露出水面拉力做 功:W1=PAB×t1=700 W×50 s=35000 J, 物体从上表面露出水面到完全离开水面拉力 做功:W2=ΔP×t2= 800 W+700 W 2 ×10 s= 7500 J, 整个打捞过程拉力做的功:W=W1+W2= 35000 J+7500 J=42500 J。 8. (1)机器人做功的功率:P=Wt= 2.4×104 J 1×103 s =24 W; (2)两块抹布对瓷砖地面的压强:p= F S = 12 N 2×1.8×10-2 m2 ≈333 Pa; (3)机器人的速度:v=P'F'= 3 W 20 N=0.15 m/s, 每次在 AB 方向运动所用时间:t1= s1 v = 27 m2 15×0.3 m-0.3 m 0.15 m/s =38 s, 每次沿BC 方向运动0.3 m所用时间:t2= s2 v = 0.3 m 0.15 m/s=2 s, 机器人沿弓形路线将整个房间地面拖洗1次, 机器人需要的时间:t总=t1×15+t2×14=38 s× 15+2 s×14=598 s。 第3节 动能和势能 【基础提升】 1. C 解析:能够做功的物体具有能量,不做功 的物体也可能具有能量,如高山上静止的石头具有 重力势能,故A错误;做功多的物体具有的能量大, 做功少的物体具有的能量不一定小,故B错误;能 够做功的物体具有能量,但具有能量不一定做功, 故C正确;能量大的物体做功不一定多,故D错误。 2. A 解析:飞行的飞机,处于运动状态,具有 动能;静止在山顶上的大石头、悬挂在天花板上的 吊灯,处于静止状态,不具有动能;拉开的弹弓具有 弹性势能,不具有动能。 3. A 解析:嫦娥六号加速升空过程中,质量 不变,高度增大,动能增大,重力势能增大。 4. D 解析:恒星S2运动轨迹是一个椭圆,黑 洞可能位于椭圆轨道内部的Q 点,故A错误;若S2 恒星在运动过程中所受合力为零,S2恒星将做匀速 直线运动,而S2恒星的运动轨迹是一个椭圆,故B 错误;S2恒星沿椭圆轨道绕黑洞运行的过程中机械 能守恒,在1995年~2001年时期,它从远地点向近 地点运行的过程中,质量不变而高度降低,它的重 力势能减小,动能增加,故C错误,D正确。 5. B 解析:小明向下压缩弹簧时,是小明对弹 簧的压力使弹簧发生了弹性形变,小明的重力作用 在小明身上,故B错误。 6. C 解析:实验中通过比较物块在同一水平 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 ·84· 面上被撞击的距离来比较小球(研究对象)到达水 平面时动能,若水平面越光滑,物块的距离越长,不 易操作,故A、B错误;小球由斜面滚下,高度变小, 质量不变,重力势能变小,故C正确;动能大小与物 体的质量和速度有关,小球质量越大,动能不一定 越大,故D错误。 7. D 解析:铅球在手中时,具有一定的高度, 有一定的重力势能,最初的重力势能不为0,故B错 误;铅球离手后,铅球在上升过程中,高度增加,重 力势能不断增大,故A、C错误;铅球在下降过程中, 质量不变,高度减小,重力势能不断减小;因此整个 运动过程中,铅球的重力势能先变大后变小,故D 正确。 8. 动 重力势 解析:水流具有一定的速度, 具有动能。利用水桶将低处的水桶提升到高处,水 的高度增大,重力势能增大。 9. 船具有惯性 3 质量 动 解析:撞击前, 船障失去动力但并没有立即停下,是因为船具有惯 性;1 m/s=3.6 km/h,则10.8 km/h=3 m/s;虽然 船速较慢,但由于船的质量很大,则其动能很大,使 得船将大桥撞毁。 10. 相互 干粉 无人机 变小 解析:无人 机水平向右猛烈喷射干粉时,无人机给干粉一个向 右的作用力,干粉同时会给无人机一个向左的作用 力,使无人机向左飘移,这个现象说明物体间力的 作用是相互的;喷射干粉过程中,灭火无人机的质 量变小,高度不变,重力势能变小。 11. (1)乙 (2)质量 速度 (3)乙、丙 不超 载行驶,不超速行驶 解析:(1)甲、乙两图中两球 的质量相同,滚下的高度不同,则到达水平面的速 度不同,乙图中小球的高度更高,小球在刚到达水 平面时的速度更大;(2)比较甲、乙两图可知,质量 相同的钢球从斜面上不同高度自由滚下,钢球撞击 纸盒时的速度不同,速度越大,木块移动的距离越 远,则钢球的动能越大;(3)超载是指汽车的速度一 定时,质量越大,动能越大,故要控制高度相同,选 择不同质量的小球进行实验,乙、丙两图符合要求; (4)作为一名汽车驾驶员,在行车时应尽量避免发 生交通事故,减小发生事故时造成的危害,做到遵 守交通规则,不超载行驶,不超速行驶。 12. (1)问题一 (2)质量 (3)在质量一定时, 高度越高,重力势能越大 解析:(1)实验①②中, 受力面积相同,压力不同,探究的是压力的作用效 果与压力大小的关系;实验②③中,压力相同,受力 面积不同,探究的是压力的作用效果与受力面积的 关系;(2)实验④⑤中,物体下落的高度相同,物体 的质量不同,质量越大,下陷的深度越深,具有的重 力势能越大,则实验④⑤探究重力势能大小与质量 是否有关;(3)实验⑤⑥中,物体的质量相同,物体 落下的高度不同,高度越高,物体下陷的深度越深, 具有的重力势能越大,故结论为:质量一定时,高度 越高,重力势能越大。 【培优提高】 13. C 解析:t1 时刻弹力为0,此时小球刚接 触弹簧,在重力作用下小球会继续加速运动,则t1 时刻小球的动能不是最大,故A错误;t2 时刻弹力 最大,此时小球压缩弹簧到最低点,小球的速度减 小为0,动能最小,故B错误;t2 到t3 时间内,小球 在弹力的作用下先加速上升,动能变大;当弹力等 于重力时,速度最大,动能最大;继续上升时重力大 于弹力,小球减速运动,动能变小,可见t2 到t3 时 间内,小球的动能先增加后减少,故C正确;t2~t3 段时间内,弹力逐渐减小,是小球被弹起直至离开 弹簧的过程,此过程中小球和弹簧组成的整体机械 能守恒,小球增加的动能与重力势能之和等于弹簧 减少的弹性势能,故D错误。 14. D 解析:由图知,雨滴在t1~t2 时刻,速 度变大,质量不变,则动能变大,则Ek1<Ek2;雨滴 在t2~t3 时刻,速度保持不变,质量不变,则动能不 变,则Ek2=Ek3,Ek1<Ek2=Ek3;雨滴下落过程中 高度不断变小,不考虑雨滴的质量变化,重力势能: EP1>EP2>EP3。 15. 糠皮 谷粒 它们具有相同的速度,质量 大的动能大,克服阻力运动的距离远;质量小的动 能小,克服阻力运动的近 解析:谷物脱粒后,谷 粒、糠皮及少量碎石的混合物在快速转动的轮形和 皮带的带动下被抛出,此时谷粒、糠皮及碎石的速 度相同,由于碎石的质量最大,糠皮的质量最小,因 此碎石的动能最大,克服阻力运动的距离最远,糠 皮动能最小,克服阻力运动的距离最近,谷粒介于 两者之间。 第4节 机械能及其转化 【基础提升】 1. B 解析:整齐划一地匀速上升的演员们彼 此间的位置没有发生变化,是相对静止的,故A错 误;演员们质量不变,速度不变,高度增加,则动能 不变,重力势能增大,因此演员们机械能不断增大, 故B正确;整齐划一地匀速上升的演员们受平衡 力,所受合力为零,故C错误;演员们在拉力的作用 下上升,所受拉力做了功,故D错误。 2. C 解析:地面对人的支持力和人对地面的 压力是一对相互作用力,大小相等,故A、B错误;离 地上升过程中,人的动能转化为重力势能,故C正 确;落地前的下降过程中,人的动能增加,重力势能 减小,故D错误。 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 ·94· 物理 八年级下册 129 第3节 动能和势能 1. 关于能量,下列说法中正确的是 ( ) A. 做功的物体具有能量,不做功的物体没有能量 B. 做功多的物体具有的能量就大,做功少的物体具有的能量就小 C. 能够做功的物体具有能量,但不一定做功 D. 能量大的物体所做的功一定多 2. 下列物体具有动能的是 ( ) A. 飞行的飞机 B. 静止在山顶上的大石头 C. 悬挂在天花板上的吊灯 D. 拉开的弹弓 3. (2024·长沙)2024年5月3日,长征五号遥八运载火箭搭载嫦娥六号探测器成功发射,开 启了人类月背取样的旅程。嫦娥六号加速升空的过程中 ( ) A. 重力势能和动能都增大 B. 重力势能和动能都减小 C. 重力势能减小,动能增大 D. 重力势能增大,动能减小 (第3题) (第4题) (第5题) 4. (2024·兰州)科学家对银河系中心附近的恒星S2进行了多年的持续观测,给出了从1994 年到2002年间恒星S2的位置如图所示,科学家认为S2恒星的运动轨迹是一个椭圆。推 测银河系中心可能存在着超大质量的黑洞。忽略S2恒星质量的变化,根据图片信息,下列 说法中正确的是 ( ) A. 黑洞可能位于椭圆轨道内部的P 点 B. S2恒星在运动过程中所受合力为零 C. S2恒星在1995年时期的动能大于2001年时期的动能 D. S2恒星在1995年时期的重力势能大于2001年时期的重力势能 5. 如图所示,小明在玩蹦蹦杆,在小明将蹦蹦杆中的弹簧向下压缩的过程中,下列说法中错误 的是 ( ) A. 小明的重力势能减小 B. 小明的重力使弹簧发生了弹性形变 C. 小明的惯性大小没变 D. 弹簧的弹性势能增大 物理 八年级下册 130 6. (2023·牡丹江)探究物体的动能跟哪些因素有关的实验装置如图所示,关于该实验说法正 确的是 ( ) A. 水平面越光滑越好 B. 实验研究的是木块的动能大小 C. 小球由斜面滚下,重力势能减小 D. 小球质量越大,动能越大 7. 如图所示是运动员在投掷铅球的场景,铅球离手后,只考虑重力做功,铅球在空中飞行过程 中重力势能EP 随时间t变化的曲线最可能的是 ( ) A B C D 8. 明朝宋应星的《天工开物》中对筒车进行了介绍:“凡河滨有制筒车者,堰陂障流,绕于车下, 激轮使转,挽水入筒,一一倾于视内,流入亩中,昼夜不息,百亩无忧。”如图乙是其工作原 理,湍急的水流能推动水车,是因为流动的水具有 能;利用水桶将低处的水提升到 高处,增大了水的 能。 甲 乙 9. (2024·常州)2024年3月26日,美国“弗朗西斯·斯科特·基”大桥被“达利”号集装箱船 撞毁,如图所示。撞击前,船突发故障失去动力,但并没有立即停下,这是因为 。 当船以10.8 km/h合 m/s的速度撞击大桥时,虽然船速较慢,但由于船的 很大导致其 能很大,使得船将大桥撞毁。 (第9题) 甲 乙 (第10题) 10. (2024·常州)2023年11月9日,甘肃省消防队举行高楼灭火演习。如图甲所示,电动灭 火无人机悬停在空中。如图乙所示,当无人机水平向右猛烈喷射干粉的同时,原本悬停的 无人机水平向左飘移,这说明力的作用是 的。使原本悬停的无人机发生飘移的 是 对 施加的力。喷射干粉过程中,灭火无人机的重力势能 。 物理 八年级下册 131 11. (2023·兰州)近年来,渣土车因“多拉快跑”而引发的交通事故时有发生,引起了交通管理 部门的高度重视。小彤设计了如图所示的实验来模拟汽车超速、超载带来的危害,通过电 磁铁的控制,让质量分别为m1 和m2(m1<m2)的小钢球从圆弧轨道的一定高度(h1<h2) 由静止滚下,撞击水平面上的纸盒并将纸盒推动一段距离(实验中的圆弧轨道、水平面和 纸盒均不变)。 甲 乙 丙 (1)分析甲、乙两图可知, (填“甲”或“乙”)图中的小钢球在刚到达水平面时的速 度更大。 (2)比较甲、乙两图可知,在 一定时,小钢球的 越大,动能越大。 (3)比较 两图可以模拟汽车超载带来的危害。 (4)假如你是一名汽车驾驶员,请你从物理学的角度谈谈在安全行车方面需要注意哪些事 项? 。 12. (2022·天津)热爱劳动的津津,在家学做天津特色菜“贴饽饽熬鱼”时,一个饮料瓶不小心 落到了松软的玉米面团上,在面团上留下较深的痕迹。于是他灵机一动,利用玉米面团和 装有水的饮料瓶,依次做了如图所示的实验,对如下两个问题进行了探究。 问题一:压力作用效果跟哪些因素有关。 问题二:重力势能大小跟哪些因素有关。 (1)做实验①②③是为了探究 (填“问题一”或“问题二”); (2)利用实验④⑤可探究重力势能大小与 是否有关; (3)《民法典》中规定“禁止从建筑物中抛掷物品”,生活中更要杜绝“高空抛物”这种严重危 害公共安全的行为。“高空抛物”危害性大的原因,可通过分析实验⑤⑥得出的结论来 解释,请你写出该结论: 。 物理 八年级下册 132 13. 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,将一重为G=50 N的金属 小球从弹簧正上方某一高度处由静止释放,小球落到弹簧上压缩弹簧到最低点,然后又被 弹起离开弹簧,上升到一定高度后再下落,如此反复。通过安装在弹簧下端的压力传感 器,测出这一过程弹簧弹力F 随时间t变化的图像如图乙所示,则 ( ) 甲 乙 A. t1 时刻小球的动能最大 B. t2 时刻小球的动能最大 C. t2 到t3 时间内,小球的动能先增加后减少 D. t2 到t3 时间内,小球增加的动能等于弹簧减少的弹性势能 14. 如图是雨滴在空中下落过程中速度与时间的关系图。雨滴在t1~t3 三个时刻中具有的动 能分别是Ek1、Ek2、Ek3,重力势能分别是EP1、EP2、EP3,若不考虑下落过程中雨滴的质量 变化,则 ( ) A. Ek1<Ek2<Ek3,EP1>EP2=EP3 B. Ek1<Ek2<Ek3,EP1>EP2>EP3 C. Ek1<Ek2=Ek3,EP1<EP2<EP3 D. Ek1<Ek2=Ek3,EP1>EP2>EP3 15. 如图所示的是农用扬场机的示意图。谷物脱粒后,谷粒、糠皮及少量碎石的混合物在快速 转动的轮形和皮带的带动下被抛出,谷粒、糠皮、碎石落地的远近不同,从而形成1、2、3三 堆,达到分离的目的。其中1是 ,2是 。从能量的角度看,它们在运动过 程中能够分离,是因为 。