第3节 动能和势能（重难点训练）物理新教材人教版八年级下册

第3节 动能和势能 一．动能的概念、影响动能的因素（共6小题） 二．比较动能大小（共4小题） 三．探究影响动能因素的实验（共6小题） 四．重力势能的概念及影响因素（共6小题） 五． 比较重力势能的大小（共4小题） 六．探究影响物体重力势能因素的实验（共5小题） 七． 弹性势能的概念及影响因素（共6小题） 八． 弹性势能大小的比较（共4小题） 九． 探究影响动能因素的实验（共4小题） 十． 动能和势能的应用（共5小题） 一．动能的概念、影响动能的因素（共6小题） 1．国产大型客机C919质量较大，五代战机歼-20质量较小，如果它们同时在空中飞行，且动能相等，那么（    ） A．战机比客机飞得快 B．客机比战机飞得快 C．战机与客机飞得一样快 D．两者速度大小无法比较 【答案】A 【详解】动能的大小与物体的质量和速度有关，由题意可知，客机C919和战机歼-20的动能相等，由于战机歼-20的质量小于客机C919，则战机歼-20的速度大于客机C919。故A符合题意，BCD不符合题意。 故选A。 2．秦岭隧道采用竖井和风机来实现通风。车辆在隧道内行驶需要开启近光灯，下列说法正确的是（　　） A．风机产生的气流在隧道顶部高速流动，形成高压区，将废气排出隧道 B．车辆突然减速时惯性不变 C．车辆匀速直线行驶中驾驶员的动能增大 D．汽车近光灯的反光装置是凹面镜，对光线有发散的作用 【答案】B 【详解】A．根据流体压强与流速的关系，流速越大的地方压强越小。风机产生的气流在隧道顶部高速流动，那么此处应形成低压区，在压强差的作用下将废气排出隧道，而不是高压区，故A错误‌； B．惯性是物体保持原有运动状态的性质，其大小只与物体的质量有关。当车辆突然减速时，车辆本身的质量并没有改变，所以其惯性不变，故B正确‌； C．动能大小与物体的质量和速度有关。车辆匀速直线行驶时，驾驶员的质量不变，速度不变，动能不变，故C错误‌； D．凹面镜对光线有会聚作用，汽车近光灯的反光装置是凹面镜，利用凹面镜对光线的会聚作用，可将会聚光线照亮前方道路，而不是对光线有发散作用，故D错误。 故选B。 3．电视中人物“飞起”的画面，实际上是通过“威亚”装置将演员吊起实现的。如图所示，在“威亚”的拉力作用下，演员匀速上升。下列有关演员的说法中正确的是（    ） A．动能增加，重力势能增加 B．动能不变，重力势能不变 C．动能不变，重力势能增加 D．动能增加，重力势能不变 【答案】C 【详解】演员的质量不变，由于演员在匀速上升，其速度的大小是不变的，故动能不变；演员在上升，故其高度在增加，重力势能变大，故C正确，ABD错误。 故选C。 4．科技的发展使农业机械化水平越来越高，如图所示，这是一架飞机在水平方向匀速直线飞行给小麦喷洒农药时的情景。喷洒农药的过程中，飞机的动能 （增大/减小/不变），重力势能 （增大/减小/不变）。 【答案】 减小 减小 【详解】[1][2]匀速飞行的飞机喷洒农药的过程中，其速度不变，但质量变小，所以其动能变小；同时其高度不变，质量减小，故其重力势能变小。 5．如图为某道路交通限速标志牌，限速原因是因为质量一定时， 越大，动能越大；小型车最高行驶速度不得超过100km/h，而大型客车、载货汽车最高行驶速度不得超过80km/h。说明动能大小还与 有关。 【答案】 速度 质量 【详解】[1]影响动能大小的因素是质量和速度；限速的原因是质量一定时，速度越大，动能越大，行车危险性越大。 [2]不同的车型，质量不同，限速不同的原因是动能大小与物体的质量有关。如果车的行驶速 度相同，质量大的车，动能大，行驶时危险性就大。 6．抑制扬尘，环卫洒水已形成常态化，如图所示，正在水平路面上匀速前进进行洒水作业的喷洒车，水箱内水的动能 ；车对水平路面的压强 ；汽车牵引力做功的功率 。（均选填“变大”“变小”或“不变”） 【答案】 变小 变小 变小 【详解】[1]喷洒车的速度不变，但是水箱内水的质量减小，所以水箱内水的动能变小。 [2]水箱内水的重力减小，则车和水的总重力减小，所以喷洒车对路面的压力变小，受力面积不变，由车对水平路面的压强变小。 [3]喷洒车对路面的压力变小，摩擦力变小，匀速行驶时，牵引力等于摩擦力，牵引力变小，汽车牵引力做功的功率可知，汽车牵引力做功的功率变小。 二．比较动能大小（共4小题） 7．北京时间2025年4月24日17时17分，搭载神舟二十号载人飞船的长征二号F遥二十运载火箭在酒泉卫星发射中心点火发射，成功将载人飞船送往预定轨道。载人飞船离开地面加速上升的过程中（　　） A．动能增大，重力势能不变 B．动能增大，重力势能增大 C．动能不变，重力势能不变 D．动能不变，重力势能增大 【答案】B 【详解】火箭加速上升过程中，火箭上载人飞船的质量不变，速度变大，位置变高，故载人飞船的动能增大，重力势能增大，故B符合题意，ACD不符合题意。 故选B。 8．质量相等的甲、乙两个物体从同一斜面的同一高度处由静止自由下滑到底端，每隔相等时间曝光一次得到的频闪照片如图所示。下列说法正确的是（    ） A．两物体下滑的平均速度相等 B．两物体到达斜面底端时的动能相等 C．乙物体所受的重力做的功更多 D．乙物体所受的重力做功更快 【答案】D 【详解】A．由图知，甲物体是4个时间间隔，乙物体是2个时间间隔，所以甲物体与乙球物体运动的时间之比为4︰2即2︰1，运动的路程相同，根据可知，平均速度之比为1︰2，故A错误； B．甲、乙物体的质量相同，到达底端时，甲的速度小于乙的速度，所以甲的动能小于乙的动能，故B错误； C．甲、乙的质量相同，根据G=mg可知，重力相同，下落的高度相同，由W=Gh可知，两物体所受的重力做的功一样多，故C错误； D．乙运动的速度大，甲、乙的质量相同，根据G=mg可知，重力相同，根据 可知，乙的重力做功快，故D正确。 故选D。 9．当小汽车和大货车在红绿灯路口由静止状态同时启动时，通常小汽车更快达到相同速度。这是因为小汽车的质量较小，因此 较小，运动状态更容易改变。而汽车通过路口时，应注意观察周边情况并限速，是因为汽车速度越大， 越大，发生碰撞时造成的危害也更严重。 【答案】 惯性 动能 【详解】[1]惯性大小跟物体的质量有关，质量较小的小汽车惯性较小，运动状态更容易改变，由静止状态同时启动时，小汽车更快达到相同速度。 [2]由决定动能大小的因素可知，质量一定的汽车，动能大小跟汽车的速度有关，速度越大时汽车的动能越大，发生碰撞时造成的危害也更严重。 10．甲、乙两质量相同的人，同时从同一起跑线出发，同向做匀速直线运动，某时刻他们的位置如图所示，此时甲的速度 乙的速度，甲的动能 乙的动能。（两个空都选填“大于”、“小于”、“等于”。） 【答案】 小于 小于 【详解】[1]从同一起跑线出发，同向做匀速直线运动，相同的时间内，乙的路程对甲的路程大，故甲的速度大于乙的速度。 [2]质量相同时，甲的速度小于乙的速度，甲的动能小于乙的动能。 三．探究影响动能因素的实验（共6小题） 11．如图所示是“研究物体的动能跟哪些因素有关”的实验装置。下列说法正确的是（　　） A．水平面越光滑越好 B．木块被撞的远近反映了钢球动能的大小 C．改变钢球在斜面上滚下时高度，是为了研究物体的动能跟高度的关系 D．用不同质量的小球进行实验得到的结论可以解释为什么要对机动车的最高行驶速度进行限制 【答案】B 【详解】AB．本实验的研究对象是钢球，实验研究的是钢球的动能大小；根据转换法，通过比较物块在同一水平面上被撞击的距离来比较钢球到达水平面时动能的大小，若水平面越光滑，物块的距离越长，不易操作，故A错误，B正确； C．改变钢球在斜面上滚下时高度，钢球到达斜面底端的速度不同，钢球的质量不变，是为了探究动能与速度的关系，故C错误； D．用不同质量的钢球进行实验得到的结论可以解释为什么要对机动车的最高质量进行限制，而不是速度进行限制，故D错误。 故选B。 12．图I是探究“阻力对物体运动的影响”的实验装置，图Ⅱ是探究“影响物体动能大小因素”的实验装置。下列关于这两个实验的说法中错误的是（　　） A．两实验中，物体运动时的机械能始终保持不变 B．Ⅱ实验可得到：物体的质量一定时，速度越大动能越大 C．I实验可以推理得到：如果运动的物体不受力，它将以恒定不变的速度运动下去 D．I实验中小车从斜面的同一高度自由下滑，是保证小车达到水平面时初速度相同；Ⅱ实验中小球从斜面的不同高度自由下滑，是改变小球达到水平面时的初速度 【答案】A 【详解】A．Ⅰ、Ⅱ实验中物体运动时，都受到摩擦阻力的作用，因此会有一部分机械能转化为内能，机械能减小，故A错误，符合题意； B．图Ⅱ让同一钢球从不同的高度滚下，钢球的高度越高，到达水平面的速度越大，木块被撞击的越远，说明物体的质量一定时，速度越大，动能越大，故B正确，不符合题意； C．Ⅰ实验中，如果水平面越来越光滑，则小车受到的阻力越来越小，小车运动的距离就会越来越远，可以推理出：如果运动的物体不受力，它将以恒定不变的速度一直运动下去；故C正确，不符合题意； D．Ⅰ两实验中，都控制物体从同一高度自由下滑，是为了保证物体到水平面时的初速度相同；Ⅱ实验中小球从斜面的不同高度自由下滑，是改变小球达到水平面时的初速度，这样才符合控制变量法的研究要求，故D正确，不符合题意。 故选A。 13．如图是“探究影响动能大小的因素”实验，实验中通过 反映小球动能大小，若选取甲乙两图可以研究动能大小与 的关系；若水平面光滑，能否完成本实验探究？ （选填“能”或“否”）。 【答案】 木块移动的距离 速度 否 【详解】[1]小球的动能大小是通过推动木块移动的距离来反映的，这是转换法的应用，故实验通过观察木块移动的距离来判断小球动能的大小。 [2]比较甲乙两图，小球的质量相同，小球滚下的高度不同，即小球撞击木块前的速度越大，所以是为了研究动能大小与速度有关。 [3]若水平面绝对光滑，根据牛顿第一定律可知，木块将做匀速直线运动，因此无法比较木块移动的距离，无法判断小球的动能大小，故不能完成本实验。 14．汽车超载、超速行驶时很容易造成交通事故。小明由此想到这可能与物体动能大小有关，因此设计了如图所示的实验过程，其中，。 (1)小球进入水平面时的动能是由 转化来的，组装好实验器材后，小明分别让小球由静止开始滚下，通过观察 （选填“木块”或“小球”）运动的远近来判断动能的大小。 (2)用 两图的实验现象所得到的结论，可以解释汽车超载行驶时危险性大的原因。 (3)在实验中，小球动能越大，发生碰撞时对木块做的功就越 （选填“多”或“少”）。 (4)若在实验中，小球动能过大导致木块滑出了水平木板。为解决这一问题，可采取的措施是 。 【答案】(1) 重力势能 木块 (2)乙、丙 (3)多 (4)降低小球释放高度 【详解】（1）[1][2]小球从高处滚下，小球质量不变，高度变小，重力势能减小，速度增大，动能增大，重力势能转化为动能；物理学中，能够做功的多少表示具有能量的大小，实验中小球能够做功是体现在推动小木块运动，推动的距离越远，表示小球能够做的功越多，小球具有的动能就越大，所以通过观察小木块被推动的距离的大小，来判断小球动能的大小。 （2）汽车超载行驶时，速度一定，质量越大，动能越大，危险性越大。要探究动能大小与质量的关系，需要控制速度相同，改变质量。可选择乙、丙两实验进行对比，乙、丙两实验中，小球滚下时高度相同，进入水平面时的速度相同，小球质量不同，质量大的推动木块移动距离大，可得出速度一定时，质量越大、动能越大的结论，可以解释汽车超载行驶时危险性大的原因。 （3）根据功的原理，小球动能越大，推动木块运动的距离越远，对木块做的功就越多。 （4）若小球动能过大导致木块滑出了水平木板，说明小球的动能太大。可以采取的措施有：降低小球开始下落时的高度，减小小球的重力势能，从而减小到达水平面时的动能；或者换用质量更小的小球，在速度相同的情况下，质量小的小球动能小。 15．如图所示是某小组“探究影响动能大小的因素”的实验装置图。木块的碰撞面上粘贴海绵片，木块上、下表面粗糙程度不同（上表面更粗糙）。钢球的质量mA=mB<mC，图示高度hA=hC>hB。让钢球从斜面上滑下，撞击水平木板上静止的木块。 (1)木块的碰撞面上粘贴海绵片的作用是可使钢球与木块碰撞后 。 (2)实验中，探究的动能是指_______。 A．钢球即将撞击木块前的动能 B．木块被钢球撞击时的动能 (3)由甲、乙两次实验，得出实验结论： 。 (4)甲、丙两次实验，让不同质量的钢球从同一斜面同一高度由静止开始滚下，目的是 。 (5)某同学在做丙实验时发现小木块被撞后滑出木板，如何改进呢？三位同学对丙实验展开了讨论： 小明建议换用表面粗糙程度相同但长度更长的木板重新做对比实验。 小华建议换用木块上表面作为与木板的接触面重新做对比实验。 小红建议换用质量比前两次较小的钢球重新做对比实验。 上述建议中有 个人的建议是可行的。 (6)甲、乙两次实验中木块克服摩擦力做功分别为W1和W2，则W1 W2。 【答案】(1)一起运动 (2)A (3)当物体质量一定时，速度越大，物体动能越大 (4)控制钢球到达水平面的速度相同 (5)2 (6)＞ 【详解】（1）实验中在木块的碰撞面上粘贴海绵片，可使钢球与木块在碰撞后一起运动。因为海绵片有一定的缓冲、粘连作用，能让钢球和木块碰撞后结合在一起，减小能量的损失。 （2）实验中探究的是钢球即将撞击木块前的动能，通过木块移动的距离反映钢球的动能大小，故选 A。 （3）甲、乙中钢球质量相同（mA=mB），甲的高度更高（hA>hB），钢球到达水平面的速度更大，木块移动距离更远（），因此结论：当物体质量一定时，速度越大，物体动能越大。 （4）甲、丙中钢球从同一斜面同一高度滑下，目的是使钢球到达水平面时的速度相同，控制速度变量，探究动能与质量的关系。 （5）小明：换更长的木板，可避免木块滑出，可行； 小华：实验中，要使钢球推动相同的木块，比较木块移动的距离，才能比较出钢球动能的大小，这是控制变量的要求，故不可行； 小红：换质量更小的钢球，动能减小，木块移动距离减小，可避免滑出，可行。 因此2 个人的建议可行。 （6）甲中钢球动能更大，木块移动距离更远（），且接触面粗糙程度相同，摩擦力f相同；由可知，​。 16．小明想要探究物体动能与哪些因素有关，实验过程如下。 (1)实验中，小球动能的大小是通过 来反映的； (2)图甲、乙两次实验让同一小球从斜面的不同高度静止下落的目的是 ； (3)图甲和图乙实验中木块克服摩擦力做的功分别是W1、W2，则W1 W2（选填“>”“<”或“=”），克服摩擦力做功的功率 （选填“变大”“变小”或“不变”）； (4)小明又设计了如图丁所示的方案：让质量不同的两个小球两次将同一弹簧压缩到相同程度，放手后将小球弹出去撞击放在同一位置的木块，这样做 （选填“能”或“不能”）验证动能与质量的关系； (5)如图戊所示，AOB是光滑轨道，A点的高度H大于B点的高度h，让小球从A点由静止开始自由滑下，沿轨道AOB到达B点后离开（不计空气阻力）。则小球离开B点后的运动轨迹最符合实际的是 。 【答案】(1)木块被撞击移动距离 (2)控制小球到达水平面的速度不同 (3) < 变小 (4)不能 (5)c 【详解】（1）实验中，小球的动能不能直接得到，通过小球撞击木块后，木块移动的距离来判断小球动能的大小，木块移动的距离越远，小球的动能越大，使用了转换法。 （2）图甲、乙两次实验让同一小球从斜面的不同高度静止下落，小球的质量相同，下滑高度不同，则小球达到水平面时的速度不同，因此目的是为了控制小球到达水平面的速度不同。 （3）[1][2]木块克服摩擦力做功，甲、乙实验中接触面粗糙程度相同，木块对水平面的压力相同，则木块受到摩擦力的大小相同，乙中木块被推动的距离更远，因此；木块滑行过程中，受到摩擦力的大小不变，速度越来越小，根据可知，克服摩擦力做功的功率变小。 （4）让质量不同的两个小球两次将同一弹簧压缩到相同程度，弹性势能相同，相同的弹性势能转化为动能，由于质量不同，故小球的速度不同，放手后将小球弹出去撞击放在同一位置的木块，这样做无法控制小球的速度相同，故不能验证动能与质量的关系。 （5）根据题意，小球从A点由静止滑下，所以小球的机械能等于A点时的重力势能，整个过程中，轨道光滑，不计空气阻力，机械能守恒。a的最高点超过了A点的高度，这是不可能的；b点的最高点与A点的高度相同，而在最高点时，小球仍具有向右运动的速度，所以b图线的机械能大于A点的机械能，这是不可能的；c图线的最高点低于A点，由于在最高点时小球仍运动，其总机械能可能与开始时的机械能相等；小球离开轨道时，由于惯性，应具有沿轨道方向向上运动的速度。综上可知，小球离开B点后的运动轨迹最符合实际的是c。 四．重力势能的概念及影响因素（共6小题） 17．正在飞行的、两架飞机具有相同的重力势能，且，则（　　） A．飞机飞得快 B．飞机飞得慢 C．飞机飞得高 D．飞机飞得低 【答案】D 【详解】重力势能的大小与质量、高度有关。质量相同，高度越高，重力势能越大；高度相同，质量越大，重力势能越大。因此如果正在飞行的A、B两架飞机具有相同的重力势能，且，则，故ABC不符合题意，D符合题意。 故选D。 18．歼-35在福建舰上加速升空时（忽略燃油质量变化），它的（　　） A．动能增大，势能增大 B．动能增大，势能减小 C．动能减小，势能减小 D．动能减小，势能增大 【答案】A 【详解】歼-35在福建舰上加速升空时，速度增大，动能增大；高度增大，重力势能增大。故A符合题意，BCD不符合题意。 故选A。 19．《中华人民共和国民法典》中规定：“禁止从建筑物中抛掷物品”。生活中我们要杜绝“高空抛物”这种严重危害公共安全的行为。“高空抛物”危害性大是因为高处的物体具有很大的（　　） A．动能 B．重力势能 C．热量 D．弹性势能 【答案】B 【详解】物体由于被举高而具有的能叫重力势能，重力势能与物体的质量和高度有关，质量越大，高度越高重力势能越大，物体从高处落下，转变成的动能越大，危害越大。所以“高空抛物”危害性大是因为高处的物体具有很大的重力势能。故B符合题意，ACD不符合题意。 故选B。 20．如图所示是挑战者进行蹦极运动的情景，弹性橡皮绳一端系住人的腰部，另一端系于跳台上，当人下落至图中Q点时，橡皮绳刚好被拉直，从Q点继续下落到最低点的过程中，弹性势能 ，重力势能 。（均选填“增大”“减小”或“不变”） 【答案】 增大 减小 【详解】[1] 弹性绳的弹性势能与它的弹性形变程度有关，弹性形变程度越大，弹性势能越大。从Q点到最低点的过程中，弹性绳的伸长量逐渐变大，弹性形变程度增加，因此弹性势能增大。 [2] 人体的重力势能与人体的质量有关，与人体所处的高度有关。质量一定高度越大，重力势能越大。此过程中，人的高度不断降低，而质量不变，因此重力势能减小。 21．2024年4月25日，中国长征二号F运载火箭在酒泉卫星发射中心载人航天发射场点火起飞，将神舟十八号载人飞船发射升空。飞船在加速上升的时间内，它的动能 （选填“增加”，“减少”或“不变”），重力势能 （选填“增加”，“减少”或“不变”） 【答案】 增加 增加 【详解】[1]动能的大小与物体的质量和速度有关，在火箭推动飞船加速升空的过程中，飞船的质量不变，速度增大，飞船的动能增加。 [2]重力势能的大小与物体的质量和高度有关，在火箭推动飞船加速升空的过程中，飞船的质量不变，高度增加，飞船的重力势能增加。 22．如图所示，若选山脚地面为零势能面，山顶石头具有的重力势能为；若选择山腰平台为零势能面，同一石头具有的重力势能为；则 （选填“>”、“=”或“<”），这说明重力势能的大小与 的选取有关。与描述物体运动时需要选定参照物类似，重力势能具有 性。 【答案】 > 零势能面 相对 【详解】[1][2][3]重力势能的大小与质量和高度有关，同一石头，质量相等，若选山脚地面为零势能面时，石头的相对高度较大，重力势能较大，即山顶石头具有的重力势能；由此可知，同一石头，其重力势能的大小与选取的零势能面有关；选取的零势能面不同，重力势能就不同，这说明重力势能具有相对性。 五． 比较重力势能的大小（共4小题） 23．王维的诗句“蹴鞠屡过飞鸟上，秋千竞出垂杨里”，诗中描绘了唐代的两项体育运动“蹴鞠”和“秋千”。在忽略空气阻力的情况下，从能量的角度分析，下列说法正确的是（　　） A．秋千在上摆的过程中，它的动能不变 B．秋千在下摆的过程中，它的重力势能可能会变大 C．蹴鞠在下落的过程中，它的动能增大 D．蹴鞠在上升的过程中，它的动能一定大于飞鸟的动能 【答案】C 【详解】A．秋千上摆的过程中，速度减小，质量不变，动能减小，故A错误； B．秋千在下摆的过程中，高度降低，质量不变，它的重力势能变小，故B错误； C．蹴鞠在下落的过程中，速度增大，质量不变，动能增大，故C正确； D．动能大小的影响因素：质量和速度。蹴鞠在运动到飞鸟上方时，由于题中未告知蹴鞠和飞鸟的质量及速度，故无法比较二者动能的大小，故D错误。 故选C。 24．如图所示，是我国某地的等高线图，若把同一物体分别放在A、B、C、D时，那么在哪一点时，此物体的重力势能最大（　　） A．在A点 B．在B点 C．在C点 D．在D点 【答案】B 【详解】从等高线图标出的海拔高度可知，B点的海拔最高。同一物体质量一定，位置越高重力势能越大。所以把同一物体放在B点时的重力势能最大，故ACD不符合题意，B符合题意。 故选B。 25．建筑高楼大厦时首先要打好地基。原相同高度的同种地桩，经打击后某一瞬间时三个地桩所处的位置如图解示，由此可知，打桩时，三个重锤中 锤的做功本领最大，如果A、B两锤的质量相同，则刚开始下落时， 锤的高度要低一些。如果B、C两锤刚下落时的高度相同，则 锤的质量开始下落时，要大一些。 【答案】 B A B 【详解】[1]重锤打桩，是重锤的重力势能转化为木柱下陷时克服摩擦力做功产生的内能，重力势能的大小与物体的质量和高度有关，质量越大、高度越高，重力势能就越大。木柱下陷的深度越深，表明重锤做功的本领越大，所以B锤的做功本领最大。 [2]A、B相比，A下陷的较浅，表明A锤的重力势能较小，如果A、B两锤的质量相同，则刚开始下落时，A锤的高度要低一些。 [3]B、C相比，B下落的更深，表明B锤的重力势能更大，如果B、C两锤刚下落时的高度相同，则B的质量要大一些。 26．如图是小球在地面弹跳的频闪照片，小球每次反弹的最高高度比前一次要低，且A、D两点高度相同，小球在A点的重力势能 （选填“大于”、“小于”或“等于”）D点的重力势能，小球在A点的速度 D点的速度，分析图片中的情景可知弹跳过程中机械能 （选填“增加”、“减小”或“不变”）。    【答案】 等于 大于 减小 【详解】[1]重力势能跟质量和高度有关，质量不变时，高度越高，重力势能越大。因为A、D两点高度相同，故重力势能相等。 [2][3]小球在整个弹跳过程中，质量不变，小球每次反弹的最高高度比前一次要低，说明因为存在空气阻力等原因机械能会逐渐减小。因为A、D两点的重力势能相等，所以，A点动能大于D点动能，即小球在A点的速度大于D点的速度。 六．探究影响物体重力势能因素的实验（共5小题） 27．探究重力势能与哪些因素有关时，小明将A、B、C三个钢球从不同高度自由释放（小球质量，下落高度），都落在同样的水平细沙面上。如图，实验发现A、B、C都使沙面凹陷，其中A使沙面凹陷最深，B最浅，下列说法错误的是（    ） A．该实验采用了转换法，用沙面凹陷程度来反映重力势能大小 B．对比A、B两次撞击，可知物体的质量越大，重力势能越大 C．对比B、C两次撞击，可知物体被举得越高，重力势能越大 D．对比A、C两次撞击，无法探究重力势能的影响因素 【答案】C 【详解】A．实验中通过沙面的凹陷程度来反映重力势能的大小，沙面的凹陷程度越大，说明重力势能越大，用到转换法，故A正确，不符合题意； B．在探究重力势能大小与质量的关系时，应控制小球的高度相同，即可以让不同质量的小球从同一高度下落，对比A、B两次撞击，可知物体的质量越大，重力势能越大，故B正确，不符合题意； C．对比B、C可知，小球的质量和下落的高度都不同，无法探究重力势能的大小，故C错误，符合题意； D．对比A、C可知，小球的质量和下落的高度都不同，不符合控制变量的科学方法，故D正确，不符合题意。 故选C。 28．同学们以“操场上的物理”为主题开展了科学实践活动。如图-1，湿篮球与地面撞击的力越大，篮球与地面接触后在地面上留下的水印越大，说明力的作用效果与力的 有关；如图-2，将铅球举高掉落进沙坑，铅球的高度越高，下落后陷入沙坑的深度越深，说明质量一定时，高度越高的物体具有的重力势能越 ；如图-3，快速摇动跳绳，地面上的碎纸片会向绳子与地面接触的地方运动，这是因为空气流速越 的地方气压越小。 【答案】 大小 大 大 【详解】[1]湿篮球与地面撞击的力越大，篮球与地面接触后在地面上留下的水印越大。力的大小不同，产生的作用效果，即水印大小不同，说明力的作用效果与力的大小有关。 [2]将铅球举高掉落进沙坑，铅球质量一定时，高度越高，下落时对沙坑做功越多，即陷入沙坑深度越深。重力势能的大小与物体的质量和高度有关，质量一定时，高度越高，物体具有的重力势能越大。 [3]快速摇动跳绳，绳子与地面接触的地方空气流速快，根据流体压强与流速的关系，空气流速越大的地方气压越小，所以地面上的碎纸片会向绳子与地面接触的地方运动。 29．用“模拟打桩”来探究物体重力势能的大小与哪些因素有关，物体的质量m1=m2<m3，实验时，让物体从木桩正上方的某一高度处自由下落，将木桩打入沙中，三次实验木桩进入沙中的深度如图所示。 (1)比较a、b是为了探究重力势能的大小与 的关系，观察到 现象可以得出结论。 (2)比较 可知：物体重力势能的大小与物体的质量有关。 (3)本实验中用到的主要物理探究方法有转换法和 （填字母） A．控制变量法 B．等效替代法 C．类比法 【答案】(1) 高度 b实验中木桩进入沙中的深度比a明显 (2)a、c (3)A 【详解】（1）[1][2]比较a、b可知，物体的质量相同，下落高度不同（b实验中的物体高度更高），控制了质量这一变量，探究的是重力势能与高度的关系；通过转换法，观察到“b实验中木桩进入沙中的深度比a明显”，可得出结论：质量相同时，物体的高度越高，重力势能越大。 （2）探究重力势能与质量的关系时，需控制下落高度相同、改变质量；a、c实验中，物体下落高度相同，质量，可通过木桩进入沙中的深度比较重力势能与质量的关系。 （3）实验中分别控制质量、高度不变，探究另一个因素对重力势能的影响，用到了控制变量法；同时通过木桩进入沙中的深度反映重力势能大小，用到了转换法，故A符合题意，BC不符合题意。 故选A。 30．在探究“重力势能的大小与什么因素有关”时，小华利用桌腿较细的小桌、沙子、质量不同的重物（重物2质量大于重物1）设计并进行了如图所示的实验。 (1)实验中通过观察 来判断物体重力势能的大小。 (2)要探究重力势能大小与高度的关系，应选择图 两次实验进行分析比较，由实验现象可得出结论：其他条件一定时，物体的高度越高，重力势能越 。 (3)选择图乙、丙两次实验进行分析比较，可得出结论：其他条件一定时， ，重力势能越大。 【答案】(1)小桌陷入沙子中的深度 (2) 甲、乙 大 (3)物体的质量越大 【详解】（1）重力势能的大小无法直接观察，实验中采用转换法，通过观察小桌陷入沙子中的深度来判断物体重力势能的大小，小桌陷入越深，说明物体的重力势能越大。 （2）[1][2]要探究重力势能与高度的关系，需控制物体质量相同，改变高度。应选择图甲、乙两次实验。由实验现象可得出结论：其他条件一定时，物体的高度越高，重力势能越大。 （3）乙、丙两次实验中，重物下落高度相同，重物2的质量大于重物1。观察到丙中小桌陷入更深，可得出结论：其他条件一定时，物体的质量越大，重力势能越大。 31．如图所示是某同学在家利用玉米面团和装有水的饮料瓶完成“探究影响重力势能大小的因素”的实验。 (1)甲、乙两图得到的实验结论是： ； (2)“高空抛物”危害大的原因，可通过分析 两图来探究。 【答案】(1)在高度相同时，质量越大的物体重力势能越大 (2)乙、丙 【详解】（1）甲、乙两图中两个瓶子装的水的质量不同，所处高度相同，质量越大的瓶子，落到玉米团上下陷越深，反映出其具有的重力势能越大，根据控制变量法，得到实验结论：在高度相同时，质量越大的物体重力势能越大。 （2）“高空抛物”危害大的原因，是高度越大物体的重力势能越大。乙、丙两图中两个瓶子装的水的质量相同，所处高度不同，高度越高的落到玉米面团上下陷越深，反映出其具有的重力势能越大，根据控制变量法，可得出结论：在质量一定时，高度越高，重力势能越大。故可以通过分析乙、丙两图，探究“高空抛物”危害大的原因。 七． 弹性势能的概念及影响因素（共6小题） 32．下列物体一定具有弹性势能的是（　　） A．弹簧 B．吊着猴子的树枝 C．被压扁的橡皮泥 D．橡皮筋 【答案】B 【详解】物体由于发生弹性形变而具有的能，叫做弹性势能。 A．弹簧发生弹性形变时具有弹性势能，没有发生弹性形变时不具有弹性势能，故A不符合题意； B．吊着猴子的树枝发生弹性形变，具有弹性势能，故B符合题意； C．被压扁的橡皮泥，发生了形变，但撤去外力后不会恢复原状，即不是弹性形变，不具有弹性势能，故C不符合题意； D．橡皮筋被拉长时，发生了弹性形变，具有弹性势能；没有被拉长时，不具有弹性势能，故D不符合题意。 故选B。 33．撑竿跳高是一项运动员经过持竿助跑，借助撑竿的支撑腾空越过横杆的运动。如图是撑竿跳高运动员起跳上升时的情形，下列说法正确的是（     ） A．撑竿的形变是弹性形变，手的形变是塑性形变 B．图中此时的撑竿不具有弹性势能 C．手对撑竿的力是由于手的形变产生的 D．撑竿对手的力的方向与撑竿的形变方向相同 【答案】C 【详解】A．撑竿的形变是弹性形变，手的形变在撤去外力后会恢复原状，也是弹性形变，故A错误； B．图中此时的撑竿发生弹性形变，则具有弹性势能，物体的弹性势能与物体的形变程度有关，形变的程度越大，弹性势能越大，故B错误； C．手对撑竿的作用力施力物体是手，是由于手的形变产生的，故C正确； D．撑竿对手的作用力的方向与撑竿的形变方向相反，故D错误。 故选C。 34．两边用弹簧和拴住的滑块M静止在O点处，向右拨动滑块M，它就可以在光滑的水平面上来回运动，当滑块从O点向右运动时，下列说法正确的是（弹簧在弹性限度内）（　　） A．弹簧k1的势能增大，弹簧k2的势能减小 B．弹簧k1的势能减小，弹簧k2的势能增大 C．弹簧k1和k2的势能同时增大 D．滑块M经过O点时的速度等于0 【答案】C 【详解】ABC．当滑块从O点向右运动时，弹簧k1被拉伸，弹簧k2被压缩，两者的弹性形变都增大，所以弹簧k1和k2的势能同时增大，故AB错误，C正确； D．当滑块从O点向右运动时，速度逐渐减小，所以滑块M经过O点时速度最大，不等于0，故D错误。 故选C。 35．球拍击打网球时，可观察到网面凹陷形变，使网面凹陷的力的施力物体是 ，这个力是由于 弹性形变而产生的弹力，通过网面发生形变可知，力可以改变物体的 ，发生了形变的网球拍可以将网球击打出去，说明形变后的网球拍有 势能。 【答案】 网球 网球 形状 弹性 【详解】[1]当球拍击打网球时，网球与球拍网面接触并相互作用。网球对球拍施加力的作用，导致网面凹陷。 [2]根据弹力的概念可知，网球对球拍施加力的作用是由于网球发生弹性形变产生的。 [3]力可以改变物体的形状和运动状态。网面发生形变说明力可以改变物体的形状。 [4]物体由于发生弹性形变而具有的能量叫做弹性势能。故发生形变的网球拍具有弹性势能，在恢复原状时将弹性势能转化为网球的动能。 36．如图所示，原长为l的轻质弹簧一端固定在竖直墙面上，另一端与水平面上的木块相连。推动木块压缩弹簧，当其左端至A点时，弹簧具有的弹性势能为25J；松手后，木块在弹簧的作用下往复运动若干次后静止，此时弹簧具有的弹性势能为1J。则木块最终静止的位置一定不可能位于 （选填“B”、“C”、“D”）点，整个过程中木块速度最大时其左端可能位于 （选填“B”、“C”、“D”）点。 【答案】 C B 【详解】[1]木块静止时，弹簧具有1J的弹性势能，这意味着弹簧不是原长状态。因为如果弹簧处于原长，弹性势能应为0J，所以木块最终静止的位置一定不可能位于C点。 [2]木块向右运动时，弹簧的弹力向右，阻力向左。开始运动时，弹力大于阻力，木块做加速运动。在运动过程中，弹簧的弹力逐渐减小，而阻力不变。当弹力等于阻力时，木块的速度达到最大。此时弹簧未恢复原长，木块由于惯性仍会向右运动，之后弹力小于阻力，木块做减速运动。由图可知，整个过程中木块速度最大时其左端可能位于B点。 37．如图是皮球落地后弹跳过程中的轨迹。从图中现象可以判断皮球的机械能是不断 （选填“增加”“减少”或“不变”）。A、B是同一高度的两点，则球在A点时的动能 （选填“大于”“小于”或“等于”）在B点时的动能。皮球处于C点时 （选填“有”或“没有”）机械能。 【答案】 减少 大于 有 【详解】[1]由图可知，皮球落地后弹起的高度越来越低，说明受到阻力的作用，将机械能转化为内能，故皮球的机械能不断减少。 [2]皮球的质量不变，在A、B两点的高度相同，则皮球在A、B两点的重力势能相等；由题意可知，皮球在A点的机械能大于在B点的机械能，因为机械能等于动能和势能的总和，所以皮球在A点时的动能大于在B点时的动能。 [3]受到地面的挤压，皮球处于C点时会发生弹性形变，具有弹性势能，故皮球在C点仍具有机械能。 八． 弹性势能大小的比较（共4小题） 38．如图所示，某人用大小相同的力作用在同样的弹簧上，观察比较图a、图b可知，此时弹簧a、b的弹性势能是哪个大？（　　） A．a大 B．b大 C．一样大 D．无法确定 【答案】C 【详解】如图所示，某人用大小相同的力作用在弹簧上，观察比较图a、b，可知人手作用在弹簧上，可以使弹簧发生弹性形变；同时由于两个力的大小相同，虽然方向不同，但它们形变的程度是相同的，所以所具有的弹性势能相同。 故选C。 39．如图所示，轻质弹簧左端固定，它自由伸长时，右端恰好位于 O 点，将弹簧右端固定在物体上并压缩到 A 点静止释放，物体沿水平面运动，经过 O 点，到达 B 点，然后往回运动到 C 点静止。其中 AO>BO，则在上述运动过程中（　　） A．物体在 A 点时，弹簧弹性势能最大 B．物体在 O 点时，弹簧对物体弹力的方向向右 C．物体在 B 点时，弹簧产生的弹力最大 D．物体在 C 点静止时，受到弹簧的弹力为零 【答案】A 【详解】AC．物体在 A 点时，弹簧的形变量最大，弹性势能最大，故A符合题意，C不符合题意； B．物体在 O 点时，弹簧没有发生形变，对物体没有弹力作用，故B不符合题意； D．物体在 C 点静止时，弹簧处于伸长状态，弹簧有形变量，物体受到弹簧的弹力大于零，故D不符合题意。 故选A。 40．“拉弓射箭”如图所示，其包含了好多我们学过的物理知识，如物体间力的作用是相互的、 。    【答案】见解析 【详解】①箭射出后继续向前运动﹣﹣箭具有惯性； ②箭被射出﹣﹣力能改变物体的运动状态； ③弓被拉弯﹣﹣力能改变物体的形状； ④拉弓射箭﹣﹣弓的弹性势能转化为箭的动能。 41．如图所示，网球比赛中，选手用力击球，球拍因网线形变而具有了 能， 之后球拍把网球弹出的过程中弹性势能 （选填“增大”、“减小”或“不变”），此时网球 重力势能（选填“有”或“没有”）。 【答案】 弹性势 减小 有 【详解】[1]网球碰到球拍使球拍发生了弹性形变，球拍因网线形变而具有了弹性势能。 [2]变形的球网具有弹性势能，将球弹出的过程，球网的弹性势能转化为球的动能，所以球拍把网球弹出的过程中，弹性势能减小。 [3]在球拍把网球弹出的过程中，此时网球距地面有一定的高度，故网球具有重力势能。 九． 探究影响动能因素的实验（共4小题） 42．小军和小民分别购买了两个不同品牌的排球，为了比较它们的弹性是否相同，以下方法最科学、可取的是（　　） A．在教学楼前把两球分别向墙掷去，比较反弹后距墙的远近 B．双手分别同时把两球按在地面上，感受哪一个球更费力些 C．在二楼窗口，让两球从等高度处自由坠下，比较反弹高度 D．把两球分别向上抛出，待它们下落再反弹时比较反弹高度 【答案】C 【详解】A．通过比较小球被反弹后的距离，注意影响小球反弹后距离的因素有：力的大小，方向，墙的材料；因此需要控制力的大小、方向以及墙的材料都相同，而该方法中没有控制这些因素，故方法不科学，故A不符合题意； B．因为两个球的弹性相差不很大，当用双手分别同时把两球按在地面上时，感受不出哪一个球更费力些，故方法不科学，故B不符合题意； C．在二楼窗口，让两球从等高度处自由落下，比较它们反弹的高度；使小球落下的高度和反弹面相同，通过小球反弹的高度比较弹性好坏，方法科学，故C符合题意； D．把两球分别向上抛出，不能控制小球上升的高度，所以落地后反弹的高度不能准确反映其弹性大小，故方法不科学，故D不符合题意。 故选C。 43．如图所示是小球刚接触弹簧到将弹簧压缩至最短的过程，这个过程中弹簧的弹性势能的变化情况是 ，要探究小球下落压缩弹簧时弹簧的最大压缩量与小球的质量的关系，需分别让质量不同的小球从 自由下落，压缩同一弹簧，并分别测出压缩量通过比较，从而得出结论。 【答案】 变大 同一高度 【详解】[1]由题意知，小球刚接触弹簧到将弹簧压缩至最短的过程中，弹簧的形变程度变大，弹簧的弹性势能变大。 [2]要探究弹簧的最大压缩量与小球的质量的关系，采用控制变量法进行实验，即使用质量不同的小球，控制它们从同一高度自由下落，压缩同一弹簧，分别测出弹簧的最大压缩量进行比较。若最大压缩量不同，则说明最大压缩量与小球的质量有关，并得出最大压缩量与小球的质量的关系。 44．小明发现不同的弹簧玩具枪，射出子弹的速度不同，他想将弹簧压缩后的弹性势能转化为动能，改变物体的速度，于是设计了如图所示的实验。 (1)他用一个小球压缩弹簧，记录弹簧的形变量，然后放手，观察并记录小球离开弹簧后在水平地面上滚动的距离，不更换小球，多次改变，并记录对应的。这里他采用的研究方法是 。 (2)请你帮他设计一个记录实验数据的表格。 (3)接下来，他换用不同质量的小球，保持弹簧的形变量一定，多次记录s，发现小球的质量越大，小球滚动的距离就越小。根据这个实验现象，你认为 （选填“能”或“不能”）采用该装置来探究物体动能与物体质量的关系。 【答案】(1)控制变量法/转换法 (2) 实验次数 小球的质量m/kg 弹簧的形变量L/cm 小球滚动的距离s/cm 1 2 3 (3)不能 【详解】（1）实验中不更换小球，控制质量不变，只改变弹簧形变量L，探究弹性势能与形变量的关系，采用的是控制变量法；用小球在水平地面上滚动的距离大小反映弹簧弹性势能的大小，采用了转换法的研究方法。 （2）实验中需要控制小球质量不变，因此需要记录每次实验小球的质量，其次主动改变的量是弹簧形变量L（自变量），需要观察并记录的量是小球滚动的距离s（因变量），表格中设置这两列，能直接对应实验中需要测量和记录的物理量，让数据与变量一一对应；实验还需要“多次改变L，并记录对应的s”，设置“实验次数”可以有序记录多次实验的数据，避免数据混乱，同时也能通过多次实验得出普遍规律，排除偶然因素的影响。 实验次数 小球的质量m/kg 弹簧的形变量L/cm 小球滚动的距离s/cm 1 2 3 （3）不能。不能采用该装置来探究物体动能与物体质量的关系，因为根据单一变量原则，想要进行实验，需要保证小球开始位置的速度相同，但实验中只能保证弹簧的弹性势能相同，即小球初始时刻的动能相同，弹簧恢复原长后，无法保证小球初始时刻的速度相同，故不能采用该装置来探究物体动能与物体质量的关系。 45．我校航模小组同学用橡皮筋制作的弹射器进行弹射模型飞机比赛，发现弹出的飞机水平飞行的距离不同。关于弹射飞机水平飞行的距离与哪些因素有关，他们提出以下猜想： 猜想1：与橡皮筋的伸长量有关； 猜想2：与橡皮筋的粗细有关； 猜想3：与橡皮筋的长度有关。 (1)根据所学知识，他们经过讨论，判断猜想1是正确的，依据是 越大， 也越大。 (2)为了验证其它猜想，小组成员依次将橡皮筋固定在弹射器上，在弹性限度内，橡皮筋的伸长量相同，将同一模型飞机从同一位置沿水平方向弹射出去，测得弹射的水平距离如表： 序号 橡皮筋的直径/cm 橡皮筋的长度/cm 弹射的水平距离/m 1 0.20 20.00 10.20 2 0.20 30.00 8.40 3 0.40 20.00 14.00 比较序号为1、3的两组数据，可得出的结论是： 。 (3)在橡皮筋的伸长量相同时，为了使飞机水平飞行的距离更远，宜选择 （选填“长而粗”、“短而粗”、“长而细”或“短而细”）的橡皮筋来制作弹射器。 (4)细心的同学发现家里的橡皮筋有的弹性大，有的弹性小，查阅资料得知，有的是用天然橡胶制作而成，有的是用合成橡胶制作而成，对此，请你提出一个可探究的物理问题： 。 【答案】(1) 弹性形变程度 弹性势能 (2)橡皮筋的长度和伸长量一定时，橡皮筋越粗，弹射的水平距离越远 (3)短而粗 (4)橡皮筋弹射的水平距离与橡皮筋的材质是否有关？ 【解析】【小题1】[1][2]根据所学的弹性势能的知识，橡皮筋的伸长量越大，弹性形变程度越大，具有的弹性势能就越大，在弹射飞机时转化为飞机的动能也就越大，飞机就可能飞得更远。所以判断猜想1是正确的依据是：橡皮筋伸长量越大，弹性势能越大。 【小题2】分析1、3两组数据，橡皮筋的长度都是，伸长量相同，橡皮筋的直径不同，1中直径为，3中直径为，且3中弹射的水平距离大于1中弹射的水平距离。所以可得出的结论是：在橡皮筋的长度和伸长量相同时，橡皮筋越粗，飞机飞行的距离越远。 【小题3】由第（2）问的结论可知，在橡皮筋伸长量相同时，越粗飞行距离越远；再结合 1、2 两组数据，橡皮筋粗细相同，伸长量相同，长度为时（1组）飞行距离大于长度为时（2组）的飞行距离，即越短飞行距离越远。所以在橡皮筋的伸长量相同时，为了使飞机水平飞行的距离更远，宜选择短而粗的橡皮筋来制作弹射器。 【小题4】已知橡皮筋有的用天然橡胶制作，有的用合成橡胶制作，且弹性不同。可以提出的可探究的物理问题是：橡皮筋的弹射的水平距离与橡皮筋的材质是否有关？ 十． 动能和势能的应用（共5小题） 46．无人机已被应用于诸多领域，在无人机匀速上升的过程中，对其分析正确的是（   ） A．动能不变，重力势能增大 B．动能减小，重力势能增大 C．动能增大，重力势能增大 D．动能增大，重力势能减小 【答案】A 【详解】无人机匀速上升的过程中，速度不变，质量不变，动能不变；高度升高，质量不变，重力势能变大，故A正确，BCD错误。 故选A。 47．为了提高环境质量，经常有如图所示的喷雾车在街道上喷雾作业。喷雾车作业时保持匀速直线运动，下列说法正确的是（　　） A．喷雾的目的是为了清洁地面 B．喷出的水雾是水蒸气液化形成的 C．喷雾车的动能不变 D．喷雾车的动能变小 【答案】D 【详解】A．喷雾的目的是为了降尘，故A错误； B．喷雾车喷出的水雾，状态没有发生变化，所以水雾的形成过程中没有发生物态变化，故B错误； CD．动能跟物体的质量和速度有关，喷雾车作业时保持匀速直线运动，速度不变，质量减小，所以动能变小，故C错误，D正确。 故选D。 48．如图所示是小明踢足球的过程，下列说法正确的是（　　） A．足球在飞行过程中动能一直增大 B．足球离开脚后速度越大，惯性越大，飞得更远 C．足球在最高点时，若一切外力同时消失，足球将静止 D．脚踢球时，脚对球的力和球对脚的力是一对相互作用力 【答案】D 【详解】A．足球在飞行过程中，上升时，速度变小，动能变小，足球下降时，速度变大，动能变大，故A错误； B．足球离开脚后速度越大，飞得更远，但足球的惯性只与质量有关，其质量不变、惯性不变，故B错误； C．足球在最高点时仍有向前的速度，此时若一切外力同时消失，足球将做匀速直线运动，故C错误； D．脚踢球时，脚对球的力和球对脚的力作用在两个相互作用的物体上，是一对相互作用力，故D正确。 故选D。 49．新疆的达坂城号称“百里风区”，当地的民谣说：“达坂城，老风口，大风小风天天有，小风刮歪树，大风飞石头。”这首民谣通俗地表达了风具有 。从物理的角度来讲，因为风和水都能够 或者被举高，所以风能和水能都属于 。 【答案】 动能 运动 机械能 【详解】[1]风是流动的空气，空气具有质量和速度，则风具有动能。 [2][3]风和水都能够运动或者被举高，风和水具有动能和势能，机械能包括动能和势能，所以风能和水能都属于机械能。 50．如图，若增大木板的倾角α，悬线OA的方向将 （选填“改变”或“不变”）。小球受到重力的施力物体是 ，若剪断细线，小球会将松软的地面砸一个坑，说明被举高的物体具有 能。现将小球拉至B点释放，当小球摆到最高点C时，小球所受的力 （选填“是”或“不是”）平衡力，若此时细线恰好断开，小球将 。 【答案】 不变 地球 重力势 不是 竖直下落 【详解】[1]若增大木板的倾角α，由于重力的方向始终是竖直向下的，所以悬线OA的方向将不变。 [2]小球受到重力的施力物体是地球。 [3]若剪断细线，小球会将松软的地面砸一个坑，小球具有一定的高度和质量，说明被举高的物体具有重力势能。 [4]现将小球拉至B点释放，当小球摆到最高点C时，此时小球的速度为0，小球受到线的拉力、重力的共同作用，这两个力的方向不同，所以不是平衡力。 [5]若此时细线恰好断开，小球只受到重力的作用，小球将竖直下落。 2 / 2 学科网（北京）股份有限公司 $ 第3节 动能和势能 一．动能的概念、影响动能的因素（共6小题） 二．比较动能大小（共4小题） 三．探究影响动能因素的实验（共6小题） 四．重力势能的概念及影响因素（共6小题） 五． 比较重力势能的大小（共4小题） 六．探究影响物体重力势能因素的实验（共5小题） 七． 弹性势能的概念及影响因素（共6小题） 八． 弹性势能大小的比较（共4小题） 九． 探究影响动能因素的实验（共4小题） 十． 动能和势能的应用（共5小题） 一．动能的概念、影响动能的因素（共6小题） 1．国产大型客机C919质量较大，五代战机歼-20质量较小，如果它们同时在空中飞行，且动能相等，那么（    ） A．战机比客机飞得快 B．客机比战机飞得快 C．战机与客机飞得一样快 D．两者速度大小无法比较 2．秦岭隧道采用竖井和风机来实现通风。车辆在隧道内行驶需要开启近光灯，下列说法正确的是（　　） A．风机产生的气流在隧道顶部高速流动，形成高压区，将废气排出隧道 B．车辆突然减速时惯性不变 C．车辆匀速直线行驶中驾驶员的动能增大 D．汽车近光灯的反光装置是凹面镜，对光线有发散的作用 3．电视中人物“飞起”的画面，实际上是通过“威亚”装置将演员吊起实现的。如图所示，在“威亚”的拉力作用下，演员匀速上升。下列有关演员的说法中正确的是（    ） A．动能增加，重力势能增加 B．动能不变，重力势能不变 C．动能不变，重力势能增加 D．动能增加，重力势能不变 4．科技的发展使农业机械化水平越来越高，如图所示，这是一架飞机在水平方向匀速直线飞行给小麦喷洒农药时的情景。喷洒农药的过程中，飞机的动能 （增大/减小/不变），重力势能 （增大/减小/不变）。 5．如图为某道路交通限速标志牌，限速原因是因为质量一定时， 越大，动能越大；小型车最高行驶速度不得超过100km/h，而大型客车、载货汽车最高行驶速度不得超过80km/h。说明动能大小还与 有关。 6．抑制扬尘，环卫洒水已形成常态化，如图所示，正在水平路面上匀速前进进行洒水作业的喷洒车，水箱内水的动能 ；车对水平路面的压强 ；汽车牵引力做功的功率 。（均选填“变大”“变小”或“不变”） 二．比较动能大小（共4小题） 7．北京时间2025年4月24日17时17分，搭载神舟二十号载人飞船的长征二号F遥二十运载火箭在酒泉卫星发射中心点火发射，成功将载人飞船送往预定轨道。载人飞船离开地面加速上升的过程中（　　） A．动能增大，重力势能不变 B．动能增大，重力势能增大 C．动能不变，重力势能不变 D．动能不变，重力势能增大 8．质量相等的甲、乙两个物体从同一斜面的同一高度处由静止自由下滑到底端，每隔相等时间曝光一次得到的频闪照片如图所示。下列说法正确的是（    ） A．两物体下滑的平均速度相等 B．两物体到达斜面底端时的动能相等 C．乙物体所受的重力做的功更多 D．乙物体所受的重力做功更快 9．当小汽车和大货车在红绿灯路口由静止状态同时启动时，通常小汽车更快达到相同速度。这是因为小汽车的质量较小，因此 较小，运动状态更容易改变。而汽车通过路口时，应注意观察周边情况并限速，是因为汽车速度越大， 越大，发生碰撞时造成的危害也更严重。 10．甲、乙两质量相同的人，同时从同一起跑线出发，同向做匀速直线运动，某时刻他们的位置如图所示，此时甲的速度 乙的速度，甲的动能 乙的动能。（两个空都选填“大于”、“小于”、“等于”。） 三．探究影响动能因素的实验（共6小题） 11．如图所示是“研究物体的动能跟哪些因素有关”的实验装置。下列说法正确的是（　　） A．水平面越光滑越好 B．木块被撞的远近反映了钢球动能的大小 C．改变钢球在斜面上滚下时高度，是为了研究物体的动能跟高度的关系 D．用不同质量的小球进行实验得到的结论可以解释为什么要对机动车的最高行驶速度进行限制 12．图I是探究“阻力对物体运动的影响”的实验装置，图Ⅱ是探究“影响物体动能大小因素”的实验装置。下列关于这两个实验的说法中错误的是（　　） A．两实验中，物体运动时的机械能始终保持不变 B．Ⅱ实验可得到：物体的质量一定时，速度越大动能越大 C．I实验可以推理得到：如果运动的物体不受力，它将以恒定不变的速度运动下去 D．I实验中小车从斜面的同一高度自由下滑，是保证小车达到水平面时初速度相同；Ⅱ实验中小球从斜面的不同高度自由下滑，是改变小球达到水平面时的初速度 13．如图是“探究影响动能大小的因素”实验，实验中通过 反映小球动能大小，若选取甲乙两图可以研究动能大小与 的关系；若水平面光滑，能否完成本实验探究？ （选填“能”或“否”）。 14．汽车超载、超速行驶时很容易造成交通事故。小明由此想到这可能与物体动能大小有关，因此设计了如图所示的实验过程，其中，。 (1)小球进入水平面时的动能是由 转化来的，组装好实验器材后，小明分别让小球由静止开始滚下，通过观察 （选填“木块”或“小球”）运动的远近来判断动能的大小。 (2)用 两图的实验现象所得到的结论，可以解释汽车超载行驶时危险性大的原因。 (3)在实验中，小球动能越大，发生碰撞时对木块做的功就越 （选填“多”或“少”）。 (4)若在实验中，小球动能过大导致木块滑出了水平木板。为解决这一问题，可采取的措施是 。 15．如图所示是某小组“探究影响动能大小的因素”的实验装置图。木块的碰撞面上粘贴海绵片，木块上、下表面粗糙程度不同（上表面更粗糙）。钢球的质量mA=mB<mC，图示高度hA=hC>hB。让钢球从斜面上滑下，撞击水平木板上静止的木块。 (1)木块的碰撞面上粘贴海绵片的作用是可使钢球与木块碰撞后 。 (2)实验中，探究的动能是指_______。 A．钢球即将撞击木块前的动能 B．木块被钢球撞击时的动能 (3)由甲、乙两次实验，得出实验结论： 。 (4)甲、丙两次实验，让不同质量的钢球从同一斜面同一高度由静止开始滚下，目的是 。 (5)某同学在做丙实验时发现小木块被撞后滑出木板，如何改进呢？三位同学对丙实验展开了讨论： 小明建议换用表面粗糙程度相同但长度更长的木板重新做对比实验。 小华建议换用木块上表面作为与木板的接触面重新做对比实验。 小红建议换用质量比前两次较小的钢球重新做对比实验。 上述建议中有 个人的建议是可行的。 (6)甲、乙两次实验中木块克服摩擦力做功分别为W1和W2，则W1 W2。 16．小明想要探究物体动能与哪些因素有关，实验过程如下。 (1)实验中，小球动能的大小是通过 来反映的； (2)图甲、乙两次实验让同一小球从斜面的不同高度静止下落的目的是 ； (3)图甲和图乙实验中木块克服摩擦力做的功分别是W1、W2，则W1 W2（选填“>”“<”或“=”），克服摩擦力做功的功率 （选填“变大”“变小”或“不变”）； (4)小明又设计了如图丁所示的方案：让质量不同的两个小球两次将同一弹簧压缩到相同程度，放手后将小球弹出去撞击放在同一位置的木块，这样做 （选填“能”或“不能”）验证动能与质量的关系； (5)如图戊所示，AOB是光滑轨道，A点的高度H大于B点的高度h，让小球从A点由静止开始自由滑下，沿轨道AOB到达B点后离开（不计空气阻力）。则小球离开B点后的运动轨迹最符合实际的是 。 四．重力势能的概念及影响因素（共6小题） 17．正在飞行的、两架飞机具有相同的重力势能，且，则（　　） A．飞机飞得快 B．飞机飞得慢 C．飞机飞得高 D．飞机飞得低 18．歼-35在福建舰上加速升空时（忽略燃油质量变化），它的（　　） A．动能增大，势能增大 B．动能增大，势能减小 C．动能减小，势能减小 D．动能减小，势能增大 19．《中华人民共和国民法典》中规定：“禁止从建筑物中抛掷物品”。生活中我们要杜绝“高空抛物”这种严重危害公共安全的行为。“高空抛物”危害性大是因为高处的物体具有很大的（　　） A．动能 B．重力势能 C．热量 D．弹性势能 20．如图所示是挑战者进行蹦极运动的情景，弹性橡皮绳一端系住人的腰部，另一端系于跳台上，当人下落至图中Q点时，橡皮绳刚好被拉直，从Q点继续下落到最低点的过程中，弹性势能 ，重力势能 。（均选填“增大”“减小”或“不变”） 21．2024年4月25日，中国长征二号F运载火箭在酒泉卫星发射中心载人航天发射场点火起飞，将神舟十八号载人飞船发射升空。飞船在加速上升的时间内，它的动能 （选填“增加”，“减少”或“不变”），重力势能 （选填“增加”，“减少”或“不变”） 22．如图所示，若选山脚地面为零势能面，山顶石头具有的重力势能为；若选择山腰平台为零势能面，同一石头具有的重力势能为；则 （选填“>”、“=”或“<”），这说明重力势能的大小与 的选取有关。与描述物体运动时需要选定参照物类似，重力势能具有 性。 五． 比较重力势能的大小（共4小题） 23．王维的诗句“蹴鞠屡过飞鸟上，秋千竞出垂杨里”，诗中描绘了唐代的两项体育运动“蹴鞠”和“秋千”。在忽略空气阻力的情况下，从能量的角度分析，下列说法正确的是（　　） A．秋千在上摆的过程中，它的动能不变 B．秋千在下摆的过程中，它的重力势能可能会变大 C．蹴鞠在下落的过程中，它的动能增大 D．蹴鞠在上升的过程中，它的动能一定大于飞鸟的动能 24．如图所示，是我国某地的等高线图，若把同一物体分别放在A、B、C、D时，那么在哪一点时，此物体的重力势能最大（　　） A．在A点 B．在B点 C．在C点 D．在D点 25．建筑高楼大厦时首先要打好地基。原相同高度的同种地桩，经打击后某一瞬间时三个地桩所处的位置如图解示，由此可知，打桩时，三个重锤中 锤的做功本领最大，如果A、B两锤的质量相同，则刚开始下落时， 锤的高度要低一些。如果B、C两锤刚下落时的高度相同，则 锤的质量开始下落时，要大一些。 26．如图是小球在地面弹跳的频闪照片，小球每次反弹的最高高度比前一次要低，且A、D两点高度相同，小球在A点的重力势能 （选填“大于”、“小于”或“等于”）D点的重力势能，小球在A点的速度 D点的速度，分析图片中的情景可知弹跳过程中机械能 （选填“增加”、“减小”或“不变”）。    六．探究影响物体重力势能因素的实验（共5小题） 27．探究重力势能与哪些因素有关时，小明将A、B、C三个钢球从不同高度自由释放（小球质量，下落高度），都落在同样的水平细沙面上。如图，实验发现A、B、C都使沙面凹陷，其中A使沙面凹陷最深，B最浅，下列说法错误的是（    ） A．该实验采用了转换法，用沙面凹陷程度来反映重力势能大小 B．对比A、B两次撞击，可知物体的质量越大，重力势能越大 C．对比B、C两次撞击，可知物体被举得越高，重力势能越大 D．对比A、C两次撞击，无法探究重力势能的影响因素 28．同学们以“操场上的物理”为主题开展了科学实践活动。如图-1，湿篮球与地面撞击的力越大，篮球与地面接触后在地面上留下的水印越大，说明力的作用效果与力的 有关；如图-2，将铅球举高掉落进沙坑，铅球的高度越高，下落后陷入沙坑的深度越深，说明质量一定时，高度越高的物体具有的重力势能越 ；如图-3，快速摇动跳绳，地面上的碎纸片会向绳子与地面接触的地方运动，这是因为空气流速越 的地方气压越小。 29．用“模拟打桩”来探究物体重力势能的大小与哪些因素有关，物体的质量m1=m2<m3，实验时，让物体从木桩正上方的某一高度处自由下落，将木桩打入沙中，三次实验木桩进入沙中的深度如图所示。 (1)比较a、b是为了探究重力势能的大小与 的关系，观察到 现象可以得出结论。 (2)比较 可知：物体重力势能的大小与物体的质量有关。 (3)本实验中用到的主要物理探究方法有转换法和 （填字母） A．控制变量法 B．等效替代法 C．类比法 30．在探究“重力势能的大小与什么因素有关”时，小华利用桌腿较细的小桌、沙子、质量不同的重物（重物2质量大于重物1）设计并进行了如图所示的实验。 (1)实验中通过观察 来判断物体重力势能的大小。 (2)要探究重力势能大小与高度的关系，应选择图 两次实验进行分析比较，由实验现象可得出结论：其他条件一定时，物体的高度越高，重力势能越 。 (3)选择图乙、丙两次实验进行分析比较，可得出结论：其他条件一定时， ，重力势能越大。 31．如图所示是某同学在家利用玉米面团和装有水的饮料瓶完成“探究影响重力势能大小的因素”的实验。 (1)甲、乙两图得到的实验结论是： ； (2)“高空抛物”危害大的原因，可通过分析 两图来探究。 七． 弹性势能的概念及影响因素（共6小题） 32．下列物体一定具有弹性势能的是（　　） A．弹簧 B．吊着猴子的树枝 C．被压扁的橡皮泥 D．橡皮筋 33．撑竿跳高是一项运动员经过持竿助跑，借助撑竿的支撑腾空越过横杆的运动。如图是撑竿跳高运动员起跳上升时的情形，下列说法正确的是（     ） A．撑竿的形变是弹性形变，手的形变是塑性形变 B．图中此时的撑竿不具有弹性势能 C．手对撑竿的力是由于手的形变产生的 D．撑竿对手的力的方向与撑竿的形变方向相同 34．两边用弹簧和拴住的滑块M静止在O点处，向右拨动滑块M，它就可以在光滑的水平面上来回运动，当滑块从O点向右运动时，下列说法正确的是（弹簧在弹性限度内）（　　） A．弹簧k1的势能增大，弹簧k2的势能减小 B．弹簧k1的势能减小，弹簧k2的势能增大 C．弹簧k1和k2的势能同时增大 D．滑块M经过O点时的速度等于0 35．球拍击打网球时，可观察到网面凹陷形变，使网面凹陷的力的施力物体是 ，这个力是由于 弹性形变而产生的弹力，通过网面发生形变可知，力可以改变物体的 ，发生了形变的网球拍可以将网球击打出去，说明形变后的网球拍有 势能。 36．如图所示，原长为l的轻质弹簧一端固定在竖直墙面上，另一端与水平面上的木块相连。推动木块压缩弹簧，当其左端至A点时，弹簧具有的弹性势能为25J；松手后，木块在弹簧的作用下往复运动若干次后静止，此时弹簧具有的弹性势能为1J。则木块最终静止的位置一定不可能位于 （选填“B”、“C”、“D”）点，整个过程中木块速度最大时其左端可能位于 （选填“B”、“C”、“D”）点。 37．如图是皮球落地后弹跳过程中的轨迹。从图中现象可以判断皮球的机械能是不断 （选填“增加”“减少”或“不变”）。A、B是同一高度的两点，则球在A点时的动能 （选填“大于”“小于”或“等于”）在B点时的动能。皮球处于C点时 （选填“有”或“没有”）机械能。 八． 弹性势能大小的比较（共4小题） 38．如图所示，某人用大小相同的力作用在同样的弹簧上，观察比较图a、图b可知，此时弹簧a、b的弹性势能是哪个大？（　　） A．a大 B．b大 C．一样大 D．无法确定 39．如图所示，轻质弹簧左端固定，它自由伸长时，右端恰好位于 O 点，将弹簧右端固定在物体上并压缩到 A 点静止释放，物体沿水平面运动，经过 O 点，到达 B 点，然后往回运动到 C 点静止。其中 AO>BO，则在上述运动过程中（　　） A．物体在 A 点时，弹簧弹性势能最大 B．物体在 O 点时，弹簧对物体弹力的方向向右 C．物体在 B 点时，弹簧产生的弹力最大 D．物体在 C 点静止时，受到弹簧的弹力为零 40．“拉弓射箭”如图所示，其包含了好多我们学过的物理知识，如物体间力的作用是相互的、 。    41．如图所示，网球比赛中，选手用力击球，球拍因网线形变而具有了 能， 之后球拍把网球弹出的过程中弹性势能 （选填“增大”、“减小”或“不变”），此时网球 重力势能（选填“有”或“没有”）。 九． 探究影响动能因素的实验（共4小题） 42．小军和小民分别购买了两个不同品牌的排球，为了比较它们的弹性是否相同，以下方法最科学、可取的是（） A．在教学楼前把两球分别向墙掷去，比较反弹后距墙的远近 B．双手分别同时把两球按在地面上，感受哪一个球更费力些 C．在二楼窗口，让两球从等高度处自由坠下，比较反弹高度 D．把两球分别向上抛出，待它们下落再反弹时比较反弹高度 43．如图所示是小球刚接触弹簧到将弹簧压缩至最短的过程，这个过程中弹簧的弹性势能的变化情况是 ，要探究小球下落压缩弹簧时弹簧的最大压缩量与小球的质量的关系，需分别让质量不同的小球从 自由下落，压缩同一弹簧，并分别测出压缩量通过比较，从而得出结论。 44．小明发现不同的弹簧玩具枪，射出子弹的速度不同，他想将弹簧压缩后的弹性势能转化为动能，改变物体的速度，于是设计了如图所示的实验。 (1)他用一个小球压缩弹簧，记录弹簧的形变量，然后放手，观察并记录小球离开弹簧后在水平地面上滚动的距离，不更换小球，多次改变，并记录对应的。这里他采用的研究方法是 。 (2)请你帮他设计一个记录实验数据的表格。 (3)接下来，他换用不同质量的小球，保持弹簧的形变量一定，多次记录s，发现小球的质量越大，小球滚动的距离就越小。根据这个实验现象，你认为 （选填“能”或“不能”）采用该装置来探究物体动能与物体质量的关系。 45．我校航模小组同学用橡皮筋制作的弹射器进行弹射模型飞机比赛，发现弹出的飞机水平飞行的距离不同。关于弹射飞机水平飞行的距离与哪些因素有关，他们提出以下猜想： 猜想1：与橡皮筋的伸长量有关； 猜想2：与橡皮筋的粗细有关； 猜想3：与橡皮筋的长度有关。 (1)根据所学知识，他们经过讨论，判断猜想1是正确的，依据是 越大， 也越大。 (2)为了验证其它猜想，小组成员依次将橡皮筋固定在弹射器上，在弹性限度内，橡皮筋的伸长量相同，将同一模型飞机从同一位置沿水平方向弹射出去，测得弹射的水平距离如表： 序号 橡皮筋的直径/cm 橡皮筋的长度/cm 弹射的水平距离/m 1 0.20 20.00 10.20 2 0.20 30.00 8.40 3 0.40 20.00 14.00 比较序号为1、3的两组数据，可得出的结论是： 。 (3)在橡皮筋的伸长量相同时，为了使飞机水平飞行的距离更远，宜选择 （选填“长而粗”、“短而粗”、“长而细”或“短而细”）的橡皮筋来制作弹射器。 (4)细心的同学发现家里的橡皮筋有的弹性大，有的弹性小，查阅资料得知，有的是用天然橡胶制作而成，有的是用合成橡胶制作而成，对此，请你提出一个可探究的物理问题： 。 十． 动能和势能的应用（共5小题） 46．无人机已被应用于诸多领域，在无人机匀速上升的过程中，对其分析正确的是（   ） A．动能不变，重力势能增大 B．动能减小，重力势能增大 C．动能增大，重力势能增大 D．动能增大，重力势能减小 47．为了提高环境质量，经常有如图所示的喷雾车在街道上喷雾作业。喷雾车作业时保持匀速直线运动，下列说法正确的是（　　） A．喷雾的目的是为了清洁地面 B．喷出的水雾是水蒸气液化形成的 C．喷雾车的动能不变 D．喷雾车的动能变小 48．如图所示是小明踢足球的过程，下列说法正确的是（　　） A．足球在飞行过程中动能一直增大 B．足球离开脚后速度越大，惯性越大，飞得更远 C．足球在最高点时，若一切外力同时消失，足球将静止 D．脚踢球时，脚对球的力和球对脚的力是一对相互作用力 49．新疆的达坂城号称“百里风区”，当地的民谣说：“达坂城，老风口，大风小风天天有，小风刮歪树，大风飞石头。”这首民谣通俗地表达了风具有 。从物理的角度来讲，因为风和水都能够 或者被举高，所以风能和水能都属于 。 50．如图，若增大木板的倾角α，悬线OA的方向将 （选填“改变”或“不变”）。小球受到重力的施力物体是 ，若剪断细线，小球会将松软的地面砸一个坑，说明被举高的物体具有 能。现将小球拉至B点释放，当小球摆到最高点C时，小球所受的力 （选填“是”或“不是”）平衡力，若此时细线恰好断开，小球将 。 2 / 2 学科网（北京）股份有限公司 $