11.4 机械能及其转化 分层练习-2025-2026学年人教版物理八年级下册

**基本信息** 本练习围绕机械能及其转化，通过基础认知、综合应用、实践探究三层设计，实现从概念理解到实际问题解决的进阶，强化能量观念与科学思维。 **分层设计** |层次|知识覆盖|设计特色| |----|----------|----------| |基础认知层|动能、势能概念及转化判断|单选题结合神舟发射等真实情境，填空题聚焦能量转化基本形式，夯实物理观念| |综合应用层|机械能守恒与转化综合分析|多选题通过小球运动轨迹等模型，考查科学推理；计算题关联动能定理，提升定量分析能力| |实践探究层|实验设计与计算应用|实验题探究动能影响因素，综合题结合筒车实例，培养科学探究与社会责任意识|

11.4机械能及其转化 分层练习-2025-2026学年人教版物理八年级下册 一、单选题 1．2024年4月 25日20时59分，搭载神舟十八号载人飞船的长征二号F遥十八运载火箭在酒泉卫星发射中心点火发射并取得圆满成功。在它们加速升空的过程中关于飞船能量的下列说法正确的是（　　） A．机械能的总量不变 B．机械能的总量变小 C．动能不变 D．重力势能变大 2．如题图所示，在北京冬奥会单板滑雪男子大跳台比赛中，苏翊鸣成为中国首位单板滑雪冬奥冠军。下列关于他运动过程的说法正确的是（　　） A．跳起后在空中飞行过程中受平衡力的作用 B．从雪坡上下滑过程重力势能转化为动能，机械能不变 C．在空中持续向前运动是由于受到惯性作用 D．脚下的单板表面光滑是为了减小与雪地的摩擦力 3．如图所示，光滑水平桌面上的弹性小球从A点被弹出，经过B点后落到地面，又被水平地面多次弹起，图中虚线为小球的运动轨迹。下列有关小球的运动，描述正确的是（　　） A．小球从B点运动到C点的过程中只受到重力作用 B．小球反弹经过D点时动能为零 C．小球下落到C、F两点的速度大小相等 D．小球经过E点的机械能大于经过G点的机械能 4．为备战体考，同学们都在认真的训练，如图所示是他们练习立定跳远时的情景，下列说法中正确的是（　　） A．站立时，人的重力和人对地面的压力是一对平衡力 B．起跳时，脚要用力向后蹬地，利用的是相互作用力 C．起跳后，到达最高点过程中，重力势能转化为动能 D．落地时，人的身体会向前倾是由于受到惯性的作用 5．某商场中有两种电梯，如图，甲为台阶式电梯，乙为履带式电梯。洛洛分别乘甲、乙两种电梯匀速从一楼到二楼，该过程中她与电梯均保持相对静止，下列说法错误的是（　　） A．两种方式上楼过程中，洛洛都处于平衡状态 B．乘甲电梯过程中，洛洛受到的摩擦力为零 C．乘乙电梯上楼，洛洛受到的摩擦力沿斜面向上 D．两种方式上楼过程中，洛洛的机械能都不变 6．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B（不超过弹簧弹性限度）。若不计空气阻力，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少，动能一直在增加 B．小球减少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．小球的机械能不变 二、多选题 7．如图所示，从A点沿水平桌面自由滚落的小球运动轨迹如虚线所示，C、F两处等高，D为小球与水平地面的接触点，下列说法正确的是（　　） A．小球从D点离开地面时，动能为零 B．小球在C点的动能大于在F点的动能 C．小球在C点的机械能等于在F点的机械能 D．小球在E点的机械能大于在F点的机械能 8．将不同质量的钢球从如图所示光滑轨道上的点释放，通过水平面，运动到斜面上的过程中，下列相关解释中正确的有（　　） A．从运动到的过程中重力势能转化为动能 B．钢球在水平面上由于受到惯性，所以能继续向前运动 C．钢球在斜面上受到的重力和支持力不是一对平衡力 D．钢球的质量越大，到达点时的速度越大 9．过山车是公园里人人喜欢玩的游乐项目，那种风驰电掣、有惊无险的快感令不少人着迷。如图甲所示为过山车运行的情景，图乙是小球和轨道模拟过山车某段运行过程的示意图，小球从A点静止释放，沿轨道先后经过B、C、D三点，最后到达E点时速度为零，已知B、D两点的高度相同，下列说法正确的是（　　） A．整个过程中，小球在A点时机械能最大 B．小球在D点时的动能等于在B点时的动能 C．小球在E点时的机械能大于在B点时的机械能 D．小球从C点到D点的过程中，动能减小，重力势能增加 10．如图所示四幅图中说法正确的是（　　） A．下滑过程中人的重力势能转化为动能 B． 说明物体间力的作用是相互的 C．箱子没有被推动时所受的摩擦力大于推力 D．利用惯性使锤头紧套在锤柄上 11．周末，小明一家到游乐园游玩。如图所示为游乐园的过山车运行的情景，下列说法正确的是（　　）。 A．过山车从高处加速滑下的过程中，动能增加 B．过山车从低处上升的过程中，重力势能增加 C．过山车到达圆形轨道最高点时不受任何力的作用 D．过山车从低处上升的过程中，重力势能转化为动能 12．小明在某商城购物，他用30N的力沿水平方向推动质量为15kg的购物车在水平地面上匀速前进了10m用时10s，而后登上商城的自动扶梯匀速上升到楼上的家电专柜，则下列说法正确的是（　　） A．购物车在水平方向前进的过程中受到地面对它的摩擦力为150N B．随自动扶梯上升的过程中，小明的机械能增加 C．在水平方向前进的过程中推力做功的功率是30W D．当购物车中放入重物时，车在水平方向前进的过程中受到地面对它的摩擦力将大于30N 三、填空题 13．甲、乙是两个完全相同的网球．如图所示，在同一高度同时以大小相等的速度，将甲球竖直向下抛出、乙球竖直向上抛出，不计空气阻力．抛出时两球机械能　 　选填“相等”或“不相等”)；落地前的运动过程中，甲球的动能　 　(选填“增大”、“不变”或“减小”)，乙球的机械能　 　(选填“增大”“先增大后减小，“不变”或“减小”) 14．如图所示，这是一个“会跳的卡片”。用手把它反过来平压在桌面上，使橡皮筋伸长，此时橡皮筋具有　 　能，迅速松手后，卡片就会弹跳起来。卡片在上升的过程中将动能主要转化为　 　能，卡片的机械能　 　（选填“增大”“减小”或“不变”）。 15．随着科技的发展，过去“呼风唤雨”的神话已成为现实。人工降雨是用飞机在空中喷洒干冰（固态二氧化碳），干冰在空气中迅速吸热　 　，使空气温度急剧下降，空气中的水蒸气遇冷形成小冰粒，冰粒逐渐变大而下落，慢慢地冰粒　 　成水滴降落就形成了雨。（以上填物态变化名称），冰粒下落过程中机械能总量　 　。不计空气阻力。（选填“增大”、“减小”或“不变”）。 16．某实验小组利用模拟打桩探究“物体重力势能的大小与哪些因素有关”，物体质量。比较甲丙两次实验可得出结论是；实验后，同学们联想到高空抛物是一种很不文明的行为，会带来很大的危害，高空抛物危害的原因是。 17．中学生要养成文明的行为习惯，严禁高空抛物。如果一个重0.5N的鸡蛋从20m高处自由下落，不计空气阻力，下落过程中鸡蛋的　 　转化为　 　能，重力对鸡蛋所做的功为　 　J。 18．2025 年央视春晚《秧 BOT》震撼来袭，一群穿花袄的机器人在舞台扭起了秧歌。“机器人扭秧歌”的过程中将手绢抛出，这说明力可以改变物体的　 　，手绢向上运动时动能转化为　 　能。机器人静止站在舞台上时，重力与支持力是一对　 　力（选填“平衡”或“相互作用”）。 19．如甲图AOB是光滑轨道，A点的高度为H，B点的高度为h，h小于H，A、B两点水平距离为s，让一个小球由A点静止开始自由滑下，沿轨道AOB到达B点后离开轨道，如图乙所示，不计空气阻力。则小球从A点运动到B点时，它经O点的动能是由　 　能转化而来。小球离开B点后的运动轨迹a、b、c、d，最符合题意的是轨迹　 　。若右侧的光滑轨道也足够高，则小球　 　（选填“能”或“不能”）达到与A等高的A'位置。 20．“蹦极”是当前在青年人中流行的一种惊险、刺激运动。跳跃者把一端固定的长弹性绳绑在踝关节等处，从几十米高处跳下的一种极限运动。如图所示是某运动员做蹦极运动的图像（忽略空气阻力），规定运动员速度方向向下为正，由该图像可知在时间内运动员　 　能转化为　 　能，　 　时刻弹性绳的弹性势能最大，此时运动员的动能为　 　J，　 　时刻运动员受到的重力等于弹性绳的拉力，　 　时刻运动员再次达到最高点。 四、计算题 21．一只在空中飞行的小鸟，具有的动能是15J，具有的机械能是90J，那么这只小鸟具有的重力势能是多少J？ 22．小明在探究“物体的动能跟哪些因素有关”的实验时，他想：小球从斜面上滚下撞击滑块时机械能会有所损失，如果直接让滑块从斜面上滑下，就减少了由于撞击机械能的损失，实验的误差可能会减小。如图所示，他将质量为1kg滑块从光滑的斜面上自由滑下，滑块接着在粗糙的水平面上滑行一段距离后停下来，通过测量滑块在粗糙水平面上滑行的距离来比较动能大小。若滑块在地面摩擦时所受的滑动摩擦力大小为重力大小的0.2倍（不考虑木块经过斜面和水平面的接头处时机械能损失）。求： （1）滑块的重力大小； （2）滑块从距地面高5m处的光滑斜面A点自由滑下，到达斜面底端时动能（EK）的大小； （3）滑块在水平面滑行一段距离s（s未知）后停下，滑块克服摩擦力做功（Wf）的大小； （4）试推导：若相同材料、不同质量（m）的滑块，从同一光滑斜面不同高度（h）静止释放时，在相同的粗糙水平面上滑行距离大小（s）的表达式。 五、作图题 23．如图甲所示，在粗糙程度相同的水平台面上，将一轻质弹簧左端固定，右端连接着个小球。小球压缩弹簧至A位置，由静止开始释放小球，当小球运动到O点时，弹簧处于原长。请在图乙中画出小球从开始释放至第一次运动到最右端时，它的动能E随位置s变化的大致图像。（已知AO＝OB，不计空气阻力） 六、实验探究题 24．如图所示是探究“物体动能的大小与什么因素有关”的实验装置示意图。 （1）让A从不同高度落下来，该实验装置要探究的是物体动能的大小与物体　 　的关系； （2）该实验中所探究物体的动能是指物体　 　（选填“A”或“B”）的动能； （3）该实验物体的速度是指物体A从斜面上由静止滚下与物体B碰撞时　 　（填“碰前A”“碰后A”“碰前B”或“碰后B”）的速度，木块被碰撞后滑行过程中，木块的动能转化为　 　能； （4）实验表明，同一物体A从斜面高处滚下，高度越大，物体B被撞得越远，可得结论　 　； （5）若要研究物体动能与质量的关系，则需不同质量的物体从斜面　 　高度由静止滚下，并观察记录。 25．小明在游乐场玩过山车后，自己制作了一个过山车模型如图。选用不同的小球从发车点静止下滑，依次经过轨道上的1、2、3、4位置，最后到达停车点； （1）小球从发车点下滑，由位置1至位置2的过程中，　 　转化为　 　（以上两空选填“重力势能”或“动能”）； （2）为了让小球顺利停在停车点，位置3至停车点的轨道应适当　 　点（选填“光滑”或“粗糙”）； （3）小明发现不同小球从不同的高度静止下滑时，有的小球没到达位置2就下落了。小明利用自制的过山车模型探究小球能否经过位置2与小球质量、下滑的高度是否有关，设计某一探究表格，为完成实验，你认为①处应填写的是　 　； 序号 小球质量 ① 能否经过位置2 1 50 2 50 3 50 （4）小球通过的最高点越来越低，说明小球的机械能在　 　（选填“变大”、“不变”或“变小”），原因是　 　。 七、综合题 26．《天工开物》记载了一种农用机械，名为“筒车”，如题图甲所示。筒车利用水流冲击水轮，使其旋转。在轮轴上安装的竹筒随着轮轴一起转动，当筒口转到低处时便舀满水，随着轮轴上升，筒口到达高处时倒出水来，以此循环往复，以满足农田灌溉的需求。 （1）筒车的工作原理是把流水的　 　转化为　 　能。 （2）筒车在匀速转动的过程中，安装在筒车上的竹筒受　 　（填“平衡”或“非平衡”）力的作用，当水流变湍急时，筒车提升水的功率会变　 　。 （3）竹筒浸没在水里的时候被灌满了水，随筒车转动到高处时泄水，泄出的水落入水槽后被引向农田，若每个竹筒每次可装水的重为G，水轮上有N个竹筒，水轮的半径为R，则转动一圈对水做的有用功W=　 　。 （4）某筒车上均匀分布了N个相同的竹筒，每个竹筒的容积为2.5L，通过调整水槽的位置，竹筒中40%的水会落入水槽，若筒车的转速为每分钟5圈。筒车连续工作5h可以通过水槽为农田浇灌2.4×104kg的水，则N=　 　（ρ水=1.0×103kg/m3） 答案解析部分 1．【答案】D 2．【答案】D 3．【答案】D 【解析】【解答】A、 小球从B点运动到C点的过程中受到重力与空气阻力的作用，A选项错误，不符合题意； B、 小球反弹经过D点时，仍在水平方向上向前运动，速度不为零，动能不为零，B选项错误，不符合题意； C、小球从C到F的过程中由于需要克服空气阻力做功，机械能在减少，C、F点的重力势能相等，则C点的动能比F点的动能大，则C点的速度比F点的速度大，C选项错误，不符合题意； D、小球整个过程需克服空气阻力做功，机械能持续在减少，因此小球经过E点的机械能大于经过G点的机械能，D选项正确，符合题意。 故答案为：D 【分析】（1）小球从B点运动到C点的过程中受到重力与空气阻力的作用； （2）球反弹经过D点时，仍在水平方向上向前运动，速度不为零，动能不为零； （3）小球整个过程需克服空气阻力做功，机械能持续在减少。 4．【答案】B 5．【答案】D 6．【答案】C 7．【答案】B,D 8．【答案】A,C 9．【答案】A,D 10．【答案】A,B,D 【解析】【解答】A、人在滑滑梯的过程中，质量不变，高度减小，则重力势能减小；质量不变，速度增大，所以动能增加，所以重力势能转化为动能，A正确； B、人在船上推另一只船时，另一只船向前运动的同时，自己的船向后运动，说明物体间力的作用是相互的，B正确； C、人推箱子没推动，则箱子在水平方向上受力平衡，并且受到人对箱子水平向右的推力和地面对箱子水平向左的静摩擦力，所以推力和摩擦力是一对平衡力，大小相等，C错误； D、人拿锤柄砸向桌面，起初锤头和锤柄一起向下运动。当锤柄砸到桌面上时，锤柄先停止运动；由于惯性，锤头仍保持原来的运动状态，继续向下运动，同时由于锤柄对锤头的摩擦，锤柄后停止运动，最终使锤头紧套在锤柄上，D正确。 故答案为：ABD 【分析】本题综合考查力学现象。利用动能、势能的各自的影响因素可判断动能、势能变化及其转化关系；力的作用是相互的，人推船时船推人，力是成对存在的；初中阶段，二力平衡是判断摩擦力大小的唯一途径；紧套锤头是惯性的典型应用。 11．【答案】A,B 【解析】【解答】A．过山车从高处加速滑下的过程中，速度变大，质量不变，动能增加，故A正确； BD．过山车从低处上升的过程中，质量不变，速度减小，动能减小；高度增大，重力势能增加，动能转化为重力势能，故B正确，D错误； C．过山车到达圆形轨道最高点时，会受到重力的作用，故C错误。 故选AB。 【分析】1.动能大小的影响因素：质量、速度；质量越大，速度越大，动能越大； 2.重力势能大小的影响因素：质量、被举的高度；质量越大，高度越高，重力势能越大； 3.地球表面所有的物体都会受到重力作用。 12．【答案】B,C,D 13．【答案】相等；增大；不变 14．【答案】弹性势；重力势；减小 15．【答案】升华；熔化；不变 【解析】【解答】干冰是一种极易升华的物质，当它升华时，会从周围空气中吸收大量的热，导致空气的温度急剧下降，使周围的水蒸气遇冷凝华形成固态小冰粒，冰粒逐渐变大而下落，下落过程中熔化成水滴，水滴降落形成了雨。 冰粒下落过程中，由于不计空气阻力，冰粒逐渐熔化，质量不变，冰粒的重力势能转化为动能，机械能守恒，总的机械能总量不变。 【分析】干冰直接变为气体是升华现象；固体变为液体，是熔化现象；自由运动的物体不计空气阻力，机械能保持不变。 16．【答案】高度相同时，物体的质量越大，重力势能越大,质量一定时，高度越大，重力势能越大，落到地面时转化为的动能越大，对人体会造成较大伤害。 17．【答案】重力势能；动；10 18．【答案】运动状态；重力势；平衡 19．【答案】重力势；c；能 20．【答案】重力势；动；；；； 21．【答案】解：重力势能=机械能﹣动能=90J﹣15J=75J． 答：重力势能为75J． 【解析】【分析】根据机械能包括动能和重力势能来计算． 22．【答案】（1）10N；（2）50J；（3）50J；（4）s=5h 23．【答案】 24．【答案】速度；A；碰前A；内；质量一定时，速度越大，动能越大；同一 25．【答案】（1）动能；重力势能 （2）粗糙 （3）下滑的高度h/m （4）变小；小球克服阻力做功 26．【答案】（1）动；重力势 （2）非平衡力；大 （3）2NGR （4）16 【解析】【解答】（1）根据题意可知，流动的水推动筒车转动，从而将水带到高处，则将流水的动能转化为重力势能。 （2）① 筒车在匀速转动的过程中， 虽然速度不变但是运动方向不断改变，故运动状态发生改变，所以受非平衡力作用。 ②当水流变湍急时，则筒车的转速增大，在相同时间内会把更多的水带到高处，根据可知，筒车提升水的功率会变大。 （3）根据图片可知，筒车将水带到最高点时，升高的距离等于筒车的直径2R，水轮上有N个竹筒，每个竹筒每次可装水的重为G，则筒车旋转一周对水所做的功为W=G总h=NG×2R=2NGR。 （4）根据题意可知，筒车的转速为每分钟5圈，连续工作5h，筒车转动的圈数； 则筒车装水的体积； 筒车旋转一周装水的体积； 筒车上均匀分布了N个相同的竹筒，每个竹筒的容积为2.5L，则。 【分析】（1）动能与质量和速度有关，重力势能与质量和高度有关，据此判断两个能量的大小，进而确定能量的转化情况即可； （2）①平衡状态包括：静止状态或匀速直线运动状态； ②根据公式分析判断。 （3）根据描述确定筒车提升水的重力和高度，根据W=Gh计算则筒车旋转一周对水所做的功； （4）根据计算筒车装水的体积，根据计算筒车旋转一周装水的体积，根据计算N的数值。 （1）[1][2]水流具有一定的质量和速度，具有一定的动能，水流通过做功使水的高度增大，重力势能增大，是动能转化为重力势能。 （2）[1]筒车匀速转动，但运动方向改变，故运动状态发生改变，受非平衡力作用。 [2]当水流变湍急时，水的流量更大，可提升更多的水到高处，单位时间做功更多，筒车提升水的功率会变大，故筒车应安装在水流较急的地方。 （3）筒车转动到高处时泄水，水升高2R，水轮上有N个竹筒，每个竹筒每次可装水的重为G，则筒车旋转一周对水所做的功为W=G总h=NG×2R=2NGR （4）筒车的转速为每分钟5圈，连续工作5h，筒车转动的圈数 则筒车装水的体积 筒车旋转一周装水的体积 筒车上均匀分布了N个相同的竹筒，每个竹筒的容积为2.5L，则 学科网（北京）股份有限公司 $