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

**基本信息** 以基础认知、综合应用、探究拓展三层设计，覆盖机械能转化与守恒全知识点，通过生活/科技情境与实验探究，落实物理观念与科学思维培养。 **分层设计** |层次|知识覆盖|设计特色| |----|----------|----------| |基础认知|动能、势能转化基本概念|投石器、滚摆等生活情境，单选题1-4、填空题9-11，强化物理观念| |综合应用|机械能守恒条件、多过程能量分析|导弹弹道、斜抛运动等科技情境，单选题5-8、填空题12-13，提升科学推理| |探究拓展|实验数据与图像分析|弹簧弹力-高度图像实验题14，简答题15描述转化过程，培养科学探究能力|

11.4 机械能及其守恒 同步练习 一、单选题 1．投石器是古代的攻城利器，如图所示，松开系绳，配重下降，装有石块的一端快速上升，木杆停止转动后，石块被投出，下列说法正确的是（　　） A．城门被石块摧毁说明力可以改变物体的运动状态 B．投石器装轮子是为了减小摩擦力，方便移动 C．木杆停止转动后，石块被投出是因为石块惯性变大 D．石块上升的过程动能增大，机械能减小 2．如图甲所示，轻弹簧竖直固定在水平面上，t＝0时刻，小球落到弹簧上压缩弹簧到最低点，然后被弹簧弹起，如此反复，通过安装在弹簧下端的压力传感器，则（　　） A．t1时刻小球的动能最大 B．t1时刻小球的重力势能最大 C．t2时刻小球的机械能小于t1时刻小球的机械能 D．从开始下落到第一次到达最低点，小球内能的增加量等于这两个时刻小球机械能的减少量 3．如图所示，用手将一重为G的铁球缓慢放在一弹簧上，放手后，铁球从A位置开始向下运动，到达B位置速度达到最大，到达C位置小球的速度变为零。已知AC间的高度差为h，若整个过程中不计能量损耗，下列说法正确的是（　　） A．从A位置到C位置铁球减小的重力势能全部转化为弹簧的弹性势能 B．小球到达B点时，小球的重力大于弹簧的弹力，所以小球继续下落 C．铁球在C位置处于平衡状态 D．从A位置到C位置铁球的机械能守恒 4．如图是小明用易拉罐制作的“魔罐”，橡皮筋两头分别固定在罐子的顶部和底部，中间系一个钩码，当小明将“魔罐”在水平地面上滚出后，它能自动滚回来，下列说法中正确的是（　　） A．“魔罐”滚动过程中机械能保持不变 B．“魔罐”滚出去的过程中，主要是弹性势能转化为动能 C．“魔罐”滚回来的过程中，主要是动能转化为弹性势能 D．“魔罐”滚至最远时，橡皮筋的弹性势能最大 5．2024年9月25日8时44分，我国向太平洋相关公海海域成功发射了一枚携载训练模拟弹头的东风-31AG洲际弹道导弹，引起国内外广泛关注。如图为洲际弹道导弹的飞行弹道示意图，其中AB为依靠火箭发动机助推升空的主动弹道，B为火箭发动机关机点，BD为依靠惯性飞行的被动弹道。在发射过程中，下列分析不正确的是（　　） A．导弹在BC段动能转化为重力势能 B．导弹在远地点时，若所有外力突然消失，导弹将竖直下落 C．导弹在BD段机械能不变 D．导弹在CD段重力做了功 6．年第九届亚洲冬季运动会在哈尔滨举办。在跳台滑雪运动中，运动员从助滑开始，直到下落至着陆坡的运动过程中经过了各个不同的位置，如图所示。不考虑摩擦和空气阻力，下列说法正确的是（　　） A．运动员从A处运动到处的过程中，动能转化为重力势能 B．运动员从A处运动到处的过程中，动能先变小后变大 C．运动员从A处运动到处的过程中，机械能保持不变 D．运动员到达处时，若所有的力消失，则运动员保持静止 7．苹果由静止开始下落，每隔0.1s记录一次苹果的位置，如图所示。关于苹果下落的过程，下列说法中正确的是（  ） A．苹果的重力势能变大 B．苹果的动能转化为苹果的重力势能 C．相等的时间间隔内，苹果所受的重力做功增大 D．苹果所受的重力做功的功率不变 8．同学们在体育课进行实心球投掷训练，如图甲所示，B→C→D表示实心球离开手之后到刚好接触地面瞬间的运动轨迹。下列分析正确的是（　　） A．忽略空气阻力，实心球在A处时人对球的推力与实心球的重力是一对平衡力 B．实心球从C→D下降过程速度变大，惯性增大 C．实心球从A→B的过程中人对球做功 D．实心球从B→C→D过程中动能变化规律如图乙所示 二、填空题 9．如图所示的装置叫作滚摆。捻动滚摆的轴缠绕细线使它升高后由静止释放，观察滚摆的运动情况。滚摆沿着细线上下运动时，它的速度不断地变化。当滚摆从最高点向最低点运动时，它的高度降低，速度______，说明它的____能减少而_____能增加；当滚摆从最低点向最高点运动时，速度变小，位置升高，说明滚摆的______能转化为______能。 10．如图所示，蹦床运动员参与蹦床运动。在运动员从高处下落的过程中，______能转化为______能。运动员接触床面后，运动员的速度慢慢变小、床面的弹性形变程度慢慢变大，______的______能转化为______的______能。 11．如图所示是小静设计的一款无需电池和燃料的无碳小车。重物下落时，带动车轮转动，驱动无碳小车向前运动。此过程中重物的___________能转化为小车的___________能。若要使无碳小车运动得更远，可增大重物的___________。 12．如图所示，将摆球从A点静止释放，经过最低点O到达B点，A、B两点等高，摆球到达B点时动能为___ J；摆球从A点到O点的过程中，小球受到的重力对小球____ （做功/不做功），细绳对小球拉力_____ （做功/不做功），_______ 能转化为动能。 整个过程中，摆球的机械能大小___ （不变/减小）。 13．如图所示，在同一高度以大小相同的初速度v0分别竖直向上和斜向上将同一小球抛出，不计空气阻力。小球上升时，小球的_____能转化为重力势能；小球竖直向上、斜向上到达最高点时距水平地面的高度分别为h1和h2，速度为v1和v2；小球又下落到离地等高度时的速度大小分别为和，则h1_____ h2，v1______v2，________（选填“大于”、“等于”或“小于”）。 三、实验题 14．小明在老师的指导下用小球和弹性很好的轻质橡皮筋等器材进行了如下实验与探究：让一系于橡皮筋一端的小球从某悬挂点O的正下方P点由静止释放如图甲所示，整个下落过程中，橡皮筋所受弹力F与小球下落高度h的关系如图乙所示；小球下落的速度v与下落高度h的关系如图丙所示。已知该轻质橡皮筋每受到的拉力就伸长1cm，经测量小球从P点下落到A、B、C三点的距离分别为：、、。（不计空气阻力） (1)小球从P点运动到A点过程中，到达A点瞬间，橡皮筋受到的拉力为______N；当橡皮筋的伸长量最大时，小球的速度为______（选填“”、“”或“0”），此时，小球处于______状态（选填“平衡”或“非平衡）； (2)从A点运动到B点过程中小球的动能______，重力势能______，机械能______（填“变大”、“变小”或者“不变”）； (3)实验中所用小球的重力为______N。 四、简答题 15．如图所示，观察滚摆的运动，讨论滚摆在运动过程中动能和势能是如何转化的。 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 《11.4 机械能及其守恒 同步练习》参考答案 1．B 【详解】A．城门受到石块的作用力被摧毁，说明其形状发生了变化，故说明力可以改变物体的形状，故A错误； B．投石器装轮子，用滚动代替滑动的方法减小了摩擦力，所以方便移动，故B正确； C．木杆停止转动后，石块被投出是因为石块具有惯性，此过程中石块的质量不变，惯性大小不变，故C错误； D．石块在上升过程中，质量不变，由于受到重力的作用，其速度会变小，其动能减小，同时，石块在上升的过程中，高度增加，所以其重力势能增大。石块在上升的过程中，受到空气阻力作用，将一部分机械能转化为内能，因此机械能减小，故D错误。 故选B。 2．C 【详解】A．t1时刻小球刚与弹簧刚好接触，此时弹力小于重力，速度继续增大，动能继续变大，故A不符合题意； B．金属小球刚刚释放时小球高度最高，其重力势能是最大，故B不符合题意； C．由乙图可知小球在整个运动过程中，小球和弹簧组成的整体机械能不变，t1时刻到t2时刻，小球的减小机械能转化为弹簧的弹性势能，t2时刻小球的机械能小于t1时刻小球的机械能，故C符合题意； D．由乙图可知小球在整个运动过程中，小球和弹簧组成的整体机械能不变，从开始下落到第一次到达最低点，这两个时刻小球减小机械能没有转化成小球的内能，故D不符合题意。 故选C。 3．A 【详解】AD．铁球在A点的速度为零，动能为零；在C点时速度也变为零，从A到C过程中铁球的高度降低，重力势能减小；弹簧的形变量不断增大，弹簧的弹性势能增加。不计能量损耗，则铁球减小的重力势能全部转化为弹簧的弹性势能，铁球的机械能减小，故A正确，D错误； B．铁球到达B点时速度最大，此时铁球受到的重力等于弹簧对它的弹力；随后铁球由于惯性继续下落，故B错误； C．铁球在C点时速度大小为零，但是此时弹簧的形变量最大，铁球所受的弹力大于所受的重力，合力向上，因此铁球未处于平衡状态，故C错误。 故选A。 4．D 【详解】魔罐”在开始滚动的时候，具有动能，滚动的过程中，罐子动能转化为橡皮筋的弹性势能，当动能为0时，即滚动至最远时，橡皮筋的弹性势能最大，“魔罐”开始向回滚动，在“魔罐”滚回来的过程中橡皮筋的弹性势能减小，罐子的动能增大，弹性势能转化为动能，整个滚动过程中要克服摩擦做功，机械能减小。故ABC错误，D正确。 故选D。 5．B 【详解】A．BD段在大气层外，不受到空气阻力，且火箭发动机没有工作，所以导弹在由B到C的过程中，只存在动能和重力势能的相互转化，此过程中导弹的速度变小，位置变高，所以动能减小，重力势能变大，所以此过程中，导弹的动能转化为重力势能，故A正确，不符合题意； B．导弹在C点时，有水平方向的速度，若所有外力突然消失，根据牛顿第一定律可知，导弹将做匀速直线运动一直运动下去，故B不正确，符合题意； C．BD段在大气层外，不受到空气阻力，且火箭发动机没有工作，所以只存在动能和重力势能的相互转化，机械能守恒，故C正确，不符合题意； D．导弹受到竖直向下的重力，导弹在由C到D的过程中，在竖直方向上移动一段距离，所以此过程中重力做了功，故D正确，不符合题意。 故选B。 6．C 【详解】A．运动员从A位置运动到位置的过程中，质量不变，高度变小，则重力势能减小，速度变大，则动能变大，重力势能转化为动能，故A错误； B．运动员从A处运动到处的过程中，质量不变，高度先变小后变大，速度先变大后变小，则动能先变大后变小，故B错误； C．不考虑摩擦和空气阻力，运动员从A处运动到处的过程中机械能守恒，故C正确； D．在位置时运动员具有一定的速度，根据牛顿第一定律，若所有的力消失，则运动员做匀速直线运动，故D错误。 故选C。 7．C 【详解】AB．由图可知，苹果下落过程中，相同时间内通过的路程变大，根据速度公式可知速度变大，质量不变，动能变大；苹果的高度减小，质量不变，重力势能减小，所以此过程中重力势能转化为动能，故AB错误； CD．相等的时间间隔内，通过的路程变大，根据W=Gh可知，苹果所受的重力做功增大，根据可知，功率变大，故C正确，故D错误。 故选C。 8．C 【详解】A．忽略空气阻力，手的推力与实心球的重力大小不一定相等，方向也不相反，也没有作用在同一条直线上，故人对球的推力与实心球重力不是一对平衡力，故A错误； B．实心球从下降过程，重力势能转化为动能，因此速度变大，但质量不变，所以惯性不变，故B错误； C．实心球从过程中，受到手的推力，实心球在推力的方向上通过了距离，则人对实心球做了功，故C正确； D．实心球在上升的过程中，速度也越来越小，动能越来越小；当上升到最高点时，水平方向上的速度不为零，仍然具有动能，在下落的过程中，速度越来越大，动能越来越大。所以，动能是先减小，上升到最高点动能达到最小值但不为零，然后又增大，故D错误。 故选 C。 9． 变大 重力势 动 动 重力势 【详解】[1][2][3]当滚摆从最高点向最低点运动时，质量不变，速度变大，高度减小，即动能变大，重力势能减小，将重力势能转化为动能。 [4][5]滚摆上升时，质量不变，速度变小，高度增加，即动能变小，重力势能增大，将动能转化为重力势能。 10． 重力势 动 运动员 动 床面 弹性势 【详解】[1]运动员下落的过程中，质量不变、高度变小、速度变大，重力势能变小、动能变大，运动员的重力势能转化为动能。 [2]运动员接触床面的过程中，运动员的质量不变、速度变小、动能变小，床面的弹性形变程度变大、弹性势能变大，所以运动员的动能转化为床面的弹性势能。 11． 重力势 动 质量 【详解】[1][2]重物被举高而具有重力势能，释放后下落，重力势能减少，通过绳索、滑轮等机构将能量传递给小车，转化为小车前进的动能，所以重物下落驱动无碳小车的过程中，是重力势能转化为小车的动能。 [3]增大重物质量或起始下落高度，能让重物初始重力势能更大，在能量传递效率不变时，可提供更多能量驱动小车行驶更远。 12． 0 做功 不做功 重力势 不变 【详解】[1]动能的大小与质量和速度有关，当质量不变时，摆球到达B点时速度为0，所以动能为0J。 [2]摆球从A点到O点的过程中，重力方向竖直向下，小球在竖直方向上有移动距离，所以重力对小球做功。 [3]细绳对小球的拉力方向沿绳向上，小球的运动方向是曲线，拉力始终与小球运动方向垂直，小球在拉力方向上没有移动距离，所以细绳对小球拉力不做功。 [4]摆球从A点到O点的过程中，高度降低，重力势能减小，速度增大，动能增大，所以是重力势能转化为动能。 [5]A、B两个最高点位置相同，说明在运动过程中机械能不变。 13． 动 大于 小于 等于 【详解】[1]在同一高度以大小相同的初速度v0分别竖直向上和斜向上将同一小球抛出，因质量和抛出的速度相同，故小球的动能相同，不计空气阻力，故机械能守恒。小球上升时，小球的高度变大，重力势能变大，动能转化为重力势能。 [2][3]小球竖直向上运动到最高点时速度为0，动能为0；而小球斜向上到达最高点时速度不为0，故v1小于v2；小球斜向上到达最高点时有一定的动能，因机械能守恒，故竖直向上运动的小球运动到最高点时具有的重力势能比斜向上运动的小球到达最高点时的重力势能大，根据影响重力势能的大小，故有h1大于h2。 [4]小球又下落到离地等高度时重力势能相等，因机械能守恒，故两种情况下此时的动能相同，根据影响动能大小的因素，故速度相同，即等于。 14．(1) 0 0 非平衡 (2) 变大 变小 变小 (3)4 【详解】（1）[1]由图乙可知，小球从P点运动到A点过程中，到达A点瞬间，橡皮筋受到的拉力为0N，说明此时橡皮筋长度等于原长。 [2]小球受到竖直向下的重力作用，继续加速向下运动，橡皮筋逐渐伸长，竖直向上的弹力逐渐变大，当橡皮筋的弹力增大到等于重力时，速度达到最大值，即到达B点；之后小球继续向下运动，但重力小于弹力，合力的方向竖直向上，小球做减速运动，到达C点时，弹力达到最大，即橡皮筋的伸长量最大，所以此时小球的速度减为0。 [3]小球做减速运动，到达C点时，弹力大于重力，不满足二力平衡，故小球处于非平衡状态。 （2）[1][2][3]由以上分析可知，从A点运动到B点过程中小球的速度变大，故动能增大；由于高度变小，故重力势能减小。因从A点运动到B点过程中，小球的机械能有一部分转化为橡皮筋的弹性势能，故机械能减小。 （3）由图可知，小球从P点下落到B点时，橡皮筋的伸长量为 橡皮筋每受到0.2N的拉力就伸长1cm，即0.01m，则弹力大小为 由图丙可知，小球从P点下落到B点时，小球的速度是最大的，满足重力等于弹力，所以小球的重力为。 15．在图甲中，滚摆下降时，它的重力势能越来越小，动能越来越大，重力势能转化为动能。滚摆上升时，它的动能越来越小，重力势能越来越大，动能转化为重力势能。 【详解】略 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 $