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

**基本信息** 以冬奥会、科技场景为载体，通过基础选择、实验探究、综合应用三层设计，实现机械能概念理解到实际问题解决的进阶，强化物理观念与科学探究能力。 **分层设计** |层次|知识覆盖|设计特色| |----|----------|----------| |基础层（10选择）|动能/势能转化、平衡力、惯性|结合徐梦桃滑雪等情境，考查单一概念辨析，如第3题判断空中运动能量变化| |综合层（4实验题）|实验设计、数据处理、误差分析|通过立定跳远角度探究（第11题）、阻力对运动影响（第12题），培养科学思维与证据意识| |应用层（7综合题）|能量计算、实际问题建模|以C919飞机（第17题）、反向蹦极（第18题）为背景，综合机械能守恒与数学运算，提升问题解决能力|

机械能及其转化 同步练习 好 题 冲 关 一、选择题 1．2026年2月18日，我国运动员徐梦桃荣获米兰冬奥会自由式滑雪女子空中技巧金牌。如图是徐梦桃在比赛时的场景，她从雪坡上滑下，最终停下来。这一过程中所涉及的物理知识，下列说法中正确的是（　　） A．以滑雪板为参照物，她是运动的 B．她在空中飞行是因为受到惯性力的作用 C．她在加速下滑过程中重力势能增大，动能减小 D．她对滑雪板的压力和滑雪板对她的支持力不是一对平衡力 2．如图甲所示，避险车道被称为公路上的“救命道”，避险车道的陡坡上铺有厚厚的砂石，失控车辆一旦冲上避险车道就会快速停下，这在很大程度上保护了驾乘人员和车辆的安全。如图乙所示是失控车辆冲上避险车道后的简化示意图。下列说法正确的是（　　） A．当车辆冲上避险车道时，速度减小，惯性减小 B．当车辆冲上避险车道减速直至停止的过程中，车辆机械能保持不变 C．车辆最终静止在避险车道上时，车辆所受重力与路面对车辆的支持力是一对平衡力 D．车辆最终静止在避险车道上时，车辆对路面的压力与路面对车辆的支持力是一对相互作用力 3．2026年冬奥会上，我国选手夺得单板滑雪男子坡面障碍技巧比赛的冠军，为本届冬奥会中国队赢得首枚金牌，运动员在空中运动过程中，下列说法正确的是（　　） A．上升过程中动能增大 B．上升过程中重力势能增大 C．下落时，动能转化为重力势能 D．在最高点时为平衡状态 4．在初中学生体质健康测试中，涉及许多物理知识。下列关于测试场景的分析正确的是（      ） A．引体向上——手对单杠的拉力和单杠对手的拉力是一对平衡力 B．50m跑步——人向后蹬地会向前运动是利用力的作用是相互的 C．掷实心球——实心球上升到最高点时，实心球的机械能为零 D．篮球运球投篮——投篮时，篮球受到惯性的作用向前运动 5．2026年春晚《武BOT》节目中，机器人与武术少年同台对练。机器人在表演“空翻”时，需要在空中完成转体动作后稳稳落地。关于机器人在空中的运动，下列说法正确的是（    ） A．机器人在空中上升时，受到向上的力 B．机器人在空中最高点处于静止状态 C．机器人下落过程中，重力势能转化为动能 D．机器人在表演过程中，重心位置保持不变 6．人工智能飞速发展的今天，智能配送机器人已被商业使用，用户可通过人脸识别、输入取货码、扫描二维码等多种方式取货。图是某款机器人正在送货的情景，下列说法正确的是（　　） A．人脸识别取货时，摄像头所成的像是倒立、放大的实像 B．二维码应位于摄像头一倍焦距和二倍焦距之间 C．要使屏幕上自己的像变小，需远离“刷脸”机镜头 D．机器人匀速爬坡时，动能转化为重力势能，机械能守恒 7．如图甲所示的“渤海之眼”是世界最高的无轴式摩天轮，横跨白浪河大桥之上，菱形龙鳞网格如蛟龙腾海，无轴转动的轿舱沿轨道盘旋，摩天轮有36个悬挂式观景舱，每个可以乘坐10人，绕完一周用时30分钟。图乙是小明随观景舱在竖直平面内匀速转动的情景，此过程中的相关说法正确的是（　　） A．以观景舱为参照物，小明是运动的 B．小明运动状态不变，受平衡力的作用 C．从最低点转动到最高点的过程中，小明的机械能增大 D．从最高点转动到最低点的过程中，小明的重力势能转化为动能 8．弹性运动简化后与下列情景相似：如图甲所示，弹性细绳的一端固定在O点，另一端系着一个小球，小球从O点释放后上下往复运动。由于空气阻力作用，最终会停在O点下方的某个位置。已知小球从O点释放到最低点的过程中，小球速度v与下落高度h的关系如图乙所示，细绳拉力F与下落高度h的关系如图丙所示。下列描述正确的是（　　） A．小球受到的合力一直向下 B．小球下落的最大距离为2.5m C．小球最终停在1.2m的位置 D．弹性细绳的最大弹性势能一定等于7.2J 9．如图所示，乒乓球落地后又弹起。以下对乒乓球的分析，正确的是（　　） A．在A点到D点运动过程中机械能是守恒的 B．在A和D两点时动能可能相等 C．在B点时乒乓球受力平衡 D．在C点时若所受力全部消失，球将竖直下落 10．如图所示，物体A通过轻质弹簧和轻质细绳与小球B连接，初始时用手托住小球B，使弹簧处于原长，然后释放小球B。小球B下落到最低点的过程中，A始终未离开地面，B未与地面接触，忽略阻力影响。下列说法正确的是（   ） A．小球B的速度最大时，弹簧的弹性势能也最大 B．只要A的质量大于B的质量，A就不会离开地面 C．弹簧的弹性势能和小球B的重力势能之和先减小后增大 D．下落过程中绳子的拉力对A、B做功一样多 二、实验与探究题 11．立定跳远是盐城市中考体育考试的项目之一（如图甲所示），若要取得理想的成绩必然离不开技巧性的训练。 【问题】小张课后经常在家里练习跳远，他发现以某角度跳出时，会跳的很远，小张猜想跳出的水平距离s与跳出方向与水平面的夹角大小θ有关。 【证据】小张用内部带有弹簧的透明塑料圆筒、沙盘和带支架的量角器组成如图乙所示的实验装置，并用钢球压缩圆筒内弹簧后的运动过程模拟人跳远的过程。 (1)在圆筒中放入钢球后压缩弹簧，钢球在________力的作用下从筒口抛出，说明力可以改变物体的________，钢球在空中运动一段时间后落入沙盘。需要测量钢球________（选填“压缩弹簧”或“离开圆筒”）时的位置到钢球落入沙盘时的距离s。 (2)小张使用同一小球，控制弹簧的形变程度不变，逐渐增大塑料管口与水平面夹角大小θ，多次实验得到如表数据： 夹角θ/° 10 20 30 40 45 50 60 70 80 水平距离s/cm 33 64 87 98 100 98 89 65 34 请在图丙中描点作出小球运动的水平距离s与夹角θ的关系图线。 【解释】 (3)实验表明，当弹簧的形变程度不变，塑料管口与水平面夹角为________时小球被弹射的距离最远，跳远不是角度越大越好，也不是越小越好，而是存在一个最佳角度，让水平距离最大化。 【交流】 (4)你认为跳出的水平距离s还与________有关。（写出一点） 12．在探究“阻力对物体运动的影响”时，使用的器材有斜面、木板、棉布、毛巾和小车 (1)实验中为了使小车到斜面底端的速度相同，以下做法合理的是___________； A．在三个斜面上都铺上与水平面相同的材料。 B．在三个斜面上都铺上棉布； C．使小车从斜面的同一高度由静止释放 D．不使用斜面，用图丁的弹簧压缩到同一位置释放来代替斜面的作用。 (2)实验中，观察“小车在水平面上通过的距离”目的是用来反映小车___________； A．受到阻力的大小 B．速度的快慢 C．速度减小的快慢 (3)三次实验中小车在水平面上从运动到静止的过程中，机械能变化量___________（选填“相等”或“不相等”）；若小车在木板、棉布表面克服阻力做功的功率分别是P1、P2，则P1___________P2（选填“>”、“=”或“<”）； (4)小伟利用如图丁所示装置探究“物体动能大小和哪些因素有关”，小车刚开始处于B处（与弹簧接触但此时弹簧无形变）。第一次用手推动小车压缩弹簧至A点，然后迅速松手，小车在水平面上向右运动一段距离后停下，记录小车在木板上的运动距离为s1，则在整个过程中，小车速度最大时位于___________（选填“B点”，“B点左侧”或“B点右侧”）；第二次在小车上放置两个钩码同样用手推动小车压缩弹簧至A点，然后迅速松手，记录小车在木板上的运动距离为s2．通过本实验，小伟___________（选填“能”或“不能”）探究“动能大小与质量的关系”，理由是___________。 13．如图，某实验小组在“探究物体的动能跟哪些因素有关”的实验中，让小球从同一斜面某处由静止释放，撞击同一水平面上的同一木块，木块移动一段距离后停止。 (1)该实验中小球的动能的大小是通过________来反映出来，这种研究方法叫________； (2)小球到达水平面时的动能是通过________能转化而来，到达水平面时，三个小球的速度、、的大小关系为________； (3)如果实验装置的水平面绝对光滑且无空气阻力，那么我们________完成该实验； (4)分析比较甲、乙两次实验，可探究出的结论是：________。 14．如图甲所示是“探究物体的动能与哪些因素有关”的实验，让小球从同一斜面由静止开始滚下，推动同一木块在水平面向前移动一段距离后停下。 (1)图甲中（a）、（c）实验让小球从斜面的________静止下滑，目的是使小球到达水平面的速度相同；可以得到结论________； (2)图甲中（b）、（c）实验无法探究动能和速度的关系，理由是________； (3)如图乙所示，若将质量为m的小球从一光滑轨道OAB的O点自由滚下，依次经过A、B两点到达C点（忽略空气阻力），设A、B两点的机械能分别为和，则和的大小关系是________。当小球从B点运动到最高点C时，此时小球的运动轨迹为________（选填“a”、“b”或“c”），假设小球在C点时所受的外力全部消失，则小球将沿________（选填“a”、“b”或“c”）轨迹运动。 三、综合与应用题 15．2025年11月，西安至安康高速铁路（西康高铁）秦岭太兴山隧道顺利贯通，隧道全长18.8公里，是全线最长隧道。处于山顶的隧道内的大气压强比山底的大气压强_________。洒水车从隧道中的蓄水池取水后，蓄水池的水面下降，蓄水池底受到的水压________（选填“变大”“变小”或“不变”）。洒水车水箱容积为10立方米，水箱最多能装_______千克的水。洒水车在水平路面上匀速行驶进行洒水作业的过程中，洒水车的机械能________（选填“变大”“变小”或“不变”）。 16．如图所示，是某运动员在冬奥会自由式滑雪决赛滑行轨迹。她从a点滑到b点，其动能增大，重力势能______（选填“增大”“减小”或“不变”）；滑行过程中，运动员在b点的动能______（选填“大于”“小于”或“等于”）c点的动能；运动员落至c点后不能立刻停下来，是由于运动员具有______。 17．2023年5月28日上午，我国首架自行研制、拥有自主知识产权的喷气式客机C919（如图甲所示），从上海顺利起飞，历时2h到达北京，完成了首次商业载客飞行。图乙是飞机单侧机翼与周围空气发生相对运动的示意图，下表是飞机的部分技术参数。 最大起飞质量 72.5 t 客舱内气压 80 kPa 巡航速度 920 km/h 发动机巡航推力 (1)已知上海到北京的航程为1178 km，则C919由上海飞往北京的平均速度为________km/h； (2)C919喷气式客机通过飞机发动机向后喷射高速气流来产生向前的推力，使飞机前进， 这是因为___________； (3)在__________（选填“逆风”或“顺风”）时，飞机更容易起飞；飞机加速升空时，升力_____重力（选填“大于”“等于”或“小于”），动能__________，重力势能________（后两空均选填“增大”“减小”或“不变”）（不考虑飞机质量的变化）； (4)C919完成起飞后，会进入万米高空进入续航状态以减少阻力和油耗。此时飞机维持此高度并保持匀速飞行，此时，机舱外气压大约为25 kPa，飞机上一透视窗（面积约为800 cm2）承受内、外气体的压力差约为__________N；假设客舱内“呼吸系统”使得舱内气压保持在标准大气压，则对飞机机身耐压能力的要求__________（选填“更高”或“更低”）； (5)飞机在空中飞行时都有一定的迎角（机翼弦线与相对气流的夹角），飞机飞行时的升力大小除了与机翼形状有关外，是否还与迎角大小有关呢？为了研究这一问题，在老师的帮助下，小明利用电风扇、升力测力计、飞机模型等器材，按图甲所示的方式进行实验，处理相关数据得到升力与迎角的关系，如下图乙； 若某飞机以500 km/h和800 km/h的速度沿水平方向做匀速直线飞行时的对应迎角分别为θ1和θ2（θ1、θ2均小于15°），则θ1______θ2（选填“＞”“＜”或“＝”）。 18．如图甲所示为“反向蹦极”的示意图。弹性轻绳的原长为，其上端固定在O点，拉长后将下端固定在人的身上，用扣环将人固定在地面上，打开扣环，质量为的人从A点由静止释放，竖直向上运动到最高位置D点，在B点时弹性轻绳对人的拉力大小与人所受重力大小相等。上升过程中，人的动能随其位置变化的关系大致图像如图乙。现将一个质量为的人从A点由静止释放，请在图乙中画出质量为的人在上升过程中的动能随其位置变化的大致图像。（弹性轻绳在弹性形变范围内，不计空气阻力） 19．阅读下面短文回答问题 自制滑翔机 滑翔机是一类无自带动力装置的固定翼航空器，依靠空气流经机翼产生的升力实现升空飞行，是初中物理流体力学、功和能等核心知识的典型应用实例。某初中物理兴趣小组，按照鲁科版五四制教材“制作简易滑翔机”实践课要求，完成了滑翔机的制作与系统试飞探究： 制作环节：小组选用厚度3mm和2mm的轻质木板制作机身、机翼、尾翼等部件，各部件尺寸严格参照教材图纸（单位：mm），经切割、打磨、粘连组装完成整机，整机总质量为40g，外形符合空气动力学设计。 试飞环节：小组同学在水平操场上开展规范试飞，将滑翔机举至离地1.5m的高度，以2m/s的水平初速度水平抛出，滑翔机沿曲线平稳滑翔，最终落地，单次滑翔的水平最大距离为12m，滞空总时间为3s；试飞中发现滑翔机存在飞行姿态不稳、滞空时间偏短等问题，小组针对问题开展了多轮调试与改进。 (1)滑翔机飞行时，机翼上表面的空气流速________（选填“大于”“小于”或“等于”）下表面的空气流速，从而产生向上的升力，该现象遵循的核心物理规律是________。 (2)本次试飞中，滑翔机从1.5m高度下落至地面的过程中，重力对滑翔机做的功为________J（g取10N/kg）；该过程中，重力做功的平均功率为________W。 (3)滑翔机在空中滑翔的过程中，其机械能________（选填“增大”“减小”或“不变”）。 (4)为延长滑翔机的滞空时间、提升飞行稳定性，小组同学计划优化设计。请你结合所学物理知识，从功和能、流体力学两个角度，各写出一条可行的改进措施（不需要说明对应的物理原理）。 20．神舟载人飞船在轨运行期间，通过太阳能电池板将太阳能转化为电能，为舱内设备供电。载人飞船通过电磁波与地面测控中心取得联系，已知电磁波的传播速度约为；太阳能电池板接收太阳辐射的总功率为，转化后对外供电功率为。 (1)飞船从远地点向近地点飞行时，_________能转化为_________能； (2)在轨运行期间，当飞船经过地面测控中心上空时，距离地面的高度约420km。求飞船发出的电磁波到达地面所用的时间； (3)求该飞船太阳能电池板的能量转化效率。 21．物体的动能大小和其质量、速度有关，用表示，关系式为；物体的重力势能大小和其所受重力及被举高的高度有关，用表示，关系式为，现有一质量为m的物体A，从高为h的光滑固定斜面上由静止开始自由滑下（不计空气阻力），如图所示： (1)请用机械能守恒定律证明，不论物体的质量多大，到达水平面时的速度，即和质量无关。 (2)当物体A的质量为10kg，从高h为20cm光滑斜坡滑下时候，物体A到达底端时候的速度是多少？ 学科网（北京）股份有限公司 $ 机械能及其转化 同步练习 好 题 冲 关 一、选择题 1．2026年2月18日，我国运动员徐梦桃荣获米兰冬奥会自由式滑雪女子空中技巧金牌。如图是徐梦桃在比赛时的场景，她从雪坡上滑下，最终停下来。这一过程中所涉及的物理知识，下列说法中正确的是（　　） A．以滑雪板为参照物，她是运动的 B．她在空中飞行是因为受到惯性力的作用 C．她在加速下滑过程中重力势能增大，动能减小 D．她对滑雪板的压力和滑雪板对她的支持力不是一对平衡力 【答案】D 【详解】A．以滑雪板为参照物，她与滑雪板的位置没有发生改变，她是静止的，故A错误； B．她在空中持续飞行是因为她具有惯性，惯性不是力，不能说受到惯性力的作用，故B错误； C．加速下滑过程中，她的质量不变，速度变大，动能增大，高度变小，重力势能减小，故C错误； D．她对滑雪板的压力和滑雪板对她的支持力不是作用在同一个物体上，所以不是一对平衡力，故D正确。 故选D。 2．如图甲所示，避险车道被称为公路上的“救命道”，避险车道的陡坡上铺有厚厚的砂石，失控车辆一旦冲上避险车道就会快速停下，这在很大程度上保护了驾乘人员和车辆的安全。如图乙所示是失控车辆冲上避险车道后的简化示意图。下列说法正确的是（　　） A．当车辆冲上避险车道时，速度减小，惯性减小 B．当车辆冲上避险车道减速直至停止的过程中，车辆机械能保持不变 C．车辆最终静止在避险车道上时，车辆所受重力与路面对车辆的支持力是一对平衡力 D．车辆最终静止在避险车道上时，车辆对路面的压力与路面对车辆的支持力是一对相互作用力 【答案】D 【详解】A．当车辆冲上避险车道时，速度减小，质量不变，惯性不变，故A错误； B．当车辆冲上避险车道减速直至停止的过程中，动能减小，重力势能增大，但要克服摩擦力做功，部分机械能转化为其他形式的能量，所以车辆机械能减小，故B错误； C．车辆最终静止在避险车道上时，车辆所受重力竖直向下，路面对车辆的支持力垂直斜面向上，不共线，所以不是一对平衡力，故C错误； D．车辆对路面的压力和路面对车辆的支持力，大小相等、方向相反、作用在同一直线、分别作用在两个物体上，是一对相互作用力，故D正确。 故选D。 3．2026年冬奥会上，我国选手夺得单板滑雪男子坡面障碍技巧比赛的冠军，为本届冬奥会中国队赢得首枚金牌，运动员在空中运动过程中，下列说法正确的是（　　） A．上升过程中动能增大 B．上升过程中重力势能增大 C．下落时，动能转化为重力势能 D．在最高点时为平衡状态 【答案】B 【详解】A．上升过程中，运动员质量不变，速度减小，动能减小，故A错误； B．上升过程中，运动员质量不变，高度增加，重力势能增大，故B正确； C．下落过程中，运动员高度减小、速度增大，质量不变，重力势能减小、动能增大，重力势能转化为动能，故C错误； D．运动员在最高点时，只受重力，受力不平衡，因此不是平衡状态，故D错误。 故选B。 4．在初中学生体质健康测试中，涉及许多物理知识。下列关于测试场景的分析正确的是（      ） A．引体向上——手对单杠的拉力和单杠对手的拉力是一对平衡力 B．50m跑步——人向后蹬地会向前运动是利用力的作用是相互的 C．掷实心球——实心球上升到最高点时，实心球的机械能为零 D．篮球运球投篮——投篮时，篮球受到惯性的作用向前运动 【答案】B 【详解】A.手对单杠的拉力作用在单杠上，单杠对手的拉力作用在手上，两个力作用在不同物体上，不是平衡力，故A错误； B.人向后蹬地时，对地面施加向后的力，根据物体间力的作用是相互的，地面会给人施加向前的反作用力使人向前运动，故B正确； C.实心球上升到最高点时，仍然具有重力势能，同时还有水平方向的动能，机械能不为零，故C错误； D.惯性不是力，不能说“受到惯性的作用”，正确表述是篮球由于具有惯性继续向前运动，故D错误。 故选B。 5．2026年春晚《武BOT》节目中，机器人与武术少年同台对练。机器人在表演“空翻”时，需要在空中完成转体动作后稳稳落地。关于机器人在空中的运动，下列说法正确的是（    ） A．机器人在空中上升时，受到向上的力 B．机器人在空中最高点处于静止状态 C．机器人下落过程中，重力势能转化为动能 D．机器人在表演过程中，重心位置保持不变 【答案】C 【详解】A．机器人离开地面升空后，忽略空气阻力时只受向下的重力，上升是由于自身惯性，不存在向上的力，故A错误； B．机器人在最高点竖直方向速度为0，但仍受重力作用，合力不为零，不是平衡状态，且仍有水平方向的运动速度，因此不是静止状态，故B错误； C．机器人下落过程中，质量不变，高度降低、重力势能减小，速度增大、动能增大，因此重力势能转化为动能，故C正确； D．物体重心位置和自身形状、姿势有关，机器人完成转体动作时姿势不断改变，重心位置也会随之变化，故D错误。 故选C。 6．人工智能飞速发展的今天，智能配送机器人已被商业使用，用户可通过人脸识别、输入取货码、扫描二维码等多种方式取货。图是某款机器人正在送货的情景，下列说法正确的是（　　） A．人脸识别取货时，摄像头所成的像是倒立、放大的实像 B．二维码应位于摄像头一倍焦距和二倍焦距之间 C．要使屏幕上自己的像变小，需远离“刷脸”机镜头 D．机器人匀速爬坡时，动能转化为重力势能，机械能守恒 【答案】C 【详解】AB．摄像头相当于凸透镜，摄像头成像原理和照相机相同，当物距大于二倍焦距时，成倒立、缩小的实像，故AB错误； C．根据凸透镜成实像规律“物远像近像变小”，要使屏幕上的像变小，需要增大物距，因此需远离刷脸机镜头，故C正确； D．机器人匀速爬坡时，质量和速度都不变，动能不变，高度增加重力势能增大，机械能等于动能与势能之和，因此机械能增大，不存在动能转化为重力势能，机械能也不守恒，故D错误。 故选C。 7．如图甲所示的“渤海之眼”是世界最高的无轴式摩天轮，横跨白浪河大桥之上，菱形龙鳞网格如蛟龙腾海，无轴转动的轿舱沿轨道盘旋，摩天轮有36个悬挂式观景舱，每个可以乘坐10人，绕完一周用时30分钟。图乙是小明随观景舱在竖直平面内匀速转动的情景，此过程中的相关说法正确的是（　　） A．以观景舱为参照物，小明是运动的 B．小明运动状态不变，受平衡力的作用 C．从最低点转动到最高点的过程中，小明的机械能增大 D．从最高点转动到最低点的过程中，小明的重力势能转化为动能 【答案】C 【详解】A.以观景舱为参照物，小明在观景舱内，二者之间并未发生位置相对变化，因此小明是静止的，故A错误； B.小明在观景舱内随观景舱一起运动，此时小明在竖直平面内匀速转动，他的运动方向时刻在改变，运动状态发生改变，受力不平衡，故B错误； C.小明从最低点转动到最高点的过程中，小明的质量不变，速度不变，因此动能不变；但是小明的高度在升高，重力势能增大。机械能等于动能与重力势能的和，此时动能不变，重力势能增加，因此小明的机械能增加，故C正确； D.从最高点转动到最低点的过程中，小明随观景舱匀速转动，小明质量不变，动能大小不变，而高度在降低，重力势能减小，因此重力势能没有转化为动能，而是转化为其他形式的能，故D错误。 故选C。 8．弹性运动简化后与下列情景相似：如图甲所示，弹性细绳的一端固定在O点，另一端系着一个小球，小球从O点释放后上下往复运动。由于空气阻力作用，最终会停在O点下方的某个位置。已知小球从O点释放到最低点的过程中，小球速度v与下落高度h的关系如图乙所示，细绳拉力F与下落高度h的关系如图丙所示。下列描述正确的是（　　） A．小球受到的合力一直向下 B．小球下落的最大距离为2.5m C．小球最终停在1.2m的位置 D．弹性细绳的最大弹性势能一定等于7.2J 【答案】D 【详解】A．小球下落过程分为两个阶段，第一阶段（）：此时小球自由下落，绳子未拉直，此时绳子无弹力，小球只受重力，合力向下，速度增加。第二阶段（1.2m之后），绳子开始伸长并产生弹力；当弹力小于重力时，合力仍然向下，小球继续加速；当弹力大于重力时，合力向上，小球开始减速。所以，小球受到的合力方向并未一直向下，故A错误； B．由图乙可知，当小球的下落高度为时，曲线与横轴相交，即速度降低为零；所以，小球下落的最大距离为2.4m，故B错误； C．当小球最终静止时，处于平衡状态，受力平衡，即弹性绳的弹力与小球的重力大小相等；由图丙可知，当小球下落到处时，绳子的拉力为零，小球不可能在该位置处于平衡状态，故C错误； D．弹性细绳的弹性势能最大时，其伸长量最大。由图乙可知，小球下落的最大距离为2.4m，此时弹性细绳的伸长量最大。由图丙可知，弹性细绳的原长为1.2m，在处，拉力。弹性势能的大小等于拉力做的功，即图像中拉力图线与h轴所围成的面积。所以最大弹性势能 故D正确。 故选D。 9．如图所示，乒乓球落地后又弹起。以下对乒乓球的分析，正确的是（　　） A．在A点到D点运动过程中机械能是守恒的 B．在A和D两点时动能可能相等 C．在B点时乒乓球受力平衡 D．在C点时若所受力全部消失，球将竖直下落 【答案】B 【详解】A．乒乓球在运动过程中会受到空气阻力和与地面碰撞的能量损失，机械能会不断转化为内能，因此从A点到D点的过程中，机械能不守恒。故A 错误； B．A点高度高于D点，因此A点的重力势能更大。由于机械能不断损耗，A点的机械能大于D点的机械能。若A点到D点的重力势能减少量恰好等于动能减少量，则A和D 两点的动能可能相等。故B 正确； C．在B点时，乒乓球受到重力和空气阻力，这两个力的合力不为零（方向与运动方向相反），因此受力不平衡。故C 错误； D．在C点时，乒乓球具有水平方向的速度分量。根据牛顿第一定律，若所受力全部消失，球将保持此时的速度做匀速直线运动，而不是竖直下落。故D 错误。 故选B。 10．如图所示，物体A通过轻质弹簧和轻质细绳与小球B连接，初始时用手托住小球B，使弹簧处于原长，然后释放小球B。小球B下落到最低点的过程中，A始终未离开地面，B未与地面接触，忽略阻力影响。下列说法正确的是（   ） A．小球B的速度最大时，弹簧的弹性势能也最大 B．只要A的质量大于B的质量，A就不会离开地面 C．弹簧的弹性势能和小球B的重力势能之和先减小后增大 D．下落过程中绳子的拉力对A、B做功一样多 【答案】C 【详解】A．在小球B下落过程中，开始时重力大于弹力，小球做加速运动；当重力等于弹力时速度达到最大，之后弹力大于重力，小球做减速运动，直到速度为0时到达最低点。所以小球B在最低点时弹簧形变量最大，弹簧的弹性势能最大，故A错误； B．小球B下落过程中，开始时，弹簧的弹力小于小球B的重力，小球B做加速运动，弹簧弹力增大，当弹力增大到等于小球B的重力时，小球B的速度达到最大值；然后，小球继续向下运动，弹簧的弹力大于小球B的重力，小球做减速运动，直到速度减为零，在此过程中，弹簧的弹力可能大于物体A的重力，所以，有可能使A离开地面，故B错误； C．忽略阻力影响，可以认为机械能守恒，即弹簧的弹性势能、小球B的重力势能、小球B的动能之和保持不变。在小球B下落过程中，速度先增大后减小，动能先增大后减小。根据能量守恒，弹簧的弹性势能和小球B的重力势能之和是先减小后增大，故C正确； D．绳子对A和B的拉力大小相等，但是A始终未离开地面，绳子拉力对A做功为0。而绳子拉力对B做功不为0，所以绳子的拉力对A、B做功不一样多，D错误。 故选C。 二、实验与探究题 11．立定跳远是盐城市中考体育考试的项目之一（如图甲所示），若要取得理想的成绩必然离不开技巧性的训练。 【问题】小张课后经常在家里练习跳远，他发现以某角度跳出时，会跳的很远，小张猜想跳出的水平距离s与跳出方向与水平面的夹角大小θ有关。 【证据】小张用内部带有弹簧的透明塑料圆筒、沙盘和带支架的量角器组成如图乙所示的实验装置，并用钢球压缩圆筒内弹簧后的运动过程模拟人跳远的过程。 (1)在圆筒中放入钢球后压缩弹簧，钢球在________力的作用下从筒口抛出，说明力可以改变物体的________，钢球在空中运动一段时间后落入沙盘。需要测量钢球________（选填“压缩弹簧”或“离开圆筒”）时的位置到钢球落入沙盘时的距离s。 (2)小张使用同一小球，控制弹簧的形变程度不变，逐渐增大塑料管口与水平面夹角大小θ，多次实验得到如表数据： 夹角θ/° 10 20 30 40 45 50 60 70 80 水平距离s/cm 33 64 87 98 100 98 89 65 34 请在图丙中描点作出小球运动的水平距离s与夹角θ的关系图线。 【解释】 (3)实验表明，当弹簧的形变程度不变，塑料管口与水平面夹角为________时小球被弹射的距离最远，跳远不是角度越大越好，也不是越小越好，而是存在一个最佳角度，让水平距离最大化。 【交流】 (4)你认为跳出的水平距离s还与________有关。（写出一点） 【答案】(1) 弹 运动状态 离开圆筒 (2) (3)起跳的初速度 【详解】（1）压缩后的弹簧发生弹性形变，会产生弹力将钢球推出；弹力让钢球从静止变为运动，说明力可以改变物体的运动状态；本实验模拟跳远，起跳点是钢球离开圆筒的位置，因此需要测量离开圆筒位置到落点的水平距离。 （2）根据表格数据，依次在坐标系中描出点(10，33)、(20，64)、(30，87)、(40，98)、(45，100)、(50，98)、(60，89)、(70，65)、(80，34)，再用平滑曲线连接所有点即可，据此作图。 （3）从表格数据可知，夹角为时，小球的水平距离最大，因此该角度为最佳角度。 （4）根据控制变量法，水平距离除了与抛出角度有关，还和起跳的初速度（对应弹簧的压缩程度）、抛出物体的质量等因素有关，写出任意合理因素即可。 12．在探究“阻力对物体运动的影响”时，使用的器材有斜面、木板、棉布、毛巾和小车 (1)实验中为了使小车到斜面底端的速度相同，以下做法合理的是___________； A．在三个斜面上都铺上与水平面相同的材料。 B．在三个斜面上都铺上棉布； C．使小车从斜面的同一高度由静止释放 D．不使用斜面，用图丁的弹簧压缩到同一位置释放来代替斜面的作用。 (2)实验中，观察“小车在水平面上通过的距离”目的是用来反映小车___________； A．受到阻力的大小 B．速度的快慢 C．速度减小的快慢 (3)三次实验中小车在水平面上从运动到静止的过程中，机械能变化量___________（选填“相等”或“不相等”）；若小车在木板、棉布表面克服阻力做功的功率分别是P1、P2，则P1___________P2（选填“>”、“=”或“<”）； (4)小伟利用如图丁所示装置探究“物体动能大小和哪些因素有关”，小车刚开始处于B处（与弹簧接触但此时弹簧无形变）。第一次用手推动小车压缩弹簧至A点，然后迅速松手，小车在水平面上向右运动一段距离后停下，记录小车在木板上的运动距离为s1，则在整个过程中，小车速度最大时位于___________（选填“B点”，“B点左侧”或“B点右侧”）；第二次在小车上放置两个钩码同样用手推动小车压缩弹簧至A点，然后迅速松手，记录小车在木板上的运动距离为s2．通过本实验，小伟___________（选填“能”或“不能”）探究“动能大小与质量的关系”，理由是___________。 【答案】(1)C (2)C (3) 相等 < (4) B点 不能 未控制小车到达水平面的速度相同 【详解】（1）实验中为了使小车到斜面底端的速度相同，应让小车从斜面的同一高度由静止释放，这样小车到达水平面时的初速度才一致。 A．在三个斜面上都铺上与水平面相同的材料，会改变斜面的粗糙程度，导致小车到达底端的速度不同，故A错误； B．在三个斜面上都铺上棉布，同样会改变斜面的粗糙程度，无法保证初速度相同，故B错误； C．使小车从斜面的同一高度由静止释放，小车到达水平面时的初速度相同，故C正确； D．不使用斜面，用弹簧压缩到同一位置释放，弹簧的弹性势能转化为小车的动能，但小车质量不同时，动能相同的情况下初速度不同，无法保证速度相同，故D错误。 故选C。 （2）实验中，小车在水平面上受到的阻力不同，阻力越大，小车运动的距离越短，速度减小得越快；阻力越小，小车运动的距离越长，速度减小得越慢。因此观察“小车在水平面上通过的距离”，目的是反映小车速度减小的快慢，故C符合题意，ABD不符合题意。 故选C。 （3）[1]三次实验中，小车到达水平面时的初速度相同，质量相同，因此初始机械能相同；最终小车都静止，机械能为0，所以机械能变化量相等。 [2]木板表面的阻力比棉布小，小车在木板上运动的距离更长，运动时间也更长。克服阻力做功的功率，三次实验中克服阻力做的功相等（机械能变化量相等），但木板上的运动时间更长，因此功率。 （4）[1] 小车从A点被弹簧弹出，弹簧的弹力使小车加速，当到达B点时弹簧恢复原长，弹力消失，此时小车速度达到最大；过了B点后，小车只受阻力作用，速度开始减小。因此小车速度最大时位于B点。 [2][3] 探究动能大小与质量的关系时，需要控制小车到达水平面时的速度相同。第二次在小车上放钩码后，小车质量变大，即使弹簧压缩到同一位置，弹簧的弹性势能相同，但转化为小车的动能相同时，质量大的小车速度更小，因此未控制小车到达水平面的速度相同，不能探究动能与质量的关系。 13．如图，某实验小组在“探究物体的动能跟哪些因素有关”的实验中，让小球从同一斜面某处由静止释放，撞击同一水平面上的同一木块，木块移动一段距离后停止。 (1)该实验中小球的动能的大小是通过________来反映出来，这种研究方法叫________； (2)小球到达水平面时的动能是通过________能转化而来，到达水平面时，三个小球的速度、、的大小关系为________； (3)如果实验装置的水平面绝对光滑且无空气阻力，那么我们________完成该实验； (4)分析比较甲、乙两次实验，可探究出的结论是：________。 【答案】(1) 木块移动的距离 转换法 (2) 重力势 (3)无法 (4)质量相同的物体，速度越大，动能越大 【详解】（1）[1][2]小球从斜面滚下运动到水平面时，小球具有一定的速度，小球撞击木块，并使木块向前移动一段距离，小球的动能大小是通过木块移动的距离大小来反映的，这里用到的实验方法是转换法。 （2）[1][2]小球从斜面滚下，高度降低，重力势能减小；速度增大，动能增加；重力势能转化为动能。小球从斜面滚下过程阻力微弱，可以忽略，只有重力做功，机械能守恒，A、C等高，到达水平面时速度相等，B最低，到达水平面时速度最小。 （3）如果水平面绝对光滑且无空气阻力，木块在水平面上不受力，将一直做匀速直线运动，无法完成实验。 （4）甲、乙两次实验中小球质量相同，小球从斜面由静止自由下滑的高度不同，则小球运动到水平面的速度不同，小球推动木块移动距离的远近不同，结合转换法，所以可探究出的结论是：质量相同的物体，速度越大，动能越大。 14．如图甲所示是“探究物体的动能与哪些因素有关”的实验，让小球从同一斜面由静止开始滚下，推动同一木块在水平面向前移动一段距离后停下。 (1)图甲中（a）、（c）实验让小球从斜面的________静止下滑，目的是使小球到达水平面的速度相同；可以得到结论________； (2)图甲中（b）、（c）实验无法探究动能和速度的关系，理由是________； (3)如图乙所示，若将质量为m的小球从一光滑轨道OAB的O点自由滚下，依次经过A、B两点到达C点（忽略空气阻力），设A、B两点的机械能分别为和，则和的大小关系是________。当小球从B点运动到最高点C时，此时小球的运动轨迹为________（选填“a”、“b”或“c”），假设小球在C点时所受的外力全部消失，则小球将沿________（选填“a”、“b”或“c”）轨迹运动。 【答案】(1) 相同高度 速度一定时，质量越大，动能越大 (2)没有控制质量相同 (3) = b a 【详解】（1）[1]使质量不同的小球从斜面的相同高度由静止滚下，目的是使小球到达水平面的速度相同。 [2]（a）、（c）实验中，小球质量不同，速度相同，小球质量越大，木块移动距离越大，小球的动能越大，说明速度一定时，质量越大，动能越大。 （2）探究动能与速度的关系时，应控制质量相同，而（b）、（c）两实验没有控制质量相同，不能达到目的。 （3）[1]将小球从一光滑轨道OAB的O点自由滚下，依次经过A、B两点到达C点（忽略空气阻力），设A、B两点的机械能分别为和，实验过程不存在能的损耗，则。 [2][3]当小球从B点做斜抛运动到达最高点C时，由于小球受重力，且水平方向仍有速度，小球的运动轨迹应该是b，假设小球所受的外力全部消失，则小球将沿a轨迹做匀速直线运动。 三、综合与应用题 15．2025年11月，西安至安康高速铁路（西康高铁）秦岭太兴山隧道顺利贯通，隧道全长18.8公里，是全线最长隧道。处于山顶的隧道内的大气压强比山底的大气压强_________。洒水车从隧道中的蓄水池取水后，蓄水池的水面下降，蓄水池底受到的水压________（选填“变大”“变小”或“不变”）。洒水车水箱容积为10立方米，水箱最多能装_______千克的水。洒水车在水平路面上匀速行驶进行洒水作业的过程中，洒水车的机械能________（选填“变大”“变小”或“不变”）。 【答案】 小 变小 10000 变小 【详解】大气压强随海拔升高而减小，山顶海拔高于山底，因此山顶隧道内的大气压强比山底的小；根据液体压强公式，蓄水池水面下降后，水深减小，水的密度和不变，所以蓄水池底受到的水压变小；水箱最多能装水的质量 洒水车匀速行驶时速度不变，但洒水过程中质量减小，动能变小，在水平路面行驶高度不变，质量减小，重力势能变小，因此机械能变小。 16．如图所示，是某运动员在冬奥会自由式滑雪决赛滑行轨迹。她从a点滑到b点，其动能增大，重力势能______（选填“增大”“减小”或“不变”）；滑行过程中，运动员在b点的动能______（选填“大于”“小于”或“等于”）c点的动能；运动员落至c点后不能立刻停下来，是由于运动员具有______。 【答案】 减小 大于 惯性 【详解】运动员从a点滑到b点，运动员质量不变，高度降低、重力势能减小。 从b点滑到c点，员上坡，动能转化为重力势能，同时滑行过程克服摩擦损耗机械能，因此运动员在b点的动能大于c点的动能。 运动员落至c点后不能立刻停下来，是由于运动员具有惯性。 17．2023年5月28日上午，我国首架自行研制、拥有自主知识产权的喷气式客机C919（如图甲所示），从上海顺利起飞，历时2h到达北京，完成了首次商业载客飞行。图乙是飞机单侧机翼与周围空气发生相对运动的示意图，下表是飞机的部分技术参数。 最大起飞质量 72.5 t 客舱内气压 80 kPa 巡航速度 920 km/h 发动机巡航推力 (1)已知上海到北京的航程为1178 km，则C919由上海飞往北京的平均速度为________km/h； (2)C919喷气式客机通过飞机发动机向后喷射高速气流来产生向前的推力，使飞机前进， 这是因为___________； (3)在__________（选填“逆风”或“顺风”）时，飞机更容易起飞；飞机加速升空时，升力_____重力（选填“大于”“等于”或“小于”），动能__________，重力势能________（后两空均选填“增大”“减小”或“不变”）（不考虑飞机质量的变化）； (4)C919完成起飞后，会进入万米高空进入续航状态以减少阻力和油耗。此时飞机维持此高度并保持匀速飞行，此时，机舱外气压大约为25 kPa，飞机上一透视窗（面积约为800 cm2）承受内、外气体的压力差约为__________N；假设客舱内“呼吸系统”使得舱内气压保持在标准大气压，则对飞机机身耐压能力的要求__________（选填“更高”或“更低”）； (5)飞机在空中飞行时都有一定的迎角（机翼弦线与相对气流的夹角），飞机飞行时的升力大小除了与机翼形状有关外，是否还与迎角大小有关呢？为了研究这一问题，在老师的帮助下，小明利用电风扇、升力测力计、飞机模型等器材，按图甲所示的方式进行实验，处理相关数据得到升力与迎角的关系，如下图乙； 若某飞机以500 km/h和800 km/h的速度沿水平方向做匀速直线飞行时的对应迎角分别为θ1和θ2（θ1、θ2均小于15°），则θ1______θ2（选填“＞”“＜”或“＝”）。 【答案】(1)589 (2)力的作用是相互的 (3) 逆风 大于 增大 增大 (4) 4400 更高 (5)＞ 【详解】（1）上海到北京的航程为1178km，则C919由上海飞往北京的平均速度为 （2）飞机发动机向后喷射高速气流，即对气流施加一个力的作用，由于力的作用是相互的，高速气流会给飞机一个向前的力，使飞机前进。 （3）[1]飞机是利用升力来升空的，因此，逆风飞行时，机翼上下两个表面的空气流速差更大，从而能产生更大的升力，所以逆风起飞更容易升空。 [2]飞机加速升空时，合力方向向上，因此受到的升力大于重力。 [3][4]加速上升的过程中，质量不变，速度变大，则动能增加；高度升高，则重力势能增加。 （4）[1]飞机上一透视窗承受内、外气体的压强差为 面积约为800 cm2的透视窗承受内、外气体的压力差约为 [2]已知标准气压是，若舱内气压保持在标准大气压，此时内外压强差变大，根据可知，对飞机机身的压力变大，则对飞机机身耐压能力的要求更高。 （5）飞机迎角一定时，飞行速度越大升力越大。飞机飞行时受重力与升力大小相等，飞机飞行时重力不变，所以升力也不变，当飞行速度增大时，如果迎角不变，升力必然增大，再根据图乙，迎角小于15°时，升力随迎角的增大而增大。所以为了使升力不变，应该使迎角减小。 即θ1>θ2。 18．如图甲所示为“反向蹦极”的示意图。弹性轻绳的原长为，其上端固定在O点，拉长后将下端固定在人的身上，用扣环将人固定在地面上，打开扣环，质量为的人从A点由静止释放，竖直向上运动到最高位置D点，在B点时弹性轻绳对人的拉力大小与人所受重力大小相等。上升过程中，人的动能随其位置变化的关系大致图像如图乙。现将一个质量为的人从A点由静止释放，请在图乙中画出质量为的人在上升过程中的动能随其位置变化的大致图像。（弹性轻绳在弹性形变范围内，不计空气阻力） 【答案】 【详解】图像起点和原图像重合在A点（原点，），同一位置弹性势能相同，质量更小，上升相同高度时重力势能增加更少，因此相同位置的动能更大，且过B点后还会继续加速，因此最大动能比的最大动能更大，峰值比原图像更高。动能最大的顶点在原顶点B的右上方（横坐标更大、纵坐标更高），由于初始弹性势能相同，最高点动能为0，弹性势能全部转化为重力势能； 越小，总上升高度越大，因此最高点在原D点的右侧，动能为0，落在横轴上。整体形状和原图像类似，为先上升后下降的曲线，据此作图。 19．阅读下面短文回答问题 自制滑翔机 滑翔机是一类无自带动力装置的固定翼航空器，依靠空气流经机翼产生的升力实现升空飞行，是初中物理流体力学、功和能等核心知识的典型应用实例。某初中物理兴趣小组，按照鲁科版五四制教材“制作简易滑翔机”实践课要求，完成了滑翔机的制作与系统试飞探究： 制作环节：小组选用厚度3mm和2mm的轻质木板制作机身、机翼、尾翼等部件，各部件尺寸严格参照教材图纸（单位：mm），经切割、打磨、粘连组装完成整机，整机总质量为40g，外形符合空气动力学设计。 试飞环节：小组同学在水平操场上开展规范试飞，将滑翔机举至离地1.5m的高度，以2m/s的水平初速度水平抛出，滑翔机沿曲线平稳滑翔，最终落地，单次滑翔的水平最大距离为12m，滞空总时间为3s；试飞中发现滑翔机存在飞行姿态不稳、滞空时间偏短等问题，小组针对问题开展了多轮调试与改进。 (1)滑翔机飞行时，机翼上表面的空气流速________（选填“大于”“小于”或“等于”）下表面的空气流速，从而产生向上的升力，该现象遵循的核心物理规律是________。 (2)本次试飞中，滑翔机从1.5m高度下落至地面的过程中，重力对滑翔机做的功为________J（g取10N/kg）；该过程中，重力做功的平均功率为________W。 (3)滑翔机在空中滑翔的过程中，其机械能________（选填“增大”“减小”或“不变”）。 (4)为延长滑翔机的滞空时间、提升飞行稳定性，小组同学计划优化设计。请你结合所学物理知识，从功和能、流体力学两个角度，各写出一条可行的改进措施（不需要说明对应的物理原理）。 【答案】(1) 大于 流体中流速越大的位置，压强越小 (2) 0.6 0.2 (3)减小 (4)功和能角度：选用密度更小的轻质材料制作整机；流体力学角度：增大机翼的面积。 【分析】从功和能角度，考虑增加重力势能或减少能量损耗的方向思考改进措施；从流体力学角度，围绕提升升力、增强稳定性的方向思考改进措施。 【详解】（1）滑翔机机翼造型上凸下平，相同时间内空气流过机翼上表面的路程更长，因此上表面流速大于下表面；根据流体压强规律，流速越大压强越小，机翼上下形成向上的压强差，从而产生升力。 （2）滑翔机质量 重力 重力做功 重力做功的平均功率 （3）滑翔机在空中滑翔时，需克服空气阻力做功，部分机械能转化为内能，因此机械能减小。 （4）从功和能角度，为延长滞空时间，可以减小滑翔机质量，从而减小滑翔机克服同样重力做功所需升力，或在抛出时给予其更大的初速度或在更高的高度抛出，以增大初始机械能，因此可选用密度更小的轻质材料制作整机；从流体力学角度，为提升飞行稳定性、延长滞空时间，可以增大升力或减小阻力，因此可增大机翼面积或改进翼型。 20．神舟载人飞船在轨运行期间，通过太阳能电池板将太阳能转化为电能，为舱内设备供电。载人飞船通过电磁波与地面测控中心取得联系，已知电磁波的传播速度约为；太阳能电池板接收太阳辐射的总功率为，转化后对外供电功率为。 (1)飞船从远地点向近地点飞行时，_________能转化为_________能； (2)在轨运行期间，当飞船经过地面测控中心上空时，距离地面的高度约420km。求飞船发出的电磁波到达地面所用的时间； (3)求该飞船太阳能电池板的能量转化效率。 【答案】(1) 重力势 动 (2) (3)40% 【详解】（1）[1][2]飞船从远地点向近地点飞行时，质量不变，高度减小，重力势能减小，速度增大，动能增大，故重力势能转化为动能。 （2）电磁波到达地面所用时间 （3）太阳能电池板的能量转化效率 21．物体的动能大小和其质量、速度有关，用表示，关系式为；物体的重力势能大小和其所受重力及被举高的高度有关，用表示，关系式为，现有一质量为m的物体A，从高为h的光滑固定斜面上由静止开始自由滑下（不计空气阻力），如图所示： (1)请用机械能守恒定律证明，不论物体的质量多大，到达水平面时的速度，即和质量无关。 (2)当物体A的质量为10kg，从高h为20cm光滑斜坡滑下时候，物体A到达底端时候的速度是多少？ 【答案】(1) 见解析 (2) 2m/s 【详解】（1）物体A从光滑固定斜面上由静止开始自由滑下，由于斜面光滑且不计空气阻力，因此在下滑过程中，物体的机械能守恒。设物体在斜面顶端时的状态为初始状态，到达水平面时的状态为末状态。在初始状态，物体静止，速度为0，高度为h，其动能，重力势能，则初态机械能 在末状态，物体到达水平面，高度为0，速度为v，其动能，重力势能，则末态机械能 根据机械能守恒定律，初始机械能等于末机械能，，即 化简得，此表达式中不包含质量m，证明了物体到达水平面时的速度与物体的质量无关。 （2）根据（1）的结论，物体A到达底端时的速度由公式决定。 已知物体的高度，取重力加速度。 将数值代入公式得 所以，物体A到达底端时的速度是2m/s。 学科网（北京）股份有限公司 $