11.4 机械能及其转化 同步分层练习题 -2025-2026学年人教版物理八年级下学期

**基本信息** 本练习以“机械能及其转化”为核心，通过基础层（15题）、提升层（10题）、拓展层（5题）的梯度设计，实现从概念理解到综合应用再到实验探究的知识巩固路径，培养物理观念与科学思维。 **分层设计** |层次|知识覆盖|设计特色| |----|----------|----------| |基础层|机械能、动能与势能转化、守恒条件|以填空、选择为主，直接考查核心概念，如火箭上升能量变化| |提升层|能量转化综合分析、摩擦力对机械能影响|结合生活情境（如无人机喷洒农药），考查科学推理| |拓展层|实验探究、多过程能量转化计算|通过实验题（如无摩擦轨道小球运动），培养科学探究能力|

11.4 机械能及其转化 分层练习题 【核心知识点清单】 1. 机械能：动能和势能（重力势能、弹性势能）统称为机械能。 2. 机械能守恒：如果只有动能和势能相互转化，机械能的总和保持不变。 3. 动能和势能的转化：物体从高处下落，重力势能转化为动能；被拉开的弓将箭射出，弹性势能转化为动能；滚摆上升，动能转化为重力势能。 4. 机械能不守恒的原因：克服摩擦或空气阻力做功，机械能转化为内能。 【易错点提醒】 1. 机械能守恒是有条件的：只有动能和势能转化，没有其他形式能量参与。有摩擦时机械能不守恒。 2. 动能和势能之间的转化不一定都是全部转化，但总量（机械能）可能减少。 3. 判断机械能变化时，注意分析是否有外力做功或阻力做功。 【解题技巧点拨】 1. 分析能量转化：先明确物体初、末状态的能量形式，再分析转化路径。例如：高处下落→重力势能减少，动能增加。 2. 判断机械能是否守恒：看是否只有重力或弹力做功，有无摩擦力、空气阻力等。 一、基础层（15题）——覆盖核心概念与简单应用 1．我国在西昌卫星发射中心使用长征三号乙运载火箭，成功将天链二号05星发射升空。火箭加速上升时，重力势能　 　，动能　 　，机械能　 　（以上均选填“增大”“不变”或“减小”）。 【答案】增大；增大；增大 【解析】火箭加速上升时，质量不变，速度增大，则动能增大；质量不变，高度增加，则重力势能增大。根据“机械能=动能+重力势能”可知，故机械能增大。 2．如图所示是景山道的缆车载着游客匀速上山画面，在这个过程中缆车具有的动能　 　，重力势能　 　（前两空均选填“增大”“减小”或“不变”），此过程机械能　 　（选填“守恒”或“不守恒”）。 【答案】不变；增大；不守恒 【解析】缆车匀速上山时，质量不变、速度不变，因此动能保持不变； 缆车在上山过程中高度不断增加，因此重力势能逐渐增大； 动能不变，重力势能增大，机械能等于动能与势能的总和，因此缆车的机械能增大，机械能不守恒。 故答案为：不变；增大；不守恒； 3．如图，小明将铁锁用绳子悬挂起来，拉到自己的鼻子附近，松手后铁锁来回摆动。铁锁第一次从最高处摆动到最低点的过程中，　 　 能转化为　 　 能，在整个摆动的过程中，铁锁的机械能　 　 （选填“变大”“变小”或“保持不变”）。 【答案】重力势；动；变小 【解析】铁锁从最高点第一次摆动到最低点的过程中，其运动状态和能量转化情况如下： 动能变化：铁锁的速度逐渐增大，动能随之增加。 势能变化：铁锁的高度不断降低，重力势能逐渐减小。减少的重力势能主要转化为动能。但由于存在空气阻力，部分机械能会转化为内能（热能），导致机械能总量减少。综上，此过程满足能量守恒，但机械能不守恒（减少）。 4．如图所示的是弹性小球在地面弹跳时的频闪照片，掉在地面上的弹性小球会跳起，但是越跳越低。若A、B两点为等高点，C点为某次弹跳的最高点，弹性小球从B点上升至C点的过程中，它的 　 　 能转化为 　 　 能；小球在A点的机械能 　 　 （选填“大于”、“小于”或“等于”）在B点的机械能。 【答案】动；重力势；大于 【解析】弹性小球从B点上升到C点的过程中，质量保持不变，随着高度增加，重力势能增大；同时速度减小导致动能减小。这一过程实现了动能向重力势能的转化。小球在A点和B点处于相同高度，因此两位置的重力势能相等。由于空气阻力的存在，小球的机械能持续损耗，使得A点的机械能总量大于B点。 5．火箭加速上升过程中，火箭顶端的卫星的动能将　 　，重力势能将　 　（均选填“增大”“减小”或“不变”）。 【答案】增大；增大 【解析】 在火箭加速上升阶段，卫星的质量保持不变，但其运动速度持续增加，因此位于火箭顶端的卫星动能随之增大。 由于火箭上升过程中卫星的高度不断升高，而质量不变，导致卫星的重力势能同步增大。 6．水火箭的原理是压缩空气使水从“火箭”尾部向下喷出，推动“火箭”飞向空中，下图为水火箭的运动轨迹依次经过位置．其在B点时，水已排尽，则段动能　 　（选填“增大”、“减小”或“不变”）；A、D两点高度相同，则水火箭在A点的重力势能　 　（选填“大于”、“小于”或“等于”）D点． 【答案】减小；大于 【解析】图中，水火箭在BC段高度增大，重力势能增大；速度减小，动能减小，则动能转化为重力势能。 图中，A、D两点高度相同，水火箭在A点的质量较大，水火箭在A点重力势能大于D点重力势能。 7．如图所示，旋翼无人机正在喷洒农药，当无人机水平匀速飞行喷洒农药的过程中，无人机的动能　 　，机械能　 　（均选填“增大”、“减小”或“不变”）。 【答案】减小；减小 【解析】 无人机在农田上方保持恒定高度和速度进行水平飞行，同时持续均匀喷洒农药。在此过程中，无人机质量逐渐减小，速度不变，因此动能随之减小。 无人机的重力势能因质量的减小而降低。机械能是动能与势能之和，两者均减小，故机械能整体减少。 8．如图是我国探月工程“嫦娥六号”探测器，其返回舱在距离地面一定高度时，需要打开降落伞减速，以便安全着陆，在返回舱减速下降的过程中，探测器的动能　 　，机械能　 　（均选填“增大”“减小”或“不变”）。 【答案】减小；减小 【解析】返回舱在减速下降阶段时，其质量保持不变。随着运动速度的逐渐降低，同时高度不断下降，导致机械能（动能与势能之和）整体呈现减小趋势。 9．如图所示，用细线系住小球悬挂在O点，将小球拉至A点释放，从A点经过B点运动到C点的过程中，小球的重力势能先变小后　 　，动能先　 　后　 　．（选填“变大”、“变小”或“不变”） 【答案】变大；变大；变小 【解析】第1空，由图可知，小球从A点经过B点运动到C点的过程中，高度先变小后变大，故重力势能先减小后变大； 第2空，第3空，小球从A点经过B点运动到C点的过程中，速度先变大后边小，故动能先变大后变小。 10．小明到体育馆观看羽毛球比赛。羽毛球离开球拍后，运动轨迹如图所示，已知A、B两点高度相等，不计空气阻力，羽毛球在B点时的动能　 　（选填“大于”“等于”或“小于”）其在A点时的动能。若羽毛球运动到图中的最高点C点时所受外力全部消失，它的运动状态将是　 　（选填“下落到地面”“静止”或“做匀速直线运动”）。 【答案】等于；做匀速直线运动 【解析】（1）羽毛球离开球拍后，在上升和下降过程中，动能和重力势能相互转化。由于题目说明忽略空气阻力，故该过程机械能守恒。A、B两点高度相同，重力势能相等，根据机械能守恒，可得动能也相等，因此羽毛球在B点的动能等于在A点的动能。 （2）当羽毛球到达最高点C时，重力势能达到最大值，动能最小（此时仍有水平方向的速度分量）。根据牛顿第一定律（惯性定律），若此时所有外力突然消失，羽毛球将保持该瞬间的运动状态，即做匀速直线运动。 11．“神舟十五号”载人飞船返回舱接近地面时，反推发动机点火，返回舱减速下降，安全降落在着陆预定区域。在此过程中返回舱（　　） A．动能减小，重力势能减小，机械能不变 B．动能不变，重力势能减小，机械能减小 C．动能减小，重力势能增加，机械能不变 D．动能减小，重力势能减小，机械能减小 【答案】D 【解析】飞船返回舱着陆，质量不变，速度减小 ，动能减小；高度降低，重力势能减小。因为克服空气阻力做功，一部分机械能转化为了内能。返回舱的机械能减小。故ABC错误，D正确。 12．下面几幅图中，有关机械能及其转化的说法错误的是（　　） A．弯弓射箭，弓的弹性势能转化为箭的动能 B．拦河大坝使上游的水位升高，提高了水的重力势能 C．滚摆从最高处下落到最低处时势能减小，动能增大 D．人造卫星从远地点飞向近地点时动能减小，势能增大，机械能不守恒 【答案】D 【解析】A、弯弓射箭时，弓的弹性形变程度减小，弹性势能减小；箭由静止变为运动，动能增大，所以是弓的弹性势能转化为箭的动能，A说法正确。 B、拦河大坝使上游水位升高，水的质量不变、高度增大，水的重力势能增大，B说法正确。 C、滚摆从最高处下落到最低处时，高度减小、速度增大，所以势能减小，动能增大，重力势能转化为动能，C说法正确。 D、人造卫星从远地点飞向近地点时，高度减小、速度增大，所以动能增大，势能减小；在太空中运动时，机械能几乎不受阻力，因此机械能守恒。选项中“动能减小，势能增大，机械能不守恒”的描述完全错误。 13．如图所示，是用来探究“阻力对物体运动的影响”的实验，每次让小车均从斜面上的相同高度滑下，关于实验中的现象及说明的问题，下列说法中正确的是（　　） A．三次实验小车到达水平面的速度不相同 B．实验用到的研究方法有控制变量法和等效替代法 C．三次实验中，最后小车动能的减小量不相同 D．牛顿在此基础上，总结得出了牛顿第一定律 【答案】D 【解析】A、由控制变量法，实验中每次均让小车从斜面的同一高度由静止下滑，这样能够使小车每次到达水平面上时初速度相等，故A错误。 B、本实验主要用到的研究方法是控制变量法和科学推理法（或实验推理法），本实验主要应该控制变量法和实验推理法，故B错误。 C、根据控制变量法，要控制小车下滑到水平面的速度相同，而最终的速度为0，故小车的动能变化量是相同的。故C错误； D、若物体在水平方向上不受力的作用，则速度不会减小，故小车做匀速直线运动，在大量经验事实的基础上，牛顿总结了伽利略等人的研究成果概括出了牛顿第一定律，故D正确； 14．中国神舟十九号载人飞船搭载长征二号F遥十八运载火箭成功发射。如图所示，在飞船加速飞离地球的发射过程中，下列说法中正确的是（　　） A．飞船的动能增大，重力势能减小 B．飞船的动能减小，重力势能增大 C．飞船的重力势能增大，机械能减小 D．飞船的重力势能增大，机械能增大 【答案】D 【解析】在神舟十八号载人飞船加速上升阶段，飞船的质量保持不变，但其运动速度逐渐增大，导致动能增加；同时，飞船的高度不断上升，使其重力势能也随之增大。由于机械能是动能和重力势能的总和，因此飞船的机械能整体呈现增大趋势。综上所述，选项A、B、C的表述均不正确，只有选项D符合实际情况。 15．如图所示的四种情景中，属于重力势能转化为动能的过程是（　　） A．雨滴加速下落 B．滚摆减速上升 C．热气球匀速下落 D．用弓将箭射出 【答案】A 【解析】A．雨滴加速下落，由于质量不变，高度减小，故重力势能减小；且速度增大，故雨滴的动能增大，此过程雨滴的重力势能转化为动能，故A符合题意； B．滚摆减速上升，滚摆的质量不变，随着高度增大，重力势能增大；减速上升，故速度减小，动能减小，此过程中，将滚摆的动能转化为重力势能，故B不符合题意； C．热气球匀速下落，质量不变，速度不变，动能不变；高度减小，重力势能减小；克服摩擦做功，一部分机械能转化为内能；不属于重力势能转化为动能，故C不符合题意； D．用弓将箭射出，质量不变，弓的弹性形变程度变小，弹性势能减小；速度变大，动能变大，是弹性势能转化为动能，故D不符合题意。 二、提升层（10题）——知识综合运用与实验分析 16．如图所示，小明沿滑道从顶端匀速下滑的过程中，小明的（　　） A．重力势能减小，机械能不变 B．重力势能减小，机械能增大 C．动能不变，机械能不变 D．动能不变，机械能减小 【答案】D 【解析】小明匀速下滑，所以速度不变，动能不变，高度减小，重力势能减小，机械能为动能和重力势能之和，所以机械能减小。故D正确，ABC错误。 17．如图甲所示是科技馆里的“最速降线”装置，其示意图如图乙所示。将分别位于直轨道和弧形轨道上的两个完全相同的小球M、N同时从起点由静止滚下，N球先到达终点。则整个过程中（　　） A．M球动能不断减小 B．M球重力势能不断增大 C．N球重力做功更多 D．N球重力做功的功率更大 【答案】D 【解析】A、M、N两小球下落过程中，质量不变、高度减小、速度增大，动能不断增大，重力势能不断减小、A错误； B、与A同理，小球下落过程中动能增大、重力势能减小、B错误； C、两小球重力相同、下落高度相同，根据，重力做功相同、C错误； D、两小球重力做功相同，N球先到达终点，所用时间更短，根据，N球重力做功功率更大、D正确； 18．一个椰子从树上掉落下来的过程中，它的（　　） A．动能转化为重力势能 B．机械能增加 C．重力势能增加 D．动能增加 【答案】D 【解析】CD：当椰子从树上掉落时，其运动速度逐渐增大，而质量保持不变，所以动能增加；同时高度降低，重力势能减小。故C错误，D正确。 AB：下落过程中重力势能转化为动能，但由于存在空气阻力做功，部分机械能会转化为内能，导致系统总机械能不守恒而减小。故AB错误。 19．如图所示，农历乙已年央视春晚舞台，我国自主研制的科技人形机器人展示了极其灵巧的动作，并跳起了秧歌舞，丢起了手绢。下列说法正确的是（　　） A．手绢旋转时，所受的力是平衡力 B．手绢由静止开始旋转，说明力可以改变物体的运动状态 C．手绢被丢出后，若所受的力全部消失，它一定保持静止状态 D．手绢被丢出后，从高处下落的过程中动能不变，重力势能增大 【答案】B 【解析】A．手绢旋转过程中运动方向不断改变，说明其运动状态持续变化，因此受到的力不是平衡力，故A错误。 B．手绢从静止到开始旋转，运动状态发生改变，这一现象证明了力能够改变物体的运动状态，故B正确。 C．根据牛顿第一定律，被抛出的手绢若突然不受任何外力作用，将保持匀速直线运动状态，而非继续做曲线运动，故C错误。 D．手绢被抛出后下落时，随着高度降低，重力势能转化为动能，表现为速度增大而动能增加，故D错误。 20．如图所示情景节选自我国古代科技著作《天工开物》，下列说法正确的是（　　） A．图甲，利用稻谷受到惯性作用分离不饱满的稻谷 B．图乙，水面下的采珠人下潜得越深，受到水的压力越小 C．图丙，牛拉“犁谵”匀速转动的过程中，牛的运动状态不变 D．图丁，水被匀速提升至高处，水的动能不变，重力势能增大 【答案】D 【解析】A．惯性是物体固有的属性，不能表述为"受到惯性作用"，故A错误。 B．根据液体压强公式可知，当液体密度ρ和重力加速度g不变时，压强p与深度h成正比。采珠人下潜越深，受到的水压越大；再由压力公式可知，在受力面积S不变的情况下，压力F与压强p成正比。故B错误。 C．在牛拉"犁谵"匀速转动的过程中，虽然速度大小保持不变，但运动方向不断改变，因此其运动状态实际上是在变化的，故C错误。 D．水被匀速提升时，质量m和速度v保持不变，动能不变；而高度h增加，重力势能增大，故D正确。 21．装有海鲜的密封配送箱随无人机匀速上升，如图所示。配送箱匀速上升过程中，下列说法正确的是 A．向上的力增加 B．动能增大 C．重力势能增大 D．机械能不变 【答案】C 【解析】 A.配送箱随无人机匀速上升过程中，它受到向上的支持力和重力相互平衡，即二者大小相等，方向相反。因为重力保持不变，所以向上的力大小不变，故A错误； B.配送箱匀速上升时，速度和质量都不变，因此动能不变，故B错误； C.配送箱匀速上升时，质量不变，高度变大，重力势能增大，故C正确； D.配送箱匀速上升，动能不变，重力势能变大，根据“机械能=动能+重力势能”可知，它的机械能变大，故D错误。 22．跳远是广州市的中考体育项目之一。如下图为跳远运动的几个阶段，整个过程不考虑空气阻力。起跳后，运动员（　　） A．能继续往前是由于受到地面弹力的作用 B．在空中运动时，运动员受力不平衡 C．运动员机械能先减小后增大 D．若在最高点时运动员受的一切力都消失，则运动员静止在最高点 【答案】B 【解析】A．运动员起跳后能继续向前运动，是因为运动员具有惯性，故A不符合题意； B．运动员在空中运动时，运动状态不断改变（如速度大小和方向变化），说明受到非平衡力的作用，故B符合题意； C．若忽略空气阻力，起跳后运动员的机械能总量保持不变（动能与重力势能相互转化），故C不符合题意； D．在最高点时运动员仍具有水平速度，根据牛顿第一定律，若所有外力消失，运动员将沿该速度方向做匀速直线运动，故D不符合题意。 23．小浩酷爱体育运动，他玩滑板的水平也很高超。如图所示，他在一个不光滑的斜坡上加速下滑的过程中，下列说法正确的是（　　） A．重力势能减小，动能增大 B．重力势能增大，动能减小 C．重力势能减小，动能不变 D．机械能保持不变 【答案】A 【解析】ABC.小浩在一个不光滑的斜坡上加速下滑的过程中，质量不变，速度增大，动能增大；高度降低，重力势能较小，故A正确，BC错误； D.由于斜坡不光滑，下滑过程中要克服摩擦力做功，机械能不守恒，故D错误。 故选A。 24．一个木块放在粗糙程度相同的水平地面上，对木块施加的水平拉力为F，如图甲所示；F的大小与时间t的关系如图乙所示；木块的运动速度v与时间t的关系如图丙所示。以下说法正确的是（　　） A．时，木块受到的合力不为0 B．t在3~6s内，木块做匀速直线运动，受到的摩擦力为6N C．t在6~9s内，拉力F的功率为4W D．t在3~9s内，木块的机械能保持不变 【答案】C 【解析】A、t=1s时，由图丙可知木块速度为0，处于静止状态。静止是平衡状态，受力平衡，合力为 0。故A错误。 B、6~9s：木块做匀速直线运动（速度v=1m/s），受力平衡，摩擦力f=F2=4N。3~6s：木块做加速直线运动，但接触面粗糙程度、压力均不变，所以摩擦力仍为4N，不是6N。故B错误。 C、6~9s 内：拉力F=4N，速度v=1m/s。功率公式：，代入计算：，故C正确。 D、3~6s：木块加速，速度增大，动能增大；高度不变，重力势能不变，所以机械能增大。6~9s：匀速运动，动能不变，机械能不变。因此3~9s 内机械能先增大后不变，并非“保持不变”。故D错误。 25．如图是神舟十九号载人飞船与空间站天和核心舱成功对接，“太空之吻”再现苍穹，空间站天和核心舱组合体绕地球近似圆形轨道运行。下列说法正确的是（　　） A．飞船加速升空时，飞船的动能减小，重力势能增大 B．飞船与空间站成功对接后，飞船相对空间站是运动的 C．对接成功后，空间站沿圆形轨道运行时，机械能守恒 D．火箭升空时，它所受的推力等于重力 【答案】C 【解析】 A．火箭在加速上升过程中，速度变大，高度变高，质量不变，其动能变大，重力势能变大，故A错误； B．以空间站为参照物，“神舟十六号”飞船与空间站之间的位置没有改变，因而是静止的，故B错误； C．对接成功后，空间站沿圆形轨道运行时，没有空气阻力，所以机械能守恒，故C正确； D．火箭加速升空时，不是匀速直线运动，运动状态改变，受力不平衡，所以推力大于重力，故D错误。 三、拓展层（5题）——实验探究与综合应用 26．体育课上，小阳将篮球用力掷向地面，篮球碰到地面后向上反弹，反弹后运动到的最高点比掷出篮球的位置更高，如图所示。下列判断正确的是（　　） A．篮球刚刚脱离手时，它的动能最大 B．篮球在最高点的机械能大于它刚刚脱离手时的机械能 C．篮球从脱离手到它碰到地面的过程中，它的重力势能转化为动能 D．篮球从地面反弹到最高点的过程中，它的重力势能逐渐减小 【答案】C 【解析】A．篮球出手时具有一定的重力势能，当它下落直到接触地面的瞬间，这部分重力势能也会转化为篮球的动能，因此篮球触地时速度最大，故A错误； B．根据题意可知，篮球离开手到达最高点的过程中，由于克服摩擦力做功会使机械能减小，所以篮球在最高点的机械能小于它刚刚脱离手时的机械能，故B错误； C．根据题意可知，篮球从脱离手到它碰到地面的过程中，离地面的高度减小，重力势能减小；速度增大，动能增大，重力势能转化成动能，故C正确； D．根据题意可知，篮球从地面反弹到最高点的过程中，高度增大，则篮球的重力势能增大，故D错误。 27．（多选）2026年大连市中考体育测试在5月举行，下列关于测试过程的说法正确的是（　　） A．50m跑：加速冲刺过程中，同学的动能变大 B．1min跳绳：跳绳时，人在下降的过程中，重力势能变小 C．掷实心球：实心球掷出后上升过程中，球的重力势能转化为动能 D．立定跳远：同学下落过程中，不计空气阻力，机械能变大 【答案】A,B 【解析】A. 50m跑加速冲刺时，质量不变，速度增大，动能变大，故A正确； B．跳绳时，下降时，质量不变，高度降低，重力势能变小，故B正确； C．实心球掷出后，上升过程中，高度增加，速度减小，是动能转化为重力势能，故C错误； D．立定跳远下落时，不计空气阻力，只有重力做功，重力势能减小，动能增大，机械能守恒保持不变，故D错误。 28．研究发现，当只有重力做功的时候，物体的动能和重力势能可以相互转化，但机械能的总量保持不变，在物理学中把这个规律叫做机械能守恒定律。现有一小球在没有空气阻力的情况下，沿无摩擦轨道运动。 （1）如1图所示，小球从A点静止释放，在从A到C的运动过程中，动能大小的变化情况是　 　，若小球到达C点时所受外力突然消失，小球将　 　（选填“静止”或“做匀速直线运动”）；如考虑轨道摩擦力，小球　 　到达C点（选填“能”或“不能”）； （2）若将BC段改为水平光滑轨道，如2图所示，小球仍从A点静止释放，下落过程小球重力势能　 　（选填“变大”、“不变”或“变小”），小球在B点的速度　 　M点速度，小球经过M点时的机械能　 　A点的机械能（两空均选填“大于”、“小于”或“等于”）。 【答案】（1）先变大后变小；静止；不能 （2）变小；等于；等于 【解析】（1） 小球从A点静止释放，在从A到B的过程中，高度降低，速度增大，动能增大；在从B到C的过程中，高度升高，速度减小，动能减小。因此在从A到C的运动过程中，动能大小的变化情况是先增大后减小。 小球到达C点时速度为0，若此时所受外力突然消失，根据牛顿第一定律，小球将保持静止状态。 如果考虑轨道摩擦力，小球在运动过程中需要克服摩擦力做功，机械能会逐渐减小，因此小球无法到达与A点等高的C点。 （2） 小球仍从A点静止释放，在下落过程中，高度降低，质量不变，重力势能减小。 由于轨道BC段改为水平光滑轨道（无摩擦力），小球机械能守恒。从A到B重力势能转化为动能，在水平光滑轨道上运动时动能保持不变，因此小球在B点的速度等于M点速度。 由于整个过程没有摩擦力作用，机械能守恒，所以小球经过M点时的机械能等于A点的机械能。 29．（1）为了准备体育中考，小明定期进行跳绳训练。如图甲所示，在一次训练中，小明跳绳时所穿运动鞋的总质量为0.2kg，平均每分钟他跳绳120次，若每次双脚把运动鞋抬离地面的高度均为0.06m，则： ①运动鞋的总重力的大小是　 　； ②每上升一次他对运动鞋做的功为　 　； ③他跳绳时对运动鞋做功的平均功率为　 　； ④在参加中考体育考试时，要想提高跳绳测试的成绩，小明从物理学角度认为，跳绳时每次跳的高度不宜太　 　（填“高”或“低”）。 （2）如图乙所示是足球从A点自由下落到地面后，反弹到最高点B点的示意图。则足球在A点的机械能　 　（选填“大于”、“小于”或“等于”）其在B点的机械能。足球从地面弹起到B点的过程中，动能　 　（选填“减小”、“增大”或“不变”）。 【答案】（1）2N；0.12J；0.24W；高 （2）大于；减小 【解析】（1）首先计算运动鞋的总重力：，接着计算每次上升时对运动鞋做的功：，然后计算每分钟对运动鞋做的总功：，最后计算跳绳时对运动鞋做功的平均功率：；提高跳绳测试成绩（增加每分钟跳绳次数），根据功率公式推导：说明在功率、时间和重力一定时，每次跳的高度不宜太高。 （2）分析足球的机械能变化：在A、B两点时足球速度为零，动能为零。A点高度大于B点，因此A点重力势能大于B点，机械能也更大。球从地面弹起到B点的过程中，质量不变，速度减小，动能随之减小。 30．如图所示，有一水平放置的铁板。一物块内含遥控电磁铁，电磁铁通电时与下方的铁板相互吸引。该物块一直在水平方向的拉力作用下向右运动。从物体经过M点开始计时，每经过相同时间记录物体的位置如图。物块内的电磁铁在MO段内处于断电状态，在OQ段内处于通电状态。已知铁板上各处的粗糙程度均相同，MP段拉力恒为F1，PQ段拉力恒为F2。物体在MO段和PQ段做匀速直线运动，在OP段做变速运动。（不计空气阻力） （1）在MN和PQ两段，物体所受的摩擦力为f1和f2，则f1　 　f2（选填：“>”、“ <”或“=” ，依据是　 　。 （2）在MN和PQ两段，拉力对物体所做的功分别为WMN和WPQ，若WMN和WPQ恰好相等，则F1和F2的比值为　 　； （3）在MN和OP两段，拉力对物体做功的功率分别为PMN和POP，PMN　 　POP（选填：“>”、“ <”、“ =” ； （4）已知在MN段内，铁板对物块的支持力为FN1=4N，此力对物块做功为W1；PQ段内，铁板对物块的支持力FN2，此力对物块做功W2，则W1　 　W2（选填“>”，“ <”或“=” 。 （5）MN段的机械能E1和PQ段的机械能E2的大小关系是E1　 　E2（选填“>”，“ <”或“=” 。 【答案】（1）<；滑动摩擦力的影响因素有接触面的粗糙程度和压力大小 （2）1：2 （3）> （4）= （5）> 【解析】（1）物块内的电磁铁在MO段内处于断电状态，所以铁板受到的压力等于物块的重力。在OQ段内处于通电状态，所以铁板受到的压力大于物块的重力，铁板上各处的粗糙程度均相同。因为接触面越粗糙，接触面受到的压力越大，滑动摩擦力越大，所以。 （2）由题意可知，所以； （3）每经过相同时间记录物体的位置，所以，MN和OP两段距离相等，由可知，MN和OP两段的拉力恒为F1，由p=Fv可知 PMN>POP； （4）在MN和PQ两段支持力和物体移动的距离垂直，支持力不做功，所以W1=W2； （5），，由可知，，所以，所以物块在MN段的动能大于PQ段的动能，由于重力势能大小不变，所以MN段的机械能大于PQ段的机械能，即 E1>E2。 第 1 页 共 19 页 学科网（北京）股份有限公司 $ 11.4 机械能及其转化 分层练习题 【核心知识点清单】 1. 机械能：动能和势能（重力势能、弹性势能）统称为机械能。 2. 机械能守恒：如果只有动能和势能相互转化，机械能的总和保持不变。 3. 动能和势能的转化：物体从高处下落，重力势能转化为动能；被拉开的弓将箭射出，弹性势能转化为动能；滚摆上升，动能转化为重力势能。 4. 机械能不守恒的原因：克服摩擦或空气阻力做功，机械能转化为内能。 【易错点提醒】 1. 机械能守恒是有条件的：只有动能和势能转化，没有其他形式能量参与。有摩擦时机械能不守恒。 2. 动能和势能之间的转化不一定都是全部转化，但总量（机械能）可能减少。 3. 判断机械能变化时，注意分析是否有外力做功或阻力做功。 【解题技巧点拨】 1. 分析能量转化：先明确物体初、末状态的能量形式，再分析转化路径。例如：高处下落→重力势能减少，动能增加。 2. 判断机械能是否守恒：看是否只有重力或弹力做功，有无摩擦力、空气阻力等。 一、基础层（15题）——覆盖核心概念与简单应用 1．我国在西昌卫星发射中心使用长征三号乙运载火箭，成功将天链二号05星发射升空。火箭加速上升时，重力势能　 　，动能　 　，机械能　 　（以上均选填“增大”“不变”或“减小”）。 2．如图所示是景山道的缆车载着游客匀速上山画面，在这个过程中缆车具有的动能　 　，重力势能　 　（前两空均选填“增大”“减小”或“不变”），此过程机械能　 　（选填“守恒”或“不守恒”）。 3．如图，小明将铁锁用绳子悬挂起来，拉到自己的鼻子附近，松手后铁锁来回摆动。铁锁第一次从最高处摆动到最低点的过程中，　 　 能转化为　 　 能，在整个摆动的过程中，铁锁的机械能　 　 （选填“变大”“变小”或“保持不变”）。 4．如图所示的是弹性小球在地面弹跳时的频闪照片，掉在地面上的弹性小球会跳起，但是越跳越低。若A、B两点为等高点，C点为某次弹跳的最高点，弹性小球从B点上升至C点的过程中，它的 　 　 能转化为 　 　 能；小球在A点的机械能 　 　 （选填“大于”、“小于”或“等于”）在B点的机械能。 5．火箭加速上升过程中，火箭顶端的卫星的动能将　 　，重力势能将　 　（均选填“增大”“减小”或“不变”）。 6．水火箭的原理是压缩空气使水从“火箭”尾部向下喷出，推动“火箭”飞向空中，下图为水火箭的运动轨迹依次经过位置．其在B点时，水已排尽，则段动能　 　（选填“增大”、“减小”或“不变”）；A、D两点高度相同，则水火箭在A点的重力势能　 　（选填“大于”、“小于”或“等于”）D点． 7．如图所示，旋翼无人机正在喷洒农药，当无人机水平匀速飞行喷洒农药的过程中，无人机的动能　 　，机械能　 　（均选填“增大”、“减小”或“不变”）。 8．如图是我国探月工程“嫦娥六号”探测器，其返回舱在距离地面一定高度时，需要打开降落伞减速，以便安全着陆，在返回舱减速下降的过程中，探测器的动能　 　，机械能　 　（均选填“增大”“减小”或“不变”）。 9．如图所示，用细线系住小球悬挂在O点，将小球拉至A点释放，从A点经过B点运动到C点的过程中，小球的重力势能先变小后　 　，动能先　 　后　 　．（选填“变大”、“变小”或“不变”） 10．小明到体育馆观看羽毛球比赛。羽毛球离开球拍后，运动轨迹如图所示，已知A、B两点高度相等，不计空气阻力，羽毛球在B点时的动能　 　（选填“大于”“等于”或“小于”）其在A点时的动能。若羽毛球运动到图中的最高点C点时所受外力全部消失，它的运动状态将是　 　（选填“下落到地面”“静止”或“做匀速直线运动”）。 11．“神舟十五号”载人飞船返回舱接近地面时，反推发动机点火，返回舱减速下降，安全降落在着陆预定区域。在此过程中返回舱（　　） A．动能减小，重力势能减小，机械能不变 B．动能不变，重力势能减小，机械能减小 C．动能减小，重力势能增加，机械能不变 D．动能减小，重力势能减小，机械能减小 12．下面几幅图中，有关机械能及其转化的说法错误的是（　　） A．弯弓射箭，弓的弹性势能转化为箭的动能 B．拦河大坝使上游的水位升高，提高了水的重力势能 C．滚摆从最高处下落到最低处时势能减小，动能增大 D．人造卫星从远地点飞向近地点时动能减小，势能增大，机械能不守恒 13．如图所示，是用来探究“阻力对物体运动的影响”的实验，每次让小车均从斜面上的相同高度滑下，关于实验中的现象及说明的问题，下列说法中正确的是（　　） A．三次实验小车到达水平面的速度不相同 B．实验用到的研究方法有控制变量法和等效替代法 C．三次实验中，最后小车动能的减小量不相同 D．牛顿在此基础上，总结得出了牛顿第一定律 14．中国神舟十九号载人飞船搭载长征二号F遥十八运载火箭成功发射。如图所示，在飞船加速飞离地球的发射过程中，下列说法中正确的是（　　） A．飞船的动能增大，重力势能减小 B．飞船的动能减小，重力势能增大 C．飞船的重力势能增大，机械能减小 D．飞船的重力势能增大，机械能增大 15．如图所示的四种情景中，属于重力势能转化为动能的过程是（　　） A．雨滴加速下落 B．滚摆减速上升 C．热气球匀速下落 D．用弓将箭射出 二、提升层（10题）——知识综合运用与实验分析 16．如图所示，小明沿滑道从顶端匀速下滑的过程中，小明的（　　） A．重力势能减小，机械能不变 B．重力势能减小，机械能增大 C．动能不变，机械能不变 D．动能不变，机械能减小 17．如图甲所示是科技馆里的“最速降线”装置，其示意图如图乙所示。将分别位于直轨道和弧形轨道上的两个完全相同的小球M、N同时从起点由静止滚下，N球先到达终点。则整个过程中（　　） A．M球动能不断减小 B．M球重力势能不断增大 C．N球重力做功更多 D．N球重力做功的功率更大 18．一个椰子从树上掉落下来的过程中，它的（　　） A．动能转化为重力势能 B．机械能增加 C．重力势能增加 D．动能增加 19．如图所示，农历乙已年央视春晚舞台，我国自主研制的科技人形机器人展示了极其灵巧的动作，并跳起了秧歌舞，丢起了手绢。下列说法正确的是（　　） A．手绢旋转时，所受的力是平衡力 B．手绢由静止开始旋转，说明力可以改变物体的运动状态 C．手绢被丢出后，若所受的力全部消失，它一定保持静止状态 D．手绢被丢出后，从高处下落的过程中动能不变，重力势能增大 20．如图所示情景节选自我国古代科技著作《天工开物》，下列说法正确的是（　　） A．图甲，利用稻谷受到惯性作用分离不饱满的稻谷 B．图乙，水面下的采珠人下潜得越深，受到水的压力越小 C．图丙，牛拉“犁谵”匀速转动的过程中，牛的运动状态不变 D．图丁，水被匀速提升至高处，水的动能不变，重力势能增大 21．装有海鲜的密封配送箱随无人机匀速上升，如图所示。配送箱匀速上升过程中，下列说法正确的是 A．向上的力增加 B．动能增大 C．重力势能增大 D．机械能不变 22．跳远是广州市的中考体育项目之一。如下图为跳远运动的几个阶段，整个过程不考虑空气阻力。起跳后，运动员（　　） A．能继续往前是由于受到地面弹力的作用 B．在空中运动时，运动员受力不平衡 C．运动员机械能先减小后增大 D．若在最高点时运动员受的一切力都消失，则运动员静止在最高点 23．小浩酷爱体育运动，他玩滑板的水平也很高超。如图所示，他在一个不光滑的斜坡上加速下滑的过程中，下列说法正确的是（　　） A．重力势能减小，动能增大 B．重力势能增大，动能减小 C．重力势能减小，动能不变 D．机械能保持不变 24．一个木块放在粗糙程度相同的水平地面上，对木块施加的水平拉力为F，如图甲所示；F的大小与时间t的关系如图乙所示；木块的运动速度v与时间t的关系如图丙所示。以下说法正确的是（　　） A．时，木块受到的合力不为0 B．t在3~6s内，木块做匀速直线运动，受到的摩擦力为6N C．t在6~9s内，拉力F的功率为4W D．t在3~9s内，木块的机械能保持不变 25．如图是神舟十九号载人飞船与空间站天和核心舱成功对接，“太空之吻”再现苍穹，空间站天和核心舱组合体绕地球近似圆形轨道运行。下列说法正确的是（　　） A．飞船加速升空时，飞船的动能减小，重力势能增大 B．飞船与空间站成功对接后，飞船相对空间站是运动的 C．对接成功后，空间站沿圆形轨道运行时，机械能守恒 D．火箭升空时，它所受的推力等于重力 三、拓展层（5题）——实验探究与综合应用 26．体育课上，小阳将篮球用力掷向地面，篮球碰到地面后向上反弹，反弹后运动到的最高点比掷出篮球的位置更高，如图所示。下列判断正确的是（　　） A．篮球刚刚脱离手时，它的动能最大 B．篮球在最高点的机械能大于它刚刚脱离手时的机械能 C．篮球从脱离手到它碰到地面的过程中，它的重力势能转化为动能 D．篮球从地面反弹到最高点的过程中，它的重力势能逐渐减小 27．（多选）2026年大连市中考体育测试在5月举行，下列关于测试过程的说法正确的是（　　） A．50m跑：加速冲刺过程中，同学的动能变大 B．1min跳绳：跳绳时，人在下降的过程中，重力势能变小 C．掷实心球：实心球掷出后上升过程中，球的重力势能转化为动能 D．立定跳远：同学下落过程中，不计空气阻力，机械能变大 28．研究发现，当只有重力做功的时候，物体的动能和重力势能可以相互转化，但机械能的总量保持不变，在物理学中把这个规律叫做机械能守恒定律。现有一小球在没有空气阻力的情况下，沿无摩擦轨道运动。 （1）如1图所示，小球从A点静止释放，在从A到C的运动过程中，动能大小的变化情况是　 　，若小球到达C点时所受外力突然消失，小球将　 　（选填“静止”或“做匀速直线运动”）；如考虑轨道摩擦力，小球　 　到达C点（选填“能”或“不能”）； （2）若将BC段改为水平光滑轨道，如2图所示，小球仍从A点静止释放，下落过程小球重力势能　 　（选填“变大”、“不变”或“变小”），小球在B点的速度　 　M点速度，小球经过M点时的机械能　 　A点的机械能（两空均选填“大于”、“小于”或“等于”）。 29．（1）为了准备体育中考，小明定期进行跳绳训练。如图甲所示，在一次训练中，小明跳绳时所穿运动鞋的总质量为0.2kg，平均每分钟他跳绳120次，若每次双脚把运动鞋抬离地面的高度均为0.06m，则： ①运动鞋的总重力的大小是　 　； ②每上升一次他对运动鞋做的功为　 　； ③他跳绳时对运动鞋做功的平均功率为　 　； ④在参加中考体育考试时，要想提高跳绳测试的成绩，小明从物理学角度认为，跳绳时每次跳的高度不宜太　 　（填“高”或“低”）。 （2）如图乙所示是足球从A点自由下落到地面后，反弹到最高点B点的示意图。则足球在A点的机械能　 　（选填“大于”、“小于”或“等于”）其在B点的机械能。足球从地面弹起到B点的过程中，动能　 　（选填“减小”、“增大”或“不变”）。 30．如图所示，有一水平放置的铁板。一物块内含遥控电磁铁，电磁铁通电时与下方的铁板相互吸引。该物块一直在水平方向的拉力作用下向右运动。从物体经过M点开始计时，每经过相同时间记录物体的位置如图。物块内的电磁铁在MO段内处于断电状态，在OQ段内处于通电状态。已知铁板上各处的粗糙程度均相同，MP段拉力恒为F1，PQ段拉力恒为F2。物体在MO段和PQ段做匀速直线运动，在OP段做变速运动。（不计空气阻力） （1）在MN和PQ两段，物体所受的摩擦力为f1和f2，则f1　 　f2（选填：“>”、“ <”或“=” ，依据是　 　。 （2）在MN和PQ两段，拉力对物体所做的功分别为WMN和WPQ，若WMN和WPQ恰好相等，则F1和F2的比值为　 　； （3）在MN和OP两段，拉力对物体做功的功率分别为PMN和POP，PMN　 　POP（选填：“>”、“ <”、“ =” ； （4）已知在MN段内，铁板对物块的支持力为FN1=4N，此力对物块做功为W1；PQ段内，铁板对物块的支持力FN2，此力对物块做功W2，则W1　 　W2（选填“>”，“ <”或“=” 。 （5）MN段的机械能E1和PQ段的机械能E2的大小关系是E1　 　E2（选填“>”，“ <”或“=” 。 第 1 页 共 19 页 学科网（北京）股份有限公司 $