第十一章 功和机械能 单元练习- 2025-2026学年人教版物理八年级下册

**基本信息** 本单元卷聚焦初中物理“功和机械能”，以仙游菜溪岩“心动石”、巴黎奥运会铅球等真实情境为载体，覆盖功、动能、重力势能及转化等核心知识，适配单元复习，强化物理观念与科学思维。 **题型特征** |题型|题量/分值|知识覆盖|命题特色| |----|-----------|----------|----------| |单选题|8题|重力势能、功的计算、机械能守恒|结合热气球升空等情境，考查基础概念辨析| |填空题|6题|能量转化、功率计算|融入春晚机器人、蹦床运动，联系生活实际| |实验题|2题|动能影响因素、抛射实验|通过“超载超速”探究，体现科学推理与模型建构| |综合题|2题|浮力做功、热机效率|以“极目一号”浮空艇、“运-20”为载体，考查综合应用与科学态度|

第十一章 功和机械能 一、单选题 1．如图所示，屹立在仙游菜溪岩上的“心动石”，让人感觉很危险，原因是它具有较大的（　　） A．质量 B．重力势能 C．动能 D．体积 2．下列情况中做功最多的是（　　） A．将300N的一袋大米竖直向上匀速提高10m B．将300N的木箱用10N的水平拉力使其在水平面上匀速前进10m C．重为500N的木箱在光滑的水平面上匀速移动10m D．大力士用力举着800N的杠铃不动 3．如图所示，充满空气的热气球在空中匀速直线上升，在上升过程中（忽略空气对气球的阻力）。下列说法正确的是（　　） A．热气球的浮力大于热气球及吊篮的重力 B．热气球上升过程中气球下面的吊篮对气球的拉力与吊篮的重力是一对平衡力 C．热气球及吊篮的动能增加 D．吊篮的重力势能在不断增加 4．一辆汽车匀速爬坡时，下列说法正确的是（　　） A．动能和重力势能都不变 B．动能和重力势能都增大 C．动能不变，重力势能增大 D．动能减小，重力势能增大 5．将皮球从离地某一高度O点处水平抛出，球落地后又弹起。它的部分运动轨迹如图所示。下列说法不正确的是（　　） A．皮球第一次反弹后到达最高点P点时速度不为零 B．皮球在D点时的重力势能大于在C点时的重力势能 C．皮球经过同一高度的A点的动能小于B点的动能 D．若将皮球表面涂黑，则会在地面M、N两点留下两个大小不等的黑色圆斑 6．人造地球卫星在大气层外沿椭圆轨道环绕地球运行，有近地点和远地点，下列说法正确的是（　　） A．卫星在远地点时速度为零，动能为零 B．卫星从近地点向远地点运动，重力势能转化为动能 C．卫星在大气层外运行，不受空气阻力，因此机械能守恒 D．卫星从远地点向近地点运动，动能增大，机械能增大 7．关于以下两个探究实验，说法不正确的是（　　） A．图甲实验表明：小车受到的阻力越小，它在水平面上运动的距离越远 B．图乙实验表明：钢球A的动能越大，水平面上的物体B被撞得越远 C．图甲实验中，为使小车到达水平面时的速度相同，让小车从斜面的相同高度由静止下滑 D．图乙实验中，运用了推理法得出实验结论 8．如图，是投掷实心球的场景。若不计空气阻力，实心球自脱手至落地的过程中，下列关于其动能、重力势能和机械能的大小分别随时间变化的曲线中，正确的是（    ） A．①④ B．③④ C．①③ D．②③④ 二、填空题 9．跳水运动员离开跳板后向上跃起的过程中，__________能转化为重力势能。 10．在2024年巴黎奥运会女子铅球比赛中，我国选手宋佳媛勇夺银牌。如图所示，当铅球从a点运动到b点的过程中，铅球的动能与重力势能转化情况是______。 11．如图所示是小松同学扔实心球的情景（包含四个过程）。其中，手对实心球做功的过程是______（选填序号）。实心球下落过程中，动能______，重力势能______。（最后两空均选填“增大”“不变”或“减小”） 12．2025年春晚节目《秧BOT》中，16台人形机器人“福兮”与舞蹈演员共同表演东北秧歌，行云流水的舞步惊艳全场，如图所示，机器人能够快速移动，旋转手绢等高难度动作，若一个机器人的质量为60kg，双脚站立时与舞台的接触面积为，在舞台上4s沿直线匀速移动2m。若机器人沿直线匀速运动时在水平方向上受到的平均阻力为重力的0.05倍，则4s内机器人在水平方向上受到的牵引力做功的功率是________W。 13．如图所示为蹦床运动简化示意图，运动员在点时速度为零，点是蹦床不发生形变时的原位置，点是运动员受到的重力与蹦床对运动员的弹力相等处，点是运动员到达的最低点。若整个过程忽略空气阻力，则： (1)从点下落到点的过程中，运动员的重力势能转化为________能； (2)从点到点的过程中，蹦床的弹性势能________（选填“增大”“减小”或“不变”），在________（选填“A”“B”或“C”）点时运动员的机械能最大。 14．如图为无人机拍摄的游客在哈尔滨冰雪大世界园区游玩的照片。各景观几乎全部用冰建造。冰块源于松花江水______（填物态变化）形成的厚厚冰层；游客从滑道顶端一路下冲，可尽情感受雪中飞驰的速度与激情，此过程游客重力势能______，动能______。要通过无人机更近距离的看到主塔“冰雪之冠”景观，无人机操控者可采取的措施有：______。 三、实验题 15．在学习了质量和速度会影响物体的动能之后，小鑫想要探究“超载”与“超速”对交通安全事故的影响，他用质量不同的两个钢球和（的质量大于），分别从不同的高度和（）由静止开始滚下，观察木块被撞击后移动的距离，实验过程如图所示。 (1)实验中利用的是___________（选填“钢球”或“木块”）到达水平面时的动能； (2)根据甲、乙两图，小鑫得出了“___________一定时，超速可能会对交通事故带来影响”的初步结论： (3)比较___________两图，可以探究超载对交通事故的影响。由（2）（3）实验联想到某段道路限速牌上标有“100”和“80”字样，则___________（选填“大客车”或“小轿车”）的限速应该是。 16．小明在进行足球训练时，看到发球装置将足球斜向上抛出。 (1)小明在训练中某次抛出足球轨迹如图1，A、B、C为足球下落过程先后经过的点。若此过程中足球在各点位置的机械能和动能如下表。 位置 机械能/J 动能/J A点 53 30 B点 46 19 C点 40 30 ①足球在A点时的重力势能_________C点时的重力势能，在A点的速度_________C点的速度（以上两空均选填“大于”“小于”或“等于”）； ②从A到B的过程中足球的机械能损失量为_________J； (2)小明发现发球装置可调节发射足球的抛射角和抛出速度，实现射程不同。小明查得：忽略空气阻力时，足球被抛出后运动轨迹如图2虚线所示。抛出方向与水平方向的夹角为抛射角，A点的速度为抛出速度v，A点到落地点的水平距离为射程x。同时，x与v之间满足公式，其中k的大小与抛射角的关系如图3所示（g＝10N/kg）。 ①v不变时，抛射角大小为_________度时，x最大。 ②若抛射角为90度，v为10m/s，则x为_________m。 ③小明想探究“抛射角一定时，x与v2的关系”，设计了以下步骤： a.把抛射角调为45度，v设定为5m/s，将足球从A点抛出； b.记录足球落地位置，用卷尺测出x并记录。 c.把抛射角调为_________度，将v逐次增加5m/s重复步骤a、b，进行多次实验，直到v增加到30m/s为止。 请帮他设计实验数据记录的表格_________。 四、综合题 17．2022年5月15日凌晨1点26分，中国自主研发的“极目一号”Ⅲ型浮空艇从海拔4270m的科考营地顺利升空，4点40分达到海拔9032m空气稀薄的高空，超过珠峰8848.86m的海拔高度，创造了浮空艇大气科学观测世界纪录。浮空艇体积约为9000m3，总质量约为2.6×103kg，其内部上层主气囊充满氦气，中间被软隔膜隔开。下层副气囊充有空气并设有排气和充气装置，主、副气囊的体积可变但浮空艇总体积不变，主、副气囊之间无气体交换且压强始终相等，为使浮空艇能够安全稳定工作，应使主、副气囊内压强始终高于外界大气压，压强差始终为200Pa。如图所示，由于没有动力系统，它通过一条缆绳与地面的锚泊车连接，利用自身的浮力和缆绳的拉力可以实现升空和驻空（不计空气阻力，g取10N/kg）。请回答下列问题： (1)主气囊内的氦气密度____（选填“大于”、“小于”或“等于”）艇外空气密度； (2)若浮空艇匀速升空过程中质量保持不变，上升1000m的高度浮力做了多少功？ (3)如图乙所示，营地锚泊车上用缆绳连接浮空艇，若驻空的浮空艇排开空气的质量为7.2×103kg，缆绳处于竖直拉直状态且重力忽略不计，则缆绳承受的拉力是多少？ (4)若艇内外压强差过大，则浮空艇有安全隐患，为保证内外压强差在一个安全范围内，有时需要将副气囊的空气排出一部分。如果你是浮空艇的指挥员，你应该选择在浮空艇上升还是下降的过程中来排出部分空气？说明理由。 18．“运﹣20”是我国自主研发的大型运输机，它是通过航空煤油在汽室中燃烧，从喷口筒后高速喷出气体，使发动机获得向前的推力。若“运﹣20”在恒定的水平推力1.25×105N作用下，以720km/h的速度在高空水平匀速飞行，最远可飞行360km。已知该运输机发动机的效率为60%，航空煤油的热值为q＝4.0×107J/kg。 （1）运输机的发动机是一种热机，热机做功过程中是将________能转化为________能； （2）水平推力做功的功率________； （3）完成一次最远飞行，运输机的油箱至少储存多少kg的航空煤油________？ 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 参考答案 题号 1 2 3 4 5 6 7 8 答案 B A D C C C D D 1．B 【详解】由于静止的“心动石”处于一定的高度，具有较大的重力势能，容易落下来对外界做功从而造成危害，所以会给人以危险的感觉，A、C、D选项均不符合题意，故B正确。 故选B。 2．A 【详解】A．物体在竖直方向上匀速上升，说明力（重力）与速度方向一致，因此力对物体做了功，即 B．物体在水平方向上匀速前进，说明拉力与速度方向一致，因此拉力对物体做了功，即 C．木箱在光滑的水平面上匀速移动，摩擦力为零，因此拉力为零，所以拉力和摩擦力不做功； D．物体在竖直方向上静止不动，说明力（举力）与速度方向垂直，因此力对物体没有做功； 综上分析，故A符合题意，BCD不符合题意。 故选A。 3．D 【详解】A．图中的热气球匀速直线上升，竖直方向受平衡力作用，浮力等于重力，故A错误； B．热气球上升过程中气球下面的吊篮对气球的拉力与吊篮的重力没有作用在同一物体上，不是一对平衡力，故B错误； CD．热气球匀速上升过程中，质量可认为不变，速度不变，高度增大，则动能不变，重力势能增大，故C错误，D正确。 故选D。 4．C 【详解】一辆汽车匀速爬坡时，质量不变，速度不变，动能大小不变，高度增大，重力势能增大，故ABD错误，C正确。 故选C。 5．C 【详解】A．皮球第一次反弹后到达最高点P点时速度竖直方向的速度为0，水平方向的速度不为零，故A正确，不符合题意； B．皮球运动过程中，质量不变，D点的高度大于C点的高度，则皮球在D点时的重力势能大于在C点时的重力势能，故B正确，不符合题意； C．皮球运动过程中，不断克服摩擦力做功，机械能不断减小，皮球质量不变，AB点等高，则皮球在AB点的重力势能相等，机械能等于动能与势能的总和，则皮球经过同一高度的A点的动能大于B点的动能，故C错误，符合题意； D．皮球在M、N点刚接触地面时的机械能不同，若将皮球表面涂黑，则会在地面M、N两点留下两个大小不等的黑色圆斑，故D正确，不符合题意。 故选C。 6．C 【详解】A．卫星在远地点时速度最小，但速度不为零，所以其动能不为零，故A错误； B．卫星从近地点向远地点运动时，速度变小，相对高度变大，则动能减小，势能增大，故B错误； C．卫星在太空，运行过程中没有空气阻力，没有能量的损失，机械能是守恒的，故C正确； D．卫星从远地点向近地点运动，相对高度变小，势能减小，势能转化为动能，动能增大，机械能不变，故D错误。 故选C。 7．D 【详解】A．甲实验中可以看出，水平面越光滑，小车受到的阻力越小，它在水平面上运动的距离越远，速度减小得越慢，故A正确，不符合题意； C．图甲是探究阻力对物体运动的影响，实验中，必须让小车从斜面的同一高度滑下，这是为了使小车在水平面运动的初速度相同，这里运用了控制变量法，C故正确，不符合题意； BD．图乙是探究影响动能大小的因素，实验中通过木块被撞击后移动的距离来反映小球动能的大小，用到了转换法，通过实验现象直接得出实验结论，若钢球A的动能越大，则水平面上的物体B被撞得越远；故B正确，不符合题意，D错误，符合题意。 故选D。 8．D 【详解】①②小球上升的过程中，速度越来越小，动能越来越小，当上升到最高点时，速度最小，动能最小且不为0，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，上升到最高点速度最小，动能最小，后又增大，故图①错误，图②正确； ③小球上升的过程中，高度越来越大，重力势能越来越大，当上升到最高点时，高度最高，重力势能最大，下落的过程中，高度越来越小，最后落地，重力势能越来越小，直到为零。所以重力势能是先增大，上升到最高点重力势能最大，后又减小，最后为零，故图③正确； ④由于此时不计空气阻力，所以机械能是守恒的，故机械能不变，故图④正确； 综上所述，正确的有②③④，故ABC错误，D正确。 故选D。 9．动 【详解】跳水运动员离开跳板后向上跃起的过程中，质量不变，速度越来越小，动能越来越少，高度越来越高，重力势能越来越大，动能转化为重力势能。 10．动能转化为重力势能 【详解】物体由于受到重力并处在一定高度时所具有的能叫重力势能，重力势能大小与质量和高度有关，由图中可知，铅球从a点运动到b点的过程中，高度越来越大，重力势能越来越大，速度越来越小，动能越来越小，因此铅球的动能与重力势能转化情况是动能转化为重力势能。 11． ①③ 增大 减小 【详解】[1]做功的两个必要因素是作用在物体上的力和物体在力的方向上通过的距离。 ①捡起球：手对球有力的作用，且球在力的方向上移动了距离，手对球做功； ②停在空中：手对球有力，但球没有在力的方向上移动距离，手对球不做功； ③挥动球：手对球有力，球在力的方向上移动了距离，手对球做功； ④球飞出去：球离开手后，手不再对球有力的作用，手对球不做功。 故手对实心球做功的过程是①③。 [2]动能与物体的质量和速度有关。实心球下落过程中，质量不变，速度增大，动能增大。 [3]重力势能与物体的质量和所处高度有关。实心球下落过程中，质量不变，高度减小，重力势能减小。 12．15 【详解】机器人的重力为 机器人沿直线匀速运动时在水平方向上受到的平均阻力为重力的0.05倍，则阻力 因为机器人做匀速直线运动，处于平衡状态，在水平方向上牵引力 F与阻力 f是一对平衡力，大小相等，所以牵引力 牵引力做的功为 牵引力做功的功率为 13．(1)动 (2) 增大 A 【详解】（1）从O点下落到A点的过程中，运动员的质量不变，高度降低，重力势能减小，速度增加，动能增加，其重力势能转化为动能。 （2）[1]从点到点的过程中，蹦床发生弹性形变的程度变大，蹦床的弹性势能增大。 [2]运动员经过A点后，将机械能逐渐变化为蹦床的弹性势能，运动员的机械能逐渐变小，因此运动员在A点时机械能最大。 14． 凝固 减少 增大 见解析 【详解】[1]冰块是液态水凝固而成的。 [2][3]游客从滑道顶端下冲时，质量不变，高度变低，速度变大，所以重力势能减小，动能增大。 [4]在拍摄时，无人机的摄像关相当于凸透镜，当物距变小，则像变大，所以想更近距离看到主截“冰雪之冠”景观，可减小无人机与主塔的距离。 15．(1)钢球 (2)质量 (3) 乙、丙 大客车 【详解】（1）在该实验中，钢球从斜面上滚下，撞击木块，钢球的动能越大，对木块做功越多，木块被撞击后移动的距离就越远，所以实验中利用的是钢球到达水平面时的动能。 （2）分析甲、乙两图可知，使用的是同一个钢球，即钢球的质量相同；钢球在甲图中释放的高度H大于乙图中释放的高度h，甲图中钢球到达水平面时的速度大于乙图中钢球到达水平面时的速度，且甲图中木块被撞击后移动的距离更远，则可得结论：在质量一定时，速度越大，动能越大。所以小鑫得出了“质量一定时，超速可能会对交通事故带来影响”的初步结论。 （3）[1]要探究超载对交通事故的影响，即探究动能与质量的关系，根据控制变量法，需要控制钢球到达水平面时的速度相同，改变钢球的质量。观察甲、乙、丙三图，乙图和丙图中钢球的高度相同，即到达水平面时的速度相同，而丙图中钢球质量M大于乙图中钢球质量m，撞击木块移动的距离丙大于乙，所以比较乙、丙两图，可以探究超载对交通事故的影响。 [2]综上可知，物体的质量越大，速度越大，则动能就越大，越容易发生交通事故。大客车的质量比小轿车的质量大，为了减小动能，降低发生交通事故的风险，大客车需要限速更低。已知某段道路限速牌上标有“100”和“80”字样，所以大客车的限速应该是80km/h。 16．(1) 大于 等于 7 (2) 45 0 45 见解析 【详解】（1）①[1][2]由图1可知，A点比C点高，质量不变，足球在A点时的重力势能大于C点时的重力势能，由表中数据可知，A点的动能等于C点的动能，质量不变，所以在A点的速度等于C点的速度。 ②[3]从A到B的过程中足球的机械能损失量为53J-46J=7J （2）1①[1] x与v之间满足公式，可知，速度v不变时，x与k成正比，由图3可知，抛射角大小为45°时，k值最大，x最大。 ②[2]若抛射角为90度，由图3可知，k值为0，v为10m/s，则 ③[3]探究“抛射角一定时，x与v2的关系”， 把抛射角调为45度，将v逐次增加5m/s重复步骤a、b，进行多次实验，直到v增加到30m/s为止。 [4]实验数据中需要有抛射角，抛出速度，抛出速度的平方和射程，如下表 实验次数 抛射角（度） 抛出速度 v（m/s） 抛出速度平方v2(m²/s²) 射程x(m) 1 45 5 25 2 45 10 100 3 45 15 225 4 45 20 400 5 45 25 625 6 45 30 900 17．(1)小于 (2) (3) (4)上升的过程，见解析 【详解】（1）根据物体的浮沉条件可知，物体要想漂浮或者上升，那么物体的密度要小于空气的密度，因为浮空艇内部上层主气囊充满氦气，故主气囊内的氦气密度小于空气的密度。 （2）根据题意，浮空艇匀速升空，浮空艇的浮力等于自身重力，浮空艇总质量约为，其浮力 故上升1000m的高度浮力做功 （3）对浮空艇进行受力分析，在竖直方向上浮空艇受到一个向上的浮力和方向向下的自身重力G以及缆绳的拉力F，因为此时浮空艇是平衡状态，故，因为驻空的浮空艇受到的浮力 故缆绳承受的拉力 （4）由于大气压随高度的增加而减小，随着浮空艇的上升，大气压强会减小，所以浮空艇升的高度越高，所处的大气压强越小，在浮空艇内压强保持不变的情况下，艇内外的压强差会变大，此时应该排出部分空气来减少艇内的压强，使内外压强差维持在200Pa，故在浮空艇上升的过程中排出部分空气。 18． 内 机械 2.5×107W 1.875×103kg 【详解】（1）[1][2]热机做功过程中，消耗内能，产生机械能，将内能转化为机械能。 （2）[3]已知大型运输机飞行速度 v＝720km/h＝200m/s 水平推力做功的功率 （3）[4]发动机所做的功 W＝Fs＝1.25×105N×360×103m＝4.5×1010J 燃油完全燃烧放出的热量 完全燃烧燃油的质量 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 $