11.4 机械能及其转化 填空题分层专项训练-2025-2026学年人教版物理八年级下册

**基本信息** 该练习通过A、B、C三层递进设计，以"基础概念应用→过程综合分析→复杂情境拓展"为路径，系统巩固机械能及其转化知识点，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| |----|----------|----------| |A层|摩擦力、机械能转化、运动相对性等基础概念|结合生活（雾炮车）、科技情境（奋斗者号），填空题考查单一知识点直接应用| |B层|弹性势能与动能转化、实验方案评估、多过程能量分析|撑杆跳高、弹簧小车等情境，需分析能量转化环节，渗透科学推理与模型建构| |C层|非匀速过程能量变化、图像数据处理、综合能量守恒|纸锥下落、卫星对接等复杂情境，需处理图像数据，培养质疑创新与综合应用能力|

11.4 机械能及其转化 填空题分层专项训练 学校:___________姓名：___________班级：___________考号：___________ A层 1．如图所示，将质地均匀的物块A平放在水平桌面上，在水平推力F作用下将物块A从图甲所示的位置加速推动到图乙所示的位置，该过程中，A受到的摩擦力将___________；随后撤去推力F，A由于惯性继续向右运动的过程中，A的机械能将___________。（两空均选填“变大”、“不变”或“变小”） 2．如图是一种神奇的“魔罐”，其制作方法是：橡皮筋两头分别固定在罐子的顶部和底部，在橡皮筋的中间系一个钩码。当你将“魔罐”在水平地面上滚出后，它能自动滚回来的原因是________能转化为________能，“魔罐”滚回来后不能回到原抛出点的位置，这说明“魔罐”具有的机械能________。 3．我国航天技术已经进入世界领先水平。运载火箭将卫星平地托起，直冲云天，火箭在加速上升过程中，机械能_______（选填 “增大”“减小”或“不变”）；与火箭成功分离前，卫星相对运载火箭是_______（选填“静止”或“运动”）的。 4．如图是我国万米载人潜水器——奋斗者号，该潜水器匀速下潜过程中机械能_____（选填“变大”“不变”或“变小”）；如图所示，潜水器装配有由微米级大小的空心玻璃微球构成的固体浮力材料，该材料具有密度_____（选填“大”或“小”）的特点。 5．近年来西藏进入高质量发展阶段。建设中的成都至林芝铁路全长约1200 km，若列车以150 km/h的速度匀速行驶，从成都到林芝仅需________h；建设中的墨脱水电站利用2350米的超大水流落差发电，水从高处流下将重力势能转化为________能，推动水轮机带动发电机发电。 6．小区安全，人人有责。如图 是小区行车限速标志牌，表示_______。严禁高空抛物！重物下落过程中_______（填机械能转化情况）。 7．秋冬季以来，为改善我市环境质量、提高空气质量、减少扬尘污染，环保部门派出一辆雾炮车在某条平直公路上匀速行驶，进行喷雾抑尘的过程中，动能_______，机械能_______（选填“增大”、“减小”或“不变”）。 8．抗日战争期间，八路军在弹药严重缺乏的情况下，搬运很多大石头到高山山头，利用石头滚下来将______ 转化为______ 能，有效地打击了日本侵略者，彰显了八路军的科学智慧。 9．从2022年北京冬奥会到2025年哈尔滨亚冬会，中国冰雪热传遍了大江南北。 (1)小聪在滑雪场用双板滑雪时，他向后撑雪杖就会向前加速滑动，这是利用了物体间力的作用是___的。 (2)如图所示，小明用单板滑雪，从C点由静止自由滑下，经过B点到达最低点O，然后到达另一侧与B点等高的A点时速度刚好为零。则由C点到B点的过程中，___能转化为___能；从C点到A点的过程中，其机械能的总量___（选填“变大”“变小”或“不变”）。 B层 10．运动员撑杆跳高的过程中包含很多物理道理，如： (1)撑杆由于发生__，因此会产生弹力； (2)运动员由于被弹起一定的高度，则具有___能；弹起过程中，撑杆对运动员的弹力将变____； (3)运动员被弹到最高点时，若所受的力全部消失，运动员将__。 11．如图所示，将弹簧、小车置于水平木板上，被压缩后的弹簧将小车弹出，这一过程中，弹簧的弹性势能转化为小车的___________能，小车在水平木板上运动时，重力对小车___________（选填“做功”或“不做功”）。某同学想利用该装置探究“物体动能大小与质量的关系”，他用质量不同的小球将弹簧压缩相同程度，然后由静止释放，撞击水平面上在相同位置放置的同一木块，比较木块滑行距离。该实验方案___________（可行/不可行），理由是___________。 12．同一个小球按下列四种方式运动：①竖直向上抛出，②斜向上抛出，③单摆摆动，④冲上斜坡。在小球到达最高点时，小球的动能不为零的是______；不计空气阻力，小球的机械能不守恒的是______。（两空均填序号） 13．如图为一轻质弹簧的长度L和弹力F大小关系图像。由图像可知，弹簧的原长为________cm；当弹簧伸长0.04 m时，弹力的大小为________N，此时弹簧具有________能。 14．如图所示，甲、乙是两个完全相同的排球，在同一高度同时以大小相等的初速度，将甲球竖直向下抛出、乙球竖直向上抛出。若空气阻力大小恒定且小于排球重力，则抛出时两球机械能_________（填“相等”或“不相等”）；两球落地瞬间的速度关系是________（填“小于”“等于”或“大于”）。 15．我国自主研制的战斗机歼-35A在航展上飞行表演的画面如图所示。战斗机向后喷出高温气体，获得向前的推力，从而加速前进，这表明力可以改变物体的______；此时它的机械能______（选填“守恒”或“不守恒”）；以地面为参照物，它是______（选填“静止”或“运动”）的。 C层 16．在“探究纸锥下落的快慢”的活动中，将纸锥从高处释放。若纸锥竖直下落时，受到的空气阻力随下落速度的增大而增大，则纸锥在空中竖直下落的过程中，动能先增大后______，机械能一直_______。（均选填“增大”“减小”或“不变”） 17．如图，弹簧的左端固定，右端连接一个小球，把它们套在光滑的水平杆上，a是压缩弹簧后小球静止释放的位置，b是弹簧原长时小球的位置，c是小球到达最右端的位置。则小球从a运动到c的过程中，小球的速度的变化为_________（选填“一直变大”、“先变大再变小”或“先变大再不变”），在_____（选填“a”、“b”或“c”）位置机械能最大；从b到c的过程中，小球的动能转化为弹簧的_________ 。 18．某小球被水平抛出后，其部分运动轨迹如图甲所示，其中位置①和③离地高度相等，小球在运动过程中经过M、N两点，动能和重力势能的参数如图乙所示，则N点的重力势能有______J，若M、N两点分别为图中“①”、“②”或“③”点中的两点，则M点应该是这3个点中的______（①/②/③），小球在点①的动能应大于______J。 19．2025年2月20日，实践二十五号卫星与北斗G7星对接，为北斗G7星注入142kg燃料。燃料加注过程中，两颗卫星结合在一起环绕地球做匀速转动且距地高度不变，则加注过程中，北斗G7星的动能______，实践二十五号卫星的重力势能______，两星组合体的机械能______。（均选填“增大/不变/减小”） 20．以下过程忽略空气作用力。如图1物体从A点水平飞出，先碰B点，再至C点，后沿水平面滑到F点。图2是物体从离开A点到碰到B点前后能量数据，碰撞B点过程损失的机械能为______J。 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 1． 不变 变小 【详解】物块A相对桌面发生了相对滑动，A受到桌面滑动摩擦力作用。由于A加速运动时对桌面的压力不变，接触面的粗糙程度不变，则A受到的摩擦力将不变；撤去推力F，A由于惯性继续向右运动的过程中，质量不变，速度变小，动能变小；且重力势能不变，则A的机械能将变小。 2． 动 弹性势 减小 【详解】“魔罐”滚出时，动能逐渐转化为橡皮筋的弹性势能储存起来； 当“魔罐”速度减为0后，橡皮筋要恢复形变，储存的弹性势能转化为“魔罐”的动能，因此“魔罐”会自动滚回来。 整个滚动过程中，“魔罐”需要克服摩擦力做功，一部分机械能转化为内能，因此“魔罐”的总机械能减少，最终不能回到原抛出点。 3． 增大 静止 【详解】火箭加速上升时，速度增大、高度升高，动能和重力势能均增大。机械能增大；分离前，卫星与火箭的相对位置不变，二者相对静止。 4． 变小 小 【详解】机械能是动能与重力势能的总和。潜水器匀速下潜时，质量不变、速度不变，因此动能不变；下潜过程中深度增加，位置变低，质量不变，重力势能减小。动能不变、重力势能减小，因此总机械能变小。 潜水器需要在水中获得足够的浮力，同时自身质量不能过大。在排开液体体积一定时，材料的密度越小，自身质量越小，能提供的有效浮力越大。所以该材料具有密度小的特点。 5． 8 动 【详解】由可知，从成都到林芝的时间 水从高处流下时，自身高度降低，重力势能减小，同时运动速度增大，动能增大，因此该过程是重力势能转化为动能，转化后的动能可推动水轮机带动发电机发电。 6． 该路段行车速度不超过 重力势能转化为动能 【详解】小区内行车速度较慢，限速标志牌上的“5”，单位是，表示行车速度不要超过。 重物下落过程中，质量不变，高度降低，重力势能减小；速度增大，动能增大。所以是重力势能转化为动能。 7． 减小 减小 【详解】动能的大小取决于物体的质量和速度，雾炮车匀速行驶时速度保持不变，喷雾过程中自身质量不断减小，故动能减小；机械能等于动能与重力势能之和，雾炮车在平直公路行驶时高度不变，质量减小会使重力势能减小，再结合动能已经减小的情况，可知机械能减小。 8． 重力势能 动 【详解】[1][2]从高山上滚下，石头质量不变，速度越来越快，动能越来越大；高度越来越小，重力势能越来越小，将重力势能转化为动能。 9．(1)相互 (2) 重力势 动 变小 【详解】（1）向后撑雪杖时，人对雪施加向后的力，根据物体间力的作用的规律，雪同时给人向前的反作用力，使人向前运动，因此这里利用了力的作用是相互的。 （2）从C点到B点的过程中，人所在高度降低、重力势能减小，运动速度变大、动能增大，因此是重力势能转化为动能； 从C点到A点的过程中，人滑行时需要克服摩擦阻力做功，一部分机械能转化为内能，因此机械能的总量变小。 10．(1)弹性形变 (2) 重力势 小 (3)做匀速直线运动 【详解】（1）弹力是由于物体发生弹性形变而受到的力。运动员撑杆跳高时，由于撑杆发生弹性形变，因此会产生弹力。 （2）[1]物体由于被举高而具有的能为重力势能。所以，运动员由于被弹起一定的高度，而具有重力势能。 [2]弹起过程中，由于撑竿发生的弹性形变逐渐恢复，所以撑竿对运动员的弹力将逐渐变小。 （3）到最高点时，若所受的力全部消失，由牛顿第一定律可知，最高点时速度不为零（有水平速度），运动员将做匀速直线运动。 11． 动 不做功 不可行 没有控制小球的速度相同，不符合控制变量法要求 【详解】压缩的弹簧弹开小车时，弹簧弹性势能减小，小车获得运动的动能，因此弹性势能转化为小车的动能；做功需要满足：物体受力、且在力的方向上移动距离，重力方向竖直向下，小车沿水平方向运动，没有在重力方向移动距离，因此重力对小车不做功；探究动能与质量的关系时，根据控制变量法，需要保持小球速度相同，只改变质量，本方案中，弹簧压缩相同程度时，弹簧弹性势能相同，转化给小球的动能相同，质量不同的小球获得的速度不同，没有控制速度这个变量，因此方案不可行。 12． ② ④ 【详解】 [1]判断动能不为零的情况：①竖直向上抛的小球在最高点速度为0，动能为0；②斜向上抛的小球在最高点仍有水平方向的速度，动能不为零；③单摆摆到最高点时速度为0，动能为0；④冲上斜坡的小球在最高点速度为0，动能为0。所以在小球到达最高点时，小球的动能不为零的是 [2]判断机械能不守恒的情况：①②③的小球运动过程只有重力做功，机械能不损耗，机械能守恒；④中小球冲上斜坡时，斜坡的摩擦力会对小球做功（题目未说明斜坡光滑），机械能转化为内能，因此机械能不守恒。所以小球的机械能不守恒的是④。 13． 10 8 弹性势 【详解】弹簧的弹力大小和弹簧形变量有关，当为原长时，没有发生形变时，弹力为0N，图中可以看到弹簧长度是10cm； 弹簧受到的弹力和伸长量成正比，由图可知，弹簧伸长5cm，弹力变化为10N，故弹簧每伸长1cm，弹力变化为2N，弹簧的伸长量为4cm时，受到的弹力 形变的弹簧具有弹性势能。 14． 相等 大于 【详解】抛出时甲乙两球质量相等，速度相等，故动能相等；又因高度相等，故重力势能相等，机械能包括动能和势能，所以抛出时甲球的机械能等于乙球的机械能。 甲、乙两球初始机械能相等，运动过程中，空气阻力大小恒定，会有一部分机械能转化为内能，整个过程中甲球运动路程较短，则甲球转化的内能较少，落地时的机械能较大，落地时两球的重力势能均为0，所以甲球的动能大于乙球的动能，即甲球的速度大于乙球的速度。 15． 运动状态 不守恒 运动 【解析】【小题1】由题可知，推力使得战斗机加速，这体现了力改变了物体的运动状态的这一效果。 战斗机在加速，虽然燃料燃烧导致质量略微变少，但可忽略，所以其动能增大，势能基本不变，因此机械能增大，即机械能不守恒。 战斗机在空中飞行表演，它相对于地面的位置在不断改变，所以相对于地面，飞机是运动的。 16． 不变 减小 【详解】[1]纸锥竖直下落时，空气阻力随速度增大而增大。一开始重力大于阻力，纸锥加速下落，动能增大；当阻力增大到与重力相等时，纸锥匀速下落，动能保持不变。所以动能先增大后不变。 [2]下落过程中，纸锥需要克服空气阻力做功，一部分机械能会转化为内能，所以机械能一直减小。 17． 先变大再变小 b 弹性势能 【详解】[1][2]由题意可知，不计摩擦时，小球从a运动到b的过程中，弹簧的弹性势能转化为小球的动能到达b点时，弹簧恢复原状，其弹性势能转化为小球的动能，此时小球的速度最大，再从b运动到c时，弹簧被拉伸，小球的动能再逐渐转化为弹簧的弹性势能，小球的机械能会变小，速度减小。因此，小球从a运动到c的过程中，小球的速度的变化为先变大再变小，在b点时小球的机械能最大。 [3]从b运动到c时，弹簧被拉伸，小球速度减小，小球的动能转化为弹簧的弹性势能。 18． 300/3×102 ③ 260 【详解】[1]由N点参数图可知，N点的重力势能占比为60%，动能占比为40%，且N点的动能为200J，所以N点的重力势能 [2]M点重力势能为240J，小于N点重力势能，所以M点比N点低，①③高度相同，②较高，所以②是N点。M点的重力势能占比为75%，动能占比为25%，所以M点的动能为 可知M点动能小于N点重力势能，所以M点机械能小于N点机械能。由于小球在运动过程中受到空气阻力以及碰撞过程中有能量损失，所以机械能逐渐减小，故M点是③。 [3]小球在①点的高度与③相同，所以重力势能相同，为，小球在②处的机械能为 由于运动过程中小球的机械能在减小，所以小球在①处的机械能大于②处的机械能，即 解得，即小球在点①的动能应大于260J。 19． 增大 减小 不变 【详解】[1]动能的大小与物体的质量和速度有关，两颗卫星结合后环绕地球做匀速转动，速度不变，但北斗G7卫星注入了燃料，质量变大，所以其动能增大。 [2]重力势能的大小与物体的质量和高度有关，实践二十五号卫星与北斗G7星对接后，为北斗G7星注入142kg燃料，则自身质量减小，又因为距地高度不变，所以实践二十五号卫星的重力势能减小。 [3]由题意可知，两星组合体的总质量没有发生变化，又做匀速转动且距地高度不变，所以两星组合体的动能不变，重力势能不变，根据机械能是动能与重力势能的总和可知，两星组合体的机械能不变。 20．80 【详解】由图2知，碰撞前的机械能为 碰撞后的机械能为 碰撞B点过程损失的机械能为 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 $