2019_2020学年八年级物理下册11.4机械能及其转化同步培优训练卷含解析新版新人教版.docx

11.4机械能及其转化
一、选择题
1．今年4月20日，我国在西昌卫星发射中心用“长征三号乙”运载火箭，成功发射了第44颗北斗导航卫星。如图所示。这颗北斗导航卫星在随火箭加速升空过程中（）

A．重力势能增大，动能不变
B．重力势能增大，动能增大
C．重力势能增大，机械能不变
D．重力势能不变，机械能增大
【答案】B
【解析】火箭加速升空过程中，卫星也加速上升，卫星的质量不变，速度变大，则动能变大，同时高度增加，重力势能变大；机械能等于动能与势能的总和，所以卫星的机械能变大。故选B。
2．掷实心球是我市中考体育考试项目之一。小马参加考试（如图甲）时，掷出去的实心球从a处出手后，在空中的运动轨迹如图（乙）所示，球最终停在水平地面e点处（不计空气阻力）。则实心球（）

A．从a处到b处动能不变，重力势能增大 B．从b处到c处动能增大，机械能增大
C．在a、c处机械能相等 D．在d、e处机械能相等
【答案】C
【解析】ABC．不计空气阻力，则球在空中运动时的机械能是守恒的，从a处到b处，重力势能增大，动能减小，故A错误；从b处到c处动能增大，机械能不变，故B错误；在a、c处的机械能相等，故C正确；
D．据图可知，球达到d点后向前滚动，克服摩擦做功，机械能转化为内能，在d、e处机械能不相等，故D错误。
故选C。
3．如图是小华同学在体育考试“原地掷实心球”项目测试中球从出手到落地的过程情景，不计空气阻力，下列说法中正确的是（　　）

A．球出手时的动能最大 B．球出手时的势能最大
C．球落地时机械能最大 D．球的机械能保持不变
【答案】D
【解析】A．球出手时，球具有动能和重力势能；不计空气阻力，球在落地时，重力势能全部转化为动能，此时动能最大，故A错误；
B．球出手后会向上运动，高度增加，重力势能增加，在最高点时球的重力势能最大，故B错误；
CD．由于不计空气阻力，所以整个过程中球的机械能是守恒的，即机械能保持不变，故C错误，D正确。
故选D。
4．如图所示，质量不计的弹簧竖直固定在水平面上，t=0时刻，将一金属小球从弹簧正上方某一高度处由静止释放，小球接触弹簧并将弹簧压缩至最低点（形变在弹性限度内），然后又被弹起离开弹簧，上升到一定高度后又下落，如此反复．通过安装在弹簧下端的压力传感器，测出该过程中弹簧弹力F随时间t变化的图象如图所示，不计空气阻力．则

A．运动过程中小球的机械能守恒
B．t1～t2这段时间内，小球的动能与重力势能一直在增加
C．t2时刻小球的速度为最大
D．t2～t3这段时间内，小球的动能先增加后减少
【答案】D
【解析】A. 由图看出，弹簧的弹力在变化，说明运动过程中弹簧的弹性势能在变化，而小球和弹簧组成的系统机械能守恒，则知小球的机械能不守恒．故A错误．B. t1∼t2这段时间内，高度不断增加，重力势能不断增加，但小球先向下做加速度减小的加速运动，然后做加速度增大的减速运动，小球的速度先增大后减小，小球动能先增大后减小，故B错误；C. t2时刻，弹力最大，故弹簧的压缩量最大，小球运动到最低点，速度等于零，故C错误；D. t2∼t3段时间内，但是速度减小的加速运动，然后向上做加速度增大的减速运动，所以小球的动能先增大后减小．故D正确；故选D.
5．一个超级惊险项目——18米长悬崖秋千惊现重庆某公园!小明被缆绳拉到6层楼的高度，释放后自由摆动冲向峡谷（如图所示），伴随着人们的惊呼声，秋千越荡越低。下列有关说法中正确的是（）

A．秋千荡回来经过最低点时，小明的机械能最大
B．整个过程小明的动能与重力势能之和不变
C．秋千荡到最高点时，小明的动能为零
D．在向下摆的过程中，小明的重力势能全部转化为动能
【答案】C
【解析】A．机械能是动能和势能的统称，由于秋千与空气摩擦，有机械能转化为内能，所以秋千第一次在最高点时，机械能最大，A错误；
B．机械能是动能和势能的统称，由于秋千与空气摩擦，有机械能转化为内能，整个过程小明的动能与重力势能之和变小，B错误；
C．秋千荡到最高点时，秋千速度为0，所以小明的动能为零，C正确；
D．在向下摆的过程中，小明的重力势能绝大部分转化为动能，D错误。
故选C。
6．春晚节目中的创意表演《青春跃起来》熔歌舞、蹦床、灌篮等表演于一炉，展现了无奋斗、不青春的精神。下面说法正确的是（不计空气阻力）（　　）

A．运动员被蹦床弹起后在空中向上运动，受弹力和重力的作用
B．运动员抱着篮球在空中运动，不做其他动作时，以人为参照物，球是静止的
C．运动员灌篮后，球向下加速运动，主要是因为球具有惯性
D．篮球从接触地面到离地反弹的整个过程中，机械能是守恒的
【答案】B
【解析】A．运动员被蹦床弹起后在空中向上运动，不计空气阻力，离开蹦床后，运动员只受重力作用，不再受到弹力的作用，故A错误；
B．运动员抱着篮球在空中运动，以人为参照物，球与人之间没有位置变化，则球是静止的，故B正确；
C．运动员灌篮后，球向下加速运动，主要是因为球受到重力的作用，故C错误；
D．篮球从接触地面到离地反弹的整个过程中，与地面撞击的能量损耗，机械能不守恒，故D错误。
故选B。
7．火箭加速升空过程中，对于火箭搭载的卫星，下列叙述正确的是（　　）
A．卫星的机械能总量不变 B．卫星的动能增加，重力势能不变
C．卫星的机械能总量增加 D．卫星的动能不变，重力势能增加
【答案】C
【解析】火箭升空时，卫星质量不变，而速度增大，所以动能增大，同时高度增大，所以重力势能增大，因为动能增大，重力势能增大，而机械能等于动能与重力势能之和，所以机械能增大。
故选C。
8．如图是滑雪运动员收起雪杖后从高处滑下的情景，对此过程

A．运动员下滑过程中动能增大，重力势能也增大
B．运动员下滑过程中，动能的增加量等于重力势能的减小量
C．运动员的动能是由重力势能转化来的
D．运动员弓着腰，是为了通过降低重心来增大惯性
【答案】C
【解析】A．运动员下滑过程中，质量不变，速度越来越大，高度不断变小，所以动能增大，重力势能减小，故A错误；
B．运动员下滑过程中，由于要克服摩擦做功，有一部分动能转化为内能，所以动能的增加量小于重力势能的减小量，故B错误；
C．运动员下滑过程中，动能增大，重力势能减小，所以，运动员的动能是由重力势能转化来的，故C正确；
D．运动员弓着腰，是通过降低重心来增加稳度，不能改变惯性的大小，故D错误。
故选C。
9．如图所示为乒乓球在水平地面上弹跳时产生轨迹的一部分，该图表明（）

A．该图中乒乓球的弹跳方向为自右向左
B．乒乓球弹跳时机械能不变
C．乒乓球某次弹起过程中，弹起瞬间的动能大于此过程最高点时的重力势能
D．乒乓球运动过程中重力势能一直减少
【答案】C
【解析】A．从图可知，乒乓球的弹跳高度自左向右越来越低，所以在图中乒乓球的弹跳方向为自左向右，故A不符合题意；
B．由于与空气的摩擦，在弹跳的过程中机械能转化为其他形式的能，所以机械能逐渐减小，故B不符合题意；
C．若不计摩擦，乒乓球某次弹起过程中，弹起瞬间的动能应等于此过程最高点时的重力势能；由于乒乓球与空气的摩擦，在上升过程中存在机械能的损失，所以弹起瞬间的动能大于此过程最高点时的重力势能，故C符合题意；
D．由于与空气的摩擦，乒乓球运动过程中机械能一直减小，而不是重力势能一直减小，故D不符合题意。
故选C。
10．下列有关机械能的说法中正确的是（　　）
A．只要有力对物体做功，物体的机械能就改变
B．在平衡力作用下运动的木块的动能保持不变
C．推出的铅球在下落过程中增加的动能是由重力势能转化来的
D．如果物体通过的路程与所用时间的比值不变，则物体的机械能不变
【答案】BC
【解析】A．力对物体做功，物体的机械能不一定改变，如给轮胎打气时，对打气筒做功，打气筒发热，即打气筒的内能增加，机械能不变，故A错误；
B．在平衡力作用下运动的木块，质量和速度均不变，因此动能保持不变；故B正确；
C．推出的铅球在下落过程中，质量不变，速度增加，高度减小，因此重力势能减小、动能增加，即增加的动能是由重力势能转化来的；故C正确；
D．物体通过的路程与所用时间的比值等于速度，物体的质量和速度不变，说明动能不变，机械能等于动能和势能之和，因此机械能可能增加，可能减小，也可能不变，故D错误．
二、填空题
11．如图所示为滑冰运动员比赛的情景在水平直道上奋力加速时运动员受到的力是________（“平衡力”或“非平衡力”），加速过程中运动员的机械能________（“守恒”或“不守恒”），冲过终点线后无法立即停下来是因为运动员具有________。

【答案】非平衡力不守恒惯性
【解析】在水平直道上奋力加速时，运动员速度改变，属于非平衡状态，因此受到的力是非平衡力。加速过程中运动员的动能增大，同时还会由于克服摩擦而有一部分机械能转化为内能，所以其机械能不守恒。冲过终点线后无法立即停下来是因为运动员具有惯性，仍会保持原来的运动状态。
12．为缓解持续高温天热带来的干旱，2019年8月9日至8月11日，无为县相关部门抓住时机在昆山进行人工增雨作业，火箭在加速上升的过程中，火箭的动能________，机械能______ （选填“减小”、“不变”或“增大”）。
【答案】增大增大
【解析】火箭在加速上升的过程中，速度在不停变大，火箭质量不变，那么火箭的动能在增大。火箭在加速上升的过程中，所处的高度在不停变大，那么势能在增大，由上述可知，动能也在增大，而火箭的机械能等于动能和势能之和，所以机械能在增大。
13．如图所示，曲靖市罗平九龙瀑布群，由于特殊的地质构造和水流的千年侵蚀，在此形成了十级高低宽窄不等，形态各异的瀑布群，其中最大的一级宽112 m，高56 m，水从高处落下是将________能转化为动能；瀑布群年平均流量为18 m3/s，则每秒内水的重力做功为__________J。（不计摩擦阻力）

【答案】重力势 1.008×107
【解析】水从高出落向低处，即此时的高度减小，速度变大，所以重力势能减小，动能增大，所以是将重力势能转化为动能的过程；18立方米水的质量是：m=ρV=1×103kg/m3×18m3=18000kg，由于高度是56m，所以每秒内水的重力做功：W=Gh=mgh=18000kg×10N/kg×56m=1.008×107J。
14．如图所示，跳水运动员为获得允足的空间滞留时间，都会在跳水前先用力下压跳板，以便利用跳板的______让自己上升的更高．不计空气阻力，运动员从离开跳板到入水的过程中，______时填“离开跳板”、“最高点”或“入水”时动能最大．

【答案】弹性势能入水
【解析】当跳水运动员在跳水前先用力下压跳板时，跳板发生弹性形变，产生弹力，具有弹性势能，所以利用跳板的弹力让自己上升的更高．
不计空气阻力时，机械能是守恒的，运动员从离开跳板到入水的过程中，在最低点时，重力势能最小，动能最大，速度最快，所以运动员在入水时动能最大．
15．我国正在实验助推火箭无损回收技术：火箭将飞船推送至一定高度，箭船分离，火箭停止喷火、落向地面，接近地面时，火箭再次消耗燃料、向下喷火，并以2m/s的速度匀速下降，如图所示．

（1）匀速下降时，火箭的动能________，重力势能________（选填：“减小”“不变”或“增加”）．
（2）火箭上升的过程中，________能转化为________能．
（3）火箭接近地面时，机械能______（选填：“减小”“不变”或“增加”），机械能发生这种变化的原因是_________．
【答案】不变减小化学机械减小动能不变，重力势能减小
【解析】（1）火箭匀速下降时，质量不变、速度不变，所以动能也不变；但是高度变小，所以重力势能减小
（2）火箭上升过程中，是加速运动，且高度变大，故动能增加、重力势能也增加，即机械能增加，火箭升空的动力是燃料燃烧提供的，所以是燃料的化学能转化为机械能
（3）火箭接近地面时，机械能减小，这是因为火箭接近地面时，是匀速下降的，而质量又保持不变，那么其动能不变，可高度变小，重力能势能减小，所以机械能减小。
三、简答题
16．立定跳远是体育测试项目之一，如图所示是某个同学立定跳远的情景图。
（1）请你说明该同学在腾起和下落过程中动能和重力势能是如何转化的？
（2）由于存在空气阻力，该同学在空中运动过程中，机械能大小有何变化？

【答案】见解析
【解析】（1）该同学在腾起的过程中，质量不变，速度减小，高度增加，动能转化为重力势能；他在下落过程中，质量不变，高度减小，速度增大，重力势能转化为动能；
（2）该同学在空中运动过程中，克服空气阻力做功，消耗一部分机械能，所以机械能会减小。
17．如图所示是某研究小组精心设计的一种机械，高处的水通过左侧的管道向下流动，水流冲击叶片，叶片的转动带动砂轮转动，就可以打磨需要的工件，同时带动右侧的抽水器将水从低处抽到高处，继续向下流动，从而永不停歇．你认为这种机械是否能够一直工作下去，请说明原因．

【答案】不能一直工作下去，根据能量守恒定律，因摩擦等原因有部分机械能化为其他形式的能
【解析】此“永动机”中，高处的水向下流冲击叶片转动对外做功时，因为摩擦等原因，有部分机械能转化为其他形式的能，从高处流下的水不可能全部被抽回原高度，根本不会“永动下去”．
四、实验题
18．据报道，高空坠物伤人事件时有发生。某专业研究小组对物体从高空落到地面的破坏力进行如下实验研究：
实验器材：1 cm 厚的石膏板若干、质量为 50 g 的鸡蛋数枚
实验过程：无风环境下，将鸡蛋从楼上静止释放，砸中铺在草坪上的石膏板，记录实验现象。
实验序号
楼层
石膏板的破坏情况
1
5
鸡蛋破碎，石膏板凹陷且出现一圈圈螺旋状的裂纹
2
15
鸡蛋破碎，石膏板被砸中的地方出现小坑且破裂
3
25
鸡蛋破碎，石膏板被击穿
（1）实验中，鸡蛋从高空坠落的破坏力可以通过_____反映出来，这种实验研究方法是__________；
（2）根据表格中数据现象，可以得出：同一物体从高空落到地面的破坏力与_____有关；
（3）根据你已有知识，你认为高空坠物破坏力还与_____因素有关；
（4）实验后，小科对“高空落下的雨滴不会对人造成伤害”感到好奇。他通过查阅资料知道：雨滴从高空落下的过程中，受到的空气阻力与雨滴速度的平方成正比，所以雨滴下落时先加速，达到最大速度后，雨滴再匀速落向地面。雨滴下落过程中机械能________（填“增大”、“不变”或“减小”）。对于下落的雨滴不伤人的现象，小科将进一步探究。
【答案】石膏板形变程度转换法下落高度物体质量减小
【解析】（1）由表中数据可知，实验中，鸡蛋从高空坠落的破坏力可以通过观察石膏板的破坏情况来分析，有裂纹、出现小坑且破裂或者被击穿，即通过石膏板形变程度反映出来；这种实验研究方法是转换法；
（2）根据表格中数据现象可知，楼层越高，鸡蛋所处的高度越高，破坏力越大，可以得出同一物体从高空落到地面的破坏力与下落高度有关；
（3）高空坠物破坏力还与物体质量有关，质量越大，破坏力越大；
（4）雨滴下落过程中机械能是减小的，因为要克服空气阻力做功，一部分机械能转化为内能，机械能将减小。
19．探秘小实验里的大智慧．

（1）如图甲所示点燃蜡烛跷跷板的两端，发现跷跷板不停的往返摆动，原理是_____________．
（2）如图乙是能自动回转的“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．
（3）如图丙所示，小华把铁球拉近刚好贴着自己的鼻子，松开手由静止释放，头保持不动，铁球由a点沿弧线abc运动到c点，然后从c点往回摆动，铁球_____（选填“可能”、“一定”或“一定不”）会碰到鼻子，你判断的依据______．
【答案】杠杆的平衡条件（或杠杆原理）弹性势动一定不铁球摆动时会与空气摩擦消耗一部分机械能，铁球达不到a点
【解析】（1）点燃的蜡烛上下摆动,有一个支点、两个力、两个力臂,符合杠杆的五个要素,故其原理是杠杆的平衡条件（或杠杆原理）.
（2）魔罐在开始滚动的时候，具有动能，滚动的过程中，罐子的动能转化为橡皮筋的弹性势能，当动能为0时，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弹性势能减小，罐子动能增大，此过程中弹性势能转化为动能；
（3）铁球摆动时会与空气摩擦消耗一部分机械能，铁球达不到a点，所以一定不会碰伤鼻子。

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