第四节　机械能及其转化2026人教版（2024）初中物理8年级下册第十一章同步习题课件（含答案）

第4节　机械能及其转化1.下列关于机械能的说法,正确的是 (　　)A.机械能是动能与弹性势能的总和B.做匀速运动的物体,机械能一定守恒C.做匀速圆周运动的物体,机械能一定守恒D.物体只发生动能和重力势能的相互转化时,物体的机械能守恒D解析　在物理学中,把动能、重力势能和弹性势能统称为机械能,故A错误。做匀速运动的物体,机械能不一定守恒,例如人坐电梯时,人随电梯一起竖直向上做匀速直线运动,速度不变,高度增加,人的动能不变,重力势能增大,机械能会增加,故B错误。在竖直平面内做匀速圆周运动的物体,具有的动能不变,重力势能发生改变,机械能发生改变,故C错误。物体只发生动能和重力势能的相互转化时,物体的机械能守恒,故D正确。2.(跨体育与健康·蹦床运动)如图所示,是运动员做蹦床运动的情景,他离开蹦床向上运动到一定高度又落在蹦床上,直至最低点的过程中(不计空气阻力和碰撞时的能量损失),下列说法正确的是 (　　)A.下落到刚接触蹦床时,运动员速度最大B.下落到最低点时,运动员速度为零,受平衡力DC.从最高点下落到最低点的过程中,运动员的机械能保持不变D.从最高点下落到最低点的过程中,运动员减小的重力势能等于蹦床增加的弹性势能解析　运动员刚接触蹦床时,弹力小于重力,所以运动员的速度会变大,故A错误;下落到最低点时,运动员速度为零,此时蹦床的弹力要大于重力,受到的不是平衡力,故B错误;不计空气阻力,运动员在接触蹦床前,机械能是守恒的,接触蹦床后,运动员的机械能会转化为蹦床的弹性势能,机械能会减小,故C错误;从最高点下落到最低点的过程中,不计空气阻力,运动员和蹦床的总机械能不变,到最低点时,运动员的动能为0,则运动员减小的重力势能全部转化为蹦床增加的弹性势能,故D正确。3.(新独家原创)如图,小明同学将篮球掷向地面,经过A位置后碰到地面上的B位置,接着向上反弹经过C位置(忽略空气阻力)。(1)篮球由A位置到B位置过程中,　　　　    能转化为　    　　    能,由B位置到C位置过程中,　　　　    能转化为    　　　能。重力势动动重力势(2)已知篮球在A位置的机械能是7 J、动能是4 J,在C位置的机械能是6 J、动能是1 J,则篮球与地面碰撞过程损失的机械能为　　　　    J,在C位置时的重力势能为　　　　    J。15解析　(1)篮球由A位置运动到B位置的过程中,篮球的质量不变、高度减小、速度增大,所以篮球具有的重力势能减小、动能增大,重力势能转化为动能;篮球由B位置运动到C位置的过程中,篮球的质量不变、高度增大、速度减小,所以篮球具有的重力势能增大、动能减小,动能转化为重力势能。(2)篮球在从A运动到C的过程中机械能由7 J变为6 J,忽略空气阻力的影响,说明篮球与地面碰撞过程损失的机械能为1 J;篮球在C位置时机械能为6 J,其中动能为1 J,所以在C位置时的重力势能为5 J。4.(新中考·分析论证)如图甲所示,小静观看台球比赛时发现:有时运动的白球去撞击一个静止的球后,白球会立即静止在碰撞时的位置,而被撞的球似乎接替了白球,沿白球原来的运动方向,以几乎相同的速度向前运动,小静据此设计了如图乙所示的实验装置,探究动能与势能转化和转移时的规律。请你回答以下问题。(1)A球从斜面滑下的过程中,　　　　    能转化为动能。(2)B球由静止变为运动是因为B球在碰撞中获得了　　　 能。重力势动(3)小静在实验时发现:撞击后,B球在斜面上能达到的最高高度h2小于A球原有的下落高度h1。她猜想这可能是小球运动过程中克服　　　　    做功造成的。为了验证这一猜想,小静操作如下:A.控制A球从斜面上的　　　　    自由滚下;B.改变导轨的粗糙程度,并记录B球在斜面上上升的最高高度h2。摩擦力同一高度小静在多次实验后发现:导轨越光滑,h2越接近h1。由此可推论得出:在动能与势能的相互转化过程中,若没有摩擦阻力影响,物体的机械能将　　　　    (选填“变小”“不变”或“变大”)。不变解析　(1)A球从斜面滑下的过程中,高度减小,速度增大,重力势能减小,动能增大,重力势能转化为动能;(2)B球由静止变为运动,速度增大了,获得了动能;(3)B球在斜面上能达到的最高高度h2小于A球原有的下落高度h1,说明出现了机械能的损失,是因为存在空气阻力,且导轨不光滑,存在摩擦力,球需要克服摩擦力做功;根据控制变量法,控制小球从斜面上的同一高度自由滚下,使其到达导轨底端的速度相同;若没有摩擦阻力影响,只有动能和势能的转化,此过程机械能守恒。5.(跨语文·古诗词)(2024辽宁辽阳期末)唐诗中有“黄河远上白云间”“不尽长江滚滚来”,前一句生动形象地表明黄河储藏着大量的　　　　    能,后一句表明长江具有大量的    　　 能。重力势动解析　“黄河远上白云间”可看出黄河由于具有一定的高度而储藏着大量的重力势能;“不尽长江滚滚来”可看出长江之水在流动,由于运动而具有动能。6.(新特色·现代科技)(2024河北中考,19,★★☆)2024年5月7日,河北省首条低空无人机物流运输航线试航成功。如图为正在运输货物的无人机,下列说法正确的是 (　　)A.无人机上升过程中,货物的重力势能可能减小B.无人机水平匀速飞行时,货物的机械能保持不变BC.无人机在某一高度悬停时,货物的机械能一定为零D.无人机下降过程中,货物的动能一定增大解析　无人机上升的过程中,货物质量不变,高度增加,重力势能增加,A错误;无人机水平匀速飞行过程中,货物质量不变,高度不变,速度不变,所以动能和重力势能都不变,则机械能不变,B正确;无人机在某一高度悬停时,货物速度为零,动能为零,但是有一定的高度,所以有一定的重力势能,机械能不为零,C错误;无人机有动力系统,下降的过程中货物速度不一定增大,所以动能不一定增大,D错误。7.(新课标·科学推理)(2024山西交口期末,6,★★☆)小明积极参加体育锻炼,如图所示,这是他某次参加足球比赛时足球的运动轨迹,关于其能量转化,下列说法正确的是 (　　)A.足球上升过程中,重力势能转化为动能B.足球上升过程中,机械能先增大后减小C.足球在最高点时机械能最大D.足球在空中运动过程中机械能逐渐减小D解析　足球上升过程中,质量不变,速度变小,动能变小;高度变大,重力势能变大,动能转化为重力势能,故A错误;由于存在空气阻力,足球在运动的过程中具有的机械能逐渐减小,足球在起始位置时具有的机械能最大,故B、C错误,D正确。8.(新课标·科学推理)(2023湖南株洲中考,15,★★☆)投出的铅球在空中飞行,它在整个运动过程中的动能Ek与距离地面的高度h的关系如图所示。已知铅球出手高度h为2 m,铅球落到地面时重力势能为零,不计空气阻力,由图可知,铅球出手时其重力势能为 (　　)A.80 J　　    B.100 J　　    C.180 J　　    D.280 JA解析　因为不计空气阻力,机械能守恒,铅球运动过程中只有重力势能和动能的相互转化,铅球落到地面时重力势能为零,由图可知动能最大值为280 J。当铅球到最高点,即距离地面2.5 m时,动能为180 J,则重力势能最大值为100 J;已知铅球出手高度为2 m,所以其重力势能小于100 J。故选A。9.(新中考·创新实验)(2024甘肃临夏中考,13,★★☆)某科技兴趣小组用两个输液用的葡萄糖瓶子,从瓶口以下约6 cm处截断,将截断处用胶水黏合在一起,再从瓶口的橡胶塞中心穿一根长约20 cm的细木棒,用两条悬线拴住木棒的两端,将悬线固定在支架上,就构成了如图所示的滚摆。当滚摆从上到下运动的过程中重力势能主要转化为　　　　    能;滚摆每次上升的高度逐渐减小,说明滚摆的机械能　　　　    (选填“变大”“变小”或“不变”)。动变小解析　滚摆从上到下运动的过程中质量不变,高度减小,重力势能减小,滚动的速度增加,动能增加,因此是重力势能转化为动能;滚摆每次上升的高度逐渐减小,运动过程中滚摆需要克服阻力做功,因此机械能减小。10.(2023河北邢台、邯郸一模,16,★★☆)如图是小明用螺丝帽模拟“蹦极”的简化示意图,弹性绳一端系住螺丝帽,另一端固定在铁架台的O点。螺丝帽由静止开始自由下落,A点处弹性绳正好处于原长;B点处螺丝帽受到的重力与弹性绳对螺丝帽的拉力大小相等;C点处是螺丝帽到达的最低点。(整个过程忽略空气阻力和摩擦,弹性绳的自重不计)(1)从O点到A点的过程中,螺丝帽的机械能　　　　    。(2)从A点到C点的过程中,弹性绳的弹性势能　　　　    ,螺丝帽的动能　 　　　    。(均选填“增大”“减小”“不变”或“先增大后减小”)。不变增大先增大后减小解析　(1)从O点到A点的过程中,螺丝帽没有受到弹性绳的拉力,螺丝帽动能和势能相互转化,忽略空气阻力和摩擦,机械能不变;(2)从A点到C点的过程中,弹性绳的伸长量增大,弹性势能增大,刚开始弹性绳的拉力小于重力,合力方向向下,螺丝帽做加速运动,动能增大,当弹力大于重力后,合力方向向上,螺丝帽做减速运动,动能减小,故螺丝帽的动能先增大后减小。11.(跨学科·物理学与工程实践)(2023湖南常德鼎城期末,28,★★☆)应某公司邀请,两位建筑师参与某火车站进站段铁路工程的设计,最后上交了图甲、乙所示的设计方案图,请问应选用哪种设计方案?用所学的物理知识简要说明理由。解析　乙图中火车进站时高度下降,会有一部分重力势能转化为动能,火车的速度会增大,难以刹车,所以乙图的设计不合理。甲图中火车进站时高度上升,火车的动能转化为重力势能,车速减小,便于刹车,出站时还可以将重力势能转化为动能,所以甲图的设计方案合理。12.(新课标·中华优秀传统文化)如图所示是《天工开物》中记载的水碾,可用来加工谷物,使谷物脱壳或粉碎,流动的水能带动石磨转动。请你回答下列问题:(1)请从能量转化的角度分析水碾工作的原理。(2)若要使水流冲击下面的轮盘时能带动质量更大的磨盘,请你提出一个改进的方案。解析　(1)从高处流下的水,质量不变,高度降低,速度增大,水的重力势能转化为水的动能,流动的水会对轮盘产生力的作用,轮盘带动石磨转动进行工作,因此整个过程中水的重力势能转化为石磨的动能;(2)若要使水流冲击轮盘时能带动质量更大的磨盘转动,水的动能应更大,物体具有的动能与物体的质量和运动速度有关,因而可以将水碾安置在更低的位置,通过增大水的落差来增大水的流速,或把水碾安置在水流量更大的位置,通过增大水的质量来增大水的动能。13.(新课标·科学推理)如图所示,质量为m的小球从A点静止释放,在没有空气阻力的情况下,沿光滑轨道运动(其中BC段水平)。已知重力势能为Ep=mgh(h为小球离轨道BC的高度,当小球运动到B点时,h=0),动能为Ek= mv2(v为小球运动的速度)。(1)小球在A点的机械能E=　　　　    (用题目所给物理量符号表示)。(2)小球从A点静止释放,到达B点时的速度为vB。①请根据题目所给信息,推导出vB= ;mgh②根据vB= ,推测vB与小球的质量m是否有关。③现有形状、大小相同,质量不等的小球,请写出验证你的推测的实验步骤(若有需要,可补充器材)。见解析解析　(1)小球在A点时是静止的,不具有动能,但具有重力势能,由题意可知,小球在A点具有的重力势能Ep=mgh,则小球在A点具有的机械能E=Ep+Ek=mgh;(2)①小球从A点静止释放,到达B点时的速度为vB;由于不计空气阻力且轨道光滑,小球的机械能是守恒的,且小球在A点的机械能E=mgh;到达B点时,高度h=0,重力势能为0,此时小球的机械能等于动能,即Ek'= m ,则mgh= m ,可得vB= ;②根据vB= 可知,vB的大小与小球的质量m没有关系;③要验证小球到达B点时的速度与质量是否有关,需要将大小形状相同、质量不等的小球从离轨道BC高度相等的位置释放,比较各自到达B点时的速度,可用停表记录小球通过BC段所用的时间,用刻度尺测量出BC段的长度,由v= 得出通过B点的速度,若各小球通过B点的速度相同,则与质量无关。