人教版八下物理同步练习11.3 动能和势能（培优卷）

试卷更新日期：2025-02-14 类型：同步测试

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一、选择题

1. 掉在水平地面上的弹性小球，落地后又弹起，它的部分运动轨迹如图所示，小球在A、C位置的高度一样。下列说法正确的是（　　）

A、小球每次上升到最高点时机械能不变 B、小球由A点运动到B点的过程中，动能全部转化为重力势能 C、小球在C点时的动能小于在A点时的动能 D、若小球反弹后到达最高点B时，所受力全部同时消失，小球将保持静止

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2. 如图 5.37 所示，容器的质量为 $m$ ，若从容器的底部通过小孔向容器内注人质量为 $M$ 的水，需要做功为 $W$ 。现将小孔打开，水自然会从小孔流出，与此同时提升容器，使容器内的水面相对地面始终保持原有高度，当容器内的水全部流走时，需要做的功为（）。

A、 $(M + m) g H + W$ B、 $(M + m) g H$ C、 $(M - m) g H + W$ D、 $(M + m) g H - W$

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3. 如图所示，小球分别从光滑斜面 $A B$ 、 $A C$ 、 $A D$ 的顶端下滑到斜面底端时的动能是( )

A、从 $A B$ 滑下时最大 B、从 $A C$ 滑下时最大 C、从 $A D$ 滑下时最大 D、从三个斜面滑下时一样大

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4. 小艾同学在中考体育测试中，两次推铅球的出手点分别是 $a$ 点和 $d$ 点，出手时铅球的速度大小相同， $b$ 、 $c$ 分别是两次运动过程的最高点，如图所示。不计空气阻力，下列说法正确的是( )

A、铅球从 $a$ 点到 $b$ 点重力势能增大 B、铅球在 $a$ 点时的动能大于 $d$ 点的动能 C、铅球在 $a$ 点时的动能小于 $d$ 点的动能 D、两次推铅球过程中机械能都不守恒

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二、多选题

5. 如图所示情景是一种游戏，叫做蹦极。游戏者将一根有弹性的绳子一端系在身上，另一端固定在高处，从高处跳下。图中 $a$ 点是弹性绳自然下垂时绳下端的位置， $c$ 点是游戏者所到达的最低点。对于游戏者离开跳台至最低点的过程，下列说法正确的是（）

A、游戏者的动能一直在增加 B、游戏者通过 $a$ 点之后，绳子具有弹性势能 C、游戏者减少的重力势能全部转化为动能 D、游戏者到 $c$ 点时，他的动能为零

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6. 如图，A、B是两个质量和表面粗糙程度都相同的物体，把它们叠放在水平桌面上，当右端挂重8N的物体C时，A、B恰好能一起向右做匀速直线运动，绳与滑轮之间的摩擦不计，则下列说法正确的是（）

A、物体A与B之间的摩擦力为0 B、若剪断绳子，A、B在桌面上会逐渐停止运动，减速时A会受到水平向左的摩擦力 C、A、B向右匀速运动时，A、B、C总的机械能保持不变 D、若使A、B向左做匀速直线运动，需对物体B施加一个水平向左16N的拉力

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三、填空题

7. 某地强风的风速约为 $v = 20 m / s$ ，空气密度 $ρ = 1.3 k g / m^{3}$ (即体积为 $1 m^{3}$ 的空气质量为 $1.3 k g$ )，如果把通过横截面积为 $s = 20 m^{2}$ 的风能全部转化为电能，则利用上述物理量计算电功率的公式 $P =$ ，产生的电功率的大小约为。

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8. 人们常常利用物体具有各种形式的机械能来做功，如：风具有能，可以推动帆船航行；机械手表里拧紧的发条具有能，可以带动小齿轮和指针转动；打桩机举高的重锤具有能，可以完成打桩工作．

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9. 如图所示，“蹦床”不仅是奥运会的正式比赛项目，也是小朋友非常喜欢的游戏项目。小朋友通过对蹦床施力，蹦床发生弹性形变。使蹦床具有能，蹦床把小朋友弹起上升到最高点时，小朋友的能最大，小朋友下落至与蹦床刚刚接触时，小朋友的动能 $($ 选填“达到”或“未达到” $)$ 最大。

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10. 如图是某同学扔实心球的四个分解动作，分解动作 $④$ 完成后，球下落过程中 $($ 忽略空气阻力 $)$ 重力势能，重力做功的功率。 $($ 选填“增大”“减小”或“不变” $)$

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11. 拉开的弓能够把箭射出去，说明变形的弓具有势能；竖直上抛的皮球在未到达最高点之前具有动能和势能。

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12. 如图所示是一座高山的等高线图 $($ 等高线上每点的高度均相同 $)$ ，登山运动员从 $A$ 匀速到达 $B$ 点时，运动员在 $A$ 点的动能在 $B$ 点的动能，在 $A$ 点的机械能在 $B$ 点的机械能 $($ 均选填“大于”、“等于”或“小于” $)$ 。

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四、作图题

13. 如图所示为小明同学用手垫飞排球到落地的过程，请画出排球离开手后在空中运行直到落地前其动能E随时间变化的关系图象。（设排球刚离开手时动能为E₀）

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五、实验探究题

14. 小明认为车祸的危害程度与汽车的动能大小有关，于是他进行了如下探究：

由“十次车祸九次快”可猜想：汽车的动能可能跟速度有关；
由“安全驾驶莫超载”可猜想：汽车的动能可能跟速度有关；

(1)、小明做了如图所示的三次实验：用金属球模拟汽车，让金属球从斜槽的某一高度由静止开始滚下，碰到水平面上的小木块，将小木块撞出一段距离；
①实验通过观察来比较小球动能的大小，这种研究问题的方法是；
②分析比较题甲、丙两组实验可得：物体质量相同时，速度越大，动能越(选填“大”或“小”)；
③为了探究动能的大小与质量的关系，将质量不同的小球，使它们从斜面的(选填“相同”或“不同”)高度由静止滚下，推动小木块做功；

(2)、小明由此实验还联想到探究牛顿第一定律的实验，让同一金属球从同一斜面的同一高度由静止开始向下运动，到达毛巾、棉布以及玻璃三种不同水平面上继续向前运动直到停止，金属球在水平面运动的整个过程中，克服摩擦力做的功(选填“相等”或“不相等”)。

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15. 小蓝同学在“探究动能大小与哪些因素有关”的实验中，设计了如下两种方案：
A．让同一辆小车分别从同一斜面的不同高度由静止开始下滑，与放在水平面上的木块相碰，比较木块在水平面上移动的距离（如图甲所示）。
B．让不同质量的小车分别从同一斜面的不同高度由静止开始下滑，与放在水平面上的木块相碰，比较木块在水平面上移动的距离（如图乙所示）。

(1)、实验中是通过观察来比较小车动能大小的，这里运用的物理研究方法是；

(2)、A方案是为了探究动能大小与的关系，得到的结论是；

(3)、小蓝想用B方案探究动能大小与质量的关系。该方案（填“合理”或“不合理”）；

(4)、本实验（选填“能”或“不能”）在光滑的玻璃板上进行。

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16. 通过学习，小明知道了物体弹性势能的大小与其发生弹性形变的程度有关，善于动脑的小明，设计了一个研究弹簧弹性势能E与压缩量x之间关系的实验，方案如下：
①如甲图，将一根弹簧的左端固定于竖直墙壁的O点，测出弹簧处于自然状态时的长度为L；
②如乙图，用钢球将弹簧适当压缩，测量弹簧被压缩后的长度为L₁ ，并计算出弹簧的压缩量x；
③释放钢球，让弹出去的钢球撞击水平面上的木块（忽略钢球与水平面之间的摩擦），测出木块被推动的距离为s；
④将木块放回原处，改变弹簧的压缩量，重复实验步骤②③，将测出的物理量记录在表格中。

实次
验数
弹簧原
长L/m
弹簧压缩后
的长度L₁/m
木块移动
的距离s/m
1
0.2
0.18
0.2
2
0.2
0.16
0.8
3
0.2
0.14
1.8
4
0.2
0.12
3.2
5
0.2
0.10
请你依据上述的实验过程和记录数据，解答下列问题：

(1)、实验中弹簧的形变量x＝m（用字母L和L₁表示）；

(2)、根据表格中的数据在丙图中画出木块被推动的距离s与弹簧压缩量x的关系图像；老师告诉小明：木块在水平面上移动的距离与木块的动能成正比。结合丙图中的图像请你推断：弹簧弹性势能E的大小与压缩量x （选填“成”或“不成”）正比。

(3)、表格中第5次实验，木块移动的距离为 m。

(4)、实验后，小明打算用质量不同的两个钢球将同一弹簧压缩到相同程度，放手后用锻球撞击木块的方法来验证钢球动能与其质量的关系。这样做（填“能”或“不能”）验证。

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17. 请你阅读材料，回答下列问题。
目前汽车刹车器均采用油压制动，油压制动刹车时消耗的机械能以摩擦发热形式排放掉，形成能源的浪费。现有一种汽车能源再生制动器，能把汽车刹车制动时消耗的机械能转化为电能而储存起来（通常所说的发电），有效地利用了能量。实际上汽车刹车时再生制动器无法提供足够的刹车阻力，仍需要与油压制动器配合使用，产生恒定的刹车阻力来满足刹车要求，若某汽车以72km/h的速度行驶，刹车时再生制动器产生的阻力随时间变化的关系如下表：

(1)、汽车匀速运动时动能，刹车时机械能；（选填“增大”、“减小”或“不变”）

(2)、汽车刹车时，再生制动器所产生的刹车阻力大小随时间的变化情况是：_____。

A、逐渐增大 B、先增大后不变 C、先增大后减小 D、先增大后不变再减小

(3)、如果汽车制动时需要产生恒定的刹车阻力为1×10⁴N，t=0.4s时油压制动器还需产生N的刹车阻力。

(4)、在满足（4）的刹车阻力作用下，汽车的行驶路程与时间变化的关系如图所示，则在0～0.5s内汽车克服刹车阻力所做的功W=J。

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18. 放学后，小军路过一个建筑工地，看见如图所示打桩机打桩时重锤被高高拉起又下落，打在桩面上，桩便往地下陷。爱思考的小明想到“桩下陷的深度与什么因素有关”的问题，并提出以下猜想：

(1)、猜想一：桩下陷的深度与重锤打击桩的力度有关。
猜想二：桩下陷的深度与地面的硬度有关。
你的猜想是

(2)、回家后，小明找来排球和足球模拟“打桩”来验证猜想一。设计实验方案如下：
a．用台秤分别称出排球和足球质量为300g和500g
b．在光滑平整的地板上放一张白纸，在白纸上叠放一张复写纸。将排球从纸正上方2米处静止下落，排球打在复写纸上，在白纸上留下打击的复写印迹，记下“印迹1”。
c．换用足球从2米高度处落下，重做上面实验，得到足球打击的“印迹2”。
d．如何利用台秤较准确地测出排球和足球的打击力度F₁、和F₂的大小？小明想出一种方案：把“印迹1”放在台秤上，再将排球放在“印迹1”用力向下压排球，当时读出台秤的示数，通过计算得出F₁ ，用同样的方法测量F₂

(3)、请设计出实验的表格。

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19. 如图为某学习小组“探究动能大小跟哪些因素有关”的实验操作（步骤甲、乙、丙中小球质量分别为m、2m、3m）。
（1）实验中探究的动能是指。（选填序号）
A.钢球撞击木块时的动能 B.钢球撞击木块后的动能 C.木块被钢球撞击后的动能
（2）实验中通过比较来判断小球具有动能的大小。
（3）小华认为由实验步骤乙和实验步骤丙可以判断动能大小与速度的关系，你认为该观点是（选填“正确”或“错误”）。
（4）通过比较步骤甲和可以判断动能大小与物体质量的关系。
（5）若斜面下方的水平面是光滑的，本实验（选填“能”或“不能”）达到实验目的。

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20. 小明同学在探究重力势能的大小与什么因素有关时，提出了如下猜想：

猜想一：物体的重力势能与物体的质量有关

猜想二：物体的重力势能与物体所在高度有关

为了验证上述猜想，他计划利用小桌、沙子、质量不同的铁块和刻度尺进行实验：如图所示，将小桌桌腿朝下放在平整的沙面上，把铁块从距桌面某一高度由静止释放，撞击在桌面的中心部位，记录桌腿进入沙子的深度．

按上述方案进行实验，其实验数据如下表所示．

实验序号	铁块质量 $m / g$	铁块距桌面高度 $H / c m$	桌腿进入沙子的深度 $h / c m$
①	20	20	1.9
②	20	30	2.9
③	20	40	3.8
④	30	20	2.9
⑤	40	20	4.1

（1）实验中通过比较来判断物体重力势能的大小；

（2）为了验证猜想一，需选择表中（填实验序号）三组数据进行分析；

（3）分析表中①②③的实验数据，可得出的结论是：．

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21. 在“探究重力势能的大小与哪些因素有关”的实验中，已知木块A、B、C的质量关系为 $m_{A} = m_{B} < m_{C}$ ；三个完全相同的木桩和三个木块从高处释放时的位置如图甲所示；木桩被打击后陷入沙中的情形如图乙所示，木块B、C将木桩打入沙中的深度相同。
（1）实验时，木块应在木桩的（填“正上方”或“后上方”）释放，将木桩打入沙中；
（2）比较木块A和B将木桩打入沙中的深度可得出结论：当质量一定时，；
（3）比较木块B和C将木桩打入沙中的深度，小刚认为：物体重力势能的大小与质量无关，你认为小刚的观点是（填“正确”或“错误”）的，理由是。

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六、科普阅读题

22. “嫦娥六号”（英文：Chang'e-6），是中国嫦娥探月计划第六个探测器，着陆区为月球背面南极-艾特肯盆地。2022年11月，中国探月工程总设计师吴伟仁表示，嫦娥六号计划从月球背面采集更多样品，争取实现2000克的目标。“嫦娥六号”、七号、八号，小行星探测、火星取样返回、木星系探测等工程任务将按计划陆续实施。“嫦娥六号”任务计划前往月球背面南极-艾特肯盆地，进行形貌探测和地质背景勘察等工作，去发现并采集不同地域、不同年龄的月球样品。为增进国际合作，“嫦娥六号”任务搭载了法国的氡气探测仪、欧空局的负离子探测仪、意大利的激光角反射镜、巴基斯坦的立方星等4个国家的载荷和卫星项目。
2024年5月3日，搭载“嫦娥六号”探测器的长征五号遥八运载火箭，在中国文昌航天发射场点火发射，准确进入地月转移轨道。 5月8日10时12分，成功实施近月制动，顺利进入环月轨道飞行。6月2日6时23分，“嫦娥六号”探测器着上组合体成功着陆月背南极-艾特肯盆地的预选着陆区。6月4日7时38分，“嫦娥六号”上升器携带月球样品自月球背面起飞，3000牛发动机工作约6分钟。6月6日14时48分，“嫦娥六号”上升器成功与轨道器和返回器组合体完成月球轨道的交会对接，并于15时24分将月球样品容器安全转移至返回器中。这是我国航天器继“嫦娥五号”之后，第二次实现月球轨道交会对接。

(1)、“嫦娥六号”探测器支撑腿的圆垫设计得很宽大是为了。

(2)、搭载“嫦娥六号”探测器的长征五号遥八运载火箭加速升空过程中，探测器的机械能（选填“变大”、“不变”或“变小”）。

(3)、“嫦娥六号”探测器的质量为8.2t，它有4个支撑腿，若每个支撑腿的圆垫与地面的接触面积为1.025m² ，发射前，“嫦娥六号”探测器对水平地面的压强为 Pa；当它成功着陆月球后对水平月面的压强（选填“>”、“<”或“=”）它对水平地面的压强。（已知g_地=10N/kg， $g_{月} = \frac{1}{6} g_{地}$ ）。

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七、综合题

23. 阅读材料，回答问题：
中性浮力水槽
为了在地面模拟航天员在太空中所处的失重环境，我国建设了特殊的“潜水池”——中性浮力水槽，如图甲所示。当物体受到的浮力大于自身重力时，这个浮力称为“正浮力”；当物体受到的浮力小于自身重力时，这个浮力称为“负浮力”。训练时，航天员通过增减配重的方法使自身的重力与浮力基本相等，以获得与太空中相似的失重感，此时的浮力称为“中性浮力”。
为了充分模拟出舱任务，如图乙所示，航天员需穿着厚重的水下训练服，在机械臂和若干潜水员的协助下进行水下活动。潜水员小明携带的气瓶配有如图丙所示的气压表。潜水前，有3000L的空气被压缩至瓶中；潜水时，通过气压表示数可以知道瓶内空气量（两者的关系如表1所示）。小明结合自身在水下的平均耗气速度v与所处深度h的关系（如图丁所示），便能估算出潜水时间：
$潜水时间 = \frac{瓶内空气消耗量}{耗气速度}$
其中：当瓶内空气消耗量的单位为L、耗气速度的单位为L/min时，潜水时间的单位为min。
气压表示数/bar
300
210
120
30
瓶内空气量/L
3000
2100
1200
300
表1

(1)、在机械臂的协助下，水槽中的航天员匀速向下运动，其动能，受到水的压强（以上两空均选填“变小”、“不变”或“变大”）；

(2)、航天员在水槽中处于“中性浮力”状态时，受到的重力（选填“等于”或“不等于”）零；

(3)、航天员也可在水槽中模拟“月球漫步”。但与太空中的失重环境不同，月球引力为地球引力的1/6，因此需要在水槽中营造（选填“正”、“中性”或“负”）浮力的环境；

(4)、质量为70kg的航天员，身着130kg的训练服在水槽中进行模拟失重训练时，训练服与配重的总体积约为 $0.22 m^{3}$ ，其所受浮力大小约为N，其配重的质量约为kg（已知 $ρ_{水} = 1 \times 1 0^{3} k g / m^{3}$ ， $g = 10 N / k g$ ）；

(5)、某次潜水时，潜水员小明在水深8m处停留一段时间后，气压表示数由210bar降到120bar，则这段停留时间约为min．

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24. 某学生用质量不同的滑块以不同的速度，从地面沿倾角为 $θ$ 的光滑斜面往上滑，如图 5.47 所示。他记录了滑块滑至最高点 (此时小球速度为零) 的高度 $h$ ，如表 5.1 所示.
表 5.1
滑块质量m/kg
1
2
3
速度v/(m/s)
1.0
2.0
3.0
4.0
5.0
1.0
2.0
3.0
4.0
5.0
1.0
2.0
3.0
4.0
5.0
高度h/m
0.05
0.20
0.45
0.80
.125
0.05
0.20
0.45
0.80
1.25
0.05
0.20
0.45
0.80
1.25
根据上述数据分析，归纳出：

(1)、小球能够达到的最大高度 $h$ 跟它在斜面底端的速度 $v$ 和质量 $m$ 有无关系，有何关系，并写出关系式。

(2)、若假定小球在地面的重力势能为 0 ，且重力势能的大小跟小球离地高度 $h$ 成正比，跟小球质量 $m$ 成正比，则小球在斜面底端的动能 $E_{k}$ 与小球在斜面底端的速度 $v$ 、质量 $m$ 有何关系。

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25. 2012年9月25日上午，中国首艘航空母舰“辽宁”号（图甲）正式交接服役，从此中国摆脱了没有航母的历史。航母上安装有卫星通讯天线、有源相控阵雷达等设备，配备近防武器系统和各型舰载机，有关参数如表所示。新型固定翼舰载机（图乙）在“辽宁”号航母训练平台上的着落、起飞试验已取得成功。

辽宁号航空母舰参数
满载排水量/t	67500	总功率/kW	1.5×10⁵
动力提供（燃料）	重油	最高航速km/h	54
最大舰长/m	304	最大舰宽/m	70.5
发动机的效率/%	25	最大舰载机数量/架	30

(1)、舰载机降落时，飞机尾钩必须挂住甲板上的弹性阻拦索，使飞机的动能转化为弹性阻拦索的能；

(2)、如果航母总功率全部用来提供它向前的牵引力，当航母以最高航速54km/h航行时，它产生的牵引力N；

(3)、若航母储存燃油的质量一定，发动机的效率一定，它在水中航行时受到的阻力与航速的平方成正比，航母（选填“低速”、“中速”或“高速”）行驶时续航里程（连续航行的最大距离）大，若将航速提高到原来的2倍，则发动机的功率必须提高到原来功率的倍。

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实次验数	弹簧原长L/m	弹簧压缩后的长度L₁/m	木块移动的距离s/m
1	0.2	0.18	0.2
2	0.2	0.16	0.8
3	0.2	0.14	1.8
4	0.2	0.12	3.2
5	0.2	0.10

气压表示数/bar	300	210	120	30
瓶内空气量/L	3000	2100	1200	300

滑块质量m/kg	1					2					3
速度v/(m/s)	1.0	2.0	3.0	4.0	5.0	1.0	2.0	3.0	4.0	5.0	1.0	2.0	3.0	4.0	5.0
高度h/m	0.05	0.20	0.45	0.80	.125	0.05	0.20	0.45	0.80	1.25	0.05	0.20	0.45	0.80	1.25