114認識動能和勢能-2022-2023學年八年級物理上冊（滬粵版）

11.4認識動能和勢能一、單選題1．（2022·四川廣安·八年級期末）下列有關做功和能量的關系的幾種說法，錯誤的是（）A．100J的能有時可以做200J的功B．100J的能最多只能做100J的功C．100J的能可以不做100J的功D．做功必須消耗能【答案】A【解析】如果一個物體能夠做功，我們就說這個物體具有能量；功是能量轉(zhuǎn)化的量度。AB．100J的能量最多能做100J的功，故A錯誤，符合題意，B正確，不符合題意；C．有能量的物體可以不做功，也可以少做一些功，100J的能量可以不做100J的功，故C正確，不符合題意；D．功是能量轉(zhuǎn)化的量度，做功必須消耗能，做多少功就意味著有多少能量發(fā)生轉(zhuǎn)化，D正確，不符合題意。故選A。2．（2022·廣東廣州·八年級期末）中國選手包攬2021年奧運會女子蹦床項目冠、亞軍。運動員從蹦床彈起后，在空中經(jīng)過N、S兩點，人的重力勢能的數(shù)據(jù)如表所示，則N、S兩點位置分布可能正確的是（）N點S點重力勢能2400J2000JA． B． C． D．【答案】C【解析】重力勢能的大小與物體的質(zhì)量和所處的高度有關，質(zhì)量越大，高度越高，重力勢能越大。運動員從蹦床彈起后，在空中經(jīng)過N、S兩點時質(zhì)量一定，由表中數(shù)據(jù)可得N點的重力勢能大于S點的重力勢能，所以運動員在N點的高度大于在S點的高度，故ABD錯誤，C正確。故選C。3．（2022·湖北武漢·八年級期末）蹦床是一項深受喜愛的休閑活動，當運動員從高處由靜止下落（空氣阻力忽略不計），下列說法正確的是（）A．運動員到達最低點時的速度最大B．蹦床過程中，運動員只有動能和勢能相互轉(zhuǎn)化，因此他的機械能守恒C．與蹦床面接觸后，繼續(xù)向下的運動過程中，蹦床的彈性勢能一直變大D．與蹦床面接觸后，繼續(xù)向下的運動過程中，運動員重力做功的功率保持不變【答案】C【解析】A．運動員到達最低點時，空氣阻力忽略不計，運動員的機械能能全部轉(zhuǎn)化為蹦床的彈性勢能，運動員的速度為零，速度最小，故A錯誤；B．空氣阻力忽略不計，蹦床過程中，在沒有接觸蹦床前，運動員有動能和勢能相互轉(zhuǎn)化，機械能守恒，接觸蹦床后運動員的機械能轉(zhuǎn)化為蹦床的彈性勢能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，因此他的機械能不再守恒，故B錯誤；C．與蹦床面接觸后，繼續(xù)向下的運動過程中，蹦床的彈性形變一直變大，蹦床的彈性勢能一直變大，故C正確；D．與蹦床面接觸后，繼續(xù)向下的運動過程中，運動員的速度先變大后變小，速度為零時開始向上運動，根據(jù)可知，運動員重力做功的功率是變化，故D錯誤。故選C。4．（2022·湖北武漢·八年級期末）運動員們在運動場中展現(xiàn)了矯健身姿其巾涉及到的物理知識，說法錯誤的是（）A．甲圖冰壺運動要不斷擦冰，運動員手上拿的擦冰桿是費力杠桿，可以省距離B．圖乙中，鋼架雪車運動員在推動雪車奔跑的過程中，運動員對雪車做了功C．圖丙中，花滑運動員受到冰面的支持力和他對冰面的壓力是一對平衡力D．圖丁中，單板滑雪大跳臺運動員到達最高點時速度不為零，仍具有動能【答案】C【解析】A．運動員手上拿的擦冰桿用力擦冰時，此時動力臂小于阻力臂，屬于費力杠桿，省距離，故A正確，不符合題意；B．鋼架雪車運動員在推動雪車奔跑的過程中，運動員對雪車施加了推力，雪車在推力的方向上通過了距離，運動員對雪車做了功，故B正確，不符合題意；C．花滑運動員受到冰面的支持力和他對冰面的壓力是作用在不同物體上的兩個力，所以不是一對平衡力，故C錯誤，符合題意；D．單板滑雪大跳臺運動員到達最高點時水平方向有一定的速度，運動員具有動能，故D正確，不符合題意。故選C。5．（2022·廣東廣州·八年級期末）推拉測力計主要由兩部件組成，導軌固定在上下兩端的金屬塊之間，組成部件甲；一根彈簧MN固定在盒子的兩端（彈簧長度剛好為原長），組成質(zhì)量忽略不計的部件乙。老王把部件乙套在甲上，其中彈簧中間O點固定在部件甲的上端（如圖P所示），部件乙能沿甲的導軌上下移動，用力F把部件乙向下壓，如圖Q所示。下壓過程中（）A．OM、ON段的彈簧，彈性勢能均增大B．OM、ON段的彈簧，彈性勢能均減少C．OM段彈簧的彈性勢能減少；ON段彈簧的彈性勢能增大D．OM段彈簧的彈性勢能增大；ON段彈簧的彈性勢能減少【答案】A【解析】比較P、Q兩圖可知，用力F把部件乙向下壓的過程中，OM段彈簧被壓縮，ON段彈簧被拉伸，形變程度都變大，所以OM、ON段的彈簧，彈性勢能均增大。故選A。6．（2022·山東臨沂·二模）在2022年北京冬季奧運會已完美落幕，對于冬奧會的部分比賽項目，下列分析正確的是（）A．被推出的冰壺在水平冰面上減速滑行，冰壺受到的重力和冰面的支持力是一對平衡力B．任子威在短道速滑中穿的滑冰鞋的冰刀非常鋒利，增大對冰面的壓強，升高了冰的熔點C．滑雪時谷愛凌快速沖上高臺，重力勢能轉(zhuǎn)化為動能D．谷愛凌在自由式女子滑雪時穿著寬大的滑雪板是為了增大壓強【答案】A【解析】A．被推出的冰壺在水平冰面上減速滑行，冰壺在豎直方向上受力平衡，冰壺受到的重力和冰面的支持力是一對平衡力，故A正確；B．任子威在短道速滑中穿的滑冰鞋的冰刀非常鋒利，這是在壓力一定時，通過減小受力面積來增大對冰面的壓強，從而降低了冰的熔點，故B錯誤；C．滑雪時谷愛凌快速沖上高臺，質(zhì)量不變，速度變小，動能變小，高度變大，重力勢能變大，是動能轉(zhuǎn)化為重力勢能，故C錯誤；D．谷愛凌穿上寬大的滑雪板，增大了與雪地的受力面積，從而減小了對雪地的壓強，故D錯誤。故選A。二、填空題7．（2022·江蘇徐州·中考真題）“引體向上”是我市體育中考今年新增的可選項目之一。在做引體向上時，如果身體勻速豎直上升，則所受的拉力_____________重力（選填“大于”“小于”或“等于”）；上升過程中，身體的重力勢能_____________（選填“變大”“變小”或“不變”）。選考這個項目有優(yōu)勢的身體條件是______________（寫出一點）?！敬鸢浮?/p>

等于

變大

體重小##雙臂有力量【解析】[1]身體勻速豎直上升，所受的重力與拉力平衡，大小相等，所以所受的拉力等于重力。[2]上升過程中，質(zhì)量不變，高度變大，所以身體的重力勢能變大。[3]在“引體向上”項目中，需克服自身重力做功，所以自身重力越小，克服重力做的功越少，所以選考這個項目有優(yōu)勢的身體條件是體重小，雙臂有力量。8．（2022·廣東廣州·八年級期末）小羽在水平桌面上用細繩拉小球逆時針勻速轉(zhuǎn)動，忽略小球受到的所有阻力。小羽查資料得知：小球做圓周運動（俯視圖如圖所示），速度方向與半徑垂直。（1）小球從A點運動到M點的過程中，它的機械能大小______（選填“變大”或“不變”或“變小”）；（2）小球運動到M點，細繩突然斷裂，小球運動方向為______。（選填以下對應的字母）A．沿直線1B．沿曲線2C．沿直線3【答案】

不變

A【解析】[1]忽略小球所受阻力，小球在水平桌面上勻速運動，高度不變，速度不變，質(zhì)量不變，故動能和重力勢能都不發(fā)生改變，所以機械能不變。[2]細繩突然斷裂，小球具有慣性，要保持原來的運動狀態(tài)，所以小球的運動方向為沿直線1運動。故選A。9．（2022·廣東廣州·八年級期末）如圖所示，將小球豎直向上拋出，忽略空氣阻力，小球離手后，先后經(jīng)過了A、B、C三個點，小球到達C點時速度減為“0m/s”。（1）小球在B點的機械能比C點時___________（選填“大”、“相等”、“小”）。（2）若小球在C處時，所有力突然消失，則小球?qū)__________。A．靜止在C點B．豎直向上做勻速直線運動C．豎直向下做勻速直線運動【答案】

相等

A【解析】（1）[1]忽略空氣阻力，小球機械能守恒，所以小球在B點的機械能和C點時相等。（2）[2]小球在C點時速度為0，處于靜止狀態(tài)，所有力突然消失，小球?qū)⒈３朱o止。故選A。10．（2022·廣東佛山·二模）2022年2月8日，谷愛凌奪得2022年北京冬奧會自由式滑雪女子大跳臺金牌。如圖所示，圖中A、B、C三個白圈，A是起跳點、B是最高點、C是落地前瞬間的點。則谷愛凌在___________點時動能最大，___________點時勢能最大；跳躍過程中，她的機械能是___________（選填“守恒”或“不守恒”）的?！敬鸢浮?/p>

C

B

不守恒【解析】[1]動能的大小與質(zhì)量、速度有關，谷愛凌在運動的過程中，質(zhì)量不變，速度最大時動能最大，C處的高度最低，速度最大，動能最大。[2]重力勢能的大小與質(zhì)量、高度有關；谷愛凌在B點時，高度最大，重力勢能最大。[3]跳躍過程中，她受到空氣阻力的作用，需要克服阻力做功，機械能會減小，是不守恒的。11．（2022·江西南昌·一模）滑雪是北京冬奧會的項目之一，里面蘊含著很多科學知識。（1）圖甲的運動員保持該姿勢不變沿著坡面自由下滑，速度逐漸增大，他的機械能______（選填“變大”、“變小”或“不變”）；（2）若某段坡而的高度為H、長度為L、粗糙程度相同，重為G的運動員保持姿勢不變恰好沿該坡面自由勻速滑下，滑行時的模擬圖如圖乙所示，則受到的摩擦力方向為沿坡面______（選填“向下”或“向上”），受到的摩擦力大小為______（用題中的字母表示），忽略空氣阻力?！敬鸢浮?/p>

變小

向上

【解析】（1）[1]圖甲的運動員保持該姿勢不變沿著坡面自由下滑，速度逐漸增大，高度逐漸變小，質(zhì)量不變，則運動員的動能變大，重力勢能變小，由于受摩擦力的作用，一部分機械能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，所以他的機械能變小。（2）[2]運動員沿坡面自由勻速滑下時，運動員相對于坡面向下運動，所以其受到的摩擦力方向沿坡面向上。[3]運動員沿坡面勻速滑下時，速度、質(zhì)量不變，動能不變。將重為G的物體提升一定高度時所做的功等于物體的重力勢能，所以在H高處，物體的重力勢能為GH；在下滑過程中克服摩擦做功為W=fL，因為運動員下滑時動能不變，重力勢能減小，所以他克服摩擦力做的功等于它重力勢能的減少量，故有fL=GH解得摩擦力大小為12．（2022·廣東·中考真題）圖甲中過山車從A點出發(fā)，先后經(jīng)過B、C、D、E點。圖乙是過山車在B、C，D、E點的動能和重力勢能大小的示意圖，則過山車的動能在___________點最大，B點重力勢能的大小___________E點動能的大小。在這個過程中，過山車的機械能是___________（選填“變化”或“不變”）的。【答案】

C

等于

變化【解析】（1）[1]過山車在B點重力勢能最大，在下降的過程中，重力勢能轉(zhuǎn)化為動能，再加上之前前進的動能，所以在C點動能最大。[2]由圖乙可知，B點的重力勢能與E點的動能大小在一個水平線上。所以大小相等。[3]因為有摩擦以及空氣阻力的原因，一部分機械能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，所以過山車的機械能是變化的。三、實驗題13．（2022·內(nèi)蒙古包頭·八年級期末）同學們用質(zhì)量不同的鋼球A、B、C（mA=mB<mC）和木塊來探究影響動能大小的因素，將鋼球放在斜面的不同位置（h1=h3>h2）由靜止自由滾下，如圖所示。（1）該實驗是通過觀察______（填“鋼球”或“木塊”）來判斷______（填“鋼球”或“木塊”）動能的大?。唬?）分析比較甲、丙兩圖可得結論：速度相同的物體，______越大，動能越大；（3）分析比較______兩圖可得出結論：質(zhì)量相同的物體，______越大，動能越大；（4）請根據(jù)實驗結論，說明汽車超速安全隱患的原因是______?！敬鸢浮?/p>

木塊

鋼球

質(zhì)量

甲、乙

速度

超速導致車輛動能過大，帶來安全隱患【解析】（1）[1][2]根據(jù)轉(zhuǎn)換法，該實驗是通過比較木塊在同一水平面上被撞擊的距離來判斷鋼球到達水平面時動能的大小。（2）[3]物體的動能大小與物體的質(zhì)量和速度有關，研究動能與其中一個因素的關系時，要控制另外一個因素不變。分析比較甲、丙兩圖可知，鋼球由斜面的同一高度由靜止自由下滑，運動到水平面時的速度相同，C鋼球推動木塊通過的距離長，故可得結論：速度相同的物體，質(zhì)量越大，動能越大。（3）[4][5]研究動能與速度的關系，要控制質(zhì)量相同，只改變速度的大小，故應使鋼球從斜面的不同高度由靜止自由下滑，故分析比較甲、乙兩圖知，甲圖中鋼球運動到水平面時的速度大，推動木塊通過的距離也大，故可得出結論：質(zhì)量相同的物體，速度越大，動能越大。（4）[6]根據(jù)（3）可知，在汽車質(zhì)量一定時，超速導致車輛動能過大，帶來安全隱患。14．（2022·浙江溫州·一模）小明用圖甲的彈簧筆玩游戲，發(fā)現(xiàn)彈起的高低不同。筆彈起的高度取決于內(nèi)部彈簧的彈性勢能。彈簧的彈性勢能大小與彈簧的彈性形變和彈簧種類有關。猜想：相同彈簧其彈性勢能大小與其彈性形變的程度有關。為了驗證猜想，小明利用圖乙所示的實驗裝置進行實驗。不計小球滾動和碰撞的能量損失。步驟如下：①用小球在水平面上壓縮彈簧至一定位置；②釋放小球撞擊木塊，測得木塊移動的距離s。（1）步驟①在操作時需要控制_____等無關變量相同；（寫出2個）（2）將彈簧壓縮至不同位置后釋放撞擊木塊，若出現(xiàn)_____現(xiàn)象，則可得出結論：相同彈簧彈性形變的程度越大，彈簧彈性勢能越大；（3）小明在其中幾次實驗中，用小球壓縮彈簧釋放后撞擊木塊，發(fā)現(xiàn)木塊移動到水平桌面末端并掉下桌面，影響實驗的觀測。在無法增加水平桌面長度的情況下，請你就上述實驗不足提出一項合理化的改進建議：_____?！敬鸢浮?/p>

小球、木塊

當彈簧被壓縮的越多，木塊滑行的距離也就越長

在水平面上放足夠長的毛巾【解析】（1）[1]為了驗證猜想，在操作時要控制小球、木塊、水平面等與彈簧彈性勢能無關的因素相同。（2）[2]將彈簧壓縮至不同位置后釋放撞擊木塊，撞擊過程中，彈簧的彈性勢能轉(zhuǎn)化為木塊的動能，當彈簧被壓縮的越多，如果小球撞擊木塊滑行的距離越長，說明小球?qū)δ緣K做的功就越多，小球撞擊木塊時的動能就越大，彈簧的彈性勢能就越大，則可得出結論：相同彈簧彈性形變的程度越大，彈簧彈性勢能越大。（3）[3]可以增加水平桌面的粗糙程度，如在水平面上放足夠長的毛巾，增大木塊受到的摩擦力，縮短木塊運動路程。四、計算題15．（2022·云南·硯山縣教育體育局教研室一模）寧夏的沙湖是國家5A級旅游景區(qū)，有滑沙、騎駝、游泳等娛樂設施，其中沙灘越野吸引了眾多游客參與．沙灘越野車質(zhì)量為128kg。（g=10N/kg）（1）沙灘越野車受到的重力是多少牛？（2）一位質(zhì)量為72Kg的游客駕駛越野車在沙灘上前進時，四個車輪與沙灘的總接觸面積約為500cm2，求行駛時越野車對地面的壓強為多少帕？（3）說出游客駕駛越野車從沙坡最高位置沖下的過程中，動能、勢能的變化情況?！敬鸢浮浚?）1280N；（2）4×104Pa；（3）游客駕駛越野車從沙坡最高位置沖下的過程中，動能變大、勢能減小【解析】（1）由知道，沙灘越野車受到的重力是G車=m車g=128kg×10N/kg=1280N（2）由知道，游客受到的重力是G人=m人g=72kg×10N/kg=720N在水平沙灘上，摩托車對沙地的壓力等于受到的重力F=G總=G車+G人=1280N+720N=2×103N摩托車與沙地的接觸面積（受力面積）S=500cm2