人教版八年级物理下《动能和势能》拓展训练.docx

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人教版八年级物理下《动能和势能》拓展训练

《动能和势能》拓展训练

一、选择题（本大题共5小题，共50.0分）

1．（10分）两个完全相同的篮球，表面涂黑，从不同的高度自由下落至同一地面，在地面上留下如图所示的黑色圆斑，下列判断正确的是（　　）

A．落在甲处的初始重力势能大

B．落在乙处的篮球质量大

C．落在乙处的篮球初始高度大

D．落在甲处的篮球重力做功多

2．（10分）如图所示，原长为L的橡皮筋一端固定在0点，另一端悬挂一个小钢球，将钢球从O点自由释放，钢球运动到A点后开始向上返回，不计空气阻力，O、A两点间距离为2L．则能反映钢球从O点运动到A点的过程中，其动能Ek随运动距离s变化的关系图象可能是（　　）

A．

B．

C．

D．

3．（10分）如上图所示，将小球从竖直放置的弹簧上方一定高度处由静止开始下落，从a处开始接触弹簧，压缩至c处时弹簧最短。

若将小球放在弹簧上静止时在b处。

从a至c处的过程中。

不计空气阻力，则从a至c处的过程中，下列说法中正确的是（　　）

A．小球在b点时速度最大

B．小球的重力势能先减小后增大

C．当小球向下运动时，小球所受重力大于弹簧的弹力

D．小球的动能一直减小

4．（10分）如图，在一辆匀速向右直线运动的车上，乘客将一只小球竖直向上抛出，A点为上升过程中的一点，B点为最高点。

则下列说法不正确的是（　　）

A．以人为参照物，如果小球向上运动到达A点时，一切外力突然消失，则小球将向上运动

B．上升过程中，动能使重力势能增加

C．上升过程中，机械能不守恒，小球在B点受到平衡力的作用

D．以地面为参照物，小球的运动轨迹是一个抛物线

5．（10分）高空抛物是极不文明的行为，会造成很大的危害，2018年3月9日下午4时30分左右，在东莞深圳交界处的东莞塘厦镇观澜碧桂园小区，3个月大的女婴凡凡（化名）被楼上落下的苹果砸中，孩子随即被送医院抢救，至今仍在昏迷中。

因为高处的物体具有较大的（　　）

A．弹性势能B．重力势能C．体积D．重力

二、填空题（本大题共3小题，共30.0分）

6．（10分）如图甲是“探究物体动能的大小与哪些因素有关”的实验装置，让同一小球从斜面的不同高度上静止滚下，推动木块做功，目的是为了探究动能的大小与　　的关系；换用质量不同的小球，使它们从斜面的相同高度由静止滚下到达水平面的速度　　（相同/不同）。

若小球在如图乙AOB所示光滑轨道由A点静止开始自由滑下，沿轨道AOB到达B点后离开轨道，且无空气阻力，离开B点后最符合题意的运动轨迹是　　（a/b/c/d/）。

7．（10分）科学小组利用斜面、钢球、木块等器材开展了探究“动能大小的影响因素”探究活动，由实验中球撞击木块做功。

同学们联想到汽车撞击行人出现交通事故的情景，并猜想到交通事故的危害程度与“超载”、“超速”有关。

进一步探究，获得了表格内的数据：

实验序号

钢球质量m/g

钢球自由滚下高度h/cm

木块被撞后运动的距离s/m

甲

20

20

16

乙

20

10

4

丙

40

20

32

实验中通过　　来反映钢球动能的大小；分析表格内的数据可知，利用甲、丙两次实验可验证危害程度与　　有关（选填“超载”或“超速”）；在质量和速度两个因素中，对动能影响较大的因素是　　。

8．（10分）小明同学在操场上竖直向上抛出一小球，他观察到小球在上升的过程中，其高度在增加，速度在减小，那么，它在最高点时的动能　　零（填“等于”或“不等于”）；进一步思考，小明认为小球在最高点时处于　　（填“平衡”或“非平衡”）状态，判断的依据是　　（忽略空气阻力）

三、实验探究题（本大题共1小题，共10.0分）

9．（10分）小明利用他的玩具电动机进行物理知识的新探究，他先按图把器材连接好后，保持电源电压不变，闭合开关，改变滑动变阻器滑片的位置，进行了两次实验，并把实验中得到的有关数据记录在下面表格中。

（g＝10N/kg）

实验次数

钩码的质量m（g）

钩码升高的高度h（m）

钩码上升的时间t（s）

电流表的示数I（A）

电压表的示数U（V）

滑动变阻器滑片位置

1

100

1.0

3.6

0.20

3.0

中点

2

100

1.0

8.0

0.15

1.5

最右端

请你根据小明的研究，解答下列问题：

（1）在实验过程中，钩码在匀速上升过程中，动能　　，机械能　　；（选填“变大”、“变小”或“不变）

（2）第一次实验中电动机提升重物做的有用功　　J；

（3）第二次实验电动机消耗的电能　　J。

四、解答题（本大题共1小题，共10.0分）

10．（10分）小明同学在做“探究物体的动能与什么因素有关”的实验中，设计了如图所示的实验方案，并进行了以下三步实验操作：

步骤一：

让铁球甲从斜面F点滚下碰撞在一个小木块上，推动木块从位置A移动到位置B。

步骤二：

让铁球甲从斜面E点滚下，碰撞在相同的小木块上，推动木块从位置A移动到位置C。

步骤三：

换一铁球乙（m乙＞m甲）从斜面上E点滚下，碰撞在相同的小木块上，推动木块从位置A移动到位置D。

（1）小明同学设计的实验“步骤一”和“步骤二”，是想探究动能大小与　　的关系；

（2）在“步骤二”和“步骤三”中，小明让甲、乙两球都从E点滚下，目的是　　，该实验采用的研究方法是　　。

（3）分析步骤二、三，得出的结论是：

　　。

（4）若水平面为光滑的（足够长），该实验还能得出结论吗？

　　，理由　　。

《动能和势能》拓展训练

参考答案与试题解析

一、选择题（本大题共5小题，共50.0分）

1．（10分）两个完全相同的篮球，表面涂黑，从不同的高度自由下落至同一地面，在地面上留下如图所示的黑色圆斑，下列判断正确的是（　　）

A．落在甲处的初始重力势能大

B．落在乙处的篮球质量大

C．落在乙处的篮球初始高度大

D．落在甲处的篮球重力做功多

【考点】势能大小的比较．

【分析】对于重力势能，其大小由地球和地面上物体的相对位置决定，物体质量越大、位置越高、物体具有的重力势能就越大；物体由于发生弹性形变而具有的势能叫弹性势能，弹性物体在一定范围内形变越大，具有的弹性势能就越多；本题是重力势能转化为弹性势能的例子。

【解答】解：

从高处下落的篮球具有重力势能，高度越高，重力势能越大；当篮球与地面接触时，篮球发生弹性形变，具有弹性势能，这样篮球的重力势能转化为篮球的弹性势能；

高度越高，篮球落地时的形变量越大，即痕迹面积越大；

由图可知，乙图的篮球痕迹较大，篮球克服重力做功多，所以，落在乙处的篮球初始重力势能较大，又因为两个完全相同的篮球，所以质量相同，落在乙处的篮球初始高度大，故C正确。

故选：

C。

【点评】此题型灵活的考查了能的影响因素及能转化问题，有一定的难度。

2．（10分）如图所示，原长为L的橡皮筋一端固定在0点，另一端悬挂一个小钢球，将钢球从O点自由释放，钢球运动到A点后开始向上返回，不计空气阻力，O、A两点间距离为2L．则能反映钢球从O点运动到A点的过程中，其动能Ek随运动距离s变化的关系图象可能是（　　）

A．

B．

C．

D．

【考点】动能和势能的大小变化．

【分析】小球下降过程，重力势能转化为动能的过程；小球拉动橡皮筋，小球动能转化为橡皮筋的弹性势能，动能逐渐变小，据此分析小球动能随移动距离变化并做出判断。

【解答】解：

橡皮筋长为L，小球从初始状态下降至L过程中，重力势能转化为动能，小球做加速运动，动能逐渐变大；

小球从L继续下降至2L过程中，受到橡皮筋向上的拉力作用；当拉力小于重力时，合力向下，小球仍加速，动能仍然增大；当拉力大于重力时，合力向上，小球做减速运动，动能逐渐减小，最后变为零；

对照选项中的图象可知，只有D选项符合题意。

故选：

D。

【点评】本题考查了动能和势能的转化过程分析以及动能随运动距离变化的关系图象的画法，弄清橡皮筋从L到2L过程的能量转化是关键。

3．（10分）如上图所示，将小球从竖直放置的弹簧上方一定高度处由静止开始下落，从a处开始接触弹簧，压缩至c处时弹簧最短。

若将小球放在弹簧上静止时在b处。

从a至c处的过程中。

不计空气阻力，则从a至c处的过程中，下列说法中正确的是（　　）

A．小球在b点时速度最大

B．小球的重力势能先减小后增大

C．当小球向下运动时，小球所受重力大于弹簧的弹力

D．小球的动能一直减小

【考点】力与运动的关系；动能和势能的大小变化．

【分析】由图象可知，小球速度先变大，后变小。

弹簧发生形变从而产生弹力，弹力的大小与弹簧的弹性形变程度有关。

机械能是动能和势能的统称，动能与物体的质量和速度有关；

在运动过程中小球受重力与弹簧的弹力，当两力大小相等时，小球速度最大，此时弹力与重力是一对平衡力。

【解答】解：

A、由图乙可知，小球在b点时速度最大，故A正确；

B、小球从a至c的过程中，高度一直减小，小球的重力势能一直在减小，故B错误；

C、在小球向下压缩弹簧的过程中，小球受竖直向上的弹簧的弹力、竖直向下的重力；

在ab段，弹簧的形变较小、弹力较小，重力大于弹力，合力向下，小球做加速运动，速度越来越大；

随着弹簧压缩量的增大，弹力逐渐增大，在b处弹力与重力相等，小球的速度达到最大；

小球再向下运动（bc段），弹力大于重力，合力向上，小球做减速运动，其速度减小；故C错误；

D、由图乙可知，小球的速度先增大后减小，则小球的动能先增大后减小，故D错误；

故选：

A。

【点评】本题考查了弹力、动能和能量转化以及运动和力关系等问题。

解题的关键要读懂图，由图获取弹簧压缩量，小球速度变化的信息分析小球的运动过程，分析弹力的变化情况。

4．（10分）如图，在一辆匀速向右直线运动的车上，乘客将一只小球竖直向上抛出，A点为上升过程中的一点，B点为最高点。

则下列说法不正确的是（　　）

A．以人为参照物，如果小球向上运动到达A点时，一切外力突然消失，则小球将向上运动

B．上升过程中，动能使重力势能增加

C．上升过程中，机械能不守恒，小球在B点受到平衡力的作用

D．以地面为参照物，小球的运动轨迹是一个抛物线

【考点】参照物及其选择；动能和势能的大小变化．

【分析】

（1）若一切外力突然消失，根据牛顿第一定律分析小球的运动情况；

（2）动能的大小与物体的质量和速度有关，重力势能的大小与物体的质量和高度有关，结合小球的运动情况分析动能与重力势能的转化情况；

（3）物体在运动过程中，若不受阻力作用，则物体的机械能守恒；

平衡力指作用在同一个物体上的两个力，大小相等、方向相反、作用在同一直线上，由此分析解答；

（4）由前面分析可知，小球既要水平向前运动，也要竖直向上运动，据此判断以地面为参照物时小球的运动轨迹。

【解答】解：

A、在一辆匀速向右直线运动的车上，乘客将一只小球竖直向上抛出，抛出后的小球由于惯性仍要向前运动，同时向上运动；

当小球向上运动到达A点时（仍具有向上的速度），若一切外力突然消失，根据牛顿第一定律可知，此后小球将向上做匀速直线运动，此时以人为参照物，小球是向上运动的，故A正确；

B、上升过程中，小球的质量不变，由于受到竖直向下的重力，则小球向上做减速运动，其速度减小，动能减小；同时高度增加，重力势能增大，所以小球的动能转化为重力势能，即动能使重力势能增加，故B正确；

C、上升过程中，小球受空气阻力的作用，故小球的机械能不守恒；

小球在B点时由于惯性仍具有水平向前的速度，其受到的重力和空气阻力（水平向左）不在同一直线上，所以小球在B点时受到非平衡力的作用，故C错误；

D、由前面解答可知，小球既要水平向前运动，也要竖直向上运动，所以，以地面为参照物，小球的运动轨迹是一条抛物线，故D正确。

故选：

C。

【点评】本题主要考查了惯性、牛顿第一定律、能量的转化、平衡力等知识，有一定难度。

5．（10分）高空抛物是极不文明的行为，会造成很大的危害，2018年3月9日下午4时30分左右，在东莞深圳交界处的东莞塘厦镇观澜碧桂园小区，3个月大的女婴凡凡（化名）被楼上落下的苹果砸中，孩子随即被送医院抢救，至今仍在昏迷中。

因为高处的物体具有较大的（　　）

A．弹性势能B．重力势能C．体积D．重力

【考点】势能的影响因素．

【分析】物体由于被举高而具有的能叫重力势能，重力势能的大小与物体的质量和高度有关。

【解答】解：

物体被举高后具有重力势能，物体的质量越大、高度越高，重力势能越大；物体下落时重力势能转化动能，重力势能越大，转化成的动能就越大。

因此高楼上落下的苹果具有较大的重力势能，下落时转化的动能很大，给女婴凡凡造成很大的危害。

故选：

B。

【点评】本题主要考查我们对重力势能的掌握，了解其概念和影响因素，可顺利做出判断，难度不大。

二、填空题（本大题共3小题，共30.0分）

6．（10分）如图甲是“探究物体动能的大小与哪些因素有关”的实验装置，让同一小球从斜面的不同高度上静止滚下，推动木块做功，目的是为了探究动能的大小与　速度　的关系；换用质量不同的小球，使它们从斜面的相同高度由静止滚下到达水平面的速度　相同　（相同/不同）。

若小球在如图乙AOB所示光滑轨道由A点静止开始自由滑下，沿轨道AOB到达B点后离开轨道，且无空气阻力，离开B点后最符合题意的运动轨迹是　c　（a/b/c/d/）。

【考点】探究影响物体动能大小的因素．

【分析】

（1）动能的大小通过观察木块移动的距离来反映出来，此方法为转换法；动能大小跟质量和速度有关。

在探究动能大小跟速度关系时，控制质量大小不变；动能大小跟质量和质量有关。

在探究动能大小跟质量关系时，控制质量速度不变。

（2）小球在整个过程中机械能守恒，结合惯性的知识及机械能守恒定律进行分析。

【解答】解：

（1）实验表明动能的大小与物体的速度和质量有关；若探究速度对动能的影响，应使小球的质量相同，速度不同，所以需使同一小球的小车从斜面的不同高度由静止滑下；

（2）由题知，AOB为完全光滑轨道，所以，小球运动时其机械能守恒；

小球从A点由静止滑下，则小球的机械能等于A点时的重力势能；整个过程中，机械能守恒，a虚线的最高点超过了A点的高度，这是不可能的；

b虚线的最高点与A点的高度相同，而在b虚线的最高点时，小球仍具有向右运动的速度，所以b虚线表示小球的机械能大于A点的机械能，也是不可能的；

c虚线的最高点低于A点，由于在最高点时小球仍运动，其总机械能可能与开始时的机械能相等，符合实际；

d虚线中小球离开轨道时，由于惯性，应具有沿轨道方向向上运动的速度，则d虚线不可能。

所以符合实际的是c；

故答案为：

速度；相同；c

【点评】掌握影响动能大小的影响因素，利用控制变量法和转换法，探究动能大小跟各因素之间的关系。

7．（10分）科学小组利用斜面、钢球、木块等器材开展了探究“动能大小的影响因素”探究活动，由实验中球撞击木块做功。

同学们联想到汽车撞击行人出现交通事故的情景，并猜想到交通事故的危害程度与“超载”、“超速”有关。

进一步探究，获得了表格内的数据：

实验序号

钢球质量m/g

钢球自由滚下高度h/cm

木块被撞后运动的距离s/m

甲

20

20

16

乙

20

10

4

丙

40

20

32

实验中通过　木块被推动距离的长短　来反映钢球动能的大小；分析表格内的数据可知，利用甲、丙两次实验可验证危害程度与　超载　有关（选填“超载”或“超速”）；在质量和速度两个因素中，对动能影响较大的因素是　速度　。

【考点】探究影响物体动能大小的因素．

【分析】

（1）根据转换法，通过木块被推动距离的长短来反映钢球动能的大小；

（2）动能的影响因素有两个：

质量和速度，根据动能大小与其中一个因素有关时，要控制另一个因素不变，分析表中相同量和不同时，得出研究动能大小与变化量的关系，结合实验情况分析回答；

（3）由甲、乙实验，找出相同的量，因甲下自由滚下前高度是乙的2倍，分析比较甲乙速度的关系与甲推动木块的距离与乙推动木块距离的关系，得出动能与速度的定量关系；

由甲、丙实验，找出相同量，比较丙质量与甲质量的关系和丙推动木块距离与甲的关系，得出动能与质量的定量关系，从而分析回答。

【解答】解：

（1）球对木块做功的多少反映球的动能的多少，而做功的多少可由木块被推动距离的长短来确定。

（2）甲丙实验中，钢球自由滚下高度相同，故球到达水平面时的速度相同，而质量不同，利用甲、丙两次实验可验小球对外做功与球的质量有关，即验证危害程度与超载有关；

（3）比较甲、乙实验，质量相同，甲自由滚下前高度是乙的2倍，甲速度是乙的2倍，甲推动木块的距离是乙的

＝4倍，即动能与速度的平方成正比；

由甲、丙实验，滚下前高度相同，速度相同，丙质量是甲的

＝2倍，丙推动木块距离是甲的

＝2倍，即动能与质量成正比。

所以对动能影响较大的因素是速度。

故答案为：

木块被推动距离的长短；超载；速度。

【点评】本题探究“动能大小的影响因素”，考查转换法、控制变量法及数据分析归纳实验结论的能力。

8．（10分）小明同学在操场上竖直向上抛出一小球，他观察到小球在上升的过程中，其高度在增加，速度在减小，那么，它在最高点时的动能　等于　零（填“等于”或“不等于”）；进一步思考，小明认为小球在最高点时处于　非平衡　（填“平衡”或“非平衡”）状态，判断的依据是　此时所受的力不是平衡力　（忽略空气阻力）

【考点】平衡状态的判断；动能的影响因素．

【分析】

（1）一个竖直抛出的物体，上升过程中，质量不变，速度减小，高度增大，这些因素影响物体动能和重力势能。

（2）物体不受力或受到到平衡力的作用时才会处于平衡状态，故小球上升到最高点只受重力作用，所受合力等于自身的重力，方向竖直向下，即合力不为零。

【解答】解：

小球在上升过程中，质量不变，速度减小，动能减小。

高度增大，重力势能增大。

它在最高点时的动能全部转化成重力势能，动能等于零；

上升到最高点时，小球受到合力等于自身的重力，方向竖直向下，故此时所受的力不是平衡力，故此时小球所处的状态不是平衡状态。

故答案为：

等于；非平衡；此时所受的力不是平衡力

【点评】理解平衡状态，并掌握动能、重力势能、弹性势能的影响因素，利用控制变量法判断动能、重力势能、弹性势能的变化。

三、实验探究题（本大题共1小题，共10.0分）

9．（10分）小明利用他的玩具电动机进行物理知识的新探究，他先按图把器材连接好后，保持电源电压不变，闭合开关，改变滑动变阻器滑片的位置，进行了两次实验，并把实验中得到的有关数据记录在下面表格中。

（g＝10N/kg）

实验次数

钩码的质量m（g）

钩码升高的高度h（m）

钩码上升的时间t（s）

电流表的示数I（A）

电压表的示数U（V）

滑动变阻器滑片位置

1

100

1.0

3.6

0.20

3.0

中点

2

100

1.0

8.0

0.15

1.5

最右端

请你根据小明的研究，解答下列问题：

（1）在实验过程中，钩码在匀速上升过程中，动能　不变　，机械能　变大　；（选填“变大”、“变小”或“不变）

（2）第一次实验中电动机提升重物做的有用功　1　J；

（3）第二次实验电动机消耗的电能　18　J。

【考点】有用功和额外功；动能和势能的大小变化．

【分析】

（1）影响动能的影响因素是物体的质量和物体运动的速度，影响重力势能的因素是物体的质量和物体的高度，其中动能和势能统称为机械能。

在分析各个能量的变化时，根据各自的影响因素进行分析。

（2）利用功的公式W＝Gh＝mgh求解有用功的大小；

（3）利用W＝UIt计算第二次实验电动机消耗的电能。

【解答】解：

（1）钩码在匀速上升过程中，质量不变，速度不变，高度升高，故动能不变，重力势能变大，机械能变大；

（2）有用功W＝Gh＝mgh＝0.1kg×10N/kg×1m＝1J；

（3）第二次实验电动机所消耗的电能W＝UIt＝1.5V×0.15A×8s＝18J；

故答案为：

（1）不变；变大；

（2）1；（3）18。

【点评】此题为力学、电学综合题，考查动能和势能的大小变化、功和电能的计算，难度不大，关键是能从表格中获取相关信息，并加以计算。

四、解答题（本大题共1小题，共10.0分）

10．（10分）小明同学在做“探究物体的动能与什么因素有关”的实验中，设计了如图所示的实验方案，并进行了以下三步实验操作：

步骤一：

让铁球甲从斜面F点滚下碰撞在一个小木块上，推动木块从位置A移动到位置B。

步骤二：

让铁球甲从斜面E点滚下，碰撞在相同的小木块上，推动木块从位置A移动到位置C。

步骤三：

换一铁球乙（m乙＞m甲）从斜面上E点滚下，碰撞在相同的小木块上，推动木块从位置A移动到位置D。

（1）小明同学设计的实验“步骤一”和“步骤二”，是想探究动能大小与　速度　的关系；

（2）在“步骤二”和“步骤三”中，小明让甲、乙两球都从E点滚下，目的是　使小球滚到斜面底端时的速度相同　，该实验采用的研究方法是　控制变量法　。

（3）分析步骤二、三，得出的结论是：

　速度相同时，物体的质量越大，具有的动能越大　。

（4）若水平面为光滑的（足够长），该实验还能得出结论吗？

　不能　，理由　因为木块将做匀速直线运动　。

【考点】探究影响物体动能大小的因素．

【分析】

（1）实验“步骤一”和“步骤二”，使用的是同一小球，小球的质量就是一定的，从斜面的不同高度上滚下，小球到达水平面时的速度是不同的，由图可以发现，小球在斜面上的位置越高，速度越大，木块移动距离越长，动能越大。

（2）（3）在“步骤二”和“步骤三”中，让甲、乙两球都从E点滚下，小球到达水平面时速度就是一定的。

而小球乙的质量大，乙推动木块运动距离长，说明在速度一定时，质量越大，动能越大。

【解答】解：

（1）分析步骤一、二，可以发现：

采用了同一物体，质量是不变的，从不同高度处滚下，速度是不同的，木块移动距离的不同，也就说明了动能不同，由此得出的结论是：

当质量相等时动能与速度有关；

（2）分析步骤二、三，可以发现：

采用了不同的物体，从同一高度滚下，是为了使甲乙两球到达水平面时的速度相等；

（3）由

（2）知，甲乙到达水平面的速度相等，乙的质量大，乙就把木块推动的距离长，由此得出结论：

当速度相等时动能与质量有关，且质量越大，动能越大。

（4）由上推理，若水平面为光滑的，小球和木块将做匀速直线运动，不能得出结论。

故答案为：

（1）速度；

（2）使小球滚到斜面底端时的速度相同；控制变量法；（3）速度相同时，物体的质量越大，具有的动能越大；（4）不能；因为木块将做匀速直线运动。

【点评】动能大小与物体的质量和速度有关，在探究过程中要用控制变量法，掌握实验中控制速度和改变速度的方法，同时实验中通过木块被推动的距离来反映物体动能的大小，用到了转换法。