教科版物理八年级下册易错题集训 12.1 机械能（含答案解析）

12.1 机械能

一、选择题

1．（2020•株洲）今年的十三届全国人大三次会议表决通过了《中华人民共和国民法典》，其中把“高空坠物”纳入了违法行为，使受害者能依法追责。高空坠物过程中，下坠的物体（　　）

A．动能增大 B．动能减小 C．势能增大 D．势能不变

解：物体在下落过程中质量不变、高度降低，重力势能减小；质量不变、速度逐渐增大，动能增大；故A正确、BCD错误。

答案：A.

2．（2019•兰州）关于机械能及其转化，下列说法中不正确的是（　　）

A．冰壶从离开手到停下来的过程中，机械能转化为内能 

B．降落伞匀速下降的过程中，重力势能变小，动能不变 

C．只要物体的位置发生变化，物体的重力势能就一定会发生变化 

D．电梯匀速上升时，动能不变，重力势能增大，机械能增大

解：

A、冰壶从离开手到停下来的过程中，冰壶与冰面之间存在摩擦，克服摩擦做功，机械能转化为内能，故A正确；

B、降落伞匀速下降的过程中，速度不变，动能不变，高度减小，重力势能变小，故B正确；

C、物体的位置发生变化，若物体的高度不变，只是水平的位置变化，则物体的重力势能不发生变化，故C错误；

D、电梯匀速上升时，速度不变，质量不变，动能不变，高度增加，重力势能增大，机械能增大，故D正确。

答案：C。

3．（2020•武汉）滑跃式起飞是一种航母舰载机的起飞方式。飞机跑道的前一部分是水平的，跑道尾段向上翘起。如图所示，飞行员驾驶舰载机从图示位置由静止开始一直加速直至离舰的过程中，下列说法正确的是（　　）

A．飞行员的动能先增加后减少 

B．飞行员的机械能一直减少 

C．飞行员的机械能一直增加 

D．飞行员的机械能先不变后增加

解：飞机起飞加速上升的过程中，飞行员的质量不变，速度增大、高度增大，所以动能和重力势能都增大，机械能一直在增加。

答案：C。

4．（2020•绵阳）高空中形成的雨滴在重力和空气阻力的共同作用下，开始下落的一段时间速度越来越大，落到地面前一段时间匀速下落。雨滴在空中下落的整个过程中（　　）

A．动能一直增大，机械能守恒 

B．动能先增大后不变，机械能守恒 

C．动能先增大后不变，机械能一直减小 

D．动能先减小后不变，机械能一直减小

解：

雨滴在下落过程中，其质量不变；由题知，雨滴的速度先增大后不变，故雨滴的动能先增大后不变；

雨滴在下落过程中，要克服空气阻力做功，其机械能会一直变小，故C正确，ABD错误；

答案：C.

5．（2020•山西）为强化消防救援能力，战士们每天都要进行刻苦训练。如图所示，是战士爬杆训练的场景，战士在匀速直线向上爬升的过程中（　　）

A．他的重力势能会逐渐减小 

B．他受到的摩擦力方向向下 

C．他的机械能总和保持不变 

D．他受到的摩擦力与重力是一对平衡力

解：A、战士在匀速直线向上爬升的过程中，质量不变，高度变大，重力势能变大；故A错误；

B、战士的手向下用力，有向下运动的趋势，所以受到的摩擦力方向向上；故B错误；

C、战士在匀速直线向上爬升的过程中，质量不变，速度不变，动能不变；高度增大，重力势能增大，故机械能增大；故C错误。

D、战士他受到的摩擦力与重力都作用在战士身上，大小相等、方向相反，作用在同一条直线上，是一对平衡力；故D正确。

答案：D。

6．（2020•南京）如图所示是荡秋千的简化模型。摆球从A点由静止释放，到达D点后返回，B、C两点等高。下列说法正确的是（　　）

A．球在B、C两点的动能相等 

B．球在A、D两点的机械能相等 

C．球从B点到O点的过程中机械能减少 

D．球从O点到C点的过程中重力势能减少

解：由于存在空气的摩擦，秋千在摆动的过程中，机械能转化为内能，机械能会逐渐减小；

A、球在B、C两点高度相同，重力势能相同，B的机械能大于C的机械能，B的动能大于C的动能，故A错误；

B、由于机械能逐渐减小，则A的机械能大于D的机械能，故B错误；

C、球从B点到O点的过程中，克服摩擦做功，机械能减少，故C正确；

D、球从O点到C点的过程中，高度增加，重力势能变大，故D错误。

答案：C。

7．（2020•永州）如图所示，在粗糙的轨道内，小球从a点静止释放，小球沿轨道运动到达c点时速度为0，b为轨道的最低点。下列正确的是（　　）

A．小球从a点运动到b点的过程，重力势能逐渐减小 

B．小球从b点运动到c点的过程，动能逐渐增大 

C．小球从a点运动到c点的过程，机械能守恒 

D．小球运动到c点后，小球一定沿原路径返回到达a点

解：A、小球从a点运动到b点的过程中，质量不变，高度降低，重力势能逐渐减小；故A正确；

B、小球从b点运动到c点的过程中，质量不变，速度逐渐减小，动能逐渐减小；故B错误；

CD、小球从a点运动到c点的过程，克服摩擦做功，一部分机械能转化为内能，机械能减小，不守恒；因此小球运动到C点后，沿原路径返回不会到达a点；故CD错误。

答案：A。

8．（2020•安徽）一人造地球卫星沿椭圆轨道运行，我们把卫星运行过程中离地球最近的一点叫近地点，最远的一点叫远地点（如图所示）。已知卫星在运行过程中机械能保持不变，那么（　　）

A．卫星在远地点的势能最大、动能为零 

B．卫星在近地点的动能最大、势能为零 

C．卫星从近地点向远地点运动过程中，势能增大、动能减小 

D．卫星从近地点向远地点运动过程中，动能增大、势能减小

解：

A、卫星质量一定，在远地点时相对地球距离最大，势能最大，卫星仍在运动，故动能不为零；故A错误；

B、卫星质量一定，在近地点时速度最大，动能最大，相对地球有一定距离，势能不为零；故B错误；

CD、卫星在运行过程中机械能保持不变，从近地点向远地点运动过程中，速度变小，动能变小；高度变大，势能变大，动能转化为势能；故C正确，D错误。

答案：C。

9．（2019•常德）如图所示，斜面与水平面在M点相连，弹簧左端固定。小物块从斜面上P点由静止滑下，与弹簧碰撞后最高返回到T点。则下列说法中正确的是（　　）

A．小物块从P向M运动过程中，机械能减小 

B．小物块从P向M运动过程中，重力势能增大 

C．弹簧被压缩到最短时，小物块动能最大 

D．小物块从M向T运动过程中，速度变快

解：

A、小物块从斜面上P点由静止滑下，与弹簧碰撞后最高返回到T点，说明接触面不光滑，则小物块从P向M运动过程中，需要克服摩擦力做功，一部分机械能转化为内能，所以小物块的机械能减小，故A正确。

B、小物块从P向M运动过程中，质量不变，高度变小，其重力势能减小，故B错误；

C、弹簧被压缩的过程，小物块的动能转化为弹簧的弹性势能，弹簧被压缩到最短时，弹簧的弹性形变达到最大，其弹性势能最大，此时小物块的动能最小，故C错误；

D、小物块从M向T运动过程中，动能不断转化为重力势能和内能，所以小物块的动能减小、速度变慢，故D错误。

答案：A。

10．（2019•烟台）如图所示，小球沿轨道由静止从A处运动到D处的过程中，忽略空气阻力和摩擦力，仅有动能和势能互相转化，则（　　）

A．小球在A 处的动能等于在D 处的动能 

B．小球在A 处的动能大于在D 处的动能 

C．小球在B 处的机械能小于在C 处的机械能 

D．小球在B 处的机械能等于在C 处的机械能

解：

AB、根据题意，小球在运动的过程中仅有动能和势能互相转化，所以小球在重力势能较大的地方其动能肯定较小。观察图象，发现小球在A处比在D处所处的高度较高，具有的重力势能较大，所以小球在A处具有的动能小于D处，故AB错误；

CD、根据题意“小球沿轨道由静止从A处运动到D处的过程中，忽略空气阻力和摩擦力，仅有动能和势能互相转化”，所以在整个过程中没有能量的损耗，动能和势能的总和即机械能是不会减少的，小球在各处的机械能都是相等的，故C错误，D正确。

答案：D。

11．（2021•安徽模拟）如图所示.将一小球从A点竖直向上抛出（不计空气阻力），经过B点到达最高点C时速度为零。已知A、B之间的高度等于B、C之间的高度，下列判断正确的是（　　）

A．小球从A运动到B的时间等于它从B运动到C的时间 

B．小球抛出后在B点机械能大于C点机械能 

C．小球在AB段克服重力所做的功等于在BC段克服重力所做的功 

D．小球在AB段克服重力做功的功率等于在BC段克服重力做功的功率

解：A、小球抛出后向上运动过程中，速度越来越小，AB段和BC段的路程相同，所以小球从 A 运动到 B 的时间小于它从B运动到C的时间，故A错误；

B、竖直向上抛出一个小球，不计空气阻力，小球的机械能守恒，所以小球抛出后在B点和C点的机械能相等，故B错误；

C、影响克服重力做功的因素是物体的重力和在重力反方向上移动的距离，由题知AB段和BC段的距离和小球的重力都相同，所以AB段和BC段克服重力所做的功相同；故C正确；

D、小球从 A 运动到 B 的时间小于它从B运动到C的时间，而AB段和BC段克服重力所做的功相同，根据P＝知，小球在AB段克服重力做功的功率大于在BC段克服重力做功的功率，故D错误。

答案：C。

12．（2021•天河区模拟）球竖直向上运动到最高处并下落，这过程中经过H、J两点。球在这两点的动能和重力势能如表所示，则球（　　）

A．在H点速度比在J点的大 

B．在J点机械能比在H点的大 

C．在J点处于下降阶段 

D．在最高处受力平衡

解：A、H点的动能较小，所以H点的速度较小，故A错误；

B、在J点的机械能等于8J+2J＝10J，在H点的机械能等于4J+7J＝11J，所以在J点的机械能比H点的小，故B错误；

C、H点的动能为4J，到J点动能反而大于H点的动能，此时在下降阶段，故C正确；

D、在最高处时速度为零，此时仅受竖直向下的重力作用，受力不平衡，故D错误。

答案：C。

13．（2021•花山区一模）在探究“动能大小与速度的关系”实验中，设计如图所示的实验装置，利用同一铁球先将弹簧压缩到不同程度后释放，让铁球撞击同一木块。下列说法中不正确的是（　　）

A．实验中是根据木块被撞出距离的远近来判断小球的动能大小 

B．实验中铁球将弹簧压缩不同程度可以用来探究动能大小和速度的关系 

C．弹簧被压缩时弹性势能转化为动能 

D．在实验过程中机械能总量是不守恒的

解：

A、实验中采用了转换法，根据木块被撞出距离的远近来判断小球的动能大小，故A正确；

B、实验中铁球将弹簧压缩不同程度，释放弹簧时，铁球的速度不同，质量不变，可以用来探究动能大小和速度的关系，故B正确；

C、弹簧被压缩时，弹簧具有弹性势能，是动能转化为弹性势能，故C错误；

D、小球在运动的过程中，会克服摩擦做功，一部分机械能转化为内能，故在实验过程中机械能总量是不守恒的，故D正确。

答案：C。

14．（2020•益阳）“反向蹦极”是一项比蹦极更刺激的运动。如图所示，弹性轻绳的上端固定在O点，拉长后将下端固定在体验者的身上，并与固定在地面上的扣环相连。打开扣环，人从A点由静止释放，像火箭一样被“竖直发射”，经上升到最高位置C点，在B点时速度最大。对此过程，下列描述正确的是（　　）

A．人从A到C的过程中，重力势能增加，动能一直减少 

B．人从A到B的过程中，动能增加，重力势能减少 

C．人在B点时动能最大 

D．弹性绳的弹性势能在B点时最大

解：A、人从A到C的过程中，质量不变，高度增大，重力势能增加；AB段速度逐渐变大，动能逐渐变大；BC段速度逐渐变小，动能逐渐变小；故A错误；

B、从A到B的过程中，质量不变、高度增大，重力势能增加；质量不变、速度逐渐变大，动能变大；故B错误；

C、人的质量一定，在B点时速度最大，动能最大；故C正确；

D、弹性绳在A点时弹性形变最大，弹性势能最大；故D错误。

答案：C。

二、填空题

15．（2021•鼓楼区模拟）如图是用频闪照相机拍摄的记录一只网球落地后运动过程的照片，照片中位置1和位置3高度相等，该网球从位置1运动到位置2的过程中，网球的动能　减小　（选填“增大”“减小”或“不变”），网球在位置1处的重力势能　等于　位置3处的重力势能（选填“大于”“等于”或“小于”）。

解：网球从位置1运动到位置2的过程中速度不断减小，因此网球从位置1运动到位置2的过程中，动能减小；网球在位置1和位置3高度相等，则网球重力势能相等。

答案：减小；等于。

16．（2020•绵阳二模）中考体育考试中，小刚投出的实心球在空中的运动轨迹如图所示。若不考虑空气阻力，则实心球从离开手后到达最高点的过程中，球的机械能　不变　（选填“增大”、“减小”或“不变”），在最高点时，球的动能　大于　（选填“大于”或“等于”）零。

解：实心球从离开手后到达最高点的过程中，不考虑空气阻力，只有动能转化为重力势能，实心球的机械能守恒，即球的机械能不变；

实心球在最高点时，仍有向前的速度，所以其动能大于零。

答案：不变；大于。

17．（2020•乾县一模）甲、乙是两个完全相同的网球。如图所示，在同一高度同时以大小相等的速度，将甲球竖直向下抛出、乙球竖直向上抛出，不计空气阻力。抛出时两球机械能　相等　（选填“相等”或“不相等”）；落地前的运动过程中，甲球的动能　增大　（选填“增大”“减小”或“不变”），乙球的机械能　不变　（选填“增大”“先增大后减小”“减小”或“不变”）。

解：抛出时甲乙两球质量相等，速度相等，动能相等；高度相同，重力势能相同，故机械能相同；甲球在空中下落时，甲球质量不变，速度增大，动能增大；高度减小，重力势能减小；乙球上升过程中，不计空气阻力，机械能是守恒的。

答案：相等；增大；不变。

18．（2020•许昌二模）许昌市科技馆已于疫情后6月6日恢复开馆。某学习小组对科技馆中的“最速降线”装置进行了研究，其模型如图所示，甲，乙为两条光滑轨道，两轨道的起点高度相同，底部高度也相同。若将A、B两个完全相同的小球，同时由静止从甲、乙两个轨道的起点馆动至底部，发现两小球不同时到达，且到达底部时的动能分别为EA和EB，速度大小分别为的vA和vB（忽略空气阻力），则EA　等于　EB，vA　等于　vB（前两空选填“大于”“等于”或“小于”）。你的依据是　小球的机械能守恒　。

解：

甲、乙为两条光滑轨道，不存在摩擦，则在下滑过程中小球的机械能是守恒的；

由于两轨道的起点高度相同且两球的质量相同，所以两球在起点时的重力势能相同；因小球的机械能守恒，则到达底部时的动能相同，由于两球的质量相同，所以到达底部时的速度也相同。

答案：等于；等于；小球的机械能守恒。

三、实验探究题

19．（2021•西青区一模）为了模拟研究汽车超载和超速带来的安全隐患，薛物理同学设计了如图甲、乙、丙所示的探究实验，将A、B、C三个小球先后从同一装置，高度分别为hA、hB、hC的位置滚下（mA＝mB＜mC，hA＝hC＞hB），推动小木块运动一段距离后静止，请你根据生活经验和所学的物理探究方法，对以下问题进行解答：

（1）本实验中通过观察　木块被推动的距离　来反应小球动能的大小，这种研究问题的方法是　转换法　（填控制变量法或转换法）。

（2）用来研究超速安全隐患时，需要控制的变量是　质量　，实验时应选择　甲乙　两个图所示实验进行比较。

（3）用来研究超载安全隐患时，应选择　甲丙　两个图所示实验进行比较，通过这个实验得到的结论是　速度一定时，质量越大，动能越大　。

解：（1）探究物体动能大小与哪些因素有关时，物体动能的大小无法直接体验，所以通过小球对木块外做功的多少来体现小球动能的多少，即通过木块被推动的距离来判断小球动能的大小，所用方法为转换法；

（2）超速是指汽车的质量一定，速度越大，动能越大。选择质量相等到达水平面速度不同的AB小球，即甲、乙两图符合题意；A实验中小球的位置高，到达水平面时的速度大，撞击木块时木块移动距离远，球的动能大，故可知得出结论：物体质量相同时，运动的速度越大动能越大；

（3）超载是指汽车的速度一定时，质量越大动能越大。选择到达水平面的速度相等，质量不同的AC小球进行实验，即甲、丙两图符合题意；C球的质量大，撞击木块时移动的距离远，球的动能大，故可以得出结论：物体运动速度相同时，质量越大动能越大。

答案：（1）木块被推动的距离；转换法；（2）质量；甲乙；（3）甲丙；速度一定时，质量越大，动能越大。

20．（2021•高州市模拟）在探究“物体动能大小与哪些因素有关”的实验中，小明让质量不同的小球从同一斜面的同一高度由静止释放，撞击同一木块，木块被撞出一段距离，如图甲所示（忽略小球与接触面的滚动摩擦以及撞击过程中的能量损失）。

（1）将小球从同一高度由静止释放的目的是　控制速度相同　。该实验的目的是研究小球的动能大小与　质量　（选填“质量”或“速度”）的关系；

（2）该实验是通过观察　木块移动的距离　来反映小球的动能大小；

（3）小李同学将实验装置改进成图乙所示，用同一小球将同一弹簧压缩不同程度后静止释放，撞击同一木块，将木块撞出一段距离进行比较，可以研究小球的动能大小与　速度　（选填“质量”或“速度”）的关系；

（4）小李觉得利用图乙的装置，还能探究小球的动能大小与质量的关系。只需利用质量不同的小球将同一弹簧压缩相同程度后由静止释放，撞击同一木块；小华觉得将质量不同的小球从同一高度静止释放（图丙）撞击同一木块，也能探究小球的动能大小与质量的关系。　小李　的设计方案不可行（选填“小李”或“小华”），如果用该方案，你将观察到的现象是　木块移动的距离相等　。

解：（1）根据实验的要求可知，从同一高度由静止释放的目的是控制到达水平面的速度相同，由控制变量法，该实验的目的是研究小球的动能大小与质量的关系；

（2）根据转换法，实验中，是通过观察木块移动的距离的大小判断出小球具有的动能的大小；

（3）用同一小球将同一弹簧压缩不同程度后静止释放，撞击的动能由弹簧的弹性势能转化而来，而弹簧的弹性势能的大小与形变程度有关，故弹簧的弹性势能不相同，小球与弹簧分开后获得的初速度不同，而小球的质量相同，故可以研究小球的动能大小与速度的关系；

（4）小华的方案：将质量不同的小球从同一高度静止释撞击同一木块，小球的速度相同，质量不同，故能探究小球的动能大小与质量的关系；

图乙的装置可知，若用质量不同的小球将同一弹簧压缩相同程度后静止释放，撞击同一木块，撞击的动能由弹簧的弹性势能转化而来，而弹簧的弹性势能的大小与形变程度有关，故弹簧弹性势能相同，转化出的动能相同，如果按此方案操作，可以观察到的现象是木块最终移动的距离相同，故小李的设计方案不可行。

答案：（1）控制速度相同；质量；（2）木块移动的距离；（3）速度；（4）小李；木块移动的距离相等。

四、计算题

21．（2020•越秀区二模）如图1，悬崖跳伞是一项极具挑战的运动，越来越受到人们的喜爱。在某次悬崖跳训练过程中，一质量为50kg的运动员背着降落伞从悬崖上由静止开始竖直跳下，经15s下落210m后，运动员开始做匀速直线运动直至落到悬崖下方水中。整个过程用时30s，其速度与时间的关系如图2所示，g取10N/kg。求：

（1）在这整个过程中运动员所受重力做的功和功率；

（2）从第10s到第30s这个过程中，运动员的动能、重力势能、机械能是如何变化的？

解：（1）由图像可知，15s后运动员做匀速直线运动的速度为：v＝6m/s；

由v＝得，运动员后15s下落的距离为：

s2＝vt2＝6m/s×15s＝90m；

运动员下落的总高度为：

h＝s1+s2＝210m+90m＝300m；

运动员的重力为：

G＝mg＝50kg×10N/kg＝500N；

下落过程中重力所做的功为：

W＝Gh＝500N×300m＝1.5×105J；

重力做功的功率为：

P＝＝＝5×103W。

（2）运动员在下降过程中，质量一定，由图像可知：

10～15s：速度变小，动能变小；高度下降，重力势能变小，因机械能等于动能与势能的总和，所以机械能变小；

15～30s：速度不变，动能不变；高度下降，重力势能变小，因机械能等于动能与势能的总和，所以机械能变小。

综上分析：从第10s到第30s这个过程中，动能先变小后不变，重力势能变小，因机械能等于动能与势能的总和，机械能变小。

答：（1）在这整个过程中运动员所受重力做的功是1.5×105J，功率是5×103W。

（2）从第10s到第30s这个过程中，运动员的动能先变小后不变，重力势能变小，机械能变小。

22．（2019•庐江县一模）已知物体的重力势能表达式为Ep＝mgh，动能的表达式为Ek＝mv2，其中m为质量，h为物体距水平地面的高度，v为物体的运动速度，g为常量，取10N/kg。如图所示，距沙坑高h＝7m处，以v0＝10m/s的初速度竖直向上抛出一个质量为0.5kg的物体，不计空气阻力，物体从被抛出到落地前的瞬间，整个过程机械能守恒。求：

（1）物体被抛出时的重力势能Ep和动能Ek；

（2）物体上升到最高点时离抛出点的高度H；

解：

（1）由题知，物体质量和被抛出时的高度和速度，

物体的重力势能：Ep＝mgh＝0.5kg×10N/kg×7m＝35J；

动能EK＝mv2＝×0.5kg×（10m/s）2＝25J；

（2）不计空气阻力，物体从被抛出到落地前的瞬间，整个过程机械能守恒，

故E′p＝Ep+Ek

0.5kg×10N/kg×（H+7m）＝35J+25J

解得：H＝5m。

答：（1）物体被抛出时的重力势能为35J，动能为25J；

（2）物体上升到最高点时离抛出点的高度为5m。