人教版八年级物理下册同步练习第十一章功和机械能11.4机械能及其转化实验题专题练习有答案有解析

1、11.4机械能及其转化实验题专题练习有答案 有解析1 .小宇骑车时发现，不踩踏脚板，车也能滑行一段距离，他在不同的路面上多次尝试 后猜想：车滑行的距离可能与路面的粗糙程度和速度有关.为探究其中的奥秘，他在水 平桌面上搭成一斜面，用小球做实验，并用毛巾、棉布、木板等改变水平桌面的粗糙程 度.（1）为了探究小球在水平面上的滑行距离与速度的关系：小宇应先后三次将小球从斜面的 （选填：“同一”或“不同”）高度处释放，比较小球在 （选填： “同一”或“不同”）粗糙面上滑行的路程.（2）为探究小球滑行距离与水平面粗糙程度的关系：小宇应先后三次将小球从斜面上的 （选填：“同一”或“不同”）高度处释放；小宇认

2、为，通过进一步推理可 以得出结论：运动的物体如果不受阻力作用，物体将 .（3）在上述（2）的三次实验中，若小球克服毛巾的摩擦力做的功为W1小球克服木板的摩擦力做的功为 W ,则W 选填：“大于”、“等于”或“小于” ）W.（4）为了模拟研究汽车超速带来的安全隐患，李斌同学设计了如图乙所示的探究实验：将A、B两个小球先后从同一装置，高分别为hA、hB的位置滚下（miv mB , h a he）,推动小木块运动一段距离后静止.同组的小红认为他这样设计实验得出的结论有问题，理由是：（5）小宇通过上面的探究学习， 思考了一个问题：当自己荡秋千运动到右侧最高点时,如果自己受到的力全部消失，自己将会处于怎

3、样的运动状态呢？她做出了以下猜想，你 认为其中准确的是 .（图中的黑点表示小红同学）（6）小宇在做乙图所示实验中，在斜面底端放置木块的作用是 小球和木块在运动过程中机械能将 （变大/变小/不变）.试卷第5页，总5页图（乙）2 .在探究“动能和重力势能相互转化”的实验中，采用如图所示的实验装置.用细线把一个质量为1m的小球悬挂起来，将小球从位置B拉到位置A,由静止释放小球，观察小球从A一B一C的过程中的高度和速度的变化，并测出了小球在A B C三个位置时动能和重力势能的值，从而分析这一过程中动能和重力势能之间的转化，数据如表所示.老时过程或二查AA? BBB? CC苞模E上60增加4.n国力Q0

4、4J7(1)小球在图中的 C位置，受到一个力的作用.(2)从实验中可以看出，小球从 A-B的过程中速度不断增加，高度不断降低，这个过程中是重力势能逐渐转化为 ；在能量转化的过程中，机械能在逐渐减少，这主要是 小球由于受到 造成的.(3)在实验中，如果换用质量为 2m的小球，其他条件不变，那么，小球到达 B位置时 的机械能质量为1m的小球到达B位置时的机械能(选填“大于”、“小于”或“等于).3 .滚摆从图的位置1静止释放，下降经过位置 2,继续下降，再上升到达最高点3,这三个位置：滚摆重力势能最大的是 、动能为零的是 、机械能最大的是 (填写位置序号)4 .小华在做滚摆实验时，发现滚摆每次上升

5、的高度逐渐减小，小华想：“这是否说明在动能、势能相互转化的过程中， 整个装置的能量不守恒？这不是与能量守恒定律相矛盾 吗？”请你帮小华解决他的困惑.5 .如图所示，AB为光滑圆弧轨道，BC为光滑水平桌面，小华让一只小球从A点沿轨道AB自由滑下，经桌面 BC飞出，落在D点。(不计空气阻力)(1)小球在A点时具有 能。小球从A运动到B的过程中，机械能(填“增大”“不变”或“减小”)；小球在BC段运动的过程中，重力对小球 (填“做功”或“不做功”)；若小球飞出桌面 C点时，所受的力全部消失，小球将做 运动。(2)改变一些条件多次实验，小华发现小球的落地点并不固定，那么小球的落地距离s与哪些因素有关呢

6、？猜想影响小球落地距离 s大小的因素可能是 (写出一个影响因素)。验证你猜想的简要做法是：。6 .老师利用如图甲所示的装置演示动能与重力势能的相互转化后，小光想：小球在摆动过程中的机械能的大小是否与细线的长度有关呢？为了探究此问题，他设计了以下实验装置：将无弹性的细线上端固定在铁架台上，下端拴住小球，使小球摆动到最低点时恰好撞击静止在水平桌面上的木块，如图乙所示.(不计细线固定端的摩擦与空气阻力); 11kL“0(1)小光将长为l的细线拉至水平状态静止时，小球具有的机械能是以 能的 形式存在.(2)释放小球后，木块被小球撞击并在水平桌面上滑动了一段距离s,在此过程中木块克服 力做功.(3)小光

7、多次改变拴小球的细线长度，并调整细线固定端的位置，每次均将小球拉至细线处于水平状态时自由释放，使它摆动到相同的最低点撞击同一木块，测出木块被撞击后运动的距离， 通过比较运动距离的长短来判断小球具有的机械能大小.请你分析小光的实验方案是否可行？ ,理由是： .7 .孝定同学在探究“机械能及其转化”实验时，设计并进行了以下实验.(1)如图甲，质量为 m的小球从高度为h的光滑斜面顶端由静止自由滑下，到达斜面底端的速度为v,此过程只有动能和重力势能相互转化.如果小球在斜面顶端时重力势2能为mgh,在斜面底漏时重力势能为手，动能为 mv-且h=0.2m, g=10N/kg ,则小球滑 到光滑斜面底端时的

8、速度为 m/s.(2)如图乙，将小球以一定的速度V0沿水平方向抛出，小球运动过程中也只有动能和重力势能相互转化.时间t内小球在水平方向运动的距离为x=vot ,在竖直方向下落的高度为yfgt2,则y与t2的关系可用丙图中的图线 表示.(3)如图丁所示，小球沿光滑斜面AB由A点静止自由滑下后进入光滑水平桌面BG已知小球经过 B点时速度大小不变， 小球从C点水平抛出后落在水平地面E点，地面上D点在C点正下方，已知 CD竖直高度为1.25m, 0 =30 ,g=10N/kg ,若要求DE间的距 离大于2 m,则斜面AB的长度至少为 m.8 .如图所示，滚摆在竖直平面内上下往复运动.(1)该实验可说明

9、的物理问题是 .(2)滚摆运动到 点时转动得最快；滚摆从最低点到最高点的过程中， 能转化为 能.(3)滚摆在上下往复运动的过程中，可以看到滚摆上升的高度逐渐 (选填“增 大”“减小”或“不变”)，说明滚摆具有的 在逐渐减少.9 .在探究“动能和重力势能相互转化”的实验中，采用如图所示的实验装置.用细线把一个质量为1m的小球悬挂起来，将小球从位置B拉到位置A,由静止释放小球，观察小球从A一B一C的过程中的高度和速度的变化，并测出了小球在A B C三个位置时动能和重力势能的值，从而分析这一过程中动能和重力势能之间的转化，数据如表所示.运动过程或位置AZ BBBf CC动能Ek (J)0增加4.98

10、减少0重力势能Ep (J)5.00减少0增加4.97(1)小球在图中的 C位置，受到 个力的作用.(2)从实验中可以看出，小球从 A-B的过程中速度不断增加，高度不断降低，这个过 程中是重力势能逐渐转化为 ;在能量转化的过程中，机械能在逐渐减少，这主 要是小球由于受到 造成的.(3)在实验中，如果换用质量为 2m的小球，其他条件不变，那么，小球到达 B位置时 的机械能 质量为1m的小球到达B位置时的机械能(选填“大于”、“小于”或“等于”).参考答案1 .不同 同一 同一做匀速直线运动等于没有控制小球的质量相等A通过木块移动距离的长短来表示小球动能的大小变小【解析】【详解】（1）因为小球从斜面

11、上滑下，到达底端的速度取决于物体的高度，因此将小球从不同的高度处释放，比较小球在同一粗糙面上滑行的路程长短；（2）在探究过程中，采用控制变量法，保证小球到达水平面时的速度要相同，因此三次实验要使小球从斜面的同一高度滑下；接触面越粗糙，摩擦力越大，因此小车在毛巾表面上受到摩擦力最大，小球速度减小的越快，可推知若水平面光滑无摩擦，则小球不受摩擦力，小球的速度和方向不变，即做匀速直线运动.（3）因为物体在斜面的末端具有相同的能量，而在不同水平面上运动时，都是克服摩擦力做功，并且最后具有的能量都为零，故物体在毛巾和在木板上克服摩擦做的功相等；（4）要探究超速带来的安全隐患， 应控制小球的质量、路面相同

12、而小球的速度不同， 由题意可知，李斌没有控制小球的质量相同.（5）图中当荡秋千运动到右侧最高点时是瞬间静止的，此时如果受到的力全部消失，根据牛顿第一定律可知，物体将保持静止状态不变；（6）在图乙实验中，在斜面底端放置木块的作用是通过木块移动距离的长短来表示小球动能的大小.小球和木块在运动过程中机械能有一部分通过摩擦转化为内能，因此机械能将变小.【点睛】（1）小球从斜面上滑下，到达底端的速度取决于物体的高度，并且让小球以不同的速度在同一粗糙面上滑行.（2）实验目的是研究阻力对物体运动的影响，需要控制小球的初速度要相同；通过小球的运动距离反应速度的变化和摩擦阻力的大小；进行合理的推理得出假如不受力

13、的情况.（3）根据能量守恒进行分析，即物体在斜面末端具有相同的速度，即具有相同的动能.（4）要探究超速带来的安全隐患，应控制车的质量、路面相同而车的速度不同，据此分析答题.（5）当物体不受外力作用时，总保持静止状态或匀速直线运动状态，判断好物体A在外力消失瞬间的运动状态是本题的关键.（6）图乙实验中，动能的大小是通过木块移动距离的长短来反映出来的，这是转换法的运用. 在运动过程中，机械能有一部分转化为内能，使机械能总量减小.2. 2动能空气阻力大于【解析】试题分析：（1）小球在图中的 C位置时，速度为0,故受到重力和细线的拉力这两个力的作用。（2）重力势能的大小与质量和高度有关，动能的大小与质

14、量和速度大小有关。从实验中 可以看出，小球从 A-B的过程中速度不断增加，动能增大，而高度不断降低，重力势能减 小，故在这个过程中是重力势能逐渐转化为动能，在能量的转化过程中，由于要克服阻力做功，消耗一部分机械能，故机械能在逐渐减少，这主要是小球受到阻力造成的。（3）在实验中，如果换用质量为 2m的小球，其它条件不变，那么，小球到达B位置时速度大小基本不变，而质量越大具有的动能越大，故该球的机械能大于质量为 m的小球到达B位置时的机械 能。【考点定位】物体受力分析，动能与重力势能间的相互转化，影响动能大小的因素。3. 1 1 、 3 1【解析】【详解】滚摆在下降的过程中重力势能转化为动能，上升

15、的过程中动能转化为重力势能。因为存在空气阻力，滚摆在上升和下降的过程中有一小部分机械能转化为内能，故每次滚摆上升的高度会比前一次低。重力势能的大小与物体的质量和高度有关，滚摆的质量是不变的，故滚摆在位置最高时重力势能最大，即位置1,滚摆在位置1是静止的，在最高点位置 3时也是静止的，速度都为零，而动能的大小与物体的质量和速度有关，速度为零，动能也为零。因为滚 摆在运动的过程中机械能不守恒，而是一直在减小，故在位置1时机械能最大。4. 在滚摆运动的过程中，由于摩擦不可避免，总有一部分机械能转化为内能，故整个装置 的机械能不守恒，但总的能量 （即机械能和内能的总和）保持不变.【解析】做滚摆实验时，

16、每次上升的高度逐渐减小，说明机械能在减少， 而机械能减少的原因是克服摩擦做功，机械能转化为内能，故整个装置的能量守恒，也就是机械能和内能总和保持不变。5. 重力势能不变 不做功匀速直线见解析 见解析【解析】重力势能与质量和高度有关，在A点小球有高度且有质量，故小球有重力势能；AB为光滑圆弧轨道，摩擦力为零，机械能守恒，故机械能不变；BC段小球在水平方向上运动，在重力的方向上没有移动距离，故BC段重力不做功；若小球飞出桌面 C点时，所受的力全部消失，小球将做水平匀速直线运动。（2）小球落地距离 s大小的因素可能是小球在轨道 AB上的高度h有关；保持桌面离地面高度 H等其他条件不变，只改变小球在轨

17、道AB上的高度h,多次测出小球落地距离 s.点睛：（1）重力势能与质量和高度有关；AB为光滑圆弧轨道，摩擦力为零，机械能守恒；做功的两个要素：力与在力的方向上移动的距离；用牛顿第一定律分析；（2）影响小球落地距离s大小的因素可能是高度、速度等，根据实验现象来验证猜想。6. （1）重力势能；（2）摩擦；（3）可行；克服摩擦力做的功越多，说明小球的机械能越大.【解析】试题分析：（1）小球在水平位置静止时，没有动能，只有重力势能，小球的机械能就等于重力势能；（2）木块在滑动过程中，受到摩擦力的作用，克服摩擦力做功，机械能转化为内能；（3）可行；木块克服摩擦力做的功就是小球的机械能转化而来，木块被撞的

18、越远，克服摩擦力做的功越多，说明小球的机械能越大.【考点定位】7. 2 b 1.6【解析】2试题分析：（1）因为此过程只有动能和重力势能相互转化.mgh.mv. h=0.2m, g=10N/kg ,则小球滑到光滑斜面底端时的速度为2m/s.（2）如图乙，在竖直方向下落的高度为y=,gt：则y与t2关系可用丙图中的图线b表示.（3）因为此过程中仅有动能和势能的转化，设小球沿光滑斜面 AB由A点静止自由滑下后进入光滑水平桌面 BC时，速度为v,下落到E时时间为t .根据水平距离得：DE=vt=2m, CD= gt 2=1.25m,求得t=0.5s v=4m/s ;从A到B下滑时符合机械能守恒，设AB的垂直距离为h,2 mmgh=Tmv知 h=0.8m, 0 =30 ,则 AB长至少 1.6m .【考点定位】能量转化8.动能与势能之间可以相互转化最低 动 重力势 减小 机械能【解析】试题分析：（1）观察滚摆上下运动的特点能看出，滚摆的动能和重力势能之间是可以相互转化的；（2）滚摆运动到最低点时转动的最快，