2024-2025学年初中同步测控优化设计物理八年级下册配人教版第11章 第4节　机械能及其转化含答案

2024-2025学年初中同步测控优化设计物理八年级下册配人教版第11章第4节机械能及其转化含答案第4节机械能及其转化知能演练提升一、能力提升1.上紧发条的玩具车在水平桌面上由静止开始运动,运动所需的能量来源于()A.动能 B.电能C.重力势能 D.弹性势能2.2019年3月10日凌晨,我国在西昌卫星发射中心用长征三号乙运载火箭,成功将中星6C卫星发射升空。在卫星加速升空的过程中,关于卫星的能量分析,下列说法正确的是()A.动能增大,势能不变 B.动能不变,势能增大C.机械能总量不变 D.机械能总量增大3.如图所示,“套圈”出手后,从A点到C点的过程中(不计空气阻力),下列说法正确的是()A.“套圈”由A到B过程中,动能逐渐增大B.“套圈”在B点的机械能大于在A点的机械能C.“套圈”由B到C过程中,机械能逐渐变小D.“套圈”由A到B再到C过程中,重力势能先变大后变小4.如图所示,小球从A处抛出时具有300J的机械能,其中动能为100J,小球经过B、C落到地面D处。B点是最高点,A、C在同一水平线上,不计空气阻力,则下列说法错误的是()A.小球在C点的重力势能为200JB.小球在B点的重力势能为300JC.小球在D点处将触地时,动能为300JD.小球在A、B、C三点机械能都是300J5.用细线将小球系好后,固定在天花板上,做成一个单摆。如图所示,小球从A点摆动到B点的过程中()A.速度变小,动能变大B.速度变小,动能变小C.速度变大,重力势能变小D.速度变大,重力势能变大6.如图所示,光滑斜面PM与水平面MN平滑连接,弹簧左端固定。小物块在斜面上从P点由静止滑向M点的过程中,机械能。小物块压缩弹簧的过程中,弹簧的弹性势能。(均选填“变大”“变小”或“不变”)

7.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(选填“相等”或“不相等”);落地前的运动过程中,甲球的动能(选填“增大”“不变”或“减小”),乙球的机械能(选填“增大”“先增大后减小”“不变”或“减小”)。

8.许多同学都很喜欢设计和参加“多米诺骨牌效应”活动(按一定距离排列的骨牌,碰倒第一块骨牌后,其他所有骨牌会依次倒下),其中的物理原理是骨牌倒下时,转化为,这部分能量就转移给下一张骨牌,下一张骨牌倒下时具有的能量更大,骨牌被推倒的速度越来越快。(均选填“动能”或“重力势能”)

9.装置如图所示,让木球从斜槽上滚入水平槽,在水平槽里竖立一个弹簧片,它的下端固定,观察木球与弹簧片碰撞的过程,并思考这个过程中能的转化。(1)从木球刚刚接触弹簧片到木球逐渐把弹簧片压弯的过程中,木球的速度,弹簧片的弹性形变程度,这个过程是转化为。

(2)弹簧片恢复原状到将木球弹回的过程中,木球的速度,弹簧片的弹性形变程度,这个过程是转化为。

(3)这个实验可以说明和可以相互转化。

10.下图是某城市轻轨车站的设计方案,与站台连接的轨道有一个较小的坡度。请你从能量利用的角度,分析这种设计的优点。二、探究创新★11.下图是水电站的示意图。甲乙(1)我们知道水电站是利用水能的一项重大工程。那么,水电站到底是怎样“发电”的?其实它是利用能量的转化来“发电”的:把水库里的水蓄高后,打开水坝导管的闸门,水就会沿着导管泻下,推动水轮机把“电”发出来。请你根据以上的文字说明,试从能量转化的角度来说明水电站的工作原理。(2)建设水电站选址时,从能量的利用来看,你将选择图甲中的A址还是图乙中的B址?请说说你的看法。

知能演练·提升1.D解析上紧的发条发生了弹性形变,而具有了弹性势能,在玩具车运动时,弹性势能转化为车的动能,使车运动。2.D解析在卫星加速升空的过程中,其质量不变,速度增大,动能增大,高度增大,重力势能增大;卫星在升空过程中没有发生弹性形变,因机械能等于动能和势能之和,所以卫星的机械能总量增大。3.D解析由A到B:高度增大,所以“套圈”的重力势能增大,“套圈”的动能将减小,即速度减小;由B到C:高度减小,所以“套圈”的重力势能减小,“套圈”的动能将增大,即速度增大。整个过程中,机械能守恒。4.B解析小球在A点时的机械能为300J,动能为100J,则可知在A点时的重力势能为200J,而C点与A点在同一高度,故C点的重力势能为200J,A正确;在整个过程中不计阻力,故在任何一点的机械能都是300J,B点是小球运动的最高点,重力势能最大动能最小,但是小球仍然在水平方向上运动,具有动能,故在B点的重力势能小于300J,B错误;小球即将触地时,高度是零,重力势能是零,只有动能,其数值为300J,C正确;在全过程中,只有重力做功,机械能是守恒的,D正确。5.C解析小球从A点摆动到B点的过程中,质量不变、高度减小,重力势能减小;质量不变、速度变大,动能变大;重力势能转化为动能。6.解析小物块从P向M运动过程中,斜面光滑,只有重力势能与动能的转化,机械能守恒,故机械能不变。弹簧被压缩过程中,小物块的机械能转化为弹簧的弹性势能,所以弹簧的弹性势能变大。答案不变变大7.解析甲、乙两球质量相等,抛出时速度相等,动能相等;高度相同,重力势能相等,故机械能相等。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8.解析骨牌倒下时,重心高度降低,重力势能减少,动能增加,重力势能转化为动能。答案重力势能动能9.解析木球刚与弹簧片接触时,木球由于惯性会继续向右运动,而压弯弹簧片,木球的动能转化为弹簧片的弹性势能存储起来;弹簧片恢复原状的过程中,弹簧片又将存储的弹性势能转化为木球的动能。这个实验说明了动能和弹性势能可以相互转化。答案(1)变小变大动能弹性势能(2)变大变小弹性势能动能(3)动能弹性势能10.解析通常情况下,列车进站要刹车停下来,这样会损耗机械能。如果有一个坡度,列车上坡时,把动能转化为重力势能储存起来,可以节能。列车下坡时,把重力势能转化为动能,减小耗能。答案列车进站时,利用上坡使部分动能转化为重力势能,减少因为刹车而损耗的机械能;列车出站时,利用下坡使储存的重力势能又转化为动能,使车加速,起到节能的作用。11.解析(1)水力发电是让水库中的水从闸门中奔泻下来,冲击水轮机,水轮机带动发电机转动发电,将水的动能转化为电能。(2)图乙中B址处水的落差较大,水奔流下来具有的机械能较大,可以将更多的机械能转化为电能,故选择图乙中的B址建设水电站要好一些。答案(1)从能量转化的角度来说,水电站的工作原理是将水的机械能转化为电能。(2)选择图乙中的B址。因为图乙中的B址处水的落差较大,水奔流下来具有的机械能较大,可以将更多的机械能转化为电能。所以,选择图乙中的B址建设水电站要好一些。第1课时杠杆与杠杆的平衡条件知能演练提升一、能力提升1.如图所示,杠杆处于平衡状态,则F的力臂是()A.OAB.OCC.ODD.FD2.如图所示,O为杠杆的支点,杠杆右端挂有重为G的物体,杠杆在力F1的作用下在水平位置平衡。如果用力F2代替力F1使杠杆仍在水平位置保持平衡,下列关系正确的是()A.F1<F2 B.F1>F2 C.F2<G D.F1=G3.如图所示,爸爸和亮亮一起在儿童乐园玩跷跷板,当亮亮移动到某一个位置时,竟然将爸爸跷起来了,则下列说法正确的是()A.亮亮和爸爸对跷跷板的作用力相等B.亮亮对跷跷板施加的作用力大些C.亮亮到跷跷板支点的距离短D.亮亮对跷跷板的作用力与力臂的乘积大一些4.如图所示,在调节平衡后的杠杆两侧,分别挂上相同规格的钩码,杠杆处于平衡状态。如果两侧各去掉一个钩码,则()A.左端下降 B.右端下降C.仍然平衡 D.无法判断5.一根原木放在水平地面上,粗略估计它的质量时,我们视其粗细相同,质量分布均匀。现抬起一端使它稍离地面,需要500N的力,g取10N/kg,则原木的质量大约为()A.50kg B.100kg C.250kg D.500kg6.如图所示,轻质杠杆OA可绕O点无摩擦转动,A点处挂一个重为20N的物体,B点处加一个竖直向上的力F,杠杆在水平位置平衡,且lOB∶lAB=2∶1。则F=N。

7.在图中,l1是动力臂,作出动力F1。二、探究创新★8.在探究杠杆平衡条件的实验中:(1)如图甲所示,实验前,杠杆左端下沉,则应将左端的平衡螺母向(选填“左”或“右”)调节,直到杠杆在水平位置平衡,目的是便于测量。

(2)如图乙所示,杠杆上的刻度均匀,在A点挂4个钩码,要使杠杆在水平位置平衡,应在B点挂个相同的钩码;当杠杆平衡后,将A、B两点下方所挂的钩码同时朝远离支点O方向移动一小格,则杠杆(选填“能”或“不能”)在水平位置保持平衡。

(3)如图丙所示,若不在B点挂钩码,改用弹簧测力计在B点向下拉杠杆,使杠杆仍在水平位置,当测力计从a位置转到b位置时,其示数将。

(4)如图丁所示,已知每个钩码重0.5N,杠杆上每个小格长度为2cm,当弹簧测力计在C点斜向上拉(与水平方向成30°角)杠杆,使杠杆在水平位置平衡时,拉力F的力臂大小为cm,弹簧测力计示数大小为N。

知能演练·提升1.B解析从题图中可以看出支点O到F作用线的垂线段为OC,故选B。2.B解析设动力臂为l2,杠杆长为l(即阻力臂为l)。由图可知,F2与杠杆垂直,因此其力臂为最长的动力臂,由杠杆平衡条件可知F2为最小的动力,则F1>F2,故A错误,B正确。用力F2使杠杆在水平位置保持平衡时,由杠杆平衡条件可得:F2·l2=G·l,由图知l2<l,所以F2>G,故C错误。因为F1>F2,F2>G,所以F1>F2>G,故D错误。3.D解析此题考查杠杆的平衡条件,当F1l1=F2l2时杠杆平衡,杠杆向一方倾斜不是由力的大小决定,而是由力与力臂的乘积的大小决定,哪一方的乘积大,就向哪一方倾斜,故D对。4.A解析本题考查了杠杆的平衡条件。设每个钩码的重力为G,杠杆上每一刻度为L,根据杠杆的平衡条件可知3G×2L=2G×3L,两侧各去掉一个钩码,则杠杆的左端为2G×2L,右端为G×3L,则2G×2L>G×3L,故左端下降。5.B解析如图,设原木的全长为l,动力臂是l,阻力臂是12l。因为动力×动力臂=阻力×阻力臂,F×l=G×12l,所以500N×l=G×12l,解得G=1000N,原木的质量m=Gg6.解析因为lOB∶lAB=2∶1,所以lOB∶lOA=lOB∶(lOB+lAB)=2∶(2+1)=2∶3。由杠杆平衡的条件得F·lOB=G·lOA,可得F=G·lOAlBO答案307.解析过动力臂l1的右端作它的垂线,与杠杆相交于一点A,即动力F1的作用点;由于F2使杠杆沿逆时针方向转动,所以F1应使杠杆沿顺时针方向转动,即F1的方向应垂直于l1向下。答案如图所示8.答案(1)右力臂的大小(2)6不能(3)变大(4)43第2课时杠杆的种类及综合应用知能演练提升一、能力提升1.如图所示的生活用具中,使用时属于省力杠杆的是()2.下图是自卸车的示意图,车厢部分可视为杠杆,则下列分析正确的是()A.B点是支点,液压杆施的力是动力,货物重力是阻力B.B点是支点,物体A放在车厢前部可省力C.C点是支点,物体A放在车厢后部可省力D.C点是支点,物体A放在车厢前部可省力3.下图是我国古代劳动人民在工地上运送巨木的情景。架在支架上的横杆属于(选填“省力”“费力”或“等臂”)杠杆;支架下面垫有面积较大的石块,是为了(选填“增大”或“减小”)对地面的压强。

4.如图所示,轻质杠杆OA中点悬挂重为60N的物体,在A端施加一竖直向上的力F,杠杆在水平位置平衡,则力F的大小是。保持F的方向不变,将杠杆从A位置匀速提升到B位置的过程中,力F将(选填“变大”“变小”或“不变”)。

5.在图中,画出杠杆AB在图示位置静止时作用在A端点的最小力F的方向及其力臂l。6.轻质杠杆OABC能够绕O点转动,已知OA=BC=20cm,AB=30cm,在B点用细线悬挂重为100N的物体,为了使杠杆在如图所示的位置平衡,请在杠杆上作出所施加最小动力的示意图(要求求出最小动力的大小并写出计算过程)。二、探究创新★7.从地面上搬起重物我们的常见做法是弯腰(如图甲)或人下蹲弯曲膝盖(如图乙)把它搬起来,哪种方法好呢?下面就建立模型说明这个问题。把脊柱简化为杠杆,如图丙所示,脊柱可绕骶骨(轴)O转动,腰背部复杂肌肉的等效拉力F1作用在A点,其实际作用方向与脊柱夹角为12°且保持不变,搬箱子拉力F2作用在肩关节B点,在B点挂一重物代替箱子。用测力计沿F1方向拉,使模型静止,可测出腰背部复杂肌肉拉力的大小。接着,改变脊柱与水平面的夹角即可改变杠杆与水平面的夹角α,多次实验得出结论。(1)在丙图中画出F2力臂l2。(2)当α角增大时,l2,F1。(均选填“变大”“不变”或“变小”)

(3)如果考虑到人上半身的重力,那么腰背部肌肉的实际拉力将比丙图中F1要(选填“大”或“小”)。

(4)对比甲、乙两种姿势所对应丙图中的两种状态,分析可得,(选填“甲”或“乙”)图中的姿势比较省力。

知能演练·提升1.A解析A选项中钢丝钳在使用过程中,动力臂大于阻力臂,是省力杠杆;