教科版八年级物理下册章节练习题精品(含答案)第12章

1 .动能、重力势能、弹性势能、机械能

动 能：物体由于运动而具有的能量叫做动能。 重力势能：物体由于位置较高而具有的能量叫做重力势能。 弹性势能：物体由于发生弹性形变而具有的能量叫做弹性势能。 势 能：重力势能和弹性势能统称为势能。

机 械 能：动能和势能统称为机械能。机械能的单位是焦耳(J)。 2 .影响动能、重力势能大小的因素

说 明：(1)影响动能大小的因素是物体的__质量__和__速度__。质量相同的物体，速度越大，动能越大；速度相同的物体，质量越大，动能越大。 (2)影响重力势能大小的因素是物体的__质量__和物体__位置的高度__。质量相同的物体，所处位置的位置越高，具有的重力势能就越大；物体所处位置的高度相同时，质量越大，重力势能就越大。

类型一 认识机械能

说明下列各物体具有什么形式的能量： (1)被拉长的橡皮筋具有__弹性势能__； (2)在水平轨道上行驶的火车具有__动能__； (3)正在爬坡的汽车具有__动能和重力势能__； (4)悬在空中不动的物体具有__重力势能__。 类型二 影响动能和势能大小的因素

[2014 ·孟津]小亮用如图12－1－1所示的实验装置来探究影响物体动能

大小的因素。

图12－1－1

(1)实验中小亮是通过__木块被推动的距离远近__来判断小球动能的大小的。 (2)实验时小亮让大小相同的木球和钢球从同一高度滚下，是为了探究动能的大小与__质量__的关系。

(3)为了探究动能的大小与速度的关系，小亮接下来的实验步骤是__让同一小球从不同高度滚下__。

(4)如果水平木板绝对光滑，此实验不能进行的理由是__小球和木块将永远一直匀速直线运动下去，没有运动距离的远近之分，就不能达到通过比较距离来比较动能的目的了__。

【点悟】 探究影响动能和势能大小因素时，要运用控制变量法和转换法。分析动能、势能的变化，关键要分析影响动能、势能的因素的变化，如质量、速度和高度的变化。特别要注意质量的变化，有时比较隐蔽，容易忽略。

为了探究重力势能与哪些因素有关，现有大小相同的实心铁球两个、大小相同的实心铁球和实心玻璃球各一个、橡皮泥等。在探究重力势能与高度的关系时，应选用__大小相同的实心铁球两个__，使其分别从不同的高度自由落下；在探究重力势能与质量的关系时，应选用__大小相同的实心铁球和实心玻璃球各一个__，分别从相同的高度自由落下。

【解析】 由于重力势能与质量、高度都有关，所以本题要运用控制变量的方法进行探究。

【点悟】 实验中，为了比较动能和重力势能大小可采用如下方法：具有动能

的物体推动另一个物体运动，通过距离长短来比较动能大小；具有重力势能的物体落下来撞击另一个物体，通过形变程度来比较重力势能大小。

1．如图12－1－2所示是研究动能跟哪些因素有关的实验。图中A、B两球是由同种材料制成的实心小球，下列哪两组图的比较可以说明当物体质量相同时，速度大的物体具有的动能大( B ) A．a图和b图 B．b图和c图 C．a图和c图 D．b图和d图

图12－1－2

图12－1－3

2．如图12－1－3所示，人骑自行车从坡上下来时，速度会越来越大，在此运动过程中( A ) A．人和车的动能增大 B．人和车的动能减小 C．人和车的重力势能增大 D．人和车的动能保持不变

3．建水电站要修筑较高的拦河坝，是为了__提升水的高度__，增加水的__重力势__能。

4．一跳伞运动员跳离飞机，当降落伞张开后，他将匀速下降，此时他的重力势能将__减小__，他的动能将__不变__。(填“增大”“减小”或“不变”)

1．[2016·湘潭]高空抛物是极不文明的行为，会造成很大的危害。因为高处的物体具有较大的

( B )

A．弹性势能 C．体积

B．重力势能 D．重力

2．[2016·巴中]直升飞机在空中匀速下降的过程中(忽略燃油的变化)，关于直升飞机的动能和重力势能的变化情况描述正确的是 A．动能减小，重力势能减小 B．动能不变，重力势能增大 C．动能不变，重力势能减小 D．动能增大，重力势能不变

3．[2016·怀化]炎热的夏天，环卫人利用洒水车给马路洒水降温，洒水车在匀速行驶洒水过程中，以下关于能量变化说法正确的是 A．动能减小、机械能不变 B．动能不变、机械能减小 C．动能减小、机械能减小 D．动能增大、机械能增大

4．图12－1－4是高速公路避险车道示意图，当高速行驶的汽车出现刹车失灵时，可通过进入避险车道快速降低车速直至停止。避险车道的作用是降低汽车因高速行驶而具有的哪种能量带来的危害 A．动能

B．势能

( A )

( C )

( C )

C．内能 D．电能

【解析】 当汽车高速行驶时，其速度非常快，动能非常大，若汽车出现刹车失灵，可以进入避险车道，即让汽车的动能转化为重力势能，故可以快速地降低车速，避免交通事故的发生，故选A。

图12－1－4

图12－1－5

5．[2015·杭州]如图12－1－5所示是蹦床运动员表演的情景。运动员从最低点到达最高点的过程中，运动员的动能和重力势能的变化情况分别是 ( C ) A．动能减小，重力势能增大 B．动能增大，重力势能减小 C．动能先增大后减小，重力势能增大 D．动能先减小后增大，重力势能减小

【解析】 蹦床运动员从最低点到最高点的过程中，速度先增大后减小，故动能先增大后减小，同时该过程中运动员质量不变，高度逐渐增大，因此重力势能增大，故C正确。

6．一中学生骑自行车下坡时，不蹬脚踏板恰好匀速向下运动。在此过程中，他的动能、势能和机械能的变化情况是 A．动能不变，势能减小，机械能减小 B．动能增大，势能减小，机械能不变 C．动能减小，势能减小，机械能减小 D．动能不变，势能减小，机械能不变

7．图12－1－6是小明在体育考试中测试“引体向上”时的示意图。关于“引体向上”，下列说法中正确的是

( D )

( A )

图12－1－6

A．身体悬挂不动时，势能为零 B．身体上升时，重力做功，势能减少 C．身体下降时，重力做功，势能增加

D．身体上升时，克服重力做功，势能增加

8．[2016·重庆]2016年4月24日定为首个中国航天日，是为了纪念我国首枚人造卫星东方红一号发射成功，卫星加速升空的过程中重力势能__变大__，动能__变大__。(填“变大”“变小”或“不变”)

9．[2016·大庆]将体积相等的实心铅球和铁球放在同一水平桌面上，则铅球的重力势能__大于__(填“大于”“等于”或“小于”)铁球的重力势能(以地面为参考面，ρ铅＞ρ

铁

)。现将铅球斜向上方抛出落至地面，此现象表明力是改变物

体__运动状态__的原因，此过程中铅球的动能变化是__先减小后增大__。

10. [2015·福州]如图12－1－7甲所示，小球从某高度处静止下落到竖直放置的轻弹簧上并压缩弹簧。从小球刚接触到弹簧到将弹簧压缩最短的过程中，得到小球的速度v和弹簧被压缩的长度Δl之间的关系，如图乙所示，其中b为曲线最高点。不计空气阻力，弹簧在整个过程中始终发生弹性形变，则小球( D )

图12－1－7

A．受到的弹力始终不变 B．运动过程动能一直增大 C．运动过程机械能不变 D．在b点时重力等于弹力

11．[2015·呼和浩特]如图12－1－8所示，一名运动员投掷铅球的过程示意图。铅球在b点离手，c点是铅球运动的最高点，不计空气阻力。在a到d的整个过程中，下列说法不正确的是

( B )

图12－1－8

A．只有在a到b的过程中，运动员对铅球做了功 B．在b到d的过程中，铅球的机械能先增加后减少 C．在c到d的过程中，铅球的重力势能减少

D．在a到d的过程中，铅球的运动状态在不断的变化

12．甲站在0.5 m/s匀速上行的自动扶梯上，乙站在0.7 m/s匀速下行的自动扶梯上。甲、乙两人质量相等，甲上行中动能__不变__(填“增加”“不变”或“减

少”)。某时刻他们的位置如图12－1－9所示，该时刻甲的重力势能__等于__乙的重力势能，甲的机械能__小于__乙的机械能(填“大于”“等于”或“小于”)。若此时上行的扶梯突然停止运动，甲会向前倾，原因是由于惯性，甲要保持原来的速度向前运动，所以向前倾。

图12－1－9

13．小红看到运动员拉弓射箭时，弓拉得越弯，箭射得越远。小红猜想：弹性势能的大小可能与物体的弹性形变的大小有关。

图12－1－10

(1)为验证其猜想是否正确，她设计了如图12－1－10所示的实验，将小球置于弹簧的右端，将同一个弹簧每次压缩__不同__的长度(弹簧被压缩后未超过其弹性限度)，松开后小球弹开钻入同一位置的相同纸盒，并留在其中，分析比较纸盒__移动的距离__，从而比较同一弹簧在不同弹性形变时弹性势能的大小。

(2)假若水平面绝对光滑，本实验将__不能__(填“能”或“不能”)达到探究目的。

(3)小红根据实验现象认为：小球推动纸盒一起移动一段距离后都要停下来，所以弹簧、小球和木块所具有的能量最终都彻底消失了，你认为小红的观点是__错误__(填“正确”或“错误”)的。

14．利用如图12－1－11装置探究“物体的动能大小与哪些因素有关”。将小球

A、B分别拉到与竖直方向成一定角度θ的位置，然后都由静止释放，当小球摆动到竖直位置时，将与静止在水平面上的木块C发生碰撞，木块都会在水平面上滑行一定距离后停止。图中的摆长L都相同，θ1＜θ2，球A、B的质量分别为mA、mB(mA＜mB)。

图12－1－11

(1)如图甲、乙所示，同时释放A、B，观察到它们并排摆动且始终相对静止，同时到达竖直位置，这表明两小球在摆动过程中的任一时刻的速度大小与小球的__质量__无关。

(2)如图甲、乙所示，观察到B球能将木块C撞得更远，由此可得出结论：__速度相同时，物体质量越大，动能越大__。

(3)图乙中小球B到达竖直位置时的速度__小于__(填“大于”“小于”或“等于”)图丙中小球B到达竖直位置时的速度，如图乙、丙所示，图丙中木块C滑行得更远些，由此可得出结论：__质量相同时，物体的速度越大，动能越大__。

15．如图12－1－12所示的是“探究影响重力势能大小因素”的实验过程(容器中装有沙子，A和B为实心铁块，A的质量比B小，沙子中间放的是一张小桌子)。 (1)由__乙丙__两图可探究重力势能的大小与质量的关系，结论是当__高度__一定时，质量越大，重力势能越大。

(2)由甲丙两图__不能__(填“能”或“不能”)探究重力势能的大小与高度的

关系，理由是__没有控制质量相等__。

(3)本实验是通过观察__桌腿在沙子中下陷的程度__来判断重力势能大小的，这也是物理探究过程中较常用的__转换__法，利用本实验装置还可探究__压力的作用效果跟哪些因素有关__。

图12－1－12

1 .动能、重力势能、弹性势能的相互转化

示 例：如图12－2－1所示，让木球从光滑斜槽的顶端自由滑下滚入水平槽中，在水平槽的一端固定一弹簧，注意观察木球与弹簧撞击的过程，并思考这一过程中能量的转化。

图12－2－1

说 明：甲图中，木球在斜槽顶端时静止，速度为零，动能为零，但由于所处位置较高，所以有重力势能；在木球滑下过程中速度越来越大，高度越来越低，所以动能逐渐增大，重力势能逐渐减小，重力势能转化为动能。随后木球滚入水平槽，重力势能为零，动能最大。在水平槽中，木球压缩弹簧，木球在运动，具有动能。

乙图中，木球进一步把弹簧压缩，在木球压缩弹簧的过程中，木球的速度逐渐减小到零，木球的动能逐渐减小，弹簧的形变在逐渐增大，弹簧的弹性势能逐渐增大。在这一过程中，木球的动能逐渐转化为弹簧的弹性势能，说明动能可以转化为弹性势能。

丙图中，弹簧恢复原状把木球弹出去，在弹簧反弹木球的过程中，弹簧逐渐恢复原状，弹性势能逐渐减小，木球的速度由零逐渐变大，木球的动能增加，弹簧具有的弹性势能逐渐转化为木球的动能，说明弹性势能可以转化为动能。随后，木球沿水平槽滚上斜槽，在沿斜槽向上运动过程中，速度越来越小，高度越来越大，动能逐渐减小，重力势能逐渐增大，最后木球到达斜槽顶端，速度为零，动能为零，重力势能最大，在这一过程中动能转化为重力势能。

结 论：(1)物体的动能、重力势能和弹性势能之间可以相互转化。 (2)动能转化为重力势能时，物体的速度不断减小，高度不断增大；重力势能转化为动能时，高度不断降低，速度不断增大。

(3)动能转化为弹性势能时，速度减小，弹性形变增大；弹性势能转化为动能时，弹性形变减小，速度增大。 2 .机械能同其他形式能量之间的转化

能的转化：不仅动能和势能之间可以互相转化，在一定条件下，机械能还可以与内能、电能、光能、化学能、核能等进行转化。

示 例：我们在做单摆的实验中，发现单摆每次上升的最大高度总比前一次低，这表明单摆的机械能在减小，那么机械能跑到哪儿去了呢？

说 明：这是因为单摆要克服摩擦力和空气阻力的缘故，从而使一部分机械能转化为内能，因此机械能减小。所以物体的机械能也可以转化为其他形式的能量。

类型一 动能和势能的转化

一根细长绳的下端系一金属小球，上端固定，制成一个摆，把小球拉离竖直位置松手，让它摆动起来，如图12－2－2所示，可以观察到小球摆动过程中摆动的幅度会逐渐减小，最终停下来，对于小球在摆动过程中的能量转化情况，下列说法不正确的是( C )

图12－2－2

A．小球从高处向低处摆动过程中，势能部分转化为动能 B．小球从低处向高处摆动过程中，动能部分转化为势能 C．小球摆动过程中机械能守恒

D．小球依次经过最低点时，动能会逐渐减少

【解析】 小球从高处向低处摆动过程中，质量不变，高度降低，重力势能减

小，速度增大，动能增大，所以是重力势能转化为动能；小球从低处向高处摆动过程中，质量不变，高度升高，重力势能增大，速度减小，动能减小，所以是动能转化为重力势能；小球在摆动过程中，除重力做功外，还有空气阻力做功，所以机械能不守恒；由于小球在摆动过程中，机械能越来越小，所以到达最低点的动能会逐渐减小。

【点悟】 动能和势能相互转化过程中，一方减少，另一方增加，减少的能转化为增加的能。如果某种能保持不变，则它不会参与转化。如果忽略阻力，机械能保持不变，否则，机械能会转化为其他形式的能，机械能会减少。 类型二 机械能与其他形式的能的转化

各种形式的能在一定的条件下可以相互转化，请在图12－2－3中的圆圈内填上适当的能量形式。

图12－2－3

【解析】 发电机可以把机械能转化为电能，电动机可以把电能转化为机械能。 【点悟】 在一定的条件下，机械能可以与内能、电能、光能、化学能、核能等进行转化。

1．如图12－2－4所示的四幅图中，没有发生动能与势能相互转化的是( A )

图12－2－4

2．我们小时候都玩过秋千吧，闭上眼睛，那种时高时低的感觉如同在飞。如

图12－2－5所示，对于图中荡秋千的小孩，下列分析错误的是( A )

图12－2－5

A．小孩在A点具有最大动能 B．小孩在B点势能最小

C．小孩从B荡到C的过程中，动能转化为势能 D．如果没有能量损失，她将一直荡下去

【解析】 小孩在最高点A和C势能最大，在最低点B速度最大，动能最大。小孩从A或C荡到B时，高度降低，势能减小，同时速度增大，动能增大，这是势能转化为动能的过程。从B荡到A或C正好相反，是动能转化为势能的过程，在转化过程中，如果没有能量损失(不受阻力)，机械能大小不改变，将一直荡下去。实际上阻力是存在的，机械能在不断减小，如果不补充能量，机械能会减小为零，秋千停止运动。

1．[2016·泰安]下列事例中，由弹性势能转化为动能的是 A．风吹动树叶

B．秋千从高处向低处摆动 C．汽车沿盘山公路匀速前进 D．拉弯的弓把箭射出

2．[2016·沈阳]如图12－2－6所示，拨动弹性钢片，把小钢球与支柱之间的塑料片弹出时，小钢球并没有随塑料片飞出。关于这个过程，下列说法中不正确的是

( B )

( D )

图12－2－6

A．弹性钢片被拉弯，说明力可以改变物体的形状 B．弹性钢片恢复原位的过程中，动能转化为弹性势能 C．塑料片被弹出，说明力可以改变物体的运动状态 D．小钢球没有随塑料片飞出，因为小钢球具有惯性

3．[2016·丹东]如图12－2－7所示，人造地球卫星在大气层外沿椭圆轨道环绕地球运行，有近地点和远地点，下列说法正确的是 A．卫星在远地点时速度为零，动能为零

B．卫星从近地点向远地点运动，动能增大，势能减小 C．卫星在大气层外运行，不受空气阻力，因此机械能守恒

D．卫星从远地点向近地点运动，动能增大，势能减小，机械能减小

( C )

图12－2－7 图12－2－8

4．[2016·大连]如图12－2－8所示，小球在A点由静止开始释放，向右侧摆动，B点是小球摆动的最低点，C点是小球摆动到右侧的最高点，且A、C两点到B点的竖直距离hA＞hC.在小球从B点摆动到C点的过程中，下列说法正确的是

( B )

A．小球的运动状态保持不变 B．小球的机械能总量逐渐减小 C．绳的拉力对小球做了功

D．小球的动能全部转化为重力势能

【解析】 小球摆动过程中运动方向不断变化，也就是运动状态在变化，A错误；小球从A到B的过程中，大部分重力势能转化为动能；从B到C的过程中，大部分动能转化为重力势能．由于与空气有摩擦，摆动过程中部分机械能转化为内能，所以机械能总量减少，动能也不可能全部转化为重力势能．B正确，D错误；细绳对小球有拉力，但小球在拉力的方向上没有移动距离，所以细绳的拉力对小球不做功，C错误。

5．[2015·成都]如图12－2－9所示，直升飞机悬停在空中。下列对直升飞机能量的分析，正确的是

( A )

图12－2－9

A．直升飞机具有重力势能

B．直升飞机的动能不断转化为重力势能 C．直升飞机的重力势能不断转化为动能 D．直升飞机的机械能在不断增大

6．如图12－2－10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

( D )

图12－2－10

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

【解析】 由于不计空气阻力，所以“套圈”在运动过程中机械能守恒，a到b过程中高度增加，势能增加，动能减小，b到c过程中，高度减小，势能减小，动能增加。

7．[2016·杭州]如图12－2－11所示，一个静止小球从A点沿粗糙程度相同的轨道下滑，经B点到达C点，从A点到达C点的过程中，小球的动能__③__，小球的重力势能__⑤__，小球的机械能__②__。(选填序号)

图12－2－11

①保持不变 ②一直减小 ③先增大后减小 ④一直增大 ⑤先减小后增大 8．撑杆跳高是一项技术性很强的体育运动，完整的过程可以简化成如图12－2－12所示的三个阶段：持杆助跑、撑杆起跳上升、越杆下落。到达最高点的过程中是动能和__弹性势能__转化为__重力势能__；下落过程中__动__能逐渐增加。

图12－2－12

9．图12－2－13是皮球落地后弹起过程中每隔相等时间曝光一次所拍摄的照片。由图可知，下落过程中，皮球的速度__增大__；离开地面上升的过程中，皮球的重力势

图12－2－13

能__增大__，动能__减小__，皮球运动过程中的机械能__减小__。(填“增大”“减小”或“不变”)

【解析】 皮球下落过程中，由于受到重力的作用，皮球的速度越来越大；皮球离开地面上升的过程中，质量不变，高度增加、速度减小，因此重力势能增大，动能减小，由于空气阻力的作用，机械能减小。

10．[2015·常德]我国研制的“神舟九号”试验飞船在返回地面通过大气层的飞行中，下列说法中不正确的是 A．飞船的机械能保持不变 B．飞船的一部分机械能转化为内能 C．飞船的势能越来越小 D．飞船的外表温度会升高

( A )

11．[2015·无锡]如图12－2－14所示，小明在做模拟“蹦极”的小实验，一根橡皮筋一端系一个小石块，另一端固定在A点，B点是橡皮筋不系小石块自然下垂时下端所在的位置，C点是小石块从A点自由释放后所能达到的最低

图12－2－14

点，关于小石块从A点到C点运动过程的说法，正确的是

( C )

A．小石块减少的重力势能全部转化为动能

B．从A点下落到B点的过程中，小石块受到重力和弹力的作用 C．从B点下落到C点的过程中，小石块的速度先增大后减小 D．小石块在C点时，受到平衡力的作用

【解析】 小石块在下落过程中，在AB段，小石块只受到重力作用，重力不断改变小石块的运动状态，小石块加速下落；在BC段受到橡皮筋的拉力作用，过B点后橡皮筋开始伸长(大于原长)，弹力逐渐增大。当拉力小于重力时，小石块仍处于加速状态；当拉力大于重力时，小石块减速下落；从A点到C点运动过程中小石块的重力势能转化为小石块的动能和橡皮筋的弹性势能，故A错误；由题可知，B点是橡皮筋自然下垂的位置，所以在AB段，橡皮筋对小石块没有弹力，故B错误；从B点下落到C点的过程中，小石块速度先加速后减速，故C正确；BC过程中小石块先加速后减速，减速过程中是因为弹力大于重力，C点是下落的最低点，此时小石块虽然速度为0，到达C点后小石块会改变运动状态向上运动，故C点时受到的并不是平衡力，故D错误。

12．[2016·济宁]弹跳杆运动是一项广受欢迎的运动。其结构如图12－2－15甲所示。图乙是小希玩弹跳杆时由最低位置上升到最高位置的过程，针对此过程。下列分析正确的是

( A )

图12－2－15

A．在a状态时弹簧的弹性势能最大，小希的机械能为零 B．a→b的过程中，弹簧的弹力越来越大，在b状态时弹力最大 C．b→c的过程中，弹簧的弹性势能转化为小希的重力势能 D．a→c的过程中，小希先加速后减速，在b状态时速度最大

【解析】 由图可知，a状态时弹簧的形变程度最大，弹簧的弹性势能最大；小希处于最低位置，高度为0、速度为0，故小希的重力势能和动能均为0；由于小希的机械能等于动能加重力势能，所以小希的机械能为零，故A正确；a→b的过程中，弹簧的形变程度变小，所以弹簧的弹力越来越小；到达b点时，弹簧恢复到原长，所以此时弹力为0，故B错误；b→c的过程中，即离开地面上升的过程，小希的速度减小，动能减小，高度增大，重力势能增大，所以该过程中是动能转化为小希的重力势能，故C错误；a→b的过程中，开始一段时间内，弹簧的形变量较大，向上的弹力大于向下的重力，小希做加速运动；随着弹簧形变量的减小，弹力减小，当弹力等于重力时，小希的速度达到最大；弹力继续减小，向上的弹力小于向下的重力时，小希做减速运动；而b→c的过程中，小希在重力作用下做减速运动；所以，a→c的过程中，小希先加速后减速，在b状态时速度并不是最大(此时弹簧恢复到原长，无弹力，人只受重力作用，处于减速阶段)，故D错误。

13．[2015·德州]某运动员做蹦极运动，如图12－2－16甲所示，从高处O点开始下落，A点是弹性绳的自由长度，在B点运动员所受弹力恰好等于重力，C点是第一次下落到达的最低点。运动员所受弹性绳弹力F的大小随时间t变化的情况如图乙所示(蹦极过程视为在竖直方向的运动)。下列判断正确的是

( A )

图12－2－16

A．从A点到B点过程中运动员加速下落 B．从B点到C点过程中运动员重力势能增大 C．t0时刻运动员动能最大 D．运动员重力大小等于F0

【解析】 A到B点过程中，重力大于弹力，运动员做加速运动，A正确；从B点到C点过程中，h变小，物体的重力势能变小，B错误；由图可知，t0时刻，绳的弹性势能最大，应达到了最低点，此时动能为零，C错误；根据图乙可知，运动员的重力小于F0，故D错误。

1 .水能的利用

说 明：(1)从能量的角度看，自然界的流水是具有大量机械能的天然资源。 (2)我国较大的河流有1 500多条，水能蕴藏量约6.8×108 kW，居世界第一位。利用水轮发电机，可以将水的机械能转化为电能，用输电线送到全国各地供我们利用。 2 .风能的利用

说 明：(1)风是流动的空气，风具有机械能。

(2)风能利用比较简单，而且不会污染环境。我国风力资源丰富，利用风力发电机，可以将风的机械能转化为电能，供我们利用。

(3)风能不稳定，不便于储存，单个风力发电机输出功率小。

类型一 水能和风能

下列自然灾害中，主要由风能造成的是( C )

A．大火烧毁房屋 B．洪水冲垮堤坝 C．台风吹翻轮船 D．干旱枯死庄稼

【点悟】 认识自然界里的水能和风能，解题的关键是判断水能和风能是否对别的物体做功。

类型二 抽水蓄能电站的工作原理

某地将开工建设抽水蓄能电站，该抽水蓄能电站建成后，可以通过实现削峰填谷来解决电网白天用电量多，深夜用电量少的问题。深夜，电动水泵将山下水库的水抽到山顶水库，如图12－3－1甲所示，白天用电高峰时，再把山顶水库的水放下来推动水轮机发电，如图乙所示。在抽水蓄能电站工作过程中，能量的转化过程不正确的是( D )

图12－3－1

A．山顶水库的水向下沿着导管运动的过程中，水的重力势能转化为动能 B．运动的水流冲击水轮机使水轮机转动，水流的一部分动能转化为水轮机的动能

C．水轮机带动发电机发电的过程中，将机械能转化为电能 D．水轮机带动发电机发电的过程中，将电能转化为机械能

【解析】 抽水蓄能电站的工作原理是：深夜用电量少时，用多余的电能把水抽到山顶的水库里，将电能以水的机械能的形式储存起来；白天用电量多时，又放水发电。山顶水库的水向下沿着导管运动的过程中，水的高度降低，流速增大，水的重力势能转化为动能；水流冲击水轮机时，水的一部分动能转化为水轮机的动能；水轮机带动发电机发电时，将机械能转化为电能。

【点悟】 机械能和电能可以相互转化。白天放水发电时，机械能转化为电能；深夜向山顶水库抽水时，电能转化为机械能。

1．漳州属沿海地区，风力资源丰富，在海岸线上修建了许多风力发电站。利用风力发电时，把__风__能转化为__电__能。

2．“世界面临的每一个危险都能追究到科学，拯救世界的每一种手段都将来自科学”。也许在不远的将来我们能变害为宝，比如可以建立发电站利用海啸具有的__机械能__转化为__电能__为人类服务。

3．唐朝诗人杜甫的诗作《登高》中有这样两句诗：“无边落木萧萧下，不尽长江滚滚来”。从物理学角度来说，“不尽长江滚滚来”揭示着一种能量的转化关系，即 ____重力势__能转化为__动__能。

4．潮汐是月球、太阳对地球的引力作用而产生的。每天的涨潮和落潮蕴含着巨大的能量，这种能量可以用来发电。如图12－3－2所示，在利用潮汐发电的过程中，海水的动能传递给发电机，通过发电机转化为__电__能。图中甲、乙两幅图代表涨潮发电的是__乙__。与火力发电相比，潮汐发电的优点是__无污染__。

图12－3－2

1．如图12－3－3所示是建郴永大道新式路灯，它“头顶”小风扇，“肩扛”太阳能电池板。有关这种新式路灯的说法正确的是

( C )

A．小风扇是美化城市的时尚装饰 B．小风扇是用来给太阳能电池散热的 C．小风扇是小型风力发电机

D．太阳能电池同时向小风扇和路灯供电

图12－3－3

【解析】 这种新能源的路灯，“头顶”的小风扇可以把风能转化为电能，“肩扛”太阳能电池板可以把太阳能转化为电能；这样无论是晴天还是阴天，此种路灯都可以发电，供路灯晚上照明使用。 2．水电站修筑河坝主要用来 A．蓄水 B．提高水运能力 C．养鱼

D．提高上游水位，增加水的势能

( D )

【解析】 修筑河坝明显能够提高上游水位，从而增加水的势能，这样就能够转化为更多的电能。故A、B、C错误，正确答案是D。

3．水电站用拦河坝提高上游水位，被提高了水位的水流下来时，冲击水轮机的叶轮，带动发电机发电。在这个过程中，能量的转化顺序正确的是 ( A ) A．势能→动能→电能 C．内能→电能→动能

B．动能→势能→电能 D. 动能→电能→势能

4．任何事物都有正反两个方面，对于我们的生活，机械能有利也有弊，有时要主动利用机械能为我们服务，有时却要防止机械能产生负作用。在下列所列举的事例中，是防止机械能产生负作用的是 A．飞机降落时打开减速伞让飞机尽快停止 B．利用撑杆的弹性势能将人弹起 C．风力发电，将风能转化成电能 D．水力发电，将水的机械能转化成电能

【解析】 飞机降落时打开减速伞让飞机尽快停止，使机械能转化为内能，防止因机械能过大造成事故，A符合题意；利用撑杆的弹性势能将人弹起，属于弹性势能转化为动能和重力势能，属于利用机械能，B不符合题意；风力发电，将风能转化成电能，属于利用风的机械能转化为电能，属于利用机械能，C不符合题意；水力发电，将水的机械能转化成电能，属于利用水的机械能转化为电能，属于利用机械能，D不符合题意。故选A。

5．从能量的角度看，自然界中具有大量的机械能的天然资源是__水__能和__风__能。

【解析】 在地球上，海水朝夕涨落，江河日夜奔流。有时微风拂面，有时狂风劲吹。从能量的角度看，自然界的流水和风都是具有大量机械能的天然资源。 6．李白曾用“飞流直下三千尺，疑是银河落九天”的诗句描述庐山瀑布的壮观。从物理学的角度来看，飞流直下的瀑布蕴藏着巨大的__机械能__。

( A )

【解析】 从诗句“飞流直下三千尺，疑是银河落九天”中，我们能够体会庐山瀑布的水是从非常高的高处流淌下来的，因此，瀑布具有巨大的机械能。在下落的过程中，瀑布的重力势能转化为了瀑布的动能。

7．在海湾建起堤坝，装上水轮机发电，当涨潮时，海水的__动__能转化为水轮机的__动__能。

【解析】 在海湾建起的堤坝装上水轮机后，不管是涨潮还是退潮，流动的海水都能够推动水轮机转动，从而带动发电机发电。

8．风能的优点是__利用起来比较简单__和__不会污染环境__，主要问题是__不稳定__和__不便于储存__。

【解析】 风能的利用比较简单，不会造成污染，但是风能不稳定，也不便于储存。一般用风力发动机做一些可以间断的工作，单个风力发电机的功率都不大，在风力资源丰富的地区，一般安装几十台到几百台的风力发电机组来供电。

9．矿井中用高速水中喷出的水来粉碎煤炭、矿石，这是因为高速流动的水具有很大的__动__能，也就是具有很大的__能量__。

【解析】 流动的水能对物体做功，高速流动的水具有的能量就更大。

10．空气流动形成风，风能够发电。风力发电机是将风能(气流的动能)转化为电能的装置，其主要部件包括风轮机、齿轮箱、发电机等。风力发电时，风轮机叶片受到风力的推动后转动，从而带动发电机发电。某地的一台风力发电机，其风轮正面迎风，当风速为8 m/s时，每秒钟流向叶片旋转面积的空气质量是7 200 kg，该地的空气密度是1.2 kg/m3。已知空气动能与空气质量成正比，且1 kg空气在不同的速度(v)时的动能(E)如下表所示。

E(J) 2 8 18 32 50 v(m/s) 2 4 6 8 10 (1)当风速为8 m/s时，每秒钟通过叶片旋转面积的空气体积是多少立方米？这样的一台风力发电机在1 h内获得的风能是多少？

(2)当风速为10 m/s时，1 s内流向叶片旋转面积的空气质量是多少千克？若在这种情况下，风力发电机能对外提供5.4×104 J的电能，那么这台风力发电机的风能转化为电能的效率是多少？

(3)科学家认为，理想空气发电厂应建立在海拔4 600 m到10 000 m的空中，其原因是什么？

m7 200 kg

解： (1)V＝＝1.2 kg/m3＝6×103 m3，

ρE风＝32×7 200×3 600 J＝8.294 4×108 J； mv′7 200 kg×10 m/s

(2)m′＝v＝＝9 000 kg，

8 m/sE风＝50×9 000 J＝4.5×105 J，

5.4×104 J

η＝×100%＝5×100%＝12%； 4.5×10 JE风

(3)在海拔4 600 m到10 000 m的空中，风力大而稳定。

E电

类型一 动能和势能

1．如图12－1所示，苹果树上结有甲、乙、丙三个质量相等的苹果，其中苹果的重力势能最大的是( C )

图12－1

A．甲 B．乙 C．丙 D．一样大

【解析】 质量相等时，高度越高，重力势能越大。丙高度最高，所以重力势能最大。

2．下列物体中，既有动能又有势能的是( C ) A．在平地上滚动的足球 B．被运动员举着的杠铃 C．在空中飞行的小鸟 D．被压扁了的皮球

3．质量较大的鸽子与质量较小的燕子在空中飞行，如果它们的动能相等，那么( A )

A．燕子比鸽子飞得快 B．鸽子比燕子飞得快 C．燕子比鸽子飞得高 D．鸽子比燕子飞得高

4．[2016·广东]如图12－2所示是“探究物体动能的大小与哪些因素有关”的实验装置，实验中让钢球从斜面上某个高度由静止沿斜面滚下，在底部与静止在水平面上的木块发生碰撞，木块沿水平向右运动直至停止。

图12－2

(1)实验中是通过观察__木块被推动距离的大小__来判断钢球的动能大小。 (2)让同一钢球从斜面的不同高度由静止开始滚下，目的是探究钢球的动能大小与__速度__的关系。

(3)换用质量不同的钢球从斜面的相同高度由静止开始滚下，目的是探究钢球的动能大小与__质量__的关系。

(4)木块最终会停下来的主要原因是__受到摩擦力的作用__。

(5)如果木块在运动过程中所受的摩擦阻力为0，木块将__永远做匀速直线运动__。

类型二 机械能的转化

5．[2016·安顺]如图12－3所示，光滑轨道MNP固定在竖直平面内，NP段水平。一小球从M点由静止释放运动到P点的过程中，动能、势能的变化情况是( D )

图12－3

A．M到N的过程，势能不变 B．M到N的过程，动能减小 C．N到P的过程，势能增大 D．N到P的过程，动能不变

6．[2016·海南]运动员站在地面用力竖直下抛乒乓球，球碰地后会弹跳到高于原抛球的位置。下列有关说法中正确的是( B ) A．球开始下落时动能为零

B．球弹跳到原抛球位置时仍具有动能 C．球离地后的上升过程中势能转化为动能 D．球在整个运动过程中机械能增加

7．[2016·烟台]如图12－4所示是跳水运动员跳板跳水时的情景，跳板跳水运

动有起跳、腾空、落水几个阶段，若不计空气阻力，从腾空到落水的过程中( C )

图12－4

A．动能增加，机械能增加 B．重力势能减少，机械能减少 C．动能先减少后增大，机械能不变 D．重力势能先减少后增大，机械能不变

【解析】 运动员上升过程中质量不变，速度减小，动能减少；质量不变，高度增大，重力势能增大；达到最高点动能为零。在下降的过程中，质量不变，速度增大，高度减小，动能增大，重力势能减少。在整个过程中，若不计空气阻力，机械能是守恒的，机械能不变。故选C。

8．[2015·莆田]莆田是国家级射箭训练基地，2015年3月份全国射箭冠军赛在我市举行。如图12－5甲所示，拉满的弓箭射出，是弓的__弹性势__能转化为箭的__动__能。手在拉弦的同时感到弦也在拉手，这是由于物体间力的作用是__相互__的。如图乙所示，运动员拉弦的手要戴上“护指”，这是通过增大手的受力面积来__减小__(填“增大”或“减小”)弦对手的压强。

图12－5