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11.3 动能和势能
A 基础过关练
一．填空题（共5小题）
1．如图所示，这是运动员撑竿跳高时的场景。运动员助跑时具有 动能 ，在撑竿起跳时弯曲的撑竿具
有 弹性势能 ，运动员越横杆时，在最高位置速度为 0，此时运动员具有 重力势能 （均选填
“动能”、“重力势能”或“弹性势能”）。
【解析】解：运动员助跑时具有动能，在撑竿起跳时弯曲的撑竿具有弹性势能，在最高位置速度为0，
此时运动员具有重力势能。
故答案为：动能；弹性势能；重力势能。
2．下列物体中只具有动能的是 B ；只具有势能的是 C 、 D ；既具有动能，又具有势能的是
A 、 E （均选填序号）。
A.飞向篮筐的篮球；
B.在平直公路上行驶的汽车；
C.绷紧的橡皮筋；
D.安装在墙上的空调；
E.正在着陆的火星探测器。
【解析】解：A.飞向篮筐的篮球，此时蓝球有高度，也有速度，所以既具有动能，又具有重力势能；
B.在平直公路上行驶的汽车，此时汽车有速度，没有高度，所以只具有动能；
C.绷紧的橡皮筋，橡皮筋发生了弹性形变，有弹性势能，所以只具有势能；
D.安装在墙上的空调，空调有高度，没有速度，所有空调只有重力势能；
E.正在着陆的火星探测器，有高度，也有一定的速度，所以既具有动能，又具有重力势能。
故答案为：B；C、D；A、E。
3．如图是体育课上篮球落地后弹起过程中我们每隔相等时间曝光一次所拍摄的照片。
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由图可知，篮球离开地面上升的过程中，重力势能 变大 ，动能 变小 ，篮球动能的变化量
大于 （选填“大于”、“小于”或“等于”）重力势能的变化量，依据是 篮球要克服空气阻力做
功，部分动能会转化为内能 。
【解析】解：篮球离开地面上升的过程中，质量不变，高度增加、速度减小，因此篮球的重力势能增大，
动能减小；
篮球在上升过程中受到空气阻力的作用，要克服空气阻力做功，部分动能会转化为内能，所以篮球动能
的减小量大于重力势能的增加量。
故答案为：变大；变小；大于；篮球要克服空气阻力做功，部分动能会转化为内能。
4．现代农业利用喷药无人机喷洒农药，安全又高效。如图所示，喷药无人机在农田上方沿水平方向匀速
飞行，同时均匀喷洒农药，此过程中，喷药无人机的动能 变小 ，机械能 变小 。（均填“变大”、
“变小”或“不变”）
【解析】解：
无人机在农田上方沿水平方向匀速飞行，同时均匀喷洒农药，此过程中，飞机的速度和高度均不变，但
质量变小，所以无人机的动能变小，重力势能变小。
由于机械能等于动能与势能之和，故无人机的机械能也变小。
故答案为：变小；变小。
5．如图所示，甲、乙两球在光滑水平面上以相同的速度向左运动，已知 m甲 ＞m乙 ，则 甲 球的动能
大， 乙 球的惯性小。（均选填“甲”或“乙”）
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【解析】解：甲、乙两球在光滑水平面上以相同的速度向左运动，速度相同，由于 m甲 ＞m乙 ，则甲球
的动能大；甲球的质量大，乙球的质量小，则乙球的惯性小。
故答案为：甲；乙。
二、选择题（共5小题）
6．如图所示，载重卡车、电瓶车与自行车，若三种车辆速度相等，则动能最小的是（ ）
A．载重卡车 B．电瓶车 C．自行车 D．一样大
【解析】解：载重卡车、电瓶车与自行车，若三种车辆速度相等，因为自行车的质量最小，则动能最小
的是自行车。故ABD错误，C正确。
故选：C。
7．如图所示，表示甲、乙两辆相同小车的 s﹣t图像，关于这两辆小车的动能，以下判断中正确的是（
）
A．甲、乙两车的动能相等 B．甲车的动能大
C．乙车的动能大 D．缺乏条件，无法判断
【解析】解：由图像知，甲、乙两小车都做匀速直线运动，在相同的时间内 0～5s，甲通过的路程长，
由速度公式v＝ 知甲车的速度大，因为甲、乙两辆相同的小车，速度越大动能越大，所以甲车的动能
最大，故B正确，ACD错误。
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故选：B。
8．两个完全相同的篮球，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．落在乙处的篮球弹性势能小
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
【解析】解：由图可看出，乙的黑色圆斑较大，说明篮球着地时的弹性势能大，而篮球的弹性势能是由
篮球的重力势能转化来的，所以乙处篮球的初始重力势能大，所处的高度大。
故ABD错误，C正确。
故选：C。
9．在2021年东京奥运会铅球比赛中，我国选手巩立姣勇夺冠军。如图是比赛时，巩立姣掷出的铅球运动
的情景，则铅球在图中哪个位置时重力势能最小？（ ）
A．a点 B．b点 C．c点 D．都一样
【解析】解：重力势能大小与质量和高度有关，由图中可知，c点的位置最低，所以，c点的重力势能
最小。故ABD错误，C正确。
故选：C。
10．下列情境没有利用弹性势能的是（ ）
A． 跳板跳水 B．撑杆跳高
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C． 拉弓射箭 D． 雨滴下落
【解析】解：A、跳板跳水时，跳板发生了弹性形变，则跳板具有弹性势能，该情境中利用了弹性势能，
故A不符合题意；
B、撑杆跳高时，撑杆发生了弹性形变，则撑杆具有弹性势能，该情境中利用了弹性势能，故 B不符合
题意；
C、拉弓射箭时，弓发生了弹性形变，则弓具有弹性势能，该情境中利用了弹性势能，故C不符合题意；
D、雨滴下落时，雨滴没有发生弹性形变，不具有弹性势能，故D符合题意。
故选：D。
三、解答题（共1小题）
11．国家规定，电动自行车必须符合“净重不大于40kg，设计时速不大于20km/h”的标准才可以上路。请
你解释对电动自行车进行限速的原因。
【解析】答：物体的动能与物体的质量和速度有关；电动自行车的质量一定时，车速越大，具有的动能
就越多；在刹车时，克服摩擦力做的功也越多，当摩擦力不变时，行驶的路程就越长，所以很难停下来，
容易出现严重的交通事故，故要对电动自行车进行限速规定。
四、实验探究题（共2小题）
12．小明在“探究物体的动能大小跟哪些因素有关”的实验中。
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（1）小明设计了如图1所示的三种方案，你认为将木块放在图 乙 （填“甲”、“乙”或“丙”）
位置最合理。该实验是通过观察 木块移动的距离 来判断小球动能的大小。
（2）图2实验中，探究的是动能与 质量 的关系。让两小球从同一高度由静止释放的目的是 使
小球到达水平面的速度相同 。
（3）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。
（4）为了探究小明又将装置进行了改造成如图3所示，他用质量不同的铁球将弹簧压缩相同程度，撞
击同一木块。观察到木块被撞击后移动的情况是 C 。
A.质量大的铁球将木块推动的距离较远
B.质量小的铁球将木块推动的距离较远
C.质量不同的铁球将木块推动的距离相同
【解析】解：（1）探究“动能的大小与哪些因素有关”时，让小球从某一高度由静止滑下，小球到达
水平面后撞击木块，根据木块移动的距离判定动能的大小，故乙是最合理的；实验中通过观察木块被撞
击后移动的距离来判断动能大小，这是转换法；
（2）由图2可知，小球滚下的高度相同，小球的质量不同，所以探究的是动能与质量的关系；
让两小球从同一高度由静止释放的目的是使小球到达水平面的速度相同；
（3）若水平面绝对光滑且不计空气阻力，小球与木块将一直做匀速直线运动下去，无法比较其距离的
大小，也就无法得出其动能的大小，因此，实验无法得出结论；
（4）用质量不同的铁球将同一弹簧压缩相同程度后由静止释放，撞击同一木块，由于弹簧的压缩程度
相同，则具有的弹性势能相同，转换成的动能相同，所以推动木块移动的距离也相同，故选C。
故答案为：（1）乙；木块移动的距离；（2）质量；使小球到达水平面的速度相同；（3）不能；（4）
C。
13．小雨和小明利用沙子、小桌、重物、透明的箱子进行实验探究。
（1）如图1所示，把小桌放在透明的沙箱中，让重物从高处落下，撞击小桌，观察桌腿陷入沙子的深
度，探究重力势能的大小与哪些因素有关。
①实验探究的是 重物 （填“重物”或“小桌”）的重力势能；
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②通过实验，发现同一个重物从不同高度落下，高度越高，能够对外做功越 多 ，说明它的重力势
能越 大 。
③要进一步探究重力势能与质量的关系，应换用不同的重物，让它们从同一高度落下，观察桌腿陷入
沙子的深度；
（2）上述探究过程中都通过小桌陷入沙子的深度来表示要探究的问题，下列实验中也用到这种研究方
法的是 B （填字母）。
A.测量物体运动的速度
B.探究物质的吸热能力
C.探究串联电路中的电流特点
【解析】解：（1）①实验中，重物从高处落下撞击小桌，通过小桌下陷的深度判定重物重力势能的大
小；
②同一个重物的质量不变，从不同高度落下，高度越高，能够对外做功越多，小桌下陷的深度越大，
说明它的重力势能越大；
（2）上述探究过程中都通过小桌陷入沙子的深度来显示要探究的问题，采用的是转换法；
A.测量物体运动的速度时，采用的是公式法，故A错误；
B.探究物质的吸热能力时，根据温度计升高的示数来显示吸热能力的大小，采用的是转换法，故B正确；
C.探究串联电路中的电流特点，采用的是科学探究法，故C错误；
故选B。
故答案为：（1）①重物；②多；大； （2）B。
B 能力提升练
一、填空题（共3小题）
1．如图所示是玩弹弓的情景。经验表明，橡皮筋拉得越长，同样的“子弹”射得越 远 ，这说明橡皮
筋的弹性势能与物体发生 形变程度 大小有关；若橡皮筋被拉的长度相同，所用“子弹”的质量不同，
则发现射出时的速度也 不相同 （选填“相同”或“不相同”）。在此过程中，橡皮筋对“子弹”做
的功 相同 （选填“相同”或“不相同”）。
【解析】解：（1）橡皮筋弹性势能的大小可以通过子弹射出的距离来表示；橡皮筋拉得越长，同样的
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“子弹”射得越远，则橡皮筋的弹性势能越大；这说明橡皮筋的弹性势能与形变程度有关。
（2）当“子弹”射出时，“子弹”具有的动能是橡皮筋的弹性势能转化来的，橡皮筋被拉的长度相同
说明橡皮筋的弹性势能相同，转化成子弹的动能也相同；因为动能的影响因素是质量和速度，所以，在
动能相同时，所用“子弹”的质量不同，其射出时的速度也会不同；
（3）橡皮筋被拉的长度相同，所以具有的弹性势能相同，对子弹的做功相同。
故答案为：远；形变程度；不相同；相同。
2．撑杆跳高运动员在比赛时从助跑到翻越横杆时的情景如图所示，仿照示例，写出其中涉及到的两个不
同的物理知识。
示例：运动员起跳前要助跑﹣﹣增大自身的动能
（1） 杆弯曲﹣﹣说明力能改变物体的形状 ；
（2） 运动员加速下落﹣﹣重力势能转化为动能 。
【解析】解：
（1）由图可知，运动员在起跳的过程中，用力撑杆时，杆弯曲了，这说明力能改变物体的形状；
（2）运动员翻越横杆后加速下落，重力势能减小，动能增大，即重力势能转化为动能。
故答案为：（1）杆弯曲﹣﹣说明力能改变物体的形状；
（2）运动员加速下落﹣﹣重力势能转化为动能。
3．如图所示，从能量的角度看，当跳水运动员从高处落下，与跳板接触的过程中，跳板发生 弹性形变
而获得 弹性势 能。从力的角度看，跳水运动员下落到跳板时，将跳板压弯，说明力能 改变物体的
形状 ；当跳板将运动员弹起时，说明力能 改变物体的运动状态 。
【解析】解：当跳水运动员从高处落下，与跳板接触的过程中，跳板发生弹性形变而获得弹性势能；
跳水运动员下落到跳板时，将跳板压弯，说明力能改变物体的形状；
当跳板将运动员弹起时，说明力能改变物体的运动状态。
故答案为：弹性形变；弹性势；改变物体的形状；改变物体的运动状态。
二、选择题（共3小题）
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4．8月8日凌晨，甘肃省舟曲县因强降雨引发滑坡泥石流，堵塞嘉陵江上游支流白龙江形成堰塞湖，造成
重大人员伤亡，电力、交通、通讯中断。对此，下列说法中正确的是（ ）
A．泥石流只具有动能
B．泥石流只具有重力势能
C．泥石流具有做功的本领
D．泥石流从山顶到山下的过程中，动能转化为势能
【解析】解：泥石流既具有动能又具有重力势能，故能对外做功；泥石流从山顶到山下的过程中，势能
转化为动能。
故选：C。
（多选）5．一个小球从A点由静止开始下落，速度越来越大，相继经过B、C两点，如图所示若A、B两
点间的距离等于B、C两点间的距离，则下列说法中正确的是（ ）
A．小球在下落过程中动能不变
B．小球在C点的重力势能小于在B点的重力势能
C．小球从A点运动到C点的过程中，重力做了功
D．小球所受的重力在AB段做功的功率小于在BC段做功的功率
【解析】解：A、小球从A点由静止开始下落，质量不变，速度越来越大，其动能不断变大，故A错误；
B、小球的质量不变，C点的高度小于在B点的高度，故小球在C点的重力势能小于在B点的重力势能，
故B正确；
C、小球从A点运动到C点的过程中，受到重力的作用，且沿重力的方向运动了一段距离，所以重力做
了功，故C正确；
D、由题意知，小球在AB段的平均速度小于在BC段的平均速度，AB和BC的距离相等，所以在BC
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段所用的时间小于在AB段所用时间，且在AB段和BC段重力做功相同，根据P＝ 可知，小球所受的
重力在AB段做功的功率小于在BC段做功的功率，故D正确。
故选：BCD。
（多选）6．如图所示是在第六届中国航天日活动中展示的嫦娥五号返回器及降落伞，嫦娥五号携带采集
的月壤返回地球，成功着陆。下列关于嫦娥五号返回时在减速下降过程中的说法正确的是（ ）
A．动能减小，势能减小
B．动能增加，势能减小
C．返回器受到的重力与降落伞对其的拉力是一对平衡力
D．返回器中携带的月壤的惯性不变
【解析】解：嫦娥五号返回器在减速、着陆的过程中，质量不变，速度变小，动能变小，高度变低，重
力势能减小；
返回器受到的重力与降落伞对其的拉力的作用，由于返回器的运动状态发生了变化，所以这两个力不是
一对平衡力；
惯性大小只与质量有关，质量不变，惯性不变，故AD正确。
故选：AD。
三．实验探究题（共2小题）
7．如图所示，在“探究物体的动能跟哪些因素有关”的实验中，将不同金属球从斜面的某一高度由静止
开始滚下，推动同一小木块向前移动一段距离s后停下，完成甲、乙、丙所示的三次实验。
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（1）金属球在滚下斜面的过程中，它的 重力势能 能转化为动能。
（2）做了甲、乙、丙三次实验：让不同金属球从斜面的某一高度由静止开始滚下，碰到水平面上的物
块，将物块撞出一段距离。物块被撞击得越远，说明金属球到达水平面时的动能就越 大 ；这种比
较动能大小的研究方法是 转换法 。
（3）要探究动能与速度的关系应选用 甲、丙 图，结论是 物体质量一定时，速度越大，物
体的动能越大 。
（4）甲，乙两图中让不同质量的两个小球从同一高度滚下的目的是小球在水平面 初速度相同 ，
结论是 物体速度一定时，质量越大，物体的动能越大 。
（5）如图丁所示是交通管理部门对不同车型设定的最高速度，由“十次车祸九次快”、“安全驾驶莫
超载”可知事故的原因是超载或超速。用甲、丙两图的实验现象所得到的结论，可以解释汽车 超速
（选填“超载”或“超速”）行驶时危险性大的原因。
【解析】解：（1）金属球从斜面滚下过程中，质量不变，高度减小，故重力势能减小，同时速度变大
动能增加，所以是将重力势能转化为动能的过程；
（2）实验中让不同金属球从斜面的某一高度由静止开始滚下，碰到水平面上的物块，将物块撞出一段
距离。物块被撞击得越远，说明金属球到达水平面时的动能就越大，其动能大小是通过小木块被推动的
距离s大小来反映的，这种比较动能大小的研究方法是转换法；
（3）（5）分析比较甲和丙两组实验可得，物体的质量相同，而下滑的高度不同，甲图中下滑的高度大，
运动到水平时速度大，推动木块滑行的距离大，故物体质量相同时，速度越大，动能越大，故可以解释
汽车超速行驶时危险性大的原因；
（4）分析比较甲和乙两组实验可得，物体的下滑的高度相同，运动到水平面的速度相同，而质量不同
甲图中小球的质量大，推动木块滑行的距离大，故物体速度相同时，质量越大，动能越大。
故答案为：（1）重力势能；（2）大转换法（3）甲、丙；物体质量一定时，速度越大，物体的动能越
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大；（4）初速度相同；物体速度一定时，质量越大，物体的动能越大；（5）超速。
8．在探究“弹性势能的大小跟哪些因素有关”时，小明提出了如下猜想：
猜想一：弹性势能的大小与弹簧被压缩的程度有关；
猜想二：弹性势能的大小与弹簧的材料有关；
猜想三：弹性势能的大小与弹簧的长度有关；
猜想四：弹性势能的大小与弹簧的粗细有关。
（1）为验证猜想一，他设计了如图所示的实验，实验时将同一弹簧压缩 不同 （相同/不同）的长
度（弹簧被压缩后未超过其弹性限度），将小球置于弹簧的右端，松开后小球碰到同一位置的相同木块
上，分析比较 木块被推动距离的远近 ，从而比较弹性势能的大小。
（2）为验证猜想二，需选用 长度和粗细相同，材料不同 的两根弹簧，实验时将两根弹簧压缩
相同 （相同/不同）的长度，将小球置于弹簧的右端，松开后小球碰到同一位置的相同木块上，对数
据进行比较分析时，若 木块被推动的距离不相等 ，说明弹性势能的大小与弹簧的材料有关。
（3）若水平面绝对光滑，本实验将 不能 （能/不能）达到探究目的，原因是 水平面绝对光滑，
木块就会做匀速直线运动，无法比较木块移动距离的远近 。
【解析】解：（1）此题要改变弹簧的弹性形变大小，因此要将同一个弹簧压缩不同的长度；运用转换
法，观察木块被推动距离的远近来比较弹性势能的大小；
（2）为验证猜想二，需选用长度和粗细相同，材料不同的两根弹簧，实验时将两根弹簧压缩相同的长
度，将小球置于弹簧的右端，松开后小球碰到同一位置的相同木块上，对数据进行比较分析时，若木块
被推动的距离不相等，说明弹性势能的大小与弹簧的材料有关；
（3）若水平面绝对光滑，木块就会做匀速直线运动，无法比较木块移动距离的远近，达不到探究目的。
故答案为：（1）不同；木块被推动距离的远近；（2）长度和粗细相同，材料不同；相同；木块被推动
的距离不相等；（3）不能；水平面绝对光滑，木块就会做匀速直线运动，无法比较木块移动距离的远
近。
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