A、小明同学站在匀速上行的自动扶梯上由一楼升到二楼，他与地面之间的位置发生了变化，应该是运动的．故本选项错误；

B、小明同学站在匀速上行的自动扶梯上由一楼升到二楼的过程中，质量不变，速度不变，所以动能不变．故本选项错误；

C、小明同学站在匀速上行的自动扶梯上由一楼升到二楼的过程中，动能不变，但高度上升，重力势能增大，所以机械能增大．故本选项正确；

D、小明同学站在匀速上行的自动扶梯上由一楼升到二楼的过程中，自动扶梯是把电能转化为机械能．故本选项错误．

故选C．