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九年级物理上册第十一章机械功与机械能单元测试
考试时间：90分钟；命题人：物理教研组
考生注意：
1、本卷分第I卷（选择题）和第Ⅱ卷（非选择题）两部分，满分100分，考试时间90分钟
2、答卷前，考生务必用0.5毫米黑色签字笔将自己的姓名、班级填写在试卷规定位置上
3、答案必须写在试卷各个题目指定区域内相应的位置，如需改动，先划掉原来的答案，然后再写上新的答案；不准使用涂改液、胶带纸、修正带，不按以上要求作答的答案无效。
第I卷（选择题 20分）
一、单选题（10小题，每小题2分，共计20分）
1、由于热胀冷缩，户外的导线在夏天会变得松弛，冬天又拉得很紧。某些地方用如图所示的滑轮组来控制导线的松紧程度。某次导线对滑轮N的拉力为F，配重水泥块（重为G）被匀速拉升的高度为h（不考虑滑轮自重，绳重和绳与滑轮之间的摩擦）。下列说法中正确的是（ ）
A．M是动滑轮
B．拉力F=2G
C．拉力F做的功为3Fh
D．拉力F移动的速度与配重G上升的速度相同
2、如图所示，工人利用滑轮组将质量为57kg的建筑材料匀速提升，绳子自由端移动的速度为0.4m/s，动滑轮的质量为3kg，忽略绳重和摩擦，则（ ）
A．经过10s建筑材料被提升4m B．工人对绳子的拉力为300N
C．经过10s工人做的有用功为2280J D．此过程中该滑轮组的机械效率为90%
3、高空坠物危害大，就算一个苹果从十层高楼自由落下都可能把汽车玻璃砸烂。下列说法正确的是（ ）
A．运动的苹果具有动能 B．高空的苹果没有重力势能
C．下落过程中苹果的动能减小 D．下落过程中苹果的重力势能增大
4、2021年4月，中国女足通过奋勇拼搏，晋级奥运会。如图是足球落地后又弹起的示意图分析可知，足球
（ ）
A．在B点时受力平衡
B．在A、D两点动能可能相等
C．在C点时，若所受力全部消失，其运动状态将不断改变
D．在运动过程中，只存在动能和势能的相互转化
5、仅用8天就建成的武汉火神山医院，彰显的不仅是中国速度，更是战胜疫情的坚强决心。如图所示，为了在最短的时间完成地面基础建设，上百台挖掘机同时工作，其目的是增大所有挖掘机总的（ ）
A．机械效率 B．功率 C．功 D．有用功
6、如图，在2022年北京冬奥会开幕式上，质量约为的奥运五环缓缓升起。若将升起过程看成匀速直线运动，则该过程中奥运五环的（ ）
A．重力势能不变 B．动能增大
C．机械能不变 D．机械能增大
7、2022年2月8日，谷爱凌摘得冬奥会自由式滑雪大跳台金牌的比赛场景如图所示。图中的运动员从低处向高处跃起后下落的过程中，下列说法正确的是（ ）
A．运动员从低处运动到高处时，动能不断增加
B．运动员从高处运动到低处时，动能转化为重力势能
C．运动员运动到最高点时重力势能最大
D．运动员运动到最高点时不具有惯性
8、下列有关机械做功、功率、机械效率的说法，正确的是（ ）
A．效率越高的机械，功率越大 B．做功越多的机械，功率越大
C．做有用功越多的机械，效率越高 D．功率越大的机械，做功越快
9、一端封闭的两个完全相同的玻璃管（如图所示）甲中装水乙中装食用油。两个完全相同的金属小球从O处静止释放，下落到P处，小球在食用油中下落的时间更长。比较两小球从O处到P处的下落情况，则小球（ ）
A．重力势能变化量不相同 B．获得的动能相同
C．在食用油中重力做功慢 D．机械能不变
10、2020年11月，我国用“长征五号”遥五运载火箭成功发射“增娥五号”。如图所示为“娣娥五号”绕月球做椭圆轨迹飞行的示意图，此时在大气层外运行，不受空气阻力。下列说法正确的是（ ）
A．“嫦嫦五号”从远月点运行到近月点，势能减小，动能增大
B．“嫦嫦五号”从远月点运行到近月点，势能增大，动能减小
C．“嫦嫦五号”从近月点运行到远月点，势能增大，动能增大
D．“嫦嫦五号”从近月点运行到远月点，动能减小，机械能不守恒
第Ⅱ卷（非选择题 80分）
二、填空题（5小题，每小题4分，共计20分）
1、如图所示，有一斜面长L=4m，高h=2.5m。刘利同学用平行于斜面向上F=150N的拉力，将200N重的物体从底端匀速拉到斜面顶端。那么刘利同学对物体做的总功为___________J；物体沿斜面匀速向上运动时所受的摩擦阻力为___________N。
2、如图所示，现在很多地方设有轮椅专用通道，为残疾人通行提供方便。它实际上就是简单机械中的 ______（选填“杠杆”、“滑轮”或“斜面”）；属于 ______（选填“省力”、“费力”或“省功”）机械。
3、如图所示，一位同学用120N的拉力将30kg的物体匀速吊起，则滑轮组的机械效率为_________。若他用2min将物体提高10m，拉力的功率是__________W。（g=10N/kg）
4、如图甲所示，滑轮组在竖直向上的拉力F作用下，将重为105N的物体匀速提起，在5s时间内绳子自由端移动的距离为s=3m。图乙是滑轮组工作时的拉力F与绳自由端移动距离s的关系图，若绳重和摩擦力不计，则动滑轮为______N，图乙中阴影部分的面积表示的物理量是______，该滑轮组提升此重物时的机械效率为______。
5、如图所示，工人师傅用沿斜面向上1000 N的推力。将重为2000 N的物体从斜面底端匀速推至斜面顶端。已知斜面长4m、高1.5m，则此过程中的有用功为______J ，斜面的机械效率为______。使用斜面可以______ （选填“省力”或“省功”）。
三、计算题（5小题，每小题8分，共计40分）
1、工人师傅用如图所示的装置把质量为60 kg物体以0.1m/s的速度匀速提升20s。已知拉力F的大小为400N，在此过程中不计绳重和摩擦，g取10N/kg。求：
（1）绳子自由端移动的距离；
（2）工人师傅匀速拉动绳子的功率；
（3）滑轮组的机械效率。
2、如图所示，是“江淮牌”某型号新能源汽车，其总重量为1.46×104N，汽车以72km/h的速度沿水平路而匀速直线行驶时，受到的阻力为其总重量的10%，每个轮胎与路而的接触而积为5dm2，求：
（1）汽车静止时对水平路面的压强大小；
（2）汽车以72km/h的速度沿水平路面匀速直线行驶时，其牵引力做功的功率大小。
3、大明驾驶额定功率为100kW，质量为3t的某小型载重汽车，把装在车上的6t砂石运送到山顶上的施工现场，若g取10N/kg。请完成以下问题：
（1）汽车先以20kW的功率在平直公路上匀速行驶了10min，速度为10m/s。该过程汽车受到的阻力为多少？
（2）然后汽车从山坡底沿如图所示的山路，又以额定功率行驶了2min，将砂石运送到50m高的坡顶。该过程汽车运送砂石所做的有用功为多少？
（3）汽车以额定功率从坡底向坡顶运送砂石时的机械效率是多少？
4、一辆汽车以恒定的功率在平直的公路上做直线运动，其v-t图象如图所示，在第10s时速度达到20m/s，通过的路程为120m。求：
（1）在010s内汽车的平均速度；
（2）设汽车在行驶过程中所受阻力不变，大小为f＝4000N，那么在1020s内汽车发动机产生的牵引力所做的功是多少焦耳？
5、将重为20N的重物用图示滑轮组匀速提升3m，所用拉力F=8N。不计轮与轴间的摩擦及绳重。求：
（1）该过程中的有用功；
（2）滑轮组的机械效率；
（3）动滑轮的重力。
四、实验探究（2小题，每小题10分，共计20分）
1、小明在“探究物体的动能大小跟哪些因素有关”的实验中，选用质量不同的两个钢球m和M（M的质量大于m），分别从不同的高度h和H（H>h）由静止开始滚下，观察木块B被撞击后移动的距离，实验过程如图所示：
（1）该实验中物体的动能是指___________（选填“钢球”或“木块”）的动能；实验中观察到木块B移动的距离越长，则说明钢球对木块___________越多，动能就越大。
（2）比较___________两图进行的实验，可以探究小球的动能与速度的关系，并由此得出结论：当物体质量相同时，速度越大，动能越大。
（3）图乙和图丙换用质量不同的钢球从斜面的相同高度由静止开始滚下，目的是控制___________相同，探究钢球的动能大小与___________的关系。
（4）小明根据甲、丙两图可得出结论：物体的动能大小与质量有关，他的结论是否正确？___________（选填“正确”或“错误”）
（5）木块在水平面上滑动时，受到水平面的摩擦力___________（选填“变大”、“变小”或“不变”），克服摩擦力做功的功率___________（选填“变大”、“变小”或“不变”）。
（6）研究超载带来的危害时，选择甲、乙、丙三次实验中的___________两次进行比较；
2、某同学用如图所示的实验装置测量滑轮组的机械效率，相关数据记录在表中。
实验次数
钩码重G/N
钩码上升的高度h/m
绳端的拉力F/N
绳端移动的距离s/m
机械效率
1
4
0.10
1.8
0.3
2
6
0.10
2.5
0.3
3
6
0.15
2.5
（1）实验中，使用滑轮组提升重物时，应竖直向上_____拉动弹簧测力计；
（2）第二次实验中，2s内钩码上升的高度为0.1m，则它运动的速度为_____m/s；
（3）第三次实验中，绳端移动的距离为_____m；
（4）分析比较第一、二两次实验数据，有用功_____,滑轮组的机械效率η1_____η2（两空均选填“＞”“＝”“＜”）．由此可知，可采用_____的方法来提高滑轮组的机械效率。
-参考答案-
一、单选题
1、B
【详解】
A．在拉力F的作用下，N会随着拉力一起移动，M不动，所以M是定滑轮，N是动滑轮，故A错误；
B．由于N是动滑轮，且n=2，不考虑滑轮自重，绳重和绳与滑轮之间的摩擦，拉力为
F=2G
故B正确；
C．拉力F做的功为
故C错误；
D．配重G上升的速度是拉力F移动的速度的2倍，故D错误。
故选B。
2、B
【详解】
A．两根绳子分担动滑轮重，故建筑材料移动的速度为
经过10s建筑材料被提升
故A错误；
B．工人对绳子的拉力为
故B正确；
C．经过10s工人做的有用功为
故C错误；
D．此过程中该滑轮组的机械效率为
故D错误。
故选B。
3、A
【详解】
A．物体由于运动而具有的能叫做动能，所以运动的苹果具有动能，故A正确；
B．物体由于处在一定高度并受到重力而具有的能叫做重力势能，高空的苹果具有重力势能，故B错误；
CD．苹果下落过程中质量不变，速度越来越快，所以动能增大，高度降低，所以重力势能减小，故CD错误。
故选A。
4、B
【详解】
A．B点只受重力，不平衡，故A不符合题意；
B．运动过程中有空气阻力，所以AD速度可能相同，动能可能相同，故B符合题意；
C．在C点时，若所受力全部消失，其运动状态将不变，故C不符合题意；
D．在运动过程中，机械能不守恒，不可能只存在动能和势能的相互转化，故D不符合题意。
故选B。
5、B
【详解】
建成一所医院所做的有用功是相同的，为了减小做功的时间（缩短工期），根据P=可知，需要增大挖掘机的功率，所以，上百台挖掘机同时工作，其目的是增大所有挖掘机总的功率，故B正确，ACD错误。
故选B。
6、D
【详解】
A．重力势能与物体的质量和高度有关，被提升的过程中，质量不变，高度增大，所以重力势能增大，故A不符合题意；
B．动能与物体的质量和速度有关，物体匀速提升，质量不变，速度不变，所以动能不变，故B不符合题意；
CD．物体动能不变，重力势能增大，所以机械能增大，故C不符合题意，D符合题意；
故选D。
7、C
【详解】
A．运动员从低处运动到高处时，质量不变，速度变小，动能不断减小，故A错误；
B．运动员从高处运动到低处时，运动员在重力的方向上通过了距离，重力做功，重力势能转化为动能，故B错误；
C．运动员运动到最高点时，质量不变，高度最高，重力势能最大，故C正确；
D．一切物体都有惯性，运动员的惯性运动员运动到最高点时，其运动状态时刻发生变化，但仍具有惯性，故D错误。
故选C。
8、D
【详解】
A．功率指做功的快慢，取决于做功的多少和做这些功所用的时间；效率是有用功与总功之比。两者没有必然的联系，故A错误；
B．功率是由做功的多少和做这些功所用的时间共同决定的，做功多的机械，功率不一定大，故B错误；
C．效率的高低取决于有用功占总功的比例，做有用功多的机械，效率不一定高，故C错误；
D．功率就是表示机械做功的快慢，功率越大，表示机械做功越快，故D正确。
故选D。
9、C
【详解】
A．重力做功为W=Gh，所以重力做功相同，重力势能变化量相同，故A错误；
B．获得的动能不同，在煤油中阻力更大，动能小，故B错误；
C．根据可知，在水和食用油中重力做功相等，食用油中时间长，重力做功慢，故C选项正确；
D．由于液体有阻力，机械能会减小，故D错误。
故选C。
10、A
【详解】
AB．“嫦嫦五号”从远月点运行到近月点，速度增大，动能增大，高度减小，重力势能减小，故A正确，B错误；
CD．“嫦嫦五号”从近月点运行到远月点，速度变小，动能减小，高度增大，重力势能增大，太空中没有空气，则机械能守恒，故CD错误。
故选A。
二、填空题
1、 600 25
【详解】
[1]刘利同学对物体做的总功为
[2] 刘利同学对物体做的有用功为
刘利克服摩擦力做的功就是物体被匀速拉到斜面顶端所做的额外功，额外功
物体沿斜面匀速向上运动时所受的摩擦阻力
2、 斜面 省力
【详解】
[1]轮椅专用通道是一条与水平面成一定角度的倾斜平面，这样的倾斜平面利用的就是斜面，可以省力。
[2]根据功的原理可知，使用斜面时要费距离，但同时省了力，故斜面属于省力机械。
3、 83.3% 30
【详解】
[1]由图可知，承担物重的绳子股数n=3，则s=3h。物体的重力
G=mg=30kg×10N/kg=300N
滑轮组的机械效率
[2]拉力做的总功
W=Fs=F×3h=120N×3×10m=3600J
拉力的功率
4、 45 功 70%
【详解】
[1]物体在5s内的移动距离s=3m，连接动滑轮的绳子段数n=3，则物体及动滑轮移动的距离
绳重和摩擦力不计，物体被匀速提起，则可列出
得出动滑轮受重力
[2]图乙中的阴影面积为Fs，而功W=Fs，故图乙中阴影部分的面积表示的物理量是功。
[3]机械效率是机械做的有用功和无用功之比，则该滑轮组提升重物时的机械效率
5、 3×103 75 % 省力
【详解】
[1]斜面作为简单机械使用时，有用功等于克服物体重力做的功，因此
[2]总功等于推力做的功，因此
所以，机械效率为
[3]任何机械都不能省功，反而会需要做额外功。使用斜面的时候，推力比重力小，因此可以省力。
三、计算题
1、（1）4m；（2）80W；（3）75%
【详解】
解：（1）从图中可知，提升重物绳子的股数为n=2，绳子自由端移动的距离
s=nvt=2×0.1m/s×20s=4m
（2）拉力F功率
（3）滑轮组的机械效率
答：（1）绳子自由端移动的距离为4m；
（2）工人师傅匀速拉动绳子的功率为80W；
（3）滑轮组的机械效率为75%。
2、（1）7.3×105Pa；（2）2.92×104W
【详解】
解：（1）由题意可知，汽车总重力G=1.46×104N，每个轮胎与路而的接触而积为5dm2，汽车共有四个轮胎，即总受力面积为
汽车静止时，根据二力平衡，汽车对水平面的压力
则汽车静止时对水平路面的压强为
（2）汽车速度为v=72km/h=20m/s，受到的阻力为其总重量的10%，则受到的阻力
当汽车沿水平路而匀速直线行驶时，根据二力平衡条件可知，牵引力
则牵引力做功的功率为
答：（1）汽车静止时对水平路面的压强大小为7.3×105Pa；
（2）汽车以72km/h的速度沿水平路面匀速直线行驶时，其牵引力做功的功率大小为2.92×104W。
3、（1）2×103N；（2）3×106J；（3）25%
【详解】
解：（1）汽车在平直公路上匀速行驶时，所受牵引力和阻力是一对平衡力，大小相等，即F牵=f阻，由P=F牵v 可知，所受牵引力
故汽车受到的阻力为
f阻=F牵=2×103N
（2）汽车将6t 砂石运送到50m高的坡顶，该过程汽车运送砂石所做的有用功为
W有=Gh=mgh=6×103kg×10N/kg×50m=3×106J
（3）汽车以额定功率运行2min，发动机所做的总功为
W总=P额t=100×103W×2×60s=1.2×107J
汽车以额定功率从坡底向坡顶运送砂石时的机械效率为
答：（1）该过程汽车受到的阻力为2×103N；
（2）该过程汽车运送砂石所做的有用功为3×106J；
（3）汽车以额定功率从坡底向坡顶运送砂石时的机械效率是25%。
4、（1）12m/s；（2）8×105 J
【详解】
解：（1）根据题意知，汽车在10s内通过的路程是120m，所以，由知道，在0～10 s内汽车的平均速度
（2）由图象知道，10～20 s内汽车做匀速直线运动，速度是v′＝20 m/s，所以，在10～20 s内汽车通过的路程
s ′ ＝v ′ t ′ ＝20 m/s×(20s －10s) ＝200 m
由平衡条件知道，此时汽车受到的牵引力等于阻力，即
F ＝f ＝4000N
所以，在10～20 s内牵引力所做的功
W=Fs′＝4000N × 200m ＝8×105J
答：（1）在0～10s内汽车的平均速度是12m/s；
（2）在10～20s内汽车发动机产生的牵引力所做的功是8×105J。
5、（1）60J；（2）83.3%；（3）4N
【详解】
解：（1）该过程中的有用功
（2）由图知，承重绳子股数
拉力做的总功
滑轮组的机械效率
（3）不计轮轴间摩擦及绳重时，拉力
所以动滑轮的重力
答：（1）该过程中的有用功60J；
（2）滑轮组的机械效率83.3%；
（3）动滑轮的重力4N。
四、实验探究
1、 钢球 做功 甲、乙 速度 质量 错误 不变 变小 甲、乙
【详解】
（1）[1][2]由题意可知实验中物体的动能是指钢球的动能；实验中运用转换法通过钢球对木块B做功的多少来体现钢球动能的大小，木块移动距离越远说明钢球对木块做功越多，钢球动能就越大。
（2）[3]根据控制变量法要探究小球的动能与速度的关系应该控制小球的质量相同，所以可比较甲、乙两图进行的实验，并由此得出结论：当物体质量相同时，速度越大，动能越大。
（3）[4][5]钢球从斜面的相同高度滚下这样小球到达水平面时的速度相同，故图乙和图丙中目的是控制速度相同，探究钢球的动能大小与质量的关系。
（4）[6]根据甲、丙两图可得出结论：物体的动能大小与质量有关，结论是错误的， 因为他没有控制小球速度相同。
（5）[7][8]木块在水平面上滑动时，受到水平面的摩擦力是滑动摩擦力，与压力大小和接触面粗糙程度有关，二者不变，滑动摩擦力不变；滑动摩擦力不变，速度减小，木根据克服摩擦力做功的功率P=Fv,知，木块在水平面上滑动时，克服摩擦力做功的功率变小。
（6）[9]超载时是指质量一定速度变大，故应选择三次实验中的甲、乙两次进行比较。
2、 匀速 0.05 0.45 < < 增加被提升的物重
【详解】
（1）[1]实验中，为准确测出拉力的大，使用滑轮组提升重物时，应竖直向上匀速拉动弹簧测力计，此时绳子对动滑轮向上的拉力与动滑轮受到的向下的力是一对平衡力。
（2）[2]钩码运动的速度为
（3） [3]由图知，滑轮组由三段绳子承担物重，所以
（4）[4]由W有=Gh可得1、2两次实验的有用功
比较1、2两次实验数据，有用功
[5]滑轮组的机械效率
滑轮组的机械效率η1<η2。
[6]滑轮组的机械效率η1<η2，由此可知，只增加被提升的物重滑轮组的机械效率将变大。
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