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九年级物理上册第十一章机械功与机械能难点解析
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、在测量滑轮组机械效率的活动中，装置如图所示，欲使所测机械效率提高，下列措施可行的是（ ）
A．转轴加润滑油 B．增加提升高度 C．增大提升速度 D．减小物体质量
2、如图所示，用两滑轮采用不同的绕绳方法，将同一重物匀速提升相同的高度（不计绳重和摩擦），下列说法中正确的是（ ）
A．F1＞F2，F1移动距离多 B．F1＜F2，F2移动距离多
C．F1所做的额外功多 D．两装置的机械效率相同
3、2022年北京冬奥会，山西运动员苏翊鸣在男子单板滑雪大跳台比赛中夺得金牌。如图所示，是他在比赛中的情景。下列对他加速下滑过程分析正确的是（ ）
A．运动状态始终保持不变 B．相对于地面他是静止的
C．高度下降重力势能减小 D．受到惯性作用持续下滑
4、2022年5月14日，一架国产C919大飞机（如图所示）从浦东机场起飞，经过3个多小时的飞行后安全降落，这标志着即将交付的首架C919大飞机首飞试验成功。下列说法正确的是（ ）
A．飞机在升空过程中，飞行员的重力势能逐渐增大
B．飞机从起飞到安全降落的整个过程中，飞行员的动能一直保持不变
C．飞机从起飞到安全降落的整个过程中，飞机的机械能一直保持不变
D．飞机降落后，在水平道上滑行过程中，飞机的动能转化为重力势能
5、在2022年北京冬奥会自由式滑雪比赛中，我国运动员谷爱凌获得冠军，她在雪道上自由下滑的过程中，如果不计雪道阻力和空气阻力，下列说法中正确的是（ ）
A．动能不变，重力势能不变，机械能不变
B．动能增大，重力势能增大，机械能不变
C．动能增大，重力势能减少，机械能不变
D．动能减少，重力势能减少，机械能减少
6、2021年泸州市中考体育考试增加了排球垫球项目，方法是用手臂将排球垫向墙壁，反弹回来后又重复垫球，如图所示为垫球过程示意图。下列说法中正确的是（ ）
A．垫排球时，排球离开手臂上升过程中，手臂依然在对排球做功
B．排球从墙壁弹回手臂过程中，重力势能越来越大
C．排球撞击墙壁后反弹回来，说明力可以改变物体的运动状态
D．手臂垫球时，手对球的力大于球对手的力
7、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
8、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
9、在体育课上，小康用胳膊将排球向上垫起后，排球上升过程中运动得越来越慢。下列说法中正确的是（ ）
A．排球在脱离胳膊后能继续上升，是由于排球所受的重力小于排球的惯性
B．排球在脱离胳膊后的上升过程中，受到方向向上的力
C．排球在脱离胳膊后的上升过程中，重力势能逐渐减小
D．排球在脱离胳膊后的上升过程中，动能逐渐减小
10、如图所示，摩天轮匀速转动时，带动“观光屋”匀速转动，下列说法正确的是（ ）
A．观光屋上升时重力势能增加、动能减小
B．观光屋上升到最高点，如果所有外力突然消失，观光屋继续做圆周运动
C．由于是匀速圆周运动，观光屋内的人运动状态不变
D．摩天轮静止时，缆绳对观光屋的拉力和观光屋的总重力为一对平衡力
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，明明同学用20牛的水平推力推动重为200牛的超市购物车，购物车在20秒内沿水平方向前进了10米，松手后购物车继续滑行1米，在整个过程中推力做功为______焦，重力做功为_____焦。
2、用图示的滑轮组将重为的物体竖直向上匀速提升，拉力F的大小为，则该滑轮组的机械效率为______。
3、如图所示，在整修寺庙的过程中，甲和尚用较大的力将一捆木料匀速提到3米高的庙墙上，乙和尚用较小的力将一篮瓦片匀速提到了8米高的房檐上。根据以上情景，小明和小红就甲、乙两个和尚所做功的多少进行了讨论。
小明的观点是：“甲和尚做功多，因为他用的力大”。
小红的观点是：“乙和尚做的功多，因为他提起的距离大”。
你认为小明的观点______，小红的观点______（选填“正确”或“错误”）；
根据现有条件，______（选填“能”或“不能”）准确比较两个和尚做功的多少。
4、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”）。
5、如图所示，一木块沿固定光滑斜面下滑，木块（不计大小）的重力为，所受支持力为，则木块由斜面顶端滑到底端的过程中，重力做功为______，支持力做功为______。
三、计算题（5小题，每小题8分，共计40分）
1、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。
2、为响应国家提出的“节能减排，低碳生活”的号召。质量为60kg的小明同学每天坚持骑自行车上学，他所骑自行车质量为15kg，轮胎与水平地面的总接触面积为30cm2，在水平路面上匀速骑行时所受阻力为总重力的0.02倍（g取10N/kg）。求：
（1）小明和自行车的总重力；
（2）他骑行时自行车对地面的压强；
（3）若他在水平路面上5min内匀速骑行了1500m，则他骑行时的功率是多大。
3、木块在大小为20牛的水平拉力作用下，10秒内沿水平地面前进5米，求此过程中拉力做的功W及功率P。
4、如图是我国企业自主研发的新型电动汽车，表格中是该车的一些技术参数。在某次行驶测试中，该车以108km/h的速度沿平直公路行驶时，电动机恰好以最大电功率运转。汽车轮胎与地面接触的总面积为0.07m2，汽车受到的阻力恒为它对地面压力的0.1倍。（g取10N/kg）求：
（1）该车静止在水平地面上时对地面的压强；
（2）该车以最大功率行驶，最多能行驶多少千米；
（3）电动机将电能转化为机械能的效率是多少。
整车总质量
1400kg
电动机最大电功率
70kW
最大续航里程
300km
电池容量（电能）
5、一辆质量为2t的四轮新能源汽车，每个车轮与地面的接触面积为50cm2，在平直公路上以额定功率80kW从静止开始运动，经15s运动了200m，恰好达到最大速度，接着匀速运动25s后，关闭发动机，滑行100m停下，其图像如图所示，已知汽车在运动过程中受到的阻力为车重的0.2倍（g取10N/kg），求：
（1）汽车静止在水平路面上对路面的压强；
（2）整个过程中发动机所做的功；
（3）汽车运动的最大速度 。
四、实验探究（2小题，每小题10分，共计20分）
1、在探究“物体动能与质量和速度的关系”实验中，如图甲所示，将钢球从某一高度由静止释放，钢球摆到竖直位置时，撞击水平木板上的木块，将木块撞出一段距离。（g取10N/kg）
试验次数
钢球的质量/g
钢球下摆的高度/cm
木块滑行的距离/cm
1
20
30
35
2
40
30
65
3
60
30
（1）从上表数据可以看出，实验中控制了钢球的______相同，从而探究动能与______的关系；
（2）第1次实验时若不考虑能量损失，钢球对木块最多可做______J的功；第3次实验时，木块被撞后在木板滑行无法记录数据，需要重做第三次实验，甲同学建议换用同样较长的木板，乙同学建议换一个较大的木块，丙同学建议降低钢球下摆的高度，若要将第三次实验数据与前两次比较，你认为应当采用______同学的建议。由上述实验数据和现象可得出结论：______；
（3）小华将实验装置改进成图乙所示，利用质量相同的铁球将同一弹簧压缩不同程度后静止释放，撞击同一木块，将木块撞出一段距离进行比较，来研究铁球动能大小与______的关系；
（4）小华还想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，探究铁球的动能大小与质量的关系，这个设计方案是______（正确/错误）的。
2、如图，某实验小组在“探究物体的动能跟哪些因素有关”的实验中，让小球从同一斜面某处由静止释放，撞击水平面上的同一木块，木块移动一段距离后停止。
（1）该实验中的研究对象是 _____（选填“小球”或“木块”），小球滚下斜面的过程中，它的 _____能转化为动能，小球动能的大小是通过 _____来反映的；
（2）分析比较甲、乙两次实验，可探究出的结论是：_____；
（3）在甲、乙两次实验中，木块克服摩擦力做功是 ________的（选填“相等”或“不相等”）；若甲实验中木块重为1N，水平移动的距离是30cm，则重力对木块做的功为 _____J；
（4）若斜面光滑，小球从斜面顶端由静止滚到斜面底端的过程中，其机械能 _____（选填“变大”、“变小”或“不变”）；
（5）某同学做了甲、丙两次实验如图所示，得到结论：“当物体的速度一定时，物体质量越大，物体动能越大”，该同学的结论 _____里（选填“正确”或“不正确”）。
-参考答案-
一、单选题
1、A
【详解】
A．转轴加润滑油，减小摩擦力，减小额外功，可以提升滑轮组的机械效率，故A符合题意；
B．有3段绳子分担动滑轮和物重，故滑轮组的机械效率为
与提升高度高度无关，故B不符合题意；
C．滑轮组的机械效率与速度无关，故C不符合题意；
D．若减小物体的质量，根据
可知，滑轮组的机械效率将变小，故D不符合题意。
故选A。
2、D
【详解】
AB．由图可知，左侧的滑轮组，n=2，则拉力为
F1移动距离为
s1=2h
右侧的滑轮组，n=3，则拉力为
F2移动距离
s2=3h
因此F1＞F2，F2移动距离多，故AB错误；
C．不计绳重和摩擦，提动滑轮做的功为滑轮组的额外功，两个动滑轮相同，提升相同的高度，故两个滑轮组做的额外功相同，故C错误；
D．不计绳重和摩擦滑轮组的机械效率与所提物重和滑轮重有关，与绳子的绕法无关，在提升相同物体到相同的高度，所做的有用功与额外功相同，故两装置的机械效率相同，故D正确。
故选D。
3、C
【详解】
A．他加速下滑过程，速度变大，所以运动状态发生改变，故A错误；
B．相对于地面他的位置在不断改变，所以相对于地面他是运动的，故B错误；
C．下滑过程中他的高度减小，则重力势能减小，故C正确；
D．惯性不是力，不能说受到惯性的作用，故D错误。
故选C。
4、A
【详解】
A．飞机在升空过程中，高度增大，质量不变，所以飞行员的重力势能逐渐增大，故A正确；
B．飞机从起飞到安全降落的整个过程中，速度是变化的，质量不变，所以飞行员的动能会发生变化，故B错误；
C．飞机从起飞到安全降落的整个过程中，质量不变，高度、速度会发生变化，重力势能、动能会发生变化，所以飞机的机械能也会发生变化，故C错误；
D．飞机降落后，在水平道上滑行过程中，飞机的高度不变重力势能不变，所以飞机的动能没有转化为重力势能，故D错误。
故选A。
5、C
【详解】
运动员在雪道上自由下滑时，不计雪道阻力和空气阻力，只有动能和势能的相互转化，机械能守恒。下滑过程，质量不变，速度变大，高度降低，所以动能增大，重力势能减少。
故选C。
6、C
【详解】
A．排球离开手臂后，没受到手臂的作用力，那么排球上升过程中，手臂对排球不做功，故A错误；
B．排球从墙壁弹回的过程中，质量不变，但高度变小，所以重力势能越来越小，故B错误；
C．排球撞击墙壁后，被弹回，是因为受到力的作用，这说明力可以改变物体的运动状态，故C正确；
D．垫球时，手对球的力和球对手的力是一对相互作用力，大小应相等，故D错误。
故选C。
7、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。
8、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。
9、D
【详解】
A．排球在脱离胳膊后能继续上升，是由于排球具有向上运动的惯性，一切物体都有惯性，故A错误；
B．排球在脱离胳膊后的上升过程中，如果不考虑空气阻力，排球受到方向竖直向下的重力，故B错误；
C．排球在脱离胳膊后的上升过程中，克服重力做功，位置升高，重力势能逐渐增加，故C错误；
D．排球在脱离胳膊后的上升过程中，受重力作用，速度逐渐减小，动能逐渐减小，故D正确。
故选D。
10、D
【详解】
A．观光屋上升时，速度大小不变，故动能不变；高度增加，故重力势能增大；故A不正确；
B．观光屋上升到最高点，依然是匀速运动状态；突然所有外力消失，由于惯性，观光屋会做匀速直线运动，故B不正确；
C．匀速圆周运动，运动的方向一直在发生改变，所以人的运动状态也一直在改变，故C不正确；
D．摩天轮静止时，观光屋在缆绳对观光屋的拉力和观光屋的总重力的作用下处于平衡状态，所以缆绳对观光屋的拉力和观光屋的总重力是一对平衡力，故D正确。
故选D。
二、填空题
1、 200 0
【详解】
[1]明明同学用20牛的水平推力推动超市购物车沿水平方向前进了10米。松手后车继续向前滑行一米是由于惯性向前运动，此过程人对车没有推力，不做功，整个过程中推力做功为
W=Fs=20N×10m=200J
[2]重力的方向是竖直向下的，购物车沿水平方向上运动，在竖直方向上没有发生位置的移动，故重力不做功，即做功0。
2、80%
【详解】
由图可知，滑轮组承担重物的绳子股数为n=3，则由
可知，该滑轮组的机械效率为
3、 错误 错误 不能
【详解】
[1][2]小明和小红的观点都是错误的，根据W=Fs，只明确一个物理量，无法比较做功的大小。
[3]仅知道物体移动的距离，不知道对物体施加力的大小，不能准确比较两个和尚做功的多少。
4、 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。
5、 0.6 0
【详解】
[1]重力做功为
[2]物体沿光滑斜面下滑，支持力的方向与物体运动的方向垂直，物体在支持力的方向上没有移动距离，故支持力做功为0。
三、计算题
1、（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。
2、（1）750N；（2）；（3）75W
【详解】
解：（1）小明和自行车的总重力
G=(m1+m2)g=(60kg+15kg)×10N/kg=750N
（2）他骑行时自行车对地面的压强
（3）阻力为
f=0.02G=0.02×750N=15N
因为匀速，所以动力等于15N，速度为
他骑行时的功率是
P=Fv=15N×5m/s=75W
答：（1）小明和自行车的总重力750N；
（2）他骑行时自行车对地面的压强；
（3）若他在水平路面上5min内匀速骑行了1500m，则他骑行时的功率是75W。
3、100J，10W
【详解】
解：此过程中拉力做的功
功率为
答：此过程中拉力做的功W为100J，功率P为10W。
4、（1）；（2）54km；（3）60%
【详解】
解：（1）汽车所受重力为
汽车在水平路面行驶所受压强为
（2）电动机以最大功率工作时，电池供电的最长时间为
该车以最大功率行驶，最多能行驶的路程为
（3）汽车做匀速直线运动牵引力为
牵引力做功为
电动机做功为
电动机将电能转化为机械能的效率是
答：（1）该车静止在水平地面上时对地面的压强；
（2）该车以最大功率行驶，最多能行驶54km；
（3）电动机将电能转化为机械能的效率是60%。
5、（1）1.6×106Pa； （2）3.2×106J； （3）20m/s
【详解】
解： （1）汽车静止在水平路面上对路面的压力
汽车静止在水平路面上对路面的压强
（2） 由题意可知，整个过程中发动机的工作时间
且在这段时间内发动机的功率不变，由 可得，整个过程中发动机做的功
（3）全程中汽车的所受阻力
因汽车匀速行驶时处于平衡状态，受到的牵引力和阻力是一对平衡力，汽车的牵力
由
可得，汽车的最大速度
答：（1）汽车静止在水平路面上对路面的压强为；
（2）整个过程中发动机所做的功为；
（3）汽车运动的最大速度为20m/s。
四、实验探究
1、 速度 质量 0.06 甲 速度一定时，物体的质量越大，动能越大 速度 错误
【详解】
（1）[1][2]由表格中数据得，实验中改变了钢球的质量，控制钢球下摆的高度，即控制钢球的速度不变，探究动能与质量的关系。
（2）[3]第1次实验时若不考虑能量损失，钢球对木块最多可做的功为
[4]若要将第三次实验数据与前两次比较，应该控制钢球下摆的高度，撞击的木块、木板的摩擦力相同，因此应该采取甲同学的建议。
[5]由表格中数据得，钢球下摆的高度相同时，质量越大，木块被撞击的距离越远，钢球对木块做的功越多，说明速度一定时，物体的质量越大，动能越大。
（3）[6]小华将实验装置改进成图乙所示，利用质量相同的铁球将同一弹簧压缩不同程度后静止释放，弹簧将弹性势能转化为铁球的动能，弹簧的弹性势能越大，铁球的动能越大，铁球的速度越大。铁球撞击同一木块，将木块撞出一段距离进行比较，木块被撞出的距离越远，说明铁球的动能越大，本实验是用来研究铁球动能大小与速度的关系。
（4）[7]小华还想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，探究铁球的动能大小与质量的关系，实验中，弹簧的弹性势能相同，铁球的动能相同，但铁球的质量不同，因此铁球的速度也不同，没有控制变量，因此这个设计方案是错误的。
2、 小球 重力势 木块移动的距离 质量一定时，速度越大，动能越大 不相等 0 不变 不正确
【详解】
（1）[1][2][3]探究物体的动能实验，实验对象是小球，让小球从斜面滑下，是让小球具有动能，让小球推动木块，对木块做功；小球滚下斜面的过程中，小球的高度减小，小球的重力势能减小，动能增大，故将小球的重力势能转化为动能；小球动能越大，能够对木块做的功就越多，木块移动的距离越远，故可以根据木块移动的距离来判断小球的动能的大小。
（2）[4]对比甲、乙可知，小球的质量相同，高度不同，到达水平面的速度不同，小球到达水平面的动能不同，甲球的动能大，木块移动的距离远，故可以得出结论为质量一定时，速度越大，动能越大。
（3）[5][6]在甲、乙两次实验中，压力相同，水平面的接触程度相同，故摩擦力的大小相同，但是木块移动的距离不同，故摩擦力做功的大小不相等；在重力的方向上没有移动距离，则重力对木块做的功为0。
（4）[7]若斜面光滑，没有了摩擦力，就不需要克服摩擦力做功，小球从斜面顶端由静止滚到斜面底端的过程中，仅仅是重力势能转化为动能，而机械能的总量不变。
（5）[8]甲、丙两次实验中，不仅有质量这一变量，还有接触面的粗糙程度不同这一变量，而且接触面的粗糙程度也影响木块移动的距离，变量不唯一，故得出的实验结论是不正确的。
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