资源描述
九年级物理上册第十一章机械功与机械能同步训练
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、生活中处处有物理。对下列生活情景，分析正确的是（ ）
A．飞行员跳伞时，在减速下降过程中，重力势能转化为动能
B．公交车紧急刹车时，乘客容易向前倾倒，是因为乘客具有惯性
C．用水平推力推木箱，没有推动，是因为水平推力小于木箱受到的摩擦力
D．用高压锅煮饭，锅内气压升高时，水的沸点降低，更容易把饭煮熟
2、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
3、如图所示，将小球与固定在竖直墙壁上的轻质弹簧相连，小球可以在光滑的水平面上滑动。当小球在O点时，弹簧处于自然伸长状态。现将小球推至A点，松手后小球在AB间运动。（不考虑空气阻力）下列说法正确的是（ ）。
A．小球在O点时，受到弹簧向右的弹力 B．小球在O点时，动能最大
C．小球在B点时，动能最大 D．小球的机械能越来越小，最终会停下来
4、将皮球从离地某一高度水平抛出，球落地后又弹起，它的频闪照片如图甲所示，下列说法正确的是（ ）
A．皮球落地后又弹起，在此过程中只发生了动能和势能的相互转化
B．如图乙所示，能反映皮球动能E随时间t变化的关系
C．若将皮球表面涂黑，则会在地面上A、B两点留下两个大小相等的黑色圆斑
D．皮球经过同一高度C、D两点时，动能相等
5、以相同功率正常匀速行驶的两辆汽车，在相同时间内两车通过的路程之比为2:1，下列说法正确的是（ ）
A．两车所做功之比是2:1
B．两车所做功之比是1:1
C．两车所受牵引力之比是2:1
D．两车速度之比是1:2
6、用如图所示的滑轮组提升重物时(忽略绳重及摩擦)，下列做法能提高滑轮组机械效率的有
A．增加物体被提升的高度
B．增大动滑轮的重力
C．改变绳子的绕法，减少承担重物的绳子的段数
D．增加物体的重力
7、东京奥运会上，14岁的全红婵获得女子10米跳台跳水冠军。如图所示，正在比赛中的全红婵（ ）
A．起跳过程中运动状态保持不变 B．上升过程中重力势能转化为动能
C．下落过程中动能保持不变 D．入水过程中所受水的浮力逐渐增大
8、在北京冬奥会的跳台滑雪比赛中（如图），运动员从陡坡下滑、加速、起跳，然后在落差100多米的山地上自由“飞翔”。针对从陡坡加速下滑的过程，下列说法正确的是（ ）
A．运动员的动能不变 B．运动员的重力势能不变
C．运动员的重力势能减小 D．运动员的动能转化为重力势能
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、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
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、利用如图所示的斜面，小李用300N的力沿斜面向上把重为500N的货物沿斜面由底部匀速推到顶端，耗时20s，在这过程中克服货物重力做的功是______J；推力做的功是______J；推力做功的功率为______W。
2、用的水平推力，将重为的购物车沿水平地面向前推动了。在此过程中，购物车的重力做功______，水平推力对购物车做功______J。
3、假期，小明坐客车去旅游。当客车行驶到高速公路保持车距标识牌“0m”处时，恰好后面一辆小汽车行驶到客车旁，此时客车上速度计显示为“80km/h”。当客车匀速行驶到标识牌“100m”处时，小汽车匀速行驶到了标识牌“200m”处，小汽车______（选填“已经”或“没有”）超速；若此时小汽车的功率为80kW，它受到的阻力为______N。（此高速路段限定小汽车最高速度为“120km/h”）
4、如图所示，利用滑轮组匀速提升重为8N的物体，动滑轮重2N，物体被提升了0.5m，不计绳重和摩擦，则绳子自由端的拉力F为___N，拉这次重物，滑轮组的机械效率为___。
5、一质量为10kg的重物A放在水平地面上，利用如图所示的装置将它匀速提升0.1m，此时的机械效率仅为40%，再用该滑轮组提升重物B的机械效率为80%，则重物B的重力为________N（不计滑轮组中的绳重和摩擦）。
三、计算题（5小题，每小题8分，共计40分）
1、重量为600N的工人用如图甲所示的滑轮组运送货物上楼，滑轮组的机械效率随货物重力变化的图像如图乙，机械中摩擦力及绳重忽略不计，问：
（1）若工人在1min内将货物匀速向上提高了6m，作用在钢绳上的拉力为400N，拉力的功率是多大；
（2）动滑轮受到的重力；
（3）该工人竖直向下拉绳子自由端运送货物时，若要工人不被拉离地面，此滑轮组机械效率最大值是多少？
2、快递业务服务提升了生活质量。为了提高快递配送效率，可使用如图所示的物流机器人完成最后三公里的快速智能配送，若空载时该物流机器人质量为600kg，在某平直道路上匀速行驶100 s，牵引力做功为4.8×104 J，已知机器人所受阻力是重力的0.02倍。当该物流机器人空载时，求：
（1）匀速行驶时受到的牵引力；
（2）匀速行驶时牵引力的功率；
（3）匀速行驶时的速度。
3、小明家装修房屋，一箱质量为的建筑材料放在水平地面上，它与水平地面的接触面积是。装修工人用的拉力通过如图所示的滑轮组将建筑材料匀速提升，用时。（）求：
（1）建筑材料放在水平地面上时对地面的压强；
（2）拉力的功率；
（3）滑轮组的机械效率。
4、济南市环保部门为了保持城市的清洁，定期使用洒水车对主干道洒水保洁。已知洒水车自身的质量为500kg，满载时可以装水10m3，某日清晨，洒水车满载时在马路上匀速行驶，2min内行驶了1200m，已知洒水车满载行驶时的牵引力大约是其总重的0.1倍，g取10N/kg。求上述过程中：
（1）洒水车满载时所装水的质量是多少？
（2）牵引力对洒水车做了多少功？
（3）牵引力对洒水车做功的功率是多少？
5、如图，公交车在平直公路上匀速行驶10min，速度为54km/h，此时输出功率为72kW，求：
（1）汽车牵引力做的功；
（2）该汽车行驶过程中受到的阻力。
四、实验探究（2小题，每小题10分，共计20分）
1、在“探究动滑轮工作时的特点”活动中，小明用如图所示的动滑轮提升钩码，改变钩码的数量，在正确操作的情况下，测得的实验数据如下。
实验序号
钩码重G/N
钩码上升高度h/cm
拉力F/N
绳端移动的距离s/cm
①
1.0
10
1.1
20
②
2.0
10
1.7
20
③
3.0
10
2.3
20
（1）分析表中数据发现，使用动滑轮提升物体时，拉力不等于物体重力的一半，而是大于物体重力的一半，其主要原因是_______。
（2）在某一次测量中，弹簧测力计不是沿竖直向上拉，而是斜向上拉，其他条件不变，动滑轮的机械效率将_______（选填“增大”、“减小”或“不变”）。
（3）小明进一步研究，测出动滑轮的质量为100g，计算出每一组总功与有用功和克服动滑轮重力的功的差值△W=W总-W有-W轮，根据表格中的数据，发现重物的重力越大，差值△W_______（选“越大”、“越小”或“不变”），请你利用所学知识对此作出解释_______。
（4）某次实验时将绳子自由端匀速拉动时弹簧测力计的读数记为F，钩码重记为G，动滑轮重记为G′，绳自由端移动距离记为s，钩码提升高度记为h，不计绳子重及摩擦。则下列关于滑轮组机械效率的计算关系中正确的是______。（多选）
A． B． C． D．
2、小明在“测滑轮组机械效率”的实验中，用图甲所示的装置匀速提起重物，并做了如下实验记录：
钩码重G（N）
钩码上升的高度h（m）
测力计拉力F（N）
测力计移动的距离s（m）
2
0.1
0.4
0.3
（1）如果你对小明的实验记录进行有关分析，就会发现他的实验结果是违背物理规律的，其表现在于______；
（2）小明重做实验，弹簧测力计的示数如图乙所示，请你根据弹簧测力计的示数计算该滑轮组的机械效率为______；
（3）如果增加钩码，此滑轮组的机械效率将______（选填“变大”“变小” 或“不变”）。
-参考答案-
一、单选题
1、B
【详解】
A．物体的动能与质量和速度有关；在减速下降的过程中，速度变小，动能减小，重力势能没有转化为动能，故A错误；
B．公交车刹车时，乘客下半身随着公交车停下来，上半身由于惯性保持向前运动，从而发生了向前倾倒的现象，故B正确；
C．没有推动木箱，木箱处于静止状态，受到平衡力，推力等于摩擦力，故C错误；
D．水的沸点随着水面气压的升高而增大，高压锅内气压升高时，水的沸点增大，故D错误。
故选B。
2、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。
3、B
【详解】
A．由图知，当小球在O点时，弹簧处于自然伸长的状态，没有发生弹性形变，弹簧没有弹力，故A错误；
BC．若将小球推至A点，弹簧被压缩，发生弹性形变，产生弹力（推力），小球在推力作用下加速运动，当小球到O点时，弹簧处于自然伸长的状态，弹簧的推力为零，小球的速度达到最大，动能最大，过O点后弹簧被拉伸，对小球产生拉力，小球在拉力的作用下减速运动，到B点时速度为零，动能最小，故B正确，C错误；
D．由于不考虑空气阻力且小球在光滑的水平面上滑动，只有弹力做功，所以机械能守恒，不会停下来。故D错误。
故选B。
4、B
【详解】
A．由图可知，每次皮球反弹后到达的最高点都比上一次的最高点要低，说明皮球受到空气阻力，机械能逐渐变小，在此过程中不只发生了动能和势能的相互转化，机械能转化为内能，故A错误；
B．皮球在下落的过程中速度变大，动能变大，反弹后上升的过程中，速度变小，动能变小；由图可知，由于反弹的高度减小，故机械能减小，即小球的最大动能会逐渐减小，乙图能反映皮球动能E随时间t变化的关系，故B正确；
C．由于皮球运动过程中机械能减小，球在C点的机械能大于D点的机械能；当皮球落到A、B两点，且皮球达到最大形变时，其动能与重力势能都为零，又因为小球在C点的机械能大于D点的机械能，所以小球在A点的弹性势能大于在B点的弹性势能，则在A点的圆斑要大于在B点的圆斑，故C错误；
D．小球的机械能逐渐变小，且C点在D点之前，所以小球在C点的机械能大于在D点的机械能；机械能是物体动能与势能的总和，在C、D两点高度相同则重力势能相同，所以小球在C点的动能大于在D点的动能，故D错误。
故选B。
5、B
【详解】
AB．两车功率相同，根据可知，在相等的时间内做的功相等，即两车所做的功之比为1:1，故A错误，B正确；
C．由W＝Fs可得，两车所受牵引力之比为
故C错误；
D．由可得
故D错误。
故选B。
6、D
忽略绳重及摩擦，克服物体重力所做的功为有用功，克服物体和动滑轮重力所做的功为总功，根据η=×100%=×100%=×100%进行解答．
【详解】
忽略绳重及摩擦，滑轮组的机械效率为：
η=×100%=×100%=×100%=×100%
A. 由表达式可知，滑轮组的机械效率与物体被提升的高度无关，故A错误；
B. 由表达式可知, 增大动滑轮的重力G动,变大，滑轮组的机械效率变小，故B错误；
C. 由表达式可知，滑轮组的机械效率与承担重物的绳子的段数无关，故C错误；
D. 由表达式可知,增加物体的重力G,变小，滑轮组的机械效率变大，故D正确．
故选D.
7、D
【详解】
A．起跳过程中，是跳台的弹性势能转化为全红婵的动能，动能变大，速度变大，运动状态发生改变，故A不符合题意；
B．上升过程中，全红婵的质量不变，速度变小，高度变大，动能减少，重力势能增大，是动能转化为重力势能，故B不符合题意；
C．下落过程中，质量不变，速度变大，动能增大，故C不符合题意；
D．入水过程中，排开水的体积变大，据阿基米德原理知，受到的浮力变大，故D符合题意。
故选D。
8、C
【详解】
A．从陡坡加速下滑的过程，运动员的质量不变，速度变大，故其动能变大，故A错误；
BC．从陡坡加速下滑的过程，运动员的质量不变，高度降低，故其重力势能减小，故B错误，C正确；
D．从陡坡加速下滑的过程，因运动员的重力势能减小，动能变大，故可知是运动员的重力势能转化为动能，故D错误。
故选C。
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、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。
二、填空题
1、 2500 3000 150
【详解】
[1]物体的重力G=500N，提升的高度h=5m，则货物克服重力做的功为
W1=Gh=500N×5m=2500J
[2]推力大小F=300N，物体在推力的方向上移动的距离s=10m，可知推力做的功
W2=Fs=300N×10m=3000J
[3]t=20s，推力做功的功率为
2、 0 100
【详解】
[1]购物车在水平地面上移动，没有在重力的方向上移动距离，所以重力不做功，即重力做功为0。
[2]水平推力，推力对购物车做功
3、 已经 1.8×103N
【详解】
[1]由可得，客车从标识牌0m处行驶至100m处所用的时间
由题意可知，小汽车从标识牌0m行驶至200m所用时间
小汽车的速度
高速公路限速120km/h，即小汽车已经超速。
[2]由
可得小汽车此时的牵引力
4、 5 80%
【详解】
[1]当滑轮匀速上升时，因不计绳重与摩擦，所以阻碍装置上升的力为物体和动滑轮的总重。有两段绳子与动滑轮接触，则作用在绳子自由端的拉力为
[2]滑轮组的机械效率为
5、600
【详解】
重物A的重力
GA=mAg=10kg×10N/kg=100N
绳重和摩擦不计，滑轮组的机械效率
则提升重物A时，滑轮组的机械效率
解得动滑轮重力
G动=150N
再用该滑轮组提升重物B的机械效率为80%，则
解得重物B的重力GB=600N。
三、计算题
1、（1）120W；（2）200N；（3）
【详解】
解：（1）由图可知，n＝3，则绳端移动的距离
s＝nh＝3×6m＝18m
拉力做的功
拉力的功率
（2）由图乙可知，物重G＝300N时，滑轮组的机械效率η＝60%，因机械中摩擦力及绳重忽略不计，克服物重做的功为有用功，克服动滑轮重力和物重做的功为总功，所以，滑轮组的机械效率
解得
G动＝200N
（3）已知工人的重力为600N，则该工人竖直向下拉绳子自由端运送货物时，绳子的最大拉力
F大＝G人＝600N
由
F＝（G+G动）
可得，提升的最大物重
则滑轮组的最大机械效率：
答：（1）拉力的功率为120W；
（2）动滑轮受到的重力为200N；
（3）该工人竖直向下拉绳子自由端运送货物时，此滑轮组的机械效率最大值是88.9%。
2、（1）120N；（2）480W；（3）4m/s
【详解】
解：（1）机器人匀速运动时所受的阻力
f=0.02G=0.02mg=0.02×600kg×10N/kg=120N
机器人匀速运动时所受的牵引力和阻力是平衡力，牵引力
F=f=120N
（2）机器人匀速行驶时牵引力的功率
（3）由
得机器人匀速行驶时的速度
答：（1）匀速行驶时受到的牵引力是120N；
（2）匀速行驶时牵引力的功率是480W；
（3）匀速行驶时的速度是4m/s。
3、（1）；（2）；（3）
【详解】
解：（1）建筑材料的重力
建筑材料放在水平地面上时对地面的压强
（2）滑轮组的动滑轮绕2段绳，绳子自由端移动的距离
拉力做的总功
拉力的功率
（3）有用功为
滑轮组的机械效率
答：（1）建筑材料放在水平地面上时对地面的压强是；
（2）拉力的功率是；
（3）滑轮组的机械效率是。
4、（1）1×104kg；（2）1.26×107J；（3）1.05×105W
【详解】
解：（1）洒水车满载时所装水的质量
m水=ρ水V水=1×103kg/m3×10m3=1×104kg
（2）载满水时总质量
m总=m车+m水=500kg+1×104kg=1.05×104kg
总重力
G总=m总g=1.05×104kg×10N/kg=1.05×105N
洒水车满载行驶时的牵引力
F=0.1G总=0.1×1.05×105N=1.05×104N
牵引力做功
W=Fs=1.05×104N×1200m=1.26×107J
（3）牵引力对洒水车做功的功率
答：（1）洒水车满载时所装水的质量是1×104kg；
（2）牵引力对洒水车做了1.26×107J的功；
（3）牵引力对洒水车做功的功率是1.05×105W。
5、 (1)4.32×107J；(2)4800N
【详解】
解：(1)汽车牵引力做的功为
W=Pt=72000W×10×60s=4.32×107J
(2)汽车的速度
v=54km/h=15m/s
根据
P==Fv
可知，牵引力的大小为
F==4800N
因为公交车在平直公路上匀速行驶时，受到平衡力的作用，所以该汽车行驶过程中受到的阻力
f=F=4800N
答：(1)汽车牵引力做的功为4.32×107J；
(2)该汽车行驶过程中受到的阻力为4800N。
四、实验探究
1、 还要克服动滑轮的重力及摩擦 减小 越大 见解析 AB
【详解】
（1）[1]不计动滑轮重力、绳重及摩擦时，使用动滑轮提升物体时，拉力等于物体重力的一半，而实际情况还要克服动滑轮重、绳重及摩擦，拉力大于物体重力的一半。
（2）[2] 弹簧测力计不是沿竖直向上拉，而是斜向上拉，此时动力臂变小，拉力变大。动滑轮的机械效率
当其他条件不变时，拉力F变大，动滑轮的机械效率会减小。
（3）[3]第一次实验
△W1=W总1-W有1-W轮=F1s1-G1h1-G动h1=1.1N×0.2m-1N×0.1m-0.1kg×10N/kg×0.1m=0.02J
同理可求第二次、第三次实验中△W2=0.04J、△W2=0.06J，所以可得结论，重物的重力越大，差值越大。
[4] 总功与有用功和克服动滑轮重力的功的差值
△W=W总-W有-W轮
实际上就是克服绳重及摩擦力做的功。重物的重力越大，绳子与滑轮及滑轮转轴的摩擦力就越大，克服摩擦力做的功就越多，差值就越大。
（4）[5]滑轮组的机械效率
或者
故AB符合题意，CD不符合题意。
故选AB。
2、 实际机械效率大于100% 83.3% 变大
【详解】
（1）[1]由表格中数据得，滑轮组的有用功为
总功为
机械效率为
故实验结果违背物理规律。
（2）[2]由图得，弹簧测力计的分度值为0.2N，示数为0.8N，总功为
机械效率为
（3）[3]如果增加钩码，此滑轮组的有用功增大，额外功不变，机械效率将变大。
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