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九年级物理上册第十一章机械功与机械能专题攻克
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、小明在探究影响滑轮组机械效率的因素时，猜想滑轮组机械效率与下列因素有关：①被提升的物体的重力；②物体被提升的高度；③动滑轮的重力；④承重绳子的段数。他用相同的滑轮设计了如图所示的两个滑轮组，将重物提升相同高度做对比实验来验证猜想，该实验验证的猜想是（ ）
A．① B．①② C．①②③ D．①②③④
2、2020年7月23日12时41分，我国用长征五号遥四运载火箭成功发射火星探测任务的“天问一号”探测器，迈出了我国行星探测的第一步。火箭加速升空过程中，对于火箭搭载的“天问一号”探测器，下列叙述正确的是（ ）
A．探测器的机械能总量不变 B．探测器的机械能总量增加
C．探测器的动能增加，重力势能不变 D．探测器的动能不变，重力势能增加
3、如图所示，物体在沿斜面向上的拉力作用下，从斜面底端匀速拉到斜面顶端，已知斜面高为h，斜面长为s，且s＝3h，物体所受重力为G，斜面的机械效率为50%，若物体受到的拉力和摩擦力分别用F和f表示，则（ ）
A．F＝ f＝ B．F＝ f＝
C．F＝ f＝ D．F＝ f＝
4、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
5、下列四幅图中，力有对物体做功的是（ ）
A．推车未推动 B．提着滑板水平前行
C．搬石未搬起 D．用绳子提升物体
6、在北京冬奥会自由式滑雪女子大跳台的比赛中，我国选手谷爱凌从50m高的跳台由静止出发，在空中完成了一次超高难度的1620度旋转，获得金牌。下列说法中正确的是（ ）
A．她在空中受到重力和惯性力的作用
B．她离开轨道末端时速度越大，惯性越大
C．她的惯性越大，上升的高度越高
D．她运动到最高点时仍具有惯性
7、关于功和机械能及其转化，下列说法正确的是（ ）
A．吊车吊着重物沿水平方向匀速运动一段距离时，吊车的拉力对重物做了功
B．卫星从远地点运行到近地点，重力势能减小，动能增大
C．电梯匀速上升过程中，电梯的动能转化为重力势能
D．功率越大，做功越多
8、如图所示，在光滑的水平台面上，一轻弹簧左端固定.右端连接一金属小球，O点是弹簧保持原长时小球的位置。压缩弹簧使小球至A位置，然后释放小球，小球就在AB间做往复运动（已知AO＝OB）。小球从A位置运动到B位置的过程中，下列判断不正确的是（ ）
A．小球的动能先增大后减小
B．弹簧的弹性势能先减小后增大
C．小球运动到O点时的动能与此时弹簧的弹性势能相等
D．任一位置弹簧的弹性势能和小球的动能之和保持不变
9、如图所示，滑轮组下面悬挂一重为12N的物体，在竖直向上的拉力F的作用下，该物体在10s内被匀速提升了0.5m，拉力F的大小为5N。关于该滑轮组，下列计算结果正确的是（ ）
A．绳子自由端移动的距离是1m B．有用功为0.6J
C．总功为5J D．该装置的机械效率为80%
10、某实验小组分别用如图所示的甲、乙两个滑轮组（每个滑轮重相同）在相同时间内把重物G提升相同高度。若F1和F2大小相等，不计绳重及摩擦，下列说法正确的是（ ）
A．力F1和F2做的总功相同 B．力F1和F2做功的功率相同
C．两个滑轮组机械效率一样大 D．甲滑轮组的机械效率比乙滑轮组高
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、一攀岩爱好者体重为490N，背着质量为5kg的背包用20min登上10m高的峭壁，在此过程中，攀岩者对背包做功____J，他对自己和背包在上升过程中做功的平均功率是____W。（g取10N/kg）
2、如图所示，人造地球卫星沿椭圆轨道绕地球运行，卫星在大气层外运行不受空气阻力，只有动能和势能的相互转化，因此机械能 ___________（选填“守恒”或“不守恒”）：当卫星从近地点向远地点运行时，动能会 ___________（选填“增大”、“不变”或“减小”）。
3、图甲所示，超超在平地上用水平向右的力推木箱，推力随时间变化的图像如图乙所示，木箱速度随时间变化的图像如图丙所示，3s~6s内木箱所受摩擦力大小为___________N，9s~12s内推力做功的功率大小为___________W。
4、如图所示，在测量滑轮组的机械效率的实验装置中，动滑轮重0.6N，物重2.4N，不计绳重和各处摩擦，将物体匀速提升1m时，绳的自由端在竖直方向上的拉力F为___________N，拉力做的功为___________J。
5、嫦娥五号的返回器返回地球时如图所示，采用“打水漂”的方式，先从A点高速进入大气层然后反弹从B点跃出实现减速，然后再次从C点进入大气层实现着陆，完美避开“燃烧”的风险，从位置A到位置C的过程返回器质量不变。虚线下方为大气层，上方为真空，虚线与地面之间的高度相同。
（1）返回器在A点的动能______B点的动能（选填“>”、“<”或“=”）；
（2）返回器在B点的重力势能______C点的重力势能（选填“>”、“<”或“=”）；
（3）返回器在A点的机械能______B点的机械能（选填“>”、“<”或“=”）。
三、计算题（5小题，每小题8分，共计40分）
1、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？
2、在九年级物理拓展课上，李博同学模拟某建筑工地上塔吊的工作情景，设置了如图所示的滑轮组来提升装修材料，若他将重为360N的材料提升了10m，他在此过程中克服动滑轮重力做的功为400J，不计绳重和摩擦，g＝10N/kg，求：
（1）李博克服材料重力做的功是多少？
（2）此滑轮组的机械效率是多少？
（3）李博同学对绳子的拉力是多少？
3、在一次跳伞表演中，运动员在的时间内竖直向下匀速降落了。若运动员和降落伞作为整体受到的重力为，求这个整体在该过程中：
（1）所受阻力的大小；
（2）所受重力做功的功率。
4、如图所示为我国首辆“玉兔号”月球车，登月前，在水平地面上进行了测试，月球车匀速直线行驶180m用时60min，若车的质量为140kg，受到地面的摩擦阻力为500N，网状轮子与地面接触的总面积为0.02m2。求：
（1）月球车在测试过程中的速度；
（2）月球车受到的重力；
（3）月球车对水平地面的压强；
（4）月球车在测试过程中的功率。
5、 “天问一号”火星探测器是中国人民的骄傲，因为它是我国首次登陆火星的探测器。着陆火星的“祝融号”，质量为，在牵引力的驱使下，匀速运动了100m，假设祝融号在火星上受到的阻力是其在火星上所受重力的0.06倍，已知，火星表面大气密度是地球表面大气密度的0.01倍，g取。
求：
（1）祝融号所受的阻力；
（2）在这段时间内牵引力做的功；
（3）同一物体在地球大气中受到的浮力与它在火星大气中受到的浮力之比。
四、实验探究（2小题，每小题10分，共计20分）
1、如图所示是探究“物体动能的大小与哪些因素有关”的实验。
（1）实验中小车动能的大小是通过_______来反映，小车到达水平面时的动能是由_______能转化而来的；
（2）（a）和（b）两次实验是探究物体动能大小与_______的关系，高速公路对货车的限制可用该结论解释的是_______；
（3）上述实验时，如只将图（b）中的木块换成质量较大的，使S2与S1的差距大些，现象更明显，这样做是否合理？_______，理由是_______。
2、某实验小组在探究“滑轮组机械效率与哪些因素有关”的实验中，设计了如图所示的装置，下表是各次实验记录的数据
次数
钩码重（N）
动滑轮重（N）
拉力（N）
机械效率（%）
1
0.6
0.4
0.31
64.5
2
1
0.4
0.5
3
1
0.5
0.54
61.7
（1）实验中，使用滑轮组提升重物时，应竖直向上______ ；
（2）第2次实验中，滑轮组的机械效率为______ %；
（3）通过分析1、2次实验的数据可得出结论：使用相同的滑轮组，物体越重，滑轮组的机械效率越______（选填“高”或者“低”）。
-参考答案-
一、单选题
1、A
【详解】
如图所示，两动滑轮的重力相同，承重绳子段数相同，重物上升的高度相同，所提升的物体重力不同，由控制变量法可知，该实验验证的猜想是滑轮组的机械效率与被提升的重物重力的关系，故A符合题意，BCD不符合题意。
故选A。
2、B
【详解】
当火箭推动探测器加速上升时，探测器的质量不，其速度与高度都增大，所以探测器的动能和重力势能都增加；因机械能等于动能与势能之和，所以探测器的机械能也增加。
故选B。
3、C
【详解】
根据题意知道，拉力做的有用功
W有用＝Gh
拉力做的总功
W总＝Fs＝F×3h＝3Fh
斜面的机械效率
解得拉力
克服摩擦力所做的额外功
则摩擦力
故C符合题意，ABD不符合题意。
故选C。
4、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.
5、D
【详解】
A．推车未推动，有力但是没有距离，劳而无功，故A不符合题意；
B．提着滑板水平前行，力与物体运动距离垂直，垂直无功，故B不符合题意；
C．搬石未搬起，有力但是没有距离，劳而无功，故C不符合题意；
D．用绳子提升物体，有力作用在物体上，并且在力的方向上移动了距离，故这个力做了功，故D符合题意。
故选D。
6、D
【详解】
A．她在空中受到重力的作用，惯性不是力，故A错误；
B．惯性大小只与质量有关，与速度无关，故B错误；
C．惯性大小只与质量有关，她上升时动能转化为重力势能，故她滑出时速度越大，上升的高度越高，故C错误；
D．任何物体在任何状态下都具有惯性，故她运动到最高点时仍具有惯性，故D正确。
故选D。
7、B
【详解】
A．吊车吊着重物沿水平方向匀速运动一段距离时，力的方向竖直向上，距离的方向水平向前，方向不一致，所以吊车的拉力对重物没有做功，故A错误；
B．卫星在大气层外运行，不受空气阻力，其机械能是守恒的，卫星从远地点运行到近地点过程中，质量不变，相对高度减小，所以重力势能减小，同时速度增大，动能增大，故B正确；
C．电梯匀速上升的过程中，质量不变、速度不变，高度增大，所以电梯的动能保持不变，重力势能增大，但是不是动能转化来的，故C错误；
D．功率大，是做功快，不一定做功多，故D错误。
故选B。
8、C
【详解】
由题知，O点是弹簧保持原长时小球的位置，则小球位于A点时弹簧处于压缩状态，位于B点时弹簧处于拉伸状态；①小球从A运动到O的过程中，弹簧逐渐恢复原状，弹性形变程度变小，弹性势能变小，水平台面光滑，则小球不受摩擦力；该过程中小球所受弹力方向向右，其速度不断增大，动能变大，所以此过程中弹性势能转化为动能；②到达O点时，弹簧恢复原长，弹性势能为零，小球所受弹力为零，此时小球的速度最大，动能最大；③小球从O运动到B的过程中，弹簧被拉长，弹性形变程度变大，弹性势能变大，该过程中小球所受弹力方向向左，其速度不断减小，动能变小，所以此过程中动能转化为弹性势能；则小球从A位置运动到B位置的过程中：
A．小球的动能先增加后减少，在B点时小球的动能最小，弹簧的弹性势能最大，故A正确，不符合题意；
B．弹簧的弹性势能先减少后增大，故B正确，不符合题意；
C．小球运动到O点时的动能（最大）与此时弹簧的弹性势能（为零）不相等，故C错误，符合题意；
D．由于整体的机械能守恒，所以任一位置弹簧的弹性势能和小球的动能之和保持不变，故D正确，不符合题意。
故选C。
9、D
【详解】
A．由图可知，承担物重的绳子段数为n=3，当物体上升0.5m时，绳子自由端移动的距离是
故A错误；
B．有用功为
故B错误；
C．拉力做的总功为
故C错误；
D．该装置的机械效率为
故D正确。
故选D。
10、D
【详解】
由图知，甲滑轮组中承担物重的绳子段数n=3，乙滑轮组中承担物重的绳子段数n=4。
AB．若重物上升高度为h，则两滑轮组中绳端移动的距离分别为
s甲=3h，s乙=4h
甲滑轮组中拉力做的总功为
W甲总F13h
乙滑轮组中拉力做的总功为
W乙总F24h
已知F1=F2，所以W甲总＜W乙总，故B错误；
已知时间相同，由公式P 可知，P甲总＜P乙总，故A错误；
CD．甲、乙两滑轮组提升的物重G相同，设一个动滑轮的重为G动，不计绳重及摩擦，则甲滑轮组的机械效率为
甲100%
同理可得，乙滑轮组的机械效率为
乙
所以甲＞乙，故C错误，D正确。
故选D。
二、填空题
1、 500 4.5
【详解】
[1] 背包所受的重力
在此过程中，攀岩者克服重力做功
[2]人和背包的总重力
人对自己和背包做的功
做功的平均功率
2、 守恒 减小
【详解】
[1]卫星在大气层外运动，不受空气阻力作用，只有动能和势能的转化，因此机械能守恒。
[2]由近地点向远地点运动过程中，卫星的质量不变，高度变大，其重力势能变大，由于机械能守恒，所以卫星的动能会减小。
3、 6 6
【详解】
[1]由图丙所示，9s~12s内木箱做匀速直线，此时推力与木箱所受摩擦力是一对平衡力。由图乙知，9s~12s内木箱所受推力6N，所以木箱所受摩擦力大小为6N。3s~6s内木箱做加速运动，压力和接触面的粗糙程度不变，所受摩擦力大小不变，3s~6s内木箱所受摩擦力是6N。
[2]9s~12s内木箱的速度为1m/s，推力做功的功率大小为
4、 1 3
【详解】
[1]与动滑轮连接有三段绳子，则绳端拉力为
[2]物体提升1m，则绳端移动距离为3m，拉力做功为
5、 > = >
【详解】
（1）[1]返回器由A点至B点速度减小，故返回器在A点的动能大于B点的动能。
（2）[2]A、B、C三点的高度相同，质量不变，则重力势能相等，故返回器在B点的重力势能等于C点的重力势能。
（3）[3]机械能等于物体动能和势能的总和，由于A点和B点重力势能相等，A点的动能大于B点的动能，所以A点的机械能大于B点的机械能。
三、计算题
1、（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。
2、（1）3600J；（2）90%；（3）200N
【详解】
解：（1）克服材料重力做的功
W有=Gh=360N×10m＝3600J
（2）不计绳重和摩擦时，额外功为克服动滑轮重力做的功，则总功
W总=W有+W额=3600J+400J＝4000J
滑轮组的机械效率
（3）由图可知绳子的有效段数为
n=2
绳子自由端移动的距离
s=nh=2×10m=20m
因为W总＝Fs，所以李博同学对绳子的拉力
答：（1）李博克服材料重力做的功是3600J；
（2）此滑轮组的机械效率是90%；
（3）李博同学对绳子的拉力是200N。
3、（1）1000N；（2）6000W
【详解】
解：（1）有题可知，运动员在做匀速直线运动，故受到的阻力与重力是一对平衡力，故阻力为
（2）重力做的功为
所受重力做功的功率为
答：（1）所受阻力的大小1000N；
（2）所受重力做功的功率为6000W。
4、（1）0.05m/s；（2）1400N；（3）7×104Pa；（4）25W
【详解】
解：（1）月球车的速度
（2）月球车受到的重力
G=mg=140kg×10N/kg=1400N
（3）月球车对地面的压力
F=G=1400N
月球车对水平地面的压强
（4）因月球车月球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，所以，月球车受到的牵引力
F牵=F阻=500N
月球车在测试过程中的功率
答：（1）月球车的速度为0.05m/s；
（2）月球车受到的重力1400N；
（3）月球车对水平地面的压强7×104Pa；
（4）月球车在测试过程中的功率25W。
5、（1）54.72N；（2）；（3）5000:19
【详解】
解：（1）“祝融号”，质量为240kg，受到的阻力是其在火星上所受重力的0.06倍，祝融号所受的阻力为
（2）30min匀速运动了100m，根据二力平衡，牵引力与阻力相等，为54.72N，因此在这段时间内牵引力做的功为
（3）火星表面大气密度是地球表面大气密度的0.01倍，同一物体在地球大气中受到的浮力与它在火星大气中受到的浮力之比为
答：（1）祝融号所受的阻力为；
（2）在这段时间内牵引力做的功为；
（3）同一物体在地球大气中受到的浮力与它在火星大气中受到的浮力之比为5000:19。
四、实验探究
1、 木块滑行距离 重力势 速度 货车不能超速行驶 不合理 没有控制变量
【详解】
（1）[1]实验中，小车从斜面上滑下，撞击木块对木块做功，使木块向前滑行，小车的动能越大，木块滑行的距离越远，所以实验中小车动能的大小是通过木块滑行的距离来反映。
[2]小车从斜面上滑下时，小车所处高度越来越小，小车的重力势能变小，动能增加，所以小车到达水平面时的动能是由重力势能转化而来的。
（2）[3]（a）和（b）两次实验中，小车的质量相同，小车从不同的高度滑下，小车到达水平面时的速度不同，所以（a）和（b）两次实验是探究物体动能大小与速度的关系。
[4]实验的结论是，当质量一定时，物体的速度越大则动能越大；高速公路对货车的限制可用该结论解释的是，货车不能超速行驶，因为货车的质量一定时，速度越大，动能越大，发生交通事故时造成的破坏也越严重。
（3）[5][6]如只将图（b）中的木块换成质量较大的，则（a）和（b）两次实验中小车的质量以及小车到达水平面时的速度均不相同，不能通过控制变量法得出实验结论，所以这样做不合理，理由是没有控制变量。
2、 匀速直线拉动 66.7 高
【详解】
（1）[1]实验中，应使重物匀速直线上升，弹簧测力计也应竖直向上匀速直线拉动。
（2）[2]第2次实验中，提升动滑轮的绳子段数为3段，滑轮组的机械效率为
（3）[3]通过分析1、2次实验的数据，使用相同的滑轮组，2次实验物重更大，机械效率更高，得结论，使用相同的滑轮组，物体越重，滑轮组的机械效率越高。
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