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、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
2、如图所示，重为800N的物体在100N的水平拉力F的作用下以的速度沿水平地面，向左匀速直线运动了20s，滑轮组的机械效率为60%，在此过程中，下列说法正确的是（ ）
A．绳子自由端移动距离为4m
B．物体与地面间的滑动摩擦力大小为120N
C．额外功的功率为12W
D．若物体的重力和运动速度不变，只增大水平地面的粗糙程度，则滑轮组的机械效率会降低
3、如图为小孩荡秋千的示意图，下列分析正确的是（ ）
A．小孩在A点具有的动能最大
B．小孩从B荡到C的过程中，动能转化为势能
C．小孩从C荡到B的过程中，动能转化为势能
D．小孩从A荡到B的过程中，在B点的机械能大于A点的机械能
4、如图所示，小明在做模拟“蹦极”的小实验，一根橡皮筋一端系一个小球，另一端固定在A点，B点是橡皮筋不系小球自然下垂时下端所在的位置，C点是小球从A点自由释放后所能达到的最低点，不考虑空气阻力，关于小球从A点到C点运动过程的说法，正确的是（ ）
A．小球从A点下落到B点的过程中，重力势能转化为动能
B．小球从A点下落到B点的过程中，受到重力和弹力的作用
C．小球从B点下落到C点的过程中，速度一直减小
D．小球在B点时受到平衡力的作用
5、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
6、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
7、2022年2月，我国成功举办了第24届冬奥会。图甲是2022年北京冬奥会会徽：它以汉字冬为灵感来源，运用中国书法艺术形态来展现出滑雪运动员的英姿。图乙是中国滑雪运动员谷爱凌在U形场地比赛的图片，关于比赛过程中的能量变化，其中叙述正确的是（ ）
A．谷爱凌在U形场地滑行向上冲击到最高点时，动能将达到最大
B．谷爱凌从U形场地空中的高点开始下落过程中机械能逐渐增大
C．谷爱凌在U形场地出发点加速下滑的过程中动能越来越小
D．谷爱凌从U形场地出发点加速下滑的过程中重力势能越来越小
8、如图所示，小桂利用动滑轮竖直匀速提升木箱。以下做法可以提高动滑轮机械效率的是（ ）
A．适当减小木箱重力 B．增大木箱上升高度
C．增大提升木箱的速度 D．换用质量较小的动滑轮
9、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
10、甲、乙两车同时同地沿同一直线做匀速直线运动，它们的图像如图所示，则（ ）
A．甲车的动能大于乙车的动能 B．甲、乙两车的重力势能相等
C．经过8秒，甲、乙两车相距10米 D．运动10米，甲车比乙车少用4秒
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，小球从A处落下，在B处与小木块碰撞，并与小木块共同运动到D处停下，其中C点为BD之间的中点，此过程中斜面对小球的支持力______（选填“有”或“没有”）做功，BC段木块受到的摩擦力功率为P1，CD段木块受到的摩擦力功率为P2，大小关系是P1______ P2（选填“＜”“＝”或“＞”）。
2、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。
3、如图所示，固定的斜面长s=1.2m，高h=0.3m，沿斜面向上用5N的拉力在2s内把一个重16N的物体从斜面底端匀速拉到顶端，拉力的功率为______W，斜面的机械效率为______。
4、在中考体育考试中，小刚投出的实心球在空中的运动轨迹如图所示。若不考虑空气阻力，则实心球从离开手后到达最高点的过程中，球的动能______，球的机械能______（以上两空均选填“增大”、“减小”或“不变”），在最高点时，球的动能______（选填“大于”或“等于”）零。
5、用40N水平拉力拉着重为100N的物体，在10s内由静止开始沿水平直线移动了5m。此过程中，重力对物体做的功为______J，水平拉力对物体做功的功率为______W。
三、计算题（5小题，每小题8分，共计40分）
1、如图所示，用滑轮组将重为G＝1800N的金属块打捞出水面，不计绳重、摩擦和水对金属块的阻力，作用在绳自由端拉力的功率始终保持1680W，金属块浸没在水中时被匀速提起的速度为v1＝0.8m/s，金属块的密度为8×103kg/m3，g取10N/kg。求：
（1）金属块未露出水面以前的机械效率η；
（2）金属块被提出水面后匀速上升的速度v2（计算结果保留两位小数）。
2、如图是一款能自动浮沉的潜水玩具，正方体潜水器内装有智能电磁铁，将它放入装有水的圆柱形薄壁容器中，容器放置在水平铁板上，不计容器的重力。潜水器启动后通过传感器测出其底部与铁板间的距离l，自动调节电磁铁电流大小，改变潜水器与铁板间的吸引力F的大小。闭合开关前，潜水器处于漂浮状态。闭合开关，潜水器启动后先匀速下沉，完全浸入水中后，变为加速下沉直至容器底部，下沉全过程F随l变化的关系保持不变，水深变化的影响忽略不计。已知潜水器的边长为10cm，重为5N，容器的底面积为1000cm2，水深为25cm。求：
（1）潜水器漂浮时受到的浮力；
（2）下沉全过程潜水器重力所做的功；
（3）潜水器沉底静止后容器对铁板的压强。
3、在九年级物理拓展课上，小梅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，若她用150N的拉力将360N的物体以0.5m/s匀速提升了20s，（不计绳重和摩擦，g=10N/kg）。求：
（1）20s内拉力所做的功；
（2）提升360N的物体时，此滑轮组的机械效率是多少；
（3）若提升的物体重力增加150N，求出此时的拉力。
4、如图所示，工人沿斜面用一定大小的力F把一重为1000N的物体从斜面底部匀速推到顶部（不计物体本身大小），该过程中斜面的效率为80%，已知斜面长L=5m，高h=2m。求：
（1）推力F做的功大小；
（2）物体受到斜面对它的摩擦力大小；
（3）若斜面光滑没有摩擦，请分析推理说明随着斜面倾斜角度的增大，推力F大小的变化情况。（斜面长度一定时，斜面高度增加）
5、一辆货车以的速度在平直公路上匀速前进，已知货车行驶时受到的阻力大小为，求：
（1）货车发动机工作时的功率；
（2）货车行驶发动机做的功。
四、实验探究（2小题，每小题10分，共计20分）
1、小聪利用如图所示装置探究“物体动能的大小与哪些因素有关”。
（1）该实验是通过观察______，从而判断 ______ （填“木块”或“钢球”）动能的大小；
（2）甲、乙两次实验中，将质量不同的钢球拉到相同的高度。由静止释放，小球向下摆动过程中，小球的______ 转化为动能。观察到质量大的钢球将木块推动的距离远，说明动能的大小和______有关；
（3）甲、丙两次实验中，将质量相同的钢球拉到不同的高度，由静止释放，观察木块被推动的距离，可以探究动能的大小和______的关系；
（4）小聪将木块下的铁板换成光滑的玻璃板，观察木块被钢球推动的距离。我们可以探究______ 对物体运动的影响，并可推断出：如果运动物体不受力将______。
2、如图是探究“物体动能的大小与什么因素有关”的实验示意图。让同一钢球分别从斜面的不同高度由静止开始滚下，撞击木块。
（1）该实验是通过观察______来判断______（选填“钢球”或“木块”）动能的大小。这种探究方法称为______；
（2）利用图中的器材可以探究物体动能的大小与物体______的关系，得到的结论是：______。
-参考答案-
一、单选题
1、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。
2、C
【详解】
A．物体移动距离
s物=v物t=0.1m/s×20s=2m
由图知，n=3，则绳子自由端移动的距离
s=3s物=3×2m=6m
故A错误；
B．拉力做功为
W总=Fs=100N×6m=600J
由η=得有用功
W有用=ηW总=60%×600J=360J
由W有用=fs物求得物体与地面间的滑动摩擦力
f===180N
故B错误；
C．拉力做的额外功
W额=W总-W有用=600J-360J=240J
额外功的功率
P===12W
故C正确；
D．如果增大接触面的粗糙程度，增大了摩擦力，增大了有用功，而额外功几乎不变，有用功与总功的比值变大，机械效率变大，故D错误。
故选C。
3、B
【详解】
荡秋千时，从A点到B点和从C点到B点都是下降过程，都是将重力势能转化为动能，在这个过程中，A点和C点位置最高，重力势能最大，此时小孩是静止的，故动能为0；B点的动能最大，由于B点位置最低，所以重力势能最小。从B点到C点和B点到A点的过程中都是将动能转化为重力势能的过程。
A．小孩在A点时，位置最高，重力势能最大，动能为零，故A错误；
B．小孩从B荡到C的过程中，高度增加，重力势能增大，速度减小，动能减小，是动能转化为重力势能的过程，故B正确；
C．小孩从C荡到B的过程中，高度减小，重力势能减小，速度增大，动能增大，是重力势能转化为动能的过程，故C错误；
D．小孩从A荡到B的过程中，需要克服空气阻力做功，由一部分机械能转化为内能，故在B点的机械能小于A点的机械能，故D错误。
故选B。
4、A
【详解】
AB．小球从A点下落到B点的过程中，小球只受到重力的作用，小球做加速运动，小球高度下降，所以在这一阶段，小球的重力势能转化为小球的动能，故A正确，B错误；
C．小球从B点下落到C点的过程中，弹力逐渐变大，但还是小于重力，合外力向下，小球做加速运动，直到BC之间某一点时，重力等于弹力，过了这一点，弹力大于重力，合外力向上，小球才做减速运动，所以小球从B点下落到C点的过程中，小球先加速后减速，故C错误；
D．小球在B点时仅受到重力，物体做加速运动，没有受到平衡力的作用，故D错误。
故选A。
5、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。
6、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。
7、D
【详解】
A．谷爱凌在U形场地滑行向上冲击到最高点的过程中，动能转化为重力势能，所以在最高点时，动能最小，故A错误；
B．谷爱凌从U形场地空中的高点开始下落过程中需克服空气阻力做功，机械能逐渐减小，故B错误；
C．谷爱凌在U形场地出发点加速下滑的过程中，速度越来越大，质量不变，所以动能越来越大，故C错误；
D．谷爱凌从U形场地出发点加速下滑的过程中，高度越来越低，质量不变，所以重力势能越来越小，故D正确。
故选D。
8、D
【详解】
A．由公式
可知，减小木箱的重力，在提升相同的高度时，有用功会减小，而额外功不变，所以有用功所占总功的比值会减小，所以机械效率会减小，故A不符合题意；
BC．由公式
可知，机械效率的大小与物体上升的高度和物体上升的速度无关，所以增大木箱的上升高度和增大提升木箱的速度不能改变机械效率，故BC不符合题意；
D．由公式
可知，换用质量较小的动滑轮，在提升相同高度时，额外功会减少，而有用功不变，所以有用功占总功的比值会增大，所以机械效率会增大，故D符合题意。
故选D。
9、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。
10、D
【详解】
由图可知，甲乙经过8s，甲的路程是20m，乙的路程是10m，甲的速度
A．动能与质量和速度有关，甲车的速度大于乙车的速度，由于甲乙两车的质量未知，甲车的动能不一定大于乙车的动能，故A不符合题意；
B．重力势能与质量和高度有关，由于甲乙两车的质量和高度未知，甲、乙两车的重力势能不一定相等，故B不符合题意；
C．甲乙经过8s，甲的路程是20m，乙的路程是10m，若甲、乙两车的运动方向相反，则此时甲车与乙车相距
20m+10m=30m
故C不符合题意；
D．运动10米，甲车的时间是4s，乙车的时间是8s，甲车比乙车少用4s，故D符合题意。
故选D。
二、填空题
1、 没有 ＞
【详解】
[1]由于支持力与小球运动的方向是垂直的，故支持力没有做功。
[2]BC和CD段的压力和接触面粗糙程度不变，则摩擦力不变，BC段速度大于CD段速度，由
P＝＝Fv
可知，BC段木块受到的摩擦力功率为P1大于CD段的木块受到的摩擦力功率P2。
2、 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
3、 3 80%
【详解】
[1] 拉力的功率为
[2] 斜面的机械效率为
4、 减小 不变 大于
【详解】
[1][2]离开手后的实心球斜向上方运动过程中动能转化为重力势能，所以动能减小；从最高点向下运动的过程中重力势能转化为动能；如果不考虑空气阻力，球的机械能总量保持不变。
[3]球在最高点时，仍有向前的速度，所以动能大于零。
5、 0 20
【详解】
[1]做功的两个要素是：一是要有作用在物体上的力；二是物体沿受力方向移动一段距离。物体受到的重力方向竖直向下，而物体是沿水平方向运动，所以重力没有做功。
[2]物体受到的水平拉力F=40N，沿水平直线移动了5m，所以拉力对物体做的功为
W=Fs=40N×5m=200J
拉力对物体做功的功率为
三、计算题
1、（1）75%；（2）0.72m/s
【详解】
解：（1）由图可知，连接动滑轮绳子的段数为3，绳自由端移动速度为物体上升速度的三倍，绳自由端移动距离是物体上升高度的三倍。由公式P＝Fv可得，绳自由端拉力
由于该金属块重1800N，故该物体的质量为
该金属块密度为8×103kg/m3，则该金属块的体积为
则该金属块未露出水面受到的浮力为
则金属块未露出水面以前的机械效率为
（2）已知金属块未露出水面时，绳自由端拉力、金属块重力、金属块受到的浮力、连接动滑轮绳子段数，则可求得动滑轮重为
金属块离开水面后绳自由端拉力为
由公式P＝Fv可得，金属块离开水面后绳自由端的移动速度为
则物体被提出水面后的上升速度为
答：（1）金属块未露出水面以前的机械效率为75%；
（2）金属块被提出水面后匀速上升的速度为0.72m/s。
2、（1）5N；（2）1J；（3）2700Pa
【详解】
解：（1）潜水器处于漂浮状态时，潜水器受到的浮力
（2）潜水器的底面积
由
能够得出，漂浮时浸入水中的深度
潜水器下降的距离
潜水器的重力所做的功
（3）潜水器匀速下沉时，随的变化关系式为
解得
依题意，潜水器浸没后加速下沉，随的变化关系不变
即
潜水器沉底静止时，，受到的吸力，潜水器漂浮时，潜水器受到的重力等于它排开水的重力，因此潜水器和水的总重等于容器中只装25cm深的水重，容器的底面积
潜水器和水的总重
潜水器沉底静止时，容器对铁板的压力
由得，容器对铁板的压强
答：（1）潜水器漂浮时受到的浮力为5N；
（2）下沉全过程潜水器重力所做的功1J；
（3）潜水器沉底静止后容器对铁板的压强为2700Pa。
3、（1）4.5×103J；（2）80%；（3）200N
【详解】
解：（1）20s内材料匀速提升的高度
h=vt=0.5m/s×20s=10m
由图可知，滑轮组绳子的有效股数n=3，则绳子自由端移动的距离
s=nh=3×10m=30m
20s内拉力所做的功
W总=Fs=150N×30m=4.5×103J
（2）所做的有用功
W有=Gh=360N×10m=3600J
此滑轮组的机械效率
（3）不计绳重和摩擦，动滑轮的重力
G动=nF-G=3×150N-360N=90N
若提升的物体重力增加150N，此时的拉力
答：（1）20s内拉力所做的功是4.5×103J；
（2）提升360N的物体时，此滑轮组的机械效率是80%；
（3）若提升的物体重力增加150N，此时的拉力是200N。
4、（1）2500J；（2）100N；（3）推力F变大
【详解】
解：（1）有用功为
由可得，推力F做的功为
（2）摩擦力所做的功为
由可得，摩擦力为
（3）若斜面光滑，则由可知，摩擦力所做的功为，所以，即
所以
故当斜面倾斜角度增大时，会增大，所以推力F也会变大。
答：（1）推力F做的功大小为2500J；
（2）物体受到斜面对它的摩擦力大小为100N；
（3）若斜面光滑没有摩擦，随着斜面倾斜角度的增大，推力F变大。
5、（1）；（2）
【详解】
解：（1）货车以的速度在平直公路上匀速前进，由二力平衡知，货车的牵引力等于阻力，则牵引力的功率为
（2）货车行驶发动机的牵引力做功为
答：（1）货车发动机工作时的功率为；
（2）货车行驶发动机做的功。
四、实验探究
1、 木块被钢球推动的距离 钢球 重力势能 质量 速度 阻力 做匀速直线运动
【详解】
（1）[1][2]该实验中钢球动能的大小是通过木块移动的距离体现的，木块被撞的越远，说明钢球的动能越大，这里采用了转换法的思想。
（2）[3]小球向下摆动过程中，高度变低，重力势能减小，速度变大，动能增大，小球的重力势能转化为动能。
[4]观察到质量大的钢球将木块推动的距离更远，说明钢球对木块做功越多，钢球的动能越大，由此可以说明动能的大小和质量有关。
（3）[5]甲、丙两次实验中，将质量相同的钢球拉到不同的高度，由静止释放，高度越高，撞击木块前的速度越大，木块移动的距离越远，动能越大，所以可以探究动能的大小和速度的关系。
（4）[6][7]“小聪将木块下的铁板换成光滑的玻璃板，观察木块被钢球推动的距离”，控制了速度不变，改变阻力的大小，可以探究阻力对物体运动的影响；物体受到的阻力越小，运动的越远，可推断出：如果运动物体不受力将做匀速直线运动。
2、 木块移动的距离 钢球 转换法 速度 质量一定时，物体的速度越大，动能越大
【详解】
（1）[1][2][3]实验中通过观察木块被撞击后滑行的距离的大小来间接判断钢球动能的大小，该方法是转换法。
（2）[4][5]根据图示可知，小球的质量不变，滚下的高度不同，到达水平面时的速度不同，所以探究的是动能大小与速度的关系，钢球的速度越大，撞击木块移动的距离越大，动能越大；结论为：在质量一定时，物体的速度越大，动能越大。
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