资源描述
九年级物理上册第十一章机械功与机械能章节练习
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、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
2、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
3、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
4、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
5、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
6、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%
7、小明将一箱书搬上三楼，先后采用了两种方法：一是一次把所有的书搬上三楼；二是分两次把所有的书搬上三楼．假设他上楼的速度相同，则这两种方法中
A．第一种所做的总功多一些 B．第二种对书做的功多一些
C．第一种搬书的功率大一些 D．第二种搬书的效率大一些
8、小杰背着书包回家，在水平路面上行走100m用时100s，乘坐电梯从1楼到21楼用时30s，以下符合实际的是（ ）
A．电梯对小杰做功约3.6×103J
B．小杰乘坐电梯上升时，对书包不做功
C．电梯对小杰做功的功率约1200W
D．小杰在水平路面行走时，重力做功的功率约600W
9、在如图所示的滑轮组中，每个滑轮重，在绳子自由端用的拉力把货物匀速提高，不计摩擦和绳重，则货物的重力和滑轮组的机械效率分别是（ ）
A．； B．；
C．； D．；
10、2022年5月20日，我市文化体育新地标一临沂奥体中心体育场钢结构主体顺利完成合拢。履带式起重机是该项工程的重要施工机械，施工现场的履带式起重机（ ）
A．水平移动时其重力不做功 B．吊臂前端的定滑轮能省力
C．粗糙的履带可以减小摩擦 D．宽大的履带可以增大压强
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、小明用20N的水平推力，将重为150N的购物车沿水平地面向前推动了10m，在此过程中，推力对购物车做功___________J，支持力对购物车做功___________J。
2、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。
3、某实验小组分别用如图所示的甲、乙两个滑轮组匀速提起相同的重物。每个滑轮的重量相同，不计绳重及摩擦，甲、乙机械效率的大小关系为η1______η2（选填“＞”、“＜”或“=”）。
4、我国设计的“中华月球车”今年登陆月球。如图所示为该车的模型。物体在月球表面附近受到的重力仅为在地球表面附近所受重力的，月球车的质量为120kg，它在月球表面受到的重力为______N（g=10N/kg）。若它在月球表面上方竖直下落4m，则重力对它做的功为______J。
5、中学生要养成文明的行为习惯，严禁高空抛物。如果一个重0.5N的鸡蛋从20m高处自由下落，不计空气阻力，下落过程中鸡蛋的重力势能转化为______能，重力对鸡蛋所做的功为______J。
三、计算题（5小题，每小题8分，共计40分）
1、某同学用如图所示的装置匀速提升重力为200牛的物体，滑轮重力和摩擦不计，若物体在以0.3m/s的速度匀速上升0.6米。求：
（1）拉力做的功 W；
（2）所用的时间t；
（3）拉力的功率P。
2、如图所示，是某工作队用滑轮组从水中打捞正方体物体M的情景。物体M的棱长为1m，密度为2.8×103kg/m3，用7500N的拉力F将物体M以0.5m/s的速度匀速提升2m。忽略绳重、绳与滑轮的摩擦和滑轮与轴的摩擦。（ρ水=1.0×103kg/m3，g取10N/kg）求：
（1）物体M上升后，还未露出水面时受到的浮力；
（2）物体M上表面在水面下0.2m时，它的下表面受到水的压力；
（3）物体M上升后，在未露出水面前，此滑轮组的机械效率。
3、如图所示，拉力，物体重，经过的时间，物体被匀速提高的距离。求：
（1）有用功；
（2）拉力做功的功率；
（3）该滑轮组的机械效率。
4、在某建筑工地有一块质量为43.2kg的长方体重物，竖立在水平地面上（如图甲所示），高1.6m，底面边长均为1.2m，（重物重心在几何中心位置，g取10N/kg）求：
（1）重物所受重力的大小；
（2）欲将重物沿着一条底边向右推倒，我们可将图甲简化为图乙所示的杠杆，请在图乙中画出最小推力的示意图，并求出最小推力的大小；
（3）用力将重物推到图丙虚线位置的过程中，克服重物重力做功为多少？
5、如图所示，利用滑轮组装置匀速拉动水平面上的物体。已知物体在水平面上受到的滑动摩擦力为重力的0.1倍，物体被匀速拉动的距离为1m。当物体质量为2kg时，滑轮组的机械效率为50%，不计绳重和绳与滑轮间的摩擦。（g取10N/kg）求：
（1）物体质量为2kg时，在水平面上受到的滑动摩擦力；
（2）动滑轮的重力；
（3）物体质量为10kg，以0.1m/s的速度匀速运动时，拉力F的功率。
四、实验探究（2小题，每小题10分，共计20分）
1、在探究动能大小与哪些因素有关的实验中，小科设计了如图实验。实验中让钢球从斜面上某个高度由静止沿斜面滚下，在底部与静止在水平面上的木块发生碰撞，木块沿水平方向向右运动直至停止。
（1）实验中小科是通过观察 ___________来判断钢球的动能大小；
（2）在图甲、丙中，m2>m1，小球下滑到斜面底端时的速度v1=v2，若s3>s1，则表明物体的动能与质量的关系是：___________；
（3）小敏利用丁图来研究动能和势能相互转化，图中两个相同的光滑弧形槽，一个为凸形，一个为凹形，A、B两个相同的钢球分别进入两弧形槽的速度都为v，运动到槽的末端速度也都为v，A小球通过凸形槽的时间为t1，B小球通过凹形槽的时间t2，则时间较短的是 ___________。
2、小明在测量滑轮组机械效率的实验中，所用装置如图所示，实验中每个钩码重2N，测得的数据如表：
物理量
实验次数
钩码总重
G/N
钩码上升的高度
h/m
测力计示数
F/N
测力计移动距离
s/m
机械效率
η
1
4
0.1
1.8
0.3
2
6
0.1
2.4
0.3
83%
3
4
0.1
1.4
0.5
57%
4
4
0.2
1.4
1.0
57%
（1）第1次实验测得的机械效率为_______ ，（结果保留两位小数）若不计绳重与摩擦，动滑轮重为_____N；
（2）分析第1、2次实验数据可知：使用同一滑轮组可以通过_______来提高滑轮组的机械效率；分析第1、3次实验数据可知：使用不同的滑轮组，提升相同的重物，动滑轮个数越多（即动滑轮总重越重），滑轮组的机械效率_______；
（3）分析第3、4次实验数据可知，滑轮组的机械效率与物体被提升的高度_______。
-参考答案-
一、单选题
1、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。
2、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。
3、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。
4、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。
5、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。
6、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。
7、C
【详解】
AB．这箱书的重力一定，楼的高度前后不变，由W=Gh可知，两次对书所做的有用功相等；
第一种所做的额外功为克服人的重力做的功，而第二种所做的额外功是两次克服人的重力做的功，因此第二种所做的额外功大于第一种所做的额外功，故第二种所做的总功大于第一种所做的总功，故AB不符合题意；
C．因上楼的速度相同，第二种需要上楼二次，所以第二种所用时间长;两次搬书对书做的功相同，由P=可知P1>P2，故C符合题意；
D．由η=×100%可知，η1>η2，故D不符合题意．
8、C
【详解】
A．小杰与书包的总重力大约为600N，1楼到21楼的高度
h＝20×3m＝60m
电梯对小杰做的功
W＝Gh＝600N×60m＝3.6×104J
故A不符合题意；
B．小杰乘坐电梯上升时，书包在力的方向上移动了距离，所以对书包做了功，故B不符合题意；
C．电梯对小杰做功的功率
P===1200W
故C符合题意；
D．小杰在水平路面行走时，重力没有做功，功率也为0，故D不符合题意。
故选C。
9、C
【详解】
A B．如图所示，两段绳子分担动滑轮和物重，故重物重
故AB不符合题意；
C D．不计绳重和摩擦力，故滑轮组的机械效率是
故C符合题意；D不符合题意。
故选C。
10、A
【详解】
A．水平移动时其重力方向与移动方向垂直，重力不做功，故A符合题意；
B．吊臂前端的定滑轮是等臂杠杆，不能省力，故B不符合题意；
C．粗糙的履带，增大接触面的粗糙程度，可以增大摩擦，故C不符合题意；
D．宽大的履带，增大了接触面积，可以减小压强，故D不符合题意。
故选A。
二、填空题
1、 200 0
【详解】
[1]推力对购物车做功
W=Fs=20N×10m=200J
[2]支持力的方向竖直向上，没有在支持力的方向上移动距离，所以支持力对购物车不做功，做功为零。
2、 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
3、=
【详解】
不计绳重及摩擦，甲、乙两个滑轮组匀速提起相同的重物时，所做的有用功与总功都相同，根据效率的公式，故甲、乙机械效率的大小关系为。
4、 200 800
【详解】
[1]月球车在地球上受到的重力为
月球车在月球表面受到的重力为
[2]若它在月球表面上方竖直下落4m，则重力对它做的功为
5、 动 10
【详解】
[1]物体的下落的过程中，不计空气阻力，高度降低，速度增大，将重力势能转化为动能。
[2]重力对鸡蛋所做的功为
W=Gh=0.5N×20m=10J
三、计算题
1、（1）120J；（2）2s；（3）60W
【详解】
解：（1）物体的重力G=200N，物体上升的速度v=0.3m/s，上升的高度h=0.6m，由图可知滑轮组绳子段数为2，则人对绳子的拉力为
绳子自由端移动的距离
s=2h=0.6m´2=1.2m
则拉力做的功为
W=Fs=100N´1.2m=120J
（2）物体上升所用的时间为
（3）拉力的功率为
答：（1）拉力做的功W等于120J；
（2）所用的时间t为2s；
（3）拉力的功率P等于60W。
2、（1）；（2）；（3）80%
【详解】
解：（1）物体还未露出水面时，排开液体体积
还未露出水面时受到的浮力
（2）物体M上表面在水面下0.2m时，它的下表面处水的深度
它的下表面受到水的压强
它的下表面受到水的压力
（3）物体M的重力
此滑轮组的机械效率
答：（1）还未露出水面时受到的浮力为；
（2）它的下表面受到水的压力为；
（3）此滑轮组的机械效率为80%。
3、（1）；（2）；（3）
【详解】
解：（1）拉力做的有用功
（2）由图可知，绳子自由端移动的距离
拉力做的总功
拉力做功的功率
（3）滑轮组的机械效率
答：（1）有用功为；
（2）拉力做功的功率为；
（3）该滑轮组的机械效率为。
4、（1）432N；（2）；129.6N；（3）86.4J
【详解】
解：（1）重物的重力
（2）在阻力与阻力臂一定的情况下，动力臂越大，动力越小，由图示可知，使物体向右翻转时，物体右下端与地面的接触点C是支点，AC是最大动力臂，当推力作用在A点时，推力最小，如图所示：
将重物看做以C为支点的杠杆，当力臂最长即为斜边长时，推力最小，推力F的力臂
重力G的力臂为底边的一半
根据杠杆的平衡条件可得，则最小推力
（3）如图所示
推倒重物过程中，重物重心上升的高度
所以克服重力做的功
答：（1）重物所受重力的大小是432N；
（2）如上图所示，最小推力的大小是129.6N；
（3）用力将重物推到图丙虚线位置的过程中，克服重物重力做功为86.4J。
5、（1）2N；（2）2N；（3）1.2W
【详解】
解：（1）物体质量为2kg时，其重力
G1=m1g=2kg×10N/kg=20N
水平方向上受到的滑动摩擦力
f1=0.1G1=0.1×20N=2N
（2）不计绳重及滑轮间摩擦时，拉动2kg物体时，有
解得，动滑轮的重力
G动=2N
（3）物体质量为10kg时，其重力
G2=m2g=10kg×10N/kg=100N
水平方向上受到的滑动摩擦力
f2=0.1G2=0.1×100N=10N
由图示知，滑轮组承重绳子为3根，不计绳重与滑轮间摩擦时有
绳子端移动的速度
v绳子=nv=3×0.1m/s=0.3m/s
所以拉力F的功率
答：（1）物体质量为2kg时，在水平面上受到的滑动摩擦力为2N；
（2）动滑轮的重力为2N；
（3）拉力F的功率为1.2W。
四、实验探究
1、 木块移动的距离 速度相同时，物体的质量越大，动能越大 t2
【详解】
（1）[1]实验中小球的动能无法直接观察，是通过观察钢球推动木块移动的距离来判断钢球的动能大小，这里用到了转换法。
（2）[2]在图甲、丙中，m2>m1，从斜面下滑的高度相同，则小球下滑到斜面底端时的速度相等，即v1=v2，若s3>s1，则表明物体的动能与质量的关系是：速度相同时，物体的质量越大，动能越大。
（3）[3]在凸形滑道运动的物体，在运动到最高点的过程中，要将动能转化为重力势能，运动速度小于初速度；在下落过程中不计滑道的摩擦，机械能守恒，重力势能再全部转化为动能，此时速度等于初速度；在凹形滑道运动的物体，在运动到最低点的过程中，要将重力势能转化为动能，运动速度大于初速度；在下落过程中不计滑道的摩擦，机械能守恒，动能再转化为重力势能，速度大于初速度；因此在凸形滑道运动物体的平均速度小于在凹形滑道运动物体的速度，由可知，通过A滑道用的时间t1大于通过B滑道用的时间t2，即时间较短的是t2。
2、 74.07% 1.4 增加物体重力 越低 无关
【详解】
（1）[1]第1次实验测得的机械效率
[2]弹簧测力计的示数为1.8N，动滑轮上的绳子段数是3段，不计绳重与摩擦，则
实验中每个钩码重2N，则
G=2×2N=4N
则动滑轮重
G动=3F-G=3×1.8N-4N=1.4N
（2）[3]由第1、2次实验数据可知，提升重物不同，且提升重物越重，滑轮组的机械效率越高，即使用同一滑轮组，可以通过增加物体重力来提高滑轮组的机械效率。
[4]由第1、3次实验数据可知，使用不同的滑轮组，提升相同的重物，动滑轮个数越多（即动滑轮总重越重），滑轮组的机械效率越低。
（3）[5]分析第3、4次实验数据可知，物体被提升的高度不同，滑轮组的机械效率相同，滑轮组的机械效率与物体被提升的高度无关。
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