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九年级物理上册第十一章机械功与机械能重点解析
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、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
2、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
3、下面四幅图中所描述的力，对物体做了功的是（ ）
A．使小车向前运动了一段距离的推力
B．搬石头但没有搬动，手对石头的力
C．托着货物停在水平地面上，叉车对货物的力
D．提着滑板在水平路面上前行，手提滑板的力
4、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
5、为了将一物块送到高处，小杰用木板和滑轮搭建了如图所示的装置。用力F拉动绳端，物块沿斜面匀速向上运动，下列说法正确的是（ ）
A．该装置使用滑轮是为了更加省力
B．此过程中物块的动能转化为重力势能
C．物块所受摩擦力的方向沿斜面向下
D．若绳子突然断开，物块将立即下滑
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、如图，用40N的拉力，在10s内将重100N的物体匀速提升3m，则该滑轮组（ ）
A．绳端移动的距离为6m B．有用功为120J
C．拉力做功的功率为36W D．机械效率为80%
8、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
9、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
10、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%
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、小明新购了一批书，将书从一楼搬到三楼，小红想测定小明一次全部搬完书的过程中对书做功的功率。于是小红进行了如下的实验步骤：（A）测出所有书的总质量m；（B）测出楼梯的总长度L；（C）测出一楼到三楼的竖直高度h；（D）测出小明搬书上楼所用的时间t；（E）计算出小明搬书的功率P．小红的实验步骤中多余的是：____。（填写步骤前的字母即可）实际中由于书较多，小明采用分两批将书搬上三楼的办法搬完了书，两种搬书的方法：①是把所有书一次搬上楼；②是先搬一部分书上楼，再搬剩下的部分。假设小明搬书上楼的速度相同，两种方法中功率大的是__；机械效率高的是__。（填序号①或②）
2、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。
3、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______。
4、2022年北京冬奥会单板滑雪男子大跳台决赛，17岁中国小将苏翊鸣摘得金牌，成为冬奥历史上该项目最年轻的金牌获得者。比赛场地简化如图所示，AC为助滑道，B为AC的最低点。运动员某次从A点由静止开始下滑到达B点的过程中（不考虑一切阻力），重力势能转化___________能，机械能___________（选填“增大”、“减小”或“不变”）。
5、如图是某市轨道交通车站的示意图。在车进站时，要刹车慢慢停下来，而车此时是有很大的______能的，若刹车，这些能量转化为内能而损耗了，若进站时让车上坡，把______能转化为______能贮存起来，这样就减小因刹车消耗的机械能；出站时利用下坡，则可以把重力势能转化为动能，便于启动，节省了燃料，起到节能的作用。
三、计算题（5小题，每小题8分，共计40分）
1、某工人利用如图所示的滑轮组提升重900N的物体，物体在18s内匀速上升了3m，绳子末端的拉力为400N，不计绳重和摩擦，求：
（1）工人做功的总功率；
（2）动滑轮的重力；
（3）若用此滑轮组匀速吊起另一物体时，该滑轮组的机械效率达到80%，求此时工人所用的拉力。
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、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 。
4、一辆小轿车以15 m/s的速度在水平公路上匀速行驶300m，受到的阻力是1200N。求：
(1)在水平路面行驶时小轿车牵引力所做的功；
(2)行驶过程中小轿车的功率。
5、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。
四、实验探究（2小题，每小题10分，共计20分）
1、在探究“影响滑轮组机械效率因素”的实验中，用到的装置如图所示，实验数据记录如表所示。
实验次数
钩码重力G/N
钩码上升高度h/m
绳端拉力F/N
绳端移动距离s/m
机械效率
1
2
0.1
1.2
0.3
2
2
0.2
1.2
0.6
3
4
0.1
1.9
0.3
4
4
0.1
1.3
0.5
（1）实验中应沿竖直方向______拉动弹簧测力计；
（2）分析表中数据可知，第4次实验是用图______所示装置来完成的；
（3）通过比较1、2两次实验数据可得出：使用同一滑轮组提升相同重物，滑轮组的机械效率与重物上升高度_______（选填“有关”或“无关”）；
（4）通过比较__两次实验数据可得出：同一滑轮组提升的物体越重，滑轮组机械效率越高；
（5）通过比较3、4两次实验数据可得出：不同滑轮组提升相同重物，动滑轮越重，机械效率_____（选填“越高”、“越低”或“不变”）。
2、小强发现力学中有很多相似实验，他找了如下器材；①表面平整的长木板（带斜面）、②刻度尺、③弹簧测力计、④小车、⑤木块、⑥毛巾、⑦棉布、⑧钩码。
（1）为了探究“阻力对物体运动的影响”，他选择了一些器材，如图所示，让小车从同一斜面相同高度由静止滑下，是为了使小车___________相同。实验发现水平表面越光滑，小车运动距离越长，经过推理得出：运动的物体如果不受力将___________；
（2）在丙图实验的基础上只需要再选择序号⑤的器材，让同一小车从斜面的不同高度由静止开始下滑，则还可以探究小车___________（填字母）的关系；
A． 重力势能与质量 B． 重力势能与高度 C． 动能与质量 D． 动能与速度
（3）为了探究“滑动摩擦力大小与压力大小的关系”，他选择了序号①、⑤、⑧以及___________（填序号）的器材，下列事例中，用到上述探究结论的是___________（填字母）。
A．在行李箱下安装滚轮 B．向自行车转轴处加润滑油
C． 自行车刹车时用力捏闸 D．压路机配备的碾子质量很大
-参考答案-
一、单选题
1、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。
2、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。
3、A
【详解】
A．推着小车向前移动一段距离，对物体施加了力，并在力的方向上移动了一段距离，故A符合题意；
B．搬而未起，有力但是无距离，不做功，故B不符合题意；
C．托着货物停在水平地面上，叉车对货物有力但是无距离，不做功，故C不符合题意；
D．提着滑板在水平路面上前行，手提滑板有力，但是在力的方向上没有距离，即力的方向与运动的方向垂直，不做功，故D不符合题意。
故选A。
4、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。
5、C
【详解】
A．该装置使用的是定滑轮，只能改变力的方向，不能省力，故A错误；
B．物块沿斜面匀速向上运动，动能不变，物体的重力势能是拉力F做功增加的，故B错误；
C．物块相对斜面斜向上运动，受到的滑动摩擦力与其相对运动方向相反，所以摩擦力沿斜面向下，故C正确；
D．若绳子突然断开，物块由于惯性会先继续向上运动，故D错误。
故选C。
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、C
【详解】
A．将物体匀速提升3m，则绳端移动的距离为
故A不符合题意；
B．有用功为
故B不符合题意；
C．拉力做的功为总功，总功为
拉力做功的功率为
故C符合题意；
D．滑轮组的机械效率为
故D不符合题意。
故选C。
8、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。
9、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。
10、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。
二、填空题
1、 B ① ①
【详解】
[1]测量小红同学搬运器材过程中对箱子做功的功率，需结合公式P=； m为箱子的质量，h为一楼到三楼的竖直高度，t为上楼所用的时间。所以需要台秤测量箱子的质量 m、用卷尺测量一楼到三楼的竖直高度h，用秒表测量上楼所用的时间t，由以上分析可知并不需要测量楼梯的总长度，即步骤B是多余的；
[2]这箱书的重力一定，楼的高度前后不变，由W=Gh可知，两次所做的有用功相等，即W1=W2；方法①所做的额外功为一次克服自身重力所做的功，而方法②所做的额外功是两次克服自身重力所做的功，因此方法②的额外功大于方法①的额外功，故方法②的总功（W书+2W人）大于方法①的总功（ W书+W人）；
因上楼的速度相同，方法②需要上楼二次，所以方法②所用时间是第一次的两倍，由P=可知P1＞P2，即方法①功率大；
[3]两次所做的有用功相等，方法①做的总功较少，由η=可知， η1＞η2即机械效率高的是方法①。
2、 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
3、 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。
4、 动 不变
【详解】
[1]运动员某次从A点由静止开始下滑到达B点的过程中，运动员质量保持不变，高度变小，重力势能能变小；速度增大，动能变大，重力势能转化动能。
[2]因不考虑一切阻力，故机械能守恒，即机械能不变。
5、 动 动 重力势
【详解】
[1]在车进站时，要刹车慢慢停下来，车的质量很大，此时仍具有很大的动能。
[2][3]若进站时让车上坡，使车速度减小，高度增加，把动能转化为重力势能贮存起来，这样能减小因刹车消耗的机械能。
三、计算题
1、（1）200W ；（2）300N；（3）500N
【详解】
解：（1）由图可知，n=3，则绳子自由端移动的距离
s=3h=3×3m=9m
使用滑轮组做的总功
W总=Fs=400N×9m=3600J
工人做功的总功率
（2）不计绳重和摩擦力，绳子自由端的拉力
则动滑轮的重力
G动=3F-G物=3×400N-900N=300N
（3）不计绳重和摩擦，由
机械效率为80%时，物体的重力
工人所用的拉力
答：（1）工人做功的总功率为200W；
（2）动滑轮的重力为300N；
（3）工人所用的拉力为500N。
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、（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。
4、（1）3.6×105 J；（2）1.8×104 W
【详解】
(1)由于轿车沿水平方向做匀速直线运动处于平衡态，所以
F ＝f ＝1200 N
小轿车牵引力所做的功
W＝Fs＝1200N×300m＝3.6×105 J
(2)行驶过程中小轿车的功率
答：(1)在水平路面行驶时小轿车牵引力所做的功是3.6×105 J；
(2)行驶过程中小轿车的功率是1.8×104 W。
5、（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。
四、实验探究
1、 匀速 丙 无关 1、3 越低
【详解】
（1）[1]实验中应该匀速竖直向上拉动弹簧测力计，以保证拉力大小不变。
（2）[2]在第4次实验中
s4=0.5m，h4=0.1m
由s=nh可得n=5，即承担物重的绳子股数n=5，所以第4次实验是用丙图所示装置来完成的。
（3）[3]比较实验1、2数据，使用同一滑轮组提升相同重物，物体上升的高度不同，滑轮组的机械效率相同，所以滑轮组的机械效率与重物上升高度无关。
（4）[4]1、3两次实验
s=0.3m，h=0.1m
由s=nh可得n=3，使用同样的滑轮组，即使用的甲、乙两图，通过实验数据可知，第3次实验物体的重力较大，滑轮组的机械效率较高，得出结论：同一滑轮组提升的物体越重，滑轮组机械效率越高。
（5）[5]比较3、4两次实验数据，第3次实验使用的是乙图滑轮组，第4次实验使用的是丙图滑轮组，提升相同的重物，第4次实验动滑轮的重力较大，滑轮组的机械效率较低，可以得到不同滑轮组提升相同重物，动滑轮越重，机械效率越低。
2、 到达水平面时速度 做匀速直线运动 BD ③ C
【详解】
（1）[1]为了探究“阻力对物体运动的影响”，根据控制变量法，要控制初速度相同。他选择了一些器材，如图所示，让小车从同一斜面相同高度由静止滑下，是为了使小车到达水平面的速度相同。
[2]实验发现水平表面越光滑，小车运动距离越长，经过推理可知：运动的小车如果不受力，小车将运动得无限长，即将做匀速直线运动。
（2）[3]同一小车（质量相同）从不同高度由静止滑下，通过小车通过推动木块运动的距离可判断小车具有能量的大小，所以可以探究小车重力势能与高度的关系；由于从不同高度滑下，到达水平面时的初速度不同，所以还可探究动能与速度的关系，故AC不符合题意，BD符合题意。
故选BD。
（3）[4]为了探究“滑动摩擦力大小与压力大小的关系”，需要测量拉力大大小，从而得出滑动摩擦力大小，所以还需要③弹簧测力计。
[5]A．在行李箱下安装滚轮，变滑动摩擦为滚动摩擦，减小摩擦力，故A不符合题意；
B．向自行车的转轴处加润滑油，是通过使接触面脱离的方法减小摩擦力，故B不符合题意；
C．自行车刹车时用力捏闸，此时接触面粗糙程度一定，压力大，滑动摩擦力大，故C符合题意；
D．压路机配备的碾子质量很大是为了增大对地面的压力，故D不符合题意。
故选C。
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