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九年级物理上册第十一章机械功与机械能定向测试
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、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．；
2、北京冬奥会引入的AI评分系统，能逐帧抓取运动员从起跳到落地之间的空中姿态，将运动员的精彩表现在最短时间内真切地呈现给观众，为裁判评分提供可视依据。如图所示，某次比赛系统呈现运动员上升（ab）及下落（bc）瞬间，下列说法中正确的是（ ）
A．运动员在ab段重力势能增大，动能减小
B．运动员在ab段重力势能减小，动能增大
C．运动员在bc段重力势能减小，动能减小
D．运动员在bc段重力势能增大，动能增大
3、2022年2月8日，谷爱凌摘得冬奥会自由式滑雪大跳台金牌的比赛场景如图所示。图中的运动员从低处向高处跃起后下落的过程中，下列说法正确的是（ ）
A．运动员从低处运动到高处时，动能不断增加
B．运动员从高处运动到低处时，动能转化为重力势能
C．运动员运动到最高点时重力势能最大
D．运动员运动到最高点时不具有惯性
4、如图所示，在50N的水平拉力F的作用下，重600N的物体沿水平地面做匀速直线运动，物体与地面间的滑动摩擦力是自身重力的0.2倍，绳子自由端向前移动的速度为0.6m/s。则（ ）
A．拉力F的功率为3W
B．1min内物体移动的距离为36m
C．1min内所做的有用功为1440J
D．该滑轮组的机械效率为85%
5、在测量滑轮组机械效率的活动中，装置如图所示，欲使所测机械效率提高，下列措施可行的是（ ）
A．转轴加润滑油 B．增加提升高度 C．增大提升速度 D．减小物体质量
6、物块在水平拉力F（大小未知）的作用下，在水平直线轨道上运动（如图），其中AB=CD=10m。已知物块在AB段和CD段分别以2m/s和5m/s的速度匀速运动，且在AB段、CD段所受摩擦阻力分别为1N和2N，则以下判断正确的是（ ）
A．该物块在CD段的惯性比AB段大
B．该物块通过AB段和CD段所用的时间之比为2∶5
C．拉力F在AB段所做的功为20J
D．拉力F在CD段做功的功率为10W
7、中国开展月球探测工程，命名为“嫦娥工程”，中国整个探月工程分为“绕”、“落”、“回”三步走，“嫦娥五号”月球探测器从月球土壤中取样， 再返回地球，标志中国“嫦娥工程”取得伟大的胜利。关于“嫦娥五号”月球探测器下列说法正确的是（ ）
A．“嫦娥五号”从地面升空过程中重力势能增大，机械能不变
B．“嫦娥五号”匀速环绕月球时，受到平衡力的作用
C．“嫦娥五号”携带的着陆器可以通过降落伞减速着陆在月球表面
D．从月球返回地球的过程中，点火向后喷气，产生一个向前的力，离开月球表面根据的是物体间力的作用是相互的
8、成语“水滴石穿”，比喻力量虽小，但只要坚持，功到自然成｡从物理的角度分析∶①力改变了石头的形状；②水滴冲击石头时，石头对水滴没有作用力；③水滴加速下落过程，重力对水滴做了功；④水滴加速下落过程，受到了平衡力的作用｡完全正确的一组是
A．①③ B．①② C．①④ D．②④
9、如图，在2022年北京冬奥会开幕式上，质量约为的奥运五环缓缓升起。若将升起过程看成匀速直线运动，则该过程中奥运五环的（ ）
A．重力势能不变 B．动能增大
C．机械能不变 D．机械能增大
10、在2022年北京冬奥会自由式滑雪比赛中，我国运动员谷爱凌获得冠军，她在雪道上自由下滑的过程中，如果不计雪道阻力和空气阻力，下列说法中正确的是（ ）
A．动能不变，重力势能不变，机械能不变
B．动能增大，重力势能增大，机械能不变
C．动能增大，重力势能减少，机械能不变
D．动能减少，重力势能减少，机械能减少
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、凝聚着我国古代劳动人民智慧的世界文化遗产——都江堰水利工程，由分水鱼嘴、宝瓶口、飞沙堰等组成（如图所示），其在引水灌溉，防洪减灾方面发挥着重要作用。枯水季节，由于内江河床较低，在水受到的___________力作用下，大量的水落入内江，其重力势能___________ （选填“增大“减小”或“不变”）；洪水季节，由于宝瓶口的限流作用，导致内江水的流速较小，外江水的流速较大、压强较___________ ，大量的水涌入外江。
2、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。
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“探究影响重力势能大小因素”的实验中，小明在水平地面上铺一张白纸，将皮球表面涂黑，使其分别从不同高度处自由下落，目的是探究重力势能大小与______的关系。如图所示，在纸上留下黑色圆斑A、B，圆斑______（填“A”或“B”）是皮球从较高处下落形成的。
5、如图所示滑轮组提升重物（不计绳重和摩擦），重600N的物体在10s内匀速上升1m。已知拉绳子的力F为400N，则在这一过程中做的有用功______J，滑轮组的机械效率是______，拉力的功率为______W。若利用该装置提升重为1000N的物体，则该滑轮组机械效率将______（选填“变大”“变小”或“不变”）。
三、计算题（5小题，每小题8分，共计40分）
1、如图所示，是“江淮牌”某型号新能源汽车，其总重量为1.46×104N，汽车以72km/h的速度沿水平路而匀速直线行驶时，受到的阻力为其总重量的10%，每个轮胎与路而的接触而积为5dm2，求：
（1）汽车静止时对水平路面的压强大小；
（2）汽车以72km/h的速度沿水平路面匀速直线行驶时，其牵引力做功的功率大小。
2、研究物理问题时，往往需要突出研究对象的主要因素，忽略次要因素，将其简化为物理模型。如图所示，需要把一重量为400N，边长为1m，质量分布均匀的实心立方体，利用翻滚的方法沿直线移动一段距离（已知；计算结果保留一位小数）。求：
（1）请在图甲中画出缓慢向右翻滚立方体时，使该立方体下底面刚刚离开水平地面所施加的最小力F的示意图，并计算出最小力F的大小；
（2）利用翻滚的方法使立方体翻滚一次（即使原下底面变为左侧面）克服立方体的重力所做功的大小；
（3）如果利用翻滚的方法使该立方体沿水平地面直线缓慢翻滚了10m，用了20s，则在这一过程中克服该立方体重力做功的功率大小是多少？
3、 “一分钟仰卧起坐”是中考体育选考（女生）项目之一，满分为52个。某同学质量为50kg，她上半身的质量约为全身质量的，仰卧起坐时上半身重心上升距离均为0.3m，取g=10N/kg。某同学要想取得满分，试计算：
（1）克服重力做功至少为多少J？
（2）做功的功率至少为多少W？
4、负压救护车是一款利用技术手段使车内气压低于外界大气压的特种车辆，空气在自由流动时只能由车外流向车内，这样在救治和转运新冠患者时，可以最大限度地减少医务人员交叉感染的机率。一辆负压救护车在平直公路上以30m/s的速度将病人运送到医院，用时10min。已知该救护车连同车上人员总质量为2t，行驶时阻力为车重的0.15倍。g取10N/kg，求：
（1）此次运送过程救护车行驶的路程；
（2）救护车的牵引力所做的功；
（3）按照卫生部标准，负压舱内外气压差在10～30Pa之间，经测量发现，该车负压仓0.9m2的面积上内外气体压力差为18N，通过计算判断负压舱内外气压差是否符合标准。
5、如图所示，盛有12kg水的水桶放置于水平地面上，水桶的质量忽略不计，水桶与地面的接触面积为300cm2。小明同学用图示滑轮组在6s内将这桶水匀速提升2m，所用拉力为50N（g＝10N/kg）。求：
（1）水桶对地面的压强；
（2）小明做的有用功；
（3）小明所用拉力的功率。
四、实验探究（2小题，每小题10分，共计20分）
1、小明想利用如图所示的实验装置（斜面、木块、不同质量的小钢球）“研究动能的大小与哪些因素有关”，请你帮助他完成如下实验方案：
（1）小球进入水平面时的动能是由 _____转化来的，实验时通过 _____来比较动能大小；
（2）第一次实验的情景如图甲所示，在进行第二次实验前，应先将撞出的木块 _____ ；
（3）实验中小明进行了如图中4步操作，由甲、乙两图可探究动能的大小与物体的 _____有关 ；
（4）由 _____三图可初步判断，在质量和速度这两个因素中，对物体动能影响较大的是速度。
2、高空抛物现象被称为“悬在城市上空的痛”，此行为已于2021年3月1日正式入刑。物理科技小组的同学认为高空抛物的危害程度是与物体的重力势能大小有关的，于是他们进行了如下探究：
【提出问题】物体重力势能大小与什么因素有关？
【猜想假设】同学们列举了几个生产、生活中的常识，分别提出了两个猜想，如下表所示。其中由常识1提出的是猜想___________（填序号）。
常识
猜想
常识1：下雨时，雨滴和冰雹落在伞面上效果不同
猜想1：与物体的下落高度有关
常识2：打桩机工作时总是将重锤高高举起
猜想2：与物体的质量大小有关
【进行实验】科技小组的同学用图所示器材进行实验，让A、B、C三个金属块（mA>mB>mC）多次分别从不同高度处落下，测出金属块将木桌打入沙中的深度，实验记录如下表。
金属块
A
B
C
实验编号
①
②
③
④
⑤
⑥
金属块下落高度h/cm
30
20
30
20
20
10
木桌下陷深度s/cm
5
2.5
2.5
2.2
1.8
1.5
【分析论证】分析比较___________（填编号）这三次实验数据，可得出的初步结论是：当物体所处的高度相同时，质量越大，物体具有的重力势能越大。
【拓展应用】我国的三峡水电站是世界最大的水力发电工程，修筑拦河大坝提高了上游水位、储存了更多的水，从而使水的___________能更大，进而可得到更多的电能。
-参考答案-
一、单选题
1、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。
2、A
【详解】
AB．由图可知，运动员在ab段上升时，高度变大，速度减小，说明运动员重力势能增大，动能减小，故A正确，B错误。
CD．运动员在bc段下落时，高度变小，速度变大，明运动员重力势能减小，动能增大，故CD错误。
故选A。
3、C
【详解】
A．运动员从低处运动到高处时，质量不变，速度变小，动能不断减小，故A错误；
B．运动员从高处运动到低处时，运动员在重力的方向上通过了距离，重力做功，重力势能转化为动能，故B错误；
C．运动员运动到最高点时，质量不变，高度最高，重力势能最大，故C正确；
D．一切物体都有惯性，运动员的惯性运动员运动到最高点时，其运动状态时刻发生变化，但仍具有惯性，故D错误。
故选C。
4、C
【详解】
A．拉力F的功率为
故A不符合题意；
B．如图滑轮组，一共有3段绳子分担动滑轮所受的拉力，故物体移动的速度为
1min内物体移动的距离为
故B不符合题意；
C．物体与地面间的滑动摩擦力为
1min内所做的有用功为
故C符合题意；
D．1min内所做的总功为
该滑轮组的机械效率为
故D不符合题意。
故选C。
5、A
【详解】
A．转轴加润滑油，减小摩擦力，减小额外功，可以提升滑轮组的机械效率，故A符合题意；
B．有3段绳子分担动滑轮和物重，故滑轮组的机械效率为
与提升高度高度无关，故B不符合题意；
C．滑轮组的机械效率与速度无关，故C不符合题意；
D．若减小物体的质量，根据
可知，滑轮组的机械效率将变小，故D不符合题意。
故选A。
6、D
【详解】
A．惯性的大小只与质量有关，与速度大小无关，故A错误；
B．由题知，物块在AB段和CD段的速度之比为2∶5，AB和CD距离相等，则该物块通过AB段和CD段所用的时间之比为5∶2，故B错误；
C．物块在AB段匀速运动，拉力等于摩擦阻力，拉力F在AB段所做的功
W=FABsAB=fABsAB=1N10m=10J
故C错误；
D．物块在CD段匀速运动，拉力等于摩擦阻力，拉力F在CD段做功的功率
P=FCDvCD=fCDvCD=2N5m/s=10W
故D正确。
故选D。
7、D
【详解】
A．“嫦娥五号”从地面升空过程中，质量不变，速度和高度都增大，因此动能和重力势能都增大，机械能变大，故A错误；
B．“嫦娥五号”匀速环绕月球时，速度方向不断发生改变，是非平衡状态，受到的力不是平衡力，故B错误；
C．由于月球上处于真空状态，没有空气，降落伞起不到作用，因此“嫦娥五号”携带的着陆器不可以通过降落伞减速着陆在月球表面，而是通过自身推进器的反推力着陆在月球表面，故C错误；
D．从月球返回地球的过程中，点火向后喷气，同时高压气流也会对探测器产生一个向前的力，离开月球表面正是利用了物体间力的作用是相互的，故D正确。
故选D。
8、A
【详解】
①水滴石穿，水由于重力而下降作用在石头上，石头的形状逐渐改变，故①正确；
②力的作用是相互的，水滴冲击石头时，石头对水滴也有相互作用的力，故②错误；
③水滴加速下落过程，重力的方向竖直向下，水滴下降的方向竖直向下，所以，重力对水滴做了功，故③正确；
④水滴下降的过程中，重力大于空气的阻力，做加速下落运动，受到的是非平衡力的影响，故④错误。
故选A。
9、D
【详解】
A．重力势能与物体的质量和高度有关，被提升的过程中，质量不变，高度增大，所以重力势能增大，故A不符合题意；
B．动能与物体的质量和速度有关，物体匀速提升，质量不变，速度不变，所以动能不变，故B不符合题意；
CD．物体动能不变，重力势能增大，所以机械能增大，故C不符合题意，D符合题意；
故选D。
10、C
【详解】
运动员在雪道上自由下滑时，不计雪道阻力和空气阻力，只有动能和势能的相互转化，机械能守恒。下滑过程，质量不变，速度变大，高度降低，所以动能增大，重力势能减少。
故选C。
二、填空题
1、 重 减小 小
【详解】
[1][2]地球上的一切物体都要受到地球的吸引力，这个吸引力就是重力，水在受到重力的作用下从高处落下，这个过程中高度越来越低，重力势能越来越小，而速度越来越大，动能也越来越大。
[3]流体流速越快，压强越小，外江水的流速较大、压强较小。
2、 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
3、 3 80%
【详解】
[1] 拉力的功率为
[2] 斜面的机械效率为
4、 高度 B
【详解】
[1]相同的皮球质量不变，由于从不同高度自由下落，则目的是探究重力势能与高度的关系。
[2]当皮球从较高的地方下落时，落地时的动能更大，则与地面撞击后形变量更大，形成的黑色圆斑更大，故B是皮球从较高处下落形成的。
5、 600 75% 80 变大
【详解】
[1]这一过程中做的有用功
W有=Gh=600N×1m=600J
[2]由图可知，n=2，则绳端移动的距离
s=nh=2×1m=2m
拉力做的总功
W总=Fs=400N×2m=800J
滑轮组的机械效率
[3]拉力的功率
[4]不计绳重和摩擦，则滑轮组的机械效率为
用该装置提升重为1000N的物体，则提升物体的重力增大，动滑轮重不变，由上式可知，滑轮组的机械效率将变大。
三、计算题
1、（1）7.3×105Pa；（2）2.92×104W
【详解】
解：（1）由题意可知，汽车总重力G=1.46×104N，每个轮胎与路而的接触而积为5dm2，汽车共有四个轮胎，即总受力面积为
汽车静止时，根据二力平衡，汽车对水平面的压力
则汽车静止时对水平路面的压强为
（2）汽车速度为v=72km/h=20m/s，受到的阻力为其总重量的10%，则受到的阻力
当汽车沿水平路而匀速直线行驶时，根据二力平衡条件可知，牵引力
则牵引力做功的功率为
答：（1）汽车静止时对水平路面的压强大小为7.3×105Pa；
（2）汽车以72km/h的速度沿水平路面匀速直线行驶时，其牵引力做功的功率大小为2.92×104W。
2、（1），141.4N；（2）82.8J；（3）41.4W
【详解】
解：（1）翻滚时，以正方体的一条边为支点，以一个面的对角线为动力臂时，施加的力最小。阻力是物体的重力，边长的一半为阻力臂，如图所示：
由图可知阻力臂
动力臂
由杠杠平衡条件可得
施加的最小力为
（2）开始时，重心离地面高度为边长一半，翻滚到最高点，重心离地面高度为一个面的对角线的一半，所以翻滚一次，物体重心升高
所以翻滚一次克服立方体的重力所做功
（3）翻滚10m，则需要翻滚10次，所以整个过程中克服重力做功为
整个过程中克服重力做功功率为
答：（1）翻滚立方体时，下底面刚刚离开水平地面所施加的最小力F的示意图如图所示：
最小力为141.4N；
（2）翻滚一次克服立方体的重力所做功82.8J；
（3）翻滚10m，用了20s，克服该立方体重力做功的功率是41.4W。
3、（1）4680J；（2）78W
【详解】
解：（1）该同学的重力
G=mg=50kg×10N/kg=500N
她上半身的重力
做一次仰卧起坐克服重力做的功
W=G上h=300N×0.3m=90J
满分为52个，做了52个仰卧起坐克服重力做的功
W’=52W=52×90J=4680J
（2）做功的功率至少为
答：（1）克服重力做功至少为4680J；
（2）做功的功率至少为78W。
4、（1）1.8×104m；（2）5.4×107J；（3）该车负压舱内外气压差符合标准
【详解】
解：（1）此次运送过程救护车行驶的路程
s=vt=30m/s×10×60s=1.8×104m
（2）救护车匀速前进，根据二力平衡原理可得,救护车的牵引力
F牵=F阻=0.15G总=0.15mg=0.15×2×103kg×10N/kg =3000N
救护车的牵引力所做的功
W=Fs=3000N×1.8×104m=5.4×107J
（3）负压舱内外气压差
该负压舱内外气压差符合标准。
答：（1）此次运送过程救护车行驶的路程为1.8×104m；
（2）救护车的牵引力所做的功为5.4×107J；
（3）该车负压舱内外气压差符合标准。
5、（1）4000Pa；（2）240J；（5）50W
【详解】
解：（1）水桶的质量忽略不计，水的重力
水桶对地面的压力
水桶对地面的压强
(2)小明做的有用功
（3）从图中可知n=3，绳子自由端移动的距离
拉力做的功
拉力做功的功率:
答：（1）水桶对地面的压强为4000Pa；
（2）小明做的有用功为240J；
（3）小明所用拉力的功率为50W。
四、实验探究
1、 重力势能 木块被推动的距离大小 恢复到原位置 质量 甲、乙、丁
【详解】
（1）[1]由图知，同一小钢球分别从同一斜面不同高度由静止滑下，小钢球的质量不变，高度变小，重力势能减小，速度变大，动能变大，重力势能转化为动能。
[2]根据转换法可知，实验中通过小钢球推动木块移动的距离来反映动能的大小。
（2）[3]在实验的过程中，通过木块滑动的距离来判定动能的大小，故重新实验时，应把木块恢复到原位置。
（3）[4]由图可知，甲、乙中小钢球的高度相同，质量不同，推动木块移动的距离不同，所以探究的是动能与质量的关系。
（4）[5]由甲、丁可知质量不变时，速度变为原来的2倍，木块移动的距离要大于乙图中木块移动的距离，这说明丁中物体的动能大，即速度对动能的影响大，故由甲、乙、丁三图可初步判断，在质量和速度这两个因素中，对物体动能影响较大的是速度。
2、 2 ②④⑤ 重力势
【详解】
[1] 常识1：下雨时，雨滴和冰雹落在伞面上效果不同，雨滴和冰雹的质量不同，故提出猜想重力势能与物体的质量大小有关，即猜想2。
[2] 分析比较②④⑤可知，当物体所处的高度相同时，质量越大，木桌下陷深度越深，即物体具有的重力势能越大。
[3] 我国的三峡水电站是世界最大的水力发电工程，修筑拦河大坝提高了上游水位、储存了更多的水，从而增加了水的高度和质量，使水的重力势能更大，进而可得到更多的电能。
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