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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、日常生活中有很多现象都与我们学习过的物理知识有关。下列说法正确的是（ ）
A．自行车前后轮安装在滚动轴承上，可以增大摩擦
B．投掷出去的铅球在空中飞行的过程中，运动员对铅球做了功
C．短跑运动员在到达终点后不会立即停下来，是因为受到惯性的作用
D．高压锅是利用液体的沸点随液面上方气压增大而升高的原理工作的
2、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%
3、2021年泸州市中考体育考试增加了排球垫球项目，方法是用手臂将排球垫向墙壁，反弹回来后又重复垫球，如图所示为垫球过程示意图。下列说法中正确的是（ ）
A．垫排球时，排球离开手臂上升过程中，手臂依然在对排球做功
B．排球从墙壁弹回手臂过程中，重力势能越来越大
C．排球撞击墙壁后反弹回来，说明力可以改变物体的运动状态
D．手臂垫球时，手对球的力大于球对手的力
4、如图所示，完全相同的甲、乙两个小球，甲球由轻绳系住，乙球由橡皮条系住，都从水平位置由静止开始释放，当两球到达悬点正下方点时，橡皮条长度恰好与绳子长相等，则在点时两球的速度大小关系是（ ）
A． B． C． D．无法确定
5、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
6、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
7、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
8、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
9、如图，轻质弹簧竖直放置，下端固定于地面，上端位于O点时弹簧恰好不发生形变。现将一小球放在弹簧上端，再用力向下把小球压至图中A位置后由静止释放，小球将竖直向上运动并脱离弹簧，不计空气阻力，则小球（ ）
A．运动至最高点时，速度为0m/s，所以受平衡力作用
B．被释放瞬间，所受重力大于弹簧弹力
C．从A点向上运动O点的过程中，速度一直增大
D．从A点向上运动O点的过程中，速度先增大后减小
10、如图甲所示，轻弹簧竖直固定在水平面上，时刻，将一重为G的金属小球从弹簧正上方某一高度处静止释放，小球落到弹簧上压缩弹簧到最低点，然后被弹簧弹起，上升到一定高度后再下落，如此反复，通过安装在弹簧下端的压力传感器，测出这一过程弹簧弹力F随时间t变化的图象如图乙所示，则（ ）
A．时刻小球的动能最大
B．时刻小球的重力势能最大
C．时刻小球的机械能等于时刻小球的机械能
D．从开始下落到第一次到达最低点，小球内能的增加量小于这两个时刻小球机械能的减少量
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、2021年8月5日，中国14岁的全红婵以创奥运纪录的高分夺得东京奥运会10米跳台冠军，如图甲所示，在下落过程中忽略空气阻力，她的重力势能转化为___________能。2022年2月16日、中国运动员齐广璞在北京冬奥会男子自由滑雪空中技巧赛上获得冠军，如图乙所示，他离开大跳台后由于___________，仍能在空中继续“飞行”。
3、一辆汽车在平直的公路上匀速行驶，内通过的路程是，它的速度为______，汽车受到的牵引力为，牵引力做功的功率为______。
4、如图所示，用平行于斜面、大小为2.5N的拉力F，将重为3.6 N的物体从斜面底端匀速拉至顶端，如果机械效率是72%，则斜面高度为_________m。
5、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______。
三、计算题（5小题，每小题8分，共计40分）
1、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？
2、某轿车在平直公路上行驶的45s内，其速度v与时间t、动力F与时间t的关系图像分别如图甲、乙所示。已知前10s轿车运动的路程为100m。求：
(1)前10s轿车运动的平均速度；
(2)轿车在匀速直线运动阶段通过的路程；
(3)动力F做的总功。
3、如题图甲所示，是正在工作的无人机，它的部分参数如表所示（g取10N/kg）。求：
（1）无人机满载静止在水平地面上时对地面的压强；
（2）若该无人机以最大水平速度匀速直线飞行时受到的阻力为5N，其飞行3min过程中克服阻力做的功。
机身质量/kg
2
“四脚”着地的总面积/cm2
50
最大有效载荷/kg
0.5
最大水平速度/（m/s）
5
4、如图，吊机将重为5000N的货物从地面A处竖直匀速提升40s到达B处再水平匀速运送到C处，最后竖直放到楼项D处。货物从C到D用时50s，路程随时间变化图象如图所示，g取10N/kg。
（1）求货物的质量。
（2）求BC段吊机对货物的拉力做的功。
（3）求CD段货物所受重力做功的功率。
（4）在图中作出货物从A到B的速度随时间变化图象（仅作图，不用写出计算过程）。
5、如图为某国产新能源汽车，深受广大市民喜爱。司机与车的总质量为700 kg，在平直公路上匀速行驶过程中受到的阻力是总重的0.1倍，匀速行驶18 km，所用时间0.5h。求：
（1）该车匀速行驶的速度；
（2）司机和车的总重力；
（3）车匀速行驶18 km过程中牵引力做功。
四、实验探究（2小题，每小题10分，共计20分）
1、在“探究影响动滑轮机械效率的因素”的实验中，小佳用同一动滑轮进行了三次实验，实验装置如图所示。
序号
动滑轮重
钩码总重
钩码上升的高度
测力计示数
绳自由端上升的高度
动滑轮的机械效率
1
1
2
2
3
4
实验时，小佳应沿___________ 方向匀速拉动弹簧测力计；
第3次实验时，弹簧测力计的示数如图所示，此时绳端受到的拉力为___________ N，拉力所做的额外功为___________ J，动滑轮的机械效率为___________ ；
分析表中数据可知：用同一动滑轮将物体匀速提升相同的高度时，随着钩码总重的增加，拉力所做的额外功将___________ 选填“减小”、“不变”或“增大”，你认为其原因是___________ 。
2、某同学用如图所示的实验装置测量滑轮组的机械效率，相关数据记录在表中。
实验次数
钩码重G/N
钩码上升的高度h/m
绳端的拉力F/N
绳端移动的距离s/m
机械效率
1
4
0.10
1.8
0.3
2
6
0.10
2.5
0.3
3
6
0.15
2.5
（1）实验中，使用滑轮组提升重物时，应竖直向上_____拉动弹簧测力计；
（2）第二次实验中，2s内钩码上升的高度为0.1m，则它运动的速度为_____m/s；
（3）第三次实验中，绳端移动的距离为_____m；
（4）分析比较第一、二两次实验数据，有用功_____,滑轮组的机械效率η1_____η2（两空均选填“＞”“＝”“＜”）．由此可知，可采用_____的方法来提高滑轮组的机械效率。
-参考答案-
一、单选题
1、D
【详解】
A．自行车前后轮的滚动轴承能将滑动摩擦变成滚动摩擦，从而减小摩擦，故A错误；
B．在空中飞行的铅球，已经离开手，不再受到运动员的作用力，所以此过程运动员对铅球没做功，故B错误；
C．到达终点，运动员不会立即停下，是因为运动员具有惯性，惯性是物体保持原来运动状态不变的性质，不是力，不能受到惯性的作用，故C错误；
D．高压锅因为密封性好，沸腾时锅内气压增大，沸点随着气压的增大而升高，故D正确。
故选D。
2、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。
3、C
【详解】
A．排球离开手臂后，没受到手臂的作用力，那么排球上升过程中，手臂对排球不做功，故A错误；
B．排球从墙壁弹回的过程中，质量不变，但高度变小，所以重力势能越来越小，故B错误；
C．排球撞击墙壁后，被弹回，是因为受到力的作用，这说明力可以改变物体的运动状态，故C正确；
D．垫球时，手对球的力和球对手的力是一对相互作用力，大小应相等，故D错误。
故选C。
4、C
【详解】
由题知，两球的质量相同，最初两球处于同一高度由静止开始释放，则两球的重力势能相等，下摆过程中，绳子不会伸长，而橡皮条会伸长，所以，可知小球达到正下方K点时，甲球的重力势能全部转化为动能，乙球的重力势能转化为动能和橡皮条的弹性势能，这样，在最低点时，甲球的动能大，其速度较大，即v甲＞v乙，故ABD不符合题意，C符合题意。
故选C。
5、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。
6、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。
7、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。
8、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。
9、D
【详解】
A．不计空气阻力，小球在最高点时只受重力作用，不是平衡状态，故A不符合题意；
B．小球被释放后沿竖直方向加速向上运动，故释放瞬间，所受重力小于弹簧弹力。故B不符合题意；
CD．不计空气阻力，小球在从A点向上运动到O点的过程中，受到两个力的作用，一个是竖直向下的重力，一个是竖直向上的弹力，开始向上运动时，弹力大于重力，小球所受合力方向向上，速度不断增大；当弹力小于重力时，其所受合力方向向下，速度不断变小。当离开O点后，小球只受重力作用，力的方向与小球运动方向相反，速度继续减小。故其速度先增大后减小，故D符合题意；C不符合题意。
故选D。
10、D
【详解】
AB．t1时刻小球刚与弹簧接触，与弹簧接触后，开始一段时间内弹力小于重力，则小球仍然向下做加速运动，其动能变大，刚释放时高度最高，重力势能最大，故AB不符合题意；
C．时刻弹簧具有弹性势能，时刻弹簧没有弹簧弹性势能，所以小球机械能变小，故C不符合题意；
D．从开始下落到第一次到达最低点，这两个时刻小球机械能的减少量等于弹簧弹性势能增加量和小球内能增加量，故小球内能的增加量小于这两个时刻小球机械能的减少量，故D符合题意。
故选D。
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、 动 惯性
【详解】
[1]全红婵在下落过程中忽略空气阻力，高度降低，质量不变，所以重力势能减小；而速度增大，质量不变，所以动能增大，故全红婵在下落过程中重力势能转化为动能。
[2]齐广璞在离开大跳台时是运动的，由于惯性，他离开大跳台后仍保持原来的运动状态，在空中继续“飞行”。
3、 20 6×104
【详解】
[1]汽车的运动速度
[2]牵引力做功的功率
4、0.2
【详解】
由图可知所做的总功
根据得所做的有用功
斜面高度为
5、 3 80%
【详解】
[1] 拉力的功率为
[2] 斜面的机械效率为
三、计算题
1、（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。
2、 (1)10m/s；(2)700m；(3)1.1×106J
【详解】
(1)前10s轿车运动的平均速度
(2)根据可知，轿车在匀速直线运动阶段通过的路程
(3)动力F做的总功
答：(1)前10s轿车运动的平均速度是10m/s；(2)轿车在匀速直线运动阶段通过的路程是700m；(3)动力F做的总功为1.1×106J。
3、（1）5000Pa；（2）4500J
【详解】
解：（1）无人机满载静止在水平地面上时对地面的压力
F=G=mg=(m1+m2)g=(2kg+0.5kg)×10N/kg=25N
对地面的压强
（2）飞行3min的路程
s=vt=5m/s×3×60s=900m
克服阻力做功
W=fs=5N×900m=4500J
答：（1）无人机满载静止在水平地面上时对地面的压强是5000Pa；
（2）若该无人机以最大水平速度匀速直线飞行时受到的阻力为5N，其飞行3min过程中克服阻力做的功是4500J。
4、（1）500kg；（2）零；（3）500W；（4）见解析
【详解】
解：（1）货物的质量
（2）BC段吊机对货物的拉力竖直向上，货物没有在拉力的方向上移动距离，所以拉力没有对货物做功，BC段吊机对货物的拉力做的功是零。
（3）由图可知，货物在CD段运动的距离是5m，CD段货物所受重力做功
W=Gh=5000N×5m=25000J
CD段货物所受重力做功
=500W
（4）由图可知，AB段的距离
hAB=5m+15m=20m
AB段的速度
=0.5m/s
货物从A到B的速度随时间变化图象
答：（1）货物的质量是500kg；
（2）BC段吊机对货物的拉力做的功是零；
（3）CD段货物所受重力做功的功率是500W；
（4）见解析。
5、（1）36 km/h；（2）7000N；（3）1.26 × 107J
【详解】
解：（1）该车匀速行驶的速度
（2）司机和车的总重力
G=mg=700kg×10N/kg=7000N
（3）在平直公路上匀速行驶过程中，汽车的牵引力大小等于阻力大小，故
F牵=f=0.1G=0.1×7000N=700N
车匀速行驶18 km过程中牵引力做功
W=F牵s=700N×18×103m=1.26 × 107J
答：（1）该车匀速行驶的速度为36 km/h；
（2）司机和车的总重力为7000N；
（3）车匀速行驶18 km过程中牵引力做功为1.26 × 107J。
四、实验探究
1、 竖直 增大 摩擦力变大
【详解】
(1)[1]应该沿竖直方向上匀速拉动弹簧测力计，才能便于测量刻度尺测量距离。
(2)[2][3][4]如图所示，分度值为0.1N，从零刻度线开始往下数，一共24格，故读数为2.4N；拉力所做的额外功为
那么拉力所做的额外功为0.16J；动滑轮的机械效率为
故动滑轮的机械效率为。
(3)[5][6]从图表中的数据可知，用同一动滑轮将物体匀速提升相同的高度时，随着钩码总重的增加，第一次实验的额外功为
第二次实验的额外功为
从实验数据可知，额外功在增加；由于服动滑轮做的功相同，故可能的原因是摩擦力做功在增加。故摩擦力变大。
2、 匀速 0.05 0.45 < < 增加被提升的物重
【详解】
（1）[1]实验中，为准确测出拉力的大，使用滑轮组提升重物时，应竖直向上匀速拉动弹簧测力计，此时绳子对动滑轮向上的拉力与动滑轮受到的向下的力是一对平衡力。
（2）[2]钩码运动的速度为
（3） [3]由图知，滑轮组由三段绳子承担物重，所以
（4）[4]由W有=Gh可得1、2两次实验的有用功
比较1、2两次实验数据，有用功
[5]滑轮组的机械效率
滑轮组的机械效率η1<η2。
[6]滑轮组的机械效率η1<η2，由此可知，只增加被提升的物重滑轮组的机械效率将变大。
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