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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，这是一种塔式起重机，已知起重机上的滑轮组在匀速起吊330kg的物体时，滑轮组的机械效率是60%，g取10N/kg。下列分析和计算错误的是（ ）
A．起重机的吊臂AOB可视为杠杆
B．增加起吊物体的质量，滑轮组的机械效率将减小
C．物体上升2m，滑轮组所做有用功是6.6×103J
D．物体上升2m，滑轮组所做总功是1.1×104J
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
4、如图所示，物块在拉力F的作用下沿斜面向上做匀速直线运动。物块的相关科学量随时间变化规律的图像正确的是（ ）
A． B．
C． D．
5、在体育课上，小康用胳膊将排球向上垫起后，排球上升过程中运动得越来越慢。下列说法中正确的是（ ）
A．排球在脱离胳膊后能继续上升，是由于排球所受的重力小于排球的惯性
B．排球在脱离胳膊后的上升过程中，受到方向向上的力
C．排球在脱离胳膊后的上升过程中，重力势能逐渐减小
D．排球在脱离胳膊后的上升过程中，动能逐渐减小
6、在2022年北京冬奥会上，中国的选手谷爱凌在自由式滑雪女子大跳台比赛中获得冠军。她在比赛过程中运动的轨迹如图所示，如果不计空气阻力，下列说法正确的是（ ）
A．她从a点运动到c点的过程中，其惯性不断变小
B．她从b点运动到c点，其动能减小且机械能也减小
C．她从a点向b点运动的过程中，其重力势能全部转化为动能
D．她在d点和e点的动能为零，且在d点和e点她的机械能相等
7、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%
8、东京奥运会上，14岁的全红婵获得女子10米跳台跳水冠军。如图所示，正在比赛中的全红婵（ ）
A．起跳过程中运动状态保持不变 B．上升过程中重力势能转化为动能
C．下落过程中动能保持不变 D．入水过程中所受水的浮力逐渐增大
9、如图所示，物理项目化学习小组在空旷的室外测试某型号无人机负重飞行能力。测试时将重的物体固定在无人机上，并控制无人机完成以的速度匀速上升、在空中悬停、以的速度匀速下降三个阶段的测试项目，同时利用系统软件记录多次测量的相关信息，并做出测评报告。下列说法中（ ）
①匀速上升阶段，物体相对于地面是运动的
②匀速上升阶段，物体的机械能不变
③匀速下降阶段，物体的重力势能转化为动能
④物体匀速下降阶段的动能小于匀速上升阶段的动能
A．只有①③正确 B．只有②④正确
C．只有①④正确 D．只有①②③正确
10、同学们在体育课进行实心球投掷训练，如图所示A→B表示实心球离开手之前的运动轨迹，B→C→D表示实心球离开手之后的运动轨迹，空气阻力忽略不计。下列分析正确的是（ ）
A．实心球从B→C过程中，动能逐渐减小
B．实心球到达最高点C时，它将处于静止状态
C．实心球从B→C→D过程中，没有力对它做功
D．实心球从A→B过程中，说明力可以改变物体的形状
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、如图所示物体重100N，用滑轮组使物体沿水平面以0.2m/s的速度匀速运动10s，所用水平拉力F为20N，若物体水平运动时受到的摩擦力为45N，在运动过程中拉力F所做的功为______J，拉力F的功率为______W，该滑轮组的机械效率为______。
2、如图所示，是一个回转“魔罐”，橡皮筋两头分别固定在罐子的顶部和底部，中间系个钩码，当你将“魔罐”在水平地面上滚出后，在速度越来越慢的过程中 ______转化为 ______能，而后它 ______自动滚回来（选填“能”或“不能”）。
3、用如图所示的电动起重机将3000N的货物提高4m，起重机对货物做的有用功是___________J；它的电动机功率为3000W，此过程用时10s，起重机的机械效率为___________%；若减小动滑轮的重力，起重机的机械效率将变___________。
4、如图，小芳设想利用升降台让球越弹越高。将球从M点竖直向下以某速度抛出，球经静止在位置a的台面反弹后，到达的最高点为N。经台面反弹后上升过程球的动能___________（选填“增大”“不变”“减小”），N___________ 比M高（选填“可能”“不可能”）。球从N点下降时，台面已升至合适的位置b并保持静止，球再次经反弹后，到达的最高点P___________比N高（选填“可能”“不可能”）。
5、小明用如图所示的动滑轮提起重140N的水桶，动滑轮重20N（不计绳重和摩擦），此时动滑轮的机械效率为________%；如果向水桶内再加入40N的水，该动滑轮的机械效率将_________（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，质量50kg、体积0.02m3的长方体石块沉在水底，工人师傅用滑轮组将石块从水底匀速提到地面，已知水深3m，从水面到地面的距离为2m，两个动滑轮总重为100N （不计绳重、摩擦和水的阻力， ρ水=1.0×103kg/m3，g=10N/kg）。求：
（1）石块浸没在水中时，受到的浮力是多少？
（2）石块完全露出水面后，继续匀速上升的过程中，工人的拉力大小是多少？
（3）石块从离开水面到地面的过程中，工人做了多少功？
（4）在石块离开水面后，滑轮组的机械效率是多少？
2、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。
3、新能源汽车是未来汽车发展的趋势。如图，威马W6是一款纯电动汽车，整车质量为1800kg。若该车在某水平路段匀速直线行驶了500m，耗时20s，受到水平方向的阻力为车自重的0.1倍（车上人员的重力忽略不计）求：
（1）该车行驶的速度；
（2）牵引力在此路段所做的功。
4、如图所示是建筑工人利用滑轮组从竖直深井中提取泥土的情形。某次操作中，工人用F=400N的拉力在1min内将总重为900N的泥土匀速提升10m。在这段时间内：
（1）拉力F所做的功是多少？
（2）拉力F做功的功率是多少？
（3）滑轮组的机械效率是多少？
5、木块在大小为20牛的水平拉力作用下，10秒内沿水平地面前进5米，求此过程中拉力做的功W及功率P。
四、实验探究（2小题，每小题10分，共计20分）
1、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：______。
2、为探究物体的重力势能与哪些因素有关，某小组同学根据生活经验，提出猜想，他们认为：物体的重力势能可能与物体的重力、质量以及离地高度三个因素有关。
（1）对猜想进行梳理后，他们认为：上述三个因素无需全部研究，只需研究重力势能跟物体的质量和离地高度的关系即可。不研究“物体的重力”的理由是：______；
（2）该小组同学制订了实验计划：如图所示，将钢球从某一高度静止释放，落在沙面上。实验中，通过观察______来比较重力势能的大小。
（3）若要研究重力势能跟质量的关系，该组同学应将质量______的钢球从______高度静止释放来做实验。（均选填“相同”或“不同”）
-参考答案-
一、单选题
1、B
【详解】
A．由图可知，起重机的吊臂可以视为支点在O点，力臂分别为OA、OB的杠杆，故A正确，不符合题意；
B．滑轮组的机械效率
增加起吊物体的质量时，有用功增加，额外功不变，有用功与总功的比值变大，则滑轮组的机械效率变大，故B错误，符合题意；
C．物体上升2m，滑轮组所做有用功
W有=Gh=mgh=330kg×10N/kg×2m=6.6×103J
故C正确，不符合题意；
D．滑轮组所做总功
故D正确，不符合题意。
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、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。
4、B
【详解】
A．物块在拉力F的作用下沿斜面向上做匀速直线运动，路程与时间成正比，图像应为正比例函数，故A错误；
B．物块在拉力F的作用下沿斜面向上做匀速直线运动，速度不变，动能不变，故B正确；
C．物块在斜面的位置逐渐升高，重力势能随时间的增加而增大，故C错误；
D．运动过程中，物块动能不变，重力势能增加，则机械能增加，故D错误。
故选B。
5、D
【详解】
A．排球在脱离胳膊后能继续上升，是由于排球具有向上运动的惯性，一切物体都有惯性，故A错误；
B．排球在脱离胳膊后的上升过程中，如果不考虑空气阻力，排球受到方向竖直向下的重力，故B错误；
C．排球在脱离胳膊后的上升过程中，克服重力做功，位置升高，重力势能逐渐增加，故C错误；
D．排球在脱离胳膊后的上升过程中，受重力作用，速度逐渐减小，动能逐渐减小，故D正确。
故选D。
6、B
【详解】
A．从a点到c点过程中，她的质量不变，所以惯性不变，惯性只与质量有关，故A错误；
B．她从b点运动到c点，高度增大，所以重力势能增大，速度减小，动能一部分转化为重力势能，一部分转化为摩擦力做功，所以这个过程中，动能减小，机械能减小，故B正确；
C．她从a点向b点运动的过程中，高度减小，速度增大，重力势能减小，动能增大，该过程中还需要克服摩擦力做功，一部分重力势能转化为摩擦力做功，故C错误；
D．她在d点还具有速度，所以动能不为0，从d点到e点，克服摩擦力做功，所以机械能减小，故D错误。
故选B。
7、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。
8、D
【详解】
A．起跳过程中，是跳台的弹性势能转化为全红婵的动能，动能变大，速度变大，运动状态发生改变，故A不符合题意；
B．上升过程中，全红婵的质量不变，速度变小，高度变大，动能减少，重力势能增大，是动能转化为重力势能，故B不符合题意；
C．下落过程中，质量不变，速度变大，动能增大，故C不符合题意；
D．入水过程中，排开水的体积变大，据阿基米德原理知，受到的浮力变大，故D符合题意。
故选D。
9、C
【详解】
①匀速上升阶段，物体相对于地面的位置发生了变化，故物体相对于地面是运动的，故①符合题意；
②匀速上升阶段，物体的质量不变，速度不变，动能不变，高度变大，重力势能变大，故机械能变大，故②不符合题意；
③匀速下降阶段，速度不变，动能不变，因高度变小，重力势能变小，物体的重力势能没有转化为动能，故③不符合题意；
④根据已知条件，物体匀速上升的速度大于下降的速度，故物体匀速上升时的动能大，即物体匀速下降阶段的动能小于匀速上升阶段的动能，故④符合题意。
故ABD不符合题意，C符合题意。
故选C。
10、A
【详解】
A．实心球从B→C过程中，位置越来越高，速度越来越小，动能转化为重力势能，动能减小，故A正确；
B．实心球做的是弧线运动，到达最高点C时，仍具有向右的速度，并没有处于静止状态，故B错误；
C．实心球从B→C→D过程中，高度不断变化，重力对它做了功，故C错误；
D．实心球从A→B过程中，受到重力的作用，改变了实心球的运动状态，故D错误。
故选A。
二、填空题
1、 120 12 75%
【详解】
[1][2]物体移动的距离为
s1=vt=0.2m/s×10s=2m
由图可知，动滑轮上有三股绳，则绳子自由端移动的距离为
s2=3s1=3×2m=6m
则F所做的功为
W=Fs2=20N×6m=120J
功率为
[3]根据题意可得，有用功为
W有=fs1=45N×2m=90J
机械效率为
2、 动 弹性势 能
【详解】
[1][2][3]魔罐在开始滚动的时候，具有动能，滚动的过程中，罐子动能转化为橡皮筋的弹性势能，故它在水平面上滚动的速度会越来越慢，当动能为0时，弹性势能最大，魔罐开始向回滚动。
3、 1.2×104 40 大
【详解】
[1]将3000N的货物提高4m，起重机对货物做的有用功为
W有用=Gh=3000N×4m=1.2×104J
[2]电动机功率为3000W，此过程用时10s，做的总功为
W总=Pt=3000W× 10s= 3×104J
起重机的机械效率为
[3]若减小动滑轮的重力，将重物提升同样的高度，做的额外功变小，做的有用功不变，总功变小，根据机械效率的公式，起重机的机械效率将变大。
4、 减小 可能 不可能
【详解】
[1]球经台面反弹后上升的过程中，质量不变，速度变小，高度升高，动能减小，重力势能增大，动能转化为重力势能。
[2]球以一定速度从M点抛出，下降过程，重力势能转化为动能，动能增大；球接触台面的过程，动能转化为弹性势能及内能；反弹过程，弹性势能转化为动能，但此时的动能比接触台面时的动能小；上升过程，动能转化为重力势能，到达M点时，重力势能与下降时相同，动能一定比下降时的小，但不一定为0，那么球仍可向上升，直到速度为0，所以N可能比M高。
[3]小球从N点下降时，初速度为0，与台面接触的过程，有部分机械能转化内能，则再次上升过程，速度为0时，高度小于N点。
5、 87.5 变大
【详解】
[1]动滑轮的机械效率为
[2] 如果向水桶内再加入40N的水，水桶的重力变为180N，动滑轮的机械效率变为
，故该动滑轮的机械效率变大。
三、计算题
1、（1）200N；（2）150N；（3）1200J；（4）83.3%
【详解】
解：（1）石块浸没在水中时，排开水的体积是石块的体积，则受到的浮力是
F浮=ρ水gV排=1×103kg/m3×10N/kg×0.02m3=200N
（2）石块的质量50kg，则石块的重力
G=mg=50kg×10N/kg=500N
完全露出水面后，滑轮组提升的重力即石块的重力，两个动滑轮总重为100N，动滑轮上的绳子段数是4段，即n=4，不计绳重和摩擦，则工人的拉力
（3）水面到地面的距离为2m，石块从离开水面到地面的过程中，工人做的功
W=Fs=4Fh=4×150N×2m=1200J
（4）石块离开水面到地面滑轮组做的有用功
W有=Gh=500N×2m=1000J
则滑轮组的机械效率
答：（1）石块浸没在水中时，受到的浮力是200N；
（2）工人的拉力大小是150N；
（3）从离开水面到地面的过程中，工人做的功是1200J；
（4）在石块离开水面后，滑轮组的机械效率是83.3%。
2、（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。
3、（1）；（2）
【详解】
解：（1）由可知，该车行驶的速度为
（2）该车所受阻力为
由于该车做匀速运动，所以受平衡力，则该车所受牵引力为
由可知，牵引力在此路段所做的功为
答：（1）该车行驶的速度为；
（2）牵引力在此路段所做的功为。
4、（1）12000J；（2）200W；（3）75%
【详解】
解：（1）由图可知n=3，绳子自由端移动的距离为
s=nh=3×10m=30m
拉力做的总功为
W总=Fs=400N×30m=12000J
（2）拉力做功的功率为
（3）有用功为
W有=Gh=900N×10m=9000J
滑轮组的机械效率为
答：（1）拉力F所做的功是12000J；
（2）拉力F做功的功率是200W；
（3）滑轮组的机械效率是75%。
5、100J，10W
【详解】
解：此过程中拉力做的功
功率为
答：此过程中拉力做的功W为100J，功率P为10W。
四、实验探究
1、 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。
2、 见解析 钢球陷进沙坑的深度 不同 相同
【详解】
（1）[1]因为重力跟质量是成正比的，所以研究重力势能与质量的关系，也就知道重力势能与重力的关系。
（2）[2]将钢球从某一高度静止释放，落在沙面上，钢球会陷进沙坑一定的深度，观察钢球陷进沙坑的深度来比较重力势能的大小。
（3）[3][4]要研究重力势能跟质量的关系，保持高度不变，质量不同，所以应将质量不同的钢球从相同的高度静止释放。
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