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九年级物理上册第十一章机械功与机械能定向训练
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，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
2、下列有关中学生的估测符合实际的是（ ）
A．眨眼一次的时间约为3s
B．正常步行的速度约为1.4km/h
C．游泳时受到的浮力约为500N
D．完成一次引体向上做的功约为2000J
3、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
4、在常吉高速某段平直路面上匀速行驶的小汽车，其动能大小的情况是（ ）
A．一直变大 B．一直变小 C．先变大后变小 D．始终不变
5、如图所示，用滑轮组拉动重为70N的物体A，用10秒时间使物体A在水平方向匀速移动了5m，所用拉力F为20N，地面对物体A的摩擦力为30N。以下说法不正确的是（ ）
A．绳子自由端移动的距离是10m
B．克服摩擦做的有用功是150J
C．滑轮组的机械效率为75%
D．拉力F做功的功率为10W
6、2021年4月，中国女足通过奋勇拼搏，晋级奥运会。如图是足球落地后又弹起的示意图分析可知，足球
（ ）
A．在B点时受力平衡
B．在A、D两点动能可能相等
C．在C点时，若所受力全部消失，其运动状态将不断改变
D．在运动过程中，只存在动能和势能的相互转化
7、2020年12月17日，“嫦娥五号”返回器携带月球样品成功着陆，也标志着中国第一次地外天体采样返回任务取得圆满成功｡返回舱在落向地面时，为安全着陆，在距地面一定高度时，将向下喷出高压气体，做减速运动，则此过程（ ）
A．返回舱动能不变，重力势能减小，机械能减小
B．返回舱动能增加，重力势能减小，机械能不变
C．返回舱动能减小，重力势能减小，机械能减小
D．返回舱动能减小，重力势能增加，机械能不变
8、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
9、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
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、跳伞运动员在空中打开降落伞后做匀速直线下落，跳伞运动员受到的重力______阻力，此时，他感觉到地面上的房屋向上运动，这是以______为参照物。在能量转化过程，运动员机械能______。
2、如图所示，明明同学用20牛的水平推力推动重为200牛的超市购物车，购物车在20秒内沿水平方向前进了10米，松手后购物车继续滑行1米，在整个过程中推力做功为______焦，重力做功为_____焦。
3、如图所示，一跳伞运动员在降落伞张开后，他匀速下降，此时他具有的重力势能将_______，他具有的机械能将_______。（均选填“变大”、“变小”或“不变”）
4、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。
5、如图所示，斜面长为s=2m，高为h=lm。装卸工人用沿斜面向上的拉力F将重1000N的货物从斜面底端匀速拉到顶端，斜面的机械效率为80%，则工人拉力F做的功为______J。
三、计算题（5小题，每小题8分，共计40分）
1、某电动观光车的技术参数如下表：
空车质量
1180kg
满载人员
12人
满载时轮胎与地接触面积
4×250cm2
最大车速
45km/h
根据以上技术参数，解答下列问题：（g取10N/kg）
（1）设乘员质量平均为60kg，求满载时车对水平路面的压强？
（2）若观光车在水平路面匀速行驶时受到的阻力为2×103N，求观光车匀速行驶5×103m过程中，牵引力所做的功和功率？
2、小超与同学到某工地参观，看到工人操作电动机通过如图所示滑轮组将正方体石料从水池底竖直匀速吊起。他们通过调查得知：石料的边长为0.2m，密度为，石料上升时速度恒为0.4m/s，圆柱形水池的底面积为，动滑轮重为30N。请根据他们的调查数据求：（不计绳重和摩擦，，g取10N/kg）：
（1）石料露出水面前受到的浮力；
（2）石料的重力；
（3）石料露出水面前滑轮组的机械效率；
（4）石料从刚露出水面到完全露出水面所用的时间；并推导出该过程中电动机的输出功率P（单位：W）与时间t（单位：s）的函数关系式。
3、如图，在北京冬残奥会轮椅冰壶比赛中，中国队夺冠成功卫冕！若队员用10N的水平推力把质量为20kg的冰壶石匀速向前推动1m，用时0.5s，已知冰壶石和冰面接触面积为0.04m2，求：
（1）冰壶石对冰面的压强；
（2）队员推力的功率。
4、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。
5、大明驾驶额定功率为100kW，质量为3t的某小型载重汽车，把装在车上的6t砂石运送到山顶上的施工现场，若g取10N/kg。请完成以下问题：
（1）汽车先以20kW的功率在平直公路上匀速行驶了10min，速度为10m/s。该过程汽车受到的阻力为多少？
（2）然后汽车从山坡底沿如图所示的山路，又以额定功率行驶了2min，将砂石运送到50m高的坡顶。该过程汽车运送砂石所做的有用功为多少？
（3）汽车以额定功率从坡底向坡顶运送砂石时的机械效率是多少？
四、实验探究（2小题，每小题10分，共计20分）
1、据《天工开物》记载，3000多年前，我们的祖先在弓的基础上，又研发了能从容瞄准目标击发的弩，如图甲所示。实践小组的同学们模拟弩的结构，把一橡皮筋纸卷根稍许绷紧的橡皮筋两端固定在卫生纸卷芯开口处两边，在纸卷芯内安装带凹槽的固定装置，制作了发射器，并用吸管代替弩箭，如图乙所示。利用这个自制发射器，同学们探究吸管飞行的距离与发射角度的关系。
（1）同学们在吸管上每隔1cm标注记号，其目的是___________。
（2）请你帮助小组同学设计记录实验数据的表格。( )
（3）结合弩的材料、结构特征，请你猜想吸管飞行的距离还跟自制发射器的什么因素有关？( )
2、小明乘坐汽车沿盘山公路上山，发现车子爬坡的困难程度受坡度大小影响，又看到工人利用斜面搬运货物，发现斜面的粗糙程度会影响人的作用力。对此小明猜想：“沿斜面匀速向上拉同一小车，同一木板搭建的斜面的坡度越大，平行于斜面的拉力越大”。请设计实验验证其猜想。
（1）除图所示的器材以外，还需要的实验器材有________；
（2）画出记录实验数据的表格；________
（3）写出实验步骤（可用画图或文字表述）和判断相应的猜想是否正确的依据。_______
-参考答案-
一、单选题
1、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。
2、C
【详解】
A．眨一次眼的时间约是十分之一秒，故A不符合题意；
B．正常步行的速度约为1m/s，合3.6km/h，故B不符合题意；
C．人体重约500N，人密度与水相当，可认为悬浮在水中，浮力与重力相等，因此游泳时受到的浮力约为500N，故C符合题意；
D．人体重约500N，完成一次引体向上，上升高度为手臂长，约0.6m，因此做的功约为
故D不符合题意。
故选C。
3、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。
4、D
影响动能大小的因素：质量和速度，质量越大，速度越大，动能越大。
【详解】
在常吉高速某段平直路面上匀速行驶的小汽车，速度不变，质量不变，动能不变。故ABC不符合题意，D符合题意。
故选D。
【点睛】
掌握影响动能、重力势能、弹性势能大小的因素。会判断动能、重力势能、弹性势能、机械能的大小变化以及能量的相互转化。
5、D
【详解】
A．由图可知，n=2，则绳子自由端移动的距离
故A正确，不符合题意；
B．地面对物体A的摩擦力f=30N，s物=5m，克服摩擦做的有用功
故B正确，不符合题意；
C．拉力F做的功
滑轮组的机械效率
故C正确，不符合题意；
D．拉力做功的功率
故D错误，符合题意。
故选D。
6、B
【详解】
A．B点只受重力，不平衡，故A不符合题意；
B．运动过程中有空气阻力，所以AD速度可能相同，动能可能相同，故B符合题意；
C．在C点时，若所受力全部消失，其运动状态将不变，故C不符合题意；
D．在运动过程中，机械能不守恒，不可能只存在动能和势能的相互转化，故D不符合题意。
故选B。
7、C
【详解】
返回舱落向地面时，做减速运动，其高度也在减小，而质量不变，所以动能减小，重力势能也减小，那么机械能也减小了，故ABD不符合题意，C符合题意。
故选C。
8、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。
9、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。
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、 等于 自己 减少
【详解】
[1]因为跳伞运动员匀速下降，做匀速直线运动，所以跳伞运动员受力平衡，其受到的重力与阻力是一对平衡力，则重力等于阻力。
[2]他感觉到地面上的房屋向上运动，是以自己为参照物，房屋的位置有变化。
[3]运动员在下落的过程中，要克服摩擦力做功，将部分机械能转化为内能，所以运动员的机械能减少。
2、 200 0
【详解】
[1]明明同学用20牛的水平推力推动超市购物车沿水平方向前进了10米。松手后车继续向前滑行一米是由于惯性向前运动，此过程人对车没有推力，不做功，整个过程中推力做功为
W=Fs=20N×10m=200J
[2]重力的方向是竖直向下的，购物车沿水平方向上运动，在竖直方向上没有发生位置的移动，故重力不做功，即做功0。
3、 变小 变小
【详解】
[1][2]跳伞运动员跳离飞机后，当降落伞张开后，他匀速下降，速度不变，位置降低，此时他具有的重力势能将减小，动能不变，机械能减小。
4、 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。
5、1250
【详解】
[1]将货物从斜面底端匀速拉到顶端，根据做功的计算公式可得，所做的有用功为
W有用=Gh=1000N×1m=1000J
由
可得，拉力做的总功为
三、计算题
1、（1）1.9×105Pa；（2）107J，25000W
【详解】
解：（1）乘员质量平均为60kg，满载时有12名人员，空车的质量是1180kg，则满载时车的总质量为
m总=nm人+m车=12×60kg+1180kg=1900kg
满载时车对水平路面的压力等于车的总重力，大小为
F=G=m总g=1900kg×10N/kg=19000N
满载时车对水平路面的压强是
（2）观光车在水平路面匀速行驶时受到的阻力和牵引力是一对平衡力，大小相等，故牵引力大小为
F牵=f=2×103N
观光车匀速行驶5×103m过程中，牵引力所做的功是
W=F牵s=2×103N×5×103m=107J
观光车匀速行驶5×103m所需时间为
牵引力做功的功率为
答：（1）满载时车对水平路面的压强是1.9×105Pa；
（2）牵引力所做的功是107J，功率是25000W。
2、（1）80N；（2）200N；（3）80%；（4），(0≤t≤0.4s)
【详解】
解：（1）石料的体积
V=(0.2m)3=0.008m3
石料露出水面前受到的浮力
F浮=ρ水gV排=ρ水gV=1.0×103kg/m3×10N/kg×0.008m3=80N
（2）石料的重力
G=mg=ρgV=2.5×103kg/m3×10N/kg×0.008m3=200N
（3）由图可知，绳子承重段数n=2，不计绳重和摩擦，绳子的拉力
石料露出水面前滑轮组的机械效率
（4）拉出水面后，水面下降的高度
石料上升的实际距离
石料从刚露出水面到完全露出水面的时间
石料经过t秒上升的高度
h1=vt=0.4t
石料的底面积
S石=0.2m×0.2m=0.04m2
水面下降的高度
露出水面的高度
h露=h1+h2=0.4t+0.1t=0.5t
此时排开水的体积
V′排=(L-h露)S石=(0.2-0.5t)×0.04m2=-0.02t+0.008
浮力
F′浮=ρ水gV′排=1×103×10×(0.008-0.02t)=-200t+80
自由端的拉力
自由端的速度
v绳=2v=2×0.4m/s=0.8m/s
电动机功率
综上
(0≤t≤0.4s)
答：（1）石料露出水面前受到的浮力是80N；
（2）石料的重力是200N；
（3）石料露出水面前滑轮组的机械效率是80%；
（4）石料从刚露出水面到完全露出水面所用的时间是0.4s；该过程中电动机的输出功率P（单位：W）与时间t（单位：s）的函数关系式是(0≤t≤0.4s)
3、（1） 5000Pa；（2） 20W
【详解】
解：（1）冰壶石匀速运动，则冰壶石受力平衡，重力等于冰壶石对地面的压力，冰壶石的质量为20kg，则
F=G=mg=20kg×10N/kg=200N
冰壶石和冰面接触面积为0.04m2，冰壶石对冰面的压强
（2）队员用10N的水平推力把质量为20kg的冰壶石匀速向前推动1m，用时0.5s，则推力做的功
W=Fs=10N×1m=10J
则功率为
答：（1）冰壶石对冰面的压强为 5000Pa；
（2）队员推力的功率为20W。
4、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。
5、（1）2×103N；（2）3×106J；（3）25%
【详解】
解：（1）汽车在平直公路上匀速行驶时，所受牵引力和阻力是一对平衡力，大小相等，即F牵=f阻，由P=F牵v 可知，所受牵引力
故汽车受到的阻力为
f阻=F牵=2×103N
（2）汽车将6t 砂石运送到50m高的坡顶，该过程汽车运送砂石所做的有用功为
W有=Gh=mgh=6×103kg×10N/kg×50m=3×106J
（3）汽车以额定功率运行2min，发动机所做的总功为
W总=P额t=100×103W×2×60s=1.2×107J
汽车以额定功率从坡底向坡顶运送砂石时的机械效率为
答：（1）该过程汽车受到的阻力为2×103N；
（2）该过程汽车运送砂石所做的有用功为3×106J；
（3）汽车以额定功率从坡底向坡顶运送砂石时的机械效率是25%。
四、实验探究
1、 便于控制橡皮筋的形变程度一定
实验次数
发射角度
吸管飞行的距离/m
1
2
3
橡皮筋的粗细、绷紧程度、纸卷的内径等
【详解】
（1）[1]同学们在吸管上每隔1cm标注记号，是为了在实验时向后拉动吸管的长度一致，控制橡皮筋的形变程度相同。
（2）[2]本实验控制其他因素相同，只多次改变发射角度，观察吸管飞行的距离。
实验次数
发射角度
吸管飞行的距离/m
1
2
3
（3）[3]结合弩的材料、结构特征，比如弩弦的材料、粗细、绷紧程度、长度可能对弩箭发射的距离产生影响，可以猜想吸管飞行的距离还跟自制发射器的橡皮筋的粗细、绷紧程度、纸卷的内径等有关。
2、 刻度尺和弹簧测力计 见解析 见解析
【详解】
（1）[1]（2）[2]要探究斜面的坡度对拉力的大小的影响，需要在斜面长度不变时，多次改变斜面的坡度，即斜面的高度来测量对应的拉力，那么在实验中所需的器材除了图示的之外，还需要用刻度尺来测量斜面的高度、用弹簧测力计来测量拉力。记录实验数据的表格如下：
实验次数
斜面高度h/m
拉力F/N
1
2
3
（3）[3]在实验中，其操作步骤如下：
①测量木块的高度h，将木板斜放在木块上，形成一个斜面，用弹簧测力计沿平行于斜面方向匀速将小车从木板底部拉到木板顶部，记下测力计此时的示数F。分别在表格中记录h和F；
②多次改变木块的高度，将木板的同一点斜放在木块上，从而改变斜面的坡度，重复步骤①。
比较所记录的数据，拉力F随着木块高度即斜面坡度的变大而变大，则小明的猜想正确。拉力F随着斜面坡度变大而变小或不变，则小明的猜想错误。
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