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九年级物理上册第十一章机械功与机械能定向练习
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
2、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
3、一人造地球卫星沿椭圆轨道运行，我们把卫星运行过程中离地球最近的一点叫近地点，最远的一点叫远地点（如图所示）。已知卫星在运行过程中机械能保持不变，下列说法中错误的是（ ）
A．卫星在远地点的势能最大、动能为零
B．卫星在近地点的动能最大、势能最小
C．卫星从近地点向远地点运动过程中，高度增大、速度减小
D．卫星从远地点向近地点运动过程中，动能增大、势能减小
4、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
5、将皮球从离地某一高度水平抛出，球落地后又弹起，它的频闪照片如图甲所示，下列说法正确的是（ ）
A．皮球落地后又弹起，在此过程中只发生了动能和势能的相互转化
B．如图乙所示，能反映皮球动能E随时间t变化的关系
C．若将皮球表面涂黑，则会在地面上A、B两点留下两个大小相等的黑色圆斑
D．皮球经过同一高度C、D两点时，动能相等
6、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
7、如图所示，物体在沿斜面向上的拉力作用下，从斜面底端匀速拉到斜面顶端，已知斜面高为h，斜面长为s，且s＝3h，物体所受重力为G，斜面的机械效率为50%，若物体受到的拉力和摩擦力分别用F和f表示，则（ ）
A．F＝ f＝ B．F＝ f＝
C．F＝ f＝ D．F＝ f＝
8、物理学中常用数学方法来表示某些量的关系。下列图象中能用阴影面积表示某物理量的是（ ）
A． B．
C． D．
9、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．；
10、在图所示的四种情景中，人对物体做功的是（ ）
A．运动员举着杠铃不动 B．工人推汽车，车没动
C．人将箱子从地面搬起来 D．大力士顶住轮胎不动
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、小明同学用15N的水平推力推动重为100N的超市购物车。购物车自静止开始在10s内沿水平方向前进了10m。在整个过程中推力做功为___________J，重力做功为___________J。
2、中学生要养成文明的行为习惯，严禁高空抛物。如果一个重0.5N的鸡蛋从20m高处自由下落，不计空气阻力，下落过程中鸡蛋的重力势能转化为______能，重力对鸡蛋所做的功为______J。
3、如图所示，工人师傅用沿斜面向上1000 N的推力。将重为2000 N的物体从斜面底端匀速推至斜面顶端。已知斜面长4m、高1.5m，则此过程中的有用功为______J ，斜面的机械效率为______。使用斜面可以______ （选填“省力”或“省功”）。
4、在北京冬奥会冰壶比赛中，我国运动员有时需要努力地刷冰，这是通过减小______（选填“压力”或“接触面的粗糙程度”）来减小滑动摩擦力的；运动的冰壶A与静止的冰壶B相碰，结果冰壶A停了下来，冰壶B却运动了起来，此时发生了能量的______（选填“转移”或“转化”）。
5、用如图所示滑轮组匀速提升重为200N的物体，人对绳的拉力为125N，不计绳重和摩擦，滑轮组的机械效率为___________。如果人的体重为600N，绳子可承受最大拉力为800N，他用此滑轮组能提升的最大物重为___________N。
三、计算题（5小题，每小题8分，共计40分）
1、如图所示，工人沿斜面用一定大小的力F把一重为1000N的物体从斜面底部匀速推到顶部（不计物体本身大小），该过程中斜面的效率为80%，已知斜面长L=5m，高h=2m。求：
（1）推力F做的功大小；
（2）物体受到斜面对它的摩擦力大小；
（3）若斜面光滑没有摩擦，请分析推理说明随着斜面倾斜角度的增大，推力F大小的变化情况。（斜面长度一定时，斜面高度增加）
2、 “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？
3、工人师傅用如图所示的装置把质量为60 kg物体以0.1m/s的速度匀速提升20s。已知拉力F的大小为400N，在此过程中不计绳重和摩擦，g取10N/kg。求：
（1）绳子自由端移动的距离；
（2）工人师傅匀速拉动绳子的功率；
（3）滑轮组的机械效率。
4、某实心铜雕像，现要用蜡将其复制成大小一样的蜡制雕像，测得蜡雕像的质量为90kg（，）。求：
(1)制作铜雕像所用铜的质量；
(2)将这个铜雕像整体匀速提升2m需要做的功。
5、 “天问一号”火星探测器是中国人民的骄傲，因为它是我国首次登陆火星的探测器。着陆火星的“祝融号”，质量为，在牵引力的驱使下，匀速运动了100m，假设祝融号在火星上受到的阻力是其在火星上所受重力的0.06倍，已知，火星表面大气密度是地球表面大气密度的0.01倍，g取。
求：
（1）祝融号所受的阻力；
（2）在这段时间内牵引力做的功；
（3）同一物体在地球大气中受到的浮力与它在火星大气中受到的浮力之比。
四、实验探究（2小题，每小题10分，共计20分）
1、兴趣小组的同学认为车祸的危害程度与汽车的动能大小有关，于是他们进行了如下探究：
（1）提出问题：汽车的动能大小跟什么因素有关？
（2）猜想假设：由“十次车祸九次快”可猜想汽车的动能可能跟 _____有关；由“安全驾驶莫超载”可猜想汽车的动能可能跟 _____有关；
（3）进行实验：他们做了如图所示的三次实验，用金属球模拟汽车，让金属球从斜槽的某一高度由静止开始滚下，撞击到水平面上同一位置的相同物块，将物块撞出一段距离（已知s1＞s2＞s3）。物块被撞击得越远，说明 _____（填序号）越大；
A．金属球在斜槽上时的动能
B．金属球撞击物块时的动能
C．金属球撞击物块后的动能
（4）分析论证：分析甲、乙两图的实验现象，可以初步得到的结论是 _____；
（5）实践应用：分析甲、丙两图的实验现象所得到的结论，可用来解释汽车 _____（选填“超载”或“超速”）行驶时危险性大的原因。
2、某小组在“测滑轮组机械效率的实验”中得到的数据如表所示，实验装置如图所示。
实验次数
钩码重量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η
1
4
0.1
2.7
0.2
74%
2
4
0.1
1.8
0.3
74%
3
8
0.1
3.1
0.3
86%
4
8
0.1
2.5
80%
（1）实验中应沿竖直方向______缓慢拉动弹簧测力计，某同学在该实验中加速向上提升重物，所测滑轮组的机械效率会______（选填“偏大”“偏小”或“不变”）；
（2）通过比较______（填实验次数的序号）两次实验数据得出结论：使用同一滑轮组提升同一重物时，滑轮组的机械效率与绳子段数无关；比较2、3两次实验得出结论：同一滑轮组，______越大，滑轮组的机械效率越高；
（3）表格中第4次实验空格中数值：绳端移动距离s=______m；通过比较3、4两次实验数据可得出结论；不同滑轮组提升相同重物时，动滑轮越重，滑轮组的机械效率越______（填“高”或“低”）；
（4）若每个滑轮的质量为100g，第三次实验中克服摩擦做的额外功为 ______J（不计绳重）。
-参考答案-
一、单选题
1、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。
2、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。
3、A
【详解】
A．卫星在远地点时，高度最大，故重力势能越大，动能转化为重力势能，此时的动能最小，但由于卫星继续运动，说明有速度，动能不为零，故A错误，A符合题意；
B．卫星在近地点的高度最小，势能最小，将重力势能转化为动能，动能最大，故B正确，B不符合题意；
C．卫星从近地点向远地点运动过程中，高度增大，重力势能变大，动能转化为重力势能，速度减小，故C正确，C不符合题意；
D．卫星从远地点向近地点运动过程中，高度减小，重力势能减小，重力势能转化为动能，动能变大，故D正确，D不符合题意。
故选A。
4、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。
5、B
【详解】
A．由图可知，每次皮球反弹后到达的最高点都比上一次的最高点要低，说明皮球受到空气阻力，机械能逐渐变小，在此过程中不只发生了动能和势能的相互转化，机械能转化为内能，故A错误；
B．皮球在下落的过程中速度变大，动能变大，反弹后上升的过程中，速度变小，动能变小；由图可知，由于反弹的高度减小，故机械能减小，即小球的最大动能会逐渐减小，乙图能反映皮球动能E随时间t变化的关系，故B正确；
C．由于皮球运动过程中机械能减小，球在C点的机械能大于D点的机械能；当皮球落到A、B两点，且皮球达到最大形变时，其动能与重力势能都为零，又因为小球在C点的机械能大于D点的机械能，所以小球在A点的弹性势能大于在B点的弹性势能，则在A点的圆斑要大于在B点的圆斑，故C错误；
D．小球的机械能逐渐变小，且C点在D点之前，所以小球在C点的机械能大于在D点的机械能；机械能是物体动能与势能的总和，在C、D两点高度相同则重力势能相同，所以小球在C点的动能大于在D点的动能，故D错误。
故选B。
6、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。
7、C
【详解】
根据题意知道，拉力做的有用功
W有用＝Gh
拉力做的总功
W总＝Fs＝F×3h＝3Fh
斜面的机械效率
解得拉力
克服摩擦力所做的额外功
则摩擦力
故C符合题意，ABD不符合题意。
故选C。
8、B
【详解】
A．横坐标表示功，纵坐标表示功率，阴影部分面积是功和功率乘积，无意义，故A不符合题意；
B．横坐标表示时间，纵坐标表示功率，阴影部分面积是功率和时间乘积，表示功，故B符合题意；
C．横坐标表示功率，纵坐标表示功，阴影部分面积是功和功率乘积，无意义，故C不符合题意；
D．横坐标表示时间，纵坐标表示功，阴影部分面积是功和时间乘积，无意义，故D不符合题意。
故选B。
9、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。
10、C
【详解】
A．运动员举着杠铃不动，有力没有距离，故人不做功，故A不符合题意；
B．工人推汽车，车没动，有力但是没有距离，不做功，故B不符合题意；
C．人将箱子从地面搬起来，有力，并且在力的方向上移动距离，故人做了功，故C符合题意；
D．大力士顶住轮胎不动，有力但是没有距离，不做功，故D不符合题意。
故选C。
二、填空题
1、 150 0
【详解】
[1]推力的方向水平向前，推车水平方向移动的距离为10m，由可知，在整个过程中推力做功
[2]当一个力作用在物体上，并使物体在力的方向上通过了一段距离，力学中就说这个力对物体做了功。重力的方向为竖直向下，但推车未在竖直方向上移动距离，故重力没做功，其大小为0。
2、 动 10
【详解】
[1]物体的下落的过程中，不计空气阻力，高度降低，速度增大，将重力势能转化为动能。
[2]重力对鸡蛋所做的功为
W=Gh=0.5N×20m=10J
3、 3×103 75 % 省力
【详解】
[1]斜面作为简单机械使用时，有用功等于克服物体重力做的功，因此
[2]总功等于推力做的功，因此
所以，机械效率为
[3]任何机械都不能省功，反而会需要做额外功。使用斜面的时候，推力比重力小，因此可以省力。
4、 接触面的粗糙程度 转移
【详解】
[1]运动员刷冰时，冰面变得越来越光滑，通过减小接触面的粗糙程度减小冰壶受到的滑动摩擦力。
[2]运动的冰壶A具有机械能，与冰壶B相碰，冰壶A的机械能转移给冰壶B而静止，冰壶B获得机械能运动了起来。
5、 80% 1150
【详解】
[1]滑轮组的机械效率为
故滑轮组的机械效率为。
[2]动滑轮重为
由于人的体重为600N，故拉力最大为600N，故用此滑轮组能提升的最大物重为
用此滑轮组能提升的最大物重为。
三、计算题
1、（1）2500J；（2）100N；（3）推力F变大
【详解】
解：（1）有用功为
由可得，推力F做的功为
（2）摩擦力所做的功为
由可得，摩擦力为
（3）若斜面光滑，则由可知，摩擦力所做的功为，所以，即
所以
故当斜面倾斜角度增大时，会增大，所以推力F也会变大。
答：（1）推力F做的功大小为2500J；
（2）物体受到斜面对它的摩擦力大小为100N；
（3）若斜面光滑没有摩擦，随着斜面倾斜角度的增大，推力F变大。
2、（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。
3、（1）4m；（2）80W；（3）75%
【详解】
解：（1）从图中可知，提升重物绳子的股数为n=2，绳子自由端移动的距离
s=nvt=2×0.1m/s×20s=4m
（2）拉力F功率
（3）滑轮组的机械效率
答：（1）绳子自由端移动的距离为4m；
（2）工人师傅匀速拉动绳子的功率为80W；
（3）滑轮组的机械效率为75%。
4、 (1)；(2)
【详解】
解：(1)雕像的体积是
制作铜雕像所用铜的质量是
(2)铜雕像所受的重力是
将这个铜雕像整体匀速提升2m需要做的功是
答：(1)制作铜雕像所用铜的质量是；
(2)将这个铜雕像整体匀速提升2m需要做的功是。
5、（1）54.72N；（2）；（3）5000:19
【详解】
解：（1）“祝融号”，质量为240kg，受到的阻力是其在火星上所受重力的0.06倍，祝融号所受的阻力为
（2）30min匀速运动了100m，根据二力平衡，牵引力与阻力相等，为54.72N，因此在这段时间内牵引力做的功为
（3）火星表面大气密度是地球表面大气密度的0.01倍，同一物体在地球大气中受到的浮力与它在火星大气中受到的浮力之比为
答：（1）祝融号所受的阻力为；
（2）在这段时间内牵引力做的功为；
（3）同一物体在地球大气中受到的浮力与它在火星大气中受到的浮力之比为5000:19。
四、实验探究
1、 速度 质量 B 在速度相同时，质量越大，动能越大 超速
【详解】
（2）[1][2]“十次车祸九次快”指的是汽车的动能与速度有关，“安全驾驶莫超载”指的是汽车的动能与质量有关。
（3）[3]物体能量的多少，可由它对外做功的多少来确定，而做功的多少，可以通过金属球推动物块的距离大小来反映，物块被撞击得越远，说明金属球撞击物块时的动能越大，故AC不符合题意，B符合题意。
故选B。
（4）[4]分析甲、乙两图可知，此时物体的质量不相等，小球的高度相同，到达水平面时的速度相同，甲图小球的质量越大，物体被撞击得更远，故结论为：在速度相同时，质量越大，动能越大。
（5）[5]分析甲、丙两图可知，此时物体的质量相等，到达水平面的速度不同，甲图小球到达水平面的速度越大，物体被撞击得更远，说明质量一定时，物体的速度越大，动能越大，可以解释超速行驶是危险性大的原因。
2、 匀速 变小 1、2 物重 0.4 低 0.03
【详解】
（1）[1][2]实验中要竖直向上匀速拉动弹簧测力计，使物体匀速升高，此时系统处于平衡状态，测力计示数才等于拉力大小；某同学在该实验中加速向上提升重物，提升物体的力变大，总功变大，而有用功不变，故滑轮组的机械效率变小。
（2）[3][4]比较1、2两次的实验数据，同一滑轮组，绳子段数不同，机械效率相同，可得出结论：使用同一滑轮组提升重物时，滑轮组的机械效率与绳子段数无关；比较第2、3次的实验数据，同一滑轮组提升不同重物，物重不同，机械效率不同，可得出结论：同一滑轮组，物重越大，滑轮组的机械效率越高。
（3）[5][6]由图丁可知绳子的有效段数为4，绳端移动距离
s4=4h4=4×0.1m=0.4m
比较第3、4次的实验数据，不同滑轮组提升相同重物，动滑轮重不同，机械效率不同，可得出结论：不同滑轮组提升相同重物时，动滑轮越重，滑轮组的机械效率越低。
（4）[7]由表中数据可知，第三次实验中，有用功
W有3=G3h3=8N×0.1m=0.8J
总功
W总3=F3s3=3.1N×0.3m=0.93J
动滑轮的重力
G动=m动g=100×10-3kg×10N/kg=1N
则克服动滑轮重力做的功
W动=G动h3=1N×0.1m=0.1J
不计绳重，由
W总=W额+W有
W额=W动+W摩擦
可得，克服摩擦做的额外功
W摩擦=W总3-W有3-W动=0.93J-0.8J-0.1J=0.03J
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