资源描述
九年级物理上册第十一章机械功与机械能单元测试
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、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
2、牛顿坐在苹果树下深思，一个熟透的苹果掉在地上。关于苹果加速下落的过程，下列分析正确的是（ ）
A．重力势能转化为动能，动能增加
B．动能转化为重力势能，动能减小
C．动能转化为重力势能，重力势能增加
D．无能量的转化，重力势能和动能不变
3、图示为游乐场中在竖直面内转动的摩天轮，小红乘坐该摩天轮时速度大小不变，则她从最低点上升到最高点的过程中（ ）
A．动能减少 B．重力势能不变 C．机械能增大 D．机械能不变
4、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
5、如图所示，勤劳的工人借用滑轮匀速提升重物，这样做（ ）
A．省力，同时可以省功
B．省力，但降低了做功效率
C．既省力，也改变施力的方向
D．既不省力，也不改变施力的方向
6、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
7、小杰背着书包回家，在水平路面上行走100m用时100s，乘坐电梯从1楼到21楼用时30s，以下符合实际的是（ ）
A．电梯对小杰做功约3.6×103J
B．小杰乘坐电梯上升时，对书包不做功
C．电梯对小杰做功的功率约1200W
D．小杰在水平路面行走时，重力做功的功率约600W
8、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%
9、下列几种情况中，人对物体做了功的是（ ）
A．运动员用力举着杠铃不动
B．用力拉绳匀速提升重物
C．用力搬石头没搬动
D．用力提着水桶在水平方向移动
10、下列物体具有动能的是（ ）
A．悬挂在天花板上的吊灯 B．静止在山顶上的大石头
C．飞行的飞机 D．拉开的弹弓
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，用滑轮组将重力为540N的重物匀速提升2m，所用拉力F为200N，则滑轮组的机械效率为___________，如果要提高滑轮组的机械效率，你的做法是___________。（答出一条即可）
2、学校的旗杆顶端都装有一个滑轮，升国旗时，升旗手向下缓缓拉动绳索，国旗就缓缓上升，这个滑轮的作用是_______；某校旗杆高12m，国旗重约1kg，要在唱一遍国歌的时间（约40秒）恰好将国旗从地面升到顶端，升旗手做有用功的功率约为_______W。
3、如图所示，冬奥会冰壶比赛上，冰壶从出发点A被运动员推着运动6m后，在B点被推出，沿冰道运动30m到O点停下来。冰壶离开手后还能够继续向前运动，是因为冰壶具有______，从A点到O点运动过程中，若运动员对冰壶的推力是10N，运动员对冰壶做的功是______J。
4、如图所示，物体在拉力F的作用下匀速上升，重物G重20N，滑轮重10N，重物G上升2m，拉力F做功为_______J（忽略绳重及摩擦）。
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、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）。
2、你知道水陆两用坦克吗？水陆两用坦克的车体比普通坦克要大，呈船形，能在水中浮动，有的利用特制的履带划水前进，有的用螺旋桨推进，有的用推进器喷水前进。中国某型号的水陆两用坦克（如图所示），它的总质量是22吨，配备发动机的额定功率为，水上的最大速度为，陆地最大速度为。请你根据文中的信息，解答下列问题：（）
（1）水陆两用坦克在水上航行时，排开水的体积约为，则所受的浮力约为多少N？（）
（2）该水陆两用坦克停在地面上时，履带着地总面积为，坦克对地面的压强是多少？
（3）该水陆两用坦克在陆地上以最大速度匀速行驶（发动机正常工作），行驶过程中受到的牵引力多大？
3、一辆汽车以恒定的功率在平直的公路上做直线运动，其v﹣t图像如图所示，在第10s时速度达到20m/s，前10s通过的路程为120m。求：
（1）在0～10s内汽车的平均速度。
（2）设汽车在行驶过程中所受阻力不变，大小为f＝4000N，那么在0～10s内汽车发动机的牵引力所做的功是多少J？
4、快递业务服务提升了生活质量。为了提高快递配送效率，可使用如图所示的物流机器人完成最后三公里的快速智能配送，若空载时该物流机器人质量为600kg，在某平直道路上匀速行驶100 s，牵引力做功为4.8×104 J，已知机器人所受阻力是重力的0.02倍。当该物流机器人空载时，求：
（1）匀速行驶时受到的牵引力；
（2）匀速行驶时牵引力的功率；
（3）匀速行驶时的速度。
5、汽车是我们熟悉的交通运输工具，某种型号运输车的部分参数如下表。（g取10N/kg）
（1）求汽车满载时对水平路面的压强；
（2）汽车满载时以140kW的功率匀速行驶，汽车受到的阻力是车总重的0.02倍，求：汽车行驶180km所用的时间和牵引力所做的功。
自重
15t
载重
20t
汽车轮个数
10
每个轮胎与地
面的接触面积
0.05m2
四、实验探究（2小题，每小题10分，共计20分）
1、小聪利用如图所示装置探究“物体动能的大小与哪些因素有关”。
（1）该实验是通过观察______，从而判断 ______ （填“木块”或“钢球”）动能的大小；
（2）甲、乙两次实验中，将质量不同的钢球拉到相同的高度。由静止释放，小球向下摆动过程中，小球的______ 转化为动能。观察到质量大的钢球将木块推动的距离远，说明动能的大小和______有关；
（3）甲、丙两次实验中，将质量相同的钢球拉到不同的高度，由静止释放，观察木块被推动的距离，可以探究动能的大小和______的关系；
（4）小聪将木块下的铁板换成光滑的玻璃板，观察木块被钢球推动的距离。我们可以探究______ 对物体运动的影响，并可推断出：如果运动物体不受力将______。
2、小宇在探究“滑轮组机械效率与哪些因素有关”实验中，设计了如图所示装置，图中每个滑轮的重相同。用弹簧测力计测出物体重力G和拉力F，并记下钩码和测力计的起始位置，用刻度尺测出物体和绳端移动距离。
实验次数
物重/G
物体上升高度/cm
拉力F/N
绳端移动距离s/m
机械效率η/%
1
1
0.1
0.6
0.2
83.3
2
1
0.1
0.4
0.4
62.5
3
2
0.1
0.65
0.4
76.9
4
1
0.2
0.6
0.4
①
（1）在实验操作中应该竖直向上匀速缓慢拉动弹簧测力计，因为此时系统处于平衡状态，测力计示数______（选填“大于”、“小于”或“等于”）拉力的大小；
（2）小宇把每次测量的数据填入表格中，并计算出滑轮组的机械效率，则①的数据是______；
（3）分析表中数据知道了影响滑轮组机械效率的因素，请说出提高滑轮组机械效率的方法______（说出一种即可）。
-参考答案-
一、单选题
1、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。
2、A
【详解】
苹果从树上落下过程中，质量不变，速度变大，故动能增加，同时其高度降低，故重力势能减小，故A正确，BCD错误。
故选A。
3、C
【详解】
A．小红的质量不变，乘坐该摩天轮时速度大小不变，则她从最低点上升到最高点的过程中动能不变，故A不符合题意；
B．小红的质量不变，她从最低点上升到最高点的过程中高度升高，则重力势能变大，故B不符合题意；
CD．机械能等于动能与势能之和，从最低点上升到最高点的过程中，小红的动能不变，重力势能变大，则机械能变大，故C符合题意，D不符合题意。
故选C。
4、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。
5、B
【详解】
动滑轮的实质是动力臂为阻力臂2倍的杠杆，使用动滑轮时能省力，但不能改变施力的方向，使用任何机械都不能省功，在提升重物时还要提升动滑轮，做一部分额外功，所以省了力但降低了做功效率，故ACD不符合题意，B符合题意。
故选B。
6、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。
7、C
【详解】
A．小杰与书包的总重力大约为600N，1楼到21楼的高度
h＝20×3m＝60m
电梯对小杰做的功
W＝Gh＝600N×60m＝3.6×104J
故A不符合题意；
B．小杰乘坐电梯上升时，书包在力的方向上移动了距离，所以对书包做了功，故B不符合题意；
C．电梯对小杰做功的功率
P===1200W
故C符合题意；
D．小杰在水平路面行走时，重力没有做功，功率也为0，故D不符合题意。
故选C。
8、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。
9、B
【详解】
A．运动员用力举着杠铃不动，只有力而没有距离，不做功，故A不符合题意；
B．用力拉绳匀速提升重物，重物在受到拉力的方向上移动了距离，力对重物做功，故B符合题意；
C．用力搬石头没搬动，只有力而没有距离，不做功，故C不符合题意；
D．用力提着水桶在水平方向移动，在提水桶的力的方向上没有移动距离，不做功，故D不符合题意。
故选B。
10、C
【详解】
A．悬挂在天花板上的吊灯处于静止状态，不具有动能，故A不符合题意；
B．静止在山顶上的大石头处于静止状态，不具有动能，故B不符合题意；
C．飞行的飞机处于运动状态，具有动能，故C符合题意；
D．拉开的弹弓具有弹性势能，故D不符合题意。
故选C。
二、填空题
1、 90% 增加重物的重力
【详解】
[1]由图示知，滑轮组承重绳子为3根，重物提升2m，绳子端移动的距离
s=3h=3×2m=6m
滑轮组的机械效率
[2]要提高滑轮组的机械效率，可增加提升重物的重力，此时，提升重物所做的有用功增大，机械效率增大。
2、 改变力的方向 3
【详解】
[1]旗杆顶部滑轮的轴是固定的，所以该滑轮为定滑轮；升旗时，向下拉绳子，国旗就向上运动，所以滑轮作用是改变力的方向。
[2]不计摩擦和绳重，国旗顶端是一个定滑轮，故升旗手的拉力为
人升旗做的功为
升旗的功率约为
3、 惯性 60
【详解】
[1]冰壶被推出后仍向前滑行是因为冰壶具有惯性，要保持原来的运动状态。
[2]由图可知，从出发点A被运动员推着运动6m，到达投掷线，冰壶受到推力的作用，并且在推力的方向上通过了距离，所以做了功；而在其它阶段冰壶虽然通过了一定距离，但不再受到推力的作用，运动员对冰壶不做功，所以，运动员对冰壶做功
W=Fs=10N×6m=60J
4、50
【详解】
由图可知，动滑轮受自身重力，两股绳子的拉力和竖直向上的拉力F的作用，由于物体匀速上升，因此拉力F的大小为
F=2G+G动=2×20N+10N=50N
物体上升2m，滑轮上升1m，拉力做的功为
W=Fs=50N×1m=50J
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）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。
2、（1）2.2×105N；（2）5.5×104Pa；（3）1.008×105N
【详解】
解：（1）坦克所受浮力
F浮=ρ水V排g=1.0×103kg/m3×22m3×10N/kg=2.2×105N
（2）该坦克的质量
m=22t=2.2×104kg
该坦克的重力
G=mg=2.2×104kg×10N/kg=2.2×105N
该坦克对地面的压强
=5.5×104Pa
（3）该坦克的功率和陆地最大速度分别为
P=420kW=4.2×105W，v=15km/h=
根据公式P=Fv可得该坦克受到的牵引力
=1.008×105N
答：（1）所受的浮力约为2.2×105N；
（2）坦克对地面的压强是5.5×104Pa；
（3）行驶过程中受到的牵引力为1.008×105N。
3、（1）12m/s；（2）8×105J
【详解】
解：（1）前10s通过的路程为120m，在0～10s内汽车的平均速度
（2）从图中可以看出，10s后，汽车以20m/s做匀速直线运动，物体的牵引力
汽车的功率为
在0～10s内汽车发动机的牵引力所做的功是
答：（1）在0～10s内汽车的平均速度为12m/s；
（2）在0～10s内汽车发动机的牵引力所做的功是8×105J。
4、（1）120N；（2）480W；（3）4m/s
【详解】
解：（1）机器人匀速运动时所受的阻力
f=0.02G=0.02mg=0.02×600kg×10N/kg=120N
机器人匀速运动时所受的牵引力和阻力是平衡力，牵引力
F=f=120N
（2）机器人匀速行驶时牵引力的功率
（3）由
得机器人匀速行驶时的速度
答：（1）匀速行驶时受到的牵引力是120N；
（2）匀速行驶时牵引力的功率是480W；
（3）匀速行驶时的速度是4m/s。
5、（1）Pa；（2）2.5h；1.26×109J
【详解】
（1）汽车满载时总重为
G=mg=（2×104kg+1.5×104kg）×10N/kg=3.5×105N
汽车对路面的压力为
F=G=3.5×105N
汽车对路面的压强为
Pa
（2）满载时汽车行驶受到的阻力
f=0.02G=0.02×3.5×105N=7×103N
满载时汽车做匀速运动，它所受的牵引力为
=f=7×103N
汽车所做的功为
W=s=7×103N×180×103m=1.26×109J
所用的时间为
答：（1）求汽车满载时对水平路面的压强是Pa；
（2）汽车行驶180km所用的时间是2.5h，牵引力所做的功是1.26×109J。
四、实验探究
1、 木块被钢球推动的距离 钢球 重力势能 质量 速度 阻力 做匀速直线运动
【详解】
（1）[1][2]该实验中钢球动能的大小是通过木块移动的距离体现的，木块被撞的越远，说明钢球的动能越大，这里采用了转换法的思想。
（2）[3]小球向下摆动过程中，高度变低，重力势能减小，速度变大，动能增大，小球的重力势能转化为动能。
[4]观察到质量大的钢球将木块推动的距离更远，说明钢球对木块做功越多，钢球的动能越大，由此可以说明动能的大小和质量有关。
（3）[5]甲、丙两次实验中，将质量相同的钢球拉到不同的高度，由静止释放，高度越高，撞击木块前的速度越大，木块移动的距离越远，动能越大，所以可以探究动能的大小和速度的关系。
（4）[6][7]“小聪将木块下的铁板换成光滑的玻璃板，观察木块被钢球推动的距离”，控制了速度不变，改变阻力的大小，可以探究阻力对物体运动的影响；物体受到的阻力越小，运动的越远，可推断出：如果运动物体不受力将做匀速直线运动。
2、 等于 83.3 增大提升的物体重力
【详解】
（1）[1]该实验中应竖直向上匀速缓慢拉动弹簧测力计，此时系统处于平衡状态，这样测力计示数才等于拉力大小。
（2）[2]滑轮组的机械效率
（3）[3]使用同样的滑轮组，做的额外功相同，增加提升的物重，做的有用功越多，有用功占总功的比值越大，机械效率越大。
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