资源描述
九年级物理上册第十一章机械功与机械能专题练习
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、在台球比赛中，选手在水平台面推动球杆撞击白球，白球运动后碰撞其它球，以下说法正确的是（ ）
A．手推动球杆前进时，手的推力对球杆做了功
B．白球运动时，水平台面对球的支持力做了功
C．球在水平台面滚动的过程中，球的重力对它做了功
D．白球撞击黑球后没有静止，是因为球杆还在对白球做功
2、下列四幅图中，力有对物体做功的是（ ）
A．推车未推动 B．提着滑板水平前行
C．搬石未搬起 D．用绳子提升物体
3、如图所示，在光滑的水平台面上，一轻弹簧左端固定.右端连接一金属小球，O点是弹簧保持原长时小球的位置。压缩弹簧使小球至A位置，然后释放小球，小球就在AB间做往复运动（已知AO＝OB）。小球从A位置运动到B位置的过程中，下列判断不正确的是（ ）
A．小球的动能先增大后减小
B．弹簧的弹性势能先减小后增大
C．小球运动到O点时的动能与此时弹簧的弹性势能相等
D．任一位置弹簧的弹性势能和小球的动能之和保持不变
4、作为国际通用测量语言的国际单位制，极大地方便了国际交流。在国际单位制中，功率的单位是（ ）
A．千克 B．牛顿 C．焦耳 D．瓦特
5、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
6、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
7、物块在水平拉力F（大小未知）的作用下，在水平直线轨道上运动（如图），其中AB=CD=10m。已知物块在AB段和CD段分别以2m/s和5m/s的速度匀速运动，且在AB段、CD段所受摩擦阻力分别为1N和2N，则以下判断正确的是（ ）
A．该物块在CD段的惯性比AB段大
B．该物块通过AB段和CD段所用的时间之比为2∶5
C．拉力F在AB段所做的功为20J
D．拉力F在CD段做功的功率为10W
8、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
9、如图，滑雪运动员正在比赛，下列分析正确的是（）
A．雪地上的影子是光的折射形成的
B．运动员在沿倾斜赛道下滑过程中，重力势能不变
C．滑雪板可以减小运动员对雪地的压强
D．运动员在沿倾斜赛道加下滑过程中，运动状态保持不变
10、篮球运动深受同学们的喜爱。在投篮时，下列分析正确的是（ ）
A．篮球离手后，手还对篮球做功
B．篮球离手后，上升过程机械能变大
C．手对篮球施力，球才向篮筐运动，说明力是维持物体运动的原因
D．假如正在上升的篮球所受的力全部消失，它将做匀速直线运动
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、如图所示，人造地球卫星沿椭圆轨道绕地球运行，卫星在大气层外运行不受空气阻力，只有动能和势能的相互转化，因此机械能 ___________（选填“守恒”或“不守恒”）：当卫星从近地点向远地点运行时，动能会 ___________（选填“增大”、“不变”或“减小”）。
2、假期，小明坐客车去旅游。当客车行驶到高速公路保持车距标识牌“0m”处时，恰好后面一辆小汽车行驶到客车旁，此时客车上速度计显示为“80km/h”。当客车匀速行驶到标识牌“100m”处时，小汽车匀速行驶到了标识牌“200m”处，小汽车______（选填“已经”或“没有”）超速；若此时小汽车的功率为80kW，它受到的阻力为______N。（此高速路段限定小汽车最高速度为“120km/h”）
3、放在水平地面上的物体，质量为5kg，在30N的水平拉力作用下，沿水平方向运动了10m，所用时间为20s，那么重力做功______J，拉力的功率是______W（g=10N/kg）｡
4、如图所示，利用滑轮组匀速提升重为8N的物体，动滑轮重2N，物体被提升了0.5m，不计绳重和摩擦，则绳子自由端的拉力F为___N，拉这次重物，滑轮组的机械效率为___。
5、如图所示，有一斜面长L=4m，高h=2.5m。刘利同学用平行于斜面向上F=150N的拉力，将200N重的物体从底端匀速拉到斜面顶端。那么刘利同学对物体做的总功为___________J；物体沿斜面匀速向上运动时所受的摩擦阻力为___________N。
三、计算题（5小题，每小题8分，共计40分）
1、如图所示，是某工作队用滑轮组从水中打捞正方体物体M的情景。物体M的棱长为1m，密度为2.8×103kg/m3，用7500N的拉力F将物体M以0.5m/s的速度匀速提升2m。忽略绳重、绳与滑轮的摩擦和滑轮与轴的摩擦。（ρ水=1.0×103kg/m3，g取10N/kg）求：
（1）物体M上升后，还未露出水面时受到的浮力；
（2）物体M上表面在水面下0.2m时，它的下表面受到水的压力；
（3）物体M上升后，在未露出水面前，此滑轮组的机械效率。
2、某建筑工人用300N的拉力，在25s内将重力为800N的水泥利用滑轮组匀速提高4m，如图所示。若不计摩擦和绳重，请你完成下列计算：
（1）动滑轮的重力；
（2）工人做功的功率；
（3）该装置的机械效率。
3、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？
4、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？
5、频闪拍摄是研究物体运动的最好方式之一、如图所示，是小亮用相机每隔0.5s曝光一次，拍摄的汽车在平直公路上行驶时的频闪照片。拍摄过程中汽车的总质量约为1.6t，所受阻力约为车重的0.3倍。搜集汽车信息得知车身长3m，静止时车轮与地面的总接触面积为.求：（g取10N/kg）
（1）汽车静止时对水平地面的压强；
（2）拍摄过程中汽车的输出功率。
四、实验探究（2小题，每小题10分，共计20分）
1、小明在实验室看到一科学玩具——牛顿摆，如图1甲所示，它由支架、细线和5个完全相同的钢球组成， 每个钢球通过两根无弹性细线固定在支架上，并紧挨着排列在同一水平直线上。拉起最左侧的钢球，释放后，它像单摆一样向右摆动撞击相邻钢球，仅把最右侧的钢球撞出，其他球几乎静止不动。这引发了小明的思考：为什么碰撞后仅有一个球摆动，而其余球仍然保持静止？于是他提出问题：被撞而摆动的钢球数量与哪些因素有关？接着他做出以下猜想：
①可能与撞击球撞击时的速度大小有关；
②可能与撞击球的数量多少有关；
将牛顿摆等效为单摆模型，如图1乙所示是一个钢球撞击其它钢球的情形，五个钢球自左向右标为球。
若不考虑能量损失，请回答下列问题：
（1）将A球作为撞击球拉至一定的高度（保持细线绷直），由静止开始释放。释放后，A球向右摆动过程中，将___________能转化为动能。
（2）探究猜想①时，必须先控制每次撞击球的___________相等，为了改变撞击球撞击时的速度，你的操作办法是：___________。释放后，当钢球A以不同速度发生碰撞时，每次均仅有E球被撞出，由此可判断：被撞而摆动的钢球数量与撞击球的速度___________（选填：“有关”或“无关”）。
（3）通过上述实验，小明还是不明白为什么仅有一个球被撞出，于是他向老师请教，老师说：牛顿摆的钢球间发生碰撞时，撞击球的速度被大小不变地依次“传递”给下一个球，所以最终只有一个钢球被撞出。根据老师的讲解，小明继续探究猜想②，将A、B两球作为撞击球紧挨着，拉起一定高度后同时释放，A、B球向右摆动并与C球相撞，则此时可观察到的现象是如图2中的___________（选填：“甲”、“乙”或“丙”）；请阐述你选择的理由：___________。
2、如图所示，在“探究物体的动能跟哪些因素有关”的实验中，将不同金属球从斜面的某一高度由静止开始滚下，推动同一小木块向前移动一段距离s后停下，完成甲、乙、丙所示的三次实验。
（1）金属球在滚下斜面的过程中，它的___________能转化为动能；
（2）做了甲、乙、丙三次实验：让不同金属球从斜面的某一高度由静止开始滚下，碰到水平面上的物块，将物块撞出一段距离。物块被撞击得越远，说明金属球到达水平面时的动能就越___________；这种比较动能大小的研究方法是___________；
（3）要探究动能与速度的关系应选用___________图，结论是___________；
（4）甲，乙两图中让不同质量的两个小球从同一高度滚下的目的是小球在水平面___________，结论是___________；
（5）如图丁所示是交通管理部门对不同车型设定的最高速度，由“十次车祸九次快”、“安全驾驶莫超载”可知事故的原因是超载或超速。用甲、丙两图的实验现象所得到的结论，可以解释汽车_________（选填“超载”或“超速”）行驶时危险性大的原因。
-参考答案-
一、单选题
1、A
【详解】
做功必须的两个因素，有力F，在力的方向上通过一段距离s，功；
A．手推动球杆前进时，有力也有距离，所以手对球杆做了功，故A正确；
B．桌面支持力与小球的运动方向垂直，小球在支持力的方向上没有移动距离，支持力对小球不做功，故B错误；
C．重力与小球运动的方向垂直，重力对小球不做功，故C错误；
D．手对白球没有力的作用，白球继续运动是因为白球具有惯性，故D错误。
故选A。
2、D
【详解】
A．推车未推动，有力但是没有距离，劳而无功，故A不符合题意；
B．提着滑板水平前行，力与物体运动距离垂直，垂直无功，故B不符合题意；
C．搬石未搬起，有力但是没有距离，劳而无功，故C不符合题意；
D．用绳子提升物体，有力作用在物体上，并且在力的方向上移动了距离，故这个力做了功，故D符合题意。
故选D。
3、C
【详解】
由题知，O点是弹簧保持原长时小球的位置，则小球位于A点时弹簧处于压缩状态，位于B点时弹簧处于拉伸状态；①小球从A运动到O的过程中，弹簧逐渐恢复原状，弹性形变程度变小，弹性势能变小，水平台面光滑，则小球不受摩擦力；该过程中小球所受弹力方向向右，其速度不断增大，动能变大，所以此过程中弹性势能转化为动能；②到达O点时，弹簧恢复原长，弹性势能为零，小球所受弹力为零，此时小球的速度最大，动能最大；③小球从O运动到B的过程中，弹簧被拉长，弹性形变程度变大，弹性势能变大，该过程中小球所受弹力方向向左，其速度不断减小，动能变小，所以此过程中动能转化为弹性势能；则小球从A位置运动到B位置的过程中：
A．小球的动能先增加后减少，在B点时小球的动能最小，弹簧的弹性势能最大，故A正确，不符合题意；
B．弹簧的弹性势能先减少后增大，故B正确，不符合题意；
C．小球运动到O点时的动能（最大）与此时弹簧的弹性势能（为零）不相等，故C错误，符合题意；
D．由于整体的机械能守恒，所以任一位置弹簧的弹性势能和小球的动能之和保持不变，故D正确，不符合题意。
故选C。
4、D
【详解】
A．千克（kg）是质量的单位， 故A不符合题意；
B．牛顿（N）是力的单位，故B不符合题意；
C．焦耳（J）是功、热量、能量的单位，故C不符合题意；
D．瓦特（W）是功率的单位，故D符合题意。
故选D。
5、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。
6、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。
7、D
【详解】
A．惯性的大小只与质量有关，与速度大小无关，故A错误；
B．由题知，物块在AB段和CD段的速度之比为2∶5，AB和CD距离相等，则该物块通过AB段和CD段所用的时间之比为5∶2，故B错误；
C．物块在AB段匀速运动，拉力等于摩擦阻力，拉力F在AB段所做的功
W=FABsAB=fABsAB=1N10m=10J
故C错误；
D．物块在CD段匀速运动，拉力等于摩擦阻力，拉力F在CD段做功的功率
P=FCDvCD=fCDvCD=2N5m/s=10W
故D正确。
故选D。
8、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。
9、C
【详解】
A．雪地上的影子是光的直线传播形成的，故A错误；
B．运动员在沿倾斜赛道下滑过程中，高度逐渐降低，重力势能逐渐变小，故B错误；
C．滑雪板一般比较宽，是通过增大受力面积的方法从而来减小运动员对雪地的压强，故C正确；
D．动员在沿倾斜赛道加下滑过程中，由重力势能转化为动能，运动速度在加快，运动状态发生改变，故D错误。
故选C。
10、D
【详解】
A．做功的两个必要条件是：有力作用在物体上，物体在力的方向上移动了一端距离，篮球离手后，手没有对篮球施加力的作用，手不再对篮球做功，故A错误；
B．篮球离手后，高度变大，速度减小，重力势能增大，动能减小，篮球上升过程中，没有其它力对篮球做功，机械能是动能和势能之和，篮球的机械能不变，故B错误；
C．手对篮球施力，球才向篮筐运动，说明力可以改变物体的运动状态，不能说明力是维持物体运动的原因，故C错误；
D．根据牛顿第一定律，假如正在上升的篮球所受的力全部消失，它将保持原来的运动状态不变，将一直做匀速直线运动，故D正确。
故选D。
二、填空题
1、 守恒 减小
【详解】
[1]卫星在大气层外运动，不受空气阻力作用，只有动能和势能的转化，因此机械能守恒。
[2]由近地点向远地点运动过程中，卫星的质量不变，高度变大，其重力势能变大，由于机械能守恒，所以卫星的动能会减小。
2、 已经 1.8×103N
【详解】
[1]由可得，客车从标识牌0m处行驶至100m处所用的时间
由题意可知，小汽车从标识牌0m行驶至200m所用时间
小汽车的速度
高速公路限速120km/h，即小汽车已经超速。
[2]由
可得小汽车此时的牵引力
3、 0 15
【详解】
[1]物体在水平方向移动，重力的方向竖直向下，物体在重力的方向上没有移动距离，所以重力不做功，即重力做功为0J。
[2]拉力做的功
W=Fs=30N×10m=300J
拉力的功率
4、 5 80%
【详解】
[1]当滑轮匀速上升时，因不计绳重与摩擦，所以阻碍装置上升的力为物体和动滑轮的总重。有两段绳子与动滑轮接触，则作用在绳子自由端的拉力为
[2]滑轮组的机械效率为
5、 600 25
【详解】
[1]刘利同学对物体做的总功为
[2] 刘利同学对物体做的有用功为
刘利克服摩擦力做的功就是物体被匀速拉到斜面顶端所做的额外功，额外功
物体沿斜面匀速向上运动时所受的摩擦阻力
三、计算题
1、（1）；（2）；（3）80%
【详解】
解：（1）物体还未露出水面时，排开液体体积
还未露出水面时受到的浮力
（2）物体M上表面在水面下0.2m时，它的下表面处水的深度
它的下表面受到水的压强
它的下表面受到水的压力
（3）物体M的重力
此滑轮组的机械效率
答：（1）还未露出水面时受到的浮力为；
（2）它的下表面受到水的压力为；
（3）此滑轮组的机械效率为80%。
2、（1）100N；（2）144W；（3）89%
【详解】
解：（1）由图可知，绳子的有效股数n=3，不计摩擦和绳重，动滑轮的重力
G动=3F-G=3×300N-800N=100N
（2）当水泥提升4m时，绳子自由端所移动的距离
s=3×4m=12m
工人做的总功
W总=Fs=300N×12m=3600J
工人做功的功率
（3）有用功
W有=Gh=800N×4m=3200J
该装置的机械效率
答：（1）动滑轮的重力是100N；
（2）工人做功的功率是144W；
（3）该装置的机械效率是89%。
3、（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%。
4、（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。
5、（1） ；（2）
【详解】
解：（1）汽车静止在水平地面，对地面的压力
汽车对水平地面的压强
（2）如图，由汽车长3m可知，每个小格表示1m，汽车在平直公路上每0.5s通过的路程均为6m，在拍摄过程中做匀速直线运动，汽车在拍摄过程中受到的牵引力
拍摄过程中汽车的输出功率
答：（1）汽车静止时对水平地面的压强为；
（2）拍摄过程中汽车的输出功率为。
四、实验探究
1、 重力势 数量 将A球拉至不同的高度由静止释放 无关 乙 见解析
【详解】
（1）[1]释放后，A球向右摆动过程中，高度减小，速度变大，重力势能转化为动能。
（2）[2][3]探究被撞而摆动的钢球数量与撞击球撞击时的速度大小有关时，需要控制撞击球的数量相同，改变撞击球的速度的大小，即将A球拉至不同的高度由静止释放。
[4]当钢球发生碰撞时，仅有E球被撞出，这表明被撞而摆动的钢球数量与撞击球的速度无关。
（3）[5][6]由图1乙可得：5个完全相同的钢球说明每个钢球的质量相同；5个球紧挨着排列在同一水平直线上，高度相同，则5个球的重力势能也相同；由于撞击球的速度被大小不变地依次“传递”给下一个球，说明A球刚撞击B球时与球E刚摆动时具有相同的动能，即BCD球在传递速度的过程中机械能守恒。将A、B两球作为撞击球紧挨着拉起一定高度后同时释放，撞击球的速度被大小不变地依次 “传递”给下一个球，即摆动球的速度与撞击球的速度相等，而在传递速度的过程中机械能守恒，即摆动球的质量和撞击球的质量相等，所以会有两个球被弹起，故乙正确。
2、 重力势能 大 转换法 甲、丙 物体质量一定时，速度越大，物体的动能越大 初速度相同 物体速度一定时，质量越大，物体的动能越大 超速
【详解】
（1）[1]金属球从斜面滚下过程中，质量不变，高度减小，故重力势能减小，同时速度变大，动能增加，所以是将重力势能转化为动能的过程。
（2）[2][3]实验中让不同金属球从斜面的某一高度由静止开始滚下，碰到水平面上的物块，将物块撞出一段距离。物块被撞击得越远，说明金属球到达水平面时的动能就越大，其动能大小是通过小木块被推动的距离大小来反映的，这种比较动能大小的研究方法是转换法。
（3）[4][5]分析比较甲和丙两组实验可得，物体的质量相同，而下滑的高度不同，甲图中下滑的高度大，运动到水平面时速度大，推动木块滑行的距离大，故物体质量相同时，速度越大，动能越大。
（4）[6][7]研究动能大小与质量的关系时，需要控制小球速度相同，质量不同；甲，乙两图中让不同质量的两个小球从同一高度滚下的目的是小球到达水平面时，初速度相同；结论是：物体速度一定时，质量越大，物体的动能越大。
（5）[8]分析比较甲和丙两组实验可得：物体质量一定时，速度越大，推动木块滑行的距离大，物体的动能越大，破坏性越大；故可以解释汽车超速行驶时危险性大的原因。
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