基础强化沪粤版九年级物理上册第十一章机械功与机械能定向训练试题(含解析).docx

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、手机具有录音和显示波形的功能。某乒乓球爱好者将一乒乓球从一定高度由静止释放，利用手机记录下乒乓球碰撞台面发出的声音，其波形随时间的变化如图所示。下列说法正确的是（）A每次发声的时间间隔相等B整个过程中乒乓球的机械能不变C乒乓球每次弹起时的动能依次减小D乒乓球每次与台面碰撞的最大形变程度相同2、下面关于功、功率、机械效率说法正确的是（）A功率大的机械做功一定快B功率大的机械做功一定多C机械做功少，机械效率一定低D做有用功多的机械，机械效率一定高3、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3sB正常步行的速度约为1.4km/hC游泳时受到的浮力约为500ND完成一次引体向上做的功约为2000J4、2022年5月20日，我市文化体育新地标一临沂奥体中心体育场钢结构主体顺利完成合拢。履带式起重机是该项工程的重要施工机械，施工现场的履带式起重机（）A水平移动时其重力不做功B吊臂前端的定滑轮能省力C粗糙的履带可以减小摩擦D宽大的履带可以增大压强5、一架飞机在高空中水平匀速飞行，向灾区投放救灾物资该飞机在此过程中A动能不变B动能减小C重力势能不变D重力势能增大6、一颗番茄从手中由静止开始下落，撞击水面时溅起许多水珠如图，同时番茄仍有较大速度并继续下沉。若不计一切机械能损耗，番茄从开始下落至刚好浸没时减少的势能（）A等于所有溅起的水珠在撞击过程中增加的机械能总和B大于所有溅起的水珠在撞击过程中增加的机械能总和C等于所有溅起的水珠在空中上升过程中增加的机械能总和D小于所有溅起的水珠在空中上升过程中增加的机械能总和7、高空坠物危害大，就算一个苹果从十层高楼自由落下都可能把汽车玻璃砸烂。下列说法正确的是（）A运动的苹果具有动能B高空的苹果没有重力势能C下落过程中苹果的动能减小D下落过程中苹果的重力势能增大8、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3.6103JB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1200WD小杰在水平路面行走时，重力做功的功率约600W9、如图，在2022年北京冬奥会开幕式上，质量约为的奥运五环缓缓升起。若将升起过程看成匀速直线运动，则该过程中奥运五环的（）A重力势能不变B动能增大C机械能不变D机械能增大10、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1mB有用功为0.6JC总功为5JD该装置的机械效率为80%第卷（非选择题 80分）二、填空题（5小题，每小题4分，共计20分）1、一质量为10kg的重物A放在水平地面上，利用如图所示的装置将它匀速提升0.1m，此时的机械效率仅为40%，再用该滑轮组提升重物B的机械效率为80%，则重物B的重力为_N（不计滑轮组中的绳重和摩擦）。2、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”）。3、2022年北京冬奥会单板滑雪男子大跳台决赛，17岁中国小将苏翊鸣摘得金牌，成为冬奥历史上该项目最年轻的金牌获得者。比赛场地简化如图所示，AC为助滑道，B为AC的最低点。运动员某次从A点由静止开始下滑到达B点的过程中（不考虑一切阻力），重力势能转化_能，机械能_（选填“增大”、“减小”或“不变”）。4、如图所示，在测量滑轮组的机械效率的实验装置中，动滑轮重0.6N，物重2.4N，不计绳重和各处摩擦，将物体匀速提升1m时，绳的自由端在竖直方向上的拉力F为_N，拉力做的功为_J。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、负压救护车是一款利用技术手段使车内气压低于外界大气压的特种车辆，空气在自由流动时只能由车外流向车内，这样在救治和转运新冠患者时，可以最大限度地减少医务人员交叉感染的机率。一辆负压救护车在平直公路上以30m/s的速度将病人运送到医院，用时10min。已知该救护车连同车上人员总质量为2t，行驶时阻力为车重的0.15倍。g取10N/kg，求：（1）此次运送过程救护车行驶的路程；（2）救护车的牵引力所做的功；（3）按照卫生部标准，负压舱内外气压差在1030Pa之间，经测量发现，该车负压仓0.9m2的面积上内外气体压力差为18N，通过计算判断负压舱内外气压差是否符合标准。2、如图甲所示的装置，A是重10N的空吊篮，绳子B和C能承受的最大拉力分别为100N和60N。质量为50kg的小张同学将A提升到高处，施加的拉力F随时间变化关系如图乙所示，A上升的速度v随时间变化关系如图丙所示。忽略绳重及摩擦，（g=10N/kg）。求：（1）动滑轮的重力为多少N？（2）内拉力F的功率为多少W？（3）此装置提升重物的最大机械效率约为多大？3、研究物理问题时，往往需要突出研究对象的主要因素，忽略次要因素，将其简化为物理模型。如图所示，需要把一重量为400N，边长为1m，质量分布均匀的实心立方体，利用翻滚的方法沿直线移动一段距离（已知；计算结果保留一位小数）。求：（1）请在图甲中画出缓慢向右翻滚立方体时，使该立方体下底面刚刚离开水平地面所施加的最小力F的示意图，并计算出最小力F的大小；（2）利用翻滚的方法使立方体翻滚一次（即使原下底面变为左侧面）克服立方体的重力所做功的大小；（3）如果利用翻滚的方法使该立方体沿水平地面直线缓慢翻滚了10m，用了20s，则在这一过程中克服该立方体重力做功的功率大小是多少？4、如图工人用250N的力F将重为400N的物体在10s内匀速提升2m。不计绳重和摩擦求：（1）工人对物体做的有用功；（2）拉力F做功的功率；（3）若将重为900N的物体提升相同高度，此滑轮组的机械效率。5、如图所示，斜面长s2m，高h0.8m，建筑工人将重G500N的货物箱，用绳子从地面匀速拉到顶端时，沿斜面向上的拉力F250N，不计绳重力。求：（1）该过程拉力F做的总功是多少？（2）该过程拉力F做的额外功是多少？（3）货物箱在斜面上受的摩擦力大小是多少？四、实验探究（2小题，每小题10分，共计20分）1、如题图所示，是探究物体的动能跟哪些因素有关的实验。让小球从同一斜面某处由静止释放，撞击同一水平面上的同一木块。（1）实验中，探究的动能是指_（选填字母）；A小球在斜面上的动能B小球到达水平面的动能C木块的动能（2）实验中所研究的动能大小通过_来反映，这里用到了_（选填“控制变量”“等效替代”或“转换”）法；（3）由图中的甲、乙两次实验，可以得出结论：物体的_相同时，物体的_越大，动能越大；（4）做完甲、乙实验后，假设在做图丙的实验时木块滑出木板，需要重做实验，在不更换实验器材的条件下，最方便的解决办法是_。2、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：可能与撞击球撞击时的速度大小有关；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，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：_。-参考答案-一、单选题1、C【详解】A由图可知，第1次碰撞的时间是1.12s，第2次碰撞的时间是1.58s，第3次碰撞的时间是2.00s，第4次碰撞的时间是2.40s，第5次碰撞的时间是2.78s，第1、2次时间间隔为0.4s，第2、3次时间间隔为0.42s，第3、4次时间间隔为0.4s，第4、5次时间间隔为0.38s，每次发声的时间间隔不相等，故A错误；BC整个过程中乒乓球和空气摩擦，并且与台面碰撞，它的机械能减小，所以每次弹起时的动能减小，故B错误，C正确；D由于乒乓球的机械能减小，乒乓球每次与台面碰撞转化的弹性势能减小，乒乓球每次与台面碰撞的最大形变程度不同，故D错误。故选C。2、A【详解】AB功率是单位时间内做的功，表示的是做功的快慢；机械效率是有用功与总功的比值。所以，功率大的机械，做功快，但不一定多，故A正确，B错误；C机械做功少，做功不一定慢，与机械效率无关，故C错误；D由知道，有用功多，机械效率的大小还要看总功的大小，故D错误。故选A。3、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。4、A【详解】A水平移动时其重力方向与移动方向垂直，重力不做功，故A符合题意；B吊臂前端的定滑轮是等臂杠杆，不能省力，故B不符合题意；C粗糙的履带，增大接触面的粗糙程度，可以增大摩擦，故C不符合题意；D宽大的履带，增大了接触面积，可以减小压强，故D不符合题意。故选A。5、B【详解】一架飞机在高空中水平匀速飞行，高度不变速度不变，向灾区投放救灾物资时，飞机的质量减小，所以飞机的动能和重力势能都减小，故B正确，ACD错误6、B【详解】若不计一切机械能损耗，番茄从开始下落至刚好浸没时，番茄具有一定的速度，具有一定的动能，所有减少的势能一部分转化为动能，另一部分转化为所有溅起的水珠在撞击过程中增加的机械能，所以番茄从开始下落至刚好浸没时减少的势能大于所有溅起的水珠在撞击过程中增加的机械能总和。故选B。7、A【详解】A物体由于运动而具有的能叫做动能，所以运动的苹果具有动能，故A正确；B物体由于处在一定高度并受到重力而具有的能叫做重力势能，高空的苹果具有重力势能，故B错误；CD苹果下落过程中质量不变，速度越来越快，所以动能增大，高度降低，所以重力势能减小，故CD错误。故选A。8、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h203m60m电梯对小杰做的功WGh600N60m3.6104J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。9、D【详解】A重力势能与物体的质量和高度有关，被提升的过程中，质量不变，高度增大，所以重力势能增大，故A不符合题意；B动能与物体的质量和速度有关，物体匀速提升，质量不变，速度不变，所以动能不变，故B不符合题意；CD物体动能不变，重力势能增大，所以机械能增大，故C不符合题意，D符合题意；故选D。10、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。二、填空题1、600【详解】重物A的重力GA=mAg=10kg10N/kg=100N绳重和摩擦不计，滑轮组的机械效率则提升重物A时，滑轮组的机械效率解得动滑轮重力G动=150N再用该滑轮组提升重物B的机械效率为80%，则解得重物B的重力GB=600N。2、 3103 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。3、 动 不变【详解】1运动员某次从A点由静止开始下滑到达B点的过程中，运动员质量保持不变，高度变小，重力势能能变小；速度增大，动能变大，重力势能转化动能。2因不考虑一切阻力，故机械能守恒，即机械能不变。4、 1 3【详解】1与动滑轮连接有三段绳子，则绳端拉力为2物体提升1m，则绳端移动距离为3m，拉力做功为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）1.8104m；（2）5.4107J；（3）该车负压舱内外气压差符合标准【详解】解：（1）此次运送过程救护车行驶的路程s=vt=30m/s1060s=1.8104m（2）救护车匀速前进，根据二力平衡原理可得,救护车的牵引力F牵=F阻=0.15G总=0.15mg=0.152103kg10N/kg =3000N救护车的牵引力所做的功W=Fs=3000N1.8104m=5.4107J（3）负压舱内外气压差该负压舱内外气压差符合标准。答：（1）此次运送过程救护车行驶的路程为1.8104m；（2）救护车的牵引力所做的功为5.4107J；（3）该车负压舱内外气压差符合标准。2、（1）10N；（2）4W；（3）81.8%。【详解】解：（1）由图丙可知，在内，A被匀速提升，由图乙可知拉力由图甲可知绳子忽略绳重及摩擦，根据滑轮组拉力公式则动滑轮的重力为（2）由图丙可知，内，A上升的速度为则拉力端移动速度为内拉力F的功率为（3）忽略绳重及摩擦，C处绳子拉力为则由上式可知，当绳子C最大拉力为60N时，绳子B拉力为110N100N，则B处的绳子会被拉断；当绳子B最大拉力为100N时，绳子C的拉力为55N60N，此时两绳子都不会被拉断；所以要以B处最大拉力100N为准（此时FC最大=55N），且绳子B的拉力为则此装置最多能匀速运载货物的重力为此装置提升重物的机械效率随提升物重的增大而增大，则此装置提升重物的最大机械效率为答：（1）动滑轮的重力为10N；（2）内拉力F的功率为4W；（3）此装置提升重物的最大机械效率约为81.8%。3、（1），141.4N；（2）82.8J；（3）41.4W【详解】解：（1）翻滚时，以正方体的一条边为支点，以一个面的对角线为动力臂时，施加的力最小。阻力是物体的重力，边长的一半为阻力臂，如图所示：由图可知阻力臂动力臂由杠杠平衡条件可得施加的最小力为（2）开始时，重心离地面高度为边长一半，翻滚到最高点，重心离地面高度为一个面的对角线的一半，所以翻滚一次，物体重心升高所以翻滚一次克服立方体的重力所做功（3）翻滚10m，则需要翻滚10次，所以整个过程中克服重力做功为整个过程中克服重力做功功率为答：（1）翻滚立方体时，下底面刚刚离开水平地面所施加的最小力F的示意图如图所示：最小力为141.4N；（2）翻滚一次克服立方体的重力所做功82.8J；（3）翻滚10m，用了20s，克服该立方体重力做功的功率是41.4W。4、（1）800J；（2）100W；（3）90%【详解】解：（1）由图知道，承担物重的绳子股数n=2，则拉力F移动的距离s=2h克服物体的重力所做的功是有用功，故工人对物体做的有用功W有=Gh=400N2m=800J（2）拉力F移动的距离s=2h=22m=4m拉力F所做的总功W总=Fs=250N4m=1000J拉力做功的功率（3）由于不计绳重和摩擦，提升过程做的额外功是克服动滑轮重力做功，故提升400N的物体时做的额外功是将重为900N的物体提升相同高度，做的有用功 所做的总功 由知道 ，此滑轮组的机械效率答：（1）工人对物体做的有用功800J；（2）拉力F做功的功率100W；（3）将重为900N的物体提升相同高度，此滑轮组的机械效率90%。5、（1）500J；（2）100J；（3）50N【详解】解：（1）所做总功为W总Fs250N2m500J（2）所做有用功为W有Gh500N0.8m400J额外功为W额W总W有500J400J100J（3）由W额fs得摩擦力为答：（1）该过程拉力F做的总功是500J；（2）该过程拉力F做的额外功是100J；（3）货物箱在斜面上受的摩擦力大小是50N。四、实验探究1、 B 木块B移动的距离 转换 质量 速度 见解析【详解】（1）1小球下落到水平面时，具有动能较大，撞击木块，实验中探究的动能是指小球在水平面的动能，故选B。（2）23小球动能大小不能直接测量，而是通过小球推动木块在水平面上移动的距离来反映，这采用了转换法。（3）45甲乙两次实验，甲中小球的开始的位置较高，运动到水平面时速度越大，把木块推得越远，则对木块做的功多，它的动能大，可以得到质量相同时，物体的速度越大，动能越大。（4）6做完甲、乙实验后，在做丙实验时木块被撞滑出木板，说明丙图中小球的动能太大，可以将丙图的高度减小一些。2、 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）23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）56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。