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九年级物理上册第十一章机械功与机械能专题训练
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，物理项目化学习小组在空旷的室外测试某型号无人机负重飞行能力。测试时将重的物体固定在无人机上，并控制无人机完成以的速度匀速上升、在空中悬停、以的速度匀速下降三个阶段的测试项目，同时利用系统软件记录多次测量的相关信息，并做出测评报告。下列说法中（ ）
①匀速上升阶段，物体相对于地面是运动的
②匀速上升阶段，物体的机械能不变
③匀速下降阶段，物体的重力势能转化为动能
④物体匀速下降阶段的动能小于匀速上升阶段的动能
A．只有①③正确 B．只有②④正确
C．只有①④正确 D．只有①②③正确
2、以相同功率正常匀速行驶的两辆汽车，在相同时间内两车通过的路程之比为2:1，下列说法正确的是（ ）
A．两车所做功之比是2:1
B．两车所做功之比是1:1
C．两车所受牵引力之比是2:1
D．两车速度之比是1:2
3、如图所示，甲运动员比乙运动员高，若他们举起相同质量的杠铃所用的时间相等，则（ ）
A．甲做功较多，功率较大
B．甲做功较多，功率较小
C．甲做功较多，甲、乙功率相等
D．甲、乙做功相等，甲的功率较大
4、在北京冬奥会的跳台滑雪比赛中（如图），运动员从陡坡下滑、加速、起跳，然后在落差100多米的山地上自由“飞翔”。针对从陡坡加速下滑的过程，下列说法正确的是（ ）
A．运动员的动能不变 B．运动员的重力势能不变
C．运动员的重力势能减小 D．运动员的动能转化为重力势能
5、生活中处处有物理。对下列生活情景，分析正确的是（ ）
A．飞行员跳伞时，在减速下降过程中，重力势能转化为动能
B．公交车紧急刹车时，乘客容易向前倾倒，是因为乘客具有惯性
C．用水平推力推木箱，没有推动，是因为水平推力小于木箱受到的摩擦力
D．用高压锅煮饭，锅内气压升高时，水的沸点降低，更容易把饭煮熟
6、如图所示，是2022年北京冬奥会上使用的全高清4K轨道摄像机—“猎豹”。它是我国自主研发的一款高速摄像设备，设计技术标准能达到25m/s。在速滑比赛中，顶尖运动员速度可达到70km/h，“猎豹”工作时不仅能实时追踪运动员的位置，还能根据要求进行加速、减速、超越等动作。下列说法中正确的是（ ）
A．“猎豹”能快速移动，其最高速度为70km/h
B．“猎豹”匀速转弯过程中，其运动状态保持不变
C．“猎豹”在水平轨道上加速运动，其动能逐渐增大
D．“猎豹”在水平轨道上减速运动，其重力势能逐渐减小
7、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．；
8、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
9、2022年2月，我国成功举办了第24届冬奥会。图甲是2022年北京冬奥会会徽：它以汉字冬为灵感来源，运用中国书法艺术形态来展现出滑雪运动员的英姿。图乙是中国滑雪运动员谷爱凌在U形场地比赛的图片，关于比赛过程中的能量变化，其中叙述正确的是（ ）
A．谷爱凌在U形场地滑行向上冲击到最高点时，动能将达到最大
B．谷爱凌从U形场地空中的高点开始下落过程中机械能逐渐增大
C．谷爱凌在U形场地出发点加速下滑的过程中动能越来越小
D．谷爱凌从U形场地出发点加速下滑的过程中重力势能越来越小
10、小摩同学家里正在修建楼房，他通过调查了解到工人利用如图的装置，将重力为900N的物体匀速提升了6m，工人对绳子施加的拉力F为475N。忽略绳重和机械之间的一切摩擦。下列说法中正确的是（ ）
①拉力F做功为2850J
②动滑轮的重力为50N
③拉力F做的额外功为600J
④如用该装置匀速提升重力为950N的物体，则该滑轮组的机械效率为95%。
A．①③ B．②④ C．①② D．③④
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，是一个回转“魔罐”，橡皮筋两头分别固定在罐子的顶部和底部，中间系个钩码，当你将“魔罐”在水平地面上滚出后，在速度越来越慢的过程中 ______转化为 ______能，而后它 ______自动滚回来（选填“能”或“不能”）。
2、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”）。
3、如图所示，小伟玩蹦蹦杆的情景，蹦蹦杆由地面弹起，在空中升高的过程中：小伟的重力势能__________________，小伟的动能________________；在下落后，从杆尖触地到弹簧压缩至最短，弹性势能___________（均选填“增大”、“减小”或“不变”）。
4、用如图所示滑轮组拉着重为30N的物体A匀速前进0.2m，若物体A与地面的摩擦力为9N，则克服摩擦力所做的有用功是_______J；若该滑轮组的机械效率为75%，则拉力F的大小为为_______N．
5、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。
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、小明在科技博览会上参加义务劳动，需要把一个质量为12kg的展品从地面搬到高1.2m的展台上，如图所示。g取10N/kg。
（1）要把展品从地面搬到展台上，他至少需要对展品做多少功？
（2）展台台面承受的压强不能超过40kPa，如果把展品放到水平台面上，展品与台面的接触面积是40cm2，台面会不会被压坏？请通过计算说明。
（3）展品展示时，要求台面水平。请你简述一种检验台面是否水平的操作方法。
3、如图所示是建筑工人利用滑轮组从竖直深井中提取泥土的情形。某次操作中，工人用F=400N的拉力在1min内将总重为900N的泥土匀速提升10m。在这段时间内：
（1）拉力F所做的功是多少？
（2）拉力F做功的功率是多少？
（3）滑轮组的机械效率是多少？
4、如图所示，盛有12kg水的水桶放置于水平地面上，水桶的质量忽略不计，水桶与地面的接触面积为300cm2。小明同学用图示滑轮组在6s内将这桶水匀速提升2m，所用拉力为50N（g＝10N/kg）。求：
（1）水桶对地面的压强；
（2）小明做的有用功；
（3）小明所用拉力的功率。
5、如图所示为我国首辆“玉兔号”月球车，登月前，在水平地面上进行了测试，月球车匀速直线行驶180m用时60min，若车的质量为140kg，受到地面的摩擦阻力为500N，网状轮子与地面接触的总面积为0.02m2。求：
（1）月球车在测试过程中的速度；
（2）月球车受到的重力；
（3）月球车对水平地面的压强；
（4）月球车在测试过程中的功率。
四、实验探究（2小题，每小题10分，共计20分）
1、如图所示为“探究物体动能大小跟哪些因素有关”的实验装置示意图；
（1）原理：运动的钢球A碰上木块B后，能将木块B撞出一段距离s；在同样的水平面上，木块B被撞得越远，钢球A对木块B做的功就越______，钢球A的动能就越大，通过木块B被撞的远近来反映钢球A动能大小的方法在物理学中属于______（选填“控制变量法”或“转换法”）；
（2）步骤：①让同一钢球A分别从不同高度由静止开始滚下，高度h越高，钢球运动到水平面时速度越 ______，木块B被撞得越远；②改变钢球的质量，让不同的钢球从 ______（选填“同一”或“不同”）高度由静止开始滚下，质量越大的钢球将木块B撞得越远；
（3）结论：通过多次实验表明，质量相同的物体，运动的速度越大，它的动能越大；运动速度相同的物体，质量越大，它的动能越 ______；
（4）某同学用如图所示的方法探究动能的大小与速度的关系，他将相同质量的小球从不同高度（h2>h1）由静止开始释放，通过观察木块在铁板和毛巾上滑行的距离来判断小球动能的大小，这种方法是 ______的（选填“正确”或“错误”），原因是______。
2、小明在“探究物体的动能大小跟速度是否有关”的实验中，在同一斜面的不同高度h和H（H＞h）处，分别将质量不同的两个钢球m和M（M的质量大于m）由静止开始释放，到达水平面后推动同一个纸盒在水平面上前进，观察到图乙中的纸盒被推动的距离更长，实验过程如图甲、乙所示。
（1）小明通过观察______，来比较两球动能的大小，若水平面绝对光滑，则比较两个小球动能大小的目的______（选填“能”或“不能”）实现；
（2）小明得出的实验结论是“物体的动能大小与速度有关”，你认为他的结论是______（选填“正确”或“错误”）的，理由是：______。
-参考答案-
一、单选题
1、C
【详解】
①匀速上升阶段，物体相对于地面的位置发生了变化，故物体相对于地面是运动的，故①符合题意；
②匀速上升阶段，物体的质量不变，速度不变，动能不变，高度变大，重力势能变大，故机械能变大，故②不符合题意；
③匀速下降阶段，速度不变，动能不变，因高度变小，重力势能变小，物体的重力势能没有转化为动能，故③不符合题意；
④根据已知条件，物体匀速上升的速度大于下降的速度，故物体匀速上升时的动能大，即物体匀速下降阶段的动能小于匀速上升阶段的动能，故④符合题意。
故ABD不符合题意，C符合题意。
故选C。
2、B
【详解】
AB．两车功率相同，根据可知，在相等的时间内做的功相等，即两车所做的功之比为1:1，故A错误，B正确；
C．由W＝Fs可得，两车所受牵引力之比为
故C错误；
D．由可得
故D错误。
故选B。
3、A
【详解】
因为杠铃的质量相等，根据功的定义，举起杠铃的高度越高，所做的功就越多，甲比乙高，所以甲做的功大；两人举起杠铃所用时间相同，由功率定义可知，相同时间内所做的功越多，功率就越大，故BCD不符合题意，A符合题意。
故选A。
4、C
【详解】
A．从陡坡加速下滑的过程，运动员的质量不变，速度变大，故其动能变大，故A错误；
BC．从陡坡加速下滑的过程，运动员的质量不变，高度降低，故其重力势能减小，故B错误，C正确；
D．从陡坡加速下滑的过程，因运动员的重力势能减小，动能变大，故可知是运动员的重力势能转化为动能，故D错误。
故选C。
5、B
【详解】
A．物体的动能与质量和速度有关；在减速下降的过程中，速度变小，动能减小，重力势能没有转化为动能，故A错误；
B．公交车刹车时，乘客下半身随着公交车停下来，上半身由于惯性保持向前运动，从而发生了向前倾倒的现象，故B正确；
C．没有推动木箱，木箱处于静止状态，受到平衡力，推力等于摩擦力，故C错误；
D．水的沸点随着水面气压的升高而增大，高压锅内气压升高时，水的沸点增大，故D错误。
故选B。
6、C
【详解】
A. 由题意可知，猎豹的最高速度为25m/s=90km/h，速滑比赛中运动员的最高速度为70km/h，故A错误；
B.猎豹匀速转弯过程中，速度方向在改变，所以其运动方向在改变，故B错误；
C.猎豹在水平轨道上加速运动，质量不变，速度增加，所以其动能逐渐增大，故C正确；
D.猎豹在水平轨道上减速运动，质量和高度没有发生变化，所以其重力势能不变，故D错误。
故选C。
7、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。
8、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。
9、D
【详解】
A．谷爱凌在U形场地滑行向上冲击到最高点的过程中，动能转化为重力势能，所以在最高点时，动能最小，故A错误；
B．谷爱凌从U形场地空中的高点开始下落过程中需克服空气阻力做功，机械能逐渐减小，故B错误；
C．谷爱凌在U形场地出发点加速下滑的过程中，速度越来越大，质量不变，所以动能越来越大，故C错误；
D．谷爱凌从U形场地出发点加速下滑的过程中，高度越来越低，质量不变，所以重力势能越来越小，故D正确。
故选D。
10、B
【详解】
①如图所示，一共有两段绳子分担动滑轮重，故绳子自由端移动的距离为
拉力F做功为
故①错误；
②动滑轮的重力为
故②正确；
③拉力F做的额外功为
故③错误；
④如用该装置匀速提升重力为950N的物体，则该滑轮组的机械效率为
故④正确，故综上所述，②④正确，B正确。
故选B。
二、填空题
1、 动 弹性势 能
【详解】
[1][2][3]魔罐在开始滚动的时候，具有动能，滚动的过程中，罐子动能转化为橡皮筋的弹性势能，故它在水平面上滚动的速度会越来越慢，当动能为0时，弹性势能最大，魔罐开始向回滚动。
2、 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。
3、 增大 减小 增大
【详解】
[1] 蹦蹦杆由地面弹起，在空中升高的过程中，小伟的质量不变，高度增大，其重力势能增大。
[2]同时速度减小，其动能减小。
[3]在下落后，从杆尖触地到弹簧压缩至最短，弹簧的形变变大，则弹簧的弹性势能增大。
4、 1.8 4
【详解】
第一空．克服摩擦力所做的有用功：
W有用=fs物=9N×0.2m=1.8J；
第二空．拉力做的功（总功）：
W总===2.4J；
由图知绳子股数n=3，则绳子自由端移动的距离：
s=3×0.2m=0.6m，
拉力的大小：
F===4N．
5、 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
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）144J；（2）台面不会被压坏；（3）利用水平仪检测平面是否水平
【详解】
解：（1）由 知道，展品的重力
把此产品抬上展台做的功为
W=Gh=120N×1.2m=144J
（2）由 知道，展品的台面的压强
展品对展台的压强小于展台所能承受的压强，所以，台面会不会被压坏。
（3）利用水平仪检测平面是否水平。
答：（1）要把展品从地面搬到展台上，他至少需要对展品做功144J；
（2）台面不会被压坏；
（3）利用水平仪检测平面是否水平。
3、（1）12000J；（2）200W；（3）75%
【详解】
解：（1）由图可知n=3，绳子自由端移动的距离为
s=nh=3×10m=30m
拉力做的总功为
W总=Fs=400N×30m=12000J
（2）拉力做功的功率为
（3）有用功为
W有=Gh=900N×10m=9000J
滑轮组的机械效率为
答：（1）拉力F所做的功是12000J；
（2）拉力F做功的功率是200W；
（3）滑轮组的机械效率是75%。
4、（1）4000Pa；（2）240J；（5）50W
【详解】
解：（1）水桶的质量忽略不计，水的重力
水桶对地面的压力
水桶对地面的压强
(2)小明做的有用功
（3）从图中可知n=3，绳子自由端移动的距离
拉力做的功
拉力做功的功率:
答：（1）水桶对地面的压强为4000Pa；
（2）小明做的有用功为240J；
（3）小明所用拉力的功率为50W。
5、（1）0.05m/s；（2）1400N；（3）7×104Pa；（4）25W
【详解】
解：（1）月球车的速度
（2）月球车受到的重力
G=mg=140kg×10N/kg=1400N
（3）月球车对地面的压力
F=G=1400N
月球车对水平地面的压强
（4）因月球车月球车匀速行驶时处于平衡状态，受到的牵引力和阻力是一对平衡力，所以，月球车受到的牵引力
F牵=F阻=500N
月球车在测试过程中的功率
答：（1）月球车的速度为0.05m/s；
（2）月球车受到的重力1400N；
（3）月球车对水平地面的压强7×104Pa；
（4）月球车在测试过程中的功率25W。
四、实验探究
1、 多 转换法 大 同一 大 错误 没有控制接触面的粗糙程度相同，无法通过移动距离表现小球对木块做功的多少
【详解】
（1）[1][2]在同样的水平面上，木块B被撞得越远，钢球A对木块B做的功就越多；通过容易观察到的木块B被撞的远近来反映看不见的钢球A动能大小的方法称为转换法。
（2）[3][4]高度h越高，钢球运动到水平面时速度越大，因为高度越高，更多的重力势能转化为动能，故速度更大；②改变钢球的质量，让不同的钢球从同一高度静止滑下，因为同一高度滑下时，控制了速度相同，保证了质量这单一变量的原则。
（3）[5]运动速度相同的物体，质量越大，能够将木块撞得更远，故它的动能越大。
（4）[6][7] 由静止开始释放，通过观察木块在铁板和毛巾上滑行的距离来判断小球动能的大小，这种方法是错误的，有多个变量；没有控制接触面的粗糙程度相同，无法通过移动距离表现小球对木块做功的多少。
2、 纸盒移动的距离长短 不能 错误 没有控制小球质量不变
【详解】
（1）[1]小球到达水平面后，会推动纸盒前进，小球到达水平面的速度越大，纸盒被推动的距离越长，故通过观察纸盒移动的距离长短可以比较两球动能的大小。
[2]若水平面绝对光滑，则无论小球以多大的速度推动纸盒，纸盒都将一直做匀速直线运动，故比较两个小球动能大小的目的不能实现。
（2）[3][4]要探究物体的动能大小与速度的关系，应控制物体的质量不变，而图中两个钢球的质量不同，故该结论是错误的。
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