资源描述
九年级物理上册第十一章机械功与机械能定向测评
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、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
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、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
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、2020年11月，我国用“长征五号”遥五运载火箭成功发射“增娥五号”。如图所示为“娣娥五号”绕月球做椭圆轨迹飞行的示意图，此时在大气层外运行，不受空气阻力。下列说法正确的是（ ）
A．“嫦嫦五号”从远月点运行到近月点，势能减小，动能增大
B．“嫦嫦五号”从远月点运行到近月点，势能增大，动能减小
C．“嫦嫦五号”从近月点运行到远月点，势能增大，动能增大
D．“嫦嫦五号”从近月点运行到远月点，动能减小，机械能不守恒
6、如图，轻质弹簧竖直放置，下端固定于地面，上端位于O点时弹簧恰好不发生形变。现将一小球放在弹簧上端，再用力向下把小球压至图中A位置后由静止释放，小球将竖直向上运动并脱离弹簧，不计空气阻力，则小球（ ）
A．运动至最高点时，速度为0m/s，所以受平衡力作用
B．被释放瞬间，所受重力大于弹簧弹力
C．从A点向上运动O点的过程中，速度一直增大
D．从A点向上运动O点的过程中，速度先增大后减小
7、如图，用大小相等的拉力F，分别沿竖直方向和水平方向拉物体，物体的运动方向始终和拉力方向保持一致。已知运动时间tab>tcd，运动距离sab=scd，比较（a）（b）两种情况下拉力所做的功和功率（ ）
A．ab段做的功较多
B．ab段和cd段做的功一样多
C．ab段功率较大
D．ab段和cd段功率一样大
8、2021年泸州市中考体育考试增加了排球垫球项目，方法是用手臂将排球垫向墙壁，反弹回来后又重复垫球，如图所示为垫球过程示意图。下列说法中正确的是（ ）
A．垫排球时，排球离开手臂上升过程中，手臂依然在对排球做功
B．排球从墙壁弹回手臂过程中，重力势能越来越大
C．排球撞击墙壁后反弹回来，说明力可以改变物体的运动状态
D．手臂垫球时，手对球的力大于球对手的力
9、如图为小孩荡秋千的示意图，下列分析正确的是（ ）
A．小孩在A点具有的动能最大
B．小孩从B荡到C的过程中，动能转化为势能
C．小孩从C荡到B的过程中，动能转化为势能
D．小孩从A荡到B的过程中，在B点的机械能大于A点的机械能
10、如图所示，轻质弹簧竖直放置，下端固定于水平地面，上端位于O点时弹簧恰好不发生形变。现将一小球放在弹簧上端，再用力向下把小球压至图中A位置后由静止释放，小球将竖直向上运动并脱离弹簧，不计空气阻力。则下列分析正确的是（ ）
A．小球运动至最高点时，受平衡力作用
B．小球被释放瞬间，所受重力大于弹簧弹力
C．运动至最高点，小球增加的重力势能等于弹簧减少的弹性势能
D．从A点向上运动到O点的过程中，小球所受重力的功率先减小后增大
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，固定的斜面长s=1.2m，高h=0.3m，沿斜面向上用5N的拉力在2s内把一个重16N的物体从斜面底端匀速拉到顶端，拉力的功率为______W，斜面的机械效率为______。
2、用如图所示的电动起重机将3000N的货物提高4m，起重机对货物做的有用功是___________J；它的电动机功率为3000W，此过程用时10s，起重机的机械效率为___________%；若减小动滑轮的重力，起重机的机械效率将变___________。
3、用如图所示的滑轮组，在时间t内，将重为G的货物匀速提升了h，人对绳子竖直向下的拉力恒为F，则拉力F的功率为______，额外功为______。
4、如图，小芳设想利用升降台让球越弹越高。将球从M点竖直向下以某速度抛出，球经静止在位置a的台面反弹后，到达的最高点为N。经台面反弹后上升过程球的动能___________（选填“增大”“不变”“减小”），N___________ 比M高（选填“可能”“不可能”）。球从N点下降时，台面已升至合适的位置b并保持静止，球再次经反弹后，到达的最高点P___________比N高（选填“可能”“不可能”）。
5、如图所示，一木块沿固定光滑斜面下滑，木块（不计大小）的重力为，所受支持力为，则木块由斜面顶端滑到底端的过程中，重力做功为______，支持力做功为______。
三、计算题（5小题，每小题8分，共计40分）
1、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？
2、一辆货车以的速度在平直公路上匀速前进，已知货车行驶时受到的阻力大小为，求：
（1）货车发动机工作时的功率；
（2）货车行驶发动机做的功。
3、如图所示，用沿斜面方向的推力F，将一个重为100N的物体由斜面底端A匀速推到顶端B，运动过程中物体克服摩擦力做了100J的功。已知斜面长s=10m，高h=4m。求：
（1）运动过程中所做的有用功；
（2）斜面的机械效率；
（3）推力F大小。
4、2021年5月15日，“天问一号”着陆器成功着陆于火星，实现了我国首次地外行星著陆。已知在火星上，着陆器总重约为4880N，“祝融号”火星车重力约为900N。
（1）着陆器在着陆前最后时间段内，下降高度为100m，其重力在该时段做功多少焦？
（2）着陆后，“祝融号”火星车从着陆器中驶出（如图）。已知火星车共有6个车轮，若每个车轮与火星表面的接触面积为，求火星车对火星水平平整表面的压强。
5、如图，李明用20N的力F拉动绳子，使重500N的物体A在水平面上做匀速直线运动。已知物体A所受水平面的摩擦力为其重力的0.1倍，经过20s绳端移动的距离为150cm。求：
（1）拉力F做功的功率；
（2）滑轮组的机械效率。（百分号前保留一位小数）
四、实验探究（2小题，每小题10分，共计20分）
1、小明在测量滑轮组机械效率的实验中，所用装置如图所示，实验中每个钩码重2N，测得的数据如表：
物理量
实验次数
钩码总重
G/N
钩码上升的高度
h/m
测力计示数
F/N
测力计移动距离
s/m
机械效率
η
1
4
0.1
1.8
0.3
2
6
0.1
2.4
0.3
83%
3
4
0.1
1.4
0.5
57%
4
4
0.2
1.4
1.0
57%
（1）第1次实验测得的机械效率为_______ ，（结果保留两位小数）若不计绳重与摩擦，动滑轮重为_____N；
（2）分析第1、2次实验数据可知：使用同一滑轮组可以通过_______来提高滑轮组的机械效率；分析第1、3次实验数据可知：使用不同的滑轮组，提升相同的重物，动滑轮个数越多（即动滑轮总重越重），滑轮组的机械效率_______；
（3）分析第3、4次实验数据可知，滑轮组的机械效率与物体被提升的高度_______。
2、小明在“探究物体的动能大小跟哪些因素有关”的实验中，他用质量不同的两个钢球m和M（M的质量大于m），分别从不同的高度h和H（H>h）由静止开始滚下，观察木块B被撞击后移动的距离，实验过程如图所示。
（1）小明通过观察木块B移动的距离长短，来判断钢球动能的大小，这种研究方法是______（选填“控制变量法”或“转换法”）。若水平面绝对光滑，本实验将______（选填“能”或“不能”）达到探究目的；
（2）由甲、乙两图可得实验结论：物体的动能大小与______有关；
（3）小明根据甲、丙两图得出结论：物体的动能大小与质量有关，他的看法是否正确？______（选填“正确”或“错误” ），理由是：______；
（4）钢球沿斜面滚下过程中，动能______；（选填“增大”、“减小”或“不变”）
（5）另一同学用图丁、戊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______（选填“正确的”或“错误的”）。
-参考答案-
一、单选题
1、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。
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、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。
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、A
【详解】
AB．“嫦嫦五号”从远月点运行到近月点，速度增大，动能增大，高度减小，重力势能减小，故A正确，B错误；
CD．“嫦嫦五号”从近月点运行到远月点，速度变小，动能减小，高度增大，重力势能增大，太空中没有空气，则机械能守恒，故CD错误。
故选A。
6、D
【详解】
A．不计空气阻力，小球在最高点时只受重力作用，不是平衡状态，故A不符合题意；
B．小球被释放后沿竖直方向加速向上运动，故释放瞬间，所受重力小于弹簧弹力。故B不符合题意；
CD．不计空气阻力，小球在从A点向上运动到O点的过程中，受到两个力的作用，一个是竖直向下的重力，一个是竖直向上的弹力，开始向上运动时，弹力大于重力，小球所受合力方向向上，速度不断增大；当弹力小于重力时，其所受合力方向向下，速度不断变小。当离开O点后，小球只受重力作用，力的方向与小球运动方向相反，速度继续减小。故其速度先增大后减小，故D符合题意；C不符合题意。
故选D。
7、B
【详解】
AB．根据可知，拉力相同，在力的方向上移动的距离相同，故ab段和cd段做的功一样多，故A不符合题意；B符合题意；
CD．可知，ab段和cd段做的功一样多，运动时间tab>tcd，故ab段功率较小，故CD不符合题意。
故选B。
8、C
【详解】
A．排球离开手臂后，没受到手臂的作用力，那么排球上升过程中，手臂对排球不做功，故A错误；
B．排球从墙壁弹回的过程中，质量不变，但高度变小，所以重力势能越来越小，故B错误；
C．排球撞击墙壁后，被弹回，是因为受到力的作用，这说明力可以改变物体的运动状态，故C正确；
D．垫球时，手对球的力和球对手的力是一对相互作用力，大小应相等，故D错误。
故选C。
9、B
【详解】
荡秋千时，从A点到B点和从C点到B点都是下降过程，都是将重力势能转化为动能，在这个过程中，A点和C点位置最高，重力势能最大，此时小孩是静止的，故动能为0；B点的动能最大，由于B点位置最低，所以重力势能最小。从B点到C点和B点到A点的过程中都是将动能转化为重力势能的过程。
A．小孩在A点时，位置最高，重力势能最大，动能为零，故A错误；
B．小孩从B荡到C的过程中，高度增加，重力势能增大，速度减小，动能减小，是动能转化为重力势能的过程，故B正确；
C．小孩从C荡到B的过程中，高度减小，重力势能减小，速度增大，动能增大，是重力势能转化为动能的过程，故C错误；
D．小孩从A荡到B的过程中，需要克服空气阻力做功，由一部分机械能转化为内能，故在B点的机械能小于A点的机械能，故D错误。
故选B。
10、C
【详解】
A．小球脱离弹簧运动到最高点时，小球只受到重力的作用，所以不是受平衡力作用，故A说法错误；
B．由于用力向下把小球压至图中A位置后由静止释放，所以此时弹簧对小球的弹力等于小球重力加上向下的压力，小球重力小于弹簧弹力，故B错误；
C．从A点释放，弹性势能转化为小球的动能和重力势能，小球离开弹簧继续运动，只受重力作用，动能转化为重力势能，到达最高点，小球只具有重力势能，因为小球和弹簧组成的系统机械能守恒。故整个过程中，重力势能的增加量等于弹性势能的减小量，故C正确；
D．不计空气阻力，小球从A点向上运动到O点的过程中，小球的重力不变，但弹簧的弹性形变减小，弹力减小；在前一段时间内小球受到的弹力大于重力，小球向上做加速运动；在后一段时间内小球受到的弹力小于重力，小球向上做减速运动，即小球的速度先增大后减小，根据
可知，小球所受重力的功率先增大后减小，故D错误。
故选C。
二、填空题
1、 3 80%
【详解】
[1] 拉力的功率为
[2] 斜面的机械效率为
2、 1.2×104 40 大
【详解】
[1]将3000N的货物提高4m，起重机对货物做的有用功为
W有用=Gh=3000N×4m=1.2×104J
[2]电动机功率为3000W，此过程用时10s，做的总功为
W总=Pt=3000W× 10s= 3×104J
起重机的机械效率为
[3]若减小动滑轮的重力，将重物提升同样的高度，做的额外功变小，做的有用功不变，总功变小，根据机械效率的公式，起重机的机械效率将变大。
3、
【详解】
[1]由图可知，连接动滑轮的绳子的段数为2，则拉力F移动的距离为
则拉力做功为
拉力的功率为
[2]由题可知，有用功为
则额外功为
4、 减小 可能 不可能
【详解】
[1]球经台面反弹后上升的过程中，质量不变，速度变小，高度升高，动能减小，重力势能增大，动能转化为重力势能。
[2]球以一定速度从M点抛出，下降过程，重力势能转化为动能，动能增大；球接触台面的过程，动能转化为弹性势能及内能；反弹过程，弹性势能转化为动能，但此时的动能比接触台面时的动能小；上升过程，动能转化为重力势能，到达M点时，重力势能与下降时相同，动能一定比下降时的小，但不一定为0，那么球仍可向上升，直到速度为0，所以N可能比M高。
[3]小球从N点下降时，初速度为0，与台面接触的过程，有部分机械能转化内能，则再次上升过程，速度为0时，高度小于N点。
5、 0.6 0
【详解】
[1]重力做功为
[2]物体沿光滑斜面下滑，支持力的方向与物体运动的方向垂直，物体在支持力的方向上没有移动距离，故支持力做功为0。
三、计算题
1、（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%。
2、（1）；（2）
【详解】
解：（1）货车以的速度在平直公路上匀速前进，由二力平衡知，货车的牵引力等于阻力，则牵引力的功率为
（2）货车行驶发动机的牵引力做功为
答：（1）货车发动机工作时的功率为；
（2）货车行驶发动机做的功。
3、（1）400J；（2）80%；（3）50N
【详解】
（1）运动过程中所做的有用功即为克服重力做的功，即
（2）做的总功为
则斜面的机械效率为
（3）根据功的计算公式可知推力F大小为
答：（1）运动过程中所做的有用功为400J；
（2）斜面的机械效率为80%；
（3）推力F大小为50N。
4、（1）4.88×105J；（2）3.75×104Pa
【详解】
解：（1）着陆器下降100m其重力做功为
W=Gh=4880N×100m=4.88×105J
（2）“祝融号”火星车对火星水平平整表面的压力为
F=G车=900N
则火星车对火星水平平整表面的压强为
p=
答：（1）着陆器在着陆前最后时间段内，下降高度为100m，其重力在该时段做功4.88×105J；
（2）着陆后，火星车对火星水平平整表面的压强为3.75×104Pa。
5、（1）1.5W；（2）83.3%
【详解】
解：（1）20s内拉力F所做的功为
拉力F做功的功率
（2）由图可知，n=3，物体A移动的距离
物体A受到的摩擦力为
有用功
滑轮组的机械效率为
答：（1）拉力F做功的功率为1.5W；
（2）滑轮组的机械效率为83.3%。
四、实验探究
1、 74.07% 1.4 增加物体重力 越低 无关
【详解】
（1）[1]第1次实验测得的机械效率
[2]弹簧测力计的示数为1.8N，动滑轮上的绳子段数是3段，不计绳重与摩擦，则
实验中每个钩码重2N，则
G=2×2N=4N
则动滑轮重
G动=3F-G=3×1.8N-4N=1.4N
（2）[3]由第1、2次实验数据可知，提升重物不同，且提升重物越重，滑轮组的机械效率越高，即使用同一滑轮组，可以通过增加物体重力来提高滑轮组的机械效率。
[4]由第1、3次实验数据可知，使用不同的滑轮组，提升相同的重物，动滑轮个数越多（即动滑轮总重越重），滑轮组的机械效率越低。
（3）[5]分析第3、4次实验数据可知，物体被提升的高度不同，滑轮组的机械效率相同，滑轮组的机械效率与物体被提升的高度无关。
2、 转换法 不能 速度 错误 没有控制两个钢球的速度一定 增大 错误的
【详解】
（1）[1]实验中通过观察木块B移动的距离长短，来判断小球动能的大小，这里用到的物理学研究问题的方法是转换法。
[2]若水平面绝对光滑，则木块运动时不受摩擦力作用，撞击后将保持匀速直线运动，不能通过木块移动的距离长短来判断小球动能的大小，所以本实验将不能达到探究目的。
（2）[3]甲、乙两图中小球的质量一定，初始高度不同，到达水平面时的速度不同，对木块做功多少不同，故可以得出结论：物体的动能大小与速度有关。
（3）[4][5]小明的看法是错误的，因为要探究动能与质量的关系，需要保证小球的速度不变，甲、丙两图中小球下落的高度不同，则到达水平面的速度不同，故不能得出动能大小与质量的关系。
（4）[6] 钢球沿斜面滚下过程中，速度变大，质量不变，动能增大。
（5）[7]图丁、戊所示的方法探究动能的大小与速度的关系，应改变小球撞击木块前的速度，控制其它因素相同，而实验中没有控制水平面的粗糙程度相同，故错误的。
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