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、2022年5月14日，一架国产C919大飞机（如图所示）从浦东机场起飞，经过3个多小时的飞行后安全降落，这标志着即将交付的首架C919大飞机首飞试验成功。下列说法正确的是（ ）
A．飞机在升空过程中，飞行员的重力势能逐渐增大
B．飞机从起飞到安全降落的整个过程中，飞行员的动能一直保持不变
C．飞机从起飞到安全降落的整个过程中，飞机的机械能一直保持不变
D．飞机降落后，在水平道上滑行过程中，飞机的动能转化为重力势能
2、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
3、如图所示，小明在做模拟“蹦极”的小实验，一根橡皮筋一端系一个小球，另一端固定在A点，B点是橡皮筋不系小球自然下垂时下端所在的位置，C点是小球从A点自由释放后所能达到的最低点，不考虑空气阻力，关于小球从A点到C点运动过程的说法，正确的是（ ）
A．小球从A点下落到B点的过程中，重力势能转化为动能
B．小球从A点下落到B点的过程中，受到重力和弹力的作用
C．小球从B点下落到C点的过程中，速度一直减小
D．小球在B点时受到平衡力的作用
4、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
5、小明在探究影响滑轮组机械效率的因素时，猜想滑轮组机械效率与下列因素有关：①被提升的物体的重力；②物体被提升的高度；③动滑轮的重力；④承重绳子的段数。他用相同的滑轮设计了如图所示的两个滑轮组，将重物提升相同高度做对比实验来验证猜想，该实验验证的猜想是（ ）
A．① B．①② C．①②③ D．①②③④
6、如图所示，利用滑轮组将重为的物体在内匀速提升，已知拉力为，若不计绳重和摩擦。下列说法正确的是（ ）
A．绳端移动的速度为 B．动滑轮重力为
C．拉力做功的功率为 D．滑轮组的机械效率为80%
7、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
8、一人造地球卫星沿椭圆轨道运行，我们把卫星运行过程中离地球最近的一点叫近地点，最远的一点叫远地点（如图所示）。已知卫星在运行过程中机械能保持不变，下列说法中错误的是（ ）
A．卫星在远地点的势能最大、动能为零
B．卫星在近地点的动能最大、势能最小
C．卫星从近地点向远地点运动过程中，高度增大、速度减小
D．卫星从远地点向近地点运动过程中，动能增大、势能减小
9、如图所示，小华用滑轮组水平向左匀速拉动A物体，A物体5s内移动了100cm，且A物体与水平地面的摩擦力大小为12N，已知滑轮组的机械效率为80%，则下列说法错误的是（ ）
A．拉力F大小为4N B．绳子自由端移动的速度为0.6m/s
C．拉力F做功的功率为3W D．拉力F在5s内对滑轮组做的额外功为3J
10、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
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、在体育考试中，小明投出的实心球在空中的运动轨迹如图所示。在投掷的过程中，小明______（选填“有”或“没有”）对实心球做功，实心球在最高点时______（选填“具有”或“不具有”）动能。球从最高点到落地点的过程中，忽略空气阻力，球的机械能______（选填“增大”“减小”或“不变”）。
2、如图所示物体重100N，用滑轮组使物体沿水平面以0.2m/s的速度匀速运动10s，所用水平拉力F为20N，若物体水平运动时受到的摩擦力为45N，在运动过程中拉力F所做的功为______J，拉力F的功率为______W，该滑轮组的机械效率为______。
3、如图所示，分别将质量相同的物体在相同的时间内匀速提升相同的高度。若不计绳重与摩擦，滑轮比物体轻，则所用的拉力F甲______F乙，机械效率η甲______η乙，拉力的功率P甲______P乙。（均选填“>”、“=”或“<”）
4、中学生要养成文明的行为习惯，严禁高空抛物。如果一个重0.5N的鸡蛋从20m高处自由下落，不计空气阻力，下落过程中鸡蛋的重力势能转化为______能，重力对鸡蛋所做的功为______J。
5、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”）。
三、计算题（5小题，每小题8分，共计40分）
1、一辆小轿车以15 m/s的速度在水平公路上匀速行驶300m，受到的阻力是1200N。求：
(1)在水平路面行驶时小轿车牵引力所做的功；
(2)行驶过程中小轿车的功率。
2、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）
3、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？
4、如图所示是世界上第一艘飞艇，它是由法国工程师吉法尔于1852年制造的。这艘飞艇的气囊充满氢气后，长44m，直径11.9m，体积2100m3，形状像一个巨大的橄榄。这年的9月24日，吉法尔乘坐该长艇从巴黎的马戏场出发，用一台2.2kW的蒸汽机带动螺旋桨，以8km/h的速度，飞行了28km。
（1）飞艇的气囊形状像一个橄榄，在前进过程中可以减小______；
（2）充满氢气后气囊受到的浮力是多少?（空气密度取1.29kg/m3）( )
（3）这次飞行，飞行所需时间、蒸汽机做的功及飞行时受到的平均阻力各为多少? ( )
5、新冠疫情期间，为更好的收治重症患者，武汉市集结了约4万名建设者，仅用10天左右时间就使火神山、雷神山医院成功交付使用，再次让世界见证了“中国速度”。如图所示，工人用滑轮组装置沿水平轨道运送建筑工件，用力F拉绳使工件沿水平轨道匀速运动的速度v=0.5m/s，经t=20s将工件送到目的地。已知工件的质量m1=600kg，与轨道的接触面积S=1.2m2，运动过程中所受阻力f是重力的k=0.2倍；若滑轮组的绳保持竖直方向，不计绳重和滑轮与绳间的摩擦，滑轮组装置的机械效率η=96%，取g=10N/kg。求：
（1）工件在轨道上匀速前进时对轨道的压强p；
（2）工人拉力F做功的功率P；
（3）动滑轮的质量m。
四、实验探究（2小题，每小题10分，共计20分）
1、小华用图装置探究滑轮组的机械效率，实验数据记录如下：
次数
物重G/N
物体上升高度h/cm
拉力F/N
机械效率η/%
1
2
10
1.0
2
3
10
1.4
71.4
3
6
10
2.5
80.0
（1）实验中应竖直向上______拉动弹簧测力计；
（2）第一次实验的机械效率为______；
（3）分析数据可知，提高同一滑轮组的机械效率，可以采取的措施是______；
（4）小华用该滑轮组再次匀速提高同样多的钩码，但钩码上升的高度比原来高，则该滑轮组的机械效率将______（选填“变大”、“不变”或“变小”）。
2、六一儿童节前夕，小明妹妹所在的幼儿园将要举办“亲子滑草”比赛，比赛须知如图所示。为了赢得比赛，他们全家进行了讨论。小明认为：高度一定，越陡的坡用时应越短，要选择最陡的坡；妈妈认为：体重越大，滑行用时越少，应让体重最大的爸爸和妹妹参加。请你选择小明或小明妈妈的观点设计一个实验进行探究，为优化参赛方案提供建议。
答案一：选择小明的观点设计实验
（1）实验器材：___________
（2）实验步骤：______________________。
（3）实验结论：______________________。
答案二：选择妈妈的观点设计实验
（1）实验器材：___________
（2）实验步骤：______________________。
（3）实验结论：___________
-参考答案-
一、单选题
1、A
【详解】
A．飞机在升空过程中，高度增大，质量不变，所以飞行员的重力势能逐渐增大，故A正确；
B．飞机从起飞到安全降落的整个过程中，速度是变化的，质量不变，所以飞行员的动能会发生变化，故B错误；
C．飞机从起飞到安全降落的整个过程中，质量不变，高度、速度会发生变化，重力势能、动能会发生变化，所以飞机的机械能也会发生变化，故C错误；
D．飞机降落后，在水平道上滑行过程中，飞机的高度不变重力势能不变，所以飞机的动能没有转化为重力势能，故D错误。
故选A。
2、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。
3、A
【详解】
AB．小球从A点下落到B点的过程中，小球只受到重力的作用，小球做加速运动，小球高度下降，所以在这一阶段，小球的重力势能转化为小球的动能，故A正确，B错误；
C．小球从B点下落到C点的过程中，弹力逐渐变大，但还是小于重力，合外力向下，小球做加速运动，直到BC之间某一点时，重力等于弹力，过了这一点，弹力大于重力，合外力向上，小球才做减速运动，所以小球从B点下落到C点的过程中，小球先加速后减速，故C错误；
D．小球在B点时仅受到重力，物体做加速运动，没有受到平衡力的作用，故D错误。
故选A。
4、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。
5、A
【详解】
如图所示，两动滑轮的重力相同，承重绳子段数相同，重物上升的高度相同，所提升的物体重力不同，由控制变量法可知，该实验验证的猜想是滑轮组的机械效率与被提升的重物重力的关系，故A符合题意，BCD不符合题意。
故选A。
6、D
【详解】
A．由图可知，有两段绳子吊着动滑轮，即n=2。绳端移动的距离为
s=nh=2×3m=6m
绳端移动的速度为
故A错误；
B．忽略绳子的重力和摩擦的情况下
则
由于n=2，则
故B错误；
C．拉力做功为
拉力做功的功率为
故C错误；
D．克服物体的重力做的有用功为
滑轮组的机械效率为
故D正确。
故选D。
7、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。
8、A
【详解】
A．卫星在远地点时，高度最大，故重力势能越大，动能转化为重力势能，此时的动能最小，但由于卫星继续运动，说明有速度，动能不为零，故A错误，A符合题意；
B．卫星在近地点的高度最小，势能最小，将重力势能转化为动能，动能最大，故B正确，B不符合题意；
C．卫星从近地点向远地点运动过程中，高度增大，重力势能变大，动能转化为重力势能，速度减小，故C正确，C不符合题意；
D．卫星从远地点向近地点运动过程中，高度减小，重力势能减小，重力势能转化为动能，动能变大，故D正确，D不符合题意。
故选A。
9、A
【详解】
B．动滑轮上有三段绳子，则n=3，5s内绳子自由端移动的距离
s绳=ns物=3×100×10-2m=3m
绳子自由端移动的速度
故B正确，不符合题意；
AC．物体克服摩擦力做的有用功
W有=fs物=12N×100×10-2m=12J
拉力做的总功
拉力F大小
拉力F做功的功率
故A错误，符合题意；C正确，不符合题意。
D．拉力F在5s内对滑轮组做的额外功
W额=W总-W有=15J-12J=3J
故D正确，不符合题意。
故选A。
10、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。
二、填空题
1、 有 具有 不变
【详解】
[1]在投掷过程中，实心球在力的方向上有位移，所以小明对实心球做了功。
[2]实心球在最高点时，有向右的速度，所以实心球有动能。
[3]从最高点到落地点的过程中，质量不变，速度增大，高度降低，所以动能增加，重力势能减小，重力势能转化为动能，由于不计空气阻力，机械能是守恒的，即实心球的机械能保持不变。
2、 120 12 75%
【详解】
[1][2]物体移动的距离为
s1=vt=0.2m/s×10s=2m
由图可知，动滑轮上有三股绳，则绳子自由端移动的距离为
s2=3s1=3×2m=6m
则F所做的功为
W=Fs2=20N×6m=120J
功率为
[3]根据题意可得，有用功为
W有=fs1=45N×2m=90J
机械效率为
3、 > > <
【详解】
[1]甲图中为定滑轮，若不计绳重与摩擦，滑轮比物体轻，则所用的拉力
F甲=G
乙图中为动滑轮，不计绳重与摩擦，滑轮比物体轻，作用在绳子自由端的力为
故有
F甲>F乙
[2]质量相同的物体在相同的时间内匀速提升相同的高度，根据W=Gh，甲、乙做的有用功相同。因不计绳重与摩擦，故甲图中没有做额外功，所做的总功等于有用功，乙中要克服动滑轮的重力做额外功，有用功小于总功，根据可知，机械效率
η甲>η乙
[3]质量相同的物体在相同的时间内匀速提升相同的高度，根据有
，
可知拉力的功率
P甲<P乙
4、 动 10
【详解】
[1]物体的下落的过程中，不计空气阻力，高度降低，速度增大，将重力势能转化为动能。
[2]重力对鸡蛋所做的功为
W=Gh=0.5N×20m=10J
5、 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。
三、计算题
1、（1）3.6×105 J；（2）1.8×104 W
【详解】
(1)由于轿车沿水平方向做匀速直线运动处于平衡态，所以
F ＝f ＝1200 N
小轿车牵引力所做的功
W＝Fs＝1200N×300m＝3.6×105 J
(2)行驶过程中小轿车的功率
答：(1)在水平路面行驶时小轿车牵引力所做的功是3.6×105 J；
(2)行驶过程中小轿车的功率是1.8×104 W。
2、（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%。
3、（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110N>100N，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55N＜60N，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%。
4、 空气阻力 27090N 3.5h，2.772×107J，990N
【详解】
解：（1）飞艇的气囊形状像一个橄榄，可以减小迎风面积，从而减小前进过程中受到的空气阻力。
（2）充满氢气后气囊受到空气的浮力是
F浮=ρ空气gV排=ρ空气gV=1.29kg/m3×10N/kg×2100m3=27090N
（3）这次飞行，飞行所需时间为
t=3.5h=1.26×104s
蒸汽机做的功为
W=Pt=2.2×103W×1.26×104s=2.772×107J
飞行时受到的平均阻力为
f=F=990N
答：（1）飞艇的气囊形状像一个橄榄，在前进过程中可以减小空气阻力；
（2）充满氢气后气囊受到的浮力是27090N；
（3）这次飞行，飞行所需时间为3.5h，蒸汽机做的功为2.772×107J，飞行时受到的平均阻力为990N。
5、 (1)5000Pa；(2)625W；(3)5kg
【详解】
解：(1)工件在轨道上匀速前进时，对轨道的压力
F压=GM=m1g=600kg×10N/kg=6000N
对轨道的压强
(2)运动过程中所受的阻力
f=0.2GM=0.2×6000N=1200N
由图可知，滑轮组绳子的有效股数
n=2
则滑轮组的机械效率
η=×100%=×100%=×100%=×100%=×100%=96%
解得
F=625N
绳端移动的速度
v绳=nv=2×0.5m/s=1m/s
则拉力的功率
P===Fv绳=625N×1m/s=625W
(3)不计绳重和滑轮与绳间的摩擦，由F＝(f+G动)可得，动滑轮的重力
G动=nF-f=2×625N-1200N=50N
由G=mg可得，动滑轮的质量
m===5kg
答：(1)工件在轨道上匀速前进时对轨道的压强p为5000Pa；
(2)工人拉力F做功的功率P为625W；
(3)动滑轮的质量m为5kg。
四、实验探究
1、 匀速缓慢 66.7% 增加提升物体的重力 不变
【详解】
（1）[1]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，弹簧测力计示数等于拉力的大小。
（2）[2]上图中，绳子的有效段数为3，绳子自由端移动的距离为
s=3×0.1m=0.3m
第一次实验的机械效率为
（3）[3]分析数据可知，提升物体的重力越大，机械效率越高，故同一滑轮组的机械效率，可以采取的措施是通过增加提升物体的重力来提高滑轮组的机械效率。
（4）[4]滑轮组的机械效率为
根据上式可知，滑轮组的机械效率与提升物体的高度无关，故小华用该滑轮组再次匀速提高同样多的钩码，但钩码上升的高度比原来高，则该滑轮组的机械效率将不变。
2、 两个木块、木板、停表、金属片 ①用一木块和木板搭一个斜面，将金属片固定在斜面底端；②用停表测出另一木块从斜面某一高度由静止滑下到撞击金属片所用时间t1；③增大斜面的坡度，用停表测出同一木块从斜面的同一高度由静止滑下到撞击金属片所用时间t2 若，选择较陡的滑草坡参赛；若，任选一滑草坡参赛；若，选择较缓的滑草坡参赛 两个木块、木板、停表、大块橡皮泥、金属片 ①用一木块和木板搭一个斜面，将金属片固定在斜面底端；②用停表测出另一木块从斜面顶端由静止滑下到撞击金属片所用时间t1；③将大块橡皮泥粘在下滑木块尾部，重复上一实验步骤，测出木块下滑所用时间t2 若，选择体重较轻的人和妹妹参赛。若，任选一人和妹妹参赛；若，选择体重较重的人和妹妹参赛
【详解】
答案一：选择小明的观点设计实验
（1）[1]实验器材：两个木块、木板、停表、金属片。
（2）[2]实验步骤：①用一木块和木板搭一个斜面，将金属片固定在斜面底端；
②用停表测出另一木块从斜面某一高度由静止滑下到撞击金属片所用时间t1；
③增大斜面的坡度，用停表测出同一木块从斜面的同一高度由静止滑下到撞击金属片所用时间t2。
（3）[3]实验结论：若，选择较陡的滑草坡参赛；若，任选一滑草坡参赛；若，选择较缓的滑草坡参赛
答案二：选择妈妈的观点设计实验
（1）[4]实验器材：两个木块、木板、停表、大块橡皮泥、金属片。
（2）[5]实验步骤： ①用一木块和木板搭一个斜面，将金属片固定在斜面底端；
②用停表测出另一木块从斜面顶端由静止滑下到撞击金属片所用时间t1；
③将大块橡皮泥粘在下滑木块尾部，重复上一实验步骤，测出木块下滑所用时间t2。
（3）[6]实验结论：若，选择体重较轻的人和妹妹参赛；若，任选一人和妹妹参赛；若，选择体重较重的人和妹妹参赛。
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