资源描述
九年级物理上册第十一章机械功与机械能章节训练
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，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
2、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%
3、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1m B．有用功为0.6J
C．总功为5J D．该装置的机械效率为80%
4、东京奥运会上，14岁的全红婵获得女子10米跳台跳水冠军。如图所示，正在比赛中的全红婵（ ）
A．起跳过程中运动状态保持不变 B．上升过程中重力势能转化为动能
C．下落过程中动能保持不变 D．入水过程中所受水的浮力逐渐增大
5、如图所示，摆球由A点静止释放，经过最低点O到达B点，A、B两点等高。关于摆球，下列说法中正确的是（ ）
A．从A点到B点的过程中机械能守恒
B．在B点时处于平衡状态
C．在O点时重力势能最大
D．从A点到O点动能转化为重力势能
6、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
7、2020年7月23日12时41分，我国用长征五号遥四运载火箭成功发射火星探测任务的“天问一号”探测器，迈出了我国行星探测的第一步。火箭加速升空过程中，对于火箭搭载的“天问一号”探测器，下列叙述正确的是（ ）
A．探测器的机械能总量不变 B．探测器的机械能总量增加
C．探测器的动能增加，重力势能不变 D．探测器的动能不变，重力势能增加
8、在北京冬奥会自由式滑雪女子大跳台的比赛中，我国选手谷爱凌从50m高的跳台由静止出发，在空中完成了一次超高难度的1620度旋转，获得金牌。下列说法中正确的是（ ）
A．她在空中受到重力和惯性力的作用
B．她离开轨道末端时速度越大，惯性越大
C．她的惯性越大，上升的高度越高
D．她运动到最高点时仍具有惯性
9、如图所示，勤劳的工人借用滑轮匀速提升重物，这样做（ ）
A．省力，同时可以省功
B．省力，但降低了做功效率
C．既省力，也改变施力的方向
D．既不省力，也不改变施力的方向
10、物理学中常用数学方法来表示某些量的关系。下列图象中能用阴影面积表示某物理量的是（ ）
A． B．
C． D．
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、一辆汽车在平直的公路上匀速行驶，内通过的路程是，它的速度为______，汽车受到的牵引力为，牵引力做功的功率为______。
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，工人用500N的力F将底面积为100cm2，重为800N的物体在10s内匀速提升了2m，在此过程中，滑轮组的机械效率为______。若改用300N的力来拉这个物体，物体未被拉起，则物体对地面的压强为为______Pa。
4、在一个圆柱形塑料筒中，把橡皮筋和配重螺母按图所示装配好。水平地板上向前滚动，橡皮筋逐渐拧紧，橡皮筋的弹性势能_______（选填“增加”或“减少”）。我们会发现圆柱形塑料筒自己还会滚动回来，甚至可以来回滚动几次。在来回滚动的过程中橡皮筋的弹性势能与__________能相互转化。
5、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）｡
三、计算题（5小题，每小题8分，共计40分）
1、如图是一款能自动浮沉的潜水玩具，正方体潜水器内装有智能电磁铁，将它放入装有水的圆柱形薄壁容器中，容器放置在水平铁板上，不计容器的重力。潜水器启动后通过传感器测出其底部与铁板间的距离l，自动调节电磁铁电流大小，改变潜水器与铁板间的吸引力F的大小。闭合开关前，潜水器处于漂浮状态。闭合开关，潜水器启动后先匀速下沉，完全浸入水中后，变为加速下沉直至容器底部，下沉全过程F随l变化的关系保持不变，水深变化的影响忽略不计。已知潜水器的边长为10cm，重为5N，容器的底面积为1000cm2，水深为25cm。求：
（1）潜水器漂浮时受到的浮力；
（2）下沉全过程潜水器重力所做的功；
（3）潜水器沉底静止后容器对铁板的压强。
2、将重为24N的重物用图示滑轮组匀速提升3m，所用拉力F=10N。不计轮与轴间的摩擦及绳重。求：
（1）该过程中的有用功；
（2）滑轮组的机械效率；
（3）动滑轮的重力。
3、科技慢慢融入人们的日常生活。如图所示，临沂某餐厅的送餐机器人质量为30kg，它与地面的接触面积为0.01m2。某次在水平路面上送餐的过程中，托着2kg的物体受到的阻力是总重的0.05倍，10s内匀速运动了5m。（g=10N/kg）求：
（1）送餐机器人的外壳是由玻璃钢材料制作的。有一小块玻璃钢材的质量为90g，体积为50cm3，该材料的密度是多少；
（2）此时机器人对水平地面的压强；
（3）送餐机器人此次送餐的过程中牵引力做功的功率。
4、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。
5、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。
四、实验探究（2小题，每小题10分，共计20分）
1、小强发现力学中有很多相似实验，他找了如下器材；①表面平整的长木板（带斜面）、②刻度尺、③弹簧测力计、④小车、⑤木块、⑥毛巾、⑦棉布、⑧钩码。
（1）为了探究“阻力对物体运动的影响”，他选择了一些器材，如图所示，让小车从同一斜面相同高度由静止滑下，是为了使小车___________相同。实验发现水平表面越光滑，小车运动距离越长，经过推理得出：运动的物体如果不受力将___________；
（2）在丙图实验的基础上只需要再选择序号⑤的器材，让同一小车从斜面的不同高度由静止开始下滑，则还可以探究小车___________（填字母）的关系；
A． 重力势能与质量 B． 重力势能与高度 C． 动能与质量 D． 动能与速度
（3）为了探究“滑动摩擦力大小与压力大小的关系”，他选择了序号①、⑤、⑧以及___________（填序号）的器材，下列事例中，用到上述探究结论的是___________（填字母）。
A．在行李箱下安装滚轮 B．向自行车转轴处加润滑油
C． 自行车刹车时用力捏闸 D．压路机配备的碾子质量很大
2、在探究“阻力对物体运动的影响”时，使用的器材有斜面、木板、棉布、毛巾和小车。
（1）实验时要固定斜面，并将小车从斜面上______（选填“同一”或“不同”)位置由静止释放；
（2）分析小车运动情况可知，小车受到的阻力越小，小车运动的距离越_______，由此推理可知，若水平面绝对光滑，则运动的小车将在水平面上_______；
（3）如图，若实验中小车仅在木板上滑行时滑出了右端，是否需要重做本实验以获取可靠的证据？答：______ （选填“需要”或“不需要”）；
（4）不考虑空气阻力，三次实验中小车克服摩擦力所做的功______（选填“相等”或“不相等”），在小车凹槽中放入质量不同的砝码，从同一斜面的同一高度处由静止释放，撞击放置在水平面上的同一位置处的木块，可探究物体的________大小与质量的关系。
-参考答案-
一、单选题
1、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。
2、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。
3、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。
4、D
【详解】
A．起跳过程中，是跳台的弹性势能转化为全红婵的动能，动能变大，速度变大，运动状态发生改变，故A不符合题意；
B．上升过程中，全红婵的质量不变，速度变小，高度变大，动能减少，重力势能增大，是动能转化为重力势能，故B不符合题意；
C．下落过程中，质量不变，速度变大，动能增大，故C不符合题意；
D．入水过程中，排开水的体积变大，据阿基米德原理知，受到的浮力变大，故D符合题意。
故选D。
5、A
【详解】
A．因为A、B两点等高，可知小球在摆动过程中机械能没有损耗，即机械能守恒，故A正确；
B．小球摆到B点时，受到非平衡力的作用，处于非平衡状态，故B错误；
C．在O点时为最低点，高度最低，而质量不变，所以在O点时重力势能最小，故C错误；
D．小球从A点到O点的过程中，质量不变，高度减小，速度增大，是将重力势能转化为动能，故D错误。
故选A。
6、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。
7、B
【详解】
当火箭推动探测器加速上升时，探测器的质量不，其速度与高度都增大，所以探测器的动能和重力势能都增加；因机械能等于动能与势能之和，所以探测器的机械能也增加。
故选B。
8、D
【详解】
A．她在空中受到重力的作用，惯性不是力，故A错误；
B．惯性大小只与质量有关，与速度无关，故B错误；
C．惯性大小只与质量有关，她上升时动能转化为重力势能，故她滑出时速度越大，上升的高度越高，故C错误；
D．任何物体在任何状态下都具有惯性，故她运动到最高点时仍具有惯性，故D正确。
故选D。
9、B
【详解】
动滑轮的实质是动力臂为阻力臂2倍的杠杆，使用动滑轮时能省力，但不能改变施力的方向，使用任何机械都不能省功，在提升重物时还要提升动滑轮，做一部分额外功，所以省了力但降低了做功效率，故ACD不符合题意，B符合题意。
故选B。
10、B
【详解】
A．横坐标表示功，纵坐标表示功率，阴影部分面积是功和功率乘积，无意义，故A不符合题意；
B．横坐标表示时间，纵坐标表示功率，阴影部分面积是功率和时间乘积，表示功，故B符合题意；
C．横坐标表示功率，纵坐标表示功，阴影部分面积是功和功率乘积，无意义，故C不符合题意；
D．横坐标表示时间，纵坐标表示功，阴影部分面积是功和时间乘积，无意义，故D不符合题意。
故选B。
二、填空题
1、 20 6×104
【详解】
[1]汽车的运动速度
[2]牵引力做功的功率
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、 80% 40000
【详解】
[1]对物体做的有用功
由图可知，动滑轮由2段绳子吊着，所以n=2，则s=2h=2×2m=4m，拉力做的总功为
则滑轮组的机械效率为
[2]工人用500N的力拉物体，物体匀速上升，处于平衡状态，受到的绳子的拉力和重力大小相等；若改用300N的力来拉这个物体，物体未被拉起，此时物体也处于平衡状态，受到的绳子的拉力、地面的支持力和重力三力平衡，则此时物体受到的支持力为减小的拉力，即
此时物体对地面的压力和地面对物体的支持力为相互作用力，大小相等，则
物体的底面积为S=100cm2=0.01m2，物体对地面的压强为
4、 增加 动
【详解】
[1]塑料筒向前滚动时，配重螺母由于惯性不旋转，使得橡皮筋拧紧在一起，该过程主要是动能转化为弹性势能，橡皮筋的弹性势能增加。
[2]塑料筒在向后滚动时，前半段路程，橡皮筋展开，越滚越快，橡皮筋的弹性势能减少、塑料筒动能增大，弹性势能转化为动能；后半段，动能转化为弹性势能，在来回滚动的过程中橡皮筋的弹性势能与动能相互转化。
5、 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
三、计算题
1、（1）5N；（2）1J；（3）2700Pa
【详解】
解：（1）潜水器处于漂浮状态时，潜水器受到的浮力
（2）潜水器的底面积
由
能够得出，漂浮时浸入水中的深度
潜水器下降的距离
潜水器的重力所做的功
（3）潜水器匀速下沉时，随的变化关系式为
解得
依题意，潜水器浸没后加速下沉，随的变化关系不变
即
潜水器沉底静止时，，受到的吸力，潜水器漂浮时，潜水器受到的重力等于它排开水的重力，因此潜水器和水的总重等于容器中只装25cm深的水重，容器的底面积
潜水器和水的总重
潜水器沉底静止时，容器对铁板的压力
由得，容器对铁板的压强
答：（1）潜水器漂浮时受到的浮力为5N；
（2）下沉全过程潜水器重力所做的功1J；
（3）潜水器沉底静止后容器对铁板的压强为2700Pa。
2、（1）72J；（2）80%；（3）6N
【详解】
解：（1）该过程中的有用功
W有=Gh=24N×3m=72J
（2）由图知，n=3，绳子自由端被拉下的距离
s=3h=3×3m=9m
拉力做的总功
W总=Fs=10N×9m=90J
滑轮组的机械效率
（3）不计轮轴间摩擦及绳重时，动滑轮重力
G动=3F-G=3×10N-24N=6N
答：（1）该过程中的有用功是72J；
（2）滑轮组的机械效率是80%；
（3）动滑轮的重力是6N。
3、（1）1.8g/cm3；（2）3.2×104Pa；（3）8W
【详解】
解：（1）有一小块玻璃钢材的质量为90g，体积为50cm3，该材料的密度为
（2）机器人对水平地面的压力为
F=G总=m总g=(30kg+2kg)×10N/kg=320N
则机器人对水平地面的压强为
（3）送餐的过程中，托着2kg的物体受到的阻力是总重的0.05倍，则受到的阻力为
f=0.05G总=0.05×320N=16N
因为送餐机器人做匀速运动，所以送餐机器人的牵引力为
F牵=f=16N
送餐机器人10s内匀速运动了5m，则送餐机器人运动的速度为
送餐机器人此次送餐的过程中牵引力做功的功率为
P=F牵v=16N×0.5m/s=8W
答：（1）该材料的密度是1.8g/cm3；
（2）此时机器人对水平地面的压强为3.2×104Pa；
（3）送餐机器人此次送餐的过程中牵引力做功的功率为8W。
4、（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%。
5、（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。
四、实验探究
1、 到达水平面时速度 做匀速直线运动 BD ③ C
【详解】
（1）[1]为了探究“阻力对物体运动的影响”，根据控制变量法，要控制初速度相同。他选择了一些器材，如图所示，让小车从同一斜面相同高度由静止滑下，是为了使小车到达水平面的速度相同。
[2]实验发现水平表面越光滑，小车运动距离越长，经过推理可知：运动的小车如果不受力，小车将运动得无限长，即将做匀速直线运动。
（2）[3]同一小车（质量相同）从不同高度由静止滑下，通过小车通过推动木块运动的距离可判断小车具有能量的大小，所以可以探究小车重力势能与高度的关系；由于从不同高度滑下，到达水平面时的初速度不同，所以还可探究动能与速度的关系，故AC不符合题意，BD符合题意。
故选BD。
（3）[4]为了探究“滑动摩擦力大小与压力大小的关系”，需要测量拉力大大小，从而得出滑动摩擦力大小，所以还需要③弹簧测力计。
[5]A．在行李箱下安装滚轮，变滑动摩擦为滚动摩擦，减小摩擦力，故A不符合题意；
B．向自行车的转轴处加润滑油，是通过使接触面脱离的方法减小摩擦力，故B不符合题意；
C．自行车刹车时用力捏闸，此时接触面粗糙程度一定，压力大，滑动摩擦力大，故C符合题意；
D．压路机配备的碾子质量很大是为了增大对地面的压力，故D不符合题意。
故选C。
2、 同一 远 做匀速直线运动 不需要 相等 动能
【详解】
（1）[1]为使小车到达水平面时具有相同的速度，实验时要固定斜面，并将小车从斜面上同一位置由静止释放。
（2）[2][3]由图得，小车在毛巾、棉布和木板上运动时受的摩擦力阻力依次减小，滑行距离依次边远。所以小车受到的阻力越小，小车运动的距离越远，由此推理可知，若水平面绝对光滑，则运动的小车将在水平面上做匀速直线运动。
（3）[4]如图，若实验中小车仅在木板上滑行时滑出了右端，已经可以说明阻力越小，物体运动距离越远，从而得出阻力对物体运动状态的影响，所以不需要重做本实验。
（4）[5]不考虑空气阻力，小车到达水平面时速度相同，动能相同，小车最终都静止，动能为零，动能减小量相同。所以三次实验中小车克服摩擦力所做的功都等于小车的动能的减少量，所以三次实验中小车克服摩擦力所做的功相等。
[6]在小车凹槽中放入质量不同的砝码，从同一斜面的同一高度处由静止释放，到达水平面的速度相同，撞击放置在水平面上的同一位置处的木块，可探究物体的动能大小与质量的关系。
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