2022-2023学年度沪粤版九年级物理上册第十一章机械功与机械能专项训练试题(含答案解析).docx

九年级物理上册第十一章机械功与机械能专项训练 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、如图，滑雪运动员正在比赛，下列分析正确的是（）A雪地上的影子是光的折射形成的B运动员在沿倾斜赛道下滑过程中，重力势能不变C滑雪板可以减小运动员对雪地的压强D运动员在沿倾斜赛道加下滑过程中，运动状态保持不变2、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AOOB）。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3、十年磨剑，载誉归来！2020年12月17日1时59分，嫦娥五号返回器携带月球样品成功着陆。返回舱进入大气层离地面一定高度时打开降落伞，一段时间后匀速下落，在匀速下落过程中，返回舱的（）A动能不变，重力势能减少B动能减少，重力势能减少C动能增加，重力势能减少D动能不变，机械能不变4、如图所示，重为800N的物体在100N的水平拉力F的作用下以的速度沿水平地面，向左匀速直线运动了20s，滑轮组的机械效率为60%，在此过程中，下列说法正确的是（）A绳子自由端移动距离为4mB物体与地面间的滑动摩擦力大小为120NC额外功的功率为12WD若物体的重力和运动速度不变，只增大水平地面的粗糙程度，则滑轮组的机械效率会降低5、一端封闭的两个完全相同的玻璃管（如图所示）甲中装水乙中装食用油。两个完全相同的金属小球从O处静止释放，下落到P处，小球在食用油中下落的时间更长。比较两小球从O处到P处的下落情况，则小球（）A重力势能变化量不相同B获得的动能相同C在食用油中重力做功慢D机械能不变6、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7、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8、关于功和机械能及其转化，下列说法正确的是（）A吊车吊着重物沿水平方向匀速运动一段距离时，吊车的拉力对重物做了功B卫星从远地点运行到近地点，重力势能减小，动能增大C电梯匀速上升过程中，电梯的动能转化为重力势能D功率越大，做功越多9、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；10、在图所示的四种情景中，人对物体做功的是（）A运动员举着杠铃不动B工人推汽车，车没动C人将箱子从地面搬起来D大力士顶住轮胎不动第卷（非选择题 80分）二、填空题（5小题，每小题4分，共计20分）1、用“模拟打桩”来探究物体重力势能的大小与哪些因素有关，物体的质量，实验时，让物体从木桩正上方的某一高度处自由下落，将木桩打入沙中，三次实验木桩进入沙中的深度如图所示，木桩进入沙中的深度越深，则物体对木桩做的功越_，比较、可知：物体重力势能的大小与物体的_有关；比较_可知：物体重力势能的大小与物体的质量有关。2、跳伞是一项极具挑战的运动，越来越受到人们的喜爱。在某次跳伞训练过程中，体重为500N的运动员从空中悬停的直升机上由静止开始竖直跳下，其速度与时间的关系如图所示，经20s下落220m后，开始做匀速直线运动直至落地，整个过程用时40s。则运动员在整个下降过程中的平均速度是_m/s，重力做的功为_J。3、小勇放学后，背着重40N的书包沿水平路面走了200m，用时3min，又用1min爬上了大约9m高的四楼回到了家，小勇的重力为600N。则他在回家过程中对书包所做的功为_J，他所做总功的功率是_W。4、在某场馆建设中，采用如图所示的装置，滑轮组悬挂在水平支架上（水平支架固定不动），工人站在水平地面上，竖直向下拉动绳子自由端，使物体A在5s内匀速上升了1m，已知物体A重400N，该工人重600N，两个滑轮质量相等，不计滑轮组的绳重和摩擦，滑轮组的机械效率为80%，在该过程中，工人对水平面的压力为_N，人对绳子拉力的功率为_W。5、一攀岩爱好者体重为490N，背着质量为5kg的背包用20min登上10m高的峭壁，在此过程中，攀岩者对背包做功_J，他对自己和背包在上升过程中做功的平均功率是_W。（g取10N/kg）三、计算题（5小题，每小题8分，共计40分）1、一辆汽车以恒定的功率在平直的公路上做直线运动，其vt图像如图所示，在第10s时速度达到20m/s，前10s通过的路程为120m。求：（1）在010s内汽车的平均速度。（2）设汽车在行驶过程中所受阻力不变，大小为f4000N，那么在010s内汽车发动机的牵引力所做的功是多少J？2、汽车是我们熟悉的交通运输工具，某种型号运输车的部分参数如下表。（g取10N/kg）（1）求汽车满载时对水平路面的压强；（2）汽车满载时以140kW的功率匀速行驶，汽车受到的阻力是车总重的0.02倍，求：汽车行驶180km所用的时间和牵引力所做的功。自重15t载重20t汽车轮个数10每个轮胎与地面的接触面积0.05m23、如图所示，在科普节目加油 向未来中，有一项对抗性实验，甲、乙两人站在平衡板上，滑轮组将平衡板提升至一定高度后，两人在平衡板上挪动，并保持平衡板平衡。若甲的质量为55kg，乙的质量为45kg，平衡板质量为900kg，且质量分布均匀，重心在点O。（g取10N/kg）（1）甲、乙两人竖直站在平衡板上，滑轮组在25s内将平衡板匀速提升至离地面5m的高度处。提升过程中平衡板始终保持水平平衡，拉力F为6250N。求在此过程中： 滑轮组所做的有用功为多少？ 拉力F的功率多大？滑轮组的机械效率为多少？（2）当甲、乙两人竖直站立在图中A、B位置时，平衡板在空中处于水平平衡。甲、乙两人从图中位置同时向平衡板左、右两侧沿同一直线向相反方向缓慢挪动至C、D竖直站立时，平衡板也恰好处于水平平衡，则两人挪动的距离AC和BD之比为多少？4、如图为某国产新能源汽车，深受广大市民喜爱。司机与车的总质量为700 kg，在平直公路上匀速行驶过程中受到的阻力是总重的0.1倍，匀速行驶18 km，所用时间0.5h。求：（1）该车匀速行驶的速度；（2）司机和车的总重力；（3）车匀速行驶18 km过程中牵引力做功。5、某电动观光车的技术参数如下表：空车质量1180kg满载人员12人满载时轮胎与地接触面积4250cm2最大车速45km/h根据以上技术参数，解答下列问题：（g取10N/kg）（1）设乘员质量平均为60kg，求满载时车对水平路面的压强？（2）若观光车在水平路面匀速行驶时受到的阻力为2103N，求观光车匀速行驶5103m过程中，牵引力所做的功和功率？四、实验探究（2小题，每小题10分，共计20分）1、为了模拟研究汽车超速和超载带来的安全隐患，小明同学设计了如图甲、乙、丙所示的探究实验，将A、B、C三个小球先后从同一装置，高度分别为hA、hB、hC的位置滚下（mAmBmC，hAhChB，忽略小球大小差异的影响），推动小木块运动一段距离后静止。请你根据生活经验和所学的物理探究方法，对以下问题进行解答：（1）该实验是通过观察_来比较铁球动能的大小从而得出结论的，这种物理研究方法是_；（2）用来研究超载安全隐患时，应选择_两图所示实验进行比较；实验中应保证铁球到达水平面时的_相同，为了达到这一目的所采取的具体操作方法是_。由实验可知，在速度相同情况下汽车的_越大，其动能就越大，行驶时危险就越大，因此严禁汽车超载是减轻交通事故造成伤害的一个重要手段；（3）用来研究超速安全隐患时，需要控制的变量是_，实验时应选择_两图所示实验进行比较，两次实验可以得出的结论是_因此严禁汽车超速是减轻交通事故造成伤害的又一个重要手段；（4）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、用规格相同的一个定滑轮和一个动滑轮组成滑轮组有两种绕线方法。小明采用了如图甲所示的绕线方法组装滑轮组，小乐采用另一种绕线方法组装滑轮组。（1）请帮助小乐在图乙中画出滑轮组的绕线_；（2）小明和小乐组分别测量了甲、乙滑轮组提升不同质量的钩码时的机械效率，实验中他们得到的数据如下表所示；实验序号钩码重G/N钩码上升高度h/m绳的拉力F/N绳端移动距离s/ms/m机械效率小明140.12.30.287.0%260.13.40.2小乐350.11.90.387.7%470.12.60.389.7%（3）小明第2次实验中，W有用_J，_%；（4）根据小乐组的实验数据，请你提出一个可探究科学问题：_。-参考答案-一、单选题1、C【详解】A雪地上的影子是光的直线传播形成的，故A错误；B运动员在沿倾斜赛道下滑过程中，高度逐渐降低，重力势能逐渐变小，故B错误；C滑雪板一般比较宽，是通过增大受力面积的方法从而来减小运动员对雪地的压强，故C正确；D动员在沿倾斜赛道加下滑过程中，由重力势能转化为动能，运动速度在加快，运动状态发生改变，故D错误。故选C。2、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；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；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；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。3、A【详解】降落伞在匀速下落的过程中，质量不变速度不变，则动能不变；质量不变高度减小，则重力势能减小，故A符合题意， BCD不符合题意。故选A。【点睛】动能与质量和速度有关，重力势能与质量和高度有关，据此分析判断。4、C【详解】A物体移动距离s物=v物t=0.1m/s20s=2m由图知，n=3，则绳子自由端移动的距离s=3s物=32m=6m故A错误；B拉力做功为W总=Fs=100N6m=600J由=得有用功W有用=W总=60%600J=360J由W有用=fs物求得物体与地面间的滑动摩擦力f=180N故B错误；C拉力做的额外功W额=W总-W有用=600J-360J=240J额外功的功率P=12W故C正确；D如果增大接触面的粗糙程度，增大了摩擦力，增大了有用功，而额外功几乎不变，有用功与总功的比值变大，机械效率变大，故D错误。故选C。5、C【详解】A重力做功为W=Gh，所以重力做功相同，重力势能变化量相同，故A错误；B获得的动能不同，在煤油中阻力更大，动能小，故B错误；C根据可知，在水和食用油中重力做功相等，食用油中时间长，重力做功慢，故C选项正确；D由于液体有阻力，机械能会减小，故D错误。故选C。6、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。7、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。8、B【详解】A吊车吊着重物沿水平方向匀速运动一段距离时，力的方向竖直向上，距离的方向水平向前，方向不一致，所以吊车的拉力对重物没有做功，故A错误；B卫星在大气层外运行，不受空气阻力，其机械能是守恒的，卫星从远地点运行到近地点过程中，质量不变，相对高度减小，所以重力势能减小，同时速度增大，动能增大，故B正确；C电梯匀速上升的过程中，质量不变、速度不变，高度增大，所以电梯的动能保持不变，重力势能增大，但是不是动能转化来的，故C错误；D功率大，是做功快，不一定做功多，故D错误。故选B。9、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。10、C【详解】A运动员举着杠铃不动，有力没有距离，故人不做功，故A不符合题意；B工人推汽车，车没动，有力但是没有距离，不做功，故B不符合题意；C人将箱子从地面搬起来，有力，并且在力的方向上移动距离，故人做了功，故C符合题意；D大力士顶住轮胎不动，有力但是没有距离，不做功，故D不符合题意。故选C。二、填空题1、 多 高度 a、c【详解】1物体下落过程中，物体的重力势能转化为动能，物体的重力势能就越大，对木桩做功越多，木桩陷入沙坑越深，所以我们可以通过木桩陷入沙坑的深度观察来判断重力势能的大小，这用到了转换法。2由、两图可知，物体的质量，从不同高度落下，落下的位置越高，木桩被打得越深，物体的重力势能越大，说明重力势能与高度有关。3比较、两图可知，物体的质量，物体从同一高度落下，质量越大，木桩被打得越深，说明重力势能与质量有关。2、 8 1.6105【详解】12由图可知匀速运动时速度为5m/s，后20s匀速下降高度为h2=v2t2=5m/s20s=100m总高度为h=h1+h2=220m+100m=320m则全程平均速度为重力做功为W=Gh=500N320m=1.6105J3、 360 24【详解】1小勇回家过程中对书包的作用力沿竖直方向，所以他背着书包在水平路面行走时，他对书包不做功，只在爬楼过程对书包做了功。所做的功2上楼时，小勇不仅要克服书包的重力做功，还要克服自身重力做功。克服自身重力做的功做的总功整个过程所用时间所做总功的功率4、 350 100【详解】1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解得人对绳子的拉力F=250N，由于人受到竖直向上的支持力、竖直向下的重力以及竖直向上的拉力，则地面对工人的支持力根据物体间力的作用是相互的，可知工人对水平面的压力F压=F支持=350N；2绳子自由端移动的距离拉力做的功则在5s内人对绳子拉力的功率5、 500 4.5【详解】1 背包所受的重力在此过程中，攀岩者克服重力做功2人和背包的总重力 人对自己和背包做的功做功的平均功率三、计算题1、（1）12m/s；（2）8105J【详解】解：（1）前10s通过的路程为120m，在010s内汽车的平均速度（2）从图中可以看出，10s后，汽车以20m/s做匀速直线运动，物体的牵引力汽车的功率为在010s内汽车发动机的牵引力所做的功是答：（1）在010s内汽车的平均速度为12m/s；（2）在010s内汽车发动机的牵引力所做的功是8105J。2、（1）Pa；（2）2.5h；1.26109J【详解】（1）汽车满载时总重为G=mg=（2104kg+1.5104kg）10N/kg=3.5105N汽车对路面的压力为F=G=3.5105N汽车对路面的压强为Pa（2）满载时汽车行驶受到的阻力f=0.02G=0.023.5105N=7103N满载时汽车做匀速运动，它所受的牵引力为=f=7103N汽车所做的功为W=s=7103N180103m=1.26109J所用的时间为答：（1）求汽车满载时对水平路面的压强是Pa；（2）汽车行驶180km所用的时间是2.5h，牵引力所做的功是1.26109J。3、（1）；2500W；80%；（2）9：11【详解】解：（1） 由题意可知，甲的质量为55kg，乙的质量为45kg，平衡板质量为900kg，则甲、乙和平衡板的总重力是甲、乙和平衡板的总重力是，滑轮组在25s内将平衡板匀速提升至离地面5m的高度处，则根据可知，滑轮组所做的有用功是 由题意可知，平衡板匀速提升至离地面5m的高度处，并从图中可以看到，两条绳子托着动滑轮，则绳端移动的距离是这个过程经历了25s的时间，根据可知，绳端移动的速度是绳端移动的速度是0.4m/s，拉力F为6250N，平衡板匀速提升，则绳端匀速移动，根据可知，拉力F的功率是拉力F的功率是2500W；由上述解析可知，滑轮组所做的有用功是，拉力F为6250N，绳端移动的距离是10m，那么滑轮组所做的总功是根据机械效率的公式，可知滑轮组的机械效率是滑轮组的机械效率是80%。（2）由题意可知，当甲、乙两人竖直站立在图中A、B位置时，平衡板在空中处于水平平衡，平衡板可以看作是一个杠杆，甲的重力是乙的重力是根据杠杆的平衡条件可得代入数据解得；甲、乙两人缓慢挪动至C、D竖直站立时，平衡板也恰好处于水平平衡，根据杠杆的平衡条件可得代入数据可得解得，两人挪动的距离AC和BD之比为9：11。答：（1） 滑轮组所做的有用功为； 拉力F的功率是2500W；滑轮组的机械效率为80%；（2）两人挪动的距离AC和BD之比为9：11。4、（1）36 km/h；（2）7000N；（3）1.26 107J【详解】解：（1）该车匀速行驶的速度（2）司机和车的总重力G=mg=700kg10N/kg=7000N（3）在平直公路上匀速行驶过程中，汽车的牵引力大小等于阻力大小，故F牵=f=0.1G=0.17000N=700N车匀速行驶18 km过程中牵引力做功W=F牵s=700N18103m=1.26 107J答：（1）该车匀速行驶的速度为36 km/h；（2）司机和车的总重力为7000N；（3）车匀速行驶18 km过程中牵引力做功为1.26 107J。5、（1）1.9105Pa；（2）107J，25000W【详解】解：（1）乘员质量平均为60kg，满载时有12名人员，空车的质量是1180kg，则满载时车的总质量为m总=nm人+m车=1260kg+1180kg=1900kg满载时车对水平路面的压力等于车的总重力，大小为F=G=m总g=1900kg10N/kg=19000N满载时车对水平路面的压强是（2）观光车在水平路面匀速行驶时受到的阻力和牵引力是一对平衡力，大小相等，故牵引力大小为F牵=f=2103N观光车匀速行驶5103m过程中，牵引力所做的功是W=F牵s=2103N5103m=107J观光车匀速行驶5103m所需时间为牵引力做功的功率为答：（1）满载时车对水平路面的压强是1.9105Pa；（2）牵引力所做的功是107J，功率是25000W。四、实验探究1、 木块移动的距离 转换法 甲、丙 初速度 小球先后从同一斜面的相同高度由静止滑下 质量 小球质量 甲、乙 质量一定时，速度越大，动能越大 不能【详解】（1）12该实验是通过水平面上的木块被撞击后移动的距离来比较球的动能。这种方式在物理学中叫转换法，利用木块移动的距离长短来代表小球的动能大小。（2）3 由于本例是要研究超载安全隐患时，这里的变量必定是质量，所以甲乙丙三幅图中质量唯一变量的只有甲丙符合。4质量是唯一变量时，其他因素就要保持一致，也就是到达水平面的初速度一致。5为了达到水平面初速度相同，需要保持两个小球从同一斜面的相同高度由静止滑下。6由甲丙两个实验可以得到，两个小球从同一斜面的相同高度由静止滑下，速度相同，但是撞击木块后，显然质量较大的小球使木块在水平面移动的距离更大，因而动能更大。（3）7 由于本例是要研究超速安全隐患时，这里的变量肯定是速度，质量等其他因素都要保持一致。 8甲乙两组实验中小球到达水平面的速度相同，但质量不同，正好切合本例要研究超速安全隐患，故应该选甲乙两组实验。9由甲乙两组实验结果看出，相同质量的小球，速度越大具有的动能也就越大。（4）10 若水平面绝对光滑，木块将一直匀速直线运动下去，无法用通过木块移动的距离来反映小球具有的动能大小。2、 0.6 88.2 机械效率的大小与提升物体的重力有关吗？【详解】（1）1甲图中绳子的有效段数为2，绳子的有效段数还可以是3，如下图所示（3）23小明第2次实验中，有用功和总功分别为机械效率（4）4根据小乐组的实验数据，发现同一滑轮组，钩码越重，机械效率越大，所以可以提出的可探究科学问题是：使用同一个滑轮组，滑轮组的机械效率的高低与被提升物体的重力有关吗？