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、如图所示，完全相同的甲、乙两个小球，甲球由轻绳系住，乙球由橡皮条系住，都从水平位置由静止开始释放，当两球到达悬点正下方点时，橡皮条长度恰好与绳子长相等，则在点时两球的速度大小关系是（ ）
A． B． C． D．无法确定
2、如图所示，将同一物体分别沿光滑的斜面AB、AC以相同的速度从底部匀速拉到顶点A，已知AB＞AC，施加的力分别为F1、F2，拉力做的功为W1、W2，拉力做功的功率分别为P1、P2，则它们的关系正确的是（ ）
A．F1＝F2，W1＞W2，P1＞P2
B．F1＝F2，W1＞W2，P1＝P2
C．F1＜F2，W1＝W2，P1＝P2
D．F1＜F2，W1＝W2，P1＜P2
3、为了将一物块送到高处，小杰用木板和滑轮搭建了如图所示的装置。用力F拉动绳端，物块沿斜面匀速向上运动，下列说法正确的是（ ）
A．该装置使用滑轮是为了更加省力
B．此过程中物块的动能转化为重力势能
C．物块所受摩擦力的方向沿斜面向下
D．若绳子突然断开，物块将立即下滑
4、如图所示，用一平行于斜面向上的力将质量为80kg的木箱从2m长的斜面底端匀速拉到顶端（可以把木箱看作质点），斜面的倾斜角为30°，木箱受到的摩擦力是木箱重力力的0.1倍，则下列说法正确的是（ ）
A．木箱克服摩擦力做功80J B．拉力大小为480N
C．斜面的机械效率80% D．拉力做功为880J
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、下列有关中学生的估测符合实际的是（ ）
A．眨眼一次的时间约为3s
B．正常步行的速度约为1.4km/h
C．游泳时受到的浮力约为500N
D．完成一次引体向上做的功约为2000J
7、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
8、如图所示，物体在沿斜面向上的拉力作用下，从斜面底端匀速拉到斜面顶端，已知斜面高为h，斜面长为s，且s＝3h，物体所受重力为G，斜面的机械效率为50%，若物体受到的拉力和摩擦力分别用F和f表示，则（ ）
A．F＝ f＝ B．F＝ f＝
C．F＝ f＝ D．F＝ f＝
9、在体育课上，小康用胳膊将排球向上垫起后，排球上升过程中运动得越来越慢。下列说法中正确的是（ ）
A．排球在脱离胳膊后能继续上升，是由于排球所受的重力小于排球的惯性
B．排球在脱离胳膊后的上升过程中，受到方向向上的力
C．排球在脱离胳膊后的上升过程中，重力势能逐渐减小
D．排球在脱离胳膊后的上升过程中，动能逐渐减小
10、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
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、某兴趣小组通过自主探究得知“在一定范围内，弹簧的弹力大小与弹簧的伸长量成正比”。原长为10cm的弹簧（质量不计）上端固定在天花板上，下端系一重为20N的小球，静止时小球位于A处，弹簧长度变为11cm，再用力F将小球竖直向下拉到B处，弹簧长度为11.5cm（未超过弹性限度），然后由静止释放，在释放瞬间小球受到的合力大小为______N，小球从B处第一次回到A处过程中，小球的动能______（选填“增大”、“减小”、“先增大后减小”或“先减小后增大”）。
2、如图，用滑轮组帮助汽车脱困时，滑轮B的作用是______；汽车被匀速拉动时，作用在绳子上的拉力F为1000N，滑轮组的机械效率为80%，则汽车受到的摩擦力为______N。
3、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”）。
4、科技改变生活，某餐馆用智能送菜机器人（如图）替代人工送菜。
（1）该机器人以1米/秒的速度运行30米将菜送到客人桌前，用时___________秒；
（2）若机器人工作时牵引力恒为50牛，完成本次送菜，牵引力做功___________焦。
5、福厦高铁预计明年6月建成运营。若高铁列车以350km/h的设计时速行驶210km，需用时______h；列车减速进站时，动能变______。
三、计算题（5小题，每小题8分，共计40分）
1、新能源汽车是未来汽车发展的趋势。如图，威马W6是一款纯电动汽车，整车质量为1800kg。若该车在某水平路段匀速直线行驶了500m，耗时20s，受到水平方向的阻力为车自重的0.1倍（车上人员的重力忽略不计）求：
（1）该车行驶的速度；
（2）牵引力在此路段所做的功。
2、如图所示，图甲是某大型起吊装置，图乙是其机械起吊部分的简化示意图，已知物体A质量为500kg，底面积为1.25m2，不计绳重量、机械部分摩擦和水的阻力，请完成以下问题。（g=10N/kg）
（1）起吊前物体A静止在地面上，其对地面的压强是多少？
（2）如图乙所示，当绳子自由端的拉力为1000N时，地面对物体A的支持力为1650N，增加绳子自由端的拉力后物体A被成功匀速提升2m，请计算此时整个机械的机械效率。
（3）工人师傅利用该装置将另一物体B以0.1m/s的速度匀速放入水中过程中，绳子拉力功率随时间变化关系如图丙所示，请计算物体B的密度。（）
3、平直高速公路上一辆汽车以30m/s的速度行驶，汽车的质量为1t，正常行驶时受到的阻力为重力的0.3倍。求：
（1）1分钟内，汽车运动的路程为多少m；
（2）汽车在1分钟内牵引力做的功。
4、某工人利用如图所示的滑轮组提升重900N的物体，物体在18s内匀速上升了3m，绳子末端的拉力为400N，不计绳重和摩擦，求：
（1）工人做功的总功率；
（2）动滑轮的重力；
（3）若用此滑轮组匀速吊起另一物体时，该滑轮组的机械效率达到80%，求此时工人所用的拉力。
5、木块在大小为20牛的水平拉力作用下，10秒内沿水平地面前进5米，求此过程中拉力做的功W及功率P。
四、实验探究（2小题，每小题10分，共计20分）
1、兴趣小组的同学认为车祸的危害程度与汽车的动能大小有关，于是他们进行了如下探究：
【提出问题】汽车的动能大小跟什么因素有关？
【猜想假设】由“十次车祸九次快”可猜想：汽车的动能可能跟______有关；
由“安全驾驶莫超载”可猜想：汽车的动能可能跟______有关。
【进行实验】他们做了如图所示的三次实验：用金属球模拟汽车，让金属球从斜槽的某一高度由静止开始滚下，碰到水平面上的物块，将物块撞出一段距离。
物块被撞得越远，说明金属球到达水平面时的动能就越______；
【分析论证】分析甲、丙两图的实验现象，可以初步得到的结论是：______；
【实践应用】用甲、乙两图的实验现象所得到的结论，可以解释汽车______（选填“超载”或“超速”）行驶时危险性大的原因。
2、小晶晶同学为了模拟研究汽车超速和超载带来的安全隐患，设计了实验装置如图所示：将小车从斜面上高h处由静止释放，运动至木板上后与木块碰撞，通过改变小车释放时高度h、在小车中增加钩码和在木板上铺垫棉布的方法，得到了虚线框内的四个实验场景｡
(1)在用来研究超载安全隐患时，应选用场景①和___________（选填“②”､“③”或“④”）进行实验；交通运输中，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；
(2)在用来研究超速安全隐患时，应选用场景③和___________（选填“①”､“②”或“④”）进行实验；在质量相同情况下汽车的___________越大，其动能就越大，行驶时危险就越大，因此严禁汽车超速是减轻交通事故造成伤害的另一个重要手段；
(3)在实验中，小车动能越大，发生碰撞时对木块所做的功就越___________，木块被碰撞后在木板上滑行的距离越长。这是利用___________（“控制变量法”或“转换法”）研究方法来判断动能的大小。
-参考答案-
一、单选题
1、C
【详解】
由题知，两球的质量相同，最初两球处于同一高度由静止开始释放，则两球的重力势能相等，下摆过程中，绳子不会伸长，而橡皮条会伸长，所以，可知小球达到正下方K点时，甲球的重力势能全部转化为动能，乙球的重力势能转化为动能和橡皮条的弹性势能，这样，在最低点时，甲球的动能大，其速度较大，即v甲＞v乙，故ABD不符合题意，C符合题意。
故选C。
2、D
【详解】
AB．由图知，斜面AB的倾斜角度小于斜面AC，且分别拉动同一物体，所以物体沿AB运动时拉力F1较小，即
F1＜F2
故AB错误；
CD．斜面光滑说明摩擦力为0，即使用光滑的斜面没有做额外功，所以拉力在两斜面上做功都等于克服物体重力做的功，由W＝Gh可知，拉力做的功相同，即
W1＝W2
从底部匀速拉到顶点A物体的速度相同，且F1＜F2，根据公式
可知，物体沿AB运动时拉力F1的功率较小，即P1＜P2，故C错误；D正确。
答案D。
3、C
【详解】
A．该装置使用的是定滑轮，只能改变力的方向，不能省力，故A错误；
B．物块沿斜面匀速向上运动，动能不变，物体的重力势能是拉力F做功增加的，故B错误；
C．物块相对斜面斜向上运动，受到的滑动摩擦力与其相对运动方向相反，所以摩擦力沿斜面向下，故C正确；
D．若绳子突然断开，物块由于惯性会先继续向上运动，故D错误。
故选C。
4、B
【详解】
A．木箱的质量为80kg，则木箱的重力
G=mg=80kg×10N/kg=800N
则摩擦力的大小
f=0.1×800N=80N
木箱从底端匀速运动到顶端，克服摩擦力做的功
Wf=fs=80N×2m=160J
故A错误；
BD．木箱长为2m，斜面的倾斜角为30°，则斜面的高度
木箱从底端匀速运动到顶端，有用功为
W有=Gh=800N×1m=800J
拉力做的功
W总=W有+Wf=800J+160J=960J
故D错误；
则拉力大小
故B正确；
C．斜面的机械效率
故C错误。
故选B。
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、C
【详解】
A．眨一次眼的时间约是十分之一秒，故A不符合题意；
B．正常步行的速度约为1m/s，合3.6km/h，故B不符合题意；
C．人体重约500N，人密度与水相当，可认为悬浮在水中，浮力与重力相等，因此游泳时受到的浮力约为500N，故C符合题意；
D．人体重约500N，完成一次引体向上，上升高度为手臂长，约0.6m，因此做的功约为
故D不符合题意。
故选C。
7、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。
8、C
【详解】
根据题意知道，拉力做的有用功
W有用＝Gh
拉力做的总功
W总＝Fs＝F×3h＝3Fh
斜面的机械效率
解得拉力
克服摩擦力所做的额外功
则摩擦力
故C符合题意，ABD不符合题意。
故选C。
9、D
【详解】
A．排球在脱离胳膊后能继续上升，是由于排球具有向上运动的惯性，一切物体都有惯性，故A错误；
B．排球在脱离胳膊后的上升过程中，如果不考虑空气阻力，排球受到方向竖直向下的重力，故B错误；
C．排球在脱离胳膊后的上升过程中，克服重力做功，位置升高，重力势能逐渐增加，故C错误；
D．排球在脱离胳膊后的上升过程中，受重力作用，速度逐渐减小，动能逐渐减小，故D正确。
故选D。
10、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。
二、填空题
1、 10 增大
【详解】
[1]原长为10cm的弹簧（质量不计）上端固定在天花板上，下端系一重为20N的小球，静止时小球位于A处，弹簧长度变为11cm，此时弹簧的伸长量为
11cm-10cm=1cm
因在一定范围内，弹簧的弹力大小与弹簧的伸长量成正比。由此可得，在一定范围内，弹簧每伸长1cm，弹簧的弹力大小增加20N。当用力F将小球竖直向下拉到B处，弹簧长度为11.5cm，此时弹簧的伸长量为
11.5cm-10cm=1.5cm
那么弹簧的弹力大小为
FB=1.5×20N=30N
在B处由静止释放，在释放瞬间小球受到竖直向下的重力和竖直向上的弹簧的弹力的作用，则合力大小为
F合=FB-G=30N-20N=10N
[2]由力与运动的关系可知，当合力方向与运动方向相同时，物体做加速运动。在B处时，受到的合力方上竖直向上，大小为10N，在A处时，弹簧的弹力大小等于重力，合力为0。则小球从B处第一次回到A处过程中，合力的方向一直是竖直向上的，运动的方向也是竖直向上的，故小球做加速运动。由于小球的质量不变，速度变大，所以小球的动能增大。
2、 改变力的方向 1600
【详解】
[1]滑轮B工作时位置不发生改变，因此该滑轮为定滑轮，定滑轮不能省力，只能改变力的方向。
[2]汽车被匀速拉动时处于平衡状态，所受的牵引力和摩擦力是一对平衡力，大小相等。动滑轮上有两端绳子，则n=2，由滑轮组的机械效率可得
汽车受到的摩擦力
3、 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。
4、 30 1500
【详解】
[1]该机器人以1米/秒的速度运行30米将菜送到客人桌前，所用时间
[2]若机器人工作时牵引力恒为50牛，完成本次送菜，牵引力做功
5、 0.6 小
【详解】
[1]高铁列车以350km/h的设计时速行驶210km，需用时
[2]列车减速进站时，质量不变，速度减小，所以动能变小。
三、计算题
1、（1）；（2）
【详解】
解：（1）由可知，该车行驶的速度为
（2）该车所受阻力为
由于该车做匀速运动，所以受平衡力，则该车所受牵引力为
由可知，牵引力在此路段所做的功为
答：（1）该车行驶的速度为；
（2）牵引力在此路段所做的功为。
2、（1）4000Pa；（2）88.5%；（3）
【详解】
解：（1）物体A质量为500kg，g=10N/kg，物体A的重力
物体A静止在地面上，它对地面的压力大小等于其自身的重力大小，底面积为1.25m2，则根据可知，其对地面的压强
其对地面的压强是4000Pa。
（2）物体A静止在地面时，对物体A受力分析，它受到重力、滑轮组对它的拉力、地面对它的支持力作用，则滑轮组对物体A的拉力
滑轮组对物体A的拉力是3350N；
根据得动滑轮的重力
提升重物过程中所做有用功
提升重物过程中所做的额外功
滑轮组的机械效率
滑轮组的机械效率约是88.5%。
（3）4条绳子托着动滑轮，物体B以0.1m/s的速度匀速运动，则绳端移动的速度
从图丙可以看到，物体B未接触水面前，绳端拉力功率，由得，物体B未接触水面前绳端的拉力
由
可得，物体B的重力
又因为物体B全部浸没在水中时绳端的拉力
所以物体B全部浸没在水中时滑轮组对物体B的拉力
物体B在水中所受浮力
根据
可知，物体B的体积
由得，物体B的质量
再根据可知物体B的密度
物体B的密度是。
答：（1）起吊前物体A静止在地面上，其对地面的压强是4000Pa；
（2）此时整个机械的机械效率约是88.5%；
（3）物体B的密度是。
3、（1）1800m；（2）5.4×106J
【详解】
解：（1）根据可知，汽车在1分钟内运动的路程
s=vt=30m/s×60s=1800m
（2）汽车在平直公路上匀速行驶，处于平衡状态，所受阻力和牵引力大小相等，正常行驶时受到的阻力为重力的0.3倍，则牵引力
F牵=f=0.3G=0.3mg=0.3×1×103kg×10N/kg=3000N
汽车在1分钟内牵引力做的功
W=F牵s=3000N×1800m=5.4×106J
答：（1）1分钟内，汽车运动的路程为1800m；
（2）汽车在1分钟内牵引力做的功为5.4×106J。
4、（1）200W ；（2）300N；（3）500N
【详解】
解：（1）由图可知，n=3，则绳子自由端移动的距离
s=3h=3×3m=9m
使用滑轮组做的总功
W总=Fs=400N×9m=3600J
工人做功的总功率
（2）不计绳重和摩擦力，绳子自由端的拉力
则动滑轮的重力
G动=3F-G物=3×400N-900N=300N
（3）不计绳重和摩擦，由
机械效率为80%时，物体的重力
工人所用的拉力
答：（1）工人做功的总功率为200W；
（2）动滑轮的重力为300N；
（3）工人所用的拉力为500N。
5、100J，10W
【详解】
解：此过程中拉力做的功
功率为
答：此过程中拉力做的功W为100J，功率P为10W。
四、实验探究
1、 速度 质量 大 质量相同时，汽车（物体）的速度越大，动能越大 超载
【详解】
[1]“十次车祸九次快”是速度快容易车祸，所以汽车的动能可能跟速度有关。
[2]“安全驾驶莫超载”是超载质量大容易车祸，所以汽车的动能可能跟质量有关。
[3]物块被撞得越远，球对物块做功越多，金属球到达水平面时的动能就越大。
[4]分析甲、丙两图的实验现象，质量一样，球位置越高，到水平面速度越大，物块运动越远，结论是质量相同时，物体的速度越大，动能越大。
[5]甲、乙两图的实验现象，高度一样，球质量大，物块运动远，说明速度一样时，质量越大，物体动能越大，故可以解释汽车超载行驶时危险性大的原因。
2、 ③ 质量 ④ 速度 多 转换法
【详解】
(1)[1]研究超载安全隐患时应选用下滑高度相同物体质量不同的实验装置做对比，所以应选用①和③作比较。
[2]当速度相同时质量越大的物体其动能越大。
(2)[3]研究超速安全隐患时应选用质量相同的物体，碰撞速度不同，即下滑高度不同的装置进行对比，所以应选③和④。
[4]相同质量的物体运动的速度越大其动能越大。
(3)[5]小车动能越大碰撞后小车的动能转换为木块的机械能就越多，即小车对木块做的功就越多。
[6]本实验中无法直接测量碰撞时小车的速度而转换成容易测量的木块移动的距离，故使用的研究方法是转换法。
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