资源描述
九年级物理上册第十一章机械功与机械能专题训练
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、仅用8天就建成的武汉火神山医院，彰显的不仅是中国速度，更是战胜疫情的坚强决心。如图所示，为了在最短的时间完成地面基础建设，上百台挖掘机同时工作，其目的是增大所有挖掘机总的（ ）
A．机械效率 B．功率 C．功 D．有用功
2、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
3、在2022年北京冬奥会上，中国的选手谷爱凌在自由式滑雪女子大跳台比赛中获得冠军。她在比赛过程中运动的轨迹如图所示，如果不计空气阻力，下列说法正确的是（ ）
A．她从a点运动到c点的过程中，其惯性不断变小
B．她从b点运动到c点，其动能减小且机械能也减小
C．她从a点向b点运动的过程中，其重力势能全部转化为动能
D．她在d点和e点的动能为零，且在d点和e点她的机械能相等
4、如图所示，物理项目化学习小组在空旷的室外测试某型号无人机负重飞行能力。测试时将重的物体固定在无人机上，并控制无人机完成以的速度匀速上升、在空中悬停、以的速度匀速下降三个阶段的测试项目，同时利用系统软件记录多次测量的相关信息，并做出测评报告。下列说法中（ ）
①匀速上升阶段，物体相对于地面是运动的
②匀速上升阶段，物体的机械能不变
③匀速下降阶段，物体的重力势能转化为动能
④物体匀速下降阶段的动能小于匀速上升阶段的动能
A．只有①③正确 B．只有②④正确
C．只有①④正确 D．只有①②③正确
5、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
6、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
7、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
8、中国开展月球探测工程，命名为“嫦娥工程”，中国整个探月工程分为“绕”、“落”、“回”三步走，“嫦娥五号”月球探测器从月球土壤中取样， 再返回地球，标志中国“嫦娥工程”取得伟大的胜利。关于“嫦娥五号”月球探测器下列说法正确的是（ ）
A．“嫦娥五号”从地面升空过程中重力势能增大，机械能不变
B．“嫦娥五号”匀速环绕月球时，受到平衡力的作用
C．“嫦娥五号”携带的着陆器可以通过降落伞减速着陆在月球表面
D．从月球返回地球的过程中，点火向后喷气，产生一个向前的力，离开月球表面根据的是物体间力的作用是相互的
9、用如图所示的滑轮组提升重物时(忽略绳重及摩擦)，下列做法能提高滑轮组机械效率的有
A．增加物体被提升的高度
B．增大动滑轮的重力
C．改变绳子的绕法，减少承担重物的绳子的段数
D．增加物体的重力
10、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
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、跳伞运动员在空中打开降落伞后做匀速直线下落，跳伞运动员受到的重力______阻力，此时，他感觉到地面上的房屋向上运动，这是以______为参照物。在能量转化过程，运动员机械能______。
2、如图所示，有一斜面长L=4m，高h=2.5m。刘利同学用平行于斜面向上F=150N的拉力，将200N重的物体从底端匀速拉到斜面顶端。那么刘利同学对物体做的总功为___________J；物体沿斜面匀速向上运动时所受的摩擦阻力为___________N。
3、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______。
4、小明新购了一批书，将书从一楼搬到三楼，小红想测定小明一次全部搬完书的过程中对书做功的功率。于是小红进行了如下的实验步骤：（A）测出所有书的总质量m；（B）测出楼梯的总长度L；（C）测出一楼到三楼的竖直高度h；（D）测出小明搬书上楼所用的时间t；（E）计算出小明搬书的功率P．小红的实验步骤中多余的是：____。（填写步骤前的字母即可）实际中由于书较多，小明采用分两批将书搬上三楼的办法搬完了书，两种搬书的方法：①是把所有书一次搬上楼；②是先搬一部分书上楼，再搬剩下的部分。假设小明搬书上楼的速度相同，两种方法中功率大的是__；机械效率高的是__。（填序号①或②）
5、2021年12月28日，扬州城市快速路内环全线通车。某市民将上班过程的汽车行驶信息列于表中，他开车走快速路上班的优点是除节省时间外还节省___________。汽车下高架时减速行驶，其动能___________，机械能___________。
行驶里程
行驶时间
油耗
不走快速路
9.1km
30min
9.0L/100km
走快速路
14.0km
20min
5.5L/100km
三、计算题（5小题，每小题8分，共计40分）
1、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。
2、如图所示，用竖直向上的拉力 F 匀速提升重为800N的物体A，在10s内物体上升了2m，不计滑轮和绳子的重力、轮与轴间的摩擦，求：
（1）物体 A 上升的速度；
（2）拉力 F 所做的功；
（3）保持拉力 F 做功的功率不变，绳子自由端移动的速度为 0.5m/s，匀速提升物体B时，物体B所受的重力。
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、如图已知斜面长为L=5m，斜面高为h=3m。小虎同学用绳子沿斜面将重为G=500N的木箱由斜面底端匀速拉到顶端。拉力大小为F=400N，绳重、滑轮摩擦不计。求：
（1）小虎对木箱做的有用功W有；
（2）斜面的机械效率η；
（3）木箱受到斜面的摩擦力f。
5、最近，公交公司更换了一批新型混合动力公交车，在进行新车测试时获得一些数据：新型公交车总质量为，车匀速行驶时所受阻力是总重的0.5倍，公交车在牵引力作用下在平直公路上匀速行驶，内行驶了（取），求：
（1）该公交车受到的牵引力。
（2）公交车在内牵引力所做的功。
（3）公交车这段时间内做功的功率。
四、实验探究（2小题，每小题10分，共计20分）
1、在“探究杠杆的平衡条件”的实验中：
（1）实验前，在没有挂钩码和弹簧测力计时，小明发现杠杆左端低、右端高，如图甲所示。此时杠杆处于______（填“平衡”或“非平衡）状态。为了忽略杠杆自重对实验的影响，他应将杠杆右端的平衡螺母向______调节；
（2）如图乙所示，经正确调节后，小明在杠杆左边B处挂2个钩码（实验中每个钩码的重量均为0.5N），为便于实验，在右边A处用弹簧测力计沿______方向拉动杠杆，当杠杆在水平位置平衡时弹簧测力计的示数为______N；
（3）如图丙所示，改用弹簧测力计在C处竖直向上拉住杠杆，将拉力的方向逐渐向右倾斜如图丁，使杠杆仍然在水平位置平衡，则弹簧测力计的示数将______（填“变大”“不变”或“变小”），现分别用丙、丁两种方式将相同钩码向上提升相同的高度，则两次杠杆的机械效率η丙______（填“>”“<”或“=”）η丁（不计摩擦）。
2、在“探究影响动滑轮机械效率的因素”的实验中，小佳用同一动滑轮进行了三次实验，实验装置如图所示。
序号
动滑轮重
钩码总重
钩码上升的高度
测力计示数
绳自由端上升的高度
动滑轮的机械效率
1
1
2
2
3
4
实验时，小佳应沿___________ 方向匀速拉动弹簧测力计；
第3次实验时，弹簧测力计的示数如图所示，此时绳端受到的拉力为___________ N，拉力所做的额外功为___________ J，动滑轮的机械效率为___________ ；
分析表中数据可知：用同一动滑轮将物体匀速提升相同的高度时，随着钩码总重的增加，拉力所做的额外功将___________ 选填“减小”、“不变”或“增大”，你认为其原因是___________ 。
-参考答案-
一、单选题
1、B
【详解】
建成一所医院所做的有用功是相同的，为了减小做功的时间（缩短工期），根据P=可知，需要增大挖掘机的功率，所以，上百台挖掘机同时工作，其目的是增大所有挖掘机总的功率，故B正确，ACD错误。
故选B。
2、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。
3、B
【详解】
A．从a点到c点过程中，她的质量不变，所以惯性不变，惯性只与质量有关，故A错误；
B．她从b点运动到c点，高度增大，所以重力势能增大，速度减小，动能一部分转化为重力势能，一部分转化为摩擦力做功，所以这个过程中，动能减小，机械能减小，故B正确；
C．她从a点向b点运动的过程中，高度减小，速度增大，重力势能减小，动能增大，该过程中还需要克服摩擦力做功，一部分重力势能转化为摩擦力做功，故C错误；
D．她在d点还具有速度，所以动能不为0，从d点到e点，克服摩擦力做功，所以机械能减小，故D错误。
故选B。
4、C
【详解】
①匀速上升阶段，物体相对于地面的位置发生了变化，故物体相对于地面是运动的，故①符合题意；
②匀速上升阶段，物体的质量不变，速度不变，动能不变，高度变大，重力势能变大，故机械能变大，故②不符合题意；
③匀速下降阶段，速度不变，动能不变，因高度变小，重力势能变小，物体的重力势能没有转化为动能，故③不符合题意；
④根据已知条件，物体匀速上升的速度大于下降的速度，故物体匀速上升时的动能大，即物体匀速下降阶段的动能小于匀速上升阶段的动能，故④符合题意。
故ABD不符合题意，C符合题意。
故选C。
5、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。
6、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。
7、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。
8、D
【详解】
A．“嫦娥五号”从地面升空过程中，质量不变，速度和高度都增大，因此动能和重力势能都增大，机械能变大，故A错误；
B．“嫦娥五号”匀速环绕月球时，速度方向不断发生改变，是非平衡状态，受到的力不是平衡力，故B错误；
C．由于月球上处于真空状态，没有空气，降落伞起不到作用，因此“嫦娥五号”携带的着陆器不可以通过降落伞减速着陆在月球表面，而是通过自身推进器的反推力着陆在月球表面，故C错误；
D．从月球返回地球的过程中，点火向后喷气，同时高压气流也会对探测器产生一个向前的力，离开月球表面正是利用了物体间力的作用是相互的，故D正确。
故选D。
9、D
忽略绳重及摩擦，克服物体重力所做的功为有用功，克服物体和动滑轮重力所做的功为总功，根据η=×100%=×100%=×100%进行解答．
【详解】
忽略绳重及摩擦，滑轮组的机械效率为：
η=×100%=×100%=×100%=×100%
A. 由表达式可知，滑轮组的机械效率与物体被提升的高度无关，故A错误；
B. 由表达式可知, 增大动滑轮的重力G动,变大，滑轮组的机械效率变小，故B错误；
C. 由表达式可知，滑轮组的机械效率与承担重物的绳子的段数无关，故C错误；
D. 由表达式可知,增加物体的重力G,变小，滑轮组的机械效率变大，故D正确．
故选D.
10、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。
二、填空题
1、 等于 自己 减少
【详解】
[1]因为跳伞运动员匀速下降，做匀速直线运动，所以跳伞运动员受力平衡，其受到的重力与阻力是一对平衡力，则重力等于阻力。
[2]他感觉到地面上的房屋向上运动，是以自己为参照物，房屋的位置有变化。
[3]运动员在下落的过程中，要克服摩擦力做功，将部分机械能转化为内能，所以运动员的机械能减少。
2、 600 25
【详解】
[1]刘利同学对物体做的总功为
[2] 刘利同学对物体做的有用功为
刘利克服摩擦力做的功就是物体被匀速拉到斜面顶端所做的额外功，额外功
物体沿斜面匀速向上运动时所受的摩擦阻力
3、 3 80%
【详解】
[1] 拉力的功率为
[2] 斜面的机械效率为
4、 B ① ①
【详解】
[1]测量小红同学搬运器材过程中对箱子做功的功率，需结合公式P=； m为箱子的质量，h为一楼到三楼的竖直高度，t为上楼所用的时间。所以需要台秤测量箱子的质量 m、用卷尺测量一楼到三楼的竖直高度h，用秒表测量上楼所用的时间t，由以上分析可知并不需要测量楼梯的总长度，即步骤B是多余的；
[2]这箱书的重力一定，楼的高度前后不变，由W=Gh可知，两次所做的有用功相等，即W1=W2；方法①所做的额外功为一次克服自身重力所做的功，而方法②所做的额外功是两次克服自身重力所做的功，因此方法②的额外功大于方法①的额外功，故方法②的总功（W书+2W人）大于方法①的总功（ W书+W人）；
因上楼的速度相同，方法②需要上楼二次，所以方法②所用时间是第一次的两倍，由P=可知P1＞P2，即方法①功率大；
[3]两次所做的有用功相等，方法①做的总功较少，由η=可知， η1＞η2即机械效率高的是方法①。
5、 汽油 减小 减小
【详解】
[1]不走快速路的油耗为
走快速路的油耗为
故开车走快速路上班的优点是除节省时间外还节省汽油。
[2]汽车下高架时减速行驶，速度变小，质量不变，故动能变小。
[3]下高架，高度减小，则重力势能减小，动能也减小，故汽车的机械能减小。
三、计算题
1、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。
2、（1）0.2m/s；（2）1600J；（3）640N
【详解】
解：（1）物体 A 上升的速度
（2）不计滑轮和绳子的重力、轮与轴间的摩擦，则拉力F的大小为
拉力 F 所做的功
（3）拉力F做功的功率为
根据
保持拉力 F 做功的功率不变，拉力F的大小为
物体B所受的重力
答：（1）物体 A 上升的速度为0.2m/s；
（2）拉力 F 所做的功为1600J；
（3）物体B所受的重力为640N。
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）1500J；（2）75%；（3）100N
【详解】
解：（1）小虎对木箱做的有用功
W有=Gh=500N×3m=1500J
（2）拉力做的总功
W总=FL=400N×5m=2000J
斜面的机械效率
（3）克服摩擦力所做的额外功
W额=W总-W有=2000J-1500J=500J
由W额=fL可得物体受到的摩擦力
答：（1）小明做的有用功为1500J；
（2）斜面的机械效率为75%；
（3）物体所受的摩擦力是100N。
5、（1）；（2）；（3）
【详解】
解：（1）公交车的重力
车匀速行驶时，牵引力和阻力是平衡力，牵引力
（2）公交车内牵引力所做的功
（3）公交车这段时间内的功率
答：（1）该公交车受到的牵引力是；
（2）公交车在内牵引力所做的功是；
（3）公交车这段时间内做功的功率。
四、实验探究
1、 平衡 右 竖直向下 1.5 变大 =
【详解】
（1）[1]图甲所示，此时杠杆处于静止状态，所以杠杠是平衡状态。
[2]实验前杠杆左端低、右端高，应将平衡螺母向右调节，直到杠杠在水平位置平衡，水平位置平衡时，杠杠重心在支点处，能忽略杠杆自重对实验的影响。
（2）[3]如图乙所示，B处受到竖直向下的拉力，要让杠杠在水平位置平衡，右边A处弹簧测力计应沿竖直向下拉杠杆。
[4] 每个钩码的重量为0.5N，B处受到竖直向下的拉力为
当杠杆在水平位置平衡时，由杠杠平衡条件得弹簧测力计的示数为
（3）[5]当C处的拉力的方向逐渐向右倾斜时，拉力的力臂lC变小，杠杆仍然在水平位置平衡，力和力臂乘积不变，由杠杠平衡条件可知弹簧测力计的示数将变大。
[6]图丙、丁中，将相同钩码向上提升相同的高度，则杠杠重心上升高度也相等，所以拉力做的有用功相等，克服杠杠重力做的额外功也相等。总功等于有用功加额外功，所以图丙、丁中拉力的总功也相等，由 可知两次杠杆的机械效率相等。
2、 竖直 增大 摩擦力变大
【详解】
(1)[1]应该沿竖直方向上匀速拉动弹簧测力计，才能便于测量刻度尺测量距离。
(2)[2][3][4]如图所示，分度值为0.1N，从零刻度线开始往下数，一共24格，故读数为2.4N；拉力所做的额外功为
那么拉力所做的额外功为0.16J；动滑轮的机械效率为
故动滑轮的机械效率为。
(3)[5][6]从图表中的数据可知，用同一动滑轮将物体匀速提升相同的高度时，随着钩码总重的增加，第一次实验的额外功为
第二次实验的额外功为
从实验数据可知，额外功在增加；由于服动滑轮做的功相同，故可能的原因是摩擦力做功在增加。故摩擦力变大。
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