资源描述
九年级物理上册第十一章机械功与机械能专题测评
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、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、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
3、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
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，小桂利用动滑轮竖直匀速提升木箱。以下做法可以提高动滑轮机械效率的是（ ）
A．适当减小木箱重力 B．增大木箱上升高度
C．增大提升木箱的速度 D．换用质量较小的动滑轮
6、如图所示，摩天轮匀速转动时，带动“观光屋”匀速转动，下列说法正确的是（ ）
A．观光屋上升时重力势能增加、动能减小
B．观光屋上升到最高点，如果所有外力突然消失，观光屋继续做圆周运动
C．由于是匀速圆周运动，观光屋内的人运动状态不变
D．摩天轮静止时，缆绳对观光屋的拉力和观光屋的总重力为一对平衡力
7、 “嫦娥一号”返回舱在距离地面一定高度时，需要打开降落伞减速，以便安全着陆，在返回舱减速下降的过程中（ ）
A．动能减小，势能减小，机械能减小 B．动能不变，势能减小，机械能减小
C．动能不变，势能减小，机械能不变 D．动能增大，势能减小，机械能不变
8、2021年4月，中国女足通过奋勇拼搏，晋级奥运会。如图是足球落地后又弹起的示意图分析可知，足球
（ ）
A．在B点时受力平衡
B．在A、D两点动能可能相等
C．在C点时，若所受力全部消失，其运动状态将不断改变
D．在运动过程中，只存在动能和势能的相互转化
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、2020年12月17日，“嫦娥五号”返回器携带月球样品成功着陆，也标志着中国第一次地外天体采样返回任务取得圆满成功｡返回舱在落向地面时，为安全着陆，在距地面一定高度时，将向下喷出高压气体，做减速运动，则此过程（ ）
A．返回舱动能不变，重力势能减小，机械能减小
B．返回舱动能增加，重力势能减小，机械能不变
C．返回舱动能减小，重力势能减小，机械能减小
D．返回舱动能减小，重力势能增加，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、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______。
2、用图示的滑轮组将重为的物体竖直向上匀速提升，拉力F的大小为，则该滑轮组的机械效率为______。
3、在中考体育考试中，小刚投出的实心球在空中的运动轨迹如图所示。若不考虑空气阻力，则实心球从离开手后到达最高点的过程中，球的动能______，球的机械能______（以上两空均选填“增大”、“减小”或“不变”），在最高点时，球的动能______（选填“大于”或“等于”）零。
4、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。
5、一小球从水平桌面A点滚动到B点，然后落到地面弹起，其运动轨迹如图中的虚线所示，其中D和E的高度相同，则小球从A到B点的过程中重力势能 ___________，从C点到D点小球的动能 ___________。（均选填“变大”、“变小”或“不变”）
三、计算题（5小题，每小题8分，共计40分）
1、电动汽车是绿色环保型交通工具，它的特征是效率高、噪声小、无废气排放、无油污，如图是我市某景区的电动观光车，该车空载时的质量是1080kg，轮胎与水平地面的接触面积是0.1m2；正常行驶时的牵引力是320N，1.8km的路程只需要3min的时间。（g取10N/kg），求：
（1）电动观光车的重力；
（2）电动观光车静止时对地面的压强；
（3）电动观光车正常行驶时牵引力做功的功率。
2、如图是某科技小组设计的打捞装置示意图，已知被打捞的合金块密度为4×103kg/m3，体积为0.01m3。每个滑轮重100N，绳重和摩擦均忽略不计。（水的密度ρ水＝1.0×103kg/m3，g取10N/kg）
（1）合金块下表面距水面5m时，求合金块下表面所受水的压强。
（2）合金块未露出水面时，求合金块受到的浮力。
（3）完全露出水面后，合金块在5s内匀速上升了2m，求人的拉力及其功率。
3、一辆汽车以恒定的功率在平直的公路上做直线运动，其v﹣t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0～10s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f＝4000N，那么在0～10s内汽车发动机的牵引力所做的功是多少J？
4、如图所示，是“江淮牌”某型号新能源汽车，其总重量为1.46×104N，汽车以72km/h的速度沿水平路而匀速直线行驶时，受到的阻力为其总重量的10%，每个轮胎与路而的接触而积为5dm2，求：
（1）汽车静止时对水平路面的压强大小；
（2）汽车以72km/h的速度沿水平路面匀速直线行驶时，其牵引力做功的功率大小。
5、小超与同学到某工地参观，看到工人操作电动机通过如图所示滑轮组将正方体石料从水池底竖直匀速吊起。他们通过调查得知：石料的边长为0.2m，密度为，石料上升时速度恒为0.4m/s，圆柱形水池的底面积为，动滑轮重为30N。请根据他们的调查数据求：（不计绳重和摩擦，，g取10N/kg）：
（1）石料露出水面前受到的浮力；
（2）石料的重力；
（3）石料露出水面前滑轮组的机械效率；
（4）石料从刚露出水面到完全露出水面所用的时间；并推导出该过程中电动机的输出功率P（单位：W）与时间t（单位：s）的函数关系式。
四、实验探究（2小题，每小题10分，共计20分）
1、小明在“探究物体的动能大小跟哪些因素有关”的实验中，选用质量不同的两个钢球m和M（M的质量大于m），分别从不同的高度h和H（H>h）由静止开始滚下，观察木块B被撞击后移动的距离，实验过程如图所示∶
（1）该实验中物体的动能是指___________（选填“钢球”或“木块”）的动能。
（2）比较___________两图进行的实验，可以探究小球的动能与速度的关系。
（3）图乙和图丙换用质量不同的钢球从斜面的相同高度由静止开始滚下，目的是控制___________相同，探究钢球的动能大小与___________的关系。
（4）选择甲、乙两次实验进行比较，可以研究___________（选填“超载”或“超速”）带来的危害。
2、在测滑轮组的机械效率时，老师给小红和小明同样的滑轮，他们却连成了不同的滑轮组，如图所示，小红说：我的滑轮组绳子段数多，所以更省力，因此机械效率也更大。小明说：我不信，我们通过实验看看吧。他们实验的数据如下：
次数
钩码重/N
钩码上升的高度/cm
弹簧测力计的示数/N
弹簧测力计移动的距离/cm
小红
2
10
0.8
40
小明
2
10
1.0
30
（1）小红测得滑轮组的机械效率为______，小明测得滑轮组的机械效率______（填“大于”、“小于”或“等于”）小红滑轮组的机械效率，比较小红和小明所测得的两个滑轮组的机械效率可知：______应该是影响滑轮组机械效率高低的主要因素；
（2）实验后小明想：对于同一个滑轮组，它的机械效率是否不变呢？思考后他认为：即使象图甲那样已绕好的滑轮组，机械效率也不是固定的，还应该与______有关，并用实验验证了自己的猜想是正确的。小明的实验方法是：______。
-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、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。
3、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。
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、D
【详解】
A．由公式
可知，减小木箱的重力，在提升相同的高度时，有用功会减小，而额外功不变，所以有用功所占总功的比值会减小，所以机械效率会减小，故A不符合题意；
BC．由公式
可知，机械效率的大小与物体上升的高度和物体上升的速度无关，所以增大木箱的上升高度和增大提升木箱的速度不能改变机械效率，故BC不符合题意；
D．由公式
可知，换用质量较小的动滑轮，在提升相同高度时，额外功会减少，而有用功不变，所以有用功占总功的比值会增大，所以机械效率会增大，故D符合题意。
故选D。
6、D
【详解】
A．观光屋上升时，速度大小不变，故动能不变；高度增加，故重力势能增大；故A不正确；
B．观光屋上升到最高点，依然是匀速运动状态；突然所有外力消失，由于惯性，观光屋会做匀速直线运动，故B不正确；
C．匀速圆周运动，运动的方向一直在发生改变，所以人的运动状态也一直在改变，故C不正确；
D．摩天轮静止时，观光屋在缆绳对观光屋的拉力和观光屋的总重力的作用下处于平衡状态，所以缆绳对观光屋的拉力和观光屋的总重力是一对平衡力，故D正确。
故选D。
7、A
【详解】
返回舱减速下降过程中，质量不变，速度减小，故动能减小；质量不变，高度减小，故重力势能减小；动能减小，重力势能也减小，故机械能减小。故A符合题意；BCD不符合题意。
故选A。
8、B
【详解】
A．B点只受重力，不平衡，故A不符合题意；
B．运动过程中有空气阻力，所以AD速度可能相同，动能可能相同，故B符合题意；
C．在C点时，若所受力全部消失，其运动状态将不变，故C不符合题意；
D．在运动过程中，机械能不守恒，不可能只存在动能和势能的相互转化，故D不符合题意。
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】
返回舱落向地面时，做减速运动，其高度也在减小，而质量不变，所以动能减小，重力势能也减小，那么机械能也减小了，故ABD不符合题意，C符合题意。
故选C。
二、填空题
1、 3 80%
【详解】
[1] 拉力的功率为
[2] 斜面的机械效率为
2、80%
【详解】
由图可知，滑轮组承担重物的绳子股数为n=3，则由
可知，该滑轮组的机械效率为
3、 减小 不变 大于
【详解】
[1][2]离开手后的实心球斜向上方运动过程中动能转化为重力势能，所以动能减小；从最高点向下运动的过程中重力势能转化为动能；如果不考虑空气阻力，球的机械能总量保持不变。
[3]球在最高点时，仍有向前的速度，所以动能大于零。
4、 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
5、 不变 变小
【详解】
[1]小球从A点运动到B点过程中，质量不变，所处高度不变，故重力势能不变。
[2]从C点到D点过程中，质量不变，所处高度增加，动能转化为重力势能，则速度变小，动能变小。
三、计算题
1、（1）1.08×104N；（2）1.08×105Pa；（3）3200W
【详解】
解：（1）电动观光车的重力
（2）电动观光车静止时对地面的压强
（3）电动观光车正常行驶时牵引力做功的功率
答：（1）电动观光车的重力为1.08×104N；
（2）电动观光车静止时对地面的压强1.08×105Pa；
（3）电动观光车正常行驶时牵引力做功的功率3200W。
2、（1）5×104Pa；（2）100N；（3）250N，200W
【详解】
解：（1）合金块下表面所受水的压强
p=ρ水gh=1.0×103kg/m3×10N/kg×5m=5×104Pa
（2）因为合金块完全浸没水中，所以合金块所受的浮力
F浮=ρ水gV=1×103kg/m3×10N/kg×0.01m3=100N
（3）合金块的质量
m金=ρ合金V金=4×103kg/m3×0.01m3=40kg
合金重力
G金=m金g=40kg×10N/kg=400N
完全露出水面后，人所用拉力
绳子自由端移动的距离
s=2h=2×2m=4m
人的拉力做功
W=Fs=250N×4m=1000J
拉力的功率
答：（1）合金块下表面所受水的压强为5×104Pa；
（2）合金块受到的浮力为100N；
（3）人的拉力为250N，其功率为200W。
3、（1）12m/s；（2）8×105J
【详解】
解：（1）前10s通过的路程为120m，在0～10s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0～10s内汽车发动机的牵引力所做的功是
答：（1）在0～10s内汽车的平均速度为12m/s；
（2）在0～10s内汽车发动机的牵引力所做的功是8×105J。
4、（1）7.3×105Pa；（2）2.92×104W
【详解】
解：（1）由题意可知，汽车总重力G=1.46×104N，每个轮胎与路而的接触而积为5dm2，汽车共有四个轮胎，即总受力面积为
汽车静止时，根据二力平衡，汽车对水平面的压力
则汽车静止时对水平路面的压强为
（2）汽车速度为v=72km/h=20m/s，受到的阻力为其总重量的10%，则受到的阻力
当汽车沿水平路而匀速直线行驶时，根据二力平衡条件可知，牵引力
则牵引力做功的功率为
答：（1）汽车静止时对水平路面的压强大小为7.3×105Pa；
（2）汽车以72km/h的速度沿水平路面匀速直线行驶时，其牵引力做功的功率大小为2.92×104W。
5、（1）80N；（2）200N；（3）80%；（4），(0≤t≤0.4s)
【详解】
解：（1）石料的体积
V=(0.2m)3=0.008m3
石料露出水面前受到的浮力
F浮=ρ水gV排=ρ水gV=1.0×103kg/m3×10N/kg×0.008m3=80N
（2）石料的重力
G=mg=ρgV=2.5×103kg/m3×10N/kg×0.008m3=200N
（3）由图可知，绳子承重段数n=2，不计绳重和摩擦，绳子的拉力
石料露出水面前滑轮组的机械效率
（4）拉出水面后，水面下降的高度
石料上升的实际距离
石料从刚露出水面到完全露出水面的时间
石料经过t秒上升的高度
h1=vt=0.4t
石料的底面积
S石=0.2m×0.2m=0.04m2
水面下降的高度
露出水面的高度
h露=h1+h2=0.4t+0.1t=0.5t
此时排开水的体积
V′排=(L-h露)S石=(0.2-0.5t)×0.04m2=-0.02t+0.008
浮力
F′浮=ρ水gV′排=1×103×10×(0.008-0.02t)=-200t+80
自由端的拉力
自由端的速度
v绳=2v=2×0.4m/s=0.8m/s
电动机功率
综上
(0≤t≤0.4s)
答：（1）石料露出水面前受到的浮力是80N；
（2）石料的重力是200N；
（3）石料露出水面前滑轮组的机械效率是80%；
（4）石料从刚露出水面到完全露出水面所用的时间是0.4s；该过程中电动机的输出功率P（单位：W）与时间t（单位：s）的函数关系式是(0≤t≤0.4s)
四、实验探究
1、 钢球 甲、乙 速度 质量 超速
【详解】
（1）[1]该实验中所探究物体的动能是指钢球的动能，该实验中钢球动能的大小是通过木块被撞距离的远近来反映的，木块被撞得越远，说明钢球对木块做的功越多，钢球的动能就越大，这里采用了转换法。
（2）[2]探究小球的动能与速度的关系时，需要控制小球的质量相同，速度不同，即让质量相同的小球从斜面的不同高度由静止滑下，钢球到达斜面底端时速度不同，故需要对比甲、乙两次实验。
（3）[3][4]换用质量不同的钢球从斜面的相同高度由静止开始滚下，由于高度相同，则到达水平面的速度是相同的，所以目的是控制速度相同，由于质量是不同的，所以探究钢球的动能大小与钢球质量的关系。
（4）[5]选择甲、乙两次实验进行比较，质量相同的钢球到达水平面时的速度不同，可以研究超速带来的危害，一旦发生事故，速度越大，危害越大。
2、 62.5% 大于 动滑轮的重力 物重 通过改变所挂钩码的重力，多次实验来测机械效率。
【详解】
（1）[1][2][3]根据表中数据，，钩码上升的高度为
根据有用功公式可得小红的有用功
由表中可知小红使用的滑轮组自由端拉力，自由端移动的距离
根据总功公式可得小红的总功
因此小红实验组的机械效率为
同理对小明的情况分析根据表中数据，，钩码上升的高度为
根据有用功公式可得小红的有用功
由表中可知小红使用的滑轮组自由端拉力，自由端移动的距离
根据总功公式可得小红的总功
因此小红实验组的机械效率为
故小明测得滑轮组的机械效率大于小红测的机械效率。比较小红和小明所测得的两个滑轮组的机械效率可知小明组实验的动滑轮比小红组的动滑轮的重力明显要小，因此可知应该是动滑轮的重力是影响滑轮组机械效率高低的主要因素。
（2）[4][5]对于同一个滑轮组在拉动不同重力的物体时，机械效率也是不一样的，当滑轮组不变时，所拉重物的重力越大，机械效率越高。验证的方式可以通过改变所挂钩码的重力，多次实验来测机械效率。
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