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九年级物理上册第十一章机械功与机械能重点解析
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、一人造地球卫星沿椭圆轨道运行，我们把卫星运行过程中离地球最近的一点叫近地点，最远的一点叫远地点（如图所示）。已知卫星在运行过程中机械能保持不变，下列说法中错误的是（ ）
A．卫星在远地点的势能最大、动能为零
B．卫星在近地点的动能最大、势能最小
C．卫星从近地点向远地点运动过程中，高度增大、速度减小
D．卫星从远地点向近地点运动过程中，动能增大、势能减小
2、如图甲所示，轻弹簧竖直固定在水平面上，时刻，将一重为G的金属小球从弹簧正上方某一高度处静止释放，小球落到弹簧上压缩弹簧到最低点，然后被弹簧弹起，上升到一定高度后再下落，如此反复，通过安装在弹簧下端的压力传感器，测出这一过程弹簧弹力F随时间t变化的图象如图乙所示，则（ ）
A．时刻小球的动能最大
B．时刻小球的重力势能最大
C．时刻小球的机械能等于时刻小球的机械能
D．从开始下落到第一次到达最低点，小球内能的增加量小于这两个时刻小球机械能的减少量
3、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
4、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
5、牛顿坐在苹果树下深思，一个熟透的苹果掉在地上。关于苹果加速下落的过程，下列分析正确的是（ ）
A．重力势能转化为动能，动能增加
B．动能转化为重力势能，动能减小
C．动能转化为重力势能，重力势能增加
D．无能量的转化，重力势能和动能不变
6、在老旧小区改造中，工人利用滑轮组将重380N的建筑材料提升到楼顶，如图所示。已知工人对绳子的拉力为200N，建筑材料在5s内匀速上升5m，不计绳重及摩擦。此过程中，下列说法正确的是（ ）
A．动滑轮所受重力为10N B．滑轮组所做的有用功为2000J
C．工人所用拉力的功率为380W D．滑轮组的机械效率为95%
7、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
8、体育课上，同学们进行投掷铅球的练习。铅球在空中下落时，铅球的（ ）
A．重力势能变大，速度变小 B．重力势能变小，速度变小
C．重力势能变大，速度变大 D．重力势能变小，速度变大
9、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
10、以相同功率正常匀速行驶的两辆汽车，在相同时间内两车通过的路程之比为2:1，下列说法正确的是（ ）
A．两车所做功之比是2:1
B．两车所做功之比是1:1
C．两车所受牵引力之比是2:1
D．两车速度之比是1:2
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、图甲所示，超超在平地上用水平向右的力推木箱，推力随时间变化的图像如图乙所示，木箱速度随时间变化的图像如图丙所示，3s~6s内木箱所受摩擦力大小为___________N，9s~12s内推力做功的功率大小为___________W。
2、我国设计的“中华月球车”今年登陆月球。如图所示为该车的模型。物体在月球表面附近受到的重力仅为在地球表面附近所受重力的，月球车的质量为120kg，它在月球表面受到的重力为______N（g=10N/kg）。若它在月球表面上方竖直下落4m，则重力对它做的功为______J。
3、如图所示物体重100N，用滑轮组使物体沿水平面以0.2m/s的速度匀速运动10s，所用水平拉力F为20N，若物体水平运动时受到的摩擦力为45N，在运动过程中拉力F所做的功为______J，拉力F的功率为______W，该滑轮组的机械效率为______。
4、如图所示，在整修寺庙的过程中，甲和尚用较大的力将一捆木料匀速提到3米高的庙墙上，乙和尚用较小的力将一篮瓦片匀速提到了8米高的房檐上。根据以上情景，小明和小红就甲、乙两个和尚所做功的多少进行了讨论。
小明的观点是：“甲和尚做功多，因为他用的力大”。
小红的观点是：“乙和尚做的功多，因为他提起的距离大”。
你认为小明的观点______，小红的观点______（选填“正确”或“错误”）；
根据现有条件，______（选填“能”或“不能”）准确比较两个和尚做功的多少。
5、如图所示，小伟玩蹦蹦杆的情景，蹦蹦杆由地面弹起，在空中升高的过程中：小伟的重力势能__________________，小伟的动能________________；在下落后，从杆尖触地到弹簧压缩至最短，弹性势能___________（均选填“增大”、“减小”或“不变”）。
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v-t图象如图所示，在第10s时速度达到20m/s，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f＝4000N，那么在1020s内汽车发动机产生的牵引力所做的功是多少焦耳？
2、滑轮组在建筑中应用广泛，如图所示为建筑工人自制的滑轮组。某工人用此滑轮组在10s内将重为300N的物体匀速提升2m，拉力F＝125N。（不考虑绳重和摩擦）求：
（1）拉力F的功率；
（2）滑轮组的机械效率；
（3）动滑轮的重力。
3、如图所示，工人沿斜面用一定大小的力F把一重为1000N的物体从斜面底部匀速推到顶部（不计物体本身大小），该过程中斜面的效率为80%，已知斜面长L=5m，高h=2m。求：
（1）推力F做的功大小；
（2）物体受到斜面对它的摩擦力大小；
（3）若斜面光滑没有摩擦，请分析推理说明随着斜面倾斜角度的增大，推力F大小的变化情况。（斜面长度一定时，斜面高度增加）
4、用平行于斜面、大小为800N的拉力把质量为100kg的物体沿斜面从A点匀速拉至B点，用时20s，g=10N/kg。求：
（1）物体的重力；
（2）拉力对物体所做的功和功率；
（3）物体的运动速度；
（4）画出此过程物体的s-t图。
5、如图所示是建筑工人利用滑轮组从竖直深井中提取泥土的情形。某次操作中，工人用F=400N的拉力在1min内将总重为900N的泥土匀速提升10m。在这段时间内：
（1）拉力F所做的功是多少？
（2）拉力F做功的功率是多少？
（3）滑轮组的机械效率是多少？
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、测量如图所示滑轮组的机械效率，部分实验数据如下表。
实验次数
钩码重力
钩码上升高度
拉力
绳端移动距离
机械效率
1
1.0
5
15
2
1.5
5
0.8
15
3
2.0
5
1.0
15
4
2.0
10
1.0
30
(1)实验过程中，应缓慢拉动弹簧测力计，使钩码竖直向上做__运动。第1次实验时，弹簧测力计示数如图所示，为__N。
(2)第2次实验时所做的有用功为__J，滑轮组的机械效率是__。
(3)分析1、2、3次实验的数据可知，使用同一滑轮组提升重物时，重物重力越__（选填“大”或“小” ，滑轮组的机械效率越高；分析3、4次实验的数据可知，滑轮组的机械效率与钩码上升的高度__（选填“有关“或“无关” 。
(4)结合生产生活实际，用滑轮组提升重物时，下列选项中也可提高机械效率的是__。
A．增大绳重
B．减轻动滑轮重
C．加快物体提升的速度
-参考答案-
一、单选题
1、A
【详解】
A．卫星在远地点时，高度最大，故重力势能越大，动能转化为重力势能，此时的动能最小，但由于卫星继续运动，说明有速度，动能不为零，故A错误，A符合题意；
B．卫星在近地点的高度最小，势能最小，将重力势能转化为动能，动能最大，故B正确，B不符合题意；
C．卫星从近地点向远地点运动过程中，高度增大，重力势能变大，动能转化为重力势能，速度减小，故C正确，C不符合题意；
D．卫星从远地点向近地点运动过程中，高度减小，重力势能减小，重力势能转化为动能，动能变大，故D正确，D不符合题意。
故选A。
2、D
【详解】
AB．t1时刻小球刚与弹簧接触，与弹簧接触后，开始一段时间内弹力小于重力，则小球仍然向下做加速运动，其动能变大，刚释放时高度最高，重力势能最大，故AB不符合题意；
C．时刻弹簧具有弹性势能，时刻弹簧没有弹簧弹性势能，所以小球机械能变小，故C不符合题意；
D．从开始下落到第一次到达最低点，这两个时刻小球机械能的减少量等于弹簧弹性势能增加量和小球内能增加量，故小球内能的增加量小于这两个时刻小球机械能的减少量，故D符合题意。
故选D。
3、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。
4、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。
5、A
【详解】
苹果从树上落下过程中，质量不变，速度变大，故动能增加，同时其高度降低，故重力势能减小，故A正确，BCD错误。
故选A。
6、D
【详解】
B．建筑材料上升的高度h=5m，所以有用功为
故B错误；
C．由图可知，绳子股数n=2，绳端移动的距离为
s=2h=2×5m=10m
工人所用拉力的功为
拉力的功率为
故C错误；
A．不计绳重及摩擦，所做的额外功为
动滑轮所受重力为
故A错误；
D．滑轮组的机械效率为
故D正确。
故选D。
7、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。
8、D
【详解】
铅球在空中下落时，其高度降低、速度不断增大，所以它的重力势能减小，动能增大，重力势能不断向动能转化。
故选D。
9、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。
10、B
【详解】
AB．两车功率相同，根据可知，在相等的时间内做的功相等，即两车所做的功之比为1:1，故A错误，B正确；
C．由W＝Fs可得，两车所受牵引力之比为
故C错误；
D．由可得
故D错误。
故选B。
二、填空题
1、 6 6
【详解】
[1]由图丙所示，9s~12s内木箱做匀速直线，此时推力与木箱所受摩擦力是一对平衡力。由图乙知，9s~12s内木箱所受推力6N，所以木箱所受摩擦力大小为6N。3s~6s内木箱做加速运动，压力和接触面的粗糙程度不变，所受摩擦力大小不变，3s~6s内木箱所受摩擦力是6N。
[2]9s~12s内木箱的速度为1m/s，推力做功的功率大小为
2、 200 800
【详解】
[1]月球车在地球上受到的重力为
月球车在月球表面受到的重力为
[2]若它在月球表面上方竖直下落4m，则重力对它做的功为
3、 120 12 75%
【详解】
[1][2]物体移动的距离为
s1=vt=0.2m/s×10s=2m
由图可知，动滑轮上有三股绳，则绳子自由端移动的距离为
s2=3s1=3×2m=6m
则F所做的功为
W=Fs2=20N×6m=120J
功率为
[3]根据题意可得，有用功为
W有=fs1=45N×2m=90J
机械效率为
4、 错误 错误 不能
【详解】
[1][2]小明和小红的观点都是错误的，根据W=Fs，只明确一个物理量，无法比较做功的大小。
[3]仅知道物体移动的距离，不知道对物体施加力的大小，不能准确比较两个和尚做功的多少。
5、 增大 减小 增大
【详解】
[1] 蹦蹦杆由地面弹起，在空中升高的过程中，小伟的质量不变，高度增大，其重力势能增大。
[2]同时速度减小，其动能减小。
[3]在下落后，从杆尖触地到弹簧压缩至最短，弹簧的形变变大，则弹簧的弹性势能增大。
三、计算题
1、（1）12m/s；（2）8×105 J
【详解】
解：（1）根据题意知，汽车在10s内通过的路程是120m，所以，由知道，在0～10 s内汽车的平均速度
（2）由图象知道，10～20 s内汽车做匀速直线运动，速度是v′＝20 m/s，所以，在10～20 s内汽车通过的路程
s ′ ＝v ′ t ′ ＝20 m/s×(20s －10s) ＝200 m
由平衡条件知道，此时汽车受到的牵引力等于阻力，即
F ＝f ＝4000N
所以，在10～20 s内牵引力所做的功
W=Fs′＝4000N × 200m ＝8×105J
答：（1）在0～10s内汽车的平均速度是12m/s；
（2）在10～20s内汽车发动机产生的牵引力所做的功是8×105J。
2、（1）75w；（2）80%；（3）75N
【详解】
解：（1）由图可知承担物体绳子的段数n=3，绳子自由端移动的距离
s=nh=3×2m=6m
拉力做的总功
W总=Fs=125N×6m=750J
则拉力做功的功率
（2）滑轮组的机械效率
（3）不考虑绳重和摩擦时
所以动滑轮的重力
G动=nF-G=3×125N-300N=75N
所以动滑轮的重力75N。
答：（1）拉力F的功率为75N；
（2）滑轮组的机械效率为80%；
（3）动滑轮的重力为75N。
3、（1）2500J；（2）100N；（3）推力F变大
【详解】
解：（1）有用功为
由可得，推力F做的功为
（2）摩擦力所做的功为
由可得，摩擦力为
（3）若斜面光滑，则由可知，摩擦力所做的功为，所以，即
所以
故当斜面倾斜角度增大时，会增大，所以推力F也会变大。
答：（1）推力F做的功大小为2500J；
（2）物体受到斜面对它的摩擦力大小为100N；
（3）若斜面光滑没有摩擦，随着斜面倾斜角度的增大，推力F变大。
4、（1）1000N；（2）8000J；400W；（3）0.5m/s；（4）
【详解】
解：（1）物体的重力
G=mg=100kg×10N/kg=1000N
（2）拉力对物体所做的功
W=Fs=800N×10m=8000J
拉力对物体所做的功率
（3）物体的运动速度
（4）物体做匀速直线运动，图像如下：
答：（1）物体的重力为1000N；
（2）拉力对物体所做的功为8000J，功率为400W；
（3）物体的运动速度为0.5m/s；
（4）
5、（1）12000J；（2）200W；（3）75%
【详解】
解：（1）由图可知n=3，绳子自由端移动的距离为
s=nh=3×10m=30m
拉力做的总功为
W总=Fs=400N×30m=12000J
（2）拉力做功的功率为
（3）有用功为
W有=Gh=900N×10m=9000J
滑轮组的机械效率为
答：（1）拉力F所做的功是12000J；
（2）拉力F做功的功率是200W；
（3）滑轮组的机械效率是75%。
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、 匀速 0.6 0.075 大 无关 B
【详解】
(1)[1]实验过程中，应缓慢拉动弹簧测力计，使钩码竖直向上做匀速运动。
[2]测力计分度值为，第1次实验时，弹簧测力计示数如图所示，为。
(2)[3][4]第2次实验时所做的有用功
第2次做的总功
滑轮组的机械效率是
(3)[5]分析1、2、3次实验的数据可知，使用同一滑轮组提升重物时，重物重力越，滑轮组的机械效率越高。
[6] 分析3、4次实验的数据可知，滑轮组的机械效率与钩码上升的高度无关。
(4)[7]各选项的分析如下：
A．增大绳重，增大了额外功，有用功与总功的比值变小，机械效率变小，故A不符合题意；
B．减轻动滑轮重，减小了额外功，有用功与总功的比值变大，机械效率大，故B符合题意；
C．由(3)知，滑轮组的机械效率与钩码上升的高度无关，根据，机械效率与物体提升的速度无关，故C不符合题意。
故选B。
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