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九年级物理上册第十一章机械功与机械能同步练习
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、北京冬奥会引入的AI评分系统，能逐帧抓取运动员从起跳到落地之间的空中姿态，将运动员的精彩表现在最短时间内真切地呈现给观众，为裁判评分提供可视依据。如图所示，某次比赛系统呈现运动员上升（ab）及下落（bc）瞬间，下列说法中正确的是（ ）
A．运动员在ab段重力势能增大，动能减小
B．运动员在ab段重力势能减小，动能增大
C．运动员在bc段重力势能减小，动能减小
D．运动员在bc段重力势能增大，动能增大
2、物块在水平拉力F（大小未知）的作用下，在水平直线轨道上运动（如图），其中AB=CD=10m。已知物块在AB段和CD段分别以2m/s和5m/s的速度匀速运动，且在AB段、CD段所受摩擦阻力分别为1N和2N，则以下判断正确的是（ ）
A．该物块在CD段的惯性比AB段大
B．该物块通过AB段和CD段所用的时间之比为2∶5
C．拉力F在AB段所做的功为20J
D．拉力F在CD段做功的功率为10W
3、2022年2月15日，中国选手苏翊鸣夺得北京2022年东奥会单板滑雪男子大跳台冠军，实现了中国单板滑雪在东奥会上金牌“零的突破”。如图，苏翊鸣在助滑区从起点A由静止开始加速下滑到最低点的过程中，他的（ ）
A．重力势能增大，动能减小 B．重力势能减小，动能增大
C．重力势能减小，动能减小 D．重力势能增大，动能增大
4、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
5、下面关于功、功率、机械效率说法正确的是（ ）
A．功率大的机械做功一定快
B．功率大的机械做功一定多
C．机械做功少，机械效率一定低
D．做有用功多的机械，机械效率一定高
6、如图所示，摆球由A点静止释放，经过最低点O到达B点，A、B两点等高。关于摆球，下列说法中正确的是（ ）
A．从A点到B点的过程中机械能守恒
B．在B点时处于平衡状态
C．在O点时重力势能最大
D．从A点到O点动能转化为重力势能
7、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
8、如图，用40N的拉力，在10s内将重100N的物体匀速提升3m，则该滑轮组（ ）
A．绳端移动的距离为6m B．有用功为120J
C．拉力做功的功率为36W D．机械效率为80%
9、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
10、如图，轻质弹簧竖直放置，下端固定于地面，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，则小球（ ）
A．运动至最高点时，速度为0m/s，所以受平衡力作用
B．被释放瞬间，所受重力大于弹簧弹力
C．从A点向上运动O点的过程中，速度一直增大
D．从A点向上运动O点的过程中，速度先增大后减小
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、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”）
2、如图所示，物体在拉力F的作用下匀速上升，重物G重20N，滑轮重10N，重物G上升2m，拉力F做功为_______J（忽略绳重及摩擦）。
3、2020年9月19日，有“亚洲翼装飞行第一人”之称的张树鹏，在天津泰达航母主题公园精准降落在“基辅号”航母甲板的跳靶上，完成了全球首次航母翼装飞行。当其从直升机上一跃而下时，重力势能逐渐______；打开降落伞后匀速下降时，其动能______；在整个下降过程中，张树鹏的机械能______（均选填“增大”“减小”或“不变”）。
4、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”）。
5、学校的旗杆顶端都装有一个滑轮，升国旗时，升旗手向下缓缓拉动绳索，国旗就缓缓上升，这个滑轮的作用是_______；某校旗杆高12m，国旗重约1kg，要在唱一遍国歌的时间（约40秒）恰好将国旗从地面升到顶端，升旗手做有用功的功率约为_______W。
三、计算题（5小题，每小题8分，共计40分）
1、在某建筑工地有一块质量为43.2kg的长方体重物，竖立在水平地面上（如图甲所示），高1.6m，底面边长均为1.2m，（重物重心在几何中心位置，g取10N/kg）求：
（1）重物所受重力的大小；
（2）欲将重物沿着一条底边向右推倒，我们可将图甲简化为图乙所示的杠杆，请在图乙中画出最小推力的示意图，并求出最小推力的大小；
（3）用力将重物推到图丙虚线位置的过程中，克服重物重力做功为多少？
2、如图所示，盛有12kg水的水桶放置于水平地面上，水桶的质量忽略不计，水桶与地面的接触面积为300cm2。小明同学用图示滑轮组在6s内将这桶水匀速提升2m，所用拉力为50N（g＝10N/kg）。求：
（1）水桶对地面的压强；
（2）小明做的有用功；
（3）小明所用拉力的功率。
3、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。（）
4、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
4×250cm2
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2×103N，求观光车匀速行驶5×103m过程中，牵引力所做的功和功率？
5、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？
四、实验探究（2小题，每小题10分，共计20分）
1、如图是小明探究”动能大小与哪些因素有关”的实验装置。在探究小车速度对其动能的影响时，应保持小车________不变，使小车多次从________（选填“相同”或“不同”）高度下滑进行实验。小明两次实验操作，第一次木块被撞得近，木块受到的摩擦力为f1；第二次木块被撞得远，木块受到的摩擦力为f2，则f1________f2（选填“>”“=”或“<”）。
2、如图所示，摆线的长度L相同，小球A、B的质量mA＜mB，悬线与竖直方向之间的夹角θ1＜θ2。
（1）图甲、乙中，同时由静止释放A、B两球，观察到它们并排摆动且始终相对静止，同时到达竖直位置，这表明两小球在摆动过程中任一时刻速度大小与小球的 ______无关；
（2）小强设计用如图所示装置探究“物体的动能大小与哪些因素有关”。小球按图示位置由静止释放，当小球摆动到竖直位置时，恰好与静止在水平面上的木块C发生碰撞，木块都会在水平面上滑行一定距离后停止，本实验中通过比较 ______反映小球撞击木块C前的动能大小，这种研究方法叫 ______（选填“控制变量法”或“转换法”）；
（3）根据乙、丙所示的探究过程，他观察到图丙中木块C撞得更远，可得出结论：小球的动能大小与 ______有关（选填“速度”、“高度”或“质量”）；
（4）若水平面绝对光滑且足够长，木块C被撞击后，它将做 ______直线运动（选填“减速”、“匀速”或”“加速”）；
（5）在探究小球动能与质量的关系时，有同学提议可以在水平面桌面上将同一根弹簧压缩相同的程度，分别弹出质量不同的小球去撞击木块，撞击木块时小球的动能 ______（选填“相等”或“不相等”），该方案 ______（选填“正确”或“错误”）。
-参考答案-
一、单选题
1、A
【详解】
AB．由图可知，运动员在ab段上升时，高度变大，速度减小，说明运动员重力势能增大，动能减小，故A正确，B错误。
CD．运动员在bc段下落时，高度变小，速度变大，明运动员重力势能减小，动能增大，故CD错误。
故选A。
2、D
【详解】
A．惯性的大小只与质量有关，与速度大小无关，故A错误；
B．由题知，物块在AB段和CD段的速度之比为2∶5，AB和CD距离相等，则该物块通过AB段和CD段所用的时间之比为5∶2，故B错误；
C．物块在AB段匀速运动，拉力等于摩擦阻力，拉力F在AB段所做的功
W=FABsAB=fABsAB=1N10m=10J
故C错误；
D．物块在CD段匀速运动，拉力等于摩擦阻力，拉力F在CD段做功的功率
P=FCDvCD=fCDvCD=2N5m/s=10W
故D正确。
故选D。
3、B
【详解】
苏翊鸣在助滑区从起点A由静止开始加速下滑到最低点的过程中，质量不变，高度减小，重力势能减小，速度增大，动能增大，故B符合题意，ACD不符合题意。
故选B。
4、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。
5、A
【详解】
AB．功率是单位时间内做的功，表示的是做功的快慢；机械效率是有用功与总功的比值。所以，功率大的机械，做功快，但不一定多，故A正确，B错误；
C．机械做功少，做功不一定慢，与机械效率无关，故C错误；
D．由知道，有用功多，机械效率的大小还要看总功的大小，故D错误。
故选A。
6、A
【详解】
A．因为A、B两点等高，可知小球在摆动过程中机械能没有损耗，即机械能守恒，故A正确；
B．小球摆到B点时，受到非平衡力的作用，处于非平衡状态，故B错误；
C．在O点时为最低点，高度最低，而质量不变，所以在O点时重力势能最小，故C错误；
D．小球从A点到O点的过程中，质量不变，高度减小，速度增大，是将重力势能转化为动能，故D错误。
故选A。
7、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。
8、C
【详解】
A．将物体匀速提升3m，则绳端移动的距离为
故A不符合题意；
B．有用功为
故B不符合题意；
C．拉力做的功为总功，总功为
拉力做功的功率为
故C符合题意；
D．滑轮组的机械效率为
故D不符合题意。
故选C。
9、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。
10、D
【详解】
A．不计空气阻力，小球在最高点时只受重力作用，不是平衡状态，故A不符合题意；
B．小球被释放后沿竖直方向加速向上运动，故释放瞬间，所受重力小于弹簧弹力。故B不符合题意；
CD．不计空气阻力，小球在从A点向上运动到O点的过程中，受到两个力的作用，一个是竖直向下的重力，一个是竖直向上的弹力，开始向上运动时，弹力大于重力，小球所受合力方向向上，速度不断增大；当弹力小于重力时，其所受合力方向向下，速度不断变小。当离开O点后，小球只受重力作用，力的方向与小球运动方向相反，速度继续减小。故其速度先增大后减小，故D符合题意；C不符合题意。
故选D。
二、填空题
1、 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。
2、50
【详解】
由图可知，动滑轮受自身重力，两股绳子的拉力和竖直向上的拉力F的作用，由于物体匀速上升，因此拉力F的大小为
F=2G+G动=2×20N+10N=50N
物体上升2m，滑轮上升1m，拉力做的功为
W=Fs=50N×1m=50J
3、 减小 不变 减小
【详解】
[1]当其从直升机上一跃而下时，高度减小，质量不变，则重力势能逐渐减小。
[2]打开降落伞后匀速运动时，其速度不变，质量不变，则动能不变。
[3]在整个下降过程中，张树鹏需要克服空气阻力做功，机械能转化为内能，则机械能减小。
4、 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。
5、 改变力的方向 3
【详解】
[1]旗杆顶部滑轮的轴是固定的，所以该滑轮为定滑轮；升旗时，向下拉绳子，国旗就向上运动，所以滑轮作用是改变力的方向。
[2]不计摩擦和绳重，国旗顶端是一个定滑轮，故升旗手的拉力为
人升旗做的功为
升旗的功率约为
三、计算题
1、（1）432N；（2）；129.6N；（3）86.4J
【详解】
解：（1）重物的重力
（2）在阻力与阻力臂一定的情况下，动力臂越大，动力越小，由图示可知，使物体向右翻转时，物体右下端与地面的接触点C是支点，AC是最大动力臂，当推力作用在A点时，推力最小，如图所示：
将重物看做以C为支点的杠杆，当力臂最长即为斜边长时，推力最小，推力F的力臂
重力G的力臂为底边的一半
根据杠杆的平衡条件可得，则最小推力
（3）如图所示
推倒重物过程中，重物重心上升的高度
所以克服重力做的功
答：（1）重物所受重力的大小是432N；
（2）如上图所示，最小推力的大小是129.6N；
（3）用力将重物推到图丙虚线位置的过程中，克服重物重力做功为86.4J。
2、（1）4000Pa；（2）240J；（5）50W
【详解】
解：（1）水桶的质量忽略不计，水的重力
水桶对地面的压力
水桶对地面的压强
(2)小明做的有用功
（3）从图中可知n=3，绳子自由端移动的距离
拉力做的功
拉力做功的功率:
答：（1）水桶对地面的压强为4000Pa；
（2）小明做的有用功为240J；
（3）小明所用拉力的功率为50W。
3、（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。
4、（1）1.9×105Pa；（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=12×60kg+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=1900kg×10N/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=2×103N
观光车匀速行驶5×103m过程中，牵引力所做的功是
W=F牵s=2×103N×5×103m=107J
观光车匀速行驶5×103m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1.9×105Pa；
（2）牵引力所做的功是107J，功率是25000W。
5、（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。
四、实验探究
1、 质量 不同 =
【详解】
[1][2]物体的动能大小与物体的质量和速度大小有关，研究动能与其中一个因素的关系时，要控制另外一个因素不变。在探究小车速度对其动能的影响时，应保持小车质量不变，只改变速度大小。因小车下滑到水平面的速度大小取决于小车从斜面自由下滑的高度，故要使小车多次从斜面不同高度下滑进行实验。
[3]影响滑动摩擦力大小的因素为压力大小和接触面的粗糙程度。小明两次实验操作中因木块对水平面的压力大小和接触面的粗糙程度不变，故两次实验中木块受到的摩擦力大小相同。
2、 质量 木块移动的距离 转换法 速度 匀速 相同 错误
【详解】
（1）[1]图甲、乙中，小球A、B的质量不同，但从相同的高度同时由静止释放，它们并排摆动且始终相对静止，同时到达竖直位置，说明两个小球在任一时刻速度相同，这表明两小球在摆动过程中任一时刻速度大小与小球的质量无关。
（2）[2][3]小球与木块碰撞，小球动能越大，对木块做的功越多，木块移动的距离越大，所以通过比较木块移动的距离可以比较小球撞击木块C前的动能大小；通过木块移动的距离比较小球动能的大小，这种研究方法叫转换法。
（3）[4]因为θ1＜θ2，所以图丙中小球比图乙中小球释放时的高度更高，小球摆动到竖直位置时的速度更大，把木块撞得更远，说明小球的动能大小与速度有关。
（4）[5]若水平面绝对光滑，木块在水平方向不受外力作用，根据牛顿第一定律可知，木块C被撞击后，它将做匀速直线运动。
（5）[6][7]将同一根弹簧压缩相同的程度，弹簧具有相同的弹性势能，弹出小球，弹簧的弹性势能转化为小球的动能，那么不同质量的小球获得的动能也相等；因为动能大小与质量和速度有关，不同质量的小球的动能相同，小球的速度也不同，这里有两个变量，所以该方案是错误的。
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