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、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、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
3、如图，用大小相等的拉力F，分别沿竖直方向和水平方向拉物体，物体的运动方向始终和拉力方向保持一致。已知运动时间tab>tcd，运动距离sab=scd，比较（a）（b）两种情况下拉力所做的功和功率（ ）
A．ab段做的功较多
B．ab段和cd段做的功一样多
C．ab段功率较大
D．ab段和cd段功率一样大
4、小明将一箱书搬上三楼，先后采用了两种方法：一是一次把所有的书搬上三楼；二是分两次把所有的书搬上三楼．假设他上楼的速度相同，则这两种方法中
A．第一种所做的总功多一些 B．第二种对书做的功多一些
C．第一种搬书的功率大一些 D．第二种搬书的效率大一些
5、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
6、一架飞机在高空中水平匀速飞行，向灾区投放救灾物资．该飞机在此过程中
A．动能不变 B．动能减小
C．重力势能不变 D．重力势能增大
7、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
8、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
9、2022 年 2 月 8 日，中国美少女谷爱凌在北京冬奥会自由式滑雪女子大跳台决赛中获得金牌。如图所示是她在此次比赛中的场景，她在雪地上加速下滑的过程中（ ）
A．重力势能不变 B．动能减小
C．重力对她做了功 D．支持力对她做了功
10、由于热胀冷缩，户外的导线在夏天会变得松弛，冬天又拉得很紧。某些地方用如图所示的滑轮组来控制导线的松紧程度。某次导线对滑轮N的拉力为F，配重水泥块（重为G）被匀速拉升的高度为h（不考虑滑轮自重，绳重和绳与滑轮之间的摩擦）。下列说法中正确的是（ ）
A．M是动滑轮
B．拉力F=2G
C．拉力F做的功为3Fh
D．拉力F移动的速度与配重G上升的速度相同
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、如图所示滑轮组提升重物（不计绳重和摩擦），重600N的物体在10s内匀速上升1m。已知拉绳子的力F为400N，则在这一过程中做的有用功______J，滑轮组的机械效率是______，拉力的功率为______W。若利用该装置提升重为1000N的物体，则该滑轮组机械效率将______（选填“变大”“变小”或“不变”）。
2、在体育考试中，小明投出的实心球在空中的运动轨迹如图所示。在投掷的过程中，小明______（选填“有”或“没有”）对实心球做功，实心球在最高点时______（选填“具有”或“不具有”）动能。球从最高点到落地点的过程中，忽略空气阻力，球的机械能______（选填“增大”“减小”或“不变”）。
3、立定跳远是河南省中考体育项目之一。如图甲所示，是小宇进行立定跳远测试时的情景，若小宇的体重为50kg，每只脚与地面的接触面积为，他从起跳到最高点的过程中，用时0.5s，立定跳远时的相关数据如图乙所示（图中虚线表示小宇的运动轨迹，A、O、B表示重心的位置，，，）。求：
（1）小宇起跳后仍能继续向前运动，是因为他具有__________，地球自西向东自转，他向西跳远_________（选填“能”或“不能”）跳的更远，在腾空跳到最高点位置时，是否处于平衡状态？__________（选填“是”或“否”）；
（2）小宇双脚站立时对水平地面的压强__________；
（3）小宇克服重力做功的功率__________。
4、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。
5、如图所示，现在很多地方设有轮椅专用通道，为残疾人通行提供方便。它实际上就是简单机械中的 ______（选填“杠杆”、“滑轮”或“斜面”）；属于 ______（选填“省力”、“费力”或“省功”）机械。
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？
2、如图，李明用20N的力F拉动绳子，使重500N的物体A在水平面上做匀速直线运动。已知物体A所受水平面的摩擦力为其重力的0.1倍，经过20s绳端移动的距离为150cm。求：
（1）拉力F做功的功率；
（2）滑轮组的机械效率。（百分号前保留一位小数）
3、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。
4、如题图甲所示，是正在工作的无人机，它的部分参数如表所示（g取10N/kg）。求：
（1）无人机满载静止在水平地面上时对地面的压强；
（2）若该无人机以最大水平速度匀速直线飞行时受到的阻力为5N，其飞行3min过程中克服阻力做的功。
机身质量/kg
2
“四脚”着地的总面积/cm2
50
最大有效载荷/kg
0.5
最大水平速度/（m/s）
5
5、如图所示是世界上第一艘飞艇，它是由法国工程师吉法尔于1852年制造的。这艘飞艇的气囊充满氢气后，长44m，直径11.9m，体积2100m3，形状像一个巨大的橄榄。这年的9月24日，吉法尔乘坐该长艇从巴黎的马戏场出发，用一台2.2kW的蒸汽机带动螺旋桨，以8km/h的速度，飞行了28km。
（1）飞艇的气囊形状像一个橄榄，在前进过程中可以减小______；
（2）充满氢气后气囊受到的浮力是多少?（空气密度取1.29kg/m3）( )
（3）这次飞行，飞行所需时间、蒸汽机做的功及飞行时受到的平均阻力各为多少? ( )
四、实验探究（2小题，每小题10分，共计20分）
1、2021年1月1日，我国《民法典》正式实施，其规定了高空抛物的法律责任，新增了“建筑物使用人在赔偿后可追偿”的条款，并明确了物管机构需履行防范义务。 “创新”小组的同学们猜想高空坠物的破坏力可能与物体的质量、体积、下落的高度有关。他们利用细沙、直径不同的小球、刻度尺进行模拟实验。实验数据记录如下表
实验
序号
质量
m/g
体积
V/cm3
下落高度
h/cm
沙坑的深度
d/mm
1
20
7.5
50
2.6
2
20
7.5
60
3.5
3
20
7.5
70
5.0
4
20
2.5
70
11.3
5
20
1.8
70
12.4
6
60
7.5
70
14.6
7
85
7.5
70
15.9
（1）实验中，高空坠物的破坏力是通过______反应出来的。
（2）请任选三组实验数据______（填实验序号），得出对应的实验结论______。（写出一种即可）
2、小明想利用如图所示的实验装置（斜面、木块、不同质量的小钢球）“研究动能的大小与哪些因素有关”，请你帮助他完成如下实验方案：
（1）小球进入水平面时的动能是由 _____转化来的，实验时通过 _____来比较动能大小；
（2）第一次实验的情景如图甲所示，在进行第二次实验前，应先将撞出的木块 _____ ；
（3）实验中小明进行了如图中4步操作，由甲、乙两图可探究动能的大小与物体的 _____有关 ；
（4）由 _____三图可初步判断，在质量和速度这两个因素中，对物体动能影响较大的是速度。
-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、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。
3、B
【详解】
AB．根据可知，拉力相同，在力的方向上移动的距离相同，故ab段和cd段做的功一样多，故A不符合题意；B符合题意；
CD．可知，ab段和cd段做的功一样多，运动时间tab>tcd，故ab段功率较小，故CD不符合题意。
故选B。
4、C
【详解】
AB．这箱书的重力一定，楼的高度前后不变，由W=Gh可知，两次对书所做的有用功相等；
第一种所做的额外功为克服人的重力做的功，而第二种所做的额外功是两次克服人的重力做的功，因此第二种所做的额外功大于第一种所做的额外功，故第二种所做的总功大于第一种所做的总功，故AB不符合题意；
C．因上楼的速度相同，第二种需要上楼二次，所以第二种所用时间长;两次搬书对书做的功相同，由P=可知P1>P2，故C符合题意；
D．由η=×100%可知，η1>η2，故D不符合题意．
5、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。
6、B
【详解】
一架飞机在高空中水平匀速飞行，高度不变．速度不变，向灾区投放救灾物资时，飞机的质量减小，所以飞机的动能和重力势能都减小，故B正确，ACD错误．
7、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。
8、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。
9、C
【详解】
A．雪地上加速下滑的过程中，高度降低，故重力势能减小，故A不符合题意；
B．加速下滑，速度变大，动能变大，故B不符合题意；
C．她受到了重力，且在竖直方向上移动了距离，故重力对她做了功，故C符合题意；
D．支持力的方向与运动的方向垂直，故支持力不做功，故D不符合题意。
故选C。
10、B
【详解】
A．在拉力F的作用下，N会随着拉力一起移动，M不动，所以M是定滑轮，N是动滑轮，故A错误；
B．由于N是动滑轮，且n=2，不考虑滑轮自重，绳重和绳与滑轮之间的摩擦，拉力为
F=2G
故B正确；
C．拉力F做的功为
故C错误；
D．配重G上升的速度是拉力F移动的速度的2倍，故D错误。
故选B。
二、填空题
1、 600 75% 80 变大
【详解】
[1]这一过程中做的有用功
W有=Gh=600N×1m=600J
[2]由图可知，n=2，则绳端移动的距离
s=nh=2×1m=2m
拉力做的总功
W总=Fs=400N×2m=800J
滑轮组的机械效率
[3]拉力的功率
[4]不计绳重和摩擦，则滑轮组的机械效率为
用该装置提升重为1000N的物体，则提升物体的重力增大，动滑轮重不变，由上式可知，滑轮组的机械效率将变大。
2、 有 具有 不变
【详解】
[1]在投掷过程中，实心球在力的方向上有位移，所以小明对实心球做了功。
[2]实心球在最高点时，有向右的速度，所以实心球有动能。
[3]从最高点到落地点的过程中，质量不变，速度增大，高度降低，所以动能增加，重力势能减小，重力势能转化为动能，由于不计空气阻力，机械能是守恒的，即实心球的机械能保持不变。
3、 惯性 不能 否
【详解】
（1）[1]小宇起跳后仍能继续向前运动，是因为他具有保持原来运动状态的性质，即惯性。
[2]地球自西向东自转，他向西跳远不能跳的更远，因为小宇有随地球一起向东运动的惯性，他无论向哪个方向跳，都不会因为地球的转动跳的更远。
[3]在腾空跳到最高点位置时，小宇只受重力作用，小宇不是处于平衡状态。
（2）[4]小宇双脚站立时对水平地面的压强
（3）[5] 由图可知CD=AD,小宇重心升高的高度
小宇克服重力做功的功率
4、 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
5、 斜面 省力
【详解】
[1]轮椅专用通道是一条与水平面成一定角度的倾斜平面，这样的倾斜平面利用的就是斜面，可以省力。
[2]根据功的原理可知，使用斜面时要费距离，但同时省了力，故斜面属于省力机械。
三、计算题
1、（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。
2、（1）1.5W；（2）83.3%
【详解】
解：（1）20s内拉力F所做的功为
拉力F做功的功率
（2）由图可知，n=3，物体A移动的距离
物体A受到的摩擦力为
有用功
滑轮组的机械效率为
答：（1）拉力F做功的功率为1.5W；
（2）滑轮组的机械效率为83.3%。
3、（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。
4、（1）5000Pa；（2）4500J
【详解】
解：（1）无人机满载静止在水平地面上时对地面的压力
F=G=mg=(m1+m2)g=(2kg+0.5kg)×10N/kg=25N
对地面的压强
（2）飞行3min的路程
s=vt=5m/s×3×60s=900m
克服阻力做功
W=fs=5N×900m=4500J
答：（1）无人机满载静止在水平地面上时对地面的压强是5000Pa；
（2）若该无人机以最大水平速度匀速直线飞行时受到的阻力为5N，其飞行3min过程中克服阻力做的功是4500J。
5、 空气阻力 27090N 3.5h，2.772×107J，990N
【详解】
解：（1）飞艇的气囊形状像一个橄榄，可以减小迎风面积，从而减小前进过程中受到的空气阻力。
（2）充满氢气后气囊受到空气的浮力是
F浮=ρ空气gV排=ρ空气gV=1.29kg/m3×10N/kg×2100m3=27090N
（3）这次飞行，飞行所需时间为
t=3.5h=1.26×104s
蒸汽机做的功为
W=Pt=2.2×103W×1.26×104s=2.772×107J
飞行时受到的平均阻力为
f=F=990N
答：（1）飞艇的气囊形状像一个橄榄，在前进过程中可以减小空气阻力；
（2）充满氢气后气囊受到的浮力是27090N；
（3）这次飞行，飞行所需时间为3.5h，蒸汽机做的功为2.772×107J，飞行时受到的平均阻力为990N。
四、实验探究
1、 沙坑的深度 1、2、3 在物体的质量、体积一定时，下落高度越高，高空坠物的破坏力越大
【详解】
（1）[2]实验时，使用转化法，通过沙坑的深度反应高空坠物的破坏力。
（2）[2][3]通过观察1、2、3三组实验数据，小球质量相同，体积相同，下落高度越高，沙坑的深度越深，故可以得到结论：在物体的质量、体积一定时，下落高度越高，高空坠物的破坏力越大。
2、 重力势能 木块被推动的距离大小 恢复到原位置 质量 甲、乙、丁
【详解】
（1）[1]由图知，同一小钢球分别从同一斜面不同高度由静止滑下，小钢球的质量不变，高度变小，重力势能减小，速度变大，动能变大，重力势能转化为动能。
[2]根据转换法可知，实验中通过小钢球推动木块移动的距离来反映动能的大小。
（2）[3]在实验的过程中，通过木块滑动的距离来判定动能的大小，故重新实验时，应把木块恢复到原位置。
（3）[4]由图可知，甲、乙中小钢球的高度相同，质量不同，推动木块移动的距离不同，所以探究的是动能与质量的关系。
（4）[5]由甲、丁可知质量不变时，速度变为原来的2倍，木块移动的距离要大于乙图中木块移动的距离，这说明丁中物体的动能大，即速度对动能的影响大，故由甲、乙、丁三图可初步判断，在质量和速度这两个因素中，对物体动能影响较大的是速度。
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