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试
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、如图所示，勤劳的工人借用滑轮匀速提升重物，这样做（ ）
A．省力，同时可以省功
B．省力，但降低了做功效率
C．既省力，也改变施力的方向
D．既不省力，也不改变施力的方向
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、2022年2月，我国成功举办了第24届冬奥会。图甲是2022年北京冬奥会会徽：它以汉字冬为灵感来源，运用中国书法艺术形态来展现出滑雪运动员的英姿。图乙是中国滑雪运动员谷爱凌在U形场地比赛的图片，关于比赛过程中的能量变化，其中叙述正确的是（ ）
A．谷爱凌在U形场地滑行向上冲击到最高点时，动能将达到最大
B．谷爱凌从U形场地空中的高点开始下落过程中机械能逐渐增大
C．谷爱凌在U形场地出发点加速下滑的过程中动能越来越小
D．谷爱凌从U形场地出发点加速下滑的过程中重力势能越来越小
4、将皮球从离地某一高度水平抛出，球落地后又弹起，它的频闪照片如图甲所示，下列说法正确的是（ ）
A．皮球落地后又弹起，在此过程中只发生了动能和势能的相互转化
B．如图乙所示，能反映皮球动能E随时间t变化的关系
C．若将皮球表面涂黑，则会在地面上A、B两点留下两个大小相等的黑色圆斑
D．皮球经过同一高度C、D两点时，动能相等
5、如图甲所示，物体在水平拉力F的作用下由静止沿粗糙水平面向右运动，0~6s内拉力随时间变化的规律如图乙，速度随时间变化的规律如图丙，则在2~4s内，物体克服摩擦力所做的功为（ ）
A．10J B．30J C．50J D．80J
6、下列有关中学生的估测符合实际的是（ ）
A．眨眼一次的时间约为3s
B．正常步行的速度约为1.4km/h
C．游泳时受到的浮力约为500N
D．完成一次引体向上做的功约为2000J
7、如图，这是一种塔式起重机，已知起重机上的滑轮组在匀速起吊330kg的物体时，滑轮组的机械效率是60%，g取10N/kg。下列分析和计算错误的是（ ）
A．起重机的吊臂AOB可视为杠杆
B．增加起吊物体的质量，滑轮组的机械效率将减小
C．物体上升2m，滑轮组所做有用功是6.6×103J
D．物体上升2m，滑轮组所做总功是1.1×104J
8、下列物体具有动能的是（ ）
A．悬挂在天花板上的吊灯 B．静止在山顶上的大石头
C．飞行的飞机 D．拉开的弹弓
9、物理学中常用数学方法来表示某些量的关系。下列图象中能用阴影面积表示某物理量的是（ ）
A． B．
C． D．
10、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．；
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、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__________。
2、工人师傅用如图所示的滑轮组将重为400N的货物匀速提升了1m，动滑轮重为100N，不考虑绳重和摩擦，工人师傅做的额外功为____________J，该滑轮组的机械效率为____________。
3、跳伞运动员在空中匀速下落时，其动能______；扫地车匀速前进并将地面上的落叶吸入车内，此过程中，扫地车的动能______。（均选填“增大”“减小”或“不变”）
4、如图所示，斜面长为s=2m，高为h=lm。装卸工人用沿斜面向上的拉力F将重1000N的货物从斜面底端匀速拉到顶端，斜面的机械效率为80%，则工人拉力F做的功为______J。
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、如图所示，用滑轮组将重为G＝1800N的金属块打捞出水面，不计绳重、摩擦和水对金属块的阻力，作用在绳自由端拉力的功率始终保持1680W，金属块浸没在水中时被匀速提起的速度为v1＝0.8m/s，金属块的密度为8×103kg/m3，g取10N/kg。求：
（1）金属块未露出水面以前的机械效率η；
（2）金属块被提出水面后匀速上升的速度v2（计算结果保留两位小数）。
2、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。
3、如图是工人师傅用滑轮组提升建筑材料的示意图，在300N的拉力作用下，使质量为63kg的建筑材料以0.2m/s的速度匀速竖直上升，不计绳重和摩擦，求：
（1）请你画出滑轮组的绕线；
（2）拉力的功率；
（3）滑轮组的机械效率；
（4）动滑轮的重力。
4、 “一分钟仰卧起坐”是中考体育选考（女生）项目之一，满分为52个。某同学质量为50kg，她上半身的质量约为全身质量的，仰卧起坐时上半身重心上升距离均为0.3m，取g=10N/kg。某同学要想取得满分，试计算：
（1）克服重力做功至少为多少J？
（2）做功的功率至少为多少W？
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、在探究“阻力对物体运动的影响”的实验中，如图1所示。
（1）实验中同一小车在木板表面上运动的距离最长，表明它在该表面受到的阻力最__________；
（2）如图丙所示，让同一小车从同一斜面的不同高度由静止开始下滑，则根据小车在水平面上前进的距离还可以探究小车的动能与__________的关系；
（3）如图2所示，用弹簧测力计水平拉着木块在长木板上做匀速直线运动，此时测力计的示数为__________N，前进10cm之后，木板与木块间由于摩擦而产生的热量是__________J。
2、小聪在测量滑轮组机械效率的实验中，所用装置如图所示，实验中每个钩码重2N，测得的数据如表：
次数
钩码总重G/N
钩码上升的高度h/m
测力计示数F/N
测力计移动距离s/m
机械效率η/%
1
4
0.1
1.8
0.3
74.1
2
6
0.1
2.4
0.3
3
4
0.1
1.4
0.5
57.1
4
4
0.2
1.4
1.0
57.1
（1）在实验中，测绳端拉力大小时，应使弹簧测力计竖直向上________状态进行读数（选填“缓慢拉动”或“静止”）。
（2）分析表中数据可知：第3次和第________次实验是按丙图装置测机械效率的，分析以上两组实验数据可知，滑轮组的机械效率与物体被提升的高度________。
（3）请你帮助小聪计算出第2次滑轮组的机械效率为________%（保留1位小数），在第2次实验中，拉力F所做的额外功为________J。
（4）根据实验数据推测，使用图丙滑轮组将重6N的物体匀速提升0.1m，此时滑轮组的机械效率可能为________（只填序号）。
A．52.2% B．57.1% C．64.3% D．83.3%
-参考答案-
一、单选题
1、B
【详解】
动滑轮的实质是动力臂为阻力臂2倍的杠杆，使用动滑轮时能省力，但不能改变施力的方向，使用任何机械都不能省功，在提升重物时还要提升动滑轮，做一部分额外功，所以省了力但降低了做功效率，故ACD不符合题意，B符合题意。
故选B。
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、D
【详解】
A．谷爱凌在U形场地滑行向上冲击到最高点的过程中，动能转化为重力势能，所以在最高点时，动能最小，故A错误；
B．谷爱凌从U形场地空中的高点开始下落过程中需克服空气阻力做功，机械能逐渐减小，故B错误；
C．谷爱凌在U形场地出发点加速下滑的过程中，速度越来越大，质量不变，所以动能越来越大，故C错误；
D．谷爱凌从U形场地出发点加速下滑的过程中，高度越来越低，质量不变，所以重力势能越来越小，故D正确。
故选D。
4、B
【详解】
A．由图可知，每次皮球反弹后到达的最高点都比上一次的最高点要低，说明皮球受到空气阻力，机械能逐渐变小，在此过程中不只发生了动能和势能的相互转化，机械能转化为内能，故A错误；
B．皮球在下落的过程中速度变大，动能变大，反弹后上升的过程中，速度变小，动能变小；由图可知，由于反弹的高度减小，故机械能减小，即小球的最大动能会逐渐减小，乙图能反映皮球动能E随时间t变化的关系，故B正确；
C．由于皮球运动过程中机械能减小，球在C点的机械能大于D点的机械能；当皮球落到A、B两点，且皮球达到最大形变时，其动能与重力势能都为零，又因为小球在C点的机械能大于D点的机械能，所以小球在A点的弹性势能大于在B点的弹性势能，则在A点的圆斑要大于在B点的圆斑，故C错误；
D．小球的机械能逐渐变小，且C点在D点之前，所以小球在C点的机械能大于在D点的机械能；机械能是物体动能与势能的总和，在C、D两点高度相同则重力势能相同，所以小球在C点的动能大于在D点的动能，故D错误。
故选B。
5、B
【详解】
由图丙可知，在2~4s内物体运动的速度是，由得，在2~4s内物体通过得路程是
由图乙可知，在2~4s内拉力的大小是3N，物体克服摩擦力所做的功为
故选B。
6、C
【详解】
A．眨一次眼的时间约是十分之一秒，故A不符合题意；
B．正常步行的速度约为1m/s，合3.6km/h，故B不符合题意；
C．人体重约500N，人密度与水相当，可认为悬浮在水中，浮力与重力相等，因此游泳时受到的浮力约为500N，故C符合题意；
D．人体重约500N，完成一次引体向上，上升高度为手臂长，约0.6m，因此做的功约为
故D不符合题意。
故选C。
7、B
【详解】
A．由图可知，起重机的吊臂可以视为支点在O点，力臂分别为OA、OB的杠杆，故A正确，不符合题意；
B．滑轮组的机械效率
增加起吊物体的质量时，有用功增加，额外功不变，有用功与总功的比值变大，则滑轮组的机械效率变大，故B错误，符合题意；
C．物体上升2m，滑轮组所做有用功
W有=Gh=mgh=330kg×10N/kg×2m=6.6×103J
故C正确，不符合题意；
D．滑轮组所做总功
故D正确，不符合题意。
故选B。
8、C
【详解】
A．悬挂在天花板上的吊灯处于静止状态，不具有动能，故A不符合题意；
B．静止在山顶上的大石头处于静止状态，不具有动能，故B不符合题意；
C．飞行的飞机处于运动状态，具有动能，故C符合题意；
D．拉开的弹弓具有弹性势能，故D不符合题意。
故选C。
9、B
【详解】
A．横坐标表示功，纵坐标表示功率，阴影部分面积是功和功率乘积，无意义，故A不符合题意；
B．横坐标表示时间，纵坐标表示功率，阴影部分面积是功率和时间乘积，表示功，故B符合题意；
C．横坐标表示功率，纵坐标表示功，阴影部分面积是功和功率乘积，无意义，故C不符合题意；
D．横坐标表示时间，纵坐标表示功，阴影部分面积是功和时间乘积，无意义，故D不符合题意。
故选B。
10、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。
二、填空题
1、 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
2、 100 80%
【详解】
[1]由题意可知，不考虑绳重和摩擦，则工人师傅做的额外功，就是克服动滑轮的重力所做的功，动滑轮重为100N，动滑轮被匀速提升了1m，根据公式可知，工人师傅做的额外功
工人师傅做的额外功为100J。
[2]由题意可知，货物重为400N，被匀速提升了1m，所做的有用功
所做的有用功为400J，则总功
该滑轮组的机械效率
该滑轮组的机械效率为80%。
3、 不变 增大
【详解】
[1]跳伞运动员在空中匀速下落时，由于速度和质量不变，故其动能不变。
[2]扫地车在平直的路面上匀速前进并将地面上的落叶吸入车内，此过程中，由于车的质量变大，速度不变，故扫地车的动能增大。
4、1250
【详解】
[1]将货物从斜面底端匀速拉到顶端，根据做功的计算公式可得，所做的有用功为
W有用=Gh=1000N×1m=1000J
由
可得，拉力做的总功为
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）75%；（2）0.72m/s
【详解】
解：（1）由图可知，连接动滑轮绳子的段数为3，绳自由端移动速度为物体上升速度的三倍，绳自由端移动距离是物体上升高度的三倍。由公式P＝Fv可得，绳自由端拉力
由于该金属块重1800N，故该物体的质量为
该金属块密度为8×103kg/m3，则该金属块的体积为
则该金属块未露出水面受到的浮力为
则金属块未露出水面以前的机械效率为
（2）已知金属块未露出水面时，绳自由端拉力、金属块重力、金属块受到的浮力、连接动滑轮绳子段数，则可求得动滑轮重为
金属块离开水面后绳自由端拉力为
由公式P＝Fv可得，金属块离开水面后绳自由端的移动速度为
则物体被提出水面后的上升速度为
答：（1）金属块未露出水面以前的机械效率为75%；
（2）金属块被提出水面后匀速上升的速度为0.72m/s。
2、（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。
3、（1） ；（2）180W；（3）70%；（4）270N
【详解】
解：（1）由题意可知，建筑材料的重力
不计绳重和摩擦，根据
可知，承担物重的绳子段数
由此可推测承担物重的绳子段数n为3，故滑轮组的连接方式如下：
（2）由可知，拉力的功率
（3）由题意可知，滑轮组的机械效率
（4）根据可知，动滑轮的重力
答：（1）见解析；
（2）拉力的功率为180W；
（3）滑轮组的机械效率为70%；
（4）动滑轮的重力为270N。
4、（1）4680J；（2）78W
【详解】
解：（1）该同学的重力
G=mg=50kg×10N/kg=500N
她上半身的重力
做一次仰卧起坐克服重力做的功
W=G上h=300N×0.3m=90J
满分为52个，做了52个仰卧起坐克服重力做的功
W’=52W=52×90J=4680J
（2）做功的功率至少为
答：（1）克服重力做功至少为4680J；
（2）做功的功率至少为78W。
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、 小 速度 0.8 0.08
【详解】
（1）[1]小车在水平面上运动的距离越长，表明小车受到的阻力越小。
（2）[2]让小车从同一斜面的不同高度下滑，到达斜面底端时，小车的速度不相同，但质量不变，所以可以探究小车的动能与速度的关系。
（3）[3]从图中可以看出，弹簧测力计的分度值为0.2N，此时弹簧测力计的读数为0.8N。
[4]因为木块是做匀速直线运动，由二力平衡可知木块受到的拉力和摩擦力相等，所以克服摩擦力做功
W=fs=0.8N×0.1m=0.08J
克服摩擦力做功，将机械能转化为内能，故木板与木块间由于摩擦而产生的热量是0.08J。
2、 缓慢拉动 4 无关 83.3 0.12 C
【详解】
(1)[1]考虑变化运动对装置运行的影响，应该在缓慢拉动时读数。
(2)[2]丙装置中有5段绳子与动滑轮接触，故其在工作时，绳子自由端移动的距离是物体上升距离的5倍。读数据表可以知道，第3次和第4次是测量丙装置的机械效率的。
[3]第3、4两组数据，物体上升的高度不同，但滑轮组的机械效率相同，这说明滑轮组的机械效率与物体上升的高度无关。
(3)[4]第2次实验时，测得的机械效率为
[5]第2次实验拉力所做的额外功为
(4)[6]AB．物重增加了，在提升高度相同的情况下，有用功增加了，故滑轮组的机械效率要增大。故AB不符合题意；
CD．第2次实验中，同样是把6N重的物体提升0.1m，而被提升的动滑轮只有1个，机械效率是83.3%；而现在也把6N重的物体提升0.1m，被提升的动滑轮有2个，相对来讲额外功要多一些，机械效率是达不到83.3%的。故C符合题意，D不符合题意。
故选C。
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