难点解析-沪粤版九年级物理上册第十一章机械功与机械能专题练习试卷(含答案详解版).docx

九年级物理上册第十一章机械功与机械能专题练习
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、如图所示，工人利用滑轮组将质量为57kg的建筑材料匀速提升，绳子自由端移动的速度为0.4m/s，动滑轮的质量为3kg，忽略绳重和摩擦，则（　　）

A．经过10s建筑材料被提升4m B．工人对绳子的拉力为300N
C．经过10s工人做的有用功为2280J D．此过程中该滑轮组的机械效率为90%
2、在北京冬奥会的跳台滑雪比赛中（如图），运动员从陡坡下滑、加速、起跳，然后在落差100多米的山地上自由“飞翔”。针对从陡坡加速下滑的过程，下列说法正确的是（　　）

A．运动员的动能不变 B．运动员的重力势能不变
C．运动员的重力势能减小 D．运动员的动能转化为重力势能
3、为迎接 2022 年北京冬奥会，运动员积极训练。关于图中的项目，下列说法正确的是（　　）
A．跳台滑雪运动员在下落过程中，重力对运动员做功
B．短道速滑运动员在转弯滑行过程中，运动状态不变
C．花样滑冰运动员向前滑行，是由于受到惯性的作用
D．掷出后的冰壶对冰面的压力与其重力是相互作用力
4、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
5、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
6、如图所示，完全相同的甲、乙两个小球，甲球由轻绳系住，乙球由橡皮条系住，都从水平位置由静止开始释放，当两球到达悬点正下方点时，橡皮条长度恰好与绳子长相等，则在点时两球的速度大小关系是（　　）

A． B． C． D．无法确定
7、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
8、如图所示，甲运动员比乙运动员高，若他们举起相同质量的杠铃所用的时间相等，则（　　）

A．甲做功较多，功率较大
B．甲做功较多，功率较小
C．甲做功较多，甲、乙功率相等
D．甲、乙做功相等，甲的功率较大
9、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
10、在台球比赛中，选手在水平台面推动球杆撞击白球，白球运动后碰撞其它球，以下说法正确的是（　　）

A．手推动球杆前进时，手的推力对球杆做了功
B．白球运动时，水平台面对球的支持力做了功
C．球在水平台面滚动的过程中，球的重力对它做了功
D．白球撞击黑球后没有静止，是因为球杆还在对白球做功
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、如图是某市轨道交通车站的示意图。在车进站时，要刹车慢慢停下来，而车此时是有很大的______能的，若刹车，这些能量转化为内能而损耗了，若进站时让车上坡，把______能转化为______能贮存起来，这样就减小因刹车消耗的机械能；出站时利用下坡，则可以把重力势能转化为动能，便于启动，节省了燃料，起到节能的作用。

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”）。

5、如图所示，是我国神舟13号载人飞船返回舱于2022年4月16日返回地面下落的情景。在此过程中返回舱的重力势能___________（选填“增大”或“减小”）。若以地面为参照物，坐在返回舱里的航天员王亚平是___________（选填“运动”或“静止”）的。

三、计算题（5小题，每小题8分，共计40分）
1、研究物理问题时，往往需要突出研究对象的主要因素，忽略次要因素，将其简化为物理模型。如图所示，需要把一重量为400N，边长为1m，质量分布均匀的实心立方体，利用翻滚的方法沿直线移动一段距离（已知；计算结果保留一位小数）。求：
（1）请在图甲中画出缓慢向右翻滚立方体时，使该立方体下底面刚刚离开水平地面所施加的最小力F的示意图，并计算出最小力F的大小；
（2）利用翻滚的方法使立方体翻滚一次（即使原下底面变为左侧面）克服立方体的重力所做功的大小；
（3）如果利用翻滚的方法使该立方体沿水平地面直线缓慢翻滚了10m，用了20s，则在这一过程中克服该立方体重力做功的功率大小是多少？

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、如图所示，质量50kg、体积0.02m3的长方体石块沉在水底，工人师傅用滑轮组将石块从水底匀速提到地面，已知水深3m，从水面到地面的距离为2m，两个动滑轮总重为100N （不计绳重、摩擦和水的阻力， ρ水=1.0×103kg/m3，g=10N/kg）。求：
（1）石块浸没在水中时，受到的浮力是多少？
（2）石块完全露出水面后，继续匀速上升的过程中，工人的拉力大小是多少？
（3）石块从离开水面到地面的过程中，工人做了多少功？
（4）在石块离开水面后，滑轮组的机械效率是多少？

4、 “共建卫生城市，构建美好家园”，如图所示是“雾炮车”喷洒水雾以减少扬尘的情段。某次喷酒完后，该车在的牵引力作用下，匀速通过200m的平直道路用时20s。求：
（1）此过程中该车的速度；
（2）此过程中该车牵引力的功率。

5、如图是一款能自动浮沉的潜水玩具，正方体潜水器内装有智能电磁铁，将它放入装有水的圆柱形薄壁容器中，容器放置在水平铁板上，不计容器的重力。潜水器启动后通过传感器测出其底部与铁板间的距离l，自动调节电磁铁电流大小，改变潜水器与铁板间的吸引力F的大小。闭合开关前，潜水器处于漂浮状态。闭合开关，潜水器启动后先匀速下沉，完全浸入水中后，变为加速下沉直至容器底部，下沉全过程F随l变化的关系保持不变，水深变化的影响忽略不计。已知潜水器的边长为10cm，重为5N，容器的底面积为1000cm2，水深为25cm。求：
（1）潜水器漂浮时受到的浮力；
（2）下沉全过程潜水器重力所做的功；
（3）潜水器沉底静止后容器对铁板的压强。

四、实验探究（2小题，每小题10分，共计20分）
1、为了模拟研究汽车超速和超载带来的安全隐患，小明同学设计了如图甲、乙、丙所示的探究实验，将A、B、C三个小球先后从同一装置，高度分别为hA、hB、hC的位置滚下（mA＝mB＜mC，hA＝hC＞hB，忽略小球大小差异的影响），推动小木块运动一段距离后静止。请你根据生活经验和所学的物理探究方法，对以下问题进行解答：

（1）该实验是通过观察________来比较铁球动能的大小从而得出结论的，这种物理研究方法是________；
（2）用来研究超载安全隐患时，应选择________两图所示实验进行比较；实验中应保证铁球到达水平面时的________相同，为了达到这一目的所采取的具体操作方法是________。由实验可知，在速度相同情况下汽车的________越大，其动能就越大，行驶时危险就越大，因此严禁汽车超载是减轻交通事故造成伤害的一个重要手段；
（3）用来研究超速安全隐患时，需要控制的变量是________，实验时应选择________两图所示实验进行比较，两次实验可以得出的结论是________因此严禁汽车超速是减轻交通事故造成伤害的又一个重要手段；
（4）若水平面绝对光滑，本实验将________（选填“能”或“不能”）达到探究目的。
2、如图甲所示是某一学习小组探究“斜面的机械效率”实验装置，郑翁彦同学猜想斜面的机械效率可能跟斜面的粗糙程度有关，小悦猜想斜面的机械效率可能跟斜面的倾斜程度有关。表格是其中一位同学在其它条件一定时的实验数据。

实验次数
斜面的倾斜程度
物块重力G/N
斜面高度h/m
拉力F/N
斜面长s/m
机械效率η
1
较缓
10
0.2
5.5
1
38.4%
2
较陡
10
0.4
7.0
1
57.0%
3
最陡
10
0.8
8.5
1

（1）为了验证小悦的猜想，实验数据如表所示，表中空格处应填_______，由此得出的结论是：在其它条件一定时，斜面_______机械效率越高；
（2）请你进一步分析实验数据，解决下列关于斜面的物理问题。图乙中斜面1的长度小于斜面2的长度，木块从斜面项端由静止释放后沿着斜面下滑，木块到达斜面1、2底端时的速度大小分别为v1、v1，若斜面光滑，则v1____v2；（选填“大于”、“小于”或“等于”）

-参考答案-
一、单选题
1、B
【详解】
A．两根绳子分担动滑轮重，故建筑材料移动的速度为

经过10s建筑材料被提升

故A错误；
B．工人对绳子的拉力为

故B正确；
C．经过10s工人做的有用功为

故C错误；
D．此过程中该滑轮组的机械效率为

故D错误。
故选B。
2、C
【详解】
A．从陡坡加速下滑的过程，运动员的质量不变，速度变大，故其动能变大，故A错误；
BC．从陡坡加速下滑的过程，运动员的质量不变，高度降低，故其重力势能减小，故B错误，C正确；
D．从陡坡加速下滑的过程，因运动员的重力势能减小，动能变大，故可知是运动员的重力势能转化为动能，故D错误。
故选C。
3、A
【详解】
A．跳台滑雪运动员在下落过程中，受重力，并且在重力的方向上移动了距离，故重力对运动员做功，故A正确；
B．短道速滑运动员在转弯滑行过程中，速度方向发生变化，故运动状态发生变化，故B错误；
C．花样滑冰运动员向前滑行，是由于惯性，惯性不是力，不能用作用，故C错误；
D．掷出后的冰壶对冰面的压力与地面对冰壶的支持力是相互作用力，故D错误。
故选A。
4、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．
5、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。
6、C
【详解】
由题知，两球的质量相同，最初两球处于同一高度由静止开始释放，则两球的重力势能相等，下摆过程中，绳子不会伸长，而橡皮条会伸长，所以，可知小球达到正下方K点时，甲球的重力势能全部转化为动能，乙球的重力势能转化为动能和橡皮条的弹性势能，这样，在最低点时，甲球的动能大，其速度较大，即v甲＞v乙，故ABD不符合题意，C符合题意。
故选C。
7、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。
8、A
【详解】
因为杠铃的质量相等，根据功的定义，举起杠铃的高度越高，所做的功就越多，甲比乙高，所以甲做的功大；两人举起杠铃所用时间相同，由功率定义可知，相同时间内所做的功越多，功率就越大，故BCD不符合题意，A符合题意。
故选A。
9、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。
10、A
【详解】
做功必须的两个因素，有力F，在力的方向上通过一段距离s，功；
A．手推动球杆前进时，有力也有距离，所以手对球杆做了功，故A正确；
B．桌面支持力与小球的运动方向垂直，小球在支持力的方向上没有移动距离，支持力对小球不做功，故B错误；
C．重力与小球运动的方向垂直，重力对小球不做功，故C错误；
D．手对白球没有力的作用，白球继续运动是因为白球具有惯性，故D错误。
故选A。
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、     动     动     重力势
【详解】
[1]在车进站时，要刹车慢慢停下来，车的质量很大，此时仍具有很大的动能。
[2][3]若进站时让车上坡，使车速度减小，高度增加，把动能转化为重力势能贮存起来，这样能减小因刹车消耗的机械能。
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、     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。
5、     减小     运动
【详解】
[1]我国神舟13号载人飞船返回舱于2022年4月16日返回地面下落的情景。在此过程中返回舱的质量不变，高度变小，重力势能减小。
[2]坐在返回舱里的航天员王亚平相对于地面的位置是变化的，故若以地面为参照物，坐在返回舱里的航天员王亚平是运动的。
三、计算题
1、（1），141.4N；（2）82.8J；（3）41.4W
【详解】
解：（1）翻滚时，以正方体的一条边为支点，以一个面的对角线为动力臂时，施加的力最小。阻力是物体的重力，边长的一半为阻力臂，如图所示：

由图可知阻力臂

动力臂

由杠杠平衡条件可得

施加的最小力为

（2）开始时，重心离地面高度为边长一半，翻滚到最高点，重心离地面高度为一个面的对角线的一半，所以翻滚一次，物体重心升高

所以翻滚一次克服立方体的重力所做功

（3）翻滚10m，则需要翻滚10次，所以整个过程中克服重力做功为

整个过程中克服重力做功功率为

答：（1）翻滚立方体时，下底面刚刚离开水平地面所施加的最小力F的示意图如图所示：

最小力为141.4N；
（2）翻滚一次克服立方体的重力所做功82.8J；
（3）翻滚10m，用了20s，克服该立方体重力做功的功率是41.4W。
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）200N；（2）150N；（3）1200J；（4）83.3%
【详解】
解：（1）石块浸没在水中时，排开水的体积是石块的体积，则受到的浮力是
F浮=ρ水gV排=1×103kg/m3×10N/kg×0.02m3=200N
（2）石块的质量50kg，则石块的重力
G=mg=50kg×10N/kg=500N
完全露出水面后，滑轮组提升的重力即石块的重力，两个动滑轮总重为100N，动滑轮上的绳子段数是4段，即n=4，不计绳重和摩擦，则工人的拉力

（3）水面到地面的距离为2m，石块从离开水面到地面的过程中，工人做的功
W=Fs=4Fh=4×150N×2m=1200J
（4）石块离开水面到地面滑轮组做的有用功
W有=Gh=500N×2m=1000J
则滑轮组的机械效率

答：（1）石块浸没在水中时，受到的浮力是200N；
（2）工人的拉力大小是150N；
（3）从离开水面到地面的过程中，工人做的功是1200J；
（4）在石块离开水面后，滑轮组的机械效率是83.3%。
4、（1）10m/s；（2）4×104W
【详解】
解：（1）由题意可知，根据公式可得此过程车的速度为

（2）根据公式P=Fv可得，该车牵引力的功率为
P=Fv=4×103N×10m/s=4×104W
答（1）此过程中该车的速度为10m/s；
（2）此过程中该车牵引力的功率为4×104W。
5、（1）5N；（2）1J；（3）2700Pa
【详解】
解：（1）潜水器处于漂浮状态时，潜水器受到的浮力

（2）潜水器的底面积

由

能够得出，漂浮时浸入水中的深度

潜水器下降的距离

潜水器的重力所做的功

（3）潜水器匀速下沉时，随的变化关系式为

解得

依题意，潜水器浸没后加速下沉，随的变化关系不变
即

潜水器沉底静止时，，受到的吸力，潜水器漂浮时，潜水器受到的重力等于它排开水的重力，因此潜水器和水的总重等于容器中只装25cm深的水重，容器的底面积

潜水器和水的总重

潜水器沉底静止时，容器对铁板的压力

由得，容器对铁板的压强

答：（1）潜水器漂浮时受到的浮力为5N；
（2）下沉全过程潜水器重力所做的功1J；
（3）潜水器沉底静止后容器对铁板的压强为2700Pa。
四、实验探究
1、     木块移动的距离     转换法     甲、丙     初速度     小球先后从同一斜面的相同高度由静止滑下     质量     小球质量     甲、乙     质量一定时，速度越大，动能越大     不能
【详解】
（1）[1][2]该实验是通过水平面上的木块被撞击后移动的距离来比较球的动能。这种方式在物理学中叫转换法，利用木块移动的距离长短来代表小球的动能大小。
（2）[3] 由于本例是要研究超载安全隐患时，这里的变量必定是质量，所以甲乙丙三幅图中质量唯一变量的只有甲丙符合。
[4]质量是唯一变量时，其他因素就要保持一致，也就是到达水平面的初速度一致。
[5]为了达到水平面初速度相同，需要保持两个小球从同一斜面的相同高度由静止滑下。
[6]由甲丙两个实验可以得到，两个小球从同一斜面的相同高度由静止滑下，速度相同，但是撞击木块后，显然质量较大的小球使木块在水平面移动的距离更大，因而动能更大。
（3）[7] 由于本例是要研究超速安全隐患时，这里的变量肯定是速度，质量等其他因素都要保持一致。
[8]甲乙两组实验中小球到达水平面的速度相同，但质量不同，正好切合本例要研究超速安全隐患，故应该选甲乙两组实验。
[9]由甲乙两组实验结果看出，相同质量的小球，速度越大具有的动能也就越大。
（4）[10] 若水平面绝对光滑，木块将一直匀速直线运动下去，无法用通过木块移动的距离来反映小球具有的动能大小。
2、          越陡     等于
【详解】
（1）[1]第3次实验的机械效率为

[2]由表中实验数据可知：较缓时机械效率为38.4%，较陡时机械效率为57.0%，最陡时机械效率为94.11%，所以在其它条件一定时，斜面倾斜程度越大（或越陡），斜面的机械效率越高。
（2）[3]斜面1的长度小于斜面2的长度，木块从斜面项端由静止释放后沿着斜面下滑，摩擦力的方向与物体移动的方向相反，故该过程中斜面对木块的摩擦力做功；若斜面光滑，木块从斜面顶端由静止释放后沿着斜面下滑时，重力势能全部转化为动能，同一木块在斜面1和2上的高度相同，重力势能相同，故到达斜面底端时动能相同，则速度相同，即v1等于v2。