物理(沪粤版)九上提高版：机械功与机械能
一、选择题
1.下列过程中，属于动能转化为势能的是( )
A.钟表里的发条带动指针转动 B.自行车在水平地面上行驶得越来越快
C.被拉开的弹簧门自动关上 D.跳高运动员跃起的过程
【答案】D
【解析】钟表里的发条带动指针转动和被拉开的弹簧门自动关上都是弹性势能转化为动能；自行车在水平地面上行驶得越来越快，是人对自行车做功，使自行车的动能增加的结果，这是人的生物能转化为自行车的动能；跳高运动员跃起的过程，运动员的速度不断减小，高度不断增加，所以他的动能不断减小，势能不断增加，跳高运动员跃起的过程是动能不断转化为势能的过程。
2.如图，我国空中加油机正在给歼10战斗机加油。加油过程中，若战斗机的高度和速度不变，则战斗机的( )
A.动能增加，势能减小，机械能不变 B.动能不变，势能不变，机械能不变
C.动能减小，势能不变，机械能减小 D.动能增加，势能增加，机械能增加
【答案】D
【解析】战斗机的速度不变，质量不断增大，动能增大。高度不变，质量不断增大，重力势能增大。机械能=动能+势能，动能增大，势能增大，所以机械能增大。故选D.
3.班里组织一次比赛活动，从一楼登上五楼，比谁的功率最大.为此，需要测量一些物理量.下列物理量中必须测量的是( )
①五楼到一楼的高度H；②从一楼到达五楼所用的时间T：③每个同学的体重G；④四楼到五楼楼梯的长度L.
A.①②③ B.②③ C.②④ D.①②
【答案】B.
【解析】解：
登楼时克服自身重力在竖直方向上做功，则登楼功率为P=W/t=Gh/t，
从一楼登上五楼，每位同学上楼的高度相同，
所以不需要测量楼高H、一楼到五楼楼梯的长度L；
必须需要测量的物理量是：每个同学的体重G，从一楼到达五楼所用的时间T.
4.李先生乘电梯上楼，在电梯匀速上升的过程中，李先生的( )
A.动能不断增大 B.重力势能不断增大
C.动能转化为重力势能 D.重力势能转化为动能
【答案】B
【解析】考查点：影响动能、重力势能的因素，分析：当李先生匀速上升的过程中，速度不变，动能不变，高度增加，重力势能增大，故机械能增大，因此动能与重力势能没有相互转化。难点分析：看是否动能的变化时要看速度和质量两个因素是否变化，重力势能的变化时要看质量和高度的变化，分析能量的转化时一定是某种能量在减少，另外一种能量在增加。
5.小张用40N的推力将重力为100N的物体沿水平方向匀速推动了10m，则小张对物体所做的功是( )
A.400J B.600J C.1000J D.1400J
【答案】A.【解析】小张对物体所做的功：W=Fs=40N×10m=400J.
6.如图所示，铅球从出手到将要落地的过程中，下列说法正确的是(不计空气阻力)( )
A.铅球由a→b时，动能逐渐增大
B.铅球在b点的机械能大于a点的机械能
C.铅球由b→c时，机械能逐渐减小
D.铅球在c点时动能最大
【答案】D
【解析】A.铅球由a→b时，动能转化为重力势能，动能逐渐减小，重力势能不断增大，不符合题意。B.不计空气阻力，则机械能守恒，a、b、c三点的机械能相等，不符合题意。同样道理C也不符合题意。D.由a、b、c三点的机械能相等，机械能=动能+势能，c点铅球的重力势能最小，所以动能最大，符合题意。7.小明从家里去上学，如图所示是他上学过程中的路程—时间图象，请你判断小明在哪一段时间内动能最大( )。
A.在t1～t2时间内，小明的动能最大 B.在t2～t3时间内，小明的动能最大
C.在O～t1时间内，小明的动能最大 D.无法判断
【答案】C
【解析】动能与质量和速度有关，因小明的质量不变，动能只与速度有关。在O～t1时间内，vOA＝；在t1～t2时间内，路程没有变化，说明小明处在静止状态，vAB＝0；在t2～t3时间内，vBC＝，显然vOA＞vBC，所以小明在O～t1时间内的动能最大。
8.如图所示,用大小相等的拉力F,分别沿斜面和水平面拉木箱,拉力方向和运动方向始终一致,运动时间tab>tcd,运动距离sab=scd,比较两种情况下拉力所做的功和功率( )
A.ab段做功较多 B.ab段与cd段做的功一样多
C.ab段功率较大 D.ab段与cd段的功率一样大
【答案】B
【解析】拉力大小相等且sab=scd,根据W=Fs可知,拉力所做的功相同,故A错误,B正确;由于tab>tcd,根据P=得:Pab
9.甲同学用力推一辆小车，经过3min在力的方向上前进了50m，乙同学用同样大小的力推另一辆小车，经过6min小车在力的方向上前进了相同的距离，那么( )
A.甲和乙功率一样大 B.甲功率大
C.乙功率大 D.甲和乙做的功一样多，甲的功率大
【答案】D
【解析】
10.如图所示，将摆球从A点静止释放，摆球在A、C两点间来回摆动，B为最低点，不计空气阻力，下列说法正确的是的机械能( )
A.从A点到B点，摆球动能增大，机械能增大
B.从B点到C点，摆球动能减小，机械能减小
C.摆球在摆动过程中所经各点的机械能均相等
D.摆球在B点的机械能最大，在A，C两点的机械能能最小
【答案】C
【解析】A.从A→B的过程中，金属小球的质量不变、高度减小、速度增大，所以重力势能减小，动能增大，在B点时动能最大、重力势能最小；在此过程中重力势能转化为动能，不计空气阻力，机械能守恒，A不符合题意；B.从B→C的过程中，金属小球的质量不变、高度增大、速度减小，重力势能增大，动能减小，在C点动能最小、重力势能最大，在此过程中动能转化为重力势能，机械能守恒，B不符合题意；CD.不计空气阻力，小球会在AC间来回摆动时，总机械能守恒，C符合题意，D不符合题意.
故答案为：C.
11.汽车在平直公路上以速度v0匀速行驶，发动机功率为P0，牵引力为F0。t1时刻开始，司机减小了油门，使汽车保持恒定功率P行驶，到t2时刻，汽车又开始做匀速直线运动，速度为v。已知运动过程中汽车所受阻力f恒定不变，汽车牵引力F随时间t变化的图象如图所示，则( )
A.v0=2v B.F0=2f
C.t1至t2时间内，汽车做加速运动 D.t2时刻之后，汽车将保持功率P0行驶
【答案】A
【解析】由题意和图示可知，汽车的功率保持恒定，牵引力由变为F0，根据P=Fv可得：v0=2v；故A正确。因为汽车做匀速直线运动，因此牵引力等于阻力，即F0=f；故B错误。t1至t2时间内，汽车受到的牵引力增大，功率不变，由P=Fv可得，汽车行驶的速度越来越小，因此汽车做减速运动，故C错误。t2时刻之后，汽车受到的牵引力为F0，速度为v，并且0，则功率P=F0×；故D错误。
12.如图甲所示，小球从某高度处静止下落到竖直放置的轻弹簧上并压缩弹簧。从小球刚接触到弹簧到将弹簧压缩最短的过程中，得到小球的速度v和弹簧被压缩的长度△l之间的关系，如图乙所示，其中b为曲线最高点。不计空气阻力，弹簧在整个过程中始终发生弹性形变，则小球( )
A.受到的弹力始终不变 B.运动过程动能一直增大
C.运动过程机械能不变 D.在b点时重力等于弹力
【答案】：D。【解析】A、小球从某高度处静止下落到竖直放置的轻弹簧上并压缩弹簧。从小球刚接触到弹簧到将弹簧压缩最短的过程中，弹簧形变程度逐渐变大，所以小球受到弹力也逐渐变大，故A错误；
B、由图象可知，小球速度先变大，后变小。小球质量不变，所以小球动能先变大，后变小，故B错误；
C、小球从某高度处静止下落到竖直放置的轻弹簧上并压缩弹簧。此过程中小球的机械能转化为弹簧的弹性势能，所以小球的机械能变小，故C错误；
D、在小球向下运动过程中，受竖直向上的弹簧的弹力，竖直向下的重力。开始时，重力大于弹力，合力向下，小球速度越来越大。
随弹簧压缩量的增大，弹力越来越大，当弹力与重力相等时，两力是一对平衡力，合力为零。小球再向下运动，弹力大于重力，合力向上，小球速度减小。由此可见，当重力G与弹力F是一对平衡力时，小球速度最大，故D正确。
二、填空题
13.如图所示,为一名消防员正在进行模拟演习训练。当消防员沿着竖立在地面上的钢管匀速下滑时,他的动能 ,他的机械能 。
【答案】不变减小
【解析】消防队员沿着竖直钢管匀速下滑时,质量不变,速度不变,所以他的动能不变;同时高度减小,故重力势能减小,所以机械能减小。
14.如图所示是我省某山地的等高线地形图(单位：米)，若把同一个物体分别放在A点和B点，则物体的重力势能较大的是在 点。
【答案】B
【解析】因为同一个物体质量相同，A点的高度小于B点，所以物体在B点的重力势能较大。
15.如图是自动回转的“魔罐”，橡皮筋两头分别固定在罐子的顶部和底部，中间系一个钩码，当你将“魔罐”在水平地面上滚出后，它能自动滚回来的原因是________能转化为________能.
【答案】弹性势；动
【解析】魔罐在开始滚动的时候，具有动能，滚动的过程中，罐子动能转化为橡皮筋的弹性势能，当速度为零时，动能为零，弹性势能最大，魔罐开始向回滚动，在魔罐滚回来的过程中橡皮筋弹性势能减小，罐子动能增大，弹性势能转化为动能.
故答案为：弹性势；动.
16.西宁市湟水河河道改造工程中，装载机5s内将一块重2000N的石块匀速举高3m，装载机的举力对石块做功为______J，举力做功的功率为______W。
【答案】；
【解析】装载机将巨石匀速举高，巨石受到的重力和举力为一对平衡力，知道巨石重，也就知道举力大小，又知道举起的高度，利用求举力做功，知道举起所用时间，利用求举力做功的功率。
根据物体所处的状态静止或匀速直线运动判断物体受平衡力，知道一个力的大小和方向可以求另一个力的大小和方向。
【解析】巨石被匀速举起，巨石受到的重力和举力为一对平衡力，所以装载机的举力：，
装载机的举力对巨石做功：，装载机的举力对巨石做功功率：。
故答案为：；。
17.滚摆从图中的位置1静止释放，下降经过位置2，继续下降，再上升到达最高点3，这三个位置：滚摆重力势能最大的是________、动能为零的是________、机械能最大的是________.(填写位置序号)
【答案】位置1；位置1、位置3；位置1
【解析】滚摆从图中的位置1静止释放，下降经过位置2，继续下降，越转越快，到最低点时滚摆转而上升，回到接近原来位置的最高点3；滚摆在最高点位置1时重力势能最大，在位置1和3时动能为0，在最低点时动能最大；开始释放的位置最高，所以图示三个位置中位置1的重力势能最大，动能为零，由于有摩擦做功故上升的过程中机械能减小，导致不能回到最高点，故位置1的机械能最大.
故答案为：位置1；位置1、位置3；位置1.
18.如图是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 ;蹦蹦杆弹起过程中,弹簧的弹性势能 。(均选填“增大”、“减小”或“不变”)
【答案】增大减小减小
【解析】蹦蹦杆由地面弹起,在空中升高的过程中,小伟的高度增大,重力势能增大,速度减小,动能减小;弹簧恢复形变,其形变的程度越来越小,弹簧的弹性势能越来越小。
19.如图所示，甲用90N的拉力，乙用50N的推力，在30s内共同使一辆小车从一个倾角为30°长为60m的斜坡底端匀速运动到顶端.甲乙二人对小车做功________J，甲对小车做功的功率为________W.
【答案】8400；180
【解析】甲对小车做的功：
W甲=F甲s=90N×60m=5400J，
乙对小车做的功：
W乙=F乙s=50N×60m=3000J，
则甲乙二人对小车做功：
W=W甲+W乙=5400J+3000J=8400J.
则甲对小车做功的功率：
P甲===180W.
故答案为：8400；180.
20.如图甲所示，木块放在水平面上，用弹簧测力计沿水平方向拉木块做直线运动.两次拉动木块得到的s-t图象分别是图乙中的图线①、②.两次对应的弹簧测力计示数分别为F1、F2，两次拉力的功率分别为Pl、P2，两次木块的动能分别为El、E2，则F1 F2，Pl P2，El E2.(均选填“＜”、“=”或“＞”)
【答案】=；＞；＞.
【解析】(1)木块两次都进行匀速直线运动，拉力等于滑动摩擦力，滑动摩擦力相等，拉力F相等，即F1=F2.
(2)从图象中可以判断出，第②次的运动速度v较小，根据公式P=Fv，当拉力相等时，速度越大，拉力的功率越大，即P1＞P2.
(3)因为第①的速度大，因此El＞E2.
三、实验探究题
21.如图所示是“探究物体动能的大小与哪些因素有关”的实验装置，实验中让钢球从斜面上某个高度由静止沿斜面滚下，在底部与静止在水平面上的木块发生碰撞，木块沿水平面向右运动直至停止.
(1)实验中是通过观察______来判断钢球的动能大小.
(2)让同一钢球从斜面的不同高度由静止开始滚下，目的是探究钢球的动能大小与______的关系.
(3)换用质量不同的钢球从斜面的相同高度由静止开始滚下，目的是探究钢球的动能大小与______的关系.
(4)被撞击的木块由于______不会立即停下来，而木块最终会停下来的主要原因是______.
【答案】(1)木块被推动距离的大小；(2)速度；(3)质量；(4)惯性；受到摩擦力的作用.
【解析】(1)在研究动能大小与什么因素有关时，我们是通过观察钢球推动木块移动的距离来反映小球动能大小的，采用的是转换法的思想；
(2)图中实验中让同一钢球从同一个斜面上不同的高度由静止开始运动，即钢球滚动到斜面低端的速度是不同的，即探究动能大小与物体运动速度的关系；
(3)不同钢球从相同的高度释放，运动到斜面低端的速度也就相同，即该实验探究的是钢球动能与质量的关系；
(4)被撞击的木块在运动过程中，由于具有惯性，仍然会向前运动，不会立刻停下来；由于木块受到摩擦力的作用，所以木块最终会停下来.
四、解答题
22.在一次娱乐节目中，魔术师表演了“硬币入杯”，吸引了许多魔术爱好者的兴趣，他们集中智慧，对“硬币入杯”进行了拆招(如图所示)：硬币从进币口进入桌面下，然后被安排好的弹簧向上弹出进入杯口中。请你分析硬币在这个过程中的机械能是如何转化的(说出主要的即可)？
专题机械能及其转化
【答案】硬币从进币口向下运动时重力势能转化为动能；硬币被弹起时，弹性势能转化成动能；硬币在上升时动能转化为重力势能；从最高点下降时，重力势能转化为动能。
23.用如图所示的滑轮组将货物缓慢提升3m，已知货物重850N，所用拉力F为300N(不计摩擦和绳重带来的影响)。求：
(1)有用功W有；(2)总功W总；(3)额外功W额；
(4)动滑轮的重力；
(5)滑轮组的机械效率η。
【答案】(1)2550J(2)2700J(3)150J(4)50N(5)94%
【解析】(1)有用功W有用＝Gh＝850N×3m＝2550J。
(2)绳子自由端移动的距离s＝nh＝3×3m＝9m
总功W总＝Fs＝300N×9m＝2700J。
(3)额外功W额外＝W总－W有用＝2700J－2550J＝150J。
(4)动滑轮的重力G动＝＝＝50N。
(5)滑轮组的机械效率η＝＝≈94%。物理(沪粤版)九上提高版：机械功与机械能
一、选择题
1.下列过程中，属于动能转化为势能的是( )
A.钟表里的发条带动指针转动 B.自行车在水平地面上行驶得越来越快
C.被拉开的弹簧门自动关上 D.跳高运动员跃起的过程
2.如图，我国空中加油机正在给歼10战斗机加油。加油过程中，若战斗机的高度和速度不变，则战斗机的( )
A.动能增加，势能减小，机械能不变 B.动能不变，势能不变，机械能不变
C.动能减小，势能不变，机械能减小 D.动能增加，势能增加，机械能增加
3.班里组织一次比赛活动，从一楼登上五楼，比谁的功率最大.为此，需要测量一些物理量.下列物理量中必须测量的是( )
①五楼到一楼的高度H；②从一楼到达五楼所用的时间T：③每个同学的体重G；④四楼到五楼楼梯的长度L.
A.①②③ B.②③ C.②④ D.①②
4.李先生乘电梯上楼，在电梯匀速上升的过程中，李先生的( )
A.动能不断增大 B.重力势能不断增大
C.动能转化为重力势能 D.重力势能转化为动能
5.小张用40N的推力将重力为100N的物体沿水平方向匀速推动了10m，则小张对物体所做的功是( )
A.400J B.600J C.1000J D.1400J
6.如图所示，铅球从出手到将要落地的过程中，下列说法正确的是(不计空气阻力)( )
A.铅球由a→b时，动能逐渐增大
B.铅球在b点的机械能大于a点的机械能
C.铅球由b→c时，机械能逐渐减小
D.铅球在c点时动能最大
7.小明从家里去上学，如图所示是他上学过程中的路程—时间图象，请你判断小明在哪一段时间内动能最大( )。
A.在t1～t2时间内，小明的动能最大 B.在t2～t3时间内，小明的动能最大
C.在O～t1时间内，小明的动能最大 D.无法判断
8.如图所示,用大小相等的拉力F,分别沿斜面和水平面拉木箱,拉力方向和运动方向始终一致,运动时间tab>tcd,运动距离sab=scd,比较两种情况下拉力所做的功和功率( )
A.ab段做功较多 B.ab段与cd段做的功一样多
C.ab段功率较大 D.ab段与cd段的功率一样大
9.甲同学用力推一辆小车，经过3min在力的方向上前进了50m，乙同学用同样大小的力推另一辆小车，经过6min小车在力的方向上前进了相同的距离，那么( )
A.甲和乙功率一样大 B.甲功率大
C.乙功率大 D.甲和乙做的功一样多，甲的功率大
10.如图所示，将摆球从A点静止释放，摆球在A、C两点间来回摆动，B为最低点，不计空气阻力，下列说法正确的是的机械能( )
A.从A点到B点，摆球动能增大，机械能增大
B.从B点到C点，摆球动能减小，机械能减小
C.摆球在摆动过程中所经各点的机械能均相等
D.摆球在B点的机械能最大，在A，C两点的机械能能最小
11.汽车在平直公路上以速度v0匀速行驶，发动机功率为P0，牵引力为F0。t1时刻开始，司机减小了油门，使汽车保持恒定功率P行驶，到t2时刻，汽车又开始做匀速直线运动，速度为v。已知运动过程中汽车所受阻力f恒定不变，汽车牵引力F随时间t变化的图象如图所示，则( )
A.v0=2v B.F0=2f
C.t1至t2时间内，汽车做加速运动 D.t2时刻之后，汽车将保持功率P0行驶
12.如图甲所示，小球从某高度处静止下落到竖直放置的轻弹簧上并压缩弹簧。从小球刚接触到弹簧到将弹簧压缩最短的过程中，得到小球的速度v和弹簧被压缩的长度△l之间的关系，如图乙所示，其中b为曲线最高点。不计空气阻力，弹簧在整个过程中始终发生弹性形变，则小球( )
A.受到的弹力始终不变 B.运动过程动能一直增大
C.运动过程机械能不变 D.在b点时重力等于弹力
二、填空题
13.如图所示,为一名消防员正在进行模拟演习训练。当消防员沿着竖立在地面上的钢管匀速下滑时,他的动能 ,他的机械能 。
14.如图所示是我省某山地的等高线地形图(单位：米)，若把同一个物体分别放在A点和B点，则物体的重力势能较大的是在 点。
15.如图是自动回转的“魔罐”，橡皮筋两头分别固定在罐子的顶部和底部，中间系一个钩码，当你将“魔罐”在水平地面上滚出后，它能自动滚回来的原因是________能转化为________能.
16.西宁市湟水河河道改造工程中，装载机5s内将一块重2000N的石块匀速举高3m，装载机的举力对石块做功为______J，举力做功的功率为______W。
17.滚摆从图中的位置1静止释放，下降经过位置2，继续下降，再上升到达最高点3，这三个位置：滚摆重力势能最大的是________、动能为零的是________、机械能最大的是________.(填写位置序号)
18.如图是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 ;蹦蹦杆弹起过程中,弹簧的弹性势能 。(均选填“增大”、“减小”或“不变”)
19.如图所示，甲用90N的拉力，乙用50N的推力，在30s内共同使一辆小车从一个倾角为30°长为60m的斜坡底端匀速运动到顶端.甲乙二人对小车做功________J，甲对小车做功的功率为________W.
20.如图甲所示，木块放在水平面上，用弹簧测力计沿水平方向拉木块做直线运动.两次拉动木块得到的s-t图象分别是图乙中的图线①、②.两次对应的弹簧测力计示数分别为F1、F2，两次拉力的功率分别为Pl、P2，两次木块的动能分别为El、E2，则F1 F2，Pl P2，El E2.(均选填“＜”、“=”或“＞”)
三、实验探究题
21.如图所示是“探究物体动能的大小与哪些因素有关”的实验装置，实验中让钢球从斜面上某个高度由静止沿斜面滚下，在底部与静止在水平面上的木块发生碰撞，木块沿水平面向右运动直至停止.
(1)实验中是通过观察______来判断钢球的动能大小.
(2)让同一钢球从斜面的不同高度由静止开始滚下，目的是探究钢球的动能大小与______的关系.
(3)换用质量不同的钢球从斜面的相同高度由静止开始滚下，目的是探究钢球的动能大小与______的关系.
(4)被撞击的木块由于______不会立即停下来，而木块最终会停下来的主要原因是______.
四、解答题
22.在一次娱乐节目中，魔术师表演了“硬币入杯”，吸引了许多魔术爱好者的兴趣，他们集中智慧，对“硬币入杯”进行了拆招(如图所示)：硬币从进币口进入桌面下，然后被安排好的弹簧向上弹出进入杯口中。请你分析硬币在这个过程中的机械能是如何转化的(说出主要的即可)？
专题机械能及其转化
23.用如图所示的滑轮组将货物缓慢提升3m，已知货物重850N，所用拉力F为300N(不计摩擦和绳重带来的影响)。求：
(1)有用功W有；(2)总功W总；(3)额外功W额；
(4)动滑轮的重力；
(5)滑轮组的机械效率η。