北师大版九年级年级全一册10.1机械能同步练习（有解析）

北师大版九年级年级全一册 10.1 机械能 同步练习
一、单选题
1．如图所示，将同一小球按照不同方向从离地面相同高度的相同位置分两次抛出，初速度相等，小球第一次落地速度为v1，小球第二次落地速度为v2，不计空气阻力，比较v1和v2的大小，正确的是（　　）
A．v1=v2 B．v1＜v2 C．v1＞v2 D．无法比较
2．投掷出去的铅球在空中的运动轨迹如图所示。若不计空气阻力，则下列说法中正确的是（　　）
A．在最高点b点时，铅球的重力势能最大，动能为零
B．在从a点到b点再到c点的过程中，铅球的动能先减小后增大
C．在从a点到b点的过程中，铅球的动能增大，重力势能减小
D．在从b点到c点的过程中，铅球的重力势能增大，动能减小
3．频闪照相机是研究物体运动的重要手段之一，如图所示的频闪照片记录了竖直下落的小球每隔相等时间的位置，不计空气阻力，在小球下落的过程中，下列说法正确的是（ ）
A．小球的重力势能逐渐增大 B．小球的机械能逐渐减小
C．小球的重力在 ab 段做功比在cd 段多 D．小球的重力在 ab 段做功比在 cd 段慢
4．如图所示，跳伞运动员在空中匀速降落。关于他在匀速降落的过程中能量变化的情况，下列说法中正确的是（ ）
A．动能增加 B．机械能增加 C．机械能保持不变 D．重力势能减小
5．如图示，孩子坐着雪橇从高高的雪坡上滑下，最终停下来。这一过程中所涉及的物理知识，下列说法中正确的是（　　）
A．雪橇会停下来是因为受到惯性的作用
B．雪橇受到的重力与雪坡对雪橇的支持力是一对平衡力
C．整个过程中，孩子的机械能保持不变
D．雪橇对雪坡的压力与雪坡对雪橇的支持力是一对相互作用力
6．如图所示为冬奥会的一些运动项目，关于这些项目中的情景，下列说法中正确的是（　　）
A．跳台滑雪运动员在空中下落的过程中，重力势能不变
B．短道速滑运动员在转弯滑行的过程中，运动状态不变
C．冰球在水平冰面滑动过程中，机械能保持不变
D．冰壶运动员掷出去的冰壶能继续向前运动，是由于冰壶具有惯性
7．下列说法错误的是（　　）
A．嫦娥五号从月球取回1731g土壤，回到地球后土壤的重力不变
B．1个标准大气压的值与高度为76cm水银柱产生的压强大小相等
C．“天宫二号”在太空围绕地球运转的过程中，机械能守恒
D．放在水平桌面上的物理课本受到的重力与桌面对它的支持力是一对平衡力
8．2022年第24届冬奥会在北京召开，我国健儿积极备战。如图是高台跳雪运动员由高处急速滑下，在即将到达赛道底部时，他双膝弯曲，使劲一蹬，顺势跃向空中。为减小空气阻力影响，他上身前倾，双臂后摆，整个身体就像一架飞机，向前滑翔。有关滑雪中的相关物理知识说法正确的是（　　）
A．双膝弯曲，不但降低了重心，而且减小了重力势能，转化为更多的动能
B．运动员使用撑杆向后用力撑地增大下滑速度，目的是为了增大惯性，从而利用惯性跳得更远
C．由于运动员背上的空气流速小于滑雪板下面的空气流速，从而产生向上的升力
D．雪橇板有较大面积目的是为了减小运动员脚对雪道的压力
9．如图，质量为m的小环穿在固定的光滑曲杆上，从某点A静止释放后沿曲杆运动。若不计空气阻力，则环在运动过程中，下列判断正确的是（ ）
A．只要A点高于D点，小环就一定能到达D点
B．小环从A点到B点，动能一直增加，机械能不变
C．小环从A点到D点，重力势能一直减小，机械能不变
D．若小环能到达D点，离开D点后将竖直向下运动
10．如图所示是荡秋千的简化模型。摆球从A点由静止释放，到达D点后返回，B、C两点等高。下列说法正确的是（　　）
A．球在B、C两点的动能相等 B．球在A、D两点的机械能相等
C．球从B点到O点的过程中机械能减少 D．球从O点到C点的过程中势能转化为动能
11．在北京冬奥会自由式滑雪女子大跳台的比赛中，中国选手谷爱凌从50m高的跳台由静止出发，在空中完成了一次超高难度的1620度旋转，获得本项目的金牌。现将运动轨迹简化如图所示，若不考虑能量损失，她的运动轨迹最符合实际的是（　　）
A．a B．b C．c D．d
12．某块砖在一对平衡力作用下运动，则该砖（　　）
A．机械能一定不变，动能一定不变 B．机械能可能改变，动能可能不变
C．机械能可能改变，动能一定改变 D．机械能一定不变，动能可能改变
二、填空题
13．如图所示，粗糙的弧形轨道竖直固定在水平面上，钢球从 C 点由静止释放，经过 B 点到达最低点 O ，然后到达另一侧与 B 点等高的点 A 时刚好速度为零。由 O 到 A 点过程中，______能转化为重力势能，______点的动能最大，从 C 点到 B 点的过程中，机械能的总量 ______（选填“变大”、“变小”或“不变”）。
14．我国独立自主研制的火星探测器“天问一号”沿椭圆轨道绕火星运动时，不考虑空气阻力，只有动能和势能的相互转化，由近火点向远火点运动时，探测器的动能 ___________，机械能 ___________（选填“变大”、“变小”或“不变”）。
15．如图是皮球落地后弹跳过程中，每隔相等时间曝光一次所拍摄的照片。A、C是同一高度的两点，则A点的机械能______B点的机械能，A点的动能______C点的动能，A点的重力势能______C点的重力势能（选填“大于”“小于”或“等于”）。
16．当飞机在某一高度水平匀速飞行，并喷洒农药时，其重力势能______，动能______（均选填“增大”、“减小”或“不变”）。
三、综合题
17．为了有效阻断新型冠状病毒肺炎的传播，多地机场、车站安装了红外线测温仪，红外线在空气中的传播速度约为________km/s。与此同时，多地防疫站用洒水车在水平路面上喷洒消毒液，消毒车匀速行驶喷洒过程中，它的动能_______（选填“不变”、“变大”或“变小”），以司机为参照物，消毒车是______的（选填“运动”或“静止”）。喷洒过后，空气中就会弥漫消毒液的气味，这是_______现象。喷洒过的潮湿路面很快会变干，这是______（填物态变化的名称）现象。
18．如图1，悬崖跳伞是一项极具挑战的运动，越来越受到人们的喜爱。在某次悬崖跳训练过程中，一质量为50kg的运动员背着降落伞从悬崖上由静止开始竖直跳下，经15s下落210m后，运动员开始做匀速直线运动直至落到悬崖下方水中。整个过程用时30s，其速度与时间的关系如图2所示，g取10N/kg。求：
(1)在这整个过程中运动员所受重力做的功和功率；
(2)从第10s到第30s这个过程中，运动员的动能、重力势能、机械能是如何变化的？
19．探究物体运动
质量为m的物体,在外力F的作用下,从静止开始经过时间t后,物体获得的速度v．速度v与质量时间t的关系,如表中的数据所示．
m/kg 1 2 1 2
F/N 0.5 0.5 1.5 1
t/s 2 2 2 1
v/m/s 1 0.5 3 0.5
（1）在外力F作用下,与质量为m的物体,经过时间后的t后的速度v的表达式为v= ______ (比例常数用具体数表示)
（2）质量为m、速度为v的物体具有的动能EK大小为:EK=,物体受到外力作用时,物体的动能会发生改变,且动能的改变量与外力对物体做的功大小相等,外力方向与物体运动方向相同时,物体的动能增大,外力方向与物体运动方向相反时,物体的动能减小,高速运动的子弹射入木板,从木板中穿过后,子弹的动能会 ______ (增大或减小)．
（3）质量为m的子弹,在枪膛内受到火药爆炸的平均推力为F,在枪膛内运动时间为t,子弹飞出枪膛后射入厚度为d的薄木板,木板对子弹的平均阻力为f，若子弹能够穿透木板,请推导子弹穿过木板后的速度表达式 ____ ．(用m、推力F、时间t、阻力f、厚度d表示)
测量浮力
小雨想要知道用图示滑轮组向上提起一个金属块时的机械效率．身边只有一个不可拆卸的滑轮组(如图)和一个形状不规则的金属块,一个底面积较大的长方体木块,一把轻质硬木刻度尺，一个盛有适量水的水槽和线绳．
（1）测量步骤(配图说明) ______
（2）写出计算机械效率大小的推导过程 _____
20．阅读下列短文
三峡船闸
三峡工程是举世瞩目的跨世纪工程，三峡大坝上下游的水位差最高可达113m。巨大的落差有利于生产可观的电力，当然也带来了航运方面的问题：下游的船只驶往上游，怎样把这些船只举高一百多米？上游的船只驶往下流，又怎样让船只徐徐降落一百多米？解决这个问题的途径就是修建船闸。
船闸由闸室和上下游闸门以及上、下游阀门组成，如图所示。
三峡船闸总长1621m，是世界上最大的船闸，船只在船闸中要经过5个闸室使船依次升高（或降低），每个闸室水位变化超过20m，因此三峡船的闸门非常高大，首级人字闸门高近40m，宽近20m，如果平放在地面上，有两个篮球场大，倘若门外的水压在闸门上，设想有10万人每人用1000N 的力来顶着门，也挡不住水的压力，可见水对闸门的压力之大，为此，三峡船闸的闸门足足有3m厚，无愧是“天下第一门”。（ρ水=1.0×l03kg/m3， g 取 10N/kg ，标准大气压p0=1.0×l05Pa）
请回答下列问题：
（1）三峡船闸是根据______原理建造的，船只从上游进入闸室航行时，闸室阀门A、B的开启情况是______。
（2）船只从上游经过船闸到达下游，重力势能______（选填“增加”或“减少”）。
（3）—艘总重为100t的船，在闸室中缓慢上升20m，此过程中浮力对船做功为______J。
（4）若三峡大坝内蓄水深度为113m，请你计算一下，此时水对坝底产生的压强是______Pa，约为______个标准大气压（结果取整数）。
21．为创建良好的生活环境，我市环保部门使用如图所示的雾炮车对街道进行除尘消毒，雾炮车的部分参数如表所示；某次作业时，雾炮车在大小恒定为6.0×103N的牵引力作用下，沿平直道路在5min内匀速直线行驶了1.2km；（g取10N/kg）问：
空载重量m1/kg 6×103
最大载重量m2/kg 4×103
轮胎着地总面积S/m2 0.4
（1）作业过程中，雾炮车的动能 ______，雾炮车的重力势能 ______；（均选填“变大“、“变小“或“不变“）
（2）雾炮车满载药液时对水平路面的压强是多少？______
（3）雾炮车作业过程中受到的阻力是多少？______
（4）雾炮车作业过程中牵引力做功的功率是多少？______
试卷第1页，共3页
试卷第1页，共3页
参考答案：
1．A
【详解】
两次小球的初速度相同，离地面高度相同，由机械能守恒可知，落地速度大小相同。
故选A。
2．B
【详解】
A．在最高点b点时，铅球的质量不变，高度最高，重力势能最大，铅球的速度不为0，动能不为零，故A错误；
B．在从a点到b点再到c点的过程中，铅球的质量不变，速度先变小后变小，动能先减小后增大，故B正确；
C．在从a点到b点的过程中，铅球的质量不变，速度变小，动能减小，高度变大，重力势能增大，故C错误；
D．在从b点到c点的过程中，铅球的质量不变，高度变小，重力势能变小，速度变大，动能增大，故D错误。
故选B。
3．D
【详解】
A．小球下落过程中，高度减小，重力势能减小，故A错误；
B．不计空气阻力时，小球重力势能与动能互相转化，机械能守恒，大小不变，故B错误；
C．ab段长度小于cd 段，重力相同，做功大小与下落距离成正比，ab 段做功小于cd 段，故C错误；
D．ab段做功小于cd 段做功，而所用时间相等，所以ab段功率小于cd 段做功，故D 正确。
故选D。
4．D
【详解】
跳伞运动员受平衡力作用，在空中匀速降落时，质量不变，速度不变，所处的高度越来越小，则跳伞运动员的动能不变，重力势能减少，故机械能减小。
故选D。
5．D
【详解】
A．滑行的雪橇会停下来是是因为受到摩擦力的作用，不是因为惯性，故A错误；
B．雪橇受到的重力与雪坡对雪橇的支持力大小不相等，不在同一条直线上，所以不是一对平衡力，故B错误；
C．滑雪者坐着雪橇从高高的雪坡上滑下的过程中有一部分机械能克服摩擦做功，机械能转化为内能，故有机械能损失，所以机械能会减小，故C错误；
D．雪橇对雪坡的压力与雪坡对雪橇的支持力，大小相等、方向相反，作用在两个物体上，是一对相互作用力，故D正确。
故选D。
6．D
【详解】
A．滑雪运动员在空中下落的过程中，质量不变，高度变小，重力势能变小，故A错误；
B．短道速滑运动员在转弯时，其运动方向是改变的，则运动状态是变化的，故B错误；
C．冰球在水平冰面滑动时，受到冰面的阻力，速度逐渐变小，质量保持不变，高度不变，那么动能变小，重力势能不变，所以机械能变小。故C错误；
D．掷出去的冰壶能继续向前运动，是由于冰壶具有惯性，要保持原来的运动状态向前运动，故D正确。
故选D。
7．A
【详解】
A．同一物体在月球上受到的重力大约是地球上的，所以月球土壤样品被带回地球后，重力变大。故A错误，符合题意；
B．1个标准大气压是在标准大气条件下海平面的气压，1644年由物理学家托里拆利实验测出，其值为101.325kPa，与高度为76cm水银柱产生的压强大小相等。故B正确，不符合题意；
C．“天宫二号”在太空中绕地球运转的的过程中，动能和势能相互转化，由于太空是真空，不需要克服额外阻力做功，所以总机械能守恒。故C正确，不符合题意；
D．放在水平桌面上的物理课本，在竖直方向上受到重力和桌面对物理课本的支持力而静止，处于平衡状态，因此这两个力是一对平衡力，故D正确，不符合题意。
故选A。
8．A
【详解】
A．重心越低，更容易保持平衡，双膝弯曲，降低了重心，减小了重力势能，可以将重力势能转化为动能，动能越大，速度越快，向前滑行越远，故A正确；
B．惯性大小只与质量有关，运动员使用撑杆向后用力撑地增大下滑速度，惯性不变，目的是为了增大初始速度，从而利用惯性跳得更远，故B错误；
C．运动员滑行的过程，由于运动员背上的空气流速大于滑雪板下面的空气流速，而流速越大，压强越小，从而产生向上的升力，故C错误；
D．在压力一定时，压强大小与受力面积有关。雪橇板有较大面积目的是为了减小运动员脚对雪道的受力面积，运动员总重力不变，压强变上，故D错误。
故选A。
9．B
【详解】
A．由图知D点的位置低于A点的位置，但是如果C点高于A点，则小球不能到达C点，即小环不一定能到达D点，故A错误；
B．质量为m的小环在光滑曲杆上，从某点A静止释放后沿曲杆运动，不计空气阻力，小环的运动过程中机械能是守恒的，由A到B，小环的重力势能转化为动能，动能增加，机械能保持不变；故B正确；
C．由A到B，小环的重力势能转化为动能，重力势能减小，由B到C点动能转化为重力势能，重力势能增加；由C到D重力势能转化为动能，重力势能减小，故小环从A点到D点时，重力势能先减小后增加，再减小。故C错误；
D．小环到达D后，由于惯性会继续沿CD方向运动一段距离。故D错误。
故选B。
10．C
【详解】
从A运动到D点，D点低于A，说明运动过程中机械能在逐渐较小，原因是受到空气的阻力作用，秋千在摆动的过程中，一部分机械能转化为内能，机械能会逐渐减小。
A．球在B、C两点高度相同，重力势能相同，B的机械能大于C的机械能，B的动能大于C的动能，故A错误；
B．由于机械能逐渐减小，则A的机械能大于D的机械能，故B错误；
C．球从B点到O点的过程中，克服摩擦做功，机械能减少，故C正确；
D．球从O点到C点的过程中，高度增加，重力势能变大，速度减小，动能减小，动能转化为势能，故D错误。
故选C。
11．C
【详解】
谷爱凌从50m高的跳台A处由静止出发，从轨道B处飞出，由于惯性，物体保持原来运动状态不变，运动方向沿轨道向上，则d轨迹不符合实际；A处物体由静止开始下滑，在A处物体具有重力势能，没有动能，若运动到右侧等高的位置，物体还有向右运动的速度，则此时物体的机械能大于A处的机械能，而题中不考虑运动过程中的能量损失，整个运动过程机械能守恒，则物体运动到右端的高度要比A点的低。故ABD不符合题意，C符合题意。
故选C。
12．B
【详解】
某块砖在一对平衡力作用下运动，运动状态不发生变化，速度不变，则动能不变；但高度可能发生变化，则重力势能有可能变化，即机械能可能改变。
故选B。
13． 动 O 变小
【详解】
[1]钢球由O点到A点的过程中，高度增大，重力势能增大，而动能减小，到A点刚好为0，所以是动能转化为重力势能的过程。
[2]钢球由C点静止释放，向下运动的过程中，高度减小，重力势能减小，转化为动能，O点时的重力势能最小，则动能最大。
[3]轨道是粗糙的，则钢球由C点到B点的过程中，需要克服摩擦做功，将部分机械能转化为内能，所以机械能的总量变小。
14． 变小 不变
【详解】
[1]“天问一号”沿椭圆轨道绕火星运动时，不考虑空气阻力，只有动能和势能的相互转化，由近火点向远火点运动时，探测器高度增加，重力势能增加，探测器的动能将变小，动能转化成重力势能。
[2]因为运动过程中，不考虑空气阻力，只有动能和势能的相互转化，故机械能守恒，由近火点向远火点运动时，机械能不变。
15． 大于 大于 等于
【详解】
[1][2][3]由图可知，每次球弹起的高度都会降低，说明此过程中机械能不守恒，受摩擦力做功影响机械能一直减小，A、C是同一高度的两点，重力势能相同，但A点的动能较大，则其机械能较大；A点在B点之前，则A点机械能较大。
16． 减小 减小
【详解】
[1][2]飞机在某一高度水平匀速飞行喷洒农药的过程中，其高度不变，质量减小，其重力势能减小；其速度不变，因质量变小，所以其动能减小。
17． 3×105 变小 静止 扩散 汽化
【详解】
[1]红外线、紫外线、可见光的传播速度为
3×108m/s＝3×105km/s
[2]消毒车匀速前进喷洒过程中，速度不变，但质量变小，消毒车的动能变小。
[3]以司机为参照物，消毒车没有与司机之间发生位置的变化，消毒车是静止的。
[4]将消毒液喷洒在室外的楼道、走廊里，不一会儿室内也闻到了消毒水的气味，属于扩散现象，表明了消毒水分子在不停地做无规则运动。
[5]喷洒在地上的消毒液会吸收热量，从液态变成气态，属于汽化。
18．(1)150000J，5000W； (2)动能先变小后不变，重力势能变小，机械能变小
【详解】
(1)运动员后15s下落的距离为
运动员下落的总高度为
运动员的重力为
G=mg=50kg×10N/kg=500N
下落过程中重力所做的功为
功率为
(2)10~15s：速度变小，动能变小，高度下降，重力势能变小，所以机械能变小；
15~30s：速度不变，动能不变，高度下降，重力势能变小，所以机械能变小。
综上分析：动能先变小后不变，重力势能一直变小，机械能一直变小。
19． 减小 见解析
【详解】
探究物体运动
（1）[1]分析1、3列数据，在质量和时间时，速度与外力成正比；分析1、2列数据，在外力和时间相同时，速度与质量成反比；分析第2、4列数据，第4列的外力是第2列的2倍，第2列的时间是第4列的2倍，两速度相等，说明速度与时间成正比，则速度v的表达式为：
；
将第1列数据代入得：
；
所以表达式为：
；
（2）[2]根据题意知，外力方向与物体运动方向相同时，物体的动能增大，外力方向与物体运动方向相反时，物体的动能减小；当高速运动的子弹射入木板时，子弹克服阻力做功，即子弹受到的外力与运动方向相反，所以子弹的动能会减小；
（3）[3]根据上面的表达式得，子弹飞出枪膛后的速度为：
，
根据题意得，子弹的动能为：
；
若子弹穿过木板后的速度为v’，其动能为：
；
根据动能做功，动能减小可得：
；
故得，子弹穿过木板后的速度表达式为：
．
测量浮力：
（1）[4]测量步骤：
①将刻度尺作为杠杆，左端挂金属块，右端挂长方体木块，选择适当支点位置使杠杆平衡，记录力臂L1、L2，如图：
②将刻度尺作为杠杆，一端与滑轮组绳子自由端相连，另一端连接长方体木块，选择适当支点位置使杠杆在水平位置平衡且恰能提起金属块，再记录力臂L3、L4，如图：
（2）[5]推导机械效率：
第一步中根据杠杆的平衡条件得：
G金属块L1=G木块L2；
金属块的重：
；
第二步中根据杠杆的平衡条件得：
FL3=G木块L4；
拉力的大小为：
；
根据得滑轮组的机械效率为：
．
20． 连通器 A打开，B关闭 减小 2×107 1.13×106 11
【详解】
（1）[1]船闸是利用连通器的原理工作的。上下游、闸室构成了连通器。
[2] 船只从上游进入闸室航行，上游与闸室形成连通器，打开阀门A船才能进入闸室，同时要关闭阀门B。
（2）[3]船只从上游经过船闸到达下游，船的质量不变，高度减小，所以船的重力势能减小。
（3）[4]船的质量
m=100t=100000kg
所受的重力
G=mg=100000kg×10N/kg=1×106N
船缓慢上升，船受到的浮力
F浮=G=1×106N
浮力对船做的功
W=F浮h=1×106N×20m=2×107J
（4）[5]水对坝底产生的压强
p=ρgh=1.0×l03kg/m3×10N/kg×113m=1.13×106Pa
[6]因1标准大气压p0=1.0×l05Pa，约是标准大气压的倍数
即大约是11个标准大气压。
21． 变小 变小 2.5×105Pa 6.0×103N 2.4×104W
【详解】
解：（1）[1][2]从图中可知，作业过程中，雾炮车向外喷水，雾炮车的速度不变，质量变小，故动能变小，雾炮车的高度不变，质量变小，故重力势能变小；
（2）[3]由受力分析可知，装满水时，雾炮车对地面的压力为
F＝G＝（m车+m水）g＝（6×103kg+4×103kg）×10N/kg＝1×105N
故车对地面的压强为
（3）[4]因雾炮车沿平直道路在5min内匀速直线行驶了1.2km，可知雾炮车处于平衡状态，故其所受阻力等于所受牵引力，即
f＝F牵＝6.0×103N
（4）[5]由题意可知，雾炮车作业过程中牵引力做的功为
W＝F牵s＝6.0×103N×1.2×103m＝7.2×106J
故牵引力做功的功率为
答：（1）作业过程中，雾炮车的动能变小，雾炮车的重力势能变小；
（2）雾炮车满载药液时对水平路面的压强是2.5×105Pa；
（3）雾炮车作业过程中受到的阻力是6.0×103N；
（4）雾炮车作业过程中牵引力做功的功率是2.4×104W。
答案第1页，共2页
答案第1页，共2页