粤沪版物理九年级上册同步提优训练：第十一章 机械功与机械能 综合提升卷（Word有答案）

第十一章综合提升卷　　
一、选择题(每题3分,共30分)
1.下列有关力做功的说法,正确的是 (　　)
A.小阳将铅球投出的过程中,小阳对铅球没有做功
B.足球在球场上沿水平地面滚动时,重力对足球做了功
C.小冬提着书包从一楼上到六楼,小冬对书包做了功
D.运动员举着杠铃静止不动的过程中,运动员对杠铃做了功
2. 如图图图所示,小明同学正在做“引体向上”。他先两手握住单杠,两脚离地,两臂及身体自然下垂,然后缓缓曲肘,将身体向上拉起,直到下巴超过单杠。这个过程中,小明做的功最接近于 (　　)
A.2000 J B.200 J
C.20 J D.2 J
3.下列关于功、功率、机械效率的说法正确的是 (　　)
A.额外功与总功之比越小,机械效率一定越大
B.机器的功率越小,它的机械效率一定越低
C.功率不同的机器,做的功一定不相等
D.物体做功越多,功率一定越大
4.如图图图所示,用大小相等的拉力F,分别沿光滑的斜面和粗糙的水平面拉木箱,在力的作用下移动的距离sAB=sCD,比较两种情况下拉力F所做的功及其功率 (　　)
A.AB段做功较多 B.CD段做功较多
C.AB段与CD段做的功一样多 D.AB段的功率比CD段的功率大
5.甲、乙、丙、丁四名同学进行攀岩比赛,他们做的功W与时间t的关系如图图图所示。若规定做功最快的获胜,则最后胜出的一定是(　　)
A.甲 B.乙 C.丙 D.丁
6.小杰背着书包回家,在水平路面上行走100 m用时100 s,乘坐电梯从1楼到21楼用时30 s,以下符合实际的是 (　　)
A.电梯对小杰做功约3.6×103 J
B.小杰乘坐电梯上升时,对书包不做功
C.电梯对小杰做功的功率约1200 W
D.小杰在水平路面上行走时,重力做功的功率约600 W
　
7.2020年5月5日18时00分,中国载人空间站工程研制的相当于18层楼高的“长征五号B”运载火箭,搭载新一代载人飞船试验船和柔性充气式货物返回舱试验舱,在文昌航天发射场点火升空。在现役的各国运载火箭中,“长征五号B”运载火箭的运力是世界一流水平。如图图图所示是火箭发射时的情景,关于试验船加速上升的过程中,下列说法正确的是(　　)
A.动能变大,重力势能变大,机械能变大
B.动能变小,重力势能变大,机械能变大
C.动能变大,重力势能变小,机械能保持不变
D.动能变小,重力势能变大,机械能保持不变
8.如图图图所示,弹簧下端悬挂一个实心小球,用手托住小球,小球静止在A点,此时弹簧处于自然长度,释放小球,小球向下运动到最低点B(未超过弹簧弹性限度)。小球从A点运动到B点的过程中,下列说法正确的是 (　　)
A.小球的重力势能一直在减少,动能一直在增加
B.小球减少的重力势能全部转化为动能
C.弹簧的弹性势能不断增大
D.小球运动到B点时,重力势能最小,动能最大
9.如图图图所示是工人师傅往高处运送货物的两种方法。货物的重力均为500 N,滑轮重均为10 N,不计摩擦和绳重,若货物被匀速提升到同一高度,则下列说法正确的是 (　　)
A.图甲中的拉力等于图乙中的拉力
B.图甲中拉力做的功大于图乙中拉力做的功
C.图甲中的功率小于图乙中的功率
D.图甲中的机械效率大于图乙中的机械效率
10.如图图图所示,用滑轮组匀速提升重为700 N的物体,人对绳的拉力F为400 N,在10 s内把物体匀速提升了2 m,不计绳重和摩擦,则下列说法正确的是 (　　)
A.拉力的功率是80 W
B.拉力所做的总功是1400 J
C.拉力所做的额外功是200 J
D.滑轮组的机械效率是58.3%
二、填空题(第11～16题每空1分,第17～20题每空2分,共28分)
11.如图图图所示,用细线系住小球悬挂在O点,将小球拉至A点释放,从A点经过B点运动到C点的过程中(忽略空气阻力),小球的动能先　　　　后　　　　。(均选填“变大”“变小”或“不变”)
　
12.在空中悬停的直升机具有　　　　　　(选填“动能”或“重力势能”);正在洒水的洒水车在水平公路上匀速行驶,其动能　　　　(选填“增大”“减小”或“不变”)。
13.如图图图所示为一种“跳跳人”玩具,用手指将“跳跳人”下压一段距离,松手后,“跳跳人”会弹至一定的高度,此过程中主要发生的能量转化是弹性势能转化为　　　　　　。增加“跳跳人”被下压的距离,发现“跳跳人”弹起的高度增加,说明物体的　　　　　　　越大,弹性势能越大。
14.在课外兴趣小组活动中,小明想验证重力势能与高度的关系:他在水平地面上铺一张纸,将一篮球表面涂黑,使篮球分别从不同高度处由静止自由下落,在纸上留下黑色圆斑A、B,如图图图所示。球从较高处下落形成的圆斑是图中　　　　(选填“A”或“B”),你判断的依据:　 。
15.如图图图所示为一架四旋翼无人机,质量为1.2 kg,下方悬挂着一个质量为0.3 kg的摄像机。前5 s无人机从地面竖直上升了10 m,然后水平飞行了30 s。无人机前5 s对摄像机做功 　　　　J,后30 s对摄像机做功　　　　J。(g取10 N/kg)
16.工人用力F水平推重为200 N的物体,在4 s内水平推力F与物体沿力的方向移动的距离s之间的关系图像如图图图所示。在这一过程中,水平推力做的功为　　　　J,推力做功的平均功率为　　　　W。
17.如图图图所示,把重为600 N的物体匀速从斜面底端推到斜面顶端,斜面长为3 m、高为0.9 m,实际推力为300 N,那么物体与斜面之间的摩擦力是　　　　N,斜面的机械效率是　　　　。
18.如图图图所示,物体A重100 N,物体B重10 N,此时A沿着水平桌面以0.2 m/s的速度向右做匀速直线运动(不计滑轮摩擦、绳重及滑轮重),物体A与水平桌面间的摩擦力是　　　　N,10 s内物体A受到的拉力做功　　　　J。
19.小亮同学用滑轮组提升物体,绳子自由端竖直移动的距离、物体上升的高度分别随时间变化的关系如图图图所示。已知物体的质量为900 g,动滑轮的质量为100 g,绳子自由端的拉力F为3.6 N,则在0~2 s的过程中,拉力F的功率为　　　　W,滑轮组的机械效率为　　　　。(g取10 N/kg)
20.组合机械的斜面长4 m、高2 m,将重为100 N的物体从斜面的底部匀速拉到顶端,如图图图所示,所用的拉力为40 N,需要的时间是5 s。那么,将物体从底部拉到顶端所做的有用功是　　　　J,拉力的功率是　　　　W。
三、实验探究题(共16分)
21.(6分)在“探究物体动能的大小与哪些因素有关”的实验中,将质量不同的铁球从斜面的同一高度由静止释放,撞击同一木块,能将木块撞出一段距离,如图图甲所示。请回答下列问题:
(1)将铁球从同一高度由静止释放的目的是　　　　　　　　　　　　　　　　　　　,该实验的目的是研究铁球的动能大小与　　　　(选填“质量”或“速度”)的关系。
(2)该实验是通过观察　　　　　　　　　　的大小,来说明铁球做功多少的。
(3)有同学将实验装置改进成如图图图乙所示,利用质量相同的铁球将同一弹簧压缩不同程度后由静止释放,撞击同一木块,将木块撞出一段距离进行比较。可以研究铁球的动能大小与
　　　　(选填“质量”或“速度”)的关系。
(4)该同学还想用质量不同的铁球将同一弹簧压缩相同程度后由静止释放,撞击同一木块,探究铁球的动能大小与质量的关系,这个设计方案是　　　　(选填“正确”或“错误”)的,原因是　 　。
22.(10分)如图图甲所示是小红测量“滑轮组的机械效率”的实验装置。
(1)实验时小红沿竖直方向　　　　拉动弹簧测力计,使钩码上升10 cm,弹簧测力计的示数如图图图甲所示,其拉力为　　　　N,若每个钩码重2 N,则滑轮组的机械效率为　　　　(结果保留一位小数)。
(2)小红做完实验,通过和其他小组交流,了解到滑轮组的机械效率η与动滑轮重G动有关系,接着她改变动滑轮重,提升同一物体进行多次实验,获得数据并绘制出如图图图乙所示的图像。由图像可知:被提升物体所受的重力相同时,动滑轮越重,滑轮组的机械效率越　　　　(选填“高”或“低”)。若不计绳重和摩擦,分析图像中的A点可知,被提升物体所受的重力为
　　　　N。
四、计算题(共26分)
23.(6分)扫地机器人是智能家用电器的一种,正逐渐进入我们的生活,如图图图所示是一款集自动清扫技术和人工智能设计于一体的地面清扫机器人。小明在室内运动场上试用时发现,该机器人在1 min内沿直线匀速清扫的距离为18 m,若它在运动过程中所受阻力为105 N,问:
(1)此机器人在清扫地面时运动的速度为多大
(2)1 min内牵引力所做的功及功率分别是多大
24.(8分)如图图图所示,工人分别沿着AB、AC两个斜面,把重900 N的物体从斜面底部匀速拉到高h=2 m的斜面顶端,斜面AB长s1=3 m,斜面AC长s2=4 m,不计空气阻力,问:
(1)若斜面AB是光滑的,则工人沿斜面AB所用的拉力为多大
(2)若斜面AC是粗糙的,工人沿斜面AC所用的拉力为500 N,则斜面的机械效率是多少 物体与斜面之间的摩擦力是多大
25.(12分)如图图图所示是一辆汽车通过滑轮组将深井中的物体拉至井口的装置图,已知井深15 m,物体重G=5×103 N,汽车重G车=4×104 N,汽车匀速行驶时对绳子的拉力F=2×103 N,汽车受到的阻力为车重的0.05。若物体上升的速度为0.4 m/s,将物体从井底匀速拉至井口,求:(不考虑滑轮摩擦和绳重)
(1)滑轮组提升物体所做的有用功。
(2)滑轮组的机械效率。(计算结果保留一位小数)
(3)动滑轮的重力。
(4)汽车的牵引力。
(5)汽车的牵引力做功的功率。
　　　　　　　　　　 　　　　 　　
答案
第十一章综合提升卷
1.C　2.B　
3.A　4.C
5.A　解： 在相同时间内,做功越多,功率越大,也就是做功越快。由图像知,当时间相同时,甲做功最多,所以由公式P=知,甲功率最大,做功最快。
6.C　7.A
8.C　解： 小球在下落过程中,重力不变,弹簧的弹力不断增大,当重力和弹力的合力向下时,小球加速向下运动,当重力和弹力的合力向上时,小球减速向下运动,所以小球的速度先增大后减小,小球的质量不变,所以小球的动能先增大后减小;小球的高度不断降低,所以小球的重力势能不断减小,A错误。小球下落过程中,当重力和弹力的合力向下时,小球加速向下运动,弹簧不断伸长,小球的重力势能转化为小球的动能和弹簧的弹性势能;当重力和弹力的合力向上时,小球的速度不断减小,弹簧不断伸长,小球的重力势能和动能转化为弹簧的弹性势能,B错误。小球下落时,弹簧不断伸长,弹簧的弹性势能不断增加,C正确。小球运动到B点时,小球的高度最小,速度最小,小球的质量不变,所以小球的重力势能和动能都最小,D错误。
9.D　解： 由题知,不计摩擦和绳重:图甲中使用的是定滑轮,则拉力F甲=G物=500 N,图乙中使用的是动滑轮,n=2,拉力F乙=(G物+G动)=×(500 N+10 N)=255 N,所以F甲>F乙,故A错误;图甲中使用的是定滑轮,不计绳重和摩擦,额外功为0,有用功等于总功,机械效率为100%;图乙中使用的是动滑轮,不计绳重和摩擦,额外功为提升动滑轮做的功,总功大于有用功,机械效率小于100%,所以η甲>η乙,故D正确;由题知,两图中提升货物的重力相同,在提升高度相同时,根据W=Gh可知图甲、乙的有用功相同,则图甲中拉力做的功小于图乙中拉力做的功,故B错误;由于不知道做功的时间,所以根据P=可知不能比较功率的大小,故C错误。
10.C　解： 根据图示可知,n=2;W有用=Gh=700 N×2 m=1400 J,W总=Fs=400 N×2×2 m=1600 J,故B错误。由W总=W有用+W额外可得:W额外=W总-W有用=1600 J-1400 J=200 J,故C正确。滑轮组的机械效率:η=×100%=×100%=87.5%,故D错误。拉力的功率:P===160 W,故A错误。
11.变大　变小　解： 小球从A点运动到B点的过程中,高度减小,重力势能减小,速度变大,动能变大;小球从B点运动到C点的过程中,高度变大,重力势能变大,速度变小,动能变小,故重力势能先变小后变大,动能先变大后变小。
12.重力势能　减小
13.重力势能　弹性形变程度
14.B　在质量相同的情况下,高度越高,球的重力势能越大,转化的弹性势能越大,球的形变越大
15.30　0
16.120　30
17.120　60%
解： 由题知,斜面长s=3 m,高h=0.9 m,物体重G=600 N,推力F=300 N。
有用功:W有用=Gh=600 N×0.9 m=540 J,
推力做的总功:W总=Fs=300 N×3 m=900 J,
额外功:W额外=W总-W有用=900 J-540 J=360 J,
由W额外=fs得摩擦力:f===120 N。
斜面的机械效率:η=×100%=×100%=60%。
18.20　40　解： 由图可知,以A为研究对象,n=2。物体B匀速下降,则绳端的拉力:F拉=GB=10 N,不计滑轮摩擦、绳重及滑轮重,物体A与水平桌面间的摩擦力:f=2F拉=2×10 N=20 N;10 s内物体A移动的距离:s=vAt=0.2 m/s×10 s=2 m,因物体A向右匀速运动,则物体A受到的拉力:F=f=20 N,10 s内物体A受到的拉力做功:W=Fs=20 N×2 m=40 J。
19.0.36　62.5%
解： 由图知,在0~2 s的过程中,物体上升的高度为5 cm,绳子自由端移动的距离为20 cm,拉力的功率:P====0.36 W;滑轮组的机械效率为η=×100%=×100%=×100%=62.5%。
20.200　64
解： (1)将物体从底部拉到顶端所做的有用功:W有用=Gh=100 N×2 m=200 J。
(2)斜面长L=4 m,图中使用的是动滑轮,拉力端移动的距离:s=2L=2×4 m=8 m,
总功:W总=Fs=40 N×8 m=320 J,
拉力的功率:P===64 W。
21.(1)控制铁球到达水平面的速度相同　质量
(2)木块移动的距离　(3)速度
(4)错误　弹簧压缩程度相同,弹性势能相同,铁球的动能相同,对木块做的功相同,木块移动的距离相同
22.(1)匀速　2.2　90.9%　(2)低　3
23.(1)机器人清扫地面的速度:v===0.3 m/s。
(2)机器人做匀速直线运动,根据二力平衡,机器人受到的牵引力F=f=105 N,
1 min内机器人所受牵引力做功:
W=Fs=105 N×18 m=1890 J;
牵引力做功的功率:P===31.5 W。
24.(1)如图图果斜面AB是光滑的,拉力做的额外功为0 J,则拉力做的总功等于提升物体做的功,
即:Fs1=Gh,则工人沿斜面AB所用的拉力:F===600 N。
(2)沿斜面AC拉物体,拉力做的总功:W总=F's2=500 N×4 m=2000 J,
拉力做的有用功:W有用=Gh=900 N×2 m=1800 J,
斜面的机械效率:η=×100%=×100%=90%,
克服摩擦力做的额外功:W额外=W总-W有用=2000 J-1800 J=200 J,
由W额外=fs可得,物体和斜面之间的摩擦力:f===50 N。
25.(1)滑轮组提升物体所做的有用功:W有用=Gh=5×103 N×15 m=7.5×104 J。
(2)由图知n=3,则拉力端移动距离:s=3h=3×15 m=45 m,
拉力做的总功:W总=Fs=2×103 N×45 m=9×104 J;
滑轮组的机械效率:η=×100%=×100%=83.3%。
(3)不考虑滑轮摩擦和绳重,拉力F=(G+G动),则动滑轮重力:G动=3F-G=3×2×103 N-5×103 N=1000 N。
(4)汽车受向右的牵引力、向左的阻力f和向左的绳子拉力F',F'=F,根据力的平衡条件可得,汽车受到的牵引
力:F牵=F'+f=F+0.05G车=2×103 N+0.05×4×104 N=4×103 N。
(5)汽车行驶速度:v=3v物=3×0.4 m/s=1.2 m/s,
则汽车的牵引力做功的功率:P=F牵v=4×103 N×1.2 m/s=4.8×103 W。