第十一章 机械功与机械能 单元练习（含答案）-2023-2024学年沪粤版物理九年级上学期

第十一章 机械功与机械能
(时间:85分钟　分值:80分)
一、填空题(共16分,每空1分)
1.力学里所说的做功,包含两个必要因素:一个是作用在物体上的　　　　,另一个是物体在　　　　　　　　移动的距离。
2.如图,这是某同学扔实心球的四个分解动作,其中人对实心球不做功的是分解动作　　　　(选填序号)。分解动作④完成后,球下落过程中重力做功的功率　　　　(选填“增大”、“减小”或“不变”,忽略空气阻力)。
3.“歼-15”舰载机返回“辽宁号”航母上时,舰载机需要让航母上的弹性绳钩住,使其速度迅速减小,该过程中舰载机的动能　　　　,机械能　　　　。(均选填“增大”、“减小”或“不变”)
4.如图所示,滑轮重力相同且小于物重(不计绳重和摩擦),若在相同时间内匀速提升相同的重物至相同的高度,则所用拉力F甲　　　　F乙,机械效率η甲　　　　η乙。(均选填“>”、“<”或“=”)
5.小林同学在超市购物时,用30 N的水平推力使重200 N的超市购物车在水平路面上前进了12 m,松手后,购物车又向前运动了1 m才停下,在此过程中他做的功是　　　J,购物车重力做的功是　　　J。
6.长征三号乙运载火箭将北斗三号全球卫星导航系统最后一颗组网卫星送入太空预定轨道。火箭加速上升时,卫星的动能　　　　,重力势能　　　　。(均选填“增大”、“减小”或“不变”)
7.小明和小刚进行登楼比赛,两人体重恰好相等。他俩同时从一楼出发,两人登楼的速度均保持不变,当小明登到八楼时,小刚登到七楼。在这个过程中,他俩所做功的大小关系为W小明　　　W小刚,功率的大小关系为P小明　　　P小刚。(均选填“>”、“<”或“=”)
8.汽车上坡时,司机都要通过“换挡”来减小汽车行进的速度,目的是　　　　(选填“增大”或“减小”)汽车爬坡时所需的牵引力。若一辆汽车的功率为60 kW,当它以72 km/h的速度在水平公路上匀速行驶时,汽车受到的阻力为　　　　N。
二、选择题(共14分,把你认为正确选项的代号填在题后的括号内,第9~12小题,每题只有一个正确选项,每小题2分;第13、14小题为不定项选择,每小题有一个或几个正确选项,每小题3分,全部选择正确得3分,不定项选择正确但不全得1分,不选、多选或错选得0分)
9.一位同学用20 s从一楼走到三楼,他上楼时的功率可能是 (　　)
A.1.5 W B.15 W C.150 W D.1500 W
10.下列几种情况中,人对物体做了功的是 (　　)
11.2021年3月1日,最新刑法修正案生效,“高空抛物”正式入刑。将一个50 g的鸡蛋从高约70 m的25楼抛下,可使人当场死亡,下列说法正确的是 (　　 )
A.鸡蛋砸到人,是鸡蛋的重力势能转化为人的动能
B.鸡蛋在下落过程中,机械能增大
C.鸡蛋在下落过程中,重力做的功为3500 J
D.鸡蛋在加速下落过程中,重力势能一直在减小
12.用弹簧测力计沿水平方向两次拉着同一物体在同一水平地面上运动,两次运动的s-t图像如图所示,其对应的测力计示数分别为F1和F2,功率分别为P1和P2,则它们的大小关系正确的是 (　　)
A.两物体运动的速度:v1B.两次物体所受的拉力:F1>F2
C.两次拉力做功功率:P1D.相同时间内两次拉力对物体所做的功:W1>W2
13.一根细长绳的下端系一个金属小球,上端固定,就制成一个钟摆。把小球拉离竖直位置松手,让它摆动起来,如图所示,可以观察到小球在摆动过程中摆动的幅度会逐渐减小,最终会停下来,对于小球在摆动过程中的能量转化情况,下列说法正确的是 (　　)
A.小球在摆动过程中,其机械能守恒
B.小球依次经过最低点时,动能会逐渐减少
C.小球从高处向低处摆动过程中,部分重力势能转化为动能
D.小球从低处向高处摆动过程中,绳对小球的拉力做了功
14.一辆汽车在平直的公路上做直线运动,其v-t图像如图所示,汽车在第10 s时已行驶了150 m,速度达到了20 m/s,随后匀速前进。若汽车在行驶过程中所受阻力大小始终为2000 N,以下说法错误的是 (　　)
A.在0~20 s内汽车的平均速度为15 m/s
B.在0~10 s内汽车的牵引力大小恒为2000 N
C.在10~20 s内汽车牵引力做的功为4×105 J
D.在10~20 s内汽车牵引力做功的功率为4×105 W
三、计算题(共22分,第15、16小题各7分,第17题8分)
15.某型号汽车发动机的额定功率为4×104 W,在水平路面上匀速行驶时受到的阻力是1600 N。在额定功率下,当汽车水平匀速行驶时,求:
(1)发动机所提供的牵引力大小;
(2)汽车行驶10 min牵引力所做的功;
(3)汽车行驶速度的大小。
16.如图所示,在一次野外救援行动中,救援队通过滑轮组将掉落在深井中的物体拉至井口。已知井深10 m,物体重为6×103 N,汽车重为2×104 N,汽车匀速拉绳子时的拉力为2.2×103 N,汽车受到的阻力为车重的。问:
(1)将物体从井底拉至井口的过程中,汽车拉绳子时的拉力做了多少功
(2)滑轮组的机械效率为多少 (结果保留一位小数)
(3)汽车牵引力为多少
17.小东同学骑着一辆质量为12 kg的助力车,在平直路面上由静止开始做直线运动,全程共运动8 min,在第5 min时刚好到达全程的中点。图为小东同学运动的v-t图像。
(1)求全程的平均速度。
(2)若助力车在匀速运动过程中,动力的功率恒为2 kW,则助力车匀速运动时,动力做功多少
(3)在全程运动的时间内,如果助力车受到的平均动力为车和小东总重的,且全程动力做的总功为5.4×105 J,那么,小东的重力为多少 (g取10 N/kg)
四、实验与探究题(共28分,每小题7分)
18.在“探究重力势能的大小与哪些因素有关”的实验中,有质量关系为mA=mB(1)实验时,木块的释放位置应在木桩的　　　　　,释放木块时应　　　　(选填“轻轻释放”或“用力下压”)。
(2)通过观察　　　　　　　　　　　　　　　　来判断重力势能的大小,该科学探究方法是　　　　　　　　　　　　。
(3)比较A、B两木块将桩打入沙坑的深度,可以得出的结论是　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。
(4)小云根据B、C两木块将桩打入沙中的深度相同,说明物体重力势能的大小与质量无关,小云的观点是　　　　(选填“正确”或“错误”)的,理由是　。
19.在“探究物体的动能大小跟哪些因素有关”实验中。
(1)让钢球A从斜面由静止释放,碰上水平面上静止的木块B,如图甲所示。实验时通过观察木块移动的距离来判断钢球动能的大小。若斜面光滑,钢球从静止滚到斜面底端的过程中,钢球的机械能　　　　　(选填“守恒”或“不守恒”)。若不用木块B,在桌面上铺一条毛巾,　　　　(选填“可以”或“不可以”)用钢球A在毛巾表面滚动的距离来体现钢球动能的大小。
(2)通过观察木块B移动的距离长短来判断小球动能的大小,利用的研究方法是　　　　　(选填“控制变量法”或“转换法”)。
(3)实验表明,让同一钢球A从同一斜面的不同高度由静止释放,高度h越高,木块B被撞得越远,由此可以得出结论:　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。
(4)让两个不同质量的钢球分别从同一斜面的同一高度由静止释放,质量　　　　(选填“大”或“小”)的钢球把木块撞得远。两次实验中,木块B所受的滑动摩擦力　　　　(选填“相同”或“不同”)。
(5)若斜面光滑,钢球从斜面上由静止滑下碰撞木块后,木块在水平面上滑动一段距离停下来。增大斜面的倾角,仍让钢球从同一高度处由静止滑下,如图乙所示,则木块在水平面上移动的距离　　　　(选填“变大”、“不变”或“变小”,不计空气阻力)。
20.在探究“滑轮组机械效率”时,小强利用两组滑轮组进行了4次测量,用一个动滑轮和一个定滑轮测得前3组数据,用两个动滑轮和两个定滑轮测得第4组数据,如下表所示:
实验 次序 物重 G物/N 动滑轮重 G动/N 钩码上升的 高度h/m 动力 F/N 动力作用点 移动的距离s/m 滑轮组的 机械效率η/%
1 1 0.5 0.1 0.7 0.3 47.6
2 2 0.5 0.1 1.1 0.3 60.6
3 4 0.5 0.1 2 0.3
4 4 1 0.1 0.5 50.0
(1)根据表中前3次实验数据,画出甲图中滑轮组的绕绳方法。
(2)在实验中,测量绳端拉力F时,应尽量　　　　匀速向上拉动弹簧测力计,第4次实验时弹簧测力计的示数如图乙所示,则第4次实验中遗漏的数据为　　　　,第3次实验时滑轮组的机械效率为　　　　。
(3)由表中第1、2组数据可知,同一滑轮组的机械效率与物重有关。由表中第　　　　组数据可知,不同滑轮组的机械效率与摩擦和　　　　有关,请计算出第3组实验中克服摩擦所做的额外功为　　　　J。
21. 物体只在重力作用下由静止开始下落的运动叫作自由落体运动,这种运动只在没有空气的空间才能发生,在有空气的空间,如果空气阻力相对物体的重力比较小,可以忽略,物体的下落也可以近似地看作自由落体运动。
(1)为了探究自由落体运动的时间与哪些因素有关,物理学习研究一组提出了如下猜想:
猜想一:物体下落的时间与物体的材料有关;
猜想二:物体下落的时间与物体的质量有关;
猜想三:物体下落的时间与物体下落的高度有关。
为验证猜想的正确性,该组同学用6个金属球做了一系列实验,实验数据记录如下表。
实验序号 材料 质量/g 下落高度/m 下落时间/s
1 铁球 50 10 1.43
2 铝球 50 10 1.43
3 铜球 50 10 1.43
4 铝球 50 15 1.75
5 铜球 80 20 2.02
6 铁球 80 10 1.43
①为验证猜想一,应比较实验序号为1、2和3的实验数据。分析可知,物体下落的时间与物体的材料　　　　(选填“有关”或“无关”)。
②为验证猜想二,应比较实验序号为　　　　和　　　　的实验数据。分析可知,物体下落的时间与物体的质量　　　　(选填“有关”或“无关”)。
③为了验证猜想三,应比较实验序号为2和4的实验数据。分析可知,物体下落的时间与物体下落的高度　　　　(选填“有关”或“无关”)。
(2)物理学习研究二组也对这个问题进行了研究,他们让质量相等的铁球和纸团同时从同一高度由静止开始下落,发现两者下落的时间不相等,原因是　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。
(3)图甲b为某实验小组绘制的金属球由静止自由下落(图甲a)的高度h与时间t的关系图像,则图乙中描述重力对该球做的功W与时间t的关系的四种图像中,正确的是　　　　。
参考答案
1.力　这个力的方向上
2.②④　增大
3.减小　减小
4.>　>
5.360　0　
6.增大　增大
7.>　>
8.增大　3×103
9.C　10.B　11.D　12.D　13.BC　14.ABD
15.解:(1)因汽车在水平路面上匀速行驶时处于平衡状态,发动机所提供的牵引力和受到的阻力是一对平衡力,所以,发动机所提供的牵引力F=f=1600 N　(2分)
(2)由P=可得,汽车行驶10 min牵引力所做的功:
W=Pt=4×104 W×10×60 s=2.4×107 J　(2分)
(3)由P===Fv可得,汽车行驶的速度:
v===25 m/s　(3分)
16.解:(1)由图知,n=3,拉力端移动距离s=3h=3×10 m=30 m,
汽车拉绳子时的拉力做的功:
W=Fs=2.2×103 N×30 m=6.6×104 J　(2分)
(2)滑轮组的机械效率:
η=====×100%=90.9%　(3分)
(3)汽车向右匀速运动时,受到向右的牵引力、向左的绳子拉力和向左的摩擦力,
则牵引力:
F牵=F+f=F+G车=2.2×103 N+×2×104 N=4.2×103 N　(2分)
17.解:(1)由图像可知,5~8 min的速度为v=10 m/s,在这3 min内通过的路程为s=vt=10 m/s×3×60 s=1800 m
所以全程的距离为:s'=2s=2×1800 m=3600 m
全程的平均速度为:v===7.5 m/s　(3分)
(2)由P=得助力车匀速运动时动力做功为:W=Pt=2×103 W×3×60 s=3.6×105 J　(2分)
(3)由W=Fs得全程的平均动力为:F'===150 N
车和小东总重为:G'==600 N
助力车的重力为:G车=m车g=12 kg×10 N/kg=120 N
所以小东的重力:G=G'-G车=600 N-120 N=480 N　(3分)
18.(1)正上方　 轻轻释放
(2)桩打入沙中的深度　转换法
(3)当物体质量一定时,高度越高,物体的重力势能越大
(4)错误　B、C两木块释放的高度不同
评分标准:每空1分,共7分;有其他合理答案均参照给分
19.(1)守恒　 可以
(2)转换法
(3)质量相同时,物体的速度越大,动能越大
(4)大　 相同
(5)不变
评分标准:每空1分,共7分;有其他合理答案均参照给分
20.(1)如图所示:
(2)竖直　1.6　66.7%
(3)3、4　 动滑轮重　 0.15
评分标准:作图1分,其余每空1分,共7分;有其他合理答案均参照给分
21.(1)①无关　② 1　6　无关　③有关
(2)纸团受到的空气阻力较大
(3)C
评分标准:每空1分,共7分;有其他合理答案均参照给分