2023-2024学年度沪粤版九年级物理上册第十一章机械功与机械能单元测评练习题（含答案详解）

九年级物理上册第十一章机械功与机械能单元测评
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、为了将一物块送到高处，小杰用木板和滑轮搭建了如图所示的装置。用力F拉动绳端，物块沿斜面匀速向上运动，下列说法正确的是（　　）
A．该装置使用滑轮是为了更加省力
B．此过程中物块的动能转化为重力势能
C．物块所受摩擦力的方向沿斜面向下
D．若绳子突然断开，物块将立即下滑
2、2022年5月14日，一架国产C919大飞机（如图所示）从浦东机场起飞，经过3个多小时的飞行后安全降落，这标志着即将交付的首架C919大飞机首飞试验成功。下列说法正确的是（　　）
A．飞机在升空过程中，飞行员的重力势能逐渐增大
B．飞机从起飞到安全降落的整个过程中，飞行员的动能一直保持不变
C．飞机从起飞到安全降落的整个过程中，飞机的机械能一直保持不变
D．飞机降落后，在水平道上滑行过程中，飞机的动能转化为重力势能
3、如图所示，小明在做模拟“蹦极”的小实验，一根橡皮筋一端系一个小球，另一端固定在A点，B点是橡皮筋不系小球自然下垂时下端所在的位置，C点是小球从A点自由释放后所能达到的最低点，不考虑空气阻力，关于小球从A点到C点运动过程的说法，正确的是（　　）
A．小球从A点下落到B点的过程中，重力势能转化为动能
B．小球从A点下落到B点的过程中，受到重力和弹力的作用
C．小球从B点下落到C点的过程中，速度一直减小
D．小球在B点时受到平衡力的作用
4、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
5、如图所示，在50N的水平拉力F的作用下，重600N的物体沿水平地面做匀速直线运动，物体与地面间的滑动摩擦力是自身重力的0.2倍，绳子自由端向前移动的速度为0.6m/s。则（　　）
A．拉力F的功率为3W
B．1min内物体移动的距离为36m
C．1min内所做的有用功为1440J
D．该滑轮组的机械效率为85%
6、2022年北京冬奥会，山西运动员苏翊鸣在男子单板滑雪大跳台比赛中夺得金牌。如图所示，是他在比赛中的情景。下列对他加速下滑过程分析正确的是（　　）
A．运动状态始终保持不变 B．相对于地面他是静止的
C．高度下降重力势能减小 D．受到惯性作用持续下滑
7、篮球运动深受同学们的喜爱。在投篮时，下列分析正确的是（　　）
A．篮球离手后，手还对篮球做功
B．篮球离手后，上升过程机械能变大
C．手对篮球施力，球才向篮筐运动，说明力是维持物体运动的原因
D．假如正在上升的篮球所受的力全部消失，它将做匀速直线运动
8、如图所示，用滑轮组拉动重为70N的物体A，用10秒时间使物体A在水平方向匀速移动了5m，所用拉力F为20N，地面对物体A的摩擦力为30N。以下说法不正确的是（　　）
A．绳子自由端移动的距离是10m
B．克服摩擦做的有用功是150J
C．滑轮组的机械效率为75%
D．拉力F做功的功率为10W
9、在如图所示的滑轮组中，每个滑轮重，在绳子自由端用的拉力把货物匀速提高，不计摩擦和绳重，则货物的重力和滑轮组的机械效率分别是（　　）
A．； B．；
C．； D．；
10、小杰背着书包回家，在水平路面上行走100m用时100s，乘坐电梯从1楼到21楼用时30s，以下符合实际的是（　　）
A．电梯对小杰做功约3.6×103J
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1200W
D．小杰在水平路面行走时，重力做功的功率约600W
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、如图所示，在测量滑轮组的机械效率的实验装置中，动滑轮重0.6N，物重2.4N，不计绳重和各处摩擦，将物体匀速提升1m时，绳的自由端在竖直方向上的拉力F为___________N，拉力做的功为___________J。
2、用大小相同的水平推力分别推动甲、乙两物体在水平地面上做匀速直线运动，v甲>v乙，两物体沿推力方向都移动了2米，则推力对物体所做的功W 甲______W 乙，推力的功率P甲___________P 乙（以上两空均选填“大于”“等于” 或“小于”）。若甲的重力为10牛，则甲的重力做功为__________ 焦。
3、如图所示，一跳伞运动员在降落伞张开后，他匀速下降，此时他具有的重力势能将_______，他具有的机械能将_______。（均选填“变大”、“变小”或“不变”）
4、如图所示，人造地球卫星沿椭圆轨道绕地球运行，卫星在大气层外运行不受空气阻力，只有动能和势能的相互转化，因此机械能 ___________（选填“守恒”或“不守恒”）：当卫星从近地点向远地点运行时，动能会 ___________（选填“增大”、“不变”或“减小”）。
5、立定跳远是河南省中考体育项目之一。如图甲所示，是小宇进行立定跳远测试时的情景，若小宇的体重为50kg，每只脚与地面的接触面积为，他从起跳到最高点的过程中，用时0.5s，立定跳远时的相关数据如图乙所示（图中虚线表示小宇的运动轨迹，A、O、B表示重心的位置，，，）。求：
（1）小宇起跳后仍能继续向前运动，是因为他具有__________，地球自西向东自转，他向西跳远_________（选填“能”或“不能”）跳的更远，在腾空跳到最高点位置时，是否处于平衡状态？__________（选填“是”或“否”）；
（2）小宇双脚站立时对水平地面的压强__________；
（3）小宇克服重力做功的功率__________。
三、计算题（5小题，每小题8分，共计40分）
1、如图所示，是某工作队用滑轮组从水中打捞正方体物体M的情景。物体M的棱长为1m，密度为2.8×103kg/m3，用7500N的拉力F将物体M以0.5m/s的速度匀速提升2m。忽略绳重、绳与滑轮的摩擦和滑轮与轴的摩擦。（ρ水=1.0×103kg/m3，g取10N/kg）求：
（1）物体M上升后，还未露出水面时受到的浮力；
（2）物体M上表面在水面下0.2m时，它的下表面受到水的压力；
（3）物体M上升后，在未露出水面前，此滑轮组的机械效率。
2、某工人利用如图所示的滑轮组提升重900N的物体，物体在18s内匀速上升了3m，绳子末端的拉力为400N，不计绳重和摩擦，求：
（1）工人做功的总功率；
（2）动滑轮的重力；
（3）若用此滑轮组匀速吊起另一物体时，该滑轮组的机械效率达到80%，求此时工人所用的拉力。
3、如图，吊机将重为5000N的货物从地面A处竖直匀速提升40s到达B处再水平匀速运送到C处，最后竖直放到楼项D处。货物从C到D用时50s，路程随时间变化图象如图所示，g取10N/kg。
（1）求货物的质量。
（2）求BC段吊机对货物的拉力做的功。
（3）求CD段货物所受重力做功的功率。
（4）在图中作出货物从A到B的速度随时间变化图象（仅作图，不用写出计算过程）。
4、木块在大小为20牛的水平拉力作用下，10秒内沿水平地面前进5米，求此过程中拉力做的功W及功率P。
5、2021年1月，吉利研发了一款会飞行汽车，车头模仿飞机的机头且显得较为圆润一些，当这款飞行汽车在陆地上行驶时，车身两边的机翼呈收缩状态，在空中飞行时，翅膀张开，汽车的质量为600kg，地面最大行驶速度可达150km/h，轮胎与地面接触的总面积约为1200cm2，空中最大飞行速度可达200km/h，发动机功率为75kW。每小时消耗汽油20kg（汽油的热值为4.5×107J/kg，g取10N/kg）
（1）该汽车在地面以最大行驶速度匀速行驶20min，通过的距离是_______m。
（2）该汽车静止在水平地面上时，对地面的压强是多少_______？
（3）若汽车在空中以最大飞行速度匀速飞行200km，汽车受到的牵引力是多少_______？
四、实验探究（2小题，每小题10分，共计20分）
1、 “探究动能大小与哪些因素有关”的实验装置如图1所示：将小车从斜面上高h处由静止释放，运动至水平木板上后与木块碰撞。
（1）此实验是通过___________来反映动能的大小；
（2）比较场景①和②，可探究动能大小与___________（选填“质量”或“速度”）的关系，结论是：__________。该结论可用来解释汽车___________（选填“超速”或“超载”）的危害；
（3）若实验装置的水平面绝对光滑，_________（填“能”或“不能”）得出实验结论；
（4）移去木块后，进行场景③和④实验时，其中场景④小车上加一钩码，小车在水平木板上滑行距离相同，此时小车在水平面上克服摩擦力做的功分别为W1、W2，则W1________W2（选填“>”、“=”或“＜”）。
2、斜面是简单机械的一种，可用于克服竖直提升重物的困难。几名同学围绕斜面展开如下两个方面的探究（忽略空气阻力）：
（1）小花同学猜想斜面的机械效率可能跟斜面的倾斜程度有关。她利用图甲的装置进行实验，用弹簧测力计匀速拉动物块并记录数据如下表：
实验次数 斜面倾斜程度 物块重力G/N 斜面高度h/m 拉力F/N 斜面长度s/m 机械效率η
1 较缓 10 0.2 5.5 1 36.4%
2 较陡 10 0.4 7.0 1 57.1%
3 最陡 10 0.6 8.5 1
①表格的空白处应该填的数据是 ___________；
②第一次实验中，物块受到斜面的摩擦力为 ___________N；
③通过分析实验数据，可得结论：___________。
（2）小埔同学想探究物体沿斜面下滑过程中的能量转化。如图乙，他将同一物体分别置于两个高度相同但倾斜程度不同的斜面顶端由静止释放，物体均沿斜面运动到底端。
①若斜面光滑，下滑过程中物体的运动速度 ___________（选填“增大”、“减小”或“不变”）；
②已知B斜面对物体的支持力为5N，斜面长1m，支持力在这个过程中做功 ___________J；
③若两斜面的材料相同，物体沿A斜面下滑到底端的速度为vA，物体沿B斜面下滑到底端的速度为vB，则 vA___________vB（选填“>”、“＜”或“=”），判断的依据是 ___________。
-参考答案-
一、单选题
1、C
【详解】
A．该装置使用的是定滑轮，只能改变力的方向，不能省力，故A错误；
B．物块沿斜面匀速向上运动，动能不变，物体的重力势能是拉力F做功增加的，故B错误；
C．物块相对斜面斜向上运动，受到的滑动摩擦力与其相对运动方向相反，所以摩擦力沿斜面向下，故C正确；
D．若绳子突然断开，物块由于惯性会先继续向上运动，故D错误。
故选C。
2、A
【详解】
A．飞机在升空过程中，高度增大，质量不变，所以飞行员的重力势能逐渐增大，故A正确；
B．飞机从起飞到安全降落的整个过程中，速度是变化的，质量不变，所以飞行员的动能会发生变化，故B错误；
C．飞机从起飞到安全降落的整个过程中，质量不变，高度、速度会发生变化，重力势能、动能会发生变化，所以飞机的机械能也会发生变化，故C错误；
D．飞机降落后，在水平道上滑行过程中，飞机的高度不变重力势能不变，所以飞机的动能没有转化为重力势能，故D错误。
故选A。
3、A
【详解】
AB．小球从A点下落到B点的过程中，小球只受到重力的作用，小球做加速运动，小球高度下降，所以在这一阶段，小球的重力势能转化为小球的动能，故A正确，B错误；
C．小球从B点下落到C点的过程中，弹力逐渐变大，但还是小于重力，合外力向下，小球做加速运动，直到BC之间某一点时，重力等于弹力，过了这一点，弹力大于重力，合外力向上，小球才做减速运动，所以小球从B点下落到C点的过程中，小球先加速后减速，故C错误；
D．小球在B点时仅受到重力，物体做加速运动，没有受到平衡力的作用，故D错误。
故选A。
4、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。
5、C
【详解】
A．拉力F的功率为
故A不符合题意；
B．如图滑轮组，一共有3段绳子分担动滑轮所受的拉力，故物体移动的速度为
1min内物体移动的距离为
故B不符合题意；
C．物体与地面间的滑动摩擦力为
1min内所做的有用功为
故C符合题意；
D．1min内所做的总功为
该滑轮组的机械效率为
故D不符合题意。
故选C。
6、C
【详解】
A．他加速下滑过程，速度变大，所以运动状态发生改变，故A错误；
B．相对于地面他的位置在不断改变，所以相对于地面他是运动的，故B错误；
C．下滑过程中他的高度减小，则重力势能减小，故C正确；
D．惯性不是力，不能说受到惯性的作用，故D错误。
故选C。
7、D
【详解】
A．做功的两个必要条件是：有力作用在物体上，物体在力的方向上移动了一端距离，篮球离手后，手没有对篮球施加力的作用，手不再对篮球做功，故A错误；
B．篮球离手后，高度变大，速度减小，重力势能增大，动能减小，篮球上升过程中，没有其它力对篮球做功，机械能是动能和势能之和，篮球的机械能不变，故B错误；
C．手对篮球施力，球才向篮筐运动，说明力可以改变物体的运动状态，不能说明力是维持物体运动的原因，故C错误；
D．根据牛顿第一定律，假如正在上升的篮球所受的力全部消失，它将保持原来的运动状态不变，将一直做匀速直线运动，故D正确。
故选D。
8、D
【详解】
A．由图可知，n=2，则绳子自由端移动的距离
故A正确，不符合题意；
B．地面对物体A的摩擦力f=30N，s物=5m，克服摩擦做的有用功
故B正确，不符合题意；
C．拉力F做的功
滑轮组的机械效率
故C正确，不符合题意；
D．拉力做功的功率
故D错误，符合题意。
故选D。
9、C
【详解】
A B．如图所示，两段绳子分担动滑轮和物重，故重物重
故AB不符合题意；
C D．不计绳重和摩擦力，故滑轮组的机械效率是
故C符合题意；D不符合题意。
故选C。
10、C
【详解】
A．小杰与书包的总重力大约为600N，1楼到21楼的高度
h＝20×3m＝60m
电梯对小杰做的功
W＝Gh＝600N×60m＝3.6×104J
故A不符合题意；
B．小杰乘坐电梯上升时，书包在力的方向上移动了距离，所以对书包做了功，故B不符合题意；
C．电梯对小杰做功的功率
P===1200W
故C符合题意；
D．小杰在水平路面行走时，重力没有做功，功率也为0，故D不符合题意。
故选C。
二、填空题
1、 1 3
【详解】
[1]与动滑轮连接有三段绳子，则绳端拉力为
[2]物体提升1m，则绳端移动距离为3m，拉力做功为
2、 等于 大于 0
【详解】
[1]推力对物体所做的功，推力大小相同，物体在推力方向上移动的距离也相同，所以推力对物体所做的功也相同。
[2]推力的功率，推力对物体所做的功相同；物体移动的距离相同，但甲物体的速度大于乙物体的速度，物体运动的时间，故甲物体所用时间较少，推力对甲物体做功的功率较大。
[3]重力的方向竖直向下，物体在水平方向移动，没有在重力的方向上移动，故重力对物体不做功，做功为0J。
3、 变小 变小
【详解】
[1][2]跳伞运动员跳离飞机后，当降落伞张开后，他匀速下降，速度不变，位置降低，此时他具有的重力势能将减小，动能不变，机械能减小。
4、 守恒 减小
【详解】
[1]卫星在大气层外运动，不受空气阻力作用，只有动能和势能的转化，因此机械能守恒。
[2]由近地点向远地点运动过程中，卫星的质量不变，高度变大，其重力势能变大，由于机械能守恒，所以卫星的动能会减小。
5、 惯性 不能 否
【详解】
（1）[1]小宇起跳后仍能继续向前运动，是因为他具有保持原来运动状态的性质，即惯性。
[2]地球自西向东自转，他向西跳远不能跳的更远，因为小宇有随地球一起向东运动的惯性，他无论向哪个方向跳，都不会因为地球的转动跳的更远。
[3]在腾空跳到最高点位置时，小宇只受重力作用，小宇不是处于平衡状态。
（2）[4]小宇双脚站立时对水平地面的压强
（3）[5] 由图可知CD=AD,小宇重心升高的高度
小宇克服重力做功的功率
三、计算题
1、（1）；（2）；（3）80%
【详解】
解：（1）物体还未露出水面时，排开液体体积
还未露出水面时受到的浮力
（2）物体M上表面在水面下0.2m时，它的下表面处水的深度
它的下表面受到水的压强
它的下表面受到水的压力
（3）物体M的重力
此滑轮组的机械效率
答：（1）还未露出水面时受到的浮力为；
（2）它的下表面受到水的压力为；
（3）此滑轮组的机械效率为80%。
2、（1）200W ；（2）300N；（3）500N
【详解】
解：（1）由图可知，n=3，则绳子自由端移动的距离
s=3h=3×3m=9m
使用滑轮组做的总功
W总=Fs=400N×9m=3600J
工人做功的总功率
（2）不计绳重和摩擦力，绳子自由端的拉力
则动滑轮的重力
G动=3F-G物=3×400N-900N=300N
（3）不计绳重和摩擦，由
机械效率为80%时，物体的重力
工人所用的拉力
答：（1）工人做功的总功率为200W；
（2）动滑轮的重力为300N；
（3）工人所用的拉力为500N。
3、（1）500kg；（2）零；（3）500W；（4）见解析
【详解】
解：（1）货物的质量
（2）BC段吊机对货物的拉力竖直向上，货物没有在拉力的方向上移动距离，所以拉力没有对货物做功，BC段吊机对货物的拉力做的功是零。
（3）由图可知，货物在CD段运动的距离是5m，CD段货物所受重力做功
W=Gh=5000N×5m=25000J
CD段货物所受重力做功
=500W
（4）由图可知，AB段的距离
hAB=5m+15m=20m
AB段的速度
=0.5m/s
货物从A到B的速度随时间变化图象
答：（1）货物的质量是500kg；
（2）BC段吊机对货物的拉力做的功是零；
（3）CD段货物所受重力做功的功率是500W；
（4）见解析。
4、100J，10W
【详解】
解：此过程中拉力做的功
功率为
答：此过程中拉力做的功W为100J，功率P为10W。
5、 5×104 5×104Pa 1350N
【详解】
解：（1）由得，汽车通过的距离
（2）汽车对地面的压力
汽车对地面的压强
（3）汽车在空中的飞行速度
由
可得，汽车的牵引力
答：（1）该汽车在地面以最大行驶速度匀速行驶20min，通过的距离是5×104m；
（2）该汽车静止在水平地面上时，对地面的压强是5×104Pa；
（3）若汽车在空中以最大飞行速度匀速飞行200km，汽车受到的牵引力是1350N。
四、实验探究
1、 木块移动的距离 速度 质量一定时，速度越大，动能越大 超速 不能 ＜
【详解】
（1）[1]此实验探究斜面上的小车动能大小跟哪些因素有关，小车的动能大小是通过小车碰撞木块移动的距离来反映动能的大小，物理学中把这种研究方法叫转换法。
（2）[2][3][4]场景①和②，同一小车质量相等，小车从不同高度静止释放，到达斜面底端的速度不同，探究动能大小跟速度的关系。由图可知，质量一定时，速度越大，动能越大；汽车超速是因为汽车的速度大，动能大，出现事故时破坏性大；汽车超载是因为汽车的质量大，重力大，对路面的压强大，容易压坏公路。故场景①和②可以解释汽车超速时的危害。
（3）[5]探究“物体动能大小与哪些因素有关”的实验中，若水平面绝对光滑，由牛顿第一定律可知，木块将永远运动下去，则无法通过木块移动的距离来比较小车动能的大小，故不能得出实验结论。
（4）[6]移去木块后，进行场景③和④实验，小车从同一高度静止释放，场景④小车上加一钩码时，小车的质量大，对水平面的压力大，则小车与水平面之间的摩擦力大。当小车在水平木板上滑行相同的距离时，由W=Fs可知，小车质量越大，克服摩擦力做功越多，故W1＜W2。
2、 70.6% 3.5 见解析 增大 0 > 见解析
【详解】
（1）①[1]第三次的机械效率为
②[2]第一次实验中，总功为
W总1=F1s1=5.5N×1m=5.5J
有用功为
W有1=Gh1=10N×0.2m=2J
额外功为
W额外1=W总1﹣W有1=5.5J﹣2J=3.5J
本实验中克服摩擦力做的功为额外功，故物块所受斜面的摩擦力为
③[3]纵向分析表中的实验的数据，结论是：当物重与斜面的粗糙程度一定时，斜面越陡，机械效率越高。
（2）①[4]若斜面光滑，则物体只受到垂直斜面上的支持力与物体的重力作用，这两力的合力斜向下，为非平衡力，故物体的运动状态要发生改变，下滑过程物体的运动速度增大。
②[5]因支持力与移动的距离垂直，故这个过程中支持力做功为0。
③[6][7]根据W=Gh，两种情况下做的有用功相同，由（2）①知，A斜面机械效率高，克服摩擦力做的额外功少，故当物体滑到斜面底端时，机械能转换成的内能少，物体在A斜面上动能较大，即A的速度较大。