沪粤版九年级物理上册第十一章机械功与机械能定向测试试卷（含解析）

九年级物理上册第十一章机械功与机械能定向测试
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、同学们在体育课进行实心球投掷训练，如图所示A→B表示实心球离开手之前的运动轨迹，B→C→D表示实心球离开手之后的运动轨迹，空气阻力忽略不计。下列分析正确的是（　　）
A．实心球从B→C过程中，动能逐渐减小
B．实心球到达最高点C时，它将处于静止状态
C．实心球从B→C→D过程中，没有力对它做功
D．实心球从A→B过程中，说明力可以改变物体的形状
2、关于功和机械能及其转化，下列说法正确的是（　　）
A．吊车吊着重物沿水平方向匀速运动一段距离时，吊车的拉力对重物做了功
B．卫星从远地点运行到近地点，重力势能减小，动能增大
C．电梯匀速上升过程中，电梯的动能转化为重力势能
D．功率越大，做功越多
3、如图所示，甲运动员比乙运动员高，若他们举起相同质量的杠铃所用的时间相等，则（　　）
A．甲做功较多，功率较大
B．甲做功较多，功率较小
C．甲做功较多，甲、乙功率相等
D．甲、乙做功相等，甲的功率较大
4、在测量滑轮组机械效率的活动中，装置如图所示，欲使所测机械效率提高，下列措施可行的是（　　）
A．转轴加润滑油 B．增加提升高度 C．增大提升速度 D．减小物体质量
5、在体育课上，小康用胳膊将排球向上垫起后，排球上升过程中运动得越来越慢。下列说法中正确的是（　　）
A．排球在脱离胳膊后能继续上升，是由于排球所受的重力小于排球的惯性
B．排球在脱离胳膊后的上升过程中，受到方向向上的力
C．排球在脱离胳膊后的上升过程中，重力势能逐渐减小
D．排球在脱离胳膊后的上升过程中，动能逐渐减小
6、2021年4月，中国女足通过奋勇拼搏，晋级奥运会。如图是足球落地后又弹起的示意图分析可知，足球
（　　）
A．在B点时受力平衡
B．在A、D两点动能可能相等
C．在C点时，若所受力全部消失，其运动状态将不断改变
D．在运动过程中，只存在动能和势能的相互转化
7、如图所示，将小球与固定在竖直墙壁上的轻质弹簧相连，小球可以在光滑的水平面上滑动。当小球在O点时，弹簧处于自然伸长状态。现将小球推至A点，松手后小球在AB间运动。（不考虑空气阻力）下列说法正确的是（　　）。
A．小球在O点时，受到弹簧向右的弹力 B．小球在O点时，动能最大
C．小球在B点时，动能最大 D．小球的机械能越来越小，最终会停下来
8、如图所示，用两滑轮采用不同的绕绳方法，将同一重物匀速提升相同的高度（不计绳重和摩擦），下列说法中正确的是（　　）
A．F1＞F2，F1移动距离多 B．F1＜F2，F2移动距离多
C．F1所做的额外功多 D．两装置的机械效率相同
9、在图所示的四种情景中，人对物体做功的是（　　）
A．运动员举着杠铃不动 B．工人推汽车，车没动
C．人将箱子从地面搬起来 D．大力士顶住轮胎不动
10、北京冬奥会引入的AI评分系统，能逐帧抓取运动员从起跳到落地之间的空中姿态，将运动员的精彩表现在最短时间内真切地呈现给观众，为裁判评分提供可视依据。如图所示，某次比赛系统呈现运动员上升（ab）及下落（bc）瞬间，下列说法中正确的是（　　）
A．运动员在ab段重力势能增大，动能减小
B．运动员在ab段重力势能减小，动能增大
C．运动员在bc段重力势能减小，动能减小
D．运动员在bc段重力势能增大，动能增大
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、在中考体育考试中，小刚投出的实心球在空中的运动轨迹如图所示。若不考虑空气阻力，则实心球从离开手后到达最高点的过程中，球的动能______，球的机械能______（以上两空均选填“增大”、“减小”或“不变”），在最高点时，球的动能______（选填“大于”或“等于”）零。
2、用40N水平拉力拉着重为100N的物体，在10s内由静止开始沿水平直线移动了5m。此过程中，重力对物体做的功为______J，水平拉力对物体做功的功率为______W。
3、如图，小芳设想利用升降台让球越弹越高。将球从M点竖直向下以某速度抛出，球经静止在位置a的台面反弹后，到达的最高点为N。经台面反弹后上升过程球的动能___________（选填“增大”“不变”“减小”），N___________ 比M高（选填“可能”“不可能”）。球从N点下降时，台面已升至合适的位置b并保持静止，球再次经反弹后，到达的最高点P___________比N高（选填“可能”“不可能”）。
4、某实验小组分别用如图所示的甲、乙两个滑轮组匀速提起相同的重物。每个滑轮的重量相同，不计绳重及摩擦，甲、乙机械效率的大小关系为η1______η2（选填“＞”、“＜”或“=”）。
5、如图所示，固定的斜面长s=1.2m，高h=0.3m，沿斜面向上用5N的拉力在2s内把一个重16N的物体从斜面底端匀速拉到顶端，拉力的功率为______W，斜面的机械效率为______。
三、计算题（5小题，每小题8分，共计40分）
1、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）。
2、如图是我国企业自主研发的新型电动汽车，表格中是该车的一些技术参数。在某次行驶测试中，该车以108km/h的速度沿平直公路行驶时，电动机恰好以最大电功率运转。汽车轮胎与地面接触的总面积为0.07m2，汽车受到的阻力恒为它对地面压力的0.1倍。（g取10N/kg）求：
（1）该车静止在水平地面上时对地面的压强；
（2）该车以最大功率行驶，最多能行驶多少千米；
（3）电动机将电能转化为机械能的效率是多少。
整车总质量 1400kg
电动机最大电功率 70kW
最大续航里程 300km
电池容量（电能）
3、水平地面上放置重为300N、边长为0.2m正方体物块，如图甲所示。现用斜面将物块由底端匀速拉到顶端，如图乙所示。已知平行于斜面的拉力F为180N，物体移动的距离为5m，升高2m，用时5s。g取10N/kg。求：
（1）物块对水平地面的压强；
（2）拉力的功率；
（3）斜面的机械效率。
4、如图甲所示，支架OB固定于竖直墙面O点，且可绕O点在竖直面内转动，细绳BC与支架连接于B点，另一端固定在墙上C点，此时支架水平，细绳与支架夹角为30°。滑轮组悬挂于支架A处，OA∶OB=3∶5，细绳BC能承受的最大拉力为2000N。重600N的工人用完全相同的两个滑轮绕成的滑轮组提升货物，滑轮组的机械效率随货物重力变化的图像如图乙所示。（不计支架和细绳的重力，不计滑轮组的摩擦和绳重，g=10N/kg）
求：（1）动滑轮的重力；
（2）当工人用400N的力在5s内匀速提升货物，货物升高了2m，工人的功率多大？
（3）通过计算说明，此工人用上面的装置能否提起1000N的货物？
5、某实心铜雕像，现要用蜡将其复制成大小一样的蜡制雕像，测得蜡雕像的质量为90kg（，）。求：
(1)制作铜雕像所用铜的质量；
(2)将这个铜雕像整体匀速提升2m需要做的功。
四、实验探究（2小题，每小题10分，共计20分）
1、小王同学认为车祸的危害程度与汽车的动能大小有关，于是他进行了如下探究：
（1）[提出问题与猜想]：汽车动能大小跟什么因素有关？由“十次车祸九次快”可猜想：汽车动能的大小与汽车的______有关；由“安全驾驶莫超载”可猜想：汽车动能的大小与汽车的______有关；
（2）[开展实验]：小王做了如图所示的三次实验。他用金属小球模拟汽车，让金属球从斜面的某一高度由静止开始滚下，碰到水平面上的木块，木块被撞击后向前行移动一段距离，它移动的距离越长，说明金属小球到达水平面时的动能越______ （选填：“大”“或”小）；
（3）[分析论证]：分析甲、丙两图的实验现象可以初步得到的结论是：物体运动的速度越______ ，动能越______（两空均选填：“大”或“小”）；
（4）[实践应用]：用甲、乙两图的实验现象所得到的结论，可以解释汽车______（选填：“超载”或“超速”）行驶时危险性大的原因。
2、小雪和小红在“测定滑轮组机械效率”的实验中，使用了如图所示的实验装置，他们分别记下了弹簧测力计和钩码的位置。
（1）小红______拉动弹簧测力计，使钩码匀速升高，并由弹簧测力计读出拉力为0.5N；同时小雪用刻度尺测出钩码提升的高度为0.2m，以上测量准确无误，其他被测物理量和计算的数据如下表：
钩码重/N 弹簧测力计提升的高度/m 有用功/J 总功/J 机械效率
1 0.4 0.2 0.2 100%
（2）小雪和小红测得滑轮组的机械效率为100%，他们意识到出了错误。请你帮助他们找出原因：______；
（3）该滑轮组的机械效率实际为______；
（4）若提升的钩码重增加到6N，则该滑轮组的机械效率将______（选填“变大”“变小”或“不变”）。
-参考答案-
一、单选题
1、A
【详解】
A．实心球从B→C过程中，位置越来越高，速度越来越小，动能转化为重力势能，动能减小，故A正确；
B．实心球做的是弧线运动，到达最高点C时，仍具有向右的速度，并没有处于静止状态，故B错误；
C．实心球从B→C→D过程中，高度不断变化，重力对它做了功，故C错误；
D．实心球从A→B过程中，受到重力的作用，改变了实心球的运动状态，故D错误。
故选A。
2、B
【详解】
A．吊车吊着重物沿水平方向匀速运动一段距离时，力的方向竖直向上，距离的方向水平向前，方向不一致，所以吊车的拉力对重物没有做功，故A错误；
B．卫星在大气层外运行，不受空气阻力，其机械能是守恒的，卫星从远地点运行到近地点过程中，质量不变，相对高度减小，所以重力势能减小，同时速度增大，动能增大，故B正确；
C．电梯匀速上升的过程中，质量不变、速度不变，高度增大，所以电梯的动能保持不变，重力势能增大，但是不是动能转化来的，故C错误；
D．功率大，是做功快，不一定做功多，故D错误。
故选B。
3、A
【详解】
因为杠铃的质量相等，根据功的定义，举起杠铃的高度越高，所做的功就越多，甲比乙高，所以甲做的功大；两人举起杠铃所用时间相同，由功率定义可知，相同时间内所做的功越多，功率就越大，故BCD不符合题意，A符合题意。
故选A。
4、A
【详解】
A．转轴加润滑油，减小摩擦力，减小额外功，可以提升滑轮组的机械效率，故A符合题意；
B．有3段绳子分担动滑轮和物重，故滑轮组的机械效率为
与提升高度高度无关，故B不符合题意；
C．滑轮组的机械效率与速度无关，故C不符合题意；
D．若减小物体的质量，根据
可知，滑轮组的机械效率将变小，故D不符合题意。
故选A。
5、D
【详解】
A．排球在脱离胳膊后能继续上升，是由于排球具有向上运动的惯性，一切物体都有惯性，故A错误；
B．排球在脱离胳膊后的上升过程中，如果不考虑空气阻力，排球受到方向竖直向下的重力，故B错误；
C．排球在脱离胳膊后的上升过程中，克服重力做功，位置升高，重力势能逐渐增加，故C错误；
D．排球在脱离胳膊后的上升过程中，受重力作用，速度逐渐减小，动能逐渐减小，故D正确。
故选D。
6、B
【详解】
A．B点只受重力，不平衡，故A不符合题意；
B．运动过程中有空气阻力，所以AD速度可能相同，动能可能相同，故B符合题意；
C．在C点时，若所受力全部消失，其运动状态将不变，故C不符合题意；
D．在运动过程中，机械能不守恒，不可能只存在动能和势能的相互转化，故D不符合题意。
故选B。
7、B
【详解】
A．由图知，当小球在O点时，弹簧处于自然伸长的状态，没有发生弹性形变，弹簧没有弹力，故A错误；
BC．若将小球推至A点，弹簧被压缩，发生弹性形变，产生弹力（推力），小球在推力作用下加速运动，当小球到O点时，弹簧处于自然伸长的状态，弹簧的推力为零，小球的速度达到最大，动能最大，过O点后弹簧被拉伸，对小球产生拉力，小球在拉力的作用下减速运动，到B点时速度为零，动能最小，故B正确，C错误；
D．由于不考虑空气阻力且小球在光滑的水平面上滑动，只有弹力做功，所以机械能守恒，不会停下来。故D错误。
故选B。
8、D
【详解】
AB．由图可知，左侧的滑轮组，n=2，则拉力为
F1移动距离为
s1=2h
右侧的滑轮组，n=3，则拉力为
F2移动距离
s2=3h
因此F1＞F2，F2移动距离多，故AB错误；
C．不计绳重和摩擦，提动滑轮做的功为滑轮组的额外功，两个动滑轮相同，提升相同的高度，故两个滑轮组做的额外功相同，故C错误；
D．不计绳重和摩擦滑轮组的机械效率与所提物重和滑轮重有关，与绳子的绕法无关，在提升相同物体到相同的高度，所做的有用功与额外功相同，故两装置的机械效率相同，故D正确。
故选D。
9、C
【详解】
A．运动员举着杠铃不动，有力没有距离，故人不做功，故A不符合题意；
B．工人推汽车，车没动，有力但是没有距离，不做功，故B不符合题意；
C．人将箱子从地面搬起来，有力，并且在力的方向上移动距离，故人做了功，故C符合题意；
D．大力士顶住轮胎不动，有力但是没有距离，不做功，故D不符合题意。
故选C。
10、A
【详解】
AB．由图可知，运动员在ab段上升时，高度变大，速度减小，说明运动员重力势能增大，动能减小，故A正确，B错误。
CD．运动员在bc段下落时，高度变小，速度变大，明运动员重力势能减小，动能增大，故CD错误。
故选A。
二、填空题
1、 减小 不变 大于
【详解】
[1][2]离开手后的实心球斜向上方运动过程中动能转化为重力势能，所以动能减小；从最高点向下运动的过程中重力势能转化为动能；如果不考虑空气阻力，球的机械能总量保持不变。
[3]球在最高点时，仍有向前的速度，所以动能大于零。
2、 0 20
【详解】
[1]做功的两个要素是：一是要有作用在物体上的力；二是物体沿受力方向移动一段距离。物体受到的重力方向竖直向下，而物体是沿水平方向运动，所以重力没有做功。
[2]物体受到的水平拉力F=40N，沿水平直线移动了5m，所以拉力对物体做的功为
W=Fs=40N×5m=200J
拉力对物体做功的功率为
3、 减小 可能 不可能
【详解】
[1]球经台面反弹后上升的过程中，质量不变，速度变小，高度升高，动能减小，重力势能增大，动能转化为重力势能。
[2]球以一定速度从M点抛出，下降过程，重力势能转化为动能，动能增大；球接触台面的过程，动能转化为弹性势能及内能；反弹过程，弹性势能转化为动能，但此时的动能比接触台面时的动能小；上升过程，动能转化为重力势能，到达M点时，重力势能与下降时相同，动能一定比下降时的小，但不一定为0，那么球仍可向上升，直到速度为0，所以N可能比M高。
[3]小球从N点下降时，初速度为0，与台面接触的过程，有部分机械能转化内能，则再次上升过程，速度为0时，高度小于N点。
4、=
【详解】
不计绳重及摩擦，甲、乙两个滑轮组匀速提起相同的重物时，所做的有用功与总功都相同，根据效率的公式，故甲、乙机械效率的大小关系为。
5、 3 80%
【详解】
[1] 拉力的功率为
[2] 斜面的机械效率为
三、计算题
1、（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。
2、（1）；（2）54km；（3）60%
【详解】
解：（1）汽车所受重力为
汽车在水平路面行驶所受压强为
（2）电动机以最大功率工作时，电池供电的最长时间为
该车以最大功率行驶，最多能行驶的路程为
（3）汽车做匀速直线运动牵引力为
牵引力做功为
电动机做功为
电动机将电能转化为机械能的效率是
答：（1）该车静止在水平地面上时对地面的压强；
（2）该车以最大功率行驶，最多能行驶54km；
（3）电动机将电能转化为机械能的效率是60%。
3、（1）7500Pa；（2）180W；（3）66.7%
【详解】
解：（1）物体放在水平地面上，对地面压力等于其重力，物块对水平地面的压强为
（2）拉力的功率为
（3）斜面的机械效率为
答：（1）物块对水平地面的压强为7500Pa；
（2）拉力的功率为180W；
（3）斜面的机械效率为66.7%。
4、（1）100N；（2）320W；（3）此工人用上面的装置不能提起1000N的货物，计算说明见解析
【详解】
解：（1）由图甲可知，该滑轮组的绳子承重段数n=2，由图乙可知，当物重为400N时，滑轮组的机械效率为80%，若不计滑轮组的绳重与摩擦，根据公式
可得，动滑轮的重力为
（2）由题意可得，绳子自由端移动的距离为
s=nh=2×2m=4m
所以拉力做功为
W=Fs=400N×4m=1600J
所以工人的功率为
（3）由题意可知，当提升1000N的重物时，此时的拉力
将滑轮组与重物看作一个整体，所以此时A点受到的拉力为
FA=G+2G动+F拉=1000N+2×100N+550N=1750N
将OAB视为一个杠杆，作OD垂直于BC，则OD为BC对支架的拉力FB的力臂，因为细绳与支架夹角为30°，所以
又因为
OA∶OB=3∶5
所以FA的力臂，根据杠杆的平衡条件，可得出
即
可得
所以此工人用上面的装置不能提起1000N的货物。
答：（1）动滑轮的重力为100N。
（2）工人的功率为320W。
（3）此工人用上面的装置不能提起1000N的货物。
5、 (1)；(2)
【详解】
解：(1)雕像的体积是
制作铜雕像所用铜的质量是
(2)铜雕像所受的重力是
将这个铜雕像整体匀速提升2m需要做的功是
答：(1)制作铜雕像所用铜的质量是；
(2)将这个铜雕像整体匀速提升2m需要做的功是。
四、实验探究
1、 速度 质量 大 大 大 超载
【详解】
（1）[1]“十次车祸九次快”指的是汽车的动能与速度有关。
[2]“安全驾驶莫超载”指的是汽车的动能与质量有关。
（2）[3]根据“转化法”，物块被撞击越远，说明物块在水平面做的功越多，那么金属球到达水平面时的动能越大。
（3）[4][5]由甲丙两图可知，金属球的质量相同，金属球在斜面上由静止滚下的高度大，使得金属球达到水平时的速度大，物体被金属球撞击后在水平面上运动的距离远，因此可得到的结论是质量相同时，物体运动的速度越大，动能越大。
（4）[6]由甲乙两图可知，金属球由静止滚下的高度相同（即金属球到达水平面时的速度相同），金属球的质量越大，物体被金属球撞击后在水平面上运动的距离越远，因此可以解释汽车超载行驶时危害性大的原因。
2、 竖直向上匀速 测力计上升的高度计算错误，应该是0.6m 66.7% 变大
【详解】
（1）[1]根据二力平衡有关知识，只有竖直匀速向上直线拉动弹簧测力计时，拉力才等于弹簧测力计的示数。
（2）[2]由图可知，此滑轮组由三根绳子承担物重，所以弹簧测力计提升的高度为
而表格中弹簧测力计提升的高度为0.4m，故弹簧测力计提升的高度计算错误导致的。
（3）[3]该滑轮组的机械效率实际为
（4）[4]若提升的重物变大，由于同一滑轮组，所做的额外功是一定的，有用功变大了，根据机械效率的计算公式，机械效率变大了。