第十一章 机械功与机械能 综合素质评价卷（含答案）沪粤版物理九年级上册

第十一章综合素质评价
一、选择题(每小题3分，共21分)
1．下列现象中，力对物体做功的是(　　)
A．图甲中人提着箱子静止不动
B．图乙中人用力推木块但没有推动木块
C．图丙中人提着水桶沿水平地面匀速运动
D．图丁中人将箱子从地面抬到车上
2．关于功、功率和机械效率，下列说法正确的是(　　)
A．作用在物体上的力越大，该力对物体做的功越多
B．机械做功越多，机械的功率越大
C．机械的功率越大，机械效率越高
D．机械做功越快，机械的功率越大
3．如图是某初三男生在做标准的引体向上动作。已知该男生完成一次引体向上平均耗时2 s，则他做引体向上的功率约为(　　)
A．0.1 W
B．1.5 W
C．150 W
D．1 000 W
4．汽车是现代生活中不可缺少的代步工具，关于汽车，下列说法正确的是(　　)
A．静止在水平地面上的汽车，汽车对地面的压力与汽车受到的重力是一对平衡力
B．高速行驶的汽车很难停下，是因为汽车的动能越大，惯性也越大
C．汽车匀速上坡时机械能越来越大
D．汽车在水平地面上行驶的速度越快，具有的重力势能越大
5．如图是足球比赛时的一个场景，关于比赛中的一些现象，下列说法正确的是(　　)
A．踢出去的足球继续运动是受到惯性的作用
B．足球在空中飞行时受平衡力的作用
C．足球在空中下落的过程中，重力势能转化为动能
D．足球在飞行过程中，动能一直减小
6．两次水平拉动同一物体在同一水平面上做匀速直线运动，两次物体运动的s t图像如图所示，根据图像可知，下列判断正确的是(　　)
A．两次物体运动的速度：v1B．两次物体所受的拉力：F1>F2
C．0～8 s两次拉力对物体做功的功率：P1>P2
D．0～8 s两次拉力对物体所做的功：W1＝W2
7．如图甲所示，用大小相同的水平拉力F分别拉着物体M、N在不同的水平地面上以vM、vN做直线运动，此过程中M、N的动能大小随时间变化的关系，如图乙所示。用fM、fN分别表示M、N所受地面的摩擦力，WM和WN分别表示在相同时间内拉力F对物体M、N做的功，PM和PN分别表示拉力F拉动物体M、N的功率大小。下列关系式一定正确的是(　　)
A．vMPN
二、填空题(每空1分，共21分)
8．某品牌抽取式面巾纸，表面有褶皱或压痕，对折成形，叠套压实，封装在塑料袋里。使用时打开塑料袋封口，闻到面巾纸淡淡的香味，这是________现象。抽出第1张面巾纸，就会顺利地带起第2张、第3张……上一张面巾纸带起下一张面巾纸，主要依靠相邻两张面巾纸之间的________力。沿水平桌面匀速推动整袋面巾纸的过程中，整袋面巾纸的重力________(填“做”或“不做”)功。
9．生活中蕴含着很多物理知识：用吸管吸饮料，是利用________的作用。人们利用斜面可以________(填“省功”或“省力”)。高速公路上的汽车在行驶过程中，不允许超过最大限制速度，从物理学角度看，这样做是为了减小汽车的________(填“惯性”或“动能”)。
10．中国是世界上最早发明和使用弓箭的国家之一。当弓被拉弯时，发生了__________形变，向斜上方射出去的箭由于具有较大的________能，所以会飞行很远，当箭到达最高点时，若不受任何力，箭将__________________(填“做匀速直线运动”“静止”或“落向地面”)。
11．如图所示，小吴用滑雪板滑雪，从C点由静止滑下，经过B点到达最低点O，然后到达另一侧与B点等高的A点时刚好速度为零。从C点到B点的过程中，小吴和滑雪板的________能转化为动能，从C点到A点的过程中，小吴和滑雪板在________点的动能最大，从最低点O到A点的过程中，机械能的总量________(填“变大”“变小”或“不变”)。
12．如图所示，小华利用斜面拉一重50 N的木块到0.3 m高处，木块沿斜面向上移动1 m，共耗时10 s。已知拉力为20 N，则
(1)小华做的有用功为________J。
(2)拉力的功率为________W。
(3)斜面的机械效率为________。
13．如图是某轻轨站的设计方案，与站台连接的轨道有一个小斜坡，列车靠惯性进站时，列车的________能转化为重力势能，出站时，列车的重力势能转化为________能，这样设计主要是为了________(填“安全” “节能”或“美观”)。
14．如图所示为某同学自己制作的手摇升降晾衣架，转动手摇器能使水平横杆上升或下降，安装在天花板上盒内的简单机械应是________(填“动滑轮”或“定滑轮”)。将挂在晾衣架上重为20 N的衣服升高1.5 m，至少对衣服做________J的功。衣服挂的位置从6孔移到10孔，右侧钢丝绳对横杆的拉力会________(填“变大” “变小”或“不变”)。
三、实验题(共21分)
15．(6分)在“探究物体的动能与哪些因素有关”时，小明设计了如图甲、乙、丙所示的实验装置来进行实验，钢球从斜面由静止自由释放，撞击水平面上的木块，钢球在水平面上运动并推动木块移动。
(1)如图甲、乙，小明选用质量不同的钢球从同一斜面的同一高度由静止滚下，目的是______________________________，实验中动能大小通过____________________来反映。
(2)比较甲、乙两图的实验，是探究动能大小和____________的关系，探究动能大小与速度大小的关系，应比较____________两图的实验。
(3)小明实验时，若让同一钢球从斜面相同高度处滚下，推动木块在粗糙程度不同的水平面上移动，则小明发现水平面越光滑，木块移动的距离越_______(填“远”或“近”)，若水平面绝对光滑，则木块将________________________。
16．(8分)同学们利用沙子、小桌、重物和透明的箱子进行实验探究。
(1)如图(a)所示，把小桌放在透明的沙箱中，让重物从高处由静止落下，撞击小桌，观察小桌陷入沙子的深度，探究重力势能的大小与哪些因素有关：
①实验探究的是________(填“重物”或“小桌”)的重力势能。
②通过实验，发现同一个重物从不同高度落下，高度越高，能够对外做功越________，说明它的重力势能越________。
③若要探究重力势能与质量的关系，应换用不同质量的重物，让它们从__________(填“相同”或“不同”)高度落下，观察小桌陷入沙子的深度。
(2)把重物按如图(b)所示方式分别放在小桌上，观察小桌陷入沙子的深度，探究压力作用效果与什么因素有关：
①在分析压力作用效果与压力大小的关系时，应选择________两次实验进行比较。
②在分析压力作用效果与受力面积大小的关系时，应选择________两次实验进行比较。
(3)上述探究过程中都是通过观察小桌陷入沙子的深度来表示要探究的问题，在物理中称之为转换法，请举出一个也用到这种方法的实验：________________________________________________________________。
17．(7分)小华在“测滑轮组机械效率的实验”中得到的数据如表所示，实验装置如图所示。
实验次序 钩码重力G/N 钩码上升高度h/m 绳端拉力F/N 绳端移动距离s/m 机械效率η
甲 4 0.1 2.7 0.2 74%
乙 4 0.1 1.8 0.3 74%
丙 8 0.1 3.1 0.3 86%
丁 8 0.1 2.5 ① ②
(1)实验中要沿竖直方向________拉动弹簧测力计，使物体升高。小华同学发现实验过程中边拉动边读数，弹簧测力计示数不稳定，应该静止读数，你认为他的想法________(填“正确”或“不正确”)。
(2)表格中，①②两处的数据应该是________和________。
(3)通过比较________(填实验次序)两次实验数据可得出结论：使用同一滑轮组提升同一重物时，滑轮组的机械效率与绳子股数无关。
(4)通过比较________(填实验次序)两次实验数据可得出结论：使用同一滑轮组提升重物时，物重越大，滑轮组的机械效率越高。
(5)结合生产生活实际，用滑轮组提升重物时，下列措施可以提高机械效率的是________(填字母)。
A．增加物体提升的高度 B．加快提升物体的速度
C．减小动滑轮的重力 D．减小物体的重力
四、计算题(共13分)
18．(7分)如图甲所示，重500 N的小车受到80 N的水平推力，在水平地面上做直线运动，其运动距离随时间变化的图像如图乙所示。则：
(1)小车运动的速度是多少？
(2)10 s内人对小车做多少功？功率是多大？
19．(6分)用如图所示装置提升重为900 N的物体，加在绳自由端的拉力大小为400 N时恰好可以使物体以0.3 m/s的速度匀速上升。
(1)求此时滑轮组的机械效率。
(2)求拉力的功率。
(3)若提升的重物改为1 200 N，不计绳重和摩擦，此时滑轮组的机械效率又为多少？
五、综合题(共24分)
20．(5分)在北京冬奥会中，某选手在自由式滑雪女子大跳台比赛中腾空而起的画面如图甲所示，小明观看完比赛之后用两块三角形积木搭建成两个斜面AB、CD，并将其固定在实验室水平桌面上，如图乙所示，准备再利用毛巾、棉布和一个小球来“探究阻力对滑雪跳跃距离”的影响，实验过程如下：
(1)第一次实验：小明将小球放在M点滚下，小球最终落在位置3。
(2)第二次实验：小明在斜面CD的表面铺上棉布，将小球仍放在M点滚下，小球最终落在位置2。为了使结论准确，两次实验中小球都要从M点________滚下。通过这两次实验，小明发现小球受到的阻力越小，飞出的距离________。
(3)第三次实验：小明在斜面CD的表面铺上毛巾，仍将小球放在M点滚下，最后发现小球在斜面CD上并没有滚动到D点，于是他将小球放到更高的位置进行第四次实验，小球最终落在位置1，由此可知，小球的________(填“质量”或“速度”)也会影响飞出的距离。这是因为小球放置的位置越高，具有的________能越大，到达BC段的________能就越大，能够克服CD段阻力做的功就越多。
21．(9分)小波同学和大家一样是一名要参加中考的初三学生，他了解到中考体育跳绳需达到1 min跳180个才能获得满分，于是在某个阳光明媚的上午，小波在学校操场上进行了测试， 同时，“好奇心”物理兴趣小组的同学们来测量小波同学跳绳的功率。
(1)根据你所掌握的知识，要达到实验目的，兴趣小组需要选择的实验器材有：________、________和秒表。
(2)兴趣小组同学根据小波跳绳情况制作了一张图，如图所示。假设小波跳绳整个过程是匀速的。通过计算，可以判断出这次跳绳小波________(填“能”或“不能”)获得满分。
(3)称得小波同学体重约为 60 kg，请你根据上图，大致估算整个过程小波做的功为________J；他跳绳的功率约为________W。(g取10 N/kg)
(4)从实际角度分析，你认为小波同学此次跳绳的实际功率应该比计算出的功率________(填“偏大” “偏小”或“相等”)。写出一条可能的原因：______________
_____________________________________________________。(合理即可)
22．(10分)汽车悬架系统上都装有减震器(如图甲所示)，减震器一般和弹簧配合使用进行共同减震(结构简图如图乙所示)，当汽车压下时弹簧被压缩，同时减震器中活塞向下运动，挤压减震器内部注入的油液，由于挤压作用，油液会在上、下两个工作缸内上下流动，从而产生一定的阻力，减弱汽车的上下振动，改善汽车行驶的平顺性和舒适性。如果来自外界的力过大时，弹簧迅速压至最低位置，减震器压到底部，会出现减震器断裂造成汽车底盘触及地面等严重交通事故。
(1)为避免减震器变形，车主在采取下列的规避风险方法中，不可行的是________(填字母)。
A．过颠簸路段时尽量加速通过
B．适当降低汽车轮胎的胎压，提高轮胎的弹性空间
C．换用普通轮胎，避免使用强度大的防爆胎，缓解减震器压力
D．尽量避免前轮快速通过路牙或者撞到路墩
(2)通过查阅资料发现，对于某种材质的弹簧在压缩或伸长时其形变量的影响因素及实验数据如表。
实验次数 弹簧长度L/m 横截面积S/cm2 所受拉力F/N 伸长量ΔL/cm
1 1 0.05 500 0.8
2 1 0.10 500 0.4
3 2 0.05 500 1.6
4 2 0.05 1 000 3.2
5 4 0.10 1 000 3.2
6 4 0.20 1 000 1.6
在某次对汽车的减震测试中，对汽车轮胎都使用了一套这样的组合减震器。使用的减震器内部自平衡状态向下移动的最大长度为10 cm，外部配备由该材质制作的长度为0.5 m，横截面积为0.08 cm2的减震弹簧。在经过某颠簸路段时，对某个减震器产生了2.5×104 N的压力，恰好将其压到了底端。
①该材料发生形变时，伸长量的表达式为________(比例常数可用k表示，不用求出)。
②通过分析数据，减震弹簧受到的最大压力为________N。
(3)某次低速测试时，该研究小组绘制了汽车行驶中牵引力与速度的关系图像(如图丙所示)，求在本次测试中汽车发动机每分钟所做的功的大小。
答案
1．D　2．D
3．C　【点拨】普通中学生的质量大约为50 kg，所受重力大约为G＝mg＝50 kg× 10 N/kg＝500 N，该男生做引体向上时，克服重力做功，向上移动的距离大约为h＝60 cm＝0.6 m，则该男生完成一次引体向上克服重力做功大约为 W＝Gh＝500 N×0.6 m＝300 J，该男生做引体向上的功率约为P＝＝＝150 W，故C符合题意。
4．C　【点拨】汽车对水平地面的压力与汽车受到的重力的方向相同，分别作用在不同物体上，不是一对平衡力，故A错误；惯性大小只与质量有关，质量不变，惯性不变，故B错误；汽车匀速上坡，速度不变，所处高度增大，则动能不变，重力势能增大，故机械能增大，故C正确；汽车的质量不变，汽车在水平地面上行驶时高度不变，重力势能不变，故D错误。
5．C
6．C　【点拨】由图像可知，在相同时间内，物体第1次通过的路程大于第2次通过的路程，根据v＝可知，v1＞v2，故A错误；同一物体的重力不变，所以对水平面的压力不变，在同一水平面上运动，接触面的粗糙程度相同，故两次拉动物体做匀速直线运动时，物体受到的摩擦力相等，两次物体都做匀速直线运动，说明物体受到的拉力和摩擦力是一对平衡力，大小相等，所以，两次物体所受的拉力F1＝F2＝f，故B错误；由图像可知，0～8 s物体第1次通过的路程为0.8 m，第2次通过的路程为0.4 m，又知两次拉力相等，根据W＝Fs可知，W1＝2W2，故D错误；0～8 s，时间相同，且W1＞W2，根据P＝可知，P1＞P2，故C正确。
7．B　【点拨】动能的大小与质量、速度有关，由图乙可知，物体M的动能大于物体N的动能，由于不知道M和N的质量关系，所以无法确定M、N的速度大小关系，故A错误；用大小相同的水平拉力F分别拉着物体M、N在不同的水平地面上以vM、vN做直线运动，则物体在水平方向上受到的拉力和滑动摩擦力是一对平衡力，大小相等，所以两个物体受到的摩擦力大小是相等的，故B正确；由于不知道在相同时间内两物体运动的距离的大小关系，根据W＝Fs可知，无法判定拉力F对物体M、N做功的大小关系，故C错误；根据P＝Fv可知，若两物体的速度大小关系无法判断，则无法判定功率的大小关系，故D错误。
8．扩散；摩擦；不做　9．大气压；省力；动能　
10．弹性； 动；做匀速直线运动
11．重力势；O；变小　【点拨】小吴和滑雪板从C点到B点的过程中，质量不变，高度变小，速度变大，故小吴和滑雪板的重力势能变小，动能变大，则该过程中重力势能转化为动能；小吴和滑雪板到达O点时速度达到最大，此时其动能最大；从最低点O到A点的过程中，小吴和滑雪板在运动过程中受摩擦力的作用，需要克服摩擦做功，一部分机械能转化为内能，故小吴和滑雪板的机械能变小。
12．(1)15　(2)2 　(3)75%　【点拨】小华做的有用功W有用＝Gh＝50 N×0.3 m＝15 J；拉力做的总功W总＝Fs＝20 N×1 m＝20 J，拉力的功率P＝＝＝2 W；斜面的机械效率η＝×100%＝×100%＝75%。
13．动；动；节能
14．定滑轮；30 ；变大　【点拨】至少对衣服做功W＝Gh＝20 N×1.5 m＝30 J。晾衣架水平横杆可以看作是一个杠杆，左侧钢丝绳与晾衣架的交点为杠杆的支点，衣服对水平横杆的拉力为阻力，悬挂点到支点的距离为阻力臂，右侧钢丝绳对水平横杆的拉力为动力，右侧钢丝绳到左侧钢丝绳的距离为动力臂，衣服挂的位置从6孔移到10孔，阻力臂变大，阻力不变，动力臂不变，根据杠杆平衡条件F1L1＝F2L2可得，右侧钢丝绳对水平横杆的拉力变大。
15．(1)使钢球到达水平面时的速度相同；木块滑行距离的长短　(2)质量大小；甲、丙　(3)远 ；做匀速直线运动
16．(1)①重物　②多；大　③相同　(2)①甲、乙　②乙、丙
(3)探究动能的大小与哪些因素有关(合理即可)
【点拨】(1)①实验中，重物从高处由静止落下撞击小桌，通过小桌下陷的深度判定重物重力势能的大小，探究的是重物的重力势能。②同一个重物的质量不变，从不同高度落下，高度越高，能够对外做功越多，小桌下陷的深度越大，说明重物的重力势能越大。③若要探究重力势能与质量的关系，应换用不同质量的重物，让它们从相同高度落下，观察小桌陷入沙子的深度。(2)①在分析压力作用效果与压力大小的关系时，应控制受力面积大小相同，改变压力的大小，故应选择甲、乙两次实验进行比较。②在分析压力作用效果与受力面积大小的关系时，应控制压力大小相同，改变受力面积大小，故应选择乙、丙两次实验进行比较。(3)在探究动能的大小与哪些因素有关时，让小球从一定高度滚下推动纸盒向前移动，通过观察纸盒被推动距离的长短来判断小球动能的大小，应用的方法是转换法。
17．(1)匀速；不正确　(2)0.4；80%　(3)甲、乙　(4)乙、丙
(5)C　【点拨】(1)实验中要沿竖直方向匀速拉动弹簧测力计，由二力平衡可知，此时弹簧测力计的示数等于拉力大小。如果在弹簧测力计静止时读出数据，弹簧测力计没有测出绳子和滑轮间的摩擦，所以弹簧测力计示数偏小，故他的想法是不正确的。(2)由图丁可知，此时动滑轮上有四股绳子承担物重和动滑轮重，故绳子自由端移动的距离s＝0.1 m×4＝0.4 m，滑轮组的机械效率η＝×100%＝×100%＝×100%＝80%。(3)由甲、乙两次实验数据可知，重物的重力不变时，绳子的股数不同，而滑轮组的机械效率相同，故可得出结论：使用同一滑轮组提升同一重物时，滑轮组的机械效率与绳子股数无关。(4)由乙、丙两次实验数据可知，滑轮组相同，重物的重力增大，滑轮组的机械效率也增大，故可得出结论：使用同一滑轮组提升重物时，物重越大，滑轮组的机械效率越高。(5)增加物体提升的高度时，滑轮组所做的有用功和额外功均会增加，滑轮组的机械效率不会增加，故A不符合题意；加快提升物体的速度，克服动滑轮重力所做的额外功不会减小，故滑轮组的机械效率不会增加，故B不符合题意；减小动滑轮的重力，可以减小克服动滑轮重力所做的额外功，可以提高滑轮组的机械效率，故C符合题意；减小物体的重力后，提升相同高度时，克服物体重力所做的有用功减小，而克服动滑轮重力所做的额外功不变，故滑轮组的机械效率减小，故D不符合题意。
18．【解】(1)由图乙可知，小车在推力的作用下做匀速直线运动，当t＝5 s时， s＝6 m，小车的速度v＝＝＝1.2 m/s。
(2)由图乙可知，10 s内小车通过的路程为12 m，则10 s内人对小车做的功W＝Fs′＝80 N×12 m＝960 J；
人对小车做功的功率P＝＝＝96 W。
19．【解】(1)滑轮组的机械效率η＝×100%＝×100%＝×100%＝ ×100%＝75%。
(2)绳子自由端移动的速度v绳＝nv物＝3×0.3 m/s＝0.9 m/s，拉力的功率P＝＝＝Fv绳＝400 N×0.9 m/s＝360 W。
(3)不计绳重和摩擦时，根据公式F＝(G＋G动)得，动滑轮重G动＝nF－G＝3×400 N－900 N＝300 N。提升的物重改为1 200 N时，不计绳重和摩擦，滑轮组的机械效率为η′＝×100%＝×100%＝×100%＝×100%＝80%。
20．(2)静止；越远　(3)速度；重力势；动　【点拨】(3)将小球放到更高的位置进行第四次实验，与第三次实验相比，小球滚到水平面的速度较大，小球最终落在位置1，由此可知，小球的速度(小球的质量不变)也会影响飞出的距离。这是因为小球的质量不变，小球放置的位置越高，具有的重力势能越大，到达BC段小球的动能就越大，能克服CD段阻力做的功就越多。
21．(1)刻度尺；体重秤　(2)不能　(3)3 600；60　(4)偏大；跳起时需要克服空气阻力做功(合理即可)
【点拨】(1)测量跳绳的功率就是测量克服自身重力做功的平均功率，由P＝＝＝可知，需要的实验器材有：测量小波质量m的体重秤、测量重心上升高度h的刻度尺和测量时间的秒表。(2)由图可知，跳一次绳的时间为0.4 s，则1 min跳绳的个数n＝个＝150个＜180个，所以这次跳绳小波不能获得满分。(3)由图可知，跳一次绳重心上升的高度h＝4 cm＝0.04 m，则跳一次绳克服重力所做的功W1＝Gh＝mgh＝60 kg×10 N/kg×0.04 m＝24 J，整个过程小波做的功W＝150×24 J＝3 600 J，他跳绳的功率P＝＝＝60 W。
22．【解】 (1)A　(2)①ΔL＝k　②2×104　
(3)低速测试时，由图像可知，速度为2 km/h时，牵引力为6×103 N，在本次测试中汽车发动机的功率不变，根据P＝Fv可得，汽车发动机每分钟所做的功W＝Pt＝Fvt＝6×103 N× m/s×1×60 s＝2×105 J。
【点拨】(2)由表格中的数据可得：当弹簧的横截面积S、所受拉力F不变时，弹簧的伸长量ΔL与长度L成正比；当弹簧的横截面积S、长度L不变时，弹簧的伸长量ΔL与所受拉力F成正比；当弹簧的长度L、所受拉力F不变时，弹簧的伸长量ΔL与横截面积S成反比；综上所述，设比例常数为k，则所求的弹簧伸长量ΔL的表达式ΔL＝k。取L1＝1 m，S1＝0.05 cm2＝5× 10－6 m2，F1＝500 N，ΔL1＝0.8 cm＝8×10－3 m，代入上式得k＝8×10－11 m2/N；当L＝0.5 m，S＝0.08 cm2＝8×10－6 m2，ΔL＝10 cm＝0.1 m时，根据ΔL＝k可得，减震弹簧受到的最大压力F弹＝＝＝2×104 N。