解析卷-沪粤版九年级物理上册第十一章机械功与机械能专题攻克试卷(含答案详解版)

九年级物理上册第十一章机械功与机械能专题攻克考试时间：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、如图所示，用一平行于斜面向上的力将质量为80kg的木箱从2m长的斜面底端匀速拉到顶端（可以把木箱看作质点），斜面的倾斜角为30°，木箱受到的摩擦力是木箱重力力的0.1倍，则下列说法正确的是（）A．木箱克服摩擦力做功80J B．拉力大小为480NC．斜面的机械效率80% D．拉力做功为880J2、如图甲所示，轻弹簧竖直固定在水平面上，时刻，将一重为G的金属小球从弹簧正上方某一高度处静止释放，小球落到弹簧上压缩弹簧到最低点，然后被弹簧弹起，上升到一定高度后再下落，如此反复，通过安装在弹簧下端的压力传感器，测出这一过程弹簧弹力F随时间t变化的图象如图乙所示，则（）A．时刻小球的动能最大B．时刻小球的重力势能最大C．时刻小球的机械能等于时刻小球的机械能D．从开始下落到第一次到达最低点，小球内能的增加量小于这两个时刻小球机械能的减少量3、十年磨剑，载誉归来！2020年12月17日1时59分，嫦娥五号返回器携带月球样品成功着陆。返回舱进入大气层离地面一定高度时打开降落伞，一段时间后匀速下落，在匀速下落过程中，返回舱的（）A．动能不变，重力势能减少 B．动能减少，重力势能减少C．动能增加，重力势能减少 D．动能不变，机械能不变4、如图所示，小桂利用动滑轮竖直匀速提升木箱。以下做法可以提高动滑轮机械效率的是（）A．适当减小木箱重力 B．增大木箱上升高度C．增大提升木箱的速度 D．换用质量较小的动滑轮5、生活中处处有物理。对下列生活情景，分析正确的是（）A．飞行员跳伞时，在减速下降过程中，重力势能转化为动能B．公交车紧急刹车时，乘客容易向前倾倒，是因为乘客具有惯性C．用水平推力推木箱，没有推动，是因为水平推力小于木箱受到的摩擦力D．用高压锅煮饭，锅内气压升高时，水的沸点降低，更容易把饭煮熟6、在2022年北京冬奥会自由式滑雪比赛中，我国运动员谷爱凌获得冠军，她在雪道上自由下滑的过程中，如果不计雪道阻力和空气阻力，下列说法中正确的是（）A．动能不变，重力势能不变，机械能不变B．动能增大，重力势能增大，机械能不变C．动能增大，重力势能减少，机械能不变D．动能减少，重力势能减少，机械能减少7、高空坠物危害大，就算一个苹果从十层高楼自由落下都可能把汽车玻璃砸烂。下列说法正确的是（）A．运动的苹果具有动能 B．高空的苹果没有重力势能C．下落过程中苹果的动能减小 D．下落过程中苹果的重力势能增大8、一颗番茄从手中由静止开始下落，撞击水面时溅起许多水珠如图，同时番茄仍有较大速度并继续下沉。若不计一切机械能损耗，番茄从开始下落至刚好浸没时减少的势能（）A．等于所有溅起的水珠在撞击过程中增加的机械能总和B．大于所有溅起的水珠在撞击过程中增加的机械能总和C．等于所有溅起的水珠在空中上升过程中增加的机械能总和D．小于所有溅起的水珠在空中上升过程中增加的机械能总和9、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10、小明将一箱书搬上三楼，先后采用了两种方法：一是一次把所有的书搬上三楼；二是分两次把所有的书搬上三楼．假设他上楼的速度相同，则这两种方法中A．第一种所做的总功多一些 B．第二种对书做的功多一些C．第一种搬书的功率大一些 D．第二种搬书的效率大一些第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、如图是某市轨道交通车站的示意图。在车进站时，要刹车慢慢停下来，而车此时是有很大的______能的，若刹车，这些能量转化为内能而损耗了，若进站时让车上坡，把______能转化为______能贮存起来，这样就减小因刹车消耗的机械能；出站时利用下坡，则可以把重力势能转化为动能，便于启动，节省了燃料，起到节能的作用。2、某兴趣小组通过自主探究得知“在一定范围内，弹簧的弹力大小与弹簧的伸长量成正比”。原长为10cm的弹簧（质量不计）上端固定在天花板上，下端系一重为20N的小球，静止时小球位于A处，弹簧长度变为11cm，再用力F将小球竖直向下拉到B处，弹簧长度为11.5cm（未超过弹性限度），然后由静止释放，在释放瞬间小球受到的合力大小为______N，小球从B处第一次回到A处过程中，小球的动能______（选填“增大”、“减小”、“先增大后减小”或“先减小后增大”）。3、中学生要养成文明的行为习惯，严禁高空抛物。如果一个重0.5N的鸡蛋从20m高处自由下落，不计空气阻力，下落过程中鸡蛋的重力势能转化为______能，重力对鸡蛋所做的功为______J。4、如图所示，斜面长s=0.5m，高h=0.2m，用平行于斜面大小为的2.5N拉力，可以将重为5N的物体从斜面底端匀速拉到斜面顶端。则该斜面的机械效率是______；斜面对物体摩擦力为______N。5、如图所示，斜面长为s=2m，高为h=lm。装卸工人用沿斜面向上的拉力F将重1000N的货物从斜面底端匀速拉到顶端，斜面的机械效率为80%，则工人拉力F做的功为______J。三、计算题（5小题，每小题8分，共计40分）1、如题图甲所示，是正在工作的无人机，它的部分参数如表所示（g取10N/kg）。求：（1）无人机满载静止在水平地面上时对地面的压强；（2）若该无人机以最大水平速度匀速直线飞行时受到的阻力为5N，其飞行3min过程中克服阻力做的功。机身质量/kg2“四脚”着地的总面积/cm250最大有效载荷/kg0.5最大水平速度/（m/s）52、如图所示，图甲是某大型起吊装置，图乙是其机械起吊部分的简化示意图，已知物体A质量为500kg，底面积为1.25m2，不计绳重量、机械部分摩擦和水的阻力，请完成以下问题。（g=10N/kg）（1）起吊前物体A静止在地面上，其对地面的压强是多少？（2）如图乙所示，当绳子自由端的拉力为1000N时，地面对物体A的支持力为1650N，增加绳子自由端的拉力后物体A被成功匀速提升2m，请计算此时整个机械的机械效率。（3）工人师傅利用该装置将另一物体B以0.1m/s的速度匀速放入水中过程中，绳子拉力功率随时间变化关系如图丙所示，请计算物体B的密度。（）3、你知道水陆两用坦克吗？水陆两用坦克的车体比普通坦克要大，呈船形，能在水中浮动，有的利用特制的履带划水前进，有的用螺旋桨推进，有的用推进器喷水前进。中国某型号的水陆两用坦克（如图所示），它的总质量是22吨，配备发动机的额定功率为，水上的最大速度为，陆地最大速度为。请你根据文中的信息，解答下列问题：（）（1）水陆两用坦克在水上航行时，排开水的体积约为，则所受的浮力约为多少N？（）（2）该水陆两用坦克停在地面上时，履带着地总面积为，坦克对地面的压强是多少？（3）该水陆两用坦克在陆地上以最大速度匀速行驶（发动机正常工作），行驶过程中受到的牵引力多大？4、工人师傅用如图所示的装置把质量为60kg物体以0.1m/s的速度匀速提升20s。已知拉力F的大小为400N，在此过程中不计绳重和摩擦，g取10N/kg。求：（1）绳子自由端移动的距离；（2）工人师傅匀速拉动绳子的功率；（3）滑轮组的机械效率。5、将重为24N的重物用图示滑轮组匀速提升3m，所用拉力F=10N。不计轮与轴间的摩擦及绳重。求：（1）该过程中的有用功；（2）滑轮组的机械效率；（3）动滑轮的重力。四、实验探究（2小题，每小题10分，共计20分）1、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η1较缓100.25.5136.4%2较陡100.47.0157.1%3最陡100.68.51①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___________。2、六一儿童节前夕，小明妹妹所在的幼儿园将要举办“亲子滑草”比赛，比赛须知如图所示。为了赢得比赛，他们全家进行了讨论。小明认为：高度一定，越陡的坡用时应越短，要选择最陡的坡；妈妈认为：体重越大，滑行用时越少，应让体重最大的爸爸和妹妹参加。请你选择小明或小明妈妈的观点设计一个实验进行探究，为优化参赛方案提供建议。答案一：选择小明的观点设计实验（1）实验器材：___________（2）实验步骤：______________________。（3）实验结论：______________________。答案二：选择妈妈的观点设计实验（1）实验器材：___________（2）实验步骤：______________________。（3）实验结论：___________-参考答案-一、单选题1、B【详解】A．木箱的质量为80kg，则木箱的重力G=mg=80kg×10N/kg=800N则摩擦力的大小f=0.1×800N=80N木箱从底端匀速运动到顶端，克服摩擦力做的功Wf=fs=80N×2m=160J故A错误；BD．木箱长为2m，斜面的倾斜角为30°，则斜面的高度木箱从底端匀速运动到顶端，有用功为W有=Gh=800N×1m=800J拉力做的功W总=W有+Wf=800J+160J=960J故D错误；则拉力大小故B正确；C．斜面的机械效率故C错误。故选B。2、D【详解】AB．t1时刻小球刚与弹簧接触，与弹簧接触后，开始一段时间内弹力小于重力，则小球仍然向下做加速运动，其动能变大，刚释放时高度最高，重力势能最大，故AB不符合题意；C．时刻弹簧具有弹性势能，时刻弹簧没有弹簧弹性势能，所以小球机械能变小，故C不符合题意；D．从开始下落到第一次到达最低点，这两个时刻小球机械能的减少量等于弹簧弹性势能增加量和小球内能增加量，故小球内能的增加量小于这两个时刻小球机械能的减少量，故D符合题意。故选D。3、A【详解】降落伞在匀速下落的过程中，质量不变速度不变，则动能不变；质量不变高度减小，则重力势能减小，故A符合题意，BCD不符合题意。故选A。【点睛】动能与质量和速度有关，重力势能与质量和高度有关，据此分析判断。4、D【详解】A．由公式可知，减小木箱的重力，在提升相同的高度时，有用功会减小，而额外功不变，所以有用功所占总功的比值会减小，所以机械效率会减小，故A不符合题意；BC．由公式可知，机械效率的大小与物体上升的高度和物体上升的速度无关，所以增大木箱的上升高度和增大提升木箱的速度不能改变机械效率，故BC不符合题意；D．由公式可知，换用质量较小的动滑轮，在提升相同高度时，额外功会减少，而有用功不变，所以有用功占总功的比值会增大，所以机械效率会增大，故D符合题意。故选D。5、B【详解】A．物体的动能与质量和速度有关；在减速下降的过程中，速度变小，动能减小，重力势能没有转化为动能，故A错误；B．公交车刹车时，乘客下半身随着公交车停下来，上半身由于惯性保持向前运动，从而发生了向前倾倒的现象，故B正确；C．没有推动木箱，木箱处于静止状态，受到平衡力，推力等于摩擦力，故C错误；D．水的沸点随着水面气压的升高而增大，高压锅内气压升高时，水的沸点增大，故D错误。故选B。6、C【详解】运动员在雪道上自由下滑时，不计雪道阻力和空气阻力，只有动能和势能的相互转化，机械能守恒。下滑过程，质量不变，速度变大，高度降低，所以动能增大，重力势能减少。故选C。7、A【详解】A．物体由于运动而具有的能叫做动能，所以运动的苹果具有动能，故A正确；B．物体由于处在一定高度并受到重力而具有的能叫做重力势能，高空的苹果具有重力势能，故B错误；CD．苹果下落过程中质量不变，速度越来越快，所以动能增大，高度降低，所以重力势能减小，故CD错误。故选A。8、B【详解】若不计一切机械能损耗，番茄从开始下落至刚好浸没时，番茄具有一定的速度，具有一定的动能，所有减少的势能一部分转化为动能，另一部分转化为所有溅起的水珠在撞击过程中增加的机械能，所以番茄从开始下落至刚好浸没时减少的势能大于所有溅起的水珠在撞击过程中增加的机械能总和。故选B。9、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。10、C【详解】AB．这箱书的重力一定，楼的高度前后不变，由W=Gh可知，两次对书所做的有用功相等；第一种所做的额外功为克服人的重力做的功，而第二种所做的额外功是两次克服人的重力做的功，因此第二种所做的额外功大于第一种所做的额外功，故第二种所做的总功大于第一种所做的总功，故AB不符合题意；C．因上楼的速度相同，第二种需要上楼二次，所以第二种所用时间长;两次搬书对书做的功相同，由P=可知P1>P2，故C符合题意；D．由η=×100%可知，η1>η2，故D不符合题意．二、填空题1、

动

动

重力势【详解】[1]在车进站时，要刹车慢慢停下来，车的质量很大，此时仍具有很大的动能。[2][3]若进站时让车上坡，使车速度减小，高度增加，把动能转化为重力势能贮存起来，这样能减小因刹车消耗的机械能。2、

10

增大【详解】[1]原长为10cm的弹簧（质量不计）上端固定在天花板上，下端系一重为20N的小球，静止时小球位于A处，弹簧长度变为11cm，此时弹簧的伸长量为11cm-10cm=1cm因在一定范围内，弹簧的弹力大小与弹簧的伸长量成正比。由此可得，在一定范围内，弹簧每伸长1cm，弹簧的弹力大小增加20N。当用力F将小球竖直向下拉到B处，弹簧长度为11.5cm，此时弹簧的伸长量为11.5cm-10cm=1.5cm那么弹簧的弹力大小为FB=1.5×20N=30N在B处由静止释放，在释放瞬间小球受到竖直向下的重力和竖直向上的弹簧的弹力的作用，则合力大小为F合=FB-G=30N-20N=10N[2]由力与运动的关系可知，当合力方向与运动方向相同时，物体做加速运动。在B处时，受到的合力方上竖直向上，大小为10N，在A处时，弹簧的弹力大小等于重力，合力为0。则小球从B处第一次回到A处过程中，合力的方向一直是竖直向上的，运动的方向也是竖直向上的，故小球做加速运动。由于小球的质量不变，速度变大，所以小球的动能增大。3、

动

10【详解】[1]物体的下落的过程中，不计空气阻力，高度降低，速度增大，将重力势能转化为动能。[2]重力对鸡蛋所做的功为W=Gh=0.5N×20m=10J4、

80%

0.5【详解】[1]总功W总=Fs=2.5N×0.5m=1.25J有用功W有用=Gh=5N×0.2m=1J斜面的机械效率[2]由W总=W有用+W额外可得，额外功W额外=W总-W有用=1.25J-1J=0.25J由W额外=fs得，摩擦力5、1250【详解】[1]将货物从斜面底端匀速拉到顶端，根据做功的计算公式可得，所做的有用功为W有用=Gh=1000N×1m=1000J由可得，拉力做的总功为三、计算题1、（1）5000Pa；（2）4500J【详解】解：（1）无人机满载静止在水平地面上时对地面的压力F=G=mg=(m1+m2)g=(2kg+0.5kg)×10N/kg=25N对地面的压强（2）飞行3min的路程s=vt=5m/s×3×60s=900m克服阻力做功W=fs=5N×900m=4500J答：（1）无人机满载静止在水平地面上时对地面的压强是5000Pa；（2）若该无人机以最大水平速度匀速直线飞行时受到的阻力为5N，其飞行3min过程中克服阻力做的功是4500J。2、（1）4000Pa；（2）88.5%；（3）【详解】解：（1）物体A质量为500kg，g=10N/kg，物体A的重力物体A静止在地面上，它对地面的压力大小等于其自身的重力大小，底面积为1.25m2，则根据可知，其对地面的压强其对地面的压强是4000Pa。（2）物体A静止在地面时，对物体A受力分析，它受到重力、滑轮组对它的拉力、地面对它的支持力作用，则滑轮组对物体A的拉力滑轮组对物体A的拉力是3350N；根据得动滑轮的重力提升重物过程中所做有用功提升重物过程中所做的额外功滑轮组的机械效率滑轮组的机械效率约是88.5%。（3）4条绳子托着动滑轮，物体B以0.1m/s的速度匀速运动，则绳端移动的速度从图丙可以看到，物体B未接触水面前，绳端拉力功率，由得，物体B未接触水面前绳端的拉力由可得，物体B的重力又因为物体B全部浸没在水中时绳端的拉力所以物体B全部浸没在水中时滑轮组对物体B的拉力物体B在水中所受浮力根据可知，物体B的体积由得，物体B的质量再根据可知物体B的密度物体B的密度是。答：（1）起吊前物体A静止在地面上，其对地面的压强是4000Pa；（2）此时整个机械的机械效率约是88.5%；（3）物体B的密度是。3、（1）2.2×105N；（2）5.5×104Pa；（3）1.008×105N【详解】解：（1）坦克所受浮力F浮=ρ水V排g=1.0×103kg/m3×22m3×10N/kg=2.2×105N（2）该坦克的质量m=22t=2.2×104kg该坦克的重力G=mg=2.2×104kg×10N/kg=2.2×105N该坦克对地面的压强=5.5×104Pa（3）该坦克的功率和陆地最大速度分别为P=420kW=4.2×105W，v=15km/h=根据公式P=Fv可得该坦克受到的牵引力=1.008×105N答：（1）所受的浮力约为2.2×105N；（2）坦克对地面的压强是5.5×104Pa；（3）行驶过程中受到的牵引力为1.008×105N。4、（1）4m；（2）80W；（3）75%【详解】解：（1）从图中可知，提升重物绳子的股数为n=2，绳子自由端移动的距离s=nvt=2×0.1m/s×20s=4m（2）拉力F功率（3）滑轮组的机械效率答：（1）绳子自由端移动的距离为4m；（2）工人师傅匀速拉动绳子的功率为80W；（3）滑轮组的机械效率为75%。5、（1）72J；（2）80%；（3）6N【详解】解：（1）该过程中的有用功W有=Gh=24N×3m=72J（2）由图知，n=3，绳子自由端被拉下的距离s=3h=3×3m=9m拉力做的总功W总=Fs=10N×9m=90J滑轮组的机械效率（3）不计轮轴间摩擦及绳重时，动滑轮重力G动=3F-G=3×10N-24N=6N答：（1）该过程中的有用功是72J；（2）滑轮组的机械效率是80%；（3）动滑轮的重力是6N。四、实验探究1、

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