第三章 能量的转化与守恒（功和能培优）-浙教版九年级科学上学期

第三章能量的转化与守恒（功和能培优）

一、选择题（共15题）

1.用弹簧测力计两次水平拉同•木块，使它在同冰平木板上做匀速直线运动，图乙是它运动的路程随时间变化的

图象，下列说法正确的是—

A.图甲中木块受到的拉力为3.2N

B.木块第一次和第二次速度之比为1:2

C.木块两次受到滑动摩擦力之比为1:1

D.相同时间内拉力两次对木块做功之比为1:1

2.如图所示，小明用桶把一些沙子运上三楼。在此过程中,

A.小明克服臼身重力所做的功是总功

B.小明克服沙子重力所做的功是有用功

C.小明克服沙子重力所做的功是额外功

D.小明克服桶的重力所做的功是有用功

3.如图所示的情景中，所述的力对物体做功的是一

用力搬石头没搬动

熊猗用力举着杠铃不动

用力提着水桶沿水平方向移动

用力拉绳匀速提升重物

4.如图所示，边长为10cm的实心正方体木块（不吸水）放入底面积为400cm2的圆柱形容器中，木块静止时浸

入水中的体积为6x10-4然后在其上表面放置一个铝块，静止后木块上表面刚好与水面相平，则以下说法

错误的是—

A,木块的密度为600kg/m3

B.放上去的铝块重4N

C.放置铝块后，木块下表面受到水的压强增大

D.铝块放上去到木块静止过程中，木块重力做的功为0.06J

5.山体滑坡是一种破坏力极强的自然灾害，在一次山体滑坡时，有一体积为2m3的巨石从20m长的上坡上滚落

到山下平整的公路上，如图所示（巨石的密度为3X103kg/m3）,下列说法错误的是—

A.巨石的重力是6XIO4N

B.巨石滚落的过程中，势能减小，动能增加

C.巨石对山坡的压力和对公路的压力不同

D.巨石滚落的过程中，重力做的功为1.2X106J

6.如图所示，是使用汽车打捞水下重物的示意图。在重物从水底拉到井口的过程中，汽车以恒定速度向右运动，忽

略水于的阻力和滑轮的摩擦。四位同学画出了汽车功率P随时间t的变化图象，其中正确的是—

7.如图，甲图中放在水平地面上的物体重20N,受到方向不变的水平拉力F的作用，F的大小与时间t的关系

如乙所示，物体运动速度V与时「Ut的关系如图丙所示，由图象可知，下列判断正确的是

乙丙

A.当t=ls时，物体受到的摩擦力大于2N

B.从2s到4s物体动能不变

C.当t=3s时，物体受到的摩擦力为4N

D.从4s到6s,拉力F做功24J

8.近几年流行的低速电动汽车是指速度低于70km/h的简易四轮纯电动汽车。小明的妈用这种低速电动汽车带着

小明以36km/h的速度匀速行驶，电动汽车所受的阻力为总重力的0.1倍，已知人和车的总质量为1000kg,

g=10N/kg,则此时电动汽车的日动机的输出功率为

A.1.8x103WB.1.0x105wC.1.0x104WD.3.5x104W

9.小明沿水平方向推木箱（甲图），推力F随时间的变化情况如乙图所示，木箱运动的v-t图如丙图所示，以下

说法正确的是

A.0s〜10s时间段内，箱子受的重力和箱子对地的压力是一对相互作用力

B.10s〜20s时间段内，箱子做匀速直线运动

C.10s〜20s与20s〜30s时间段内，箱子受到的摩擦力大小不相等

D.20s〜30s时间段内，推力做功300J

10.重为G的物块挂在测力计下，其下端的纸带穿过打点计时器。现分别两次拉动物块竖直向上运动，打出的纸带

分别如图（a）、（h）所示，测力计的示数分别为Fa、Fb.则关于Fa、Fb对应的功率Pa、Pb的大小关系

C.Pa>PbD.无法判断

11.如图四幅图中，动能和势能之间没有发生转化的是

用弓将箭射出去过山车向下俯冲

12.如图所示，甲、乙两个质量不同的小球从相同高度静止释放，甲球下落过程中经过P、Q两点，忽略空气阻力,

下列说法正确的是—

甲乙

--Q---------------

P\

Qt

A.着地瞬间，两球的动能相等

B.甲球在P点和Q点的机械能相等

C.释放瞬间，两球的重力势能相等

D.从释放到着地，两球所受重力做的功相等

13.立定纵跳摸高是中学常见的运动项目，起跳前先屈膝下蹲，然后脚掌用力蹬地，伸展身体，两臂上挥，竖宜向上

跳起至最高点，小刚同学在一次立定纵跳摸高中消耗的能量约为一

A.3xIO2JB.3x103JC.3x104JD.3x105J

14.如图所示，在一个罐子的盖和底各开两个小洞。将小铁块用细绳绑在橡皮筋的中部穿入罐中，橡皮筋两端穿过小

洞用竹签固定。做好后将它从不太陡的斜面滚到水平面。卜.列说法正确的是一

A.罐子从斜面滚下，重力势能只转化为动能

B.罐了从斜面滚下的过程中，只有动能和弹性势能的相互转化

C.因为能量之间可以相互转化，所以罐子滚下后可能再次滚上斜面

D.如果水平面是光滑的，则罐子会一直滚动下去

15.甲、乙二人的质量相同，同时从一楼开始登楼，若甲比乙先到三楼，则他们二人一

A,做的功相同，但甲的功率较大B.做的功相同，功率也相同

C.甲做的功较多，但功率相同D.甲做的功较多，功率也较大

二、填空题(共7题)

16.新能源汽车因节能、环保等优点深受广大家庭的喜爱。小明爸爸驾驶电动汽车在平直公路上匀速行驶12km,用

时10min。已知该车的总质量为1.6x103kg,行驶中阻力为车重的高，此过程中该车牵引力做功—J,功

率为kWo(g=10N/kg)

17.以同样速度匀速行驶的小轿车和大卡车，—的动能比较大；同•辆汽车行驶在高架路上或地面路上，行驶在

路上时，汽车重力势能比较大。

18.在斜面上将一个重600N的物体匀速拉到高处，沿斜面向上的拉力F=400N,拉动的距离s=4.5m,提升高

度h=1.8m,所用时间t=30s＞则拉力F做功的功率为—W,此过程中物体受到的摩擦力为No

20.小新同学遥控重为10N的小型无人飞机从水平地面由静止开始经历加速.匀速.减速三个竖直上升阶段，共用

时20s,然后悬停在地面16m的高度，在减速上升阶段飞机的动能一（选填"增大"或"减个〃），在整个上升

阶段飞机的重力势能—（选填“一直增大"、"先减小后增大”或“先增大后减小〃），起飞时，增大四个旋翼的转速,

使吹向下方的风景增加，无人机就会上升，这是因为力的作用是—，在空中飞行时，只要增加一侧（填"前”

或“后”或"左”或“右"）两个旋翼的转速，就能使无人机右侧抬升，向左倾斜飞行；若不记空气阻力，且无人机在匀

速竖直上升的阶段速度为1.2m/s,则在匀速上升阶段，无人机升力的功率为.W<,

21.甲升降机比乙升降机的机械效率高，它们分别把相同质量的物体匀速提升相同高度，两者相比，甲升降机提升重

物做的有用功（选填"多""少"或“与乙升降机相同"），你的判断依据是;甲升降机的电动机做的总功

（选填"多""少"或“与乙升降机相同，你的判断依据是—。

22.小华用20N的水平推力使重10DN的超市购物车在水平路面前进了12m,所用的时间为0.5min。在此过程

中，小华对购物车做了J的切，功率为W,购物车所受重力对购物车做了J的功。

三、计算题（共3题）

23.2018年10月24FI,港珠澳大桥正式建成通车。如图所示，一辆汽车行驶在其中一段长15km的直桥上，

已知：汽车的总质量为1.5t（包括车、车上的人和物品等），轮胎与地面的总接触面积为0.2n?,汽车以

90km/h的速度匀速通过大桥的这一段路段，行驶过程中受到的阻力为900N.求：（g取10N/kg）

（1）汽车静止在水平地面时对地面的压强。

（2）此过程中汽车牵引力所做的功。

（3）此过程中汽车牵引力做功的功率。

24.周末，小强骑着山地自行车与同学去郊游。小强的质量为70kg,如图所示为他所用山地自行车，其相关数据见

下表。

车架材料碳纤维

车架材料体积V/cm32500

车架质量Tn】/kg4.5

整车质量niz/kg10

单轮接触面枳S/cm?4

⑴求碳纤维车架的密度。

(2)小强在骑游时，山地自行车对水平地面的压强。

(3)小强在某路段匀速骑行6km,耗时10min,若该路段阻力为总重力的0.02倍，求他的骑行功率。

25.小科做俯卧撑时(如图所示)，可将其视为一个杠杆，重心在。点，他将身体撑起时，地面对两脚尖的支持力为

22

&=200N,两脚尖与地面的接触面积为60cm,双手与地面的接触面积为300cm0

(1)如果小科的两脚尖对地面的压强与双手对地面的压强之比为5:2,地面对双手的支持力F2为多少？

⑵小科在Imin内做了30个俯卧撑，每次肩部上升的距离都为0.36m,则他1min内双手共做功为多少？

(3)求小科所受的重力为G=No

四、实验题(共3题)

26.请回答下列问题。

(1)在"探究物体的动能与哪些因素有关”的实验中，如图甲所示。

i小宇选用质量不同的两个钢球A、B(%＞加8)从同一斜面上相同的高度处由静止滚下，分析钢球两

次推动水平面上的木块移动的距离，可以探究动能大小与一的关系；

ii实验中，钢球在水平面上推动木块移动的距离(选填'相同"或"不同”比较实验现象，可以得出动能

较小的是—钢球；

iii实验中，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，他发现水平

面越光滑，木块移动的距离越—(选填“远"或"近")，若水平面绝对光滑，木块将—：

(2)他还想“探究滑动摩擦力与压力大小的关系"，进行了如图乙所示的实验；

木,木版

——=ir

乙

i在实验操作中他发现，弹簧测力计斜向上拉动物块时，也可使物块在长木板上沿水平方向做匀速直线运动,

此过程中，物块处于—(选填"平衡”或"非平衡”)状态；弹簧测力计对物块的拉力和物块受到的滑动摩

擦力(选填"是"或"不是")一对平衡力，理由是；

ii保持接触面粗糙程度不变，沿水平方向拉物块做匀速直线运动，通过实验得到了表格中的相关数据，请帮

他分析，此次试验中，滑动摩擦力的大小与压力之间的表达式为：____O

实验次数12345

木块对木板压力Fj/N23456

弹簧测力计读数&/N0.60.91.21.51.8

27.小明同学将一个箱子从一楼搬到三楼，小强同学想测定小明搬运箱子过程中对箱子做功的功率。所用的测量工具

有台秤和卷尺。

(1)要完成实验还需要的测量工具是一。

(2)实验原理是：―o

(3)小强测量步骤如下，其中多余的是一。

A.测出箱子的质量m箱

B.测出小明的质量m人

C.测出楼梯的总长度L

D.测出一楼到三楼的竖直高度h

E.测出小明从一楼到三楼的时间t

F.算出小明搬运箱子的功率P

28.小欣在探究“阻力对物体运动的影响”时,使用到的器材有斜面、木板、毛巾、棉布和小车。

毛巾棉布

丙

(1)实验时要固定斜面，并让小车从斜面上—(选填“同一”或“不同”)位置由静止滑下，目的是使小车到达水

平曲时的速度大小—(选填"相同"或"小相同")：

(2)根据实验现象，可以得出结论，水平面越光滑，小车受到的阻力越—，在水平面上运动的距离越—，小

车运动状态受到的影响越一(选填"大"或"小")：

(3)如果水平面绝对光滑，对小车没有阻力，则小车将做一运动。

答案

一、选择题(共is题)

1.【答案］c

【解析】从图甲知，弹簧测力计的分度值为0.2N,弹簧测力t-的示数为3.4N,即图甲中木块受到的拉力为

3.4N,故A错误；

从图乙可知，木块两次都做匀速直线运动，第一次10s运动路程为50m,第二次10s运动路程为25m：因

为时间一定，速度与路程成正比，即木块第一次和第二次速度之比为50m:25m=2:1,故B错误；

两次接触面的粗糙程度相同、压力相同，摩擦力相同，即木块两次受到滑动摩擦力之比为1:1,故C正确：

从图乙可知，木块两次都做匀速直线运动，而做匀速直线运动的物体受平衡力作用，所以两次木块受到的拉力和

摩擦力相等，因为摩擦力相同，故拉力也相同；

由B可知相同时间内的路程之比为SI：S2=2:1,根据W=Fs可得WX:W2=2:1,故D错误。

2.【答案】B

【解析】小明用桶把一些沙子运上三楼，对克服沙子重力做的功为有用功；为了提升沙子不得不克服自身重力、

克服桶的重力所做的功为额外功；

克服沙子重力做的功、克服自身重力、克服桶的重力所做的功之和为总功。

可见，B正确、ACD错。

3.【答案】D

【解析】熊猫对杠铃有一个向上的力，但杠铃没有通过距离，所以没有做功，故A不符合题意；

女孩给石头一个向上的力，但石头没有移动距离，所以没有做功，故B不符合题意；

人对水桶施加了一个竖直向上的力，而水桶在水平方向上通过了距离，距离不是在力的方向上通过的距离，所以,

人没有做功，故C不符合题意；

人给物体一个力，物体在力的方向上通过了距离，所以此过程人做了功，故D符合题意。

故选：Do

4.【答案】D

5.【答案】D

6.【答案】C

【解析】根据公式/浮=。水9/排，物体在未到达液面时浮力不变，拉力不变：物体开始露出液面时，浮力变小，

拉力变大；物体完全露出液襦时只受拉力；根据P=Fv,速度相等时，拉力先较小且不变，所以功率先较大且不

变；物体开始露出水面时，拉力逐渐变大，速度不变，所以功率变大；当完全露出水面后，拉力较大且不变，所

以功率较大且不变，故选C。

7.【答案】C

【解析】由u-t图象可知，0s〜2s物体静止不动，此时拉力与摩擦力是一组平衡力，从尸一£图象可知

0s〜2s摩擦力=拉力=2N,故A错误；

从2s〜4s物体质量不变，但是速度增大，所以动能增加，故B错误；

当t=3s时，物体已经动起来了，由〃-亡图象可知，4s〜6s物体做匀速运动，此时拉力与摩擦力是一组平

衡力，从F-t图象可知此时摩擦力=拉力=4N,故C正确；

从4s〜6s,物体做匀速运动，速度为2m/s,路程为2m/sx(6s-4s)=4m,此时拉力为4N,所以做功

4mx4N=16J,故D错误。

8.【答案】C

9.［答案］D

【解加】A、0s〜10s时间段内，箱子受的重力和箱子对地的压力，力的方向不是相反的，不是相互作用力，

故A错误；

B、10s〜20s时间段内，由图可知，箱子做匀加速直线运动，故B错误；

C、由图丙可知，在20〜30s内木箱做匀速直线运动，处于平衡状态，由平衡条件可知，木箱受到的滑动摩擦

力f=由图乙可知，在20〜30s内推力F=15N,则木箱受到的滑动摩擦力/=F=15N；由图丙可知,

木箱在10〜20s内做加速运动，受到的摩擦力为滑动摩擦力，滑动摩擦力与推力大小无关，物体间接触面与物

体间压力不变，物体受到的滑动摩擦力不变，则10s〜20s木箱受到的摩擦力大小为15N,故C错误；

D、由丙图知，20s~30s内箱子通过的距离s=vt=2m/sx10s=20m；

由乙图知，此时受到的推力F=15N,因此推力做功W=Fs=15Nx20m=300）,故D正确；

故选：Do

10.【答案】A

11.【答案】A

【解析】A、压路机的速度不变，质量不变，动能不变，没有发生动能和势能的转化，符合题意；

B、上升的滚摆，高度变大，重力势能变大；速度减小，动能减小；动能转化为重力势能，不合题意；

C、用弓将箭射出去，弓弹性势能减小，箭的动能增大，弹性势能转化为动能，不合题意；

D、过山车向下俯冲，高度减小，势能减小，速度变大，动能变大，势能转化为动能，不合题意。

故选：Ao

12.【答案】B

【解析】A.甲、乙两个质量不同的小球从相同高度静止释放，忽略空气阻力，两个小球同时落地，即速度相等，

但甲、乙两个小球质量不同，所以着地瞬间，两球的动能不相等，故A错误；

B.忽略空气阻力，机械能守恒，故甲球在P点和Q点的机械能相等，故B正确：

C.释放瞬间，两球所处高度相同，但两球质量不同，重力不同，所以两球的重力势能不相等，故C错误；

D.从释放到着地，两球下落的高度相同，但两球质量不同，重力不同，所以，根据W=Gh可知，两球所受重力

做的功不相等，故D错误。

故选.B。

13.【答案】A

【解析】中学生的质量约为50kg,立定纵跳摸高时重心升高的高度约为0.6m。所以，立定纵跳摸高过程中克

服重力做功约为W=mgh=50kgx10N/kgx0.6m=3x102|o

14.【答案】C

【解析】罐子从斜面滚下的过程中，重力做功和克服摩擦力做功，因此重力势能转化为动能和内能；这个过程中

橡皮筋不断变形，转化为弹性势能存储起来，在恢复形变的过程中又转化为动能。

15.【答案】A

【解析】已知三种情况中拉力的大小相等，物体移动的距离相等，由功的计算公式可知，三种情况中拉力做的功

一样多，C、D错误：因为图甲中水平面光滑，图乙中水平面粗糙，图丙中斜面粗糙且物体沿斜面向上运动，所以

图甲中物体运动得最快，拉力做功所用时间最短，故图甲中的拉力做功最快，A正确，B错误。

二、填空题（共7题）

16.【答案】9.6x106；16

【解析】由于汽车做匀速直线运动，牵引力等于阻力，牵引力F=f=0.05G=0.05m^=0.05x1.6x103kgx

10N/kg=800N,汽车牵引力做的功W=Fs=800Nx12000m=9.6x106j,功率p=*=器警=i.6x

t600s

104W=16kW„

17.【答案】大卡车；高架

【解析】动能大小的影响因素：质量和速度。以同样速度匀速行驶的小轿车和大卡车，大卡车的质量大，动能大:

重力势能大小的影响因素：质量和高度。同一辆汽车行驶在高架路上或地面路上，行驶在高架路上时，高度大，

汽车重力势能比较大。

18.【答案】60；160

19.【答案】动能；重力势能；弹性势能

20.【答案】减小：一直增大：相互的；右、后；

21.【答案】与乙升降机相同；根据G=mg,“有=Gh可知，质量、高度相同，甲、乙升降机做的有用功相同；

Wj.

少；根据rj=法，已知牛甲乙，W仃相同，则甲做的总功比乙少

a

22.【答案】240；8；0

【解析】小华对购物车做功：

W=Fs=20Nx12m=240J；

t=0.5min=30s,

推力做功的功率：

P”=黑=8W0

t30s

物体在水平路面上移动12m,重力的方向竖直向下，物体没有在重力的方向上移动距离，所以重力不做功，即

购物车的重力做功为0J。

三、计算题(共3题)

23.【答案】

(1)7.5x104Pa

(2)1.35x107J

(3)2.25x104W

【解析】

(1)汽车质量m=1.5t=1.5x103kg,其重力：G=mg=1.5x103kgx10N/kg=1.5xIO4N,汽车静止时

对地面的压力：F=G=1.5x104N,汽车静止时对地面的压强：P=£=噌°丁=7.5xIO4Pa。

(2)因为匀速通过大桥，所以牵引力F=/=900N,牵引力所做的功：UZ=Fs=900Nx15x103m=1.35x

7

10Jo

(3)汽车牵引力做功的功率：P=-=-=Fv=900Nxm/s=2.25xIO4W。

tt3.6

24.【答案】

(1)1.8x103kg/m3

(2)1xIO6Pa

⑶160W

【解析】

33

(1)碳纤维车架的密度P=?=3=16x10kg/mo

VN.5X1Um

(2)地面所受的压力F=G=m's=(70kg+10kg)x10N/kg=800N,

6

地面受到的压强为p=£=…鬻2=1xIOPao

(3)中学生的质量70kg,m

中学生与车的总重力G=m'g=(70kg+10kg)x10N/kg=800N；

f=0.02G=0.02x800N=16N,

骑自行车克服阻力所做的功IV=ys=16Nx6x103m=9.6xIO4J；

功率为p=：=—=16°W。

25.【答案】

⑴400N

(2)4320J

⑶600

【解析】

...Fi200N10tc4c

(1)Pi=—=----7~~7=—xIO4Pa；

''S160x10-4m23

442

因为P1：P2=5:2,故P2=?Pi=2xUx104Pa=±x104Pa：p2=p2s2=1xIOPax300x10-m=

55333

400No

(2)W=nFh=30x400Nx0.36m=4320J。

(3)C=F]+「2=200N+400N=600No

四、实验题(共3题)

26.【答案】

(1)i质量

ii不同；B

iii远；永远做匀速直线运动

(2)i平衡；不是；拉力与摩擦力不在同一条直线上、大小也不用等

iif=F「0.3.压

【解析】

(1)i让质量不同的两个钢球A、B(mA>mB)从同一斜面上相同的高度处由静止滚下，控制到达水平面的

速度相同，可以探究动能大小与质量的关系。

ii让质量不同的两个钢球力、B(7nzi>m8)从同一斜面上相同的高度处由静止滚下，可以通过比较钢球

在水平面上推动