2022-2023学年度沪粤版九年级物理上册 第11章机械功与机械能单元测试附答案

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2022-2023学年度沪粤版九年级物理上册 第11章机械功与机械能单元测试附答案
一、单选题
1．2022年4月16日神舟十三号飞船返回舱在东风着陆场平安落地，标志着我国空间站关键技术验证阶段的最后一次飞行任务结束。在返回舱减速下落的过程中（　　）
A．动能减少，重力势能不变 B．动能不变，重力势能减少
C．机械能不变 D．机械能减少
2．快递小哥宋学文作为一名普通劳动者当选2020年全国劳动模范。有关宋学文在工作中对货物做功情况叙述正确的是（　　）
A．拎着货物在水平地面上行走，他对货物做了功
B．推着货物在水平地面上行走，他对货物做了功
C．用了很大的力气没搬动货物，他对货物做了功
D．抱着货物在原地等待签收时，他对货物做了功
3．如图所示mA＞mB＞mC，三个物体在同样大小的力F的作用下，都沿着力F的方向移动了距离s，比较F对三个物体所做的功，结论是（　　）

A．三次做功一样多
B．对A做的功最少，对C做的功最多
C．对A做的功最少，对B做的功最多
D．无法判断
4．如图所示的滑轮组，用F＝60N的拉力，拉动放在水平地面上重为400N的物体，使物体匀速前进了2m，物体和地面之间的摩擦力为90N，在此过程中，下列说法正确的是（　　）

A．拉力做的功是30J B．绳子自由端移动的距离是2m
C．滑轮组的机械效率是75% D．A点受到的拉力为400N
5．在2022年北京冬奥会上，中国的选手谷爱凌在自由式滑雪女子大跳台比赛中获得冠军。她在比赛过程中运动的轨迹如图所示，下列说法不正确的是（　　）

A．她从 a 点运动到e 点的过程中，其惯性不变
B．她从b 点运动到c 点的过程中，其机械能不断减小
C．她从a 点向b 点运动的过程中，其重力势能全部转化为动能
D．她在 e 点的动能为零；假设没有一切摩擦阻力，则在e 点的动能就不会为零
6．小明两次把放在地上的同一个杠铃举起相同的高度，第一次用了6s，第二次用了8s，则小明对杠铃做功的功率（　　）
A．第一次较大 B．第二次较大
C．两次一样大 D．不知小明身高所以无法判断
7．如图所示，某建筑工人利用滑轮组提升水平面上重800N、底面积为400cm2的货箱，当工人用F1=200N的拉力拉绳时，货箱没动。当工人用F2=300N的拉力拉绳时，货箱以0.2m/s的速度匀速上升。不计绳重和摩擦。针对上述过程，下列结果正确的是（　　）

A．用F1=200N的力拉绳时，货箱对地面的压强为5×103Pa
B．动滑轮的重为200N
C．货箱匀速上升时，拉力的功率为180W
D．货箱匀速上升时，滑轮组的效率为80%
8．如图甲所示，物体在水平拉力F的作用下由静止沿粗糙水平面向右运动，0~6s内拉力随时间变化的规律如图乙，速度随时间变化的规律如图丙，则在2~4s内，拉力所做的功为（　　）

A．10J B．30J C．50J D．80J
9．如图为两次水平拉动同一物体在同一水平面上做匀速直绒运动时，两次物体运动的路程随时间变化的关系图象。根据图象，下列判断不正确的是（　　）

A．两次物体运动的速度：v1>v2
B．0～8s两次拉力对物体所做的功：W1>W2
C．两次物体所受的拉力：F1>F2
D．0～8s两次拉力对物体做功的功率：P1>P2
10．在一次体育课上，甲乙两个同学进行爬杆比赛，甲从某一位置匀速爬到杆顶用时9s，乙从同一位置匀速爬到杆顶用时10s，若甲乙两个人体重之比是5∶6，则他们爬杆的功率之比是（　　）
A．910 B．109 C．56 D．2527
11．如图所示，大石头质量为6t，起重机在15s内将大石头竖直方向匀速提升1m，则起重机提升大石头所做的功和功率分别为（　　）

A．6×104J 4×103W B．6×104J 4×102W
C．6×103J 4×102W D．6×103J 4×103W
12．推拉测力计主要由两部件组成，导轨固定在上下两端的金属块之间，组成部件甲；一根弹簧MN固定在盒子的两端（弹簧长度刚好为原长），组成质量忽略不计的部件乙。老王把部件乙套在甲上，其中弹簧中间O点固定在部件甲的上端（如图P所示），部件乙能沿甲的导轨上下移动，用力F把部件乙向下压，如图Q所示。下压过程中（　　）

A．OM，ON段的弹簧，弹性势能均增大
B．OM，ON段的弹簧，弹性势能均减少
C．OM段弹簧的弹性势能减少；ON段弹簧的弹性势能增大
D．OM段弹簧的弹性势能增大；ON段弹簧的弹性势能减少
13．小军将图所示的滑轮组进行了改进，提高了它的机械效率。用改进后的滑轮组将同一物体匀速提升同样的高度，与改进前相比，则（　　）

A．有用功增加，总功增加 B．有用功增加，总功不变
C．有用功不变，总功减少 D．有用功不变，总功不变
14．小明用如图所示的滑轮组将重物竖直提升，已知物体的重力为1000N，在10s内物体被匀速提升了5m，动滑轮重为200N，不计绳重及摩擦，下列选项正确的是（　　）

A．如果拉力足够大，滑轮组的机械效率将大于100%
B．这个滑轮组的机械效率与滑轮组自身质量无关
C．该滑轮组此次的机械效率为 93.3%
D．增加重物的质量，可以提高滑轮组的机械效率η
15．如图甲所示，虛线框内是由两个相同的滑轮装配成的滑轮组。利用该滑轮组提升质量为27kg的物体所用的拉力为100N，物体和绳子自由端的运动情况如图乙所示，不计绳重和摩擦。（　　）

A．拉力的功率为50W
B．滑轮组中动滑轮重10N
C．该滑轮组的机械效率为90%
D．绳子自由端移动的速度为0.5 m/s
16．如图所示，甲、乙两个质量相同的小球从相同高度静止释放，下落点到地面之间距离用虚线划分，相邻虚线间距相等。甲球下落过程中经过P、Q两点，乙球经过M、N两点。忽略空气阻力，下列说法正确的是（　　）

A．甲球在P点的动能比它在Q点的动能大
B．乙球在M点与N点距离最高点、最低点距离相等，故重力势能相等
C．两球在Q点和M点的机械能相等
D．甲球在Q点的速度小于乙球在N点的速度
17．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的变化图像，其中正确的是（　　）

A． B．
C． D．
18．如图所示，小明分别使用甲、乙、丙、丁四种机械匀速提升物体（绳长不变），测得拉力和物体M、N所受的重力如表所示，则（　　）
F甲
F乙
F丙
F丁
GM
GN
5.5N
12 N
5.5 N
8 N
5 N
10 N


A．甲的机械效率比丙的大
B．乙、丁的机械效率相同
C．使用丙提升物体M时省力
D．实验测得的数据无法算出机械效率
19．为了将放置在水平地面上重为100N的物体提升一定高度，设置了如图甲所示的滑轮组装置。当用如图乙所示随时间变化的竖直向下的拉力F拉绳时，物体的速度v和物体上升的高度h随时间变化的关系分别如图丙和丁所示。（不计绳重和绳与轮之间的摩擦）。下列计算结果不正确的是（　　）

A．0s～1s内，地面对物体的支持力大于10N
B．1s～2s内，物体在做加速运动
C．2s～3s内，拉力F的功率是100W
D．2s～3s内，滑轮组的机械效率是83.33%
20．如图所示，小明用力F1拉动绳子使重为10N的物体A以速度v1匀速上升，此时滑轮组的机械效率为η1，拉力F1做的功为W1、功率为P1；若他将一个与A完全相同的物体B系在A下端，并用力F2拉动绳子使它们一起以v2的速度匀速上升，此时滑轮组的机械效率为η2，拉力F2做的功为W2、功率为P2，η1：η2=3:4，v1:v2=1:2，不计绳重及摩擦，则（　　）

A．动滑轮重G动=5N B．拉力的功率P1:P2=1:3
C．拉力F1:F2=3:5 D．拉力做的功W1:W2=2:3
二、填空题
21．如图所示，一根均匀的细木棒OC，OA＝ 14 OC，B为OC的中点，在C点施力将挂在A点的重为180N的物体匀速提升0.2m，木棒的机械效率为90%，这里的木棒是一种简单机械，称为　 　，提升该物体做的有用功是　 　J，木棒重为　 　N(不计摩擦)。
22．如图所示，用滑轮组把300N的重物匀速提升3m，人所做的有用功是　 　 J；如果用该滑轮组提升400N的重物，它的机械效率将　 　。

23．倔强系数为12N/cm(弹簧每受到12N的力，长度就要变化1cm)的一根弹簧自然悬挂时的长度为6cm，在它下面再悬挂一个48N的重物，由如图所示位置静止放手，在下落过程中，当弹簧的长度在　 　(填某一范围)时，物体的重力势能和动能同时转化为弹性势能。物体在经历了一段时间的往复运动后最终停止下来，则物体减小的重力势能最终转化为弹性势能和　 　能。(上述过程没超出该弹簧的弹性限度)

24．如图，用竖直向上的力匀速拉动较长的杠杆，使重为18N的物体在5s内缓慢升高10cm，拉力大小F=8N，拉力移动的距离为25cm．整个过程中所做有用功为　 　J，拉力的功率为　 　W，此杠杆为　 　杠杆（选填“省力”“费力”或“等臂”）．

25．小强同学利用如图甲所示的滑轮组将货物运送到楼上，不计绳子和摩擦，如果所送货物重G从20N开始逐渐增加，每次均匀拉动绳子，且提升同样的高度，图乙记录了在整个过程中滑轮组的机械效率随货物的重力的增加而变化的图象，根据图象可以知道动滑轮重为　 　 N，当货物重G为180N时，滑轮组的机械效率是　 　。

26．小华和妈妈去超市购物，她们将物品放在小推车中推行，小推车在某段时间内速度 v 随时间 t 变化的关系图像如图所示.已知小推车总重300N，所受阻力是总重的0.15倍。(g取10N/kg)在10～20s内水平推力做了　 　J的功，在0～10s内水平摩擦力的功率　 　（填“大于”、“小于”、“等于”）10～20s内水平摩擦力的功率。

27．工人用如图所示的滑轮组将一重400N的物体匀速提起，若滑轮组的机械效率为80%，忽略一切摩擦及绳的伸长，则拉力的大小是　 　N，动滑轮重　 　N．若使用该滑轮组提升600N的重物，其机械效率将　 　（选填“变大”、“变小”或“不变”）．

28．体重为700N的小明站在地面上用图中所示的滑轮组提起物体A，当物体A匀速竖直上升时，小明对地面的压强为p1，滑轮组的机械效率为η1；在物体A的下方再加挂一个质量为60kg的物体B后（图中未画出），小明继续通过绳子使物体A和B一起匀速竖直上升，此时他对地面的压强为p2，滑轮组的机械效率为η2。若滑轮组的摩擦及绳重均可忽略不计，且p1∶p2＝3∶1，η1∶η2＝9∶10，则滑轮组的机械效率η1=　 　 %。（取g= 10N/kg）

三、实验探究题
29．如图所示，在探究“物体动能的大小与什么因素有关”的实验中，A是铁球，B是木块

（1）该实验的目的是研究　 　 （选填“A”或“B”）的动能大小与速度和质量的关系。本实验运用了两种研究方法：一是　 　法；二是转换法，就本题来说：用　 　来表示小球动能大小的方法就是转换法。让铁球A从高为ℎ的斜槽滚下，在水平面上运动，运动的球A碰上木块B后，能将B撞出一段距离s，在同样的水平面上，B被撞得越远，A对B做的功　 　，A的动能　 　（选填“越大”、“越小”或“不变”）；
（2）让铁球A分别从不同的高度由静止滚下，高度ℎ越高，铁球运动到水平面时速度越　 　，木块B被撞得越远，所以，质量相同时，球的速度越大，动能越　 　；
（3）改变铁球的质量，让不同的铁球从相同高度由静止开始滚下，质量越　 　的铁球将木块B撞得越远，所以，铁球的速度相同时，质量越大，动能越　 　。
（4）本实验中若水平面绝对光滑则不能得出结论，原因是木块被撞后将做　 　运动。
30．小聪在测量滑轮组机械效率的实验中，所用装置如图所示，实验中每个钩码重2N，测得的数据如表：

实验次数
钩码总重G/N
钩码上升的高度h/m
测力计示数F/N
测力计移动距离s/m
机械效率η/%
1
4
0.1
1.8
0.3
74.1
2
6
0.1
2.4
0.3
　
3
4
0.1
1.4
0.5
57.1
4
4
0.2
1.4
1.0
57.1
（1）在实验中，测绳端拉力大小时，应使弹簧测力计竖直向上　 　状态进行读数（选填“缓慢拉动”或“静止”）；
（2）分析表中数据可知：第3次和第　 　次实验是按丙图装置测机械效率的；
（3）请你帮助小聪计算出第2次滑轮组的机械效率　 　%（结果保留小数点后一位）；
（4）分析第3、4次实验数据可知，滑轮组的机械效率与物体被提升的高度　 　；
（5）根据实验数据推测，使用图21丙滑轮组将重6N的物体匀速提升10cm，此时滑轮组的机械效率可能为______（只填序号）。
A．52.2% B．57.1% C．64.3% D．83.3%
31．在24届冬奥会上，中国自由式滑雪运动谷爱凌在女子大跳台决穿中获得金牌，小红观看了电视播放比赛的实况，对运动员落地点感到好奇。小明猜想：影响运动员离开跳台后沿水平方向运动距离的因素有三个：

猜想A：运动员的质量；
猜想B：运动员离地高度；
猜想C：运动员水平运动的速度。
为了验证猜想，小红进行了如图所示的实验；让钢球从光滑斜槽上的A点自由滚下，经抛出点C后离开斜槽，最后落在地面上的P点，用刻度尺分别测出抛出点离最高点的高度h1，抛出点离地高度h2，落地点P离抛出点C的水平距离s，实验表格如表所示。
序号
钢球质量m/g
抛出点离最高点的高度h1/m
抛出点离地的高度h2/m
落地点与抛出点的水平距离s/m
1
10
0.05
2
0.64
2
20
0.05
2
0.64
3
10
0.2
2
1.28
4
10
0.2
4
1.82
（1）不计空气阻力，离开抛出点C后的钢球只受　 　力的作用，离开抛出点C后，钢球沿如图所示的路径运动，说明钢球的运动状态是　 　（选填“改变”成“不变”）的；
（2）为了研究猜想A是否正确，应选用实验序号为　 　和 　 　两组实验进行对比分析可得，钢球水平运动的距离与钢球质量　 　（选填“有关”或“无关”）；
（3）进行实验序号为3、4两组实验，第4次钢球离开抛出点C的速度　 　（选填“大于”、“等于”或“小于”）第3次钢球离开抛出点C的速度；对比这两组实验数据，可证明猜想B是　 　（选填“正确”或“错误”）的。
32．斜面是一种简单机械，在生活和生产中使用斜面的好处是可以省力，
（1）如：　 　。
（2）那么斜面的省力情况与哪些因素有关呢？（使用斜面的省力情况可以通过比较沿斜面拉力F与物体重力G的比值大小来判定，比值越小，越省力）
小明做了如下猜想：
猜想1：与斜面的表面材料有关；
猜想2：与斜面的倾斜程度有关；
猜想3：与物体受到的重力大小有关。
小明为验证上述猜想，利用如图所示的装置进行了实验。实验中所用的物块材料及其表面粗糙程度相同，在沿斜面拉力的作用下，在斜面上做匀速直线运动。实验中相关的记录如表。
实验序号
1
2
3
4
5
6
斜面倾角
θ
θ
θ
θ
θ1（θ1＞θ）
θ2（θ2＞θ1）
斜面的表面材料
木板
毛巾
木板
木板
木板
木板
物块重G/N
2.0
2.0
4.0
6.0
2.0
2.0
沿斜面拉力F/N
1.35
1.52
2.70
4.05
1.52
1.70

回答下列问题：
通过对比实验　 　中的数据可知，使用斜面省力的情况与斜面的表面材料有关；
（3）通过对比实验1、5、6中的数据，得出的结论是：在其他条件相同时，　 　；
（4）为验证猜想3，小明做了实验　 　（填写实验序号），分析实验数据后，小明认为这几次实验省力情况相同，依据是　 　。
（5）（拓展）完成实验后，小明沿斜面用1.8N的拉力，将重为4.5N的物体从斜面底端匀速拉到了顶端。已知斜面长1.2m、高0.3m，则斜面的机械效率是　 　%。（把重物直接提升0.3m所做的功作为有用功）
四、计算题
33．小明用如图所示的滑轮组在5s内将重60N的货物匀速提升1m的过程中，所用拉力F＝40N。不计绳重及滑轮与轴之间的摩擦。求：

（1）上述过程中拉力的功率；
（2）上述过程中提升动滑轮所做的功；
（3）若用该滑轮组匀速提起80N的货物，则滑轮组的机械效率η'为多大？









34．如图所示，工人的重力为640N，与地面的接触面积为4×10-2m2，他用滑轮组竖直向上匀速提升重物，所用拉力F的大小为150N。重为360N的货物上升2m，所用时间为20s（不计绳重和摩擦）。求：

（1）提升货物前，工人对高台的压强；
（2）拉力的功率；
（3）滑轮组的机械效率；
（4）若仍用该滑轮组提升另一货物，机械效率为75%，则货物的重力为多少。







35．如图所示，往车上装重物时，常常用长木板搭个斜面，把重物沿斜面推上去。已知箱子重900N，斜面长3m、高lm。工人用400N的力沿斜面方向将箱子匀速推到车上。在这过程中，求：

（1）该过程中，工人做的总功；
（2）该过程中，斜面对箱子的摩擦力；
（3）该装置的机械效率。

答案解析部分
1．【答案】D
2．【答案】B
3．【答案】A
4．【答案】C
5．【答案】C
6．【答案】A
7．【答案】C
8．【答案】B
9．【答案】C
10．【答案】D
11．【答案】A
12．【答案】A
13．【答案】C
14．【答案】D
15．【答案】C
16．【答案】C
17．【答案】C
18．【答案】A
19．【答案】C
20．【答案】B
21．【答案】杠杆；36；10
22．【答案】900；增大
23．【答案】10cm～14cm；内
24．【答案】1.8；0.4；省力
25．【答案】20；90%
26．【答案】360；小于
27．【答案】125；100；变大
28．【答案】75
29．【答案】（1）A；控制变量；木块移动的距离；越大；越大
（2）大；大
（3）大；大
（4）匀速直线
30．【答案】（1）缓慢拉动
（2）4
（3）83.3
（4）无关
（5）C
31．【答案】（1）重；改变
（2）1；2；无关
（3）等于；正确
32．【答案】（1）盘山公路
（2）1和2
（3）斜面的倾斜程度越小，提升物体越省力
（4）1、3、4；根据1、3、4的实验数据可知，物体的重力变为原来的几倍，拉力会变为原来的几倍，即沿斜面的拉力F与物体的重力G的比值大小相等
（5）62.5
33．【答案】（1）解：由图可知n＝2
则绳端移动的距离s＝nℎ＝2×1m＝2m
拉力做的总功W总＝Fs＝40N×2m＝80J
拉力的功率P总＝W总t＝80J5S＝16W
答：上述过程中拉力的功率为16W；
（2）解：克服物重做的有用功W有用＝Gℎ＝60N×1m＝60J
不计绳重及滑轮与轴之间的摩，提升动滑轮所做的额外功W额＝W总−W有用＝80J−60J＝20J
答：上述过程中提升动滑轮所做的功为20J；
（3）解：由W额＝G动h可得动滑轮重力G动＝W额ℎ=20J1m=20N
用该滑轮组匀速提起G′＝80N
的货物，滑轮组的机械效率η′＝W有用W总×100%=G′ℎG′ℎ+G轮ℎ×100%=G′G′+G轮×100%=80N80N+20N×100%=80%
答：若用该滑轮组匀速提起80N的货物，则滑轮组的机械效率η'为80%。
34．【答案】（1）解：提升货物前，工人对高台的压强p=FS=G人S=640N4×10−2m2=16000Pa
答：提升货物前，工人对高台的压强为16000Pa；
（2）解：拉力做功为W=Fs=150N×2m×3=900J
拉力的功率为P=Wt=900J20s=45W
答：拉力的功率为45W；
（3）解：拉力做的有用功为W有用=Gh=360N×2m=720J
滑轮组的机械效率为η=W有用W×100%=720J900J×100%=80%
答：滑轮组的机械效率80%
（4）解：动滑轮自重为G动=nF-G=3×150N-360N=90N
由机械效率定义可知η′=W有用′W总′=G′ℎ′F′s′=G′ℎ′G′ℎ′+G动ℎ′=G′G′+G动
则仍用该滑轮组提升另一货物，机械效率为75%，则货物的重力为G′=η′1−η′G动=75%1−75%×90N=270N
答：若仍用该滑轮组提升另一货物，机械效率为75%，则货物的重力为270N
35．【答案】（1）解：由题意可知，工人用的力为400N，斜面长3m，根据功的公式W=Fs可知W总功=Fs=400N×3m=1200J
工人做的总功为1200J。
答：工人做的总功为1200J；
（2）解：由题意可知，箱子重900N，高lm，根据功的公式W=Fs可知，所做的有用功W有用功=Gℎ=900N×1m=900J
所做的有用功为900J，工人做的总功为1200J，所做的额外功W额外功=W总功−W有用功=1200J−900J=300J
斜面长3m，根据公式W=Fs可知，斜面对箱子的摩擦力f=W额外功s=300J3m=100N
斜面对箱子的摩擦力为100N。
答：斜面对箱子的摩擦力为100N；
（3）解：由上述可知，工人做的有用功为900J，做的总功为1200J，根据机械效率的公式，可知，该装置的机械效率η=W有用功W总功×100%=900J1200J×100%=75%
该装置的机械效率为75%。
答：该装置的机械效率为75%。