【期中真题】2023-2024学年九年级物理上册 期中真题分类专题汇编专题02 机械能-试卷.zip

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· 专题02 机械能
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一、单选题
1．（2022秋·江苏南通·九年级统考期中）为将一物块送到高处，小杰用木板和滑轮搭建了如图所示的装置，用力F拉动绳端，物块沿斜面匀速向上运动，该过程中（　　）

A．物块所受摩擦力小于拉力
B．使用滑轮是为了更加省力
C．物块的动能转化为重力势能
D．物块受到的支持力做额外功
【答案】A
【详解】A．用力F拉动绳端，物块沿斜面匀速向上运动，物体处于平衡状态，此时的拉力要大于物块所受的摩擦力，故A符合题意；
B．由图可知，该滑轮固定不动，是一个定滑轮，使用定滑轮不能省力，但可以改变力的方向，故B不符合题意；
C．物块沿斜面匀速向上运动，质量不变，速度不变，动能不变；高度变大，重力势能变大，不是动能转化为重力势能，故C不符合题意；
D．物块沿斜面运动，支持力的方向垂直于斜面，物块没有在支持力的方向上通过距离，所以，支持力不做功，故D不符合题意。
故选A。
2．（2022秋·江苏扬州·九年级统考期中）无人机已被应用于诸多领域。如图所示，是一款我国具有完全自主知识产权的某品牌无人机，在无人机匀速上升的过程中，对其分析正确的是（　　）

A．动能不变，重力势能增大
B．动能减小，重力势能增大
C．动能增大，重力势能增大
D．动能增大，重力势能减小
【答案】A
【详解】无人机匀速上升过程中，无人机的质量不变，高度增大，重力势能增大；速度不变，质量不变，其动能不变，故BCD错误，A正确。
故选A。
3．（2022秋·江苏扬州·九年级统考期中）2022年北京冬奥会上自由式滑雪大跳台比赛精彩纷呈。如图所示，运动员穿戴着专用滑雪板，从起滑台由静止开始下滑，沿助滑道加速下滑获得较大的速度，从起跳台末端斜向上飞出，完成空中动作后落地。关于上述过程下列说法正确的是（　　）

A．运动员沿助滑道向下滑行的过程中，动能逐渐增大
B．运动员沿助滑道向下滑行的过程中，动能转化为重力势能
C．运动员从起跳台末端飞出上升的过程中，重力势能逐渐减小
D．运动员从起跳台末端飞出上升的过程中，重力势能转化为动能
【答案】A
【详解】A．运动员沿助滑道向下滑行的过程中，速度越变越大，动能逐渐增大，故A正确；
B．运动员沿助滑道向下滑行的过程中，速度越变越大，动能增大，高度减小，重力势能减小，故是重力势能转化为动能，故B错误；
C．运动员从起跳台末端飞出上升的过程中，高度增大，故重力势能逐渐变大，故C错误；
D．运动员从起跳台末端飞出上升的过程中，速度减小，动能减小，高度增加，重力势能增加，故是动能转化为重力势能，故D错误。
故选A。
4．（2022秋·江苏无锡·九年级校考期中）一辆轿车正从匝道（连接高架桥上下两条道路的辅路）加速驶上高架，则轿车的（　　）

A．动能不变，重力势能不变，机械能不变
B．动能不变，重力势能增加，机械能增加
C．动能增加，重力势能不变，机械能增加
D．动能增加，重力势能增加，机械能增加
【答案】D
【详解】轿车加速驶上高架的过程中，轿车的质量不变，速度变大，动能增加；同时高度增加，重力势能增加，由于机械能等于动能与势能之和，所以机械能也增加。
故选D。
5．（2022秋·江苏南通·九年级统考期中）一小球从某高度由静止释放后，利用安装在手机中具有录音和显示声音波形的APP（软件），记录小球碰撞地面发出的声音随时间变化的波形如图所示。则小球（　　）

A．每次下落过程重力做功均相同
B．每次弹起时的动能逐渐减小
C．每次碰撞的最大形变程度逐渐增大
D．下落过程中重力势能全部转化为动能
【答案】B
【详解】A．根据图像可知，乒乓球每次发声的时间逐渐变短，这说明乒乓球在空中运动的时间变短，乒乓球上升的高度逐渐变小，根据可知，每次下落过程重力做功不相同，故A不符合题意；
BCD．根据波形图可知，乒乓球每次发声时的振幅变小，乒乓球每次与台面碰撞的最大形变程度变小，这说明弹性势能是减小的；此过程中乒乓球的动能和重力势能转化为弹性势能，弹性势能减小，说明机械能逐渐变小；乒乓球的弹性势能变小，转化为的动能逐渐变小；下落过程中，乒乓球克服阻力做功，机械能逐渐减小，所以，下落过程中重力势能没有全部转化为动能，故B符合题意，CD不符合题意。
故选B。
6．（2022秋·江苏南通·九年级统考期中）如图是滑雪运动员起跳后上升的情景，在运动员上升过程中（　　）

A．动能不变，势能增大 B．动能减小，势能增大
C．动能不变，势能不变 D．动能增大，势能减小
【答案】B
【详解】运动员在上升的过程中动能和重力势能发生改变。物体动能的影响因素有：质量和速度，运动员在上升过程中质量未变，但速度变小因此运动员的动能减小。物体重力势能的影响因素有：质量和高度，运动员在上升过程中高度增加因此重力势能增大。
故选B。
7．（2022秋·江苏无锡·九年级江苏省锡山高级中学实验学校校考期中）如图所示，木板可绕固定的水平轴O转动。木板从水平位置OA缓慢地转到OB位置，木板上的物块始终相对于木板静止。在这一过程中，物块的机械能增加了2J。用F1表示物块受到的支持力，用F2表示物块受到的摩擦力，在这一过程中，下列说法中正确的是（　　）
  
①F1对物块不做功，F2对物块做功为2J；
②F1对物块做功为2J，F2对物块不做功；
③F1和F2对物块所做的总功为2J；
④该物体机械能守恒。
A．①④ B．①③ C．②③ D．②④
【答案】C
【详解】由受力分析知，支持力F1的方向是垂直于木板向上的，物体运动方向也是向上的，所以支持力F1对物体做功；摩擦力F2方向是沿斜面向上的，摩擦力的方向始终和速度方向垂直，所以摩擦力不做功。机械能增加2J，即支持力F1对物块做功2J，机械能不守恒，所以②③正确，故C正确，ABD错误。
故选C。
8．（2022秋·江苏无锡·九年级无锡市天一实验学校校考期中）如图所示的是运动员在铅球比赛中的场景。铅球离手后，在空中飞行过程中动能Ek随时间t变化的曲线最接近的是（　　）

A． B．
C． D．
【答案】A
【详解】如图，铅球在整个飞行过程中，质量不变，铅球一直在运动，动能不为零。从出手到最高点过程中速度减小，此过程动能减小；在下落的过程中，速度不断增大，到达地面最大，此过程动能增大。整个过程动能先减小再增大；
A．A图像中，动能先减小后增大，落地时具有的动能大于出手时的动能，故A符合题意；
B．B图像中，动能先减小后增大，出手时的动能小于落地时的动能，故B不符合题意；
CD．C、D图像中，动能先减小到0，后增大，故D不符合题意。
故A。
9．（2022秋·江苏盐城·九年级统考期中）如图所示，弹簧的左端固定，将小球套在水平杆上，装置的各种摩擦均不计。a点是压缩弹簧后小球静止释放的位置，b点是弹簧原长时小球的位置，c点是小球到达最右端的位置。小球由a点运动到c点的过程中（水平面光滑），下列说法中错误的是（　　）

A．在a点时，弹簧的弹性势能最大
B．在b点时，小球的运动速度最大
C．从a点到b点，小球的机械能逐渐增大
D．从b点到c点，小球处于加速滑动过程
【答案】D
【详解】A．a点是压缩弹簧后形变程度最大处，弹性势能也最大，故A正确，不符合题意；
B．因为水平杆光滑，所以小球在a点时只受到弹簧向右的弹力，则小球由a向b运动时会做加速运动，过了b点受向左的弹簧拉力而减速运动，则b点时小球的速度最大，故B正确，不符合题意；
C．小球质量一定，从a点到b点时速度越来越快，所以动能逐渐增大；小球的重力势能不变，所以机械能变大，故C正确，不符合题意；
D．b点是弹簧原长时小球的位置，弹性势能为0，小球到达b点后由于惯性继续向右运动，所以弹簧逐渐被拉伸，弹性势能逐渐变大，小球的动能转化为弹性势能，使得小球的动能减小，速度变小，小球做减速运动，故D错误，符合题意。
故选D。

二、填空题
10．（2022秋·江苏淮安·九年级校联考期中）如图甲所示，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，如图乙为其截面图，做好后如图丙所示，将该罐子从斜面A点由静止释放，滚到水平面D点停止，然后返回，自行滚上斜面的B点停止后又滚下斜面……如此往返，最后停在水平面上，橡皮筋在 点（选填字母）的弹性势能最大；第一次返回斜面，向上滚动的过程中，整个装置在C点时的机械能 （选填“大于”“小于”或“等于”）在B点时的机械能。

【答案】 D 大于
【详解】[1]罐子在整个运动过程中的质量不变，在A点时的高度最高，重力势能最大；罐子从A点运动到D点，橡皮筋发生了弹性形变，在D点时的形变程度最大，所以在D点的弹性势能最大。
[2]第一次返回斜面，向上滚动的过程中，由于一部分机械能转化为了内能，所以罐子整体在C点时的机械能大于在B点时的机械能。
11．（2022秋·江苏南京·九年级统考期中）如图所示，小球从竖直放置的弹簧正上方一定高度处由静止开始下落，从a处开始接触弹簧，压缩至c处时弹簧最短，小球在b处时受到的弹力恰好等于重力。若不计空气阻力，则从a至c的过程中，弹簧的弹性势能 （填具体变化情况，下同），小球的动能 ，小球的机械能 。

【答案】 增大 先增大后减小 减小
【详解】[1]从小球接触弹簧到弹簧被压缩至最短这一过程中，弹簧的弹性形变程度变大，其弹性势能增大。
[2]小球从a点接触弹簧后，此时的弹力小于重力，小球继续做加速运动，到达b处时，弹力等于重力，此时小球的速度最大；继续向下运动，弹力大于重力，小球做减速运动；所以从a至c的过程中，小球的速度先变大后变小，所以小球的动能先增大后减小。
[3]在下落过程中，小球压缩弹簧对弹簧做功，一部分机械能转化为弹簧的弹性势能，所以小球的机械能减小。
12．（2022秋·江苏泰州·九年级统考期中）靖江街头目前有很多共享单车，极大方便了市民出行。小常租借了一辆共享单车，在10s内骑行了40m，骑车时受到的平均阻力是20N，这段时间内，他克服阻力做功的平均功率为 W。在行驶过程中，通过 （做功/热传递）方式，使自行车的轮胎的内能增加的。
【答案】 80 做功
【详解】[1]小常骑车克服阻力所做的功
W= fs= 20N×40m = 800J
则平均功率

[2]在行驶过程中， 自行车轮胎与地面摩擦发热，是因为在摩擦过程中，一部分机械能(或动能)转化成了轮胎的内能，轮胎的温度升高，属于做功改变物体内能。
13．（2022秋·江苏盐城·九年级校考期中）神舟飞船是中国自行研制，具有完全自主知识产权的第三代载人飞船。“神舟”飞船穿越大气层返回地面时，与大气层摩擦，通过 方式，将 能转化为内能，为避免飞船因高温而损坏，其外壳涂有的烧蚀材料在升温后，可迅速升华成气体，并 大量的热。
【答案】 做功 机械 吸收
【详解】[1][2][3]“神舟”飞船穿越大气层返回地面时，与大气层摩擦，通过做功，将机械能转化为飞船的内能，飞船温度升高；外壳涂有的烧蚀材料在升温后，可迅速升华成气体，并吸收大量的热，保护了飞船。

三、作图题
14．（2022秋·江苏南通·九年级统考期中）如图为一摆球从左侧A点摆到右侧最高点B的过程图，请在图中三个位置的摆球上用“1”和“2”分别标注出机械能最大位置和动能最小位置。

【答案】
【详解】摆球从左侧A点摆到右侧最高点B的过程图，克服空气的阻力做功，一部分机械能转为内能，所以，在该过程中，摆球的机械能逐渐减小，所以，在A点的机械能是最大的，应标注“1”；摆球运动到B点时，摆球的质量不变，速度最小，动能最小，应标注“2”，如图所示：


四、实验题
15．（2022秋·江苏南京·九年级统考期中）用如图所示的装置，探究影响动能大小的因素，甲、乙、丙三幅图中所用到的器材相同。h1＜h2＝h3，木块初始位置相同。A、B分别表示木块被撞击运动一段距离后静止时的位置。

（1）实验研究对象是 。
（2）为了使不同质量的两辆小车进入水平面时具有相同的速度，应让两辆小车从同一斜面的同一高度处由 开始下滑。它们进入水平面时的动能大小 （选填“相等”或“不相等”）。
（3）根据甲、乙两图实验对比，能得出的结论是 。
（4）下列生活实例中，主要是用第（3）问结论解释的是 。
A．对车辆限速
B．对车辆限员
C．对车辆限高
D．对车辆限重
（5）如图丙所示的实验中，木块被撞击移动一段距离后，不可能停在 点。（用图中字母表示）
【答案】 小车 静止 不相等 质量一定，物体的速度越大，动能越大 A F
【详解】（1）[1]实验探究的是小车撞击木块时动能的大小与哪些因素有关，所以实验研究对象是小车。
（2）[2][3]为了使不同质量的两辆小车进入水平面时具有相同的速度，应让两辆小车从同一斜面的同一高度处由静止开始下滑，小车的质量不同，它们进入水平面时的动能大小不相等。
（3）[4]根据甲、乙两图实验对比可知小车的质量相同，滑下的高度不同，到达水平面的速度不同，滑下的高度越大，到达水平面的速度越大，推动木块移动的距离越远，能得出的结论是质量一定时，物体的速度越大，动能越大。
（4）[5]A．对车辆限速是物体质量一定时，速度越大，物体的动能越大故，A符合题意；
BD．对车辆限员和对车辆限重是物体质量越大，惯性越大，运动状态越难改变，故BD不符合题意；
C．对车辆限高是物体降低重心，提高稳度，故C不符合题意。
故选A。
（5）[6]如图丙所示的实验中，两小车滑下的高度相同，到达水平面的速度相同，两小车的质量不同，乙车的质量较大，动能较大，所以乙图中木块移动距离应大于丙图中木块移动的距离，则丙图中的小车不可能停在F点。
16．（2022秋·江苏泰州·九年级统考期中）为了探究“弹性势能的大小与物体的弹性形变大小的关系”，小明用图示装置进行实验，B处为弹簧的原长位置。在水平桌面上，压缩弹簧后由静止释放小球甲，使小球甲撞击同一纸盒，并与纸盒一起向右滑行。撞击前纸盒均位于B点右侧同一位置，忽略小球碰撞时的能量损失。

（1）小明每次应将弹簧压缩 （相同/不同）的长度，再释放小球甲，通过比较各次实验中 ，从而判断弹簧弹性势能的大小；
（2）每次实验中，小球甲和纸盒克服摩擦力做功 （相同/不同）；
（3）图示实验中，将小球自A处由静止释放，最终小球和纸盒一起静止于C处，此过程中小球动能最大的位置在 （之间/B点/之间）；
（4）在完成实验后，小明又找来一个质量更大的小球乙，用两小球在同一水平面上分别压缩同一根弹簧至相同位置后释放撞击同一纸盒，得到甲、乙球与纸盒一起移动的距离分别为和，则和的大小关系为 。
【答案】 不同 纸盒移动的距离 不同 之间
【详解】（1）[1][2]小明每次应将弹簧压缩不同的长度，再释放小球，松开后小球碰到同一位置的相同纸盒上，小球推动纸盒前进，小球的动能越大，纸盒被推动的距离越远，因此比较纸盒被推动距离的大小，可以比较弹性势能的大小。
（2）[3]由于小球和纸盒运动的距离不同，根据W=Fs可知，克服摩擦力做功不同。
（3）[4]将小球自A处由静止释放，小球在AB之间运动时水平方向受弹力和摩擦力作用，动能最大点应是速度最大的时候，即弹力与摩擦力相等的时候，故应在AB之间。
（4）[5]因为压缩同一根弹簧至相同位置，所以弹簧的弹性势能相同，离开弹簧后小球具有的动能相同，且小球的动能全部转化为推动纸盒所做的功，两次小球推动纸盒所做的功相同，即s1=s2。
17．（2022秋·江苏无锡·九年级江苏省锡山高级中学实验学校校考期中）如图，小明用a、b两球探究“物体动能大小与哪些因素有关”。小球质量ma＜mb，让小球从同一斜面由静止释放，撞击水平面上的木块。
  
（1）该实验中物体的动能指 （选填“小球”或“木块”）的动能，若水平面绝对光滑，本实验将 （选填“能”或“不能”）达到探究目的；
（2）对比甲图和乙图是为了探究动能大小与 的关系；木块在水平面上滑动时，克服摩擦力做功的功率 （选填“变大”、“变小”或“不变”）；
（3）对比乙图和丙图，两种情况木块克服摩擦力所做的功的关系W乙 W丙（选填“＞”、“＝”或“＜”）；
（4）很多初中物理实验，选取器材时，采用了与本实验木块类似的作用，下列实验中的器材，没有体现本实验木块作用的是 。
A．   压缩引火仪中的棉絮
B．  研究物质升温特点时，等质量的水和沙子
C．  研究分子运动快慢与温度关系的红墨水
D．   测量电路中电流大小的电流表
【答案】 小球 不能 速度 变小 ＜ B
【详解】（1）[1]实验中的研究对象是小球，该实验中物体的动能指小球的动能。
[2]若水平面绝对光滑，则水平面对木块没有摩擦力，物体将一直做匀速直线运动，就无法通过木块在水平面移动距离的大小来反映小球动能的大小，所以本实验将不能达到探究目的。
（2）[3]甲、乙两图中，小球的质量相同，碰撞时小球的速度不同，所以甲、乙两图为了探究动能大小与速度的关系。
[4]木块在水平面运动时，木块对水平面的压力不变，接触面的粗糙程度不变，则滑动摩擦力保持不变，由于摩擦力的作用，木块在水平面运动的速度越来越慢，由得，克服摩擦力做功的功率会变小。
（3）[5]对比乙图和丙图，木块运动的距离关系为

同一个木块在同一个水平面运动时，受到的滑动摩擦力大小相同，用知

（4）[6]实验中通过小球撞击木块运动的距离的大小判定动能的大小，采用的是转换法。
A．内能的大小无法观察，通过棉絮的燃烧情况能判定压缩空气内能的变化，属于转换法，故A不符合题意；
B．研究物质的升温特点时，控制质量相同，采用的是控制变量法，故B符合题意；
C．分子的运动无法观察，通过红墨水分子的运动情况判定分子运动与温度的关系，采用的是转换法，故C不符合题意；
D．电流的大小无法观察，实验中通过电流表示数大小判定电流的大小，采用的是转换法，故D不符合题意。
故选B。
18．（2022秋·江苏盐城·九年级校考期中）在探究“物体动能的大小与哪些因素有关”的实验中，小丽同学设计了如图所示甲、乙、丙三次实验，让铁球从同一斜面上某处由静止开始向下运动，然后与放在水平面上的纸盒相碰，铁球与纸盒在水平面上共同移动一段距离后静止。

（1）实验中探究的是 （铁球/纸盒）的动能，其动能大小是通过 （铁球所处的高度/纸盒移动的距离）来反映的，下列实验中运用了这种方法的是 （填序号）。
①引入光线用来描述光的传播路径和方向
②用压强计U形管内液面的高度差判断液体内部压强大小
（2）分析比较 两次实验，可得到动能的大小与速度大小的关系。交管部门对不同车型的速度有不同的限制，如图丁所示为某高速路上的限速标志牌，其中小轿车的速度最大不得超过 。
（3）小明想选用乙、丙两实验来探究动能大小与质量大小的关系，该方案 （合理/不合理），原因是 。
【答案】 铁球 纸盒移动的距离 ② 甲、丙 120km/h 不合理 没有使铁球从斜面的相同高度滑下
【详解】（1）[1][2][3]铁球从高处滚下，具有动能，故探究的是铁球的动能；铁球从高处滚下，撞击水平面的纸盒，纸盒移动，铁球具备的动能大小不同，纸盒移动的距离不同，故铁球动能大小是通过纸盒移动的距离大小来反映的，这种方法是转换法。
①引入光线用来描述光的传播路径和方向，用到了模型法，故①不符合题意；
②用压强计U形管内液面的高度差判断液体内部压强大小，属于转换法，故②符合题意。
故选②。
（2）[4]要探究动能的大小与速度大小的关系，需要控制质量相同，改变速度的大小，图甲和丙符合题意。
[5]由图可知，小轿车的速度最大不得超过120km/h。
（3）[6][7]探究动能大小与质量大小的关系，必须保证运动速度相同，应该使铁球从斜面的相同高度滑下，由于乙、丙没有从同一高度滑下，所以不合理。
19．（2022秋·江苏泰州·九年级校考期中）在探究“重力势能的大小与哪些因素有关”的实验中，已知重物A、B、C的底面积相同，质量关系为：mA=mB