九年级必备物理功和机械能技巧全解及练习题(含答案)

九年级必备物理功和机械能技巧全解及练习题(含答案)
一、功和机械能选择题
1．如图所示，物体浸没在水中，工人用200N的拉力F在10s内将重为400N的物体匀速提升2m，物体没有露出水面，此时滑轮组的机械效率是80%，不计绳重和摩擦，
g=10N/kg，则下列说法中正确的是（）
A．物体露出水面前，工人匀速提升重物时拉力的功率为40W
B．物体在水中受到的浮力为320N
C．物体的体积为8×10-3m3
D．物体露出水面后，此滑轮组提升该物体的机械效率将小于80%
【答案】C
【解析】
【详解】
A．由图知，n=2，拉力端移动的距离：s=2h=2×2m=4m，拉力端移动的速度：
v=s/t=4m/10s=0.4m/s，拉力的功率：P=Fv=200N×0.4m/s=80W，故A错；
B．滑轮组的机械效率：η=W有用/W总=（G−F浮）h/Fs=（G−F浮）h/F×2h=G−F浮/2F=400N−F浮/2×200N=80%，解得：F浮 =80N，故B错；
C．由F浮 =ρ水V排g得物体的体积：V=V排 =F浮/ρ水g=80N/1×103kg/m3×10N/kg=8×10-3 m3，故C正确；
D．物体露出水面后，没有了浮力，相当于增加了提升物体的重，增大了有用功，不计绳重和摩擦，额外功不变，有用功和总功的比值变大，此滑轮组提升该物体的机械效率将大于80%，故D错。

2．如图，小聪用力将水平地面上的箱子拉走了；小明用力推箱子，但没有推动．下面关于做功的分析，正确的是
A．小明、小聪都没有对箱子做功
B．小明对箱子做了功，小聪对箱子没有做功
C．小聪对箱子做了功，小明对箱子没有做功
D．小聪在拉箱子的过程中，箱子的重力做了功，小明在推箱子时，箱子的重力没有做功【答案】C
【解析】
【详解】
根据做功的两个要素分析解答：
（1）小明用力推箱子，但箱子没有运动，只有力的作用，没有在力的方向上通过距离，所以他对箱子没有做功；
（2）小聪用力将箱子拉走了，在力的方向上通过了距离，因此她对箱子做了功，故AB 错误，C 正确；
（3）重力的方向是竖直向下的，箱子无论沿水平方向是否运动，箱子的重力都没有做功，故D 错误．
故选C ．
【点睛】
重点是做功的判断，要根据做功的两个要素进行判断，一要有力作用在物体上，二是物体在力的方向上通过一段距离，当力与物体运动方向垂直时，此力不做功．
3．体重相同的小明和小华进行搬砖比赛，他们分别将20块相同的砖从同一栋楼的一楼搬到三楼，小明两次搬完，小华三次搬完，比较他们在此过程中所做总功和功率，下列说法正确的是
A ．他们做功一样多
B ．小明做功多一些
C ．小华做功多一些
D ．小明的功率大一些 【答案】C
【解析】
【详解】
由于砖的重力相等，楼层高度相等，根据22220m /801600s v t s s m ==⨯=可知，小明和小华克服砖的重力所做的功相等；小明和小华的体重相等，楼层高度相等，小明两次搬完，小华三次搬完，所以在搬砖的过程中，小华克服自身重力所做的功多；小华所做总功比小明所做的总功多，由于无法比较小明和小华做功时间的多少，根据W P t
=
可知，无法比较小明和小华的功率大小；故C 符合题意．
4．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%
【答案】C
【解析】
【详解】
（1）由图乙可知,在0∼1s内,拉力F＝30N.取动滑轮和重物为研究对象,受到向下的重力G 和G动,向上的支持力F支,及三根绳子向上的拉力F′作用，处于静止状态；地面对重物的支持力F支＝G−F′＝G−3F拉+G动＝100N−3×30N+G动＝G动+10N10N，故A正确；（2）由图丙可知，1s～2s内，物体在做加速运动，故B正确；（3）由图可知在2∼3s内,重物做匀速运动,v3＝2.50m/s,拉力F3＝40N，因为从动滑轮上直接引出的绳子股数（承担物重的绳子股数）n＝3，所以拉力F的作用点下降的速度v′3＝3v3＝3×2.50m/s＝7.5m/s，拉力做功功率（总功率）:P总＝F3v′3＝40N×7.5m/s＝300W，故C错误；滑轮组的机械效率：η＝
×100%＝×100%＝×100%83.33%，故D正确。

故选C.
【点睛】
由滑轮组的结构可以看出，承担物重的绳子股数n＝3，则拉力F移动的距离s＝3h．（1）已知滑轮组绳子的段数n和拉力F拉，物体静止，设滑轮组对物体的拉力F′，其关系为F
拉＝（F′+G动）；地面对物体的支持力等于物体对地面的压力，等于物体的重力G减去整个滑轮组对物体的拉力F′；（2）由F-t图象得出在1～2s内的拉力F，由h-t图象得出重物上升的高度，求出拉力F的作用点下降的距离，利用W＝Fs求此时拉力做功．（3）由F-t 图象得出在2～3s内的拉力F，由v-t图象得出重物上升的速度，求出拉力F的作用点下降的速度，利用P＝Fv求拉力做功功率，知道拉力F和物重G大小，以及S与h的关系，利用效率求滑轮组的机械效率．
5．如图所示，分析小球从A点自由摆动到C点的过程，不考虑空气阻力，以下说法正确的是（）
A．小球从A点自由摆动到B点的过程中，动能转化为重力势能
B．小球摆动到最低点B时，动能为零
C．小球摆动到最高点C时，重力势能最小
D．小球在整个过程中的机械能守恒
【答案】D
【解析】
试题分析：小球从A点自由摆动到B点的过程中，速度增大，高度减小，所以动能增大，重力势能减小，重力势能转化为动能，故A错；小球摆动到最低点B时，速度最大，动能最大，故B错；小球摆动到最高点C时，重力势能与在A点时相同都为零，故C错；由于不计空气阻力，只有重力做功，故机械能是守恒的，D正确；应选D．
【考点定位】机械能转化和守恒
6．铁路提速要解决许多具体的技术问题，其中提高机车牵引力的功率是一个重要问题．已知匀速行驶时，列车所受阻力与速度的平方成正比，即f=kv2；列车要提速，就必须研制出更大功率的机车．那么当列车分别以20m/s 和36km/h 的速度在水平轨道上匀速行驶时，机车牵引力的功率之比为
A．2：1 B．5：9 C．16：1 D．8：1
【答案】D
【解析】
【分析】
当机车匀速前进时，处于平衡状态，机车的牵引力和阻力是平衡力，根据二力平衡的条件得到牵引力和阻力的关系，根据公式P=Fv得到机车牵引力的功率之比。

【详解】
已知列车匀速行驶时所受阻力与速度平方成正比，即f=kv2，
当列车在水平轨道上匀速行驶时，牵引力和阻力是平衡力，根据二力平衡的条件得到牵引力等于阻力，即F=f=kv2，功率公式P=Fv=kv3，
当列车分别以20m/s和36km/h=10m/s的速度在水平轨道上匀速行驶时，机车牵引力的功率之比。

故选D。

7．将重为2N的物体A挂于弹簧测力计下，测力计与物体A共同处于静止或匀速直线运动状态，已知匀速运动的速度v1＜v2＜v3．关于测力计和物体A的描述：①弹簧测力计的示数等于2N；②测力计对物体A的拉力做功的功率最大；③物体A的重力势能增加．图所示的四种情景中，同时符合以上三条描述的是
A．静止B．竖直向上匀速运动
C．竖直向上匀速运动D．水平向右匀速运动
【答案】C
【解析】
【分析】
物体处于平衡状态时，受平衡力，据此判断弹簧测力计的示数；再根据运动速度的大小，判断做功的功率；同时根据重力势能的影响因素，判断重力势能的变化．
【详解】
①由题意可知，物体每次都是处于静止或匀速直线运动状态，即平衡状态，因此，物体受到的是平衡力，则拉力与重力平衡，即弹簧测力计的示数都等于2N；
②首先，做功必须包括力和力方向移动的距离两个要素，A选项中有力无距离，所以不做功；D选项中力与运动方向垂直，所以也不做功，因此，做功的只有BC；
而BC中,v1<v2，由功率公式P=Fv可知，C选项中做功的功率最大；
③选项AD中，物体的高度不变，所以重力势能不变；BC选项中物体的高度增大，所以物体A的重力势能增加。

综上所述，同时符合以上三条描述的只有C.故选C.
8．如图所示的四幅图片是生活和生产中的场景，对其能量变化的描述，正确的是
A．货物被举高后内能增加了
B．列车进站速度减小后内能增加
C．握力计被握扁后其弹性势能减小
D．飞机升空后高度增加内能变大
【答案】B
【解析】
【详解】
A、货物被举高后，重力势能增加了，但内能不会改变，故A错误；
B、列车速度减小，质量不变，所以列车的动能减小，在刹车减速过程中，克服摩擦做功，机械能转化为内能，内能增加，故B正确；
C、握力计发生形变后弹性势能增加，故C错误；
D、飞机升空后，高度增大，所以其重力势能增加，但内能不会改变，故D错误．
故选B．
【点睛】
注意分清楚内能与机械能是完全不同的两种形式的能，内能是分子动能与分子势能的和，而机械能是宏观物体的动能与势能的和，两种形式的能之间没有关系．
9．水平课桌桌面上的文具盒在水平方向的拉力作用下，沿拉力的方向移动一段距离，则下列判断正确的是
A．文具盒所受重力做了功
B．文具盒所受拉力做了功
C．文具盒所受支持力做了功
D．没有力对文具盒做功
【答案】B
【解析】
试题分析：由题知，文具盒在水平桌面上运动，在重力的方向上没有移动距离，所以重力不做功；在支持力的方向上没有移动距离，所以支持力不做功；在拉力的方向上移动了距离，所以拉力做功（B正确）．
故选B．
考点：力是否做功的判断．
点评：明确三种情况不做功：一是有力无距离（例如：推而未动），二是有距离无力（靠惯性运动），三是力的方向与运动方向垂直．
10．一位父亲与他5岁的儿子磊磊一起上楼回家，对此，下列说法中错误的是
A．爬相同的楼梯，儿子体重小做的功少
B．爬相同的楼梯，父亲体重大做的功多
C．爬相同的楼梯，儿子比父亲先到达，儿子的功率一定大
D．爬相同的楼梯, 父亲比儿子先到达，父亲的功率一定大
【答案】C
【解析】
（1）因为父亲的体重大小儿子的体重，两人上楼的高度相同，根据公式W=Gh可知，父亲做的功多，故AB正确．
（2）爬相同的楼梯，儿子比父亲先到达，儿子做功比父亲少，儿子又比父亲用时间短，根
据公式P=W t
可知，不能判断儿子的功率一定大，故C错误．
（3）爬相同的楼梯，父亲比儿子先到达，父亲比儿子做功多，时间又短，根据公式P=W t
可知，父亲的功率一定大，故D正确．
故选C．
11．小明用台秤研究人在竖直升降电梯中的运动．他先在地面上用台秤称得自己的体重为500 N，再将台秤移至电梯内，电梯从t=0时由静止开始向下运动到t=11 s时停止，测得台秤对自己的支持力F随时间t变化的图象如图所示，则
A．0~2 s的过程中，小明的动能不变
B．2 s~10 s的过程中，小明的重力势能转化为动能
C．10 s~11 s的过程中，小明的机械能不断减小
D．0~11 s的过程中，小明的机械能不断增大
【答案】C
【解析】
【详解】
A．0～2s的过程中，小明由静止开始下降，所以小明的动能增大，故A错误；
B．2s～10s的过程中，小明在匀速下降，重力势能减小，但动能不变，故B错误；C．10s～11s的过程中，小明在做减速运动，故动能减小，同时小明是在下降，高度是在降低的，所以重力势能在减小，故小明的机械能不断减小，C正确；
D．0～11s的过程中，小明下降了一段距离，重力势能减小，所以机械能不断减小，故D 错误；
故选C．
12．用弹簧测力计沿水平方向两次拉着同一物体在同一水平面上运动，两次运动的s﹣t图象如图所示.．其对应的弹簧测力计示数分别为F1、F2，功率分别为P1、P2，则它们的关系正确的是（）
A．F1＞F2 P1＞P2B．F1＜F2 P1＜P2
C．F1=F2 P1＜P2D．F1=F2 P1＞P2
【答案】D
【解析】
【详解】
由图像知道，木块两次都进行匀速直线运动，所以拉力等于滑动摩擦力，又因为两次拉着
同一物体在同一水平面上运动，所以滑动摩擦力相等，即两次弹簧测力计示数F1=F2；由图象知道，第②次的运动速度v较小，由P=Fv知道，在当拉力相等时，速度越大，拉力的功率越大，所以，P1＞P2，故选D．
13．如图所示，作用在杠杆一端且始终与杠杆垂直的力F，将杠杆缓慢地由位置A拉至位置B，在这个过程中，力F的大小将（）
A．不变B．变小C．变大D．先变大后变小
【答案】C
【解析】
【详解】
在杠杆缓慢由A到B的过程中，力F始终与杠杆垂直，所以动力臂OA的长度没有变化，阻力G的大小没有变化，而阻力臂l却逐渐增大；由杠杆的平衡条件知：F•OA=G•l，当OA、G不变时，l越大，那么F越大；因此拉力F在这个过程中逐渐变大．C符合题意，选项ABD不符合题意．
14．举重是我国的优势体育项目．一位身高170cm的运动员和一位身高160cm的运动员，在挺举项目中用相同时间，把同样重的杠铃举起，如图所示．如果他们对杠铃所做的功分别为W1和W2，功率分别为P1和P2，则下列关系式中正确的是（）
A．W1＝W2、P1＝P2B．W1＞W2、P1＝P2C．W1＞W2、P1＞P2D．W1＜W2、P1＜P2【答案】C
【解析】
【详解】
由题知身高170cm的运动员和身高160cm的运动员举起杠铃的重力相同，
身高170cm的运动员比身高160cm的运动员将杠铃举得高，
根据W=Gh可知，W1＞W2；
因为两运动员举起杠铃的时间相同，
根据P=W
t
可知，P1＞P2．所以ABD错误，C正确．
故选C．
【点睛】
本题考查了学生对功的公式、功率的公式的掌握和运用，能分析出高个运动员举起的高度大是本题的突破口．
15．射箭时，拉开的弓弦能将箭射出，箭离开弓弦后还能继续飞行，小明根据这一现象得出了以下结论：①弓弦对箭施加的力改变了箭的运动状态：②弓弦的弹性势能转化为箭的动能；③箭由于惯性作用仍能继续飞行；④在空中飞行的箭若不受任何力作用，将处于静止状态，其中说法正确的是（）
A．只有①B．只有①②C．只有①②③D．①②③④都正确【答案】B
【解析】
【详解】
①弓弦对箭施加的力使箭由静止变为运动，改变了箭的运动状态，故①正确；
②箭射出时，弓弦的弹性形变程度变小，弹性势能减小；箭由静止变为运动，动能增大；所以，弓弦的弹性势能转化为箭的动能，故②正确；
③射出去的箭离开弓以后能够继续向前运动，是箭由于惯性仍然保持原来的运动状态；惯性是物体保持原来运动状态不变的性质，不是力，不能说由于惯性作用，故③错误；
④在空中飞行的箭若不受任何力作用，将保持原来的运动状态，继续做匀速直线运动，故④错误；
综上分析可知，只有①②正确；故应选B。

16．如图所示，小车和弹簧放在光滑的水平面上，用手将小车推出后，小车向左运动。

当弹簧右端被小车压至A处时，小车速度为零。

小车向左运动的过程中
A．小车一直减速 B．小车先加速后匀速 C．小车的动能先不变后减小 D．小车的机械能不变
【答案】C
【解析】
水平面光滑，不受摩擦力，当A向左运动未接触弹簧时，将做匀速直线运动，小车动能不变；当物体A与弹簧接触后，受向右的弹力作用，速度将减小，动能减小，故C正确，ABD错误。

点睛：当物体受平衡力或不受力，运动状态不变；若物体受合力方向与运动方向相反，物体将做减速运动．
17．2018年5月21日凌晨，我国成功利用长征四号丙运载火箭将“鹊桥”号中继卫星发射升空，迈出了人类航天器月背登陆第一步！下列有关说法正确的是
A．火箭点火升空过程中，内能转化为机械能
B．火箭点火升空过程中，火箭的惯性消失
C．火箭加速上升过程中，重力势能转化为动能
D．火箭加速上升过程中，只受到重力和空气阻力
【答案】A
【解析】
分析：（1）火箭是热机的一种，工作时，燃料的化学能转化为燃气的内能，高温高压的燃气推动火箭升空，燃气的内能转化成火箭的机械能；
（2）惯性是指物体保持原来运动状态不变的性质，任何物体都具有惯性，惯性是物体本身的一种性质；
（3）动能与质量和速度有关，重力势能与质量和高度有关，当动能转化成重力势能时，动能减小，重力势能增加；
（4）火箭加速运动时，不受平衡力，受到重力，摩擦力还有推力作用．
解答：A、火箭点火发射时，产生的燃气内能转化为火箭升空的机械能，故A正确；
B、火箭点火升空过程中，仍然具有惯性，因为惯性是物体本身的一种性质，故B错误；
C、火箭加速上升的过程，质量不变，速度增加，故动能增加，同时高度增加，重力势能增大，故不是重力势能和动能的转化，故C错误；
D、火箭加速上升，受力不平衡，火箭受的向上的推力大于向下的重力，合力向上，火箭加速上升，故D错误．
故选A．
【点睛】本题通过卫星发射，考查了力与运动的关系、运动和静止的相对性以及热机工作时的能量转化，涉及的知识点较多，需要认真分析，认真解答．
18．掷实心球是某市的中考体育加试项目之一．掷出去的实心球从a处出手后，在空中的运动轨迹如图所示，球最终停在水平地面e点处（不计空气阻力）．则实心球（）
A．在a处重力势能最小
B．在b处动能为零
C．在a、b、c三处机械能相等
D．在d处动能为零
【答案】C
【解析】
重力势能的大小与物体的质量，高度有关，由图可知，d、e两点高度最小，重力势能最小，故A错误；
球在最高点b处时，在水平方向上仍有速度，所以此时的动能不是零，故B错误；
不计空气阻力，则说明球在空中的机械能是守恒的，故在a、b、c三处的机械能相等，C 正确为答案；
球达到d点后没有静止，仍然向前滚动，所以动能不是零，故D错误；
19．一定质量的物体在水平拉力的作用下沿水平面运动，物体运动的s t 图像如图所示.根据图像，下列判断正确的是（）
A．物体10 s时的速度大于4s时的速度
B．0～6 s拉力对物体所做的功大于6～12 s拉力对物体所做的功
C．0～6 s拉力对物体做功的功率小于6～12 s拉力对物体做功的功率
D．0～6 s物体所受的拉力大于6～12 s物体所受的拉力
【答案】B
【解析】
A、从图象上看，0～6s和6s～12s物体以不同的速度做匀速直线运动，而0～6s过程中通过的路程是3m，6～12s的过程中通过路程为1m，因为相同时间内通过的路程越多，速度越大，因此0～6s的速度大于6～12s的速度，即4s时的速度大于10s时的速度，故A错误；BD、0～6s和6s～12s物体以不同的速度做匀速直线运动，拉力等于阻力，0～6s物体所受的拉力等于6～12s物体所受的拉力，0～6s过程中通过的距离为3m；6～12s的过程中通过的距离为1m，由W＝Fs可知，0~6s拉力做的功大于6s~12s拉力做的功，故B正确，D错误；C、由于速度发生了改变，根据P＝Fv可知，由0～6s的速度大于6～12s的速度，0～6s拉力对物体做功的功率大于6～12s拉力对物体做功的功率，故C错误．故选B．
20．两名运动员，甲比乙高，如果他们举起相同质量的杠铃所用时间相等，如图所示，则
A．甲做功较多，功率较小
B．甲做功较多，功率较大
C．甲做功较多，甲、乙功率相等
D．甲、乙做功相等，乙的功率较大
【答案】B
【解析】
【分析】
相同质量的杠铃，根据G=mg可知重力相同，根据W=Gh分析做功大小，知道所用时间相同，根据功率的公式分析甲乙功率的大小关系．
【详解】
两人举起杠铃质量相同，根据G=mg得到杠铃的重力相同，举起的高度：h甲＞h乙，根据公
式W=Gh得到甲乙做功的关系W甲＞W乙，举起杠铃用的时间相同，根据
W
P
t
得到P甲
＞P乙．故选B．。