难点解析沪粤版九年级物理上册第十一章机械功与机械能难点解析试题(解析版)

九年级物理上册第十一章机械功与机械能难点解析
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、由于热胀冷缩，户外的导线在夏天会变得松弛，冬天又拉得很紧。

某些地方用如图所示的滑轮组来控制导线的松紧程度。

某次导线对滑轮N的拉力为F，配重水泥块（重为G）被匀速拉升的高度为h（不考虑滑轮自重，绳重和绳与滑轮之间的摩擦）。

下列说法中正确的是（）
A．M是动滑轮
B．拉力F=2G
C．拉力F做的功为3Fh
D．拉力F移动的速度与配重G上升的速度相同
2、下列物体具有动能的是（）
A．悬挂在天花板上的吊灯B．静止在山顶上的大石头
C．飞行的飞机D．拉开的弹弓
3、2022年北京冬奥会，山西运动员苏翊鸣在男子单板滑雪大跳台比赛中夺得金牌。

如图所示，是他
在比赛中的情景。

下列对他加速下滑过程分析正确的是（）
A．运动状态始终保持不变B．相对于地面他是静止的
C．高度下降重力势能减小D．受到惯性作用持续下滑
4、牛顿坐在苹果树下深思，一个熟透的苹果掉在地上。

关于苹果加速下落的过程，下列分析正确的是（）
A．重力势能转化为动能，动能增加
B．动能转化为重力势能，动能减小
C．动能转化为重力势能，重力势能增加
D．无能量的转化，重力势能和动能不变
5、如图，滑雪运动员正在比赛，下列分析正确的是（）
A．雪地上的影子是光的折射形成的
B．运动员在沿倾斜赛道下滑过程中，重力势能不变
C．滑雪板可以减小运动员对雪地的压强
D．运动员在沿倾斜赛道加下滑过程中，运动状态保持不变
6、北京冬奥会引入的AI评分系统，能逐帧抓取运动员从起跳到落地之间的空中姿态，将运动员的精彩表现在最短时间内真切地呈现给观众，为裁判评分提供可视依据。

如图所示，某次比赛系统呈现运动员上升（ab）及下落（bc）瞬间，下列说法中正确的是（）
A．运动员在ab段重力势能增大，动能减小
B．运动员在ab段重力势能减小，动能增大
C．运动员在bc段重力势能减小，动能减小
D．运动员在bc段重力势能增大，动能增大
7、如图所示，将小球与固定在竖直墙壁上的轻质弹簧相连，小球可以在光滑的水平面上滑动。

当小球在O点时，弹簧处于自然伸长状态。

现将小球推至A点，松手后小球在AB间运动。

（不考虑空气阻力）下列说法正确的是（）。

A．小球在O点时，受到弹簧向右的弹力B．小球在O点时，动能最大
C．小球在B点时，动能最大D．小球的机械能越来越小，最终会停下来
8、一端封闭的两个完全相同的玻璃管（如图所示）甲中装水乙中装食用油。

两个完全相同的金属小球从O处静止释放，下落到P处，小球在食用油中下落的时间更长。

比较两小球从O处到P处的下落情况，则小球（）
A．重力势能变化量不相同B．获得的动能相同
C．在食用油中重力做功慢D．机械能不变
9、在测量滑轮组机械效率的活动中，装置如图所示，欲使所测机械效率提高，下列措施可行的是（）
A．转轴加润滑油B．增加提升高度C．增大提升速度D．减小物体质量
10、如图所示，在光滑的水平台面上，一轻弹簧左端固定.右端连接一金属小球，O点是弹簧保持原长时小球的位置。

压缩弹簧使小球至A位置，然后释放小球，小球就在AB间做往复运动（已知AO＝OB）。

小球从A位置运动到B位置的过程中，下列判断不正确的是（）
A．小球的动能先增大后减小
B．弹簧的弹性势能先减小后增大
C．小球运动到O点时的动能与此时弹簧的弹性势能相等
D．任一位置弹簧的弹性势能和小球的动能之和保持不变
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、一攀岩爱好者体重为490N，背着质量为5kg的背包用20min登上10m高的峭壁，在此过程中，攀岩者对背包做功____J，他对自己和背包在上升过程中做功的平均功率是____W。

（g取10N/kg）
2、如图所示是一种小型千斤项的示意图，往下压动摇臂时，能把重物抬高一段较小的距离，工人在2s时间内用100N的力竖直向下压动摇臂1m，把1000N的重物匀速抬高8cm。

则物体上升的速度是______m/s，人做的功为______J，千斤项的效率是______%。

3、某实验小组分别用如图所示的甲、乙两个滑轮组匀速提起相同的重物。

每个滑轮的重量相同，不计绳重及摩擦，甲、乙机械效率的大小关系为η1______η2（选填“＞”、“＜”或“=”）。

4、在中考体育考试中，小刚投出的实心球在空中的运动轨迹如图所示。

若不考虑空气阻力，则实心球从离开手后到达最高点的过程中，球的动能______，球的机械能______（以上两空均选填“增大”、“减小”或“不变”），在最高点时，球的动能______（选填“大于”或“等于”）
零。

5、如图所示，工人师傅用沿斜面向上、大小为300N的拉力，将重为600N的物体A从斜面底端匀速
推至斜面顶端。

已知斜面长4m 、高1.5m ，则斜面的机械效率是______。

三、计算题（5小题，每小题8分，共计40分）
1、最近，公交公司更换了一批新型混合动力公交车，在进行新车测试时获得一些数据：新型公交车总质量为3410kg ⨯，车匀速行驶时所受阻力是总重的0.5倍，公交车在牵引力作用下在平直公路上匀速行驶，2min 内行驶了1200m （g 取10N/kg ），求：
（1）该公交车受到的牵引力。

（2）公交车在2min 内牵引力所做的功。

（3）公交车这段时间内做功的功率。

2、某实心铜雕像，现要用蜡将其复制成大小一样的蜡制雕像，测得蜡雕像的质量为90kg
（330.910kg/m ρ=⨯蜡，338.910kg/m ρ=⨯铜）。

求：
(1)制作铜雕像所用铜的质量；
(2)将这个铜雕像整体匀速提升2m 需要做的功。

3、如图甲，宜昌市某中学学生在课外实践活动中对滑轮组进行了探究。

他们自制滑轮组的简化图如图乙所示，小华利用此滑轮组用时10s 将小军匀速提升了50cm ，称得小军的质量为54kg ，动滑轮组的质量为6kg 。

g =10N/kg ，不计绳重和滑轮与绳之间的摩擦，求：
（1）小华的拉力是多少？
（2）小华拉力的功率是多少？
（3）此过程中滑轮组的机械效率是多少？
4、如图，在北京冬残奥会轮椅冰壶比赛中，中国队夺冠成功卫冕！若队员用10N的水平推力把质量为20kg的冰壶石匀速向前推动1m，用时0.5s，已知冰壶石和冰面接触面积为0.04m2，求：
（1）冰壶石对冰面的压强；
（2）队员推力的功率。

5、如图所示，质量50kg、体积0.02m3的长方体石块沉在水底，工人师傅用滑轮组将石块从水底匀速提到地面，已知水深3m，从水面到地面的距离为2m，两个动滑轮总重为100N （不计绳重、摩擦和水的阻力，ρ水=1.0×103kg/m3，g=10N/kg）。

求：
（1）石块浸没在水中时，受到的浮力是多少？
（2）石块完全露出水面后，继续匀速上升的过程中，工人的拉力大小是多少？
（3）石块从离开水面到地面的过程中，工人做了多少功？
（4）在石块离开水面后，滑轮组的机械效率是多少？
四、实验探究（2小题，每小题10分，共计20分）
1、在探究“阻力对物体运动的影响”的实验中，如图1所示。

（1）实验中同一小车在木板表面上运动的距离最长，表明它在该表面受到的阻力最__________；
（2）如图丙所示，让同一小车从同一斜面的不同高度由静止开始下滑，则根据小车在水平面上前进的距离还可以探究小车的动能与__________的关系；
（3）如图2所示，用弹簧测力计水平拉着木块在长木板上做匀速直线运动，此时测力计的示数为__________N，前进10cm之后，木板与木块间由于摩擦而产生的热量是__________J。

2、某实验小组在探究“滑轮组机械效率与哪些因素有关”的实验中，设计了如图所示的装置，下表是各次实验记录的数据
（1）实验中，使用滑轮组提升重物时，应竖直向上______ ；
（2）第2次实验中，滑轮组的机械效率为______ %；
（3）通过分析1、2次实验的数据可得出结论：使用相同的滑轮组，物体越重，滑轮组的机械效率越______（选填“高”或者“低”）。

-参考答案-
一、单选题
1、B
【详解】
A．在拉力F的作用下，N会随着拉力一起移动，M不动，所以M是定滑轮，N是动滑轮，故A错误；B．由于N是动滑轮，且n=2，不考虑滑轮自重，绳重和绳与滑轮之间的摩擦，拉力为
F=2G
故B正确；
C ．拉力F 做的功为
22
h Fh W Fs F ==⨯= 故C 错误；
D ．配重G 上升的速度是拉力F 移动的速度的2倍，故D 错误。

故选B 。

2、C
【详解】
A ．悬挂在天花板上的吊灯处于静止状态，不具有动能，故A 不符合题意；
B ．静止在山顶上的大石头处于静止状态，不具有动能，故B 不符合题意；
C ．飞行的飞机处于运动状态，具有动能，故C 符合题意；
D ．拉开的弹弓具有弹性势能，故D 不符合题意。

故选C 。

3、C
【详解】
A ．他加速下滑过程，速度变大，所以运动状态发生改变，故A 错误；
B ．相对于地面他的位置在不断改变，所以相对于地面他是运动的，故B 错误；
C ．下滑过程中他的高度减小，则重力势能减小，故C 正确；
D ．惯性不是力，不能说受到惯性的作用，故D 错误。

故选C 。

4、A
【详解】
苹果从树上落下过程中，质量不变，速度变大，故动能增加，同时其高度降低，故重力势能减小，故
A正确，BCD错误。

故选A。

5、C
【详解】
A．雪地上的影子是光的直线传播形成的，故A错误；
B．运动员在沿倾斜赛道下滑过程中，高度逐渐降低，重力势能逐渐变小，故B错误；
C．滑雪板一般比较宽，是通过增大受力面积的方法从而来减小运动员对雪地的压强，故C正确；
D．动员在沿倾斜赛道加下滑过程中，由重力势能转化为动能，运动速度在加快，运动状态发生改变，故D错误。

故选C。

6、A
【详解】
AB．由图可知，运动员在ab段上升时，高度变大，速度减小，说明运动员重力势能增大，动能减小，故A正确，B错误。

CD．运动员在bc段下落时，高度变小，速度变大，明运动员重力势能减小，动能增大，故CD错误。

故选A。

7、B
【详解】
A．由图知，当小球在O点时，弹簧处于自然伸长的状态，没有发生弹性形变，弹簧没有弹力，故A 错误；
BC．若将小球推至A点，弹簧被压缩，发生弹性形变，产生弹力（推力），小球在推力作用下加速运动，当小球到O点时，弹簧处于自然伸长的状态，弹簧的推力为零，小球的速度达到最大，动能最大，过O点后弹簧被拉伸，对小球产生拉力，小球在拉力的作用下减速运动，到B点时速度为零，动能最小，故B正确，C错误；
D ．由于不考虑空气阻力且小球在光滑的水平面上滑动，只有弹力做功，所以机械能守恒，不会停下来。

故D 错误。

故选B 。

8、C
【详解】
A ．重力做功为W =Gh ，所以重力做功相同，重力势能变化量相同，故A 错误；
B ．获得的动能不同，在煤油中阻力更大，动能小，故B 错误；
C ．根据W P
t =可知，在水和食用油中重力做功相等，食用油中时间长，重力做功慢，故C 选项正确；
D ．由于液体有阻力，机械能会减小，故D 错误。

故选C 。

9、A
【详解】
A ．转轴加润滑油，减小摩擦力，减小额外功，可以提升滑轮组的机械效率，故A 符合题意；
B ．有3段绳子分担动滑轮和物重，故滑轮组的机械效率为
100%=
100%=100%=33W Gh Gh G W Fs F h F η=⨯⨯⨯⨯有
总 与提升高度高度无关，故B 不符合题意；
C ．滑轮组的机械效率与速度无关，故C 不符合题意；
D ．若减小物体的质量，根据
1100%=100%==1+W G h G G W G h G h G G G η=⨯⨯++有
物物动总物动物动物
可知，滑轮组的机械效率将变小，故D 不符合题意。

故选A。

10、C
【详解】
由题知，O点是弹簧保持原长时小球的位置，则小球位于A点时弹簧处于压缩状态，位于B点时弹簧处于拉伸状态；①小球从A运动到O的过程中，弹簧逐渐恢复原状，弹性形变程度变小，弹性势能变小，水平台面光滑，则小球不受摩擦力；该过程中小球所受弹力方向向右，其速度不断增大，动能变大，所以此过程中弹性势能转化为动能；②到达O点时，弹簧恢复原长，弹性势能为零，小球所受弹力为零，此时小球的速度最大，动能最大；③小球从O运动到B的过程中，弹簧被拉长，弹性形变程度变大，弹性势能变大，该过程中小球所受弹力方向向左，其速度不断减小，动能变小，所以此过程中动能转化为弹性势能；则小球从A位置运动到B位置的过程中：
A．小球的动能先增加后减少，在B点时小球的动能最小，弹簧的弹性势能最大，故A正确，不符合题意；
B．弹簧的弹性势能先减少后增大，故B正确，不符合题意；
C．小球运动到O点时的动能（最大）与此时弹簧的弹性势能（为零）不相等，故C错误，符合题意；
D．由于整体的机械能守恒，所以任一位置弹簧的弹性势能和小球的动能之和保持不变，故D正确，不符合题意。

故选C。

二、填空题
1、 500 4.5
【详解】
[1] 背包所受的重力
=5kg10N/kg50N
G m g=⨯=
包包
在此过程中，攀岩者克服重力做功
150N10m500J
W G h
==⨯=
包
[2]人和背包的总重力
490N 50N 540N G G G =+=+=人包
人对自己和背包做的功
540N 10m 5400J W Gh ==⨯=
做功的平均功率
5400J
4.5W 2060s W P t ===⨯
2、 0.04 100
80 【详解】
[1]由题知，2s 时间内重物被匀速抬高
h =8cm=0.08m
所以重物上升的速度
0.08m
0.04m/s 2s h
v t ===
[2]所做的有用功
W 有=Gh =1000N×0.08m=80J
人做的功是总功
W 总=Fs =100N×1m=100J
[3]所以千斤顶的机械效率
80J
100%=100%80%100J W W η=⨯⨯=有
总
3、=
【详解】
不计绳重及摩擦，甲、乙两个滑轮组匀速提起相同的重物时，所做的有用功与总功都相同，根据效率的公式W W η=有用总
，故甲、乙机械效率的大小关系为12ηη=。

4、 减小 不变 大于
【详解】
[1][2]离开手后的实心球斜向上方运动过程中动能转化为重力势能，所以动能减小；从最高点向下运动的过程中重力势能转化为动能；如果不考虑空气阻力，球的机械能总量保持不变。

[3]球在最高点时，仍有向前的速度，所以动能大于零。

5、75%
【详解】
已知斜面长4m 、高1.5m ，将重为600N 的物体A 从斜面底端匀速推至斜面顶端，此过程所做有用功 W 有=Gh =600N×1.5m=900J
拉力的大小为300N ，所做总功为
W 总=Fs =300N×4m=1200J
机械效率
900J 100%100%75%1200J W W η=⨯=
⨯=有
总 三、计算题
1、（1）4210N ⨯；（2）72.410J ⨯；（3）5210W ⨯
【详解】
解：（1）公交车的重力
34410kg 10N/kg 410N G mg ==⨯⨯=⨯
车匀速行驶时，牵引力和阻力是平衡力，牵引力
440.50.5410N 210N F f G ===⨯⨯=⨯
（2）公交车2min 内牵引力所做的功
47210N 1200m 2.410J W Fs ==⨯⨯=⨯
（3）公交车这段时间内的功率
752.410J 210W 60s 2
W P t ⨯===⨯⨯ 答：（1）该公交车受到的牵引力是4210N ⨯；
（2）公交车在2min 内牵引力所做的功是72.410J ⨯；
（3）公交车这段时间内做功的功率5210W ⨯。

2、 (1)890kg ；(2)17444J
【详解】
解：(1)雕像的体积是
33390kg =0.1m 0.910kg/m m V ρ==
⨯蜡蜡 制作铜雕像所用铜的质量是
3338.910kg/m 0.1m =890kg m V ρ==⨯⨯铜铜
(2)铜雕像所受的重力是
890kg 9.8N/kg=8722N G m g ==⨯铜
将这个铜雕像整体匀速提升2m 需要做的功是
8722N 2m=17444J W Gh ==⨯
答：(1)制作铜雕像所用铜的质量是890kg ；
(2)将这个铜雕像整体匀速提升2m 需要做的功是17444J 。

3、（1）100N ；（2）30W ；（3）90%
【详解】
解：（1）由图乙可知，与动滑轮连接的绳子有6段，则小华的拉力
()()()11154kg 6kg 10N/kg 100N 666
F G G m m g =+=+=+⨯=人人动动 （2）绳子自由端移动的距离
s =6h =6×50cm=300cm=3m
拉力做的总功
W 总=Fs =100N×3m=300J
拉力的功率
300J 30W 10s
W P t ===总 （3）小华做的有用功
=540N 0.5m 270J W G h =⨯=人有用
滑轮组的机械效率
270J 100%=100%90%300J W W η=
⨯=⨯=有用总 答：（1）小华的拉力是100N ；
（2）小华拉力的功率是30W ；
（3）此过程中滑轮组的机械效率是90%。

4、（1） 5000Pa ；（2） 20W
【详解】
解：（1）冰壶石匀速运动，则冰壶石受力平衡，重力等于冰壶石对地面的压力，冰壶石的质量为20kg ，则
F =
G =mg =20kg×10N/kg=200N
冰壶石和冰面接触面积为0.04m 2，冰壶石对冰面的压强
2
200N 50000.04m F p Pa S === （2）队员用10N 的水平推力把质量为20kg 的冰壶石匀速向前推动1m ，用时0.5s ，则推力做的功 W =Fs =10N×1m=10J
则功率为
10J 20W 0.5s
W P t === 答：（1）冰壶石对冰面的压强为 5000Pa ；
（2）队员推力的功率为20W 。

5、（1）200N ；（2）150N ；（3）1200J ；（4）83.3%
【详解】
解：（1）石块浸没在水中时，排开水的体积是石块的体积，则受到的浮力是
F 浮=ρ水g V 排=1×103kg/m 3×10N/kg×0.02m 3=200N
（2）石块的质量50kg ，则石块的重力
G =mg =50kg×10N/kg=500N
完全露出水面后，滑轮组提升的重力即石块的重力，两个动滑轮总重为100N ，动滑轮上的绳子段数是4段，即n =4，不计绳重和摩擦，则工人的拉力
()()500N 100N 150N 4
G G F n ++===动
（3）水面到地面的距离为2m ，石块从离开水面到地面的过程中，工人做的功
W =Fs =4Fh =4×150N×2m=1200J
（4）石块离开水面到地面滑轮组做的有用功
W 有=Gh =500N×2m=1000J
则滑轮组的机械效率
1000J 100%100%83.3%1200J
W W η=⨯=⨯=有
答：（1）石块浸没在水中时，受到的浮力是200N ；
（2）工人的拉力大小是150N ；
（3）从离开水面到地面的过程中，工人做的功是1200J ；
（4）在石块离开水面后，滑轮组的机械效率是83.3%。

四、实验探究
1、 小 速度 0.8 0.08
【详解】
（1）[1]小车在水平面上运动的距离越长，表明小车受到的阻力越小。

（2）[2]让小车从同一斜面的不同高度下滑，到达斜面底端时，小车的速度不相同，但质量不变，所以可以探究小车的动能与速度的关系。

（3）[3]从图中可以看出，弹簧测力计的分度值为0.2N ，此时弹簧测力计的读数为0.8N 。

[4]因为木块是做匀速直线运动，由二力平衡可知木块受到的拉力和摩擦力相等，所以克服摩擦力做功
W =fs =0.8N×0.1m=0.08J
克服摩擦力做功，将机械能转化为内能，故木板与木块间由于摩擦而产生的热量是0.08J 。

2、 匀速直线拉动 66.7 高
【详解】
（1）[1]实验中，应使重物匀速直线上升，弹簧测力计也应竖直向上匀速直线拉动。

（2）[2]第2次实验中，提升动滑轮的绳子段数为3段，滑轮组的机械效率为
1N h 66.7%0.5N 3h
Gh Fs η⨯==≈⨯ （3）[3]通过分析1、2次实验的数据，使用相同的滑轮组，2次实验物重更大，机械效率更高，得结论，使用相同的滑轮组，物体越重，滑轮组的机械效率越高。