第十一章 功与机械能（高效培优·单元自测）物理新教材沪粤版九年级上册

**基本信息** 沪粤版2024九年级上册《功与机械能》单元卷，80分钟80分，通过生活情境（如高空抛物、慢骑比赛）、科技实例（自动爬楼梯轮椅、舰艇航行）及实验探究，全面考查功、功率、机械能等核心知识，适配单元复习，落实物理观念与科学探究素养。 **题型特征** |题型|题量/分值|知识覆盖|命题特色| |----|-----------|----------|----------| |填空题|8小题16分|功和能量单位、重力势能、功率计算|结合研学爬山、篮球形变等生活场景，考查基础概念| |选择题|6小题14分|机械效率、功的计算、功率比|含塔吊工作、花样滑冰等情境，设置多选提升区分度| |计算题|3小题22分|压强、牵引力、滑轮组效率|结合轮椅、舰艇等实际问题，综合应用公式解决问题| |实验与探究题|4小题28分|功率测量、重力势能影响因素、滑轮组效率探究|设计测量功率实验、模拟跳台滑雪等探究，培养科学思维与探究能力|

第十一章《功与机械能》单元测试卷 （考试时间：80分钟 试卷满分：80分） 注意事项： 1．测试范围：沪粤版2024： 九年级上册第11章。 一、填空题（本大题共8小题，每空1分，共16分） 1.为了纪念物理学家的杰出贡献，常用他们的名字命名物理量单位：功和能量的国际单位是　 　，以物理学家焦耳命名；功率的国际单位是　 　，以物理学家瓦特命名。 2．我国颁布实施的《中华人民共和国民法典》规定严禁高空抛物，这是因为被举高的物体具有　 　；《中华人民共和国道路交通安全法》中明确规定了汽车驾驶人和乘坐人员必须系好安全带，这是为了防止车子急刹车时由于　 　可能给车内人员带来的伤害。 3．如图所示，这是同学们研学爬山时的情景。在他们从山脚下到峰顶的过程中，体重（含装备）越大的同学做功越　 　（选填“多”或“少”）；最先登上峰顶的同学做功　 　（选填“一定”或“可能”）最快。 4．篮球撞击到地面时发生了弹性形变，是因为该过程中篮球的　 　能转化为　 　能。 5.如图所示，工人用500N的拉力，通过滑轮将重为450N的重物匀速提升2m，用时10s。工人做功的功率为 　 　W，滑轮的机械效率为 　 　%。 6.在太空中，人造卫星沿椭圆轨道绕地球运动，当卫星从近地点向远地点运动的过程中，势能逐渐　 　，机械能　 　。 7． 某校组织的趣味运动会中，开展了自行车慢骑比赛。老师记录了小明在慢骑过程中牵引力和速度的大小随时间的变化情况分别如图甲、乙所示。由图象可知，当时自行车受到的摩擦力为　 　，内牵引力做的功是　 　。 8．如图所示，A物体受到的重力是100Ｎ，在拉力F的作用下，能以0.2m/s的速度在水平地面上向右匀速直线运动。已知拉力F=5N，滑轮组的机械效率为80%，拉力F的功率是　 　W，物体A受到水平地面的摩擦力是　 　N。 二、选择题(本大题共6小题，共14分) 第9~12小题，每小题只有一个选项是最符合题目要求的，每小题2分;第13、14小题为多项选择，每小题至少有两个选项是符合题目要求的，每小题3分，全部选择正确得3分，选择正确但不全得1分，不选、多选或错选得0分。请将选项代码填涂在答题卡相应位置。 9．如图为塔吊工作的场景，下列分析正确的是（　　） A．使用塔吊吊起建筑材料能省功 B．所吊的建筑材料越重，机械效率越高 C．塔吊将建筑材料匀速向上提升时，建筑材料的机械能不变 D．塔吊对建筑材料的拉力与建筑材料的重力是一对相互作用力 10． 如图所示，在花样滑冰双人自由滑比赛中，韩聪托着隋文静在水平冰面上滑行了2m，该过程中，隋文静距离地面的高度h1=185cm保持不变。已知隋文静的质量为38kg，韩聪的质量为62kg，身高h=170cm。则在此过程中韩聪对隋文静的托力做功为（g取10N/kg）（　　） A．0 B．703J C．760J D．646J 11．下列关于物理量的估测，符合实际的是（　　） A．中学生站立时对地面压强大约为1500Pa B．中学生从一楼走到二楼做功约为200J C．中学生受到的重力约为55kg D．将两枚鸡蛋匀速举高1m做的功约为1J 12．甲、乙两人爬楼梯比赛，已知两人体重之比为3∶2，爬完相同楼高所用的时间之比为4∶3，则甲、乙两人爬楼梯的功率之比为（　　） A．9∶8 B．8∶9 C．2∶1 D．1∶2 13．如图所示，重100N的物体A在F=10N的拉力作用下， 3s内沿水平地面匀速直线运动了1.5m， 不计绳和滑轮自重， 滑轮组的机械效率为 90%。下列说法正确的是（　　） A．绳自由端移动的速度为 1m /s B．在此过程中所做的额外功为15J C．物体与地面间的滑动摩擦力为 18N D．拉力F增大时， 物体A受到地面的摩擦力一定变大 14．小明体重600N，用由A、B两个相同的滑轮组成的滑轮组向上提升1000N的重物C，如图所示。提升的过程中，小明用大小为550N且竖直向下的力拉动绳子，使物体C以0.4m/s的速度匀速上升。已知绳子能承受的最大拉力为1500N。若不计绳重及轮与轴的摩擦，则下列说法正确的是（　　） A．小明对地面的压力为50N B．拉力的功率为220W C．天花板受到滑轮A的拉力为1200N D．用此滑轮组提升重物机械效率最高为83.3% 三、计算题（本大题共3小题，第15、16小题各7分，第17小题8分，共22分） 15.周末，小艾同学参加社区关爱残疾人志愿活动，为行动不便的李爷爷送去一款自动爬楼梯轮椅，这款轮椅装有特殊履带和平衡装置，能够平稳上下台阶，解决上下楼梯的困难。已知轮椅质量为40kg，静止时与水平地面的总接触面积为0.02m2，g取10N/kg，则： （1）轮椅静止在水平地面上时，对地面的压强是多大? （2）质量为60kg的李爷爷乘坐轮椅在水平路面上匀速前进，行驶中受到的阻力为总重力的0.1倍，则此时受到的牵引力是多大? （3）李爷爷乘坐轮椅从水平地面运动到高为3m的二楼，用时40s。此过程中，李爷爷和轮椅克服总重力做功的功率是多大? 16.如图所示是某舰艇完成航行试验后归航的情景。在某段行程中，该舰艇在平静的海面上匀速直线航行了32km，用时0.8h，发动机的牵引力做功 则： （1）舰艇匀速直线航行的速度是多少 km/h? （2）舰艇发动机的牵引力是多少N? 17.如图是建筑工人用滑轮组提升建筑材料的场景，在10s的时间内，工人师傅用竖直向上的拉力将建筑材料匀速提升了1m，已知拉力F为400N，建筑材料的重力G为900N，求这个过程中： （1）绳子自由端移动的距离； （2）此滑轮组的机械效率； （3）拉力F的功率； 四、实验与探究题（本大题共4小题，每小题7分，共28分） 18.学校新购了一箱物理实验器材，小云将它从一楼搬到三楼，小彬想测定小云搬运器材过程中对箱子做功的功率，请帮他完成以下问题. （1）实验器材：　 　、　 　、　 　. （2）小彬设计的测量步骤如下，其中多余的是　 　. A.测出箱子的质量m B.测出楼梯的总长度L C.测出一楼到三楼的竖直高度h D.测出小云上楼所用的时间t E.算出小云搬运箱子的功率 P （3）小云搬运器材过程中对箱子做功的功率的表达式是 P=　 　. （4）请你帮小彬设计一个记录实验数据的表格　 　. 19．小红利用如图所示的装置探究“影响重力势能大小因素”的实验过程。（容器中装有沙子，A和B为实心铁块，A的质量比B的质量小） （1）实验时，通过观察　 　来比较　 　（选填“小桌”或“铁块”）的重力势能大小； （2）由　 　两图可探究重力势能的大小与质量的关系，当物体高度相同时，质量越大，所具有的重力势能越　 　（选填“大”或“小”）； （3）实验结束时，小红不经意将B铁块轻轻放在静止的小桌上，如图丁所示，发现小桌也会陷入沙子中，但是比丙图实验过程下陷的深度浅很多。与同学讨论后，小红明白，小桌下降过程中，由于受到沙子对小桌腿摩擦力的作用，铁块和小桌的重力势能最终转化为　 　能。与丁图相比，丙图的铁块因为　 　，所以具有更大的重力势能，才能使小桌下陷的更深； （4）同组的小华在实验时，将沙子换成了海绵，其他器材都和小红的相同，你认为小华所选的材料　 　（选填“合理”或“不合理”）。 20.提高机械效率可以充分发挥机械设备的作用，对节能减排、提高经济效益有重要的意义。某科技小组进行了“影响滑轮组机械效率的因素”的实验探究，用到的装置如图所示，数据记录如表所示： 实验次数 钩码重G/N 钩码上升高度h/m 绳子拉力F/N 绳子移动距离s/m 机械效率 1 2 0.1 1.2 0.3 55.6% 2 2 0.2 1.2 0.6 55.6% 3 4 0.1 1.9 0.3 　 4 ◀ 0.1 1.3 0.5 61.5% （1）实验中，使用滑轮组提升重物时，应　 　拉动弹簧测力计； （2）第三次实验中，滑轮组的机械效率为　 　（保留一位小数）； （3）分析表中数据可知：第4次实验是用图　 　（选填“甲”、“乙”或“丙”）所示装置来完成的； （4）通过比较1、2两次实验数据可得出结论：使用同一滑轮组提升相同重物，滑轮组的机械效率与钩码上升高度 　 　（选填“有关”或“无关”）；通过比较 　 　两次实验数据可得出结论：同一滑轮组提升的物体越重，滑轮组的机械效率越高； （5）为提高滑轮组机械效率，根据以上结论和生活经验，你认为可采取的措施有　 　、（多选，填写字母） A.减轻动滑轮重量 B.增加所提物体重量 C.给机械加润滑油 D.增加重物上升高度 21．如图甲，小光对冬奥会跳台滑雪很感兴趣，跳台滑雪成绩由飞行距离（起跳点C到落地点D之间的水平距离）和空中姿势两部分组成。于是他设计了图乙装置模拟比赛，让小球从A点沿光滑轨道自由滑下，撞击C处木块，并测量木块在斜面上移动的距离。 实验 小球质量 小球高度 移动距离 ① 20g 10cm 9cm ② 20g 40cm 13cm ③ 80g 10cm 11cm （1）小球在A点时具有　 　能，到达C处撞击木块前主要转化为　 　能； （2）多次实验后，记录数据如图丙所示。小光发现数据可用来研究“影响动能大小的因素”， a.结合数据，可通过　 　来判断小球动能的大小； b.比较①、②两次实验可用来研究动能与　 　的关系；比较①、③两次实验可知，另一条件相同时，小球　 　越大，其动能越大； c.根据上述实验小光推断：运动员飞行距离越远，说明其在C点处的动能　 　（选填“越大”或“越小”）； （3）小光发现运动员均从同一位置A开始下滑，即影响动能大小仅剩质量一个因素。那为什么跳台滑雪运动员却普遍是偏瘦体型？请选择一个角度简要解释：　 　。 2 / 2 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $ 第十一章《功与机械能》单元测试卷 （考试时间：80分钟 试卷满分：80分） 注意事项： 1．测试范围：沪粤版2024： 九年级上册第11章。 一、填空题（本大题共8小题，每空1分，共16分） 1.为了纪念物理学家的杰出贡献，常用他们的名字命名物理量单位：功和能量的国际单位是________，以物理学家焦耳命名；功率的国际单位是________，以物理学家瓦特命名。 【答案】焦耳（J）；瓦特（W） 【解析】功、能的单位是焦耳，功率单位是瓦特。 2．我国颁布实施的《中华人民共和国民法典》规定严禁高空抛物，这是因为被举高的物体具有　 　；《中华人民共和国道路交通安全法》中明确规定了汽车驾驶人和乘坐人员必须系好安全带，这是为了防止车子急刹车时由于　 　可能给车内人员带来的伤害。 【答案】重力势能；惯性 【解析】【解答】被举高的物体具有重力势能；车子急刹车时车内人员由于惯性继续向前运动，容易受到伤害。 3．如图所示，这是同学们研学爬山时的情景。在他们从山脚下到峰顶的过程中，体重（含装备）越大的同学做功越　 　（选填“多”或“少”）；最先登上峰顶的同学做功　 　（选填“一定”或“可能”）最快。 【答案】多；可能 【解析】根据，山的高度相同，体重越大的同学，做功越多。 根据 ，做功快慢除了和时间有关，还和做功的多少有关，最先登上峰顶的同学做功大小不确定，功率大小不同确定，可能是最快的，也可能不是最快的。 4．篮球撞击到地面时发生了弹性形变，是因为该过程中篮球的　 　能转化为　 　能。 【答案】动；弹性势 【解析】质量不变，速度减小动能减小，篮球的弹性形变变大，弹性势能增大，动能转化为弹性势能。 5.如图所示，工人用500N的拉力，通过滑轮将重为450N的重物匀速提升2m，用时10s。工人做功的功率为 　 　W，滑轮的机械效率为 　 　%。 【答案】100；90 【解析】有用功是直接对重物做的功，公式为：W有=Gh=450N2m=900J 该装置为定滑轮，绳子移动距离s=h=2m，总功：W总=Fs=500N2m=1000J 工人做功的功率：。 滑轮的机械效率。 6.在太空中，人造卫星沿椭圆轨道绕地球运动，当卫星从近地点向远地点运动的过程中，势能逐渐　 　，机械能　 　。 【答案】增大；不变 【解析】人造卫星在太空运行，不计空气阻力，机械能总量守恒。卫星从近地点向远地点运动时，距离地面高度变大，重力势能增大；机械能不变，因此动能减小（运行速度变慢）。整个过程是动能转化为重力势能。 7． 某校组织的趣味运动会中，开展了自行车慢骑比赛。老师记录了小明在慢骑过程中牵引力和速度的大小随时间的变化情况分别如图甲、乙所示。由图象可知，当时自行车受到的摩擦力为　 　，内牵引力做的功是　 　。 【答案】200；400 【解析】根据图乙，3s~5s时，物体做匀速直线运动，根据甲图，此时受到的牵引力为200N，根据二力平衡条件，此时摩擦力为200N；由于压力和接触面的粗糙程度不变，在t=2s时，牵引力为300N，但摩擦力仍然是200N；3s~5s的牵引力为200N，通过的距离s=vt=1m/s×2s=2m，做功为W=Fs=200N×2m=400J。 8．如图所示，A物体受到的重力是100Ｎ，在拉力F的作用下，能以0.2m/s的速度在水平地面上向右匀速直线运动。已知拉力F=5N，滑轮组的机械效率为80%，拉力F的功率是　 　W，物体A受到水平地面的摩擦力是　 　N。 【答案】3；12 【解析】（1）n=3，绳端移动的速度 v绳=nv=3×0.2m/s=0.6m/s 根据得，拉力F的功率 （2）滑轮组的机械效率为 有用功的功率P有=P总η=3W×80%=2.4W 又因为 物体A受到水平地面的摩擦力 二、选择题(本大题共6小题，共14分) 第9~12小题，每小题只有一个选项是最符合题目要求的，每小题2分;第13、14小题为多项选择，每小题至少有两个选项是符合题目要求的，每小题3分，全部选择正确得3分，选择正确但不全得1分，不选、多选或错选得0分。请将选项代码填涂在答题卡相应位置。 9．如图为塔吊工作的场景，下列分析正确的是（　　） A．使用塔吊吊起建筑材料能省功 B．所吊的建筑材料越重，机械效率越高 C．塔吊将建筑材料匀速向上提升时，建筑材料的机械能不变 D．塔吊对建筑材料的拉力与建筑材料的重力是一对相互作用力 【答案】B 【解析】 A、使用任何机械都不省功，故A错误； B、塔吊上按照滑轮组，所吊的建筑材料越重，有用功越大，则有用功在总功中的比例越大，机械效率越高，故B正确； C、塔吊将建筑材料匀速向上提升时，动能不变，但重力势能变大，所以机械能变大，故C错误； D、塔吊吊着建筑材料时，建筑材料受到的重力和拉力是一对平衡力，故D错误； 10． 如图所示，在花样滑冰双人自由滑比赛中，韩聪托着隋文静在水平冰面上滑行了2m，该过程中，隋文静距离地面的高度h1=185cm保持不变。已知隋文静的质量为38kg，韩聪的质量为62kg，身高h=170cm。则在此过程中韩聪对隋文静的托力做功为（g取10N/kg）（　　） A．0 B．703J C．760J D．646J 【答案】A 【解析】托力方向是竖直向上，运动方向为水平向前滑行 2m，托力与物体移动距离的方向互相垂直。根据做功的两个必要条件：有力作用在物体上，并且物体要在力的方向上移动距离，本题中物体没有沿托力（竖直）方向移动距离，因此韩聪对隋文静的托力做功为0J。 11．下列关于物理量的估测，符合实际的是（　　） A．中学生站立时对地面压强大约为1500Pa B．中学生从一楼走到二楼做功约为200J C．中学生受到的重力约为55kg D．将两枚鸡蛋匀速举高1m做的功约为1J 【答案】D 【解析】A 选项：中学生体重约 500N，双脚接触地面总面积约，压强，远大于 1500Pa，不符合实际。 B 选项：中学生重力约 500N，一楼到二楼竖直高度约 3m，克服重力做功，200J 偏小，不符合实际。 C 选项：kg 是质量单位，重力单位为 N；中学生重力约 500N，表述单位搭配错误。 D 选项：两枚鸡蛋总重力约 1N，举高 1m 做功，符合实际。 12．甲、乙两人爬楼梯比赛，已知两人体重之比为3∶2，爬完相同楼高所用的时间之比为4∶3，则甲、乙两人爬楼梯的功率之比为（　　） A．9∶8 B．8∶9 C．2∶1 D．1∶2 【答案】A 【解析】爬楼梯克服自身重力做功，，楼高h相同， 做功之比： 功率公式， =所以功率之比为，选 A。 13．如图所示，重100N的物体A在F=10N的拉力作用下， 3s内沿水平地面匀速直线运动了1.5m， 不计绳和滑轮自重， 滑轮组的机械效率为 90%。下列说法正确的是（　　） A．绳自由端移动的速度为 1m /s B．在此过程中所做的额外功为15J C．物体与地面间的滑动摩擦力为 18N D．拉力F增大时， 物体A受到地面的摩擦力一定变大 【答案】A,C 【解析】A.绳子移动的距离s=ns物=2×1.5m=3m，则绳子移动的速度：，故A正确； B.拉力做在总功W总=Fs=10N×3m=30J，有用功W有=W总η=30J×90%=27J，则额外功为：W额=W总-W有=30J-27J=3J，故B错误； C.物体与地面之间的摩擦力：，故C正确； D.拉力增大时，物体A对地面的压力和接触面的粗糙程度不变，因此它受到的摩擦力不变，故D错误。 故选AC。 14．小明体重600N，用由A、B两个相同的滑轮组成的滑轮组向上提升1000N的重物C，如图所示。提升的过程中，小明用大小为550N且竖直向下的力拉动绳子，使物体C以0.4m/s的速度匀速上升。已知绳子能承受的最大拉力为1500N。若不计绳重及轮与轴的摩擦，则下列说法正确的是（　　） A．小明对地面的压力为50N B．拉力的功率为220W C．天花板受到滑轮A的拉力为1200N D．用此滑轮组提升重物机械效率最高为83.3% 【答案】A,C 【解析】A、人受到竖直向下的重力、竖直向上的拉力和支持力，由力的平衡条件可知，地面对人的支持力：F支= G-F绳=600N-550N=50N，则小明对地面的压力：F压= F支= 50N，故A正确； B、由图可知n=2，绳子自由端移动的速度v绳=nv物=2×0.4m/s=0.8m/s，物拉力做功的功率： ，故B错误； C、因为不计绳重和摩擦时，，所以动滑轮的重力： G动=nF-G物=2×550N-1000N= 100N； 天花板受到滑轮A的拉力： F拉=2F+G轮= 2×550N+100N=1200N，故C正确； D.人拉绳子的最大拉力大小等于人的重力，即F最大=G人=600N，此时提升物体最大重力G最大=nF最大-G动=2×600N-100N=1100N，此时滑轮组机械效率最大： ，故D错误。 三、计算题（本大题共3小题，第15、16小题各7分，第17小题8分，共22分） 15.周末，小艾同学参加社区关爱残疾人志愿活动，为行动不便的李爷爷送去一款自动爬楼梯轮椅，这款轮椅装有特殊履带和平衡装置，能够平稳上下台阶，解决上下楼梯的困难。已知轮椅质量为40kg，静止时与水平地面的总接触面积为0.02m2，g取10N/kg，则： （1）轮椅静止在水平地面上时，对地面的压强是多大? （2）质量为60kg的李爷爷乘坐轮椅在水平路面上匀速前进，行驶中受到的阻力为总重力的0.1倍，则此时受到的牵引力是多大? （3）李爷爷乘坐轮椅从水平地面运动到高为3m的二楼，用时40s。此过程中，李爷爷和轮椅克服总重力做功的功率是多大? 【答案】；； 【解析】（1）解：轮椅自身重力，；轮椅静止在水平地面，地面受到的压力大小等于轮椅自身重力，即；压强公式，代入，算出。 （2）解：人和轮椅总质量，总重力根据题意阻力为总重力0.1倍，；轮椅匀速水平前进，水平方向牵引力与阻力是一对平衡力，大小相等，因此牵引力。 （3）解：克服总重力做的有用功，代入、，得；利用功率公式，时间， 。 16.如图所示是某舰艇完成航行试验后归航的情景。在某段行程中，该舰艇在平静的海面上匀速直线航行了32km，用时0.8h，发动机的牵引力做功 则： （1）舰艇匀速直线航行的速度是多少 km/h? （2）舰艇发动机的牵引力是多少N? 【答案】； 【解析】（1）解：已知航行路程，时间，由速度公式得： （2）解：先统一单位：，牵引力做功 由功的公式变形得牵引力： 17.如图是建筑工人用滑轮组提升建筑材料的场景，在10s的时间内，工人师傅用竖直向上的拉力将建筑材料匀速提升了1m，已知拉力F为400N，建筑材料的重力G为900N，求这个过程中： （1）绳子自由端移动的距离； （2）此滑轮组的机械效率； （3）拉力F的功率； 【答案】3m；； 【解析】（1）由图可知，n=3，则绳子自由端移动的距离：s=nh=3×1m=3m； （2）有用功：W有=Gh=900N×1m=900J， 总功：W总=Fs=400N×3m=1200J， 此滑轮组的机械效率：； （3）拉力F的功率：。 答：（1）绳子自由端移动的距离为3m； （2）此滑轮组的机械效率为75%； （3）拉力F的功率为120W。 四、实验与探究题（本大题共4小题，每小题7分，共28分） 18.学校新购了一箱物理实验器材，小云将它从一楼搬到三楼，小彬想测定小云搬运器材过程中对箱子做功的功率，请帮他完成以下问题. （1）实验器材：　 　、　 　、　 　. （2）小彬设计的测量步骤如下，其中多余的是　 　. A.测出箱子的质量m B.测出楼梯的总长度L C.测出一楼到三楼的竖直高度h D.测出小云上楼所用的时间t E.算出小云搬运箱子的功率 P （3）小云搬运器材过程中对箱子做功的功率的表达式是 P=　 　. （4）请你帮小彬设计一个记录实验数据的表格　 　. 【答案】（1）台秤；卷尺；秒表（2）B（3） （4） 箱子的质量m/ kg 一楼到三楼的竖直高度h/m 所用的时间t/s 功率P/W 　 　 　 　 【解析】本实验测量搬运箱子上楼的功率，原理为，小云对箱子做的功是克服箱子重力做功，，因此需要测量箱子质量m、楼层竖直高度h、上楼时间t，对应器材为台秤、卷尺、秒表；楼梯的总长度是水平路程，重力、托力均沿竖直方向，水平方向不做功，步骤 B 多余；联立两式可得功率表达式；实验表格需要记录三组测量物理量与最终计算的功率，清晰对应各物理量单位方便计算。 19．小红利用如图所示的装置探究“影响重力势能大小因素”的实验过程。（容器中装有沙子，A和B为实心铁块，A的质量比B的质量小） （1）实验时，通过观察　 　来比较　 　（选填“小桌”或“铁块”）的重力势能大小； （2）由　 　两图可探究重力势能的大小与质量的关系，当物体高度相同时，质量越大，所具有的重力势能越　 　（选填“大”或“小”）； （3）实验结束时，小红不经意将B铁块轻轻放在静止的小桌上，如图丁所示，发现小桌也会陷入沙子中，但是比丙图实验过程下陷的深度浅很多。与同学讨论后，小红明白，小桌下降过程中，由于受到沙子对小桌腿摩擦力的作用，铁块和小桌的重力势能最终转化为　 　能。与丁图相比，丙图的铁块因为　 　，所以具有更大的重力势能，才能使小桌下陷的更深； （4）同组的小华在实验时，将沙子换成了海绵，其他器材都和小红的相同，你认为小华所选的材料　 　（选填“合理”或“不合理”）。 【答案】（1）小桌陷入沙子中的深度；铁块（2）乙、丙；大（3）内；高度更高（4）不合理 【解析】在探究“影响重力势能大小因素”的实验中，运用转换法与控制变量法探究重力势能的影响因素，第 (1) 问通过观察小桌陷入沙子中的深度来反映铁块重力势能的大小，重力势能越大，小桌下陷越深；第 (2) 问探究重力势能与质量的关系时，需控制下落高度相同、改变物体质量，乙、丙两图满足该条件，实验现象说明高度相同时，物体质量越大，重力势能越大；第 (3) 问中小桌下陷过程要克服沙子的摩擦力做功，铁块和小桌的重力势能会转化为内能，丙图中铁块释放时的高度远高于丁图，初始重力势能更大，撞击小桌做功更多，因此下陷深度更深；第 (4) 问将沙子换成海绵不合理，因为海绵形变幅度大、不同势能对应的凹陷深度区分度小，实验现象对比不清晰，不利于得出实验结论。 20.提高机械效率可以充分发挥机械设备的作用，对节能减排、提高经济效益有重要的意义。某科技小组进行了“影响滑轮组机械效率的因素”的实验探究，用到的装置如图所示，数据记录如表所示： 实验次数 钩码重G/N 钩码上升高度h/m 绳子拉力F/N 绳子移动距离s/m 机械效率 1 2 0.1 1.2 0.3 55.6% 2 2 0.2 1.2 0.6 55.6% 3 4 0.1 1.9 0.3 　 4 ◀ 0.1 1.3 0.5 61.5% （1）实验中，使用滑轮组提升重物时，应　 　拉动弹簧测力计； （2）第三次实验中，滑轮组的机械效率为　 　（保留一位小数）； （3）分析表中数据可知：第4次实验是用图　 　（选填“甲”、“乙”或“丙”）所示装置来完成的； （4）通过比较1、2两次实验数据可得出结论：使用同一滑轮组提升相同重物，滑轮组的机械效率与钩码上升高度 　 　（选填“有关”或“无关”）；通过比较 　 　两次实验数据可得出结论：同一滑轮组提升的物体越重，滑轮组的机械效率越高； （5）为提高滑轮组机械效率，根据以上结论和生活经验，你认为可采取的措施有　 　、（多选，填写字母） A.减轻动滑轮重量 B.增加所提物体重量 C.给机械加润滑油 D.增加重物上升高度 【答案】竖直向上匀速；70.2%；丙；无关；1、3；ABC 【解析】（1）实验中，竖直向上匀速拉动弹簧测力计，拉力等于测力计的示数，且保持不变，测量拉力更准确； （2）根据第三次实验，则滑轮组的机械效率：； （3）根据第4次实验数据，绳端移动距离s是钩码上升高度h的5倍，则承担物重的绳子段数n=5，则第4次实验是用图丙装置完成的。 （4）根据1、2两次实验数据，可得使用同一滑轮组提升相同重物时，钩码上升的高度不同，但滑轮组的机械效率相同，可以得：滑轮组的机械效率与钩码上升的高度无关。 探究滑轮组的机械效率是否与物体重有关，选择同一滑轮组提升重力不同的物体，且升高的高度相同，可以通过比较1、3两次实验数据，则使用同一滑轮组时，提升的物体越重，滑轮组的机械效率越高。 （5）A．动滑轮本身也需要被提升，重量会消耗一部分额外功，减轻动滑轮重量可以减少额外功，提高机械效率，故A符合题意； B．根据实验结论，对于组合好的滑轮组，提升的物体越重，滑轮组的机械效率越高，故B符合题意； C．润滑油可以减少机械部件之间的摩擦，从而减少额外功的消耗，提高机械效率，故C符合题意； D．对于组合好的滑轮组，由，滑轮组的机械效率与重物上升的高度无关，故D不符合题意。 故选ABC。 21．如图甲，小光对冬奥会跳台滑雪很感兴趣，跳台滑雪成绩由飞行距离（起跳点C到落地点D之间的水平距离）和空中姿势两部分组成。于是他设计了图乙装置模拟比赛，让小球从A点沿光滑轨道自由滑下，撞击C处木块，并测量木块在斜面上移动的距离。 实验 小球质量 小球高度 移动距离 ① 20g 10cm 9cm ② 20g 40cm 13cm ③ 80g 10cm 11cm （1）小球在A点时具有　 　能，到达C处撞击木块前主要转化为　 　能； （2）多次实验后，记录数据如图丙所示。小光发现数据可用来研究“影响动能大小的因素”， a.结合数据，可通过　 　来判断小球动能的大小； b.比较①、②两次实验可用来研究动能与　 　的关系；比较①、③两次实验可知，另一条件相同时，小球　 　越大，其动能越大； c.根据上述实验小光推断：运动员飞行距离越远，说明其在C点处的动能　 　（选填“越大”或“越小”）； （3）小光发现运动员均从同一位置A开始下滑，即影响动能大小仅剩质量一个因素。那为什么跳台滑雪运动员却普遍是偏瘦体型？请选择一个角度简要解释：　 　。 【答案】（1）重力势；动（2）木块移动的距离；速度；质量；越大（3）体型大空气阻力大，不利于飞行 【解析】（1）①根据图片可知，小球在A点时静止，由于具有一定高度而具有重力势能。 ②当小球从A点沿光滑轨道滑下到达C处时，质量不变，高度降低，则重力势能减小；质量不变，速度增大，则动能增大，那么重力势能主要转化为动能。 （2）a.实验中，木块被推动的距离就越远，则小球对木块做的功越多，则小球的动能越大，即可以通过木块移动的距离的大小来判断小球动能的大小。 b.根据图片可知，实验①和②中小球的质量相同，但释放的高度不同，即小球到达C点时的速度不同。因此用来研究动能与速度的关系。 实验①和③中小球的释放高度相同，即到达C点时的速度相同，实验③中小球的质量更大，使木块移动了更远的距离（11cm>9cm ），因此得到：在速度相同时，小球质量越大，其动能越大。 c.运动员飞行距离越远，说明其在C点处速度越大，则它的动能越大。 （3）物体的迎风面积越大，则受到的阻力越大，飞行距离越近，则为了获得更优的空气动力学性能和更远的飞行距离，跳台滑雪运动员普遍是偏瘦体型。 2 / 2 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $