第十一章 功与机械能 章末过关检测——2026-2027学年沪粤版物理九年级上册

**基本信息** 聚焦“功与机械能”单元核心知识，通过生活情境（如骑自行车功率、提书做功）、实验探究（动能影响因素）和综合应用（新能源汽车功率计算），全面考查物理观念与科学思维，适配单元复习巩固与能力提升。 **题型特征** |题型|题量/分值|知识覆盖|命题特色| |----|-----------|----------|----------| |单项选择|13/26|功的计算、功率、机械效率|结合生活实例（如爬杆比赛功率比），辨析核心概念| |多项选择|3/9|力与运动、机械能转化|综合分析运动过程中力与能量变化，考查科学推理| |实验探究|4/25|动能影响因素、滑轮组效率|运用控制变量法（如不同高度铅球陷沙深度），培养科学探究能力| |综合应用|3/24|功与功率计算、机械效率|联系实际（如提米滑轮组设计），体现科学态度与社会责任|

第十一章 功与机械能 章末过关检测 （时间：90分钟 满分：100分） 一、单项选择题（本大题共13小题，每小题2分，共26分。在给出的四个备选项中，只有一个选项符合题目要求。） 1．下列生活中的物理数据错误的是（　　） A．人以正常速度骑自行车的功率约为80W B．把一本物理书捡起来并举过头顶，对物理书做功约4J C．一个质量为50kg中学生从一楼走到三楼所做的功约为3000J D．机械改进后，机械效率可以达到100% 2．下列说法中正确的是（　　） A．用力推一辆汽车，汽车静止不动，推力在这个过程中对汽车做了功 B．提着水桶在水平路面上向前移动一段路程，手的拉力对水桶做了功 C．抛出手的铅球在空中向前运动的过程中，推力对它做了功 D．用手从地面提起水桶，手的拉力对水桶做了功 3．用200N的力，在粗糙不同的水平路面，沿水平方向分别拉重500N和800N的两辆小车匀速前进4m，则（　　） A．拉重车做的功多 B．拉轻车做的功多 C．拉两辆车做的功一样多 D．无法确定 4．在生产和生活中经常使用各种机械，关于机械的下列说法，正确的是（　　） A．使用机械可以省力、省距离，也可以省功 B．功率越大的机械，做功越快 高 C．机械做功越快，机械效率越 D．机械做功越多，机械效率越高 5．汽车驶上陡坡时，驾驶员通常要进行调换挡位操作，以减小汽车的行驶速度，这样做的根本目的是（　　） A．省力 B．安全 C．增大摩擦 D．增大爬坡的牵引力 6．伽利略认为：一个金属小球从光滑斜面的某一高度处由静止滚下，由于不受阻力，没有能量损耗，那么它必定到达另一光滑斜面的同一高度，若把斜面放平缓一些，也会出现同样的情况，模拟实验如图，则下列说法中正确的是（　　） A．小球从斜面滚下过程中受平衡力作用 B．小球到达B点时的机械能大于到达C点时的机械能 C．减小右侧斜面与水平面的夹角后，小球在右侧斜面上运动到最高点时克服重力做功变多 D．右侧斜面与水平面的夹角减小为0°后，小球到达水平面后动能不变 7．甲、乙两同学进行爬杆比赛，甲从某一位置匀速爬到杆顶用时6s，乙从同一位置匀速爬到杆顶用时8s。若甲、乙两人的体重比之是4：3，则他们爬杆的功率之比是（　　） A．3：4 B．4：3 C．9：16 D．16：9 8．如图是物体离手后，在空中飞行过程中动能Ek随时间t变化的曲线，运动的物体可能是（　　） A．斜向上投掷出去的铅球 B．一松手由静止下落的乒乓球 C．竖直向上垫起的排球 D．离开脚后在地上滚动的足球 9．如图所示甲、乙两套装置所用滑轮质量均相等，用它们分别将所挂重物在相等时间内竖直向上匀速提升相同高度。若G1＝G2，所用竖直向上的拉力分别为F1和F2，拉力做功的功率分别为P1和P2，两装置的机械效率分别为η1和η2（忽略绳重和摩擦），则下列选项正确的是（　　） A．F1＞F2 η1＜η2 P1＜P2 B．F1＞F2 η1＝η2 P1＝P2 C．F1＜F2 η1＜η2 P1＜P2 D．F1＜F2 η1＞η2 P1＞P2 10．如图所示，光滑无摩擦的弧形轨道竖直固定于水平面上，小球由A点以速度v沿轨道滚下，经过右侧等高点B后达最高点C，下列分析正确的是（　　） A．小球在A点的动能大于在B点的动能 B．小球在C点时的重力势能最小 C．小球在A、B、C三点的机械能相同 D．小球从B点到C点的过程中，重力势能转化为动能 11．游戏“愤怒的小鸟”深受同学们的喜爱，游戏中像打弹弓一样，把“小鸟”对准怪物打过去（如图），下列有关弹弓的说法正确的是（　　） A．弹出“小鸟”时，弹弓的弹性势能转化为“小鸟”的机械能 B．弹弓的橡皮筋斜向下伸长过程中，弹性势能减小 C．弹弓的橡皮筋斜向下伸长过程中，“小鸟”机械能守恒 D．被弹弓弹出后的“小鸟”，动能不变，重力势能增加 12．如图所示的滑轮组拉着质量为2kg的物体A在水平桌面上做匀速直线运动。如果拉力为5N，物体A的速度为0.2m/s，滑轮组的机械效率为80%，下列说法正确的是（　　） A．绳子自由端移动的速度为0.4m/s B．物体A受到的摩擦力为8N C．拉力F的功率为2W D．若物体A上放一重物后，滑轮组的机械效率变大 13．某运动员做蹦极运动，如图甲所示，从高处O点开始下落，A点是弹性绳的自由长度，在B点运动员所受弹力恰好等于重力，C点是第一次下落到达的最低点。运动员所受弹性绳弹力F的大小随时间t变化的情况如图乙所示（蹦极过程视为在竖直方向的运动）。下列判断错误的是（　　） A．运动员在B点的动能大于在C点动能 B．从B点到C点绳的弹性势能增大 C．运动员重力大小大于F0 D．t0时刻运动员动能为0 二、多项选择题（本大题共3小题，每小题3分，共9分。在每小题列出的四个备选项中，有多个选项符合题目要求，全部选对得3分，选对但不全得2分，有选错得0分。） 14．水平地面上的一物体，受到方向不变的水平推力F的作用，如图甲所示；F的大小与时间t的关系和物体速度v与时间t的关系如图乙所示，则下列判断正确的是（　　） A．第2秒时，物体处于静止状态 B．从第3秒至第6秒，物体受到的摩擦力是6N C．从第6秒至第9秒，推力F做的功是8J D．从第6秒至第9秒，推力F做功的功率为8W 15．如图所示，木块放在由同种材料制成的粗糙程度均匀的水平桌面上，当托盘中放入重为3N物体甲时，木块恰好能从A点向右做匀速直线运动；当木块运动到B点时，托盘和物体甲触地后，木块继续向右运动了一段距离，最后在C点停下来；将物体甲换成物体乙，当只给木块施加一个水平向左5N的拉力时，物体乙恰能做竖直向上匀速运动。不计托盘和绳的重力及轮与轴的摩擦。下列说法中正确的是（　　） A．木块向右匀速运动的过程中所受拉力大小为3N B．木块在BC段继续向右运动的过程中所受摩擦力大于3N C．物体乙的重力为2N D．物体乙竖直向上匀速运动过程中，物体乙的机械能保持不变 16．如图所示，小球甲在O点从静止开始下落，先后经过A、B两点。已知OA＝AB．小球乙在P点从静止开始下落，先后经过C、D两点，已知小球乙经过PC段所用的时间与经过CD段所用的时间相等。则下列说法正确的是（　　） A．小球甲在下落过程中速度越来越大是由于有重力作用 B．小球甲通过OA段重力做功快，通过AB段重力做功慢 C．小球乙在下落过程中动能变大，势能变小 D．小球乙通过PC段重力做功慢，通过CD段重力做功快 三、填空题（本大题共6小题，每空1分，共12分） 17．如图所示，AC和BC是两个光滑的斜面，∠β大于∠α，同一个物体分别在AC和BC斜面上在沿斜面方向的拉力作用下，由底端匀速运动到C点，所用拉力分别为FA、FB，所做功分别为WA、WB，则FA________FB；WA________WB（选填“＞”、“＜”或“＝”）。 18．如图是观光电梯，小明站在观光电梯从一楼匀速上升到十楼的过程中，电梯_________（选填“有”或“没有”）对小明做功，小明的机械能________（选填“增大”、“不变”或“减小”）。 19．两台机器功率之比为1：3，在同样多的时间内它们做功之比为_______，若要做同样多的功，所需时间之比为_________。 20．一个人用50N的推力沿水平方向匀速推一辆重200N的车前进2m，用时5s，此过程中推力对车做功的功率为________W，重力对车做功为_________J。 21．跳绳是一种健身运动，李强同学对此作了专门研究：跳绳者的质量m＝50kg，跳绳者的重心高度随时间变化的情况如图所示。根据所给条件可估算出此跳绳者每跳一次克服重力所做的功是________J．在1min内克服重力做功的平均功率为__________W．（g取10N/kg） 22．用总功率为10kW，最大抽水高度10米的水泵给水塔抽水，水塔顶端水箱容积为200m3，水塔水箱距地面高度为24m，抽水机的机械效率为50%，则最少需要________台这样的抽水机，同时满负荷工作__________s可以将水塔抽满？ 四、作图题（本大题共1小题，共4分） 23.完成下列作图。 （1）如图所示，小球从a点由静止释放，请将小球动能最大的位置涂黑。 （2）如图所示：铁球从光滑斜面上的O点由静止滚下，经过斜面底端A点后继续在光滑水平面上滚动，运动到B点时撞击静止的木块，随后铁球与木块以相同的速度继续向右运动。若不计撞击时的能量损失，请画出上述过程铁球动能的大小随运动位置变化关系的大致图像。 五、实验探究题（本大题共4小题，共25分） 24．（5分）许多实验器材在物理实验中能被重复利用，斜面就是其中之一。请完成下列利用斜面进行实验的有关问题： （1）图甲所示实验用来探究动能大小的影响因素，对于同一个球A，要放在斜面的不同高度让其自由下滑；若本实验装置的水平面绝对光滑，还能得出实验结论吗？_________（选填“能”或“不能”）； （2）图乙所示是测量斜面的机械效率实验，斜面倾斜角为30°，物体B重为4N，用弹簧测力计沿斜面拉动B时，应使B做_________运动，实验中弹簧测力计示数如图所示，则所测斜面的机械效率为_________； （3）由图1实验可以得出：小车到达水平面的初速度相同时，水平面越光滑，它的速度减小得就慢。由此联想到在雨雪天驾驶汽车应适当___________（选填“增大”或“减小”）汽车之间的距离。当同一辆小车从同一高度滑下时，从能的转化角度看，小车在水平面上克服阻力所做的功_________________（选填“在毛巾上时多”、“在木板上时多”或“在各种表面上一样多”）。 25．（6分）某同学在体育活动中，从铅球下落陷入沙坑的深度情况猜想到：物体的重力势能可能与物体的质量、下落高度和运动路径有关。于是设计了如图所示的实验：用大小、形状相同的A、B、C、D四个铅球，其中A、C、D三球的质量为m，B球质量为2m，让A、B两球从距沙表面高H静止下落，C球从距沙表面高2H静止下落，D球从距沙表面高2H的光滑弯曲管道上端静止滑入，最后从管道下端竖直地落下（球在光滑管道中运动时的能量损失不计），实验测得A、B两球陷入沙深度分别为h1和h2，C、D两球陷入沙深度均为h3，且h1＜h2＜h3。 （1）本实验是通过观察 　球陷入沙坑的深度　来判断重力势能大小的，用到的物理研究方法为___________法。 （2）比较A、B两球，发现B球陷入沙深度更大，由此可得出结论________________________________________________。 （3）比较___________两球，可得出结论：当物体质量相同时，下落的高度越高，物体的重力势能越___________。 （4）比较C、D两球，发现两球运动的路径不同，但陷入沙深度相同，由此可得出结论：物体的重力势能与物体运动的路径___________（填“有关”或“无关”）。 （5）由B、C两图不能探究重力势能的大小与高度的关系，理由是______________________________________________________。 26．（7分）如图甲所示，小明用2N的钩码若干个、弹簧测力计（量程为0﹣5N）、相同的滑轮、不易拉断的轻质细线等器材探究滑轮组的机械效率。实验中得到的数据如表所示。 实验次数 1 2 3 钩码重力G/N 2 4 6 钩码上升的高度h/m 0.1 0.1 0.2 测力计示数F/N 1.0 1.7 2.4 绳子自由端移动距离s/m 0.3 0.3 ①　0.6　 机械效率η/% 66.7 74.1 ②　83.3　 （1）实验时，应_____________拉动弹簧测力计； （2）小组同学使用此装置又做了第3次实验，表格中空缺的数据应为：①__________，②___________； （3）分析表格内数据，得到的结论是：使用相同的滑轮组提升重物时，物重越大，滑轮组的机械效率___________（选填“越高”“不变”或“越低”）； （4）分析表格中的实验数据，小明能悬挂的钩码数最多可能是__________个； （5）小红改变动滑轮重力G动，提升另外某一物体GX，多次实验获得数据，绘制出如图丙所示的图像。由图像可得出的结论是______________________________________________________。分析图像A点数据可知，如忽略绳重和摩擦，则被提升物体的重力G为___________N。 27．（7分）小丽在探究动能E动与质量m、速度v关系的实验中，如图甲所示，质量为m的小球从A点静止释放，沿光滑轨道运动（其中BC段水平），不计空气阻力。已知重力势能为E势＝mgh（h为小球离轨道BC的高度，小球运动到达B点时速度为v，h＝0），动能为E动＝mv2。 （1）小球在A点的机械能E＝__________（用题目所给物理量表示）；小球从A点静止释放到达B点时速度v，则v＝_________。小球到达B点时速度v与小球质量m________（选填“有关”或“无关”）； （2）如图乙所示，将两个相同的小车分别放在两个相同的管道中，然后让速度相等的风和水流分别通过这两个管道2s，小车分别被推动一段距离，记录如下表： 流体 风 水流 小车被推动距离/cm 0.3 79 ①在相同的时间内，相同的面积上，小车从两种不同的能源上获得的能量________________（选填“相同”或“不同”）；在单位时间内、单位面积上从某种能源中所能得到的能量叫做能流密度。这是评价能源优劣的重要指标之一。一般地说，水能的能流密度比风能的能流密度____________； ②参考“比热容”的概念，能流密度的单位是____________；若水的流速为v，密度是ρ，请你推导出水流的能流密度A的表达式A＝___________。 六、综合应用题（本大題共3小题，共24分） 28．（6分）如图所示是小红做引体向上示意图，质量为48kg的小红，在1min内做10个，每次重心上升的高度是0.4m。求： （1）1min内小红克服自重所做功是多少？ （2）1min内小红克服自重做功的平均功率是多少？ 29.（8分）为响应“绿色出行，低碳生活”号召，小明妈妈买了一辆国产新能源迷你小汽车，如图1所示。某天小明妈妈驾驶该汽车（满载情况下）在平直公路上以恒定功率20kW从静止开始运动，运动的速度v与时间t的关系如图2所示。已知汽车在前30s内行驶的路程为150m，行驶过程中受到地面的摩擦力为总重的0.1倍，该汽车满载时总质量为1000kg，忽略空气阻力。（取g＝10N/kg）求： （1）汽车匀速行驶时的牵引力； （2）0～150s的过程中，汽车发动机所做的功； （3）0～150s的过程中，汽车的平均速度。 30．（10分）假期里小春同学去家里的米店帮忙，爸爸让他把50kg一袋的米利用滑轮组提到3m高的二楼。小春同学体重600N，能提供的最大拉力为700N，他绕制了一个如图甲所示的滑轮组，拼尽全力一次刚好可以提4袋大米。请帮助小春同学思考以下问题：（全过程不考虑绳重和摩擦） （1）求动滑轮的重力？ （2）求小春同学利用图甲滑轮组提米的机械效率？ （3）小春同学改变绕线方式又设计了如图乙所示的滑轮组，通过计算说明小春问学利用图乙的新方案提米的时候，一次最多可以提起几袋米？ 【答案与解析】 一、单项选择题（本大题共13小题，每小题2分，共26分。在给出的四个备选项中，只有一个选项符合题目要求。） 1．下列生活中的物理数据错误的是（　D　） A．人以正常速度骑自行车的功率约为80W B．把一本物理书捡起来并举过头顶，对物理书做功约4J C．一个质量为50kg中学生从一楼走到三楼所做的功约为3000J D．机械改进后，机械效率可以达到100% 解析：人以正常速度骑自行车的功率约为80W，故A正确；把一本物理课本从地面捡起并举过头顶对书做的功约为：W＝Gh＝mgh＝0.2kg×10N/kg×2m＝4J，故B正确；中学生的体重在G＝500N左右，一楼到三楼的高度在h＝6m左右，中学生从一楼走到三楼克服重力所做的功约为W'＝G'h'＝500N×6m＝3000J，故C正确；由于摩擦阻力的影响，额外功总是存在的，机械效率不可能达到100%，故D错误。 2．下列说法中正确的是（　D　） A．用力推一辆汽车，汽车静止不动，推力在这个过程中对汽车做了功 B．提着水桶在水平路面上向前移动一段路程，手的拉力对水桶做了功 C．抛出手的铅球在空中向前运动的过程中，推力对它做了功 D．用手从地面提起水桶，手的拉力对水桶做了功 3．用200N的力，在粗糙不同的水平路面，沿水平方向分别拉重500N和800N的两辆小车匀速前进4m，则（　C　） A．拉重车做的功多 B．拉轻车做的功多 C．拉两辆车做的功一样多 D．无法确定 4．在生产和生活中经常使用各种机械，关于机械的下列说法，正确的是（　B　） A．使用机械可以省力、省距离，也可以省功 B．功率越大的机械，做功越快 高 C．机械做功越快，机械效率越 D．机械做功越多，机械效率越高 5．汽车驶上陡坡时，驾驶员通常要进行调换挡位操作，以减小汽车的行驶速度，这样做的根本目的是（　D　） A．省力 B．安全 C．增大摩擦 D．增大爬坡的牵引力 解析：根据P＝＝＝Fv可知，汽车牵引力F＝，由于汽车的最大功率是一定的，当减小行驶速度时，可以获得更大的牵引力。 6．伽利略认为：一个金属小球从光滑斜面的某一高度处由静止滚下，由于不受阻力，没有能量损耗，那么它必定到达另一光滑斜面的同一高度，若把斜面放平缓一些，也会出现同样的情况，模拟实验如图，则下列说法中正确的是（　D　） A．小球从斜面滚下过程中受平衡力作用 B．小球到达B点时的机械能大于到达C点时的机械能 C．减小右侧斜面与水平面的夹角后，小球在右侧斜面上运动到最高点时克服重力做功变多 D．右侧斜面与水平面的夹角减小为0°后，小球到达水平面后动能不变 解析：由于斜面光滑，不受摩擦力，因此小球下滑时做加速运动，处于非平衡状态，受非平衡力，故A错误；由于斜面光滑，小球机械能守恒，所以小球到达B点时的机械能等于到达C点时的机械能，故B错误；由于小球的机械能守恒，因此，如果减小右侧斜面与水平面的夹角，小球到达右侧斜面上的高度要等于原来的高度，小球的重力不变，由W＝Gh可知，小球在右侧斜面上运动到最高点时克服重力做功不变，故C错误；继续减小右侧斜面的倾角，直到使它成为水平面，小球不可能达到原来的高度，如果没有摩擦力，小球就要沿着水平面以恒定的速度持续运动下去，质量和速度都不变，因此，小球到达水平面后动能不变，故D正确。 7．甲、乙两同学进行爬杆比赛，甲从某一位置匀速爬到杆顶用时6s，乙从同一位置匀速爬到杆顶用时8s。若甲、乙两人的体重比之是4：3，则他们爬杆的功率之比是（　D　） A．3：4 B．4：3 C．9：16 D．16：9 解析：甲、乙两同学从同一位置爬杆到顶端，爬杆上升的高度h相同， 两同学的体重G甲：G乙＝4：3， 由W＝Gh得，甲、乙两同学爬杆做功： W甲：W乙＝G甲h：G乙h＝G甲：G乙＝4：3， 两同学爬杆所用时间： t甲：t乙＝6s：8s＝3：4， 由P＝得，甲、乙两同学爬杆做功功率： ＝＝×＝×＝。 即P甲：P乙＝16：9。 8．如图是物体离手后，在空中飞行过程中动能Ek随时间t变化的曲线，运动的物体可能是（　A　） A．斜向上投掷出去的铅球 B．一松手由静止下落的乒乓球 C．竖直向上垫起的排球 D．离开脚后在地上滚动的足球 解析：斜向上投掷出去的铅球在整个飞行过程中，质量不变，一直在运动，动能不为零（处于最高点时竖直方向速度为0，但水平方向仍然有速度，因此动能不为0）。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，故A符合题意；一松手由静止下落的乒乓球的动能始终在增大，故B不符合题意；竖直向上垫起的排球，排球到达最高点时的动能为零，故C不符合题意；离开脚后在地上滚动的足球，足球滚动的越来越慢，动能越来越小，故D不符合题意。 9．如图所示甲、乙两套装置所用滑轮质量均相等，用它们分别将所挂重物在相等时间内竖直向上匀速提升相同高度。若G1＝G2，所用竖直向上的拉力分别为F1和F2，拉力做功的功率分别为P1和P2，两装置的机械效率分别为η1和η2（忽略绳重和摩擦），则下列选项正确的是（　B　） A．F1＞F2 η1＜η2 P1＜P2 B．F1＞F2 η1＝η2 P1＝P2 C．F1＜F2 η1＜η2 P1＜P2 D．F1＜F2 η1＞η2 P1＞P2 解析：不计绳重及摩擦，因为拉力F＝（G+G动），n1＝2，n2＝3，所以绳子受到的拉力分别为：F1＝（G1+G动），F2＝（G2+G动），G1＝G2，故F1＞F2；故CD错误；因为动滑轮重相同，提升的物体重和高度相同，W额＝G轮h，W有用＝G物h，所以利用滑轮组做的有用功相同、额外功相同，总功相同；由η＝×100%可知，机械效率相同，η1＝η2；又因为所用时间相同，由P＝可知，拉力做功的功率P1＝P2，故A错误，B正确。 10．如图所示，光滑无摩擦的弧形轨道竖直固定于水平面上，小球由A点以速度v沿轨道滚下，经过右侧等高点B后达最高点C，下列分析正确的是（　C　） A．小球在A点的动能大于在B点的动能 B．小球在C点时的重力势能最小 C．小球在A、B、C三点的机械能相同 D．小球从B点到C点的过程中，重力势能转化为动能 解析：小球在光滑无摩擦的弧形轨道内机械能守恒，动能与重力势能相互转化：由于AB点高度相同，重力势能相同，则小球在A点的动能等于在B点的动能，故A错误；小球在C点时的高度最大，其重力势能最大，故B错误；小球在光滑无摩擦的弧形轨道内机械能守恒，则在A、B、C三点的机械能相同，故C正确；小球从B点到C点的过程中，高度增大，速度减小，其动能转化为重力势能，故D错误。 11．游戏“愤怒的小鸟”深受同学们的喜爱，游戏中像打弹弓一样，把“小鸟”对准怪物打过去（如图），下列有关弹弓的说法正确的是（　A　） A．弹出“小鸟”时，弹弓的弹性势能转化为“小鸟”的机械能 B．弹弓的橡皮筋斜向下伸长过程中，弹性势能减小 C．弹弓的橡皮筋斜向下伸长过程中，“小鸟”机械能守恒 D．被弹弓弹出后的“小鸟”，动能不变，重力势能增加 解析：弹弓将“小鸟”弹出时，弹弓的弹性势能减小，小鸟的机械能增大，是弹性势能转化为“小鸟”的机械能（动能），故A正确；弹弓伸长过程中，形变增大，弹性势能增加，故B错误；弹弓的橡皮筋斜向下伸长过程中，“小鸟”的质量不变，高度变小，重力势能变小，速度不变，动能不变，所以机械能减小，机械能不守恒，故C错误；被弹弓弹出后的“小鸟”，质量不变，速度改变，动能改变，由于不知道高度的变化，无法判定重力势能的变化，故D错误。 12．如图所示的滑轮组拉着质量为2kg的物体A在水平桌面上做匀速直线运动。如果拉力为5N，物体A的速度为0.2m/s，滑轮组的机械效率为80%，下列说法正确的是（　D　） A．绳子自由端移动的速度为0.4m/s B．物体A受到的摩擦力为8N C．拉力F的功率为2W D．若物体A上放一重物后，滑轮组的机械效率变大 解析：由图知，通过动滑轮绳子的段数n＝3，绳子自由端速度v＝nv物＝3×0.2m/s＝0.6m/s，故A错误；使用滑轮组水平拉动物体时，克服物体与桌面的摩擦力所做功为有用功，绳子自由端拉力做功为总功，由η＝＝＝可得，物体受到的摩擦力f＝ηnF＝80%×3×5N＝12N，故B错误；拉力的功率P＝＝＝Fv＝5N×0.6m/s＝3W，故C错误；若物体A上放一重物后，接触面的粗糙程度不变，压力变大，所以A与桌面间摩擦力变大，物体A通过相同距离时，有用功变大，但额外功不变，由η＝＝可知，滑轮组的机械效率变大，故D正确。 13．某运动员做蹦极运动，如图甲所示，从高处O点开始下落，A点是弹性绳的自由长度，在B点运动员所受弹力恰好等于重力，C点是第一次下落到达的最低点。运动员所受弹性绳弹力F的大小随时间t变化的情况如图乙所示（蹦极过程视为在竖直方向的运动）。下列判断错误的是（　C　） A．运动员在B点的动能大于在C点动能 B．从B点到C点绳的弹性势能增大 C．运动员重力大小大于F0 D．t0时刻运动员动能为0 解析：由题知，在B点运动员所受弹力恰好等于重力，C点是第一次下落到达的最低点；运动员从B点到C点过程中，由于弹力大于重力，所以人的运动速度减小，动能减小，因此运动员在B点的动能大于在C点动能，故A正确；从B点到C点过程中，绳子的长度越来越长，形变程度越来越大，则绳的弹性势能越来越大，故B正确；由图乙可知，最后绳的弹力几乎不变，说明此时运动员已经静止下来，此时弹力与重力平衡，由图象可知，运动员的重力小于F0，故C错误；由图乙可知，t0时刻弹力最大，则绳子的弹性形变是最大的，所以运动员应达到了最低点，此时速度为零，动能最小为零，故D正确。 二、多项选择题（本大题共3小题，每小题3分，共9分。在每小题列出的四个备选项中，有多个选项符合题目要求，全部选对得3分，选对但不全得2分，有选错得0分。） 14．水平地面上的一物体，受到方向不变的水平推力F的作用，如图甲所示；F的大小与时间t的关系和物体速度v与时间t的关系如图乙所示，则下列判断正确的是（　AD　） A．第2秒时，物体处于静止状态 B．从第3秒至第6秒，物体受到的摩擦力是6N C．从第6秒至第9秒，推力F做的功是8J D．从第6秒至第9秒，推力F做功的功率为8W 解析：由v﹣t图象可知，0～2秒，物体没有推动，物体处于静止状态，故A正确；由v﹣t图象可知，在6s～9s物体做匀速直线运动，处于平衡状态，由F﹣t图象可知在6s～9s可知推力F＝4N，由平衡条件可得滑动摩擦力f＝F＝4N，由于压力和接触面粗糙程度不变，滑动摩擦力不变，所以从第3秒至第6秒，物体受到的摩擦力是4N，故B错误；由v﹣t图象可知，在6s～9s物体做匀速直线运动，运动的距离为s＝vt＝2m/s×3s＝6m，推力做的功为W＝Fs＝4N×6m＝24J，故C错误；推力F做功的功率P＝＝＝8W，故D正确。 15．如图所示，木块放在由同种材料制成的粗糙程度均匀的水平桌面上，当托盘中放入重为3N物体甲时，木块恰好能从A点向右做匀速直线运动；当木块运动到B点时，托盘和物体甲触地后，木块继续向右运动了一段距离，最后在C点停下来；将物体甲换成物体乙，当只给木块施加一个水平向左5N的拉力时，物体乙恰能做竖直向上匀速运动。不计托盘和绳的重力及轮与轴的摩擦。下列说法中正确的是（　AC　） A．木块向右匀速运动的过程中所受拉力大小为3N B．木块在BC段继续向右运动的过程中所受摩擦力大于3N C．物体乙的重力为2N D．物体乙竖直向上匀速运动过程中，物体乙的机械能保持不变 解析：图中桌子右侧的是定滑轮，所以木块向右匀速运动的过程中所受拉力F＝G甲＝3N，故A正确；木块向右匀速运动时，受到的水平向右拉力与桌面对它水平向左的摩擦力是一对平衡力，所以木块受到的摩擦力f＝F＝3N， 木块在BC段继续向右运动的过程中，桌面受到的压力和接触面的粗糙程度不变，所以木块受到的摩擦力大小不变，仍为3N，故B错误；木块在物体乙恰能做竖直向上匀速运动，此时木块受到水平向左的拉力F′＝5N，水平向右的摩擦力f＝3N，绳子对它水平向右的拉力F′＝G乙，这三个力平衡，所以F′＝f+G乙，则G乙＝F′﹣f＝5N﹣3N＝2N，故C正确；物体乙竖直向上匀速运动过程中，质量不变，速度不变，动能不变，高度增大，重力势能增大，所以乙的机械能增大，故D错误。 16．如图所示，小球甲在O点从静止开始下落，先后经过A、B两点。已知OA＝AB．小球乙在P点从静止开始下落，先后经过C、D两点，已知小球乙经过PC段所用的时间与经过CD段所用的时间相等。则下列说法正确的是（　ACD　） A．小球甲在下落过程中速度越来越大是由于有重力作用 B．小球甲通过OA段重力做功快，通过AB段重力做功慢 C．小球乙在下落过程中动能变大，势能变小 D．小球乙通过PC段重力做功慢，通过CD段重力做功快 解析：空中的小球受到重力的作用，小球甲在下落过程中速度越来越大，是由于重力改变了它的运动状态；故A正确；小球甲的重力不变，通过的距离OA＝AB，根据W＝Gh可知，小球甲通过OA段和AB段重力做的功相同； 由题意可知，小球在OA段的平均速度小于在AB段的平均速度，OA和AB的距离相等，所以在OA段所用时间大于在AB段所用的时间， 根据P＝可知，小球甲通过OA段重力做功慢，通过AB段重力做功快。故B错误；小球乙在下落过程中质量不变，速度变大，高度减小，所以其动能变大，势能变小。故C正确；小球乙的重力不变，由图知，通过的距离PC＜CD，根据W＝Gh可知，小球乙通过PC段重力做功少，通过CD段重力做功多， 已知小球乙经过PC段所用的时间与经过CD段所用的时间相等，根据P＝可知，小球乙通过PC段重力做功慢，通过CD段重力做功快。故D正确。 三、填空题（本大题共6小题，每空1分，共12分） 17．如图所示，AC和BC是两个光滑的斜面，∠β大于∠α，同一个物体分别在AC和BC斜面上在沿斜面方向的拉力作用下，由底端匀速运动到C点，所用拉力分别为FA、FB，所做功分别为WA、WB，则FA　＜　FB；WA　＝　WB（选填“＞”、“＜”或“＝”）。 18．如图是观光电梯，小明站在观光电梯从一楼匀速上升到十楼的过程中，电梯　有　（选填“有”或“没有”）对小明做功，小明的机械能　增大　（选填“增大”、“不变”或“减小”）。 19．两台机器功率之比为1：3，在同样多的时间内它们做功之比为　1：3　，若要做同样多的功，所需时间之比为　3：1　。 20．一个人用50N的推力沿水平方向匀速推一辆重200N的车前进2m，用时5s，此过程中推力对车做功的功率为 　20　W，重力对车做功为 　0　J。 21．跳绳是一种健身运动，李强同学对此作了专门研究：跳绳者的质量m＝50kg，跳绳者的重心高度随时间变化的情况如图所示。根据所给条件可估算出此跳绳者每跳一次克服重力所做的功是 　45　J．在1min内克服重力做功的平均功率为 　135　W．（g取10N/kg） 解析：跳绳者每跳一次克服重力所做的功W＝Gh＝50kg×10N/kg×0.09m＝45J； 由图分析可知，每s跳一次，即每秒跳3次，则在1min内可跳跃3×60＝180（次），故1min内克服重力做功的平均功率P＝＝＝135W。 22．用总功率为10kW，最大抽水高度10米的水泵给水塔抽水，水塔顶端水箱容积为200m3，水塔水箱距地面高度为24m，抽水机的机械效率为50%，则最少需要　3　台这样的抽水机，同时满负荷工作　3.2×103　s可以将水塔抽满？ 解析：（1）因为每台抽水机的最大抽水高度为10m，而水塔水箱距地面高度为24m，所以，至少需要3台这样的抽水机； （2）由ρ＝可得，将水塔抽满时水的质量： m＝ρV＝1.0×103kg/m3×200m3＝2×105kg， 抽水机提升水重力做的功： W有＝Gh＝mgh＝2×105kg×10N/kg×24m＝4.8×107J， 由η＝×100%可得，抽水机做的功： W总＝＝＝9.6×107J， 由P＝可得，将水塔抽满时抽水机同时满负荷工作的时间： t＝＝＝3.2×103s。 四、作图题（本大题共1小题，共4分） 23.完成下列作图。 （1）如图所示，小球从a点由静止释放，请将小球动能最大的位置涂黑。 如图所示： （2）如图所示：铁球从光滑斜面上的O点由静止滚下，经过斜面底端A点后继续在光滑水平面上滚动，运动到B点时撞击静止的木块，随后铁球与木块以相同的速度继续向右运动。若不计撞击时的能量损失，请画出上述过程铁球动能的大小随运动位置变化关系的大致图像。 如图所示： 五、实验探究题（本大题共4小题，共25分） 24．（5分）许多实验器材在物理实验中能被重复利用，斜面就是其中之一。请完成下列利用斜面进行实验的有关问题： （1）图甲所示实验用来探究动能大小的影响因素，对于同一个球A，要放在斜面的不同高度让其自由下滑；若本实验装置的水平面绝对光滑，还能得出实验结论吗？　不能　（选填“能”或“不能”）； （2）图乙所示是测量斜面的机械效率实验，斜面倾斜角为30°，物体B重为4N，用弹簧测力计沿斜面拉动B时，应使B做 　匀速直线　运动，实验中弹簧测力计示数如图所示，则所测斜面的机械效率为 　80%　； （3）由图1实验可以得出：小车到达水平面的初速度相同时，水平面越光滑，它的速度减小得就慢。由此联想到在雨雪天驾驶汽车应适当 　增大　（选填“增大”或“减小”）汽车之间的距离。当同一辆小车从同一高度滑下时，从能的转化角度看，小车在水平面上克服阻力所做的功 　在各种表面上一样多　（选填“在毛巾上时多”、“在木板上时多”或“在各种表面上一样多”）。 25．（6分）某同学在体育活动中，从铅球下落陷入沙坑的深度情况猜想到：物体的重力势能可能与物体的质量、下落高度和运动路径有关。于是设计了如图所示的实验：用大小、形状相同的A、B、C、D四个铅球，其中A、C、D三球的质量为m，B球质量为2m，让A、B两球从距沙表面高H静止下落，C球从距沙表面高2H静止下落，D球从距沙表面高2H的光滑弯曲管道上端静止滑入，最后从管道下端竖直地落下（球在光滑管道中运动时的能量损失不计），实验测得A、B两球陷入沙深度分别为h1和h2，C、D两球陷入沙深度均为h3，且h1＜h2＜h3。 （1）本实验是通过观察 　球陷入沙坑的深度　来判断重力势能大小的，用到的物理研究方法为 　转换　法。 （2）比较A、B两球，发现B球陷入沙深度更大，由此可得出结论 　当下落高度一定时，物体的质量越大，物体的重力势能越大　。 （3）比较 　A、C　两球，可得出结论：当物体质量相同时，下落的高度越高，物体的重力势能越 大 。 （4）比较C、D两球，发现两球运动的路径不同，但陷入沙深度相同，由此可得出结论：物体的重力势能与物体运动的路径 　无关　（填“有关”或“无关”）。 （5）由B、C两图不能探究重力势能的大小与高度的关系，理由是 　没有控制两球的质量相等　。 26．（7分）如图甲所示，小明用2N的钩码若干个、弹簧测力计（量程为0﹣5N）、相同的滑轮、不易拉断的轻质细线等器材探究滑轮组的机械效率。实验中得到的数据如表所示。 实验次数 1 2 3 钩码重力G/N 2 4 6 钩码上升的高度h/m 0.1 0.1 0.2 测力计示数F/N 1.0 1.7 2.4 绳子自由端移动距离s/m 0.3 0.3 ①　0.6　 机械效率η/% 66.7 74.1 ②　83.3　 （1）实验时，应 　竖直匀速　拉动弹簧测力计； （2）小组同学使用此装置又做了第3次实验，表格中空缺的数据应为：①　0.6　，②　83.3　； （3）分析表格内数据，得到的结论是：使用相同的滑轮组提升重物时，物重越大，滑轮组的机械效率 　越高　（选填“越高”“不变”或“越低”）； （4）分析表格中的实验数据，小明能悬挂的钩码数最多可能是 　6　个； （5）小红改变动滑轮重力G动，提升另外某一物体GX，多次实验获得数据，绘制出如图丙所示的图像。由图像可得出的结论是 　用同一滑轮组提升物体，物体的重力变大，机械效率变大　。分析图像A点数据可知，如忽略绳重和摩擦，则被提升物体的重力G为 　12　N。 解析：（1）实验时，应竖直匀速拉动弹簧测力计，此时系统处于平衡状态，测力计示数等于拉力大小； （2）小组同学使用此装置又做了第3次实验，因绳子的有效段数为3，故绳子自由端移动距离： s＝0.2m×3＝0.6m； 滑轮组的机械效率为： η3＝＝＝×100%≈83.3%； （3）分析表格内数据，得到的结论是：使用相同的滑轮组提升重物时，物重越大，滑轮组的机械效率越高； （4）根据表中数据可知，当分别提升2N、4N、6N的钩码（钩码的个数分别为1、2、3个）时，测力计的示数分分别为1.0N、1.7N和2.4N，即每加一个钩码增加的拉力为0.7N，已知弹簧测力计的量程为0﹣5N，故最多增加的钩码个数为 ； 根据实验情况，最多只能增加3个钩码，即小明能悬挂的钩码数最多可能是6个； （5）忽略绳重和摩擦，根据η＝＝＝＝，由图乙装置知，当动滑轮重为4N时，机械效率为75%，则有 75%＝×100%，故被提升物体所受的重力：G＝12N。 27．（7分）小丽在探究动能E动与质量m、速度v关系的实验中，如图甲所示，质量为m的小球从A点静止释放，沿光滑轨道运动（其中BC段水平），不计空气阻力。已知重力势能为E势＝mgh（h为小球离轨道BC的高度，小球运动到达B点时速度为v，h＝0），动能为E动＝mv2。 （1）小球在A点的机械能E＝　mgh　（用题目所给物理量表示）；小球从A点静止释放到达B点时速度v，则v＝　　。小球到达B点时速度v与小球质量m 　无关　（选填“有关”或“无关”）； （2）如图乙所示，将两个相同的小车分别放在两个相同的管道中，然后让速度相等的风和水流分别通过这两个管道2s，小车分别被推动一段距离，记录如下表： 流体 风 水流 小车被推动距离/cm 0.3 79 ①在相同的时间内，相同的面积上，小车从两种不同的能源上获得的能量 　不同　（选填“相同”或“不同”）；在单位时间内、单位面积上从某种能源中所能得到的能量叫做能流密度。这是评价能源优劣的重要指标之一。一般地说，水能的能流密度比风能的能流密度 　大　； ②参考“比热容”的概念，能流密度的单位是 　J/（s•m2）　；若水的流速为v，密度是ρ，请你推导出水流的能流密度A的表达式A＝　ρv3　。 解析：（1）小球在A点时是静止的，不具有动能，但具有重力势能，则A小球在A点的机械能E＝mgh； 小球从A点静止释放到达B点时的速度vB；由于不计空气阻力和摩擦，小球的机械能是守恒的，且小球在A点的机械能E＝mgh；到达B点时，高度为0，重力势能为0，此时小球的机械能等于动能大小，即E＝E动，则mgh＝mv2， 整理得：v＝； 根据V＝可知，v的大小与小球的质量m无关； （2）①由表中数据可知，在相同的时间内，相同的面积上，水流把小车推动的距离远，可以判断小车从水流上获得的能量多；所以，小车从两种不同的能源上获得的能量是不同的，由此可见水能的能流密度比风能的能流密度大； ②因为在单位时间内、单位面积上从某种能源中所能得到的能量叫做能流密度，而能量的国际单位为J，时间的国际单位为s，面积的国际单位为m2，故能流密度单位为J/（s•m2）； 根据题意所提供的信息，水的流速为v，密度是ρ，设S为横截面积、L为水流流过的距离， 则L＝vt，水流的体积V＝Svt，所以m＝ρV＝ρSvt， 代入E动＝mv2得：E动＝ρSvtv2＝ρStv3， 则水能的能流密度A的表达式： A＝＝＝ρv3。 六、综合应用题（本大題共3小题，共24分） 28．（6分）如图所示是小红做引体向上示意图，质量为48kg的小红，在1min内做10个，每次重心上升的高度是0.4m。求： （1）1min内小红克服自重所做功是多少？ （2）1min内小红克服自重做功的平均功率是多少？ 解：（1）1min内小红克服自重所做功W=Ghn=mghn=48kg×10N/kg×0.4m×10=1920J； （2）1min内小红克服自重做功的平均功率P＝＝32W。 29.（8分）为响应“绿色出行，低碳生活”号召，小明妈妈买了一辆国产新能源迷你小汽车，如图1所示。某天小明妈妈驾驶该汽车（满载情况下）在平直公路上以恒定功率20kW从静止开始运动，运动的速度v与时间t的关系如图2所示。已知汽车在前30s内行驶的路程为150m，行驶过程中受到地面的摩擦力为总重的0.1倍，该汽车满载时总质量为1000kg，忽略空气阻力。（取g＝10N/kg）求： （1）汽车匀速行驶时的牵引力； （2）0～150s的过程中，汽车发动机所做的功； （3）0～150s的过程中，汽车的平均速度。 解：（1）汽车所受的总重力：G＝mg＝1000kg×10N/kg＝1×104N； 由题意，汽车在运动过程中受到的阻力：f＝0.1G＝0.1×1×104N＝1×103N， 汽车匀速行驶时，牵引力和阻力是一对平衡力，其大小相等， 则汽车匀速行驶时的牵引力：F＝f＝1×103N； （2）由题意可知，整个过程中发动机的工作时间：t＝30s+120s＝150s， 最大功率P＝20kW＝2×104W， 由P＝可得，整个过程中发动机做的功： W＝Pt＝2×104W×150s＝3×106J； （3）由P＝＝Fv可得，汽车的最大速度：v最大＝＝20m/s； 0～150s的过程中，汽车的平均速度：v'＝＝17m/s。 30．（10分）假期里小春同学去家里的米店帮忙，爸爸让他把50kg一袋的米利用滑轮组提到3m高的二楼。小春同学体重600N，能提供的最大拉力为700N，他绕制了一个如图甲所示的滑轮组，拼尽全力一次刚好可以提4袋大米。请帮助小春同学思考以下问题：（全过程不考虑绳重和摩擦） （1）求动滑轮的重力？ （2）求小春同学利用图甲滑轮组提米的机械效率？ （3）小春同学改变绕线方式又设计了如图乙所示的滑轮组，通过计算说明小春问学利用图乙的新方案提米的时候，一次最多可以提起几袋米？ 解：（1）由图甲可知，n＝3，不考虑绳重和摩擦，根据F＝（G物+G动）可知，则动滑轮的重力为： G动＝nF﹣G物＝nF﹣m物g＝3×700N﹣4×50kg×10N/kg＝100N； （2）滑轮组提米的做的有用功： W有＝G物h＝m物gh＝4×50kg×10N/kg×3m＝6000J， 滑轮组提米做的总功： W总＝Fs＝Fnh＝700N×3×3m＝6300J， η＝＝×100%≈95.2%； （3）用图乙知绳子的段数为n′＝2，此时小春对绳子的拉力方向竖直向下，此时小春对绳子的最大拉力F2等于小春的重力，即F2＝G＝600N， 不考虑绳重和摩擦，由F＝（G物+G动）知提升物体的总重力为： G′＝2F2﹣G动＝2×600N﹣100N＝1100N， 因为一袋米的重力为： G1＝mg＝50kg×10N/kg＝500N， 此时提升米的袋数为： n米＝＝＝2.2，所以一次最多提起2袋米。 学科网（北京）股份有限公司 $