第十一章 功与机械能(举一反三·单元自测）物理新教材沪粤版九年级上册

**基本信息** 沪粤版九年级上册《功与机械能》单元卷，90分钟100分，以科技前沿（如引力一号火箭发射）、文化传承（《天工开物》汲卤装置）等真实情境为载体，覆盖功、功率、机械能、机械效率等核心知识点，适配单元复习，培养物理观念与科学探究能力。 **题型特征** |题型|题量/分值|知识覆盖|命题特色| |----|-----------|----------|----------| |选择题|12/24|做功判断、功率计算、滑轮分类|结合《天工开物》考定滑轮，融入志愿者推推车实际场景| |填空题|9/29|动能势能变化、机械效率、功率计算|以火箭升空、跳绳训练为情境，考查能量转化与功率计算| |实验题|4/22|斜面机械效率、动能/重力势能影响因素|用控制变量法探究斜面效率与倾角关系，通过纸盒移动距离转换动能大小| |计算题|2/14|滑轮组功、功率、效率综合计算|结合货物提升实例，考查有用功、总功及机械效率计算| |综合题|1/5|起重机滑轮组实际应用|联系建筑施工场景，分析平衡重作用及滑轮组功率、效率，体现科学态度与责任|

第十一章《功与机械能》单元自测 （考试时间：90分钟 试卷满分：100分） 注意事项： 1．测试范围：沪粤版2024： 九年级上册第11章。 Ⅰ卷 选择题 一、选择题（本题共12小题，每小题2分，共24分。在每小题给出的四个选项中，只有一项是符合题目要求的） 1．如图所示的情景中，力对物体做功的是（　　） A．推车缓慢前行 B．用力搬石头未起 C．叉车托着货物水平移动一段距离 D．将杠铃举到最高处保持不动 2.小华和小花进行爬楼梯比赛。她们同时从一楼出发，爬到六楼，结果小花，先到达。已知小花的体重比小华的体重小，下列说法正确的是（　　） A．爬到六楼时，小花做的功比小华做的功多 B．爬到六楼时，小华做的功比小花做的功多 C．小花做功的功率一定比小华做功的功率大 D．小华做功的功率一定比小花做功的功率大 3．（26-27九年级上·广西南宁·开学考试）小明同学到养老中心参加志愿者活动时，用推车帮助老奶奶搬运生活用品。若他用20N的水平推力，推着推车水平移动10m，用时20s。其推力做功的功率为（　　） A．10J B．200J C．10W D．200W 4.《天工开物·作咸》中记录了井盐的生产过程。题图是古人从井中汲卤的示意图，关于顶端装置说法正确的是（     ） A．是动滑轮 B．是定滑轮 C．能省力 D．机械效率能达到100% 5．小强在井边提水的时候不小心把水桶掉进井里去了，他设法将水桶捞了上来。在提水和捞桶的两个过程中，说法正确的是（     ） A．用水桶从井中提水的时候，对桶做的功是有用功 B．用水桶从井中提水的时候，对水和桶做的功是有用功 C．桶掉到井里，从井里把桶捞上来的时候，对桶做的功是有用功 D．桶掉到井里，从井里把桶捞上来的时候桶里带了一些水，对桶和水做的功是有用功 6．（2026·广东广州·中考真题）某同学用甲球和乙球进行颠球训练。当两球离地高度相同时，两球的重力势能和动能大小比较如图，可知（     ） A．甲球质量更小 B．两球质量相等 C．甲球速度更小 D．两球速度相等 7.如图甲所示，在粗糙程度均匀的水平地面上一个物体，受到如图甲所示方向不变的水平拉力的作用，其速度如图乙所示，则下列说法正确的是（     ） A．0~3s内拉力做功9J B．3~6s内拉力的功率逐渐变小 C．3~6s物体受到的摩擦力为9N D．9~12s内拉力做功18J 8.（25-26九年级上·陕西西安·期中）北京时间10月11日10时20分，我国太原卫星发射中心在山东海阳附近海域使用引力一号遥二运载火箭，将搭载的吉林一号宽幅02B07星、数天宇星01-02试验星顺利送入预定轨道，飞行试验任务获得圆满成功。在运载火箭加速上升的过程中，关于所搭载的吉林一号宽幅02B07星，下列说法正确的是（     ） A．动能不变，重力势能增加 B．动能增加，重力势能不变 C．动能转化为重力势能，机械能不变 D．动能增加，重力势能增加，机械能增加 9．（25-26九年级上·安徽亳州·期中）关于功、功率和机械效率，下列说法正确的是（     ） A．功率越大的机械，做功时间一定越短 B．功率不同的机械，做的功一定不相等 C．机械效率大的机械一定既省力又省功 D．机械做的额外功与总功之比越小，机械效率一定越大 10．（25-26九年级上·江苏常州·期中）如图所示，用相同的滑轮安装成甲、乙两个滑轮组，分别用其将A、B两个物体在相同时间内匀速提升相同的高度，若，不计绳重和摩擦。下列说法正确的是（     ） A．绳子自由端移动距离 B．两次做的总功 C．两次拉力做功的功率 D．两滑轮组的机械效率 11．如图所示，工人利用斜面将一个重600N的物体匀速拉到高处，沿斜面向上的拉力F=300N，拉动的距离s=5m，物体提升的高度h=2m。下面说法错误的是（　　） A．拉力做的功大小为1500J B．斜面的机械效率是80% C．物体受到的摩擦力为300N D．斜面的额外功是300J 12．（25-26九年级上·安徽亳州·期中）如图所示，重20N的物体A在水平拉力F的作用下，沿水平面以的速度匀速运动了5s，弹簧测力计的示数为5N（不计滑轮和绳子之间的摩擦），物体A受到地面的摩擦力为6N，则下列说法错误的是（     ） A．拉物体做的额外功为4J B．拉力做的功为5J C．拉力做功的功率为2W D．滑轮组的机械效率为60％ 二、填空题（本题共9小题，每空1分，共29分） 13．将一个重为的物体沿斜面从底端匀速拉到顶端（如图所示）。已知斜面倾斜角度为，高为，斜面对物体的摩擦力为（物体的大小可忽略不计）。则在上述过程中，克服摩擦力做功___________，斜面对物体的支持力（未画出）做功___________，物体的机械能___________（选填“变大”“变小”“不变”）。 14．一架飞机在灾区上方水平匀速飞行，并不断向灾区空投救灾物资，则飞机在这个过程中动能_________，势能_________，机械能_________。（填“变大”或“变小”） 15．为了增强体质，小华定期进行跳绳训练。在一次训练中，小华跳绳时所穿运动鞋的总质量为0.2kg，平均1min跳绳120次。若每次跳绳时运动鞋离开地面的上升高度均为0.06m，则每跳一次绳他对运动鞋做的功为______J，他此次训练中跳绳时对运动鞋做功的平均功率为______W。（g取10N/kg） 16．图甲中拉力F平行于斜面，在10s内将重物从底端匀速拉到顶端。该过程中，克服重力及斜面摩擦力做功分布如图乙，斜面的机械效率为___________，有用功为___________J，拉力的功率为___________W。 17．2026年，我国成功发射新型运载火箭。火箭加速升空过程中，火箭的动能___________，重力势能___________；（以上两空均选填“变大”“变小”或“不变”）以火箭为参照物，地面上的发射塔是___________的。 18．如图所示，物体A重100N，利用图示滑轮组，在水平拉力F=30N的作用下，物体以0.2m/s的速度沿水平地面匀速直线运动了10s，若滑轮组的机械效率为60%，则拉力做功的功率为_________W，物体A所受摩擦力为_______N，该滑轮组的额外功为__________J。 19.（25-26九年级上·江苏宿迁·期末）如图所示是荡秋千的简化模型，摆球从A点由静止释放，到达D点后返回，B、C两点等高，球在B的动能_________（大于/小于/等于）球在C点的动能，从O到D的过程中，动能在_________（增大/减小/不变），此现象说明_________。 20．（2025·广东茂名·二模）如图（a）所示，使用滑轮提升重力为10牛的物体A，物体A运动的s-t图像如图（b）所示。由图像可知物体A上升时的速度为________米/秒；在此过程中，物体A的动能________（选填“增大”、“不变”或“减小”）；若不计摩擦和滑轮重力，力F的功率为________W。 21.如图所示，某人用动滑轮将重180N的木箱在5s内沿竖直方向匀速提升2m，所用拉力为100N，不计绳重和摩擦。动滑轮做的有用功是 J，拉力的功率为 W动滑轮的机械效率为 ，若用此装置沿竖直方向匀速提升360N重物，拉力为 N。 22.（26-27九年级上·吉林长春·阶段检测）神舟二十号返回舱遭太空碎片撞击，飞船舷窗出现裂纹，神舟二十二号的“紧急救援”彰显了我国航天技术的硬核实力。 (1)太空碎片由于速度很大，具有很大的_______能。 (2)为处理裂纹，携带处置装置的神舟二十二号发射升空，在加速升空的过程中。该装置的机械能__________（选填“增大”、“减小”或“不变”）。 三．画图题（本题共3小题，共6分） 23.（25-26九年级上·广东东莞·阶段检测） (1)木块在F拉力下，向右匀速直线运动，请画出地面对木块的摩擦力。 (2)在图中，一个站在地面上的工人利用滑轮组将重物G提升起来，请画出滑轮组的绕线。 (3)在排球比赛中，小明把排球竖直向上抛出，画出排球在空中运动过程中动能随时间t变化的图像。 四．实验题（本题共4小题，共22分） 24．（8分）（25-26九年级上·江西·期中）在码头，小华看到工人利用斜面把货物推到车上，联想到上物理课时老师讲过的知识，小华想探究斜面的机械效率可能与哪些因素有关？小华提出了以下的猜想： A、斜面的机械效率可能与物体的重力有关。 B、斜面的机械效率可能与斜面的倾斜程度有关。 小华同学为了证实自己的猜想是否正确，于是他用同一块木板组成如图所示的装置进行了实验探究，记录的实验数据如下表： 实验次数 斜面倾角θ 物块重量G/N 斜面高度h/m 沿斜面拉力F/N 斜面长S/m 有用功 总功 斜面的机械效率 1 30° 5.0 0.6 4.2 1.2 3.0 5.0 2 30° 3.0 0.6 2.5 1.2 1.8 60% 3 45° 3.0 0.8 2.8 1.2 2.4 3.4 71% (1)在实验操作过程中，应沿斜面向上________________拉动木块；实验时要使木板的倾斜角变大，应该把木板下面的木块向________________移动（填“左”或“右”） (2)根据表格中数据，第1次实验斜面的机械效率为______________%，第2次实验中总功为______________J. (3)此实验主要用到的研究方法是____________________________。 (4)通过对比实验1、2数据，可验证小华的猜想__________（填写字母）；通过对比实验2、3数据，可以得出的探究结论是：__________________________________________。 （5）若将物块换成等质量的有轮小车做实验，则该装置的机械效率将 。  （选填“变大”“变小”或“不变” ） 25．（5分）（25-26九年级上·广东肇庆·期中）在“测滑轮组机械效率”的实验中，用同一滑轮组进行了两次实验，实验数据如下： 实验次数 钩码重G/N 钩码上升的高度h/cm 弹簧测力计的示数F/N 弹簧测力计移动的距离s/cm 1 2 10 1.5 20 2 5 5 3.0 10 (1)实验中除了铁架台、弹簧测力计、细线、钩码和滑轮组外，还需要的器材是________； (2)第一次实验测得滑轮组的有用功是________J，总功是________J，机械效率为________；第二次实验时滑轮组的机械效率________（选填“大于”、“小于”或“等于”）第一次实验时的机械效率。 26．（5分）（25-26九年级上·广东肇庆·期中）小红猜想动能的大小可能与物体质量和运动速度有关，于是设计了如图甲、乙所示的实验，探究动能的大小与哪些因素有关。 ①让质量相同的两个小球沿同一光滑斜面分别从A处和B处开始向下运动，然后与放在水平面上的纸盒相碰，纸盒在水平面上移动一段距离后静止，如图甲所示。 ②让不同质量的两个小球沿同一光滑斜面分别从B处开始向下运动，然后与放在水平面上的纸盒相碰，纸盒在水平面上移动一段距离后静止，如图乙所示。 上述甲、乙两组实验中： (1)乙图中让不同质量的两个小球从同一高度滚下的目的是两球到达水平面时，具有相同的________。 (2)选用图甲可以探究动能与________的关系，理由是：两球________相等。 (3)选用图乙可以探究动能与________的关系。 (4)物理研究方法有许多，如等效替代法、类比法、对比法、控制变量法；本实验中运用了两种研究方法，一是________法；二是转换法，就是用纸盒移动的距离长短来表示小球动能的大小。 27．（4分，第2空2分）（2025·天津蓟州·二模）沈仔细同学在研究“影响重力势能大小的因素”时，提出了如下猜想： 猜想一：重力势能的大小可能与物体的质量有关； 猜想二：重力势能的大小可能与物体所在的高度有关； 猜想三：重力势能的大小可能与物体的体积有关。 他为了验证猜想，准备了如下实验器材：花泥（易产生塑性形变）若干块，体积相同、质量为m的小球3个和质量为2m、3m的小球各一个；体积不同的小球3个，将它们分别从不同位置由静止释放，小球陷入花泥里的深度情况如图所示；请你完成下列内容。 (1)本实验中，小球的重力势能大小是通过观察______来反映的； (2)分析A、B、C球的实验现象，可得出结论：______； (3)为了验证猜想三，G、H球的质量分别为______。 四、计算题（本题共2小题，其中，28题6分29题8分，共14分） 28．如图甲所示，水平地面上有一正方体木块．小林用水平推力F把木块向前推动，此过程中，推力F和木块前进的速度v随时间t的变化情况分别如图乙、丙所示。（g取）求： （1）木块在内运动的距离。 （2）整个过程中推力F做的功。 （3）木块在内，克服摩擦力做功的功率。 29.（26-27九年级上·黑龙江大庆·开学考试）如图所示，某人用滑轮组将重为800N的货物在10s内匀速提升了2m，所用拉力F为500N。不计绳重和摩擦，g取10N/kg。求： (1)拉力F做的有用功； (2)拉力F做功的功率； (3)滑轮组的机械效率； (4)若用此滑轮组匀速提升重为1200N的货物，所需拉力是多少？ 五、综合题 30.（5分）（25-26九年级上·广东肇庆·期中）小王是一个爱思考问题的学生，他看到一小区正在建造的楼房地基上有起重机在不停地吊起地面上的建筑材料，于是他查阅了起重机资料，下面是其中某一款塔式起重机简易示意图（如图甲），小王知道了塔式起重机主要用于房屋建筑中材料的输送及建筑构件的安装（动滑轮重、绳重及摩擦不计，g取）。 (1)如图甲所示，为保持平衡，起重臂的长度越长的塔式起重机，配备的平衡重的质量应该越______（选填“大”或“小”）；图乙为起重机钢丝绳穿绳简化示意图，滑轮a是__________（选填“动滑轮”或“定滑轮”）； (2)如图乙所示，钢丝绳能承受的最大拉力为，若不考虑绳重、摩擦及动滑轮重，则能吊起货物的重力不能超过__________N； (3)换用如图丙所示滑轮组，在需要考虑动滑轮重力的情形下，用5000N拉力F将重为8000N的物体匀速在5s时间内提升了2m，则该过程中拉力F所做功率为__________W，该滑轮组的机械效率为__________。 19 / 21 学科网（北京）股份有限公司 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》单元自测 （考试时间：90分钟 试卷满分：100分） 注意事项： 1．测试范围：沪粤版2024： 九年级上册第11章。 Ⅰ卷 选择题 一、选择题（本题共12小题，每小题2分，共24分。在每小题给出的四个选项中，只有一项是符合题目要求的） 1．如图所示的情景中，力对物体做功的是（　　） A．推车缓慢前行 B．用力搬石头未起 C．叉车托着货物水平移动一段距离 D．将杠铃举到最高处保持不动 【答案】A 【详解】做功的两个必要条件：①物体受到力的作用；②物体在这个力的方向上移动了距离，两个条件缺一不可。   A．人对车施加了推力，车沿推力的方向移动了距离，满足做功条件，力对车做了功，故A符合题意； B．人对石头施加了力，但石头没有移动距离，不做功，故B不符合题意； C．叉车对货物的力是竖直向上的支持力，货物水平移动，在支持力的方向没有移动距离，不做功，故C不符合题意； D．人对杠铃有力的作用，但杠铃保持不动，没有移动距离，不做功，故D不符合题意。 故选A。 2.小华和小花进行爬楼梯比赛。她们同时从一楼出发，爬到六楼，结果小花，先到达。已知小花的体重比小华的体重小，下列说法正确的是（　　） A．爬到六楼时，小花做的功比小华做的功多 B．爬到六楼时，小华做的功比小花做的功多 C．小花做功的功率一定比小华做功的功率大 D．小华做功的功率一定比小花做功的功率大 【答案】B 【难度】0.7 【知识点】比较功的大小、比较功率的大小 【详解】AB．爬楼克服重力做功公式为，两人爬楼上升高度h相同，已知，因此做功关系为，故A错误，B正确； CD．功率公式为，已知做功、时间，因此无法确定功率大小关系，故CD错误。 故选B。 3．（26-27九年级上·广西南宁·开学考试）小明同学到养老中心参加志愿者活动时，用推车帮助老奶奶搬运生活用品。若他用20N的水平推力，推着推车水平移动10m，用时20s。其推力做功的功率为（　　） A．10J B．200J C．10W D．200W 【答案】C 【难度】0.85 【知识点】P=W/t 【详解】推力做功 推力做功的功率 故选C。 4.《天工开物·作咸》中记录了井盐的生产过程。题图是古人从井中汲卤的示意图，关于顶端装置说法正确的是（     ） A．是动滑轮 B．是定滑轮 C．能省力 D．机械效率能达到100% 【答案】B 【难度】0.65 【知识点】生活中常见的杠杆模型、定滑轮的概念、实质及特点、动滑轮的概念、实质及特点、影响机械效率大小的因素 【详解】AB．顶端装置轴固定不动，为定滑轮，故A错误，B正确； C．定滑轮的实质是等臂杠杆，动力臂等于阻力臂，由 得 不能省力，故C错误； D．汲卤时需克服摩擦和绳重做额外功，，由 可知，故D错误。 故选B。 5．小强在井边提水的时候不小心把水桶掉进井里去了，他设法将水桶捞了上来。在提水和捞桶的两个过程中，说法正确的是（     ） A．用水桶从井中提水的时候，对桶做的功是有用功 B．用水桶从井中提水的时候，对水和桶做的功是有用功 C．桶掉到井里，从井里把桶捞上来的时候，对桶做的功是有用功 D．桶掉到井里，从井里把桶捞上来的时候桶里带了一些水，对桶和水做的功是有用功 【答案】C 【难度】0.85 【知识点】有用功和额外功 【详解】AB．提水的目的是获取水，对水做的功为有用功，对桶做的功为额外功，故AB错误； C．捞桶的目的是获取桶，对桶做的功为有用功，故C正确； D．捞桶时附带的水不是做功目的，对水做的功为额外功，故D错误。 故选C。 6．（2026·广东广州·中考真题）某同学用甲球和乙球进行颠球训练。当两球离地高度相同时，两球的重力势能和动能大小比较如图，可知（     ） A．甲球质量更小 B．两球质量相等 C．甲球速度更小 D．两球速度相等 【答案】C 【难度】0.65 【知识点】动能的概念、影响动能的因素、重力势能的概念及影响因素 【详解】AB．已知两球离地高度相同，为定值，由图可知甲球重力势能大于乙球重力势能，则甲球质量大于乙球质量，故AB不符合题意； CD．由图可知甲、乙两球动能大小相等，又，动能相等时，质量越大，速度越小，因此甲球速度更小，故C符合题意，D不符合题意。 故选C。 7.如图甲所示，在粗糙程度均匀的水平地面上一个物体，受到如图甲所示方向不变的水平拉力的作用，其速度如图乙所示，则下列说法正确的是（     ） A．0~3s内拉力做功9J B．3~6s内拉力的功率逐渐变小 C．3~6s物体受到的摩擦力为9N D．9~12s内拉力做功18J 【答案】D 【难度】0.65 【知识点】影响滑动摩擦力大小的因素、功的计算和估算、P=Fv 【详解】由图乙可知9~12s内物体做匀速直线运动，速度为，由图甲可知此时，根据二力平衡，因压力和接触面粗糙程度不变，滑动摩擦力始终为。 A．0~3s内，物体静止，则，拉力做功，故A错误； B．3~6s内，当时，拉力的功率 当时，拉力的功率 功率逐渐变大，故B错误； C．滑动摩擦力只与压力、接触面粗糙程度有关，本题中两个条件都不变，因此物体运动时摩擦力大小恒定；则3~6s内物体运动，受滑动摩擦力，故C错误； D．9~12s内运动的时间 运动的距离 拉力做功，故D正确。 故选D。 8.（25-26九年级上·陕西西安·期中）北京时间10月11日10时20分，我国太原卫星发射中心在山东海阳附近海域使用引力一号遥二运载火箭，将搭载的吉林一号宽幅02B07星、数天宇星01-02试验星顺利送入预定轨道，飞行试验任务获得圆满成功。在运载火箭加速上升的过程中，关于所搭载的吉林一号宽幅02B07星，下列说法正确的是（     ） A．动能不变，重力势能增加 B．动能增加，重力势能不变 C．动能转化为重力势能，机械能不变 D．动能增加，重力势能增加，机械能增加 【答案】D 【难度】0.85 【知识点】辨析物体的机械能是否发生变化、物体运动过程中各种机械能的变化情况 【详解】AB．卫星随火箭加速上升，质量不变，速度增大，动能增加；高度增大，重力势能增加，故AB错误； C．动能和重力势能均增加，并非动能转化为重力势能，机械能增加，故C错误； D．动能增加，重力势能增加，机械能等于动能与重力势能之和，故机械能增加，D正确。 故选D。 9．（25-26九年级上·安徽亳州·期中）关于功、功率和机械效率，下列说法正确的是（     ） A．功率越大的机械，做功时间一定越短 B．功率不同的机械，做的功一定不相等 C．机械效率大的机械一定既省力又省功 D．机械做的额外功与总功之比越小，机械效率一定越大 【答案】D 【难度】0.7 【知识点】功和功率的区别和联系、影响机械效率大小的因素 【详解】A．由功率公式得，做功时间由功率和做功总量共同决定，仅功率大无法确定做功时间短，故A错误； B．由功的公式可知，功率不同的机械，只要功率与做功时间的乘积相等，做功就相等，故B错误； C．根据功的原理，使用任何机械都不省功，且机械效率高低与是否省力无必然联系，故C错误； D．机械效率，因此额外功与总功之比越小，机械效率越大，故D正确。 故选D。 10．（25-26九年级上·江苏常州·期中）如图所示，用相同的滑轮安装成甲、乙两个滑轮组，分别用其将A、B两个物体在相同时间内匀速提升相同的高度，若，不计绳重和摩擦。下列说法正确的是（     ） A．绳子自由端移动距离 B．两次做的总功 C．两次拉力做功的功率 D．两滑轮组的机械效率 【答案】D 【难度】0.65 【知识点】滑轮组承重绳子段数与绳端拉力、移动距离的关系、比较功率的大小、有用功和额外功、机械效率的大小比较 【详解】A．由图可知，，，，故 ，故A 错误； BCD．设物体重为，动滑轮重为，提升高度为，时间为，有用功；不计绳重和摩擦，额外功。 总功 故； 功率 故； 机械效率 故，故BC错误，D正确。 故选D。 11．如图所示，工人利用斜面将一个重600N的物体匀速拉到高处，沿斜面向上的拉力F=300N，拉动的距离s=5m，物体提升的高度h=2m。下面说法错误的是（　　） A．拉力做的功大小为1500J B．斜面的机械效率是80% C．物体受到的摩擦力为300N D．斜面的额外功是300J 【答案】C 【知识点】斜面模型及相关计算、有用功和额外功、功的计算和估算、斜面机械效率的计算 【详解】A．拉力做的功大小为，故A正确； B．物体克服重力做的功为有用功， 斜面的机械效率为 故B正确； C．斜面的额外功为物体受到的摩擦力为 故C错误； D．斜面的额外功为故D正确。 本题选择描述错误的，故选C。 12．（25-26九年级上·安徽亳州·期中）如图所示，重20N的物体A在水平拉力F的作用下，沿水平面以的速度匀速运动了5s，弹簧测力计的示数为5N（不计滑轮和绳子之间的摩擦），物体A受到地面的摩擦力为6N，则下列说法错误的是（     ） A．拉物体做的额外功为4J B．拉力做的功为5J C．拉力做功的功率为2W D．滑轮组的机械效率为60％ 【答案】B 【难度】0.65 【知识点】P=W/t、有用功和额外功、滑轮、滑轮组机械效率的计算 【详解】AB．物体移动距离 由图可知，绳子自由端移动距离 有用功 拉力做的总功 额外功 故A正确，B错误； C．拉力做功的功率 ，故C正确； D．滑轮组的机械效率 ，故D正确。 题目要求选错误的，故选B。 二、填空题（本题共9小题，每空1分，共29分） 13．将一个重为的物体沿斜面从底端匀速拉到顶端（如图所示）。已知斜面倾斜角度为，高为，斜面对物体的摩擦力为（物体的大小可忽略不计）。则在上述过程中，克服摩擦力做功___________，斜面对物体的支持力（未画出）做功___________，物体的机械能___________（选填“变大”“变小”“不变”）。 【答案】 0.4 0 变大 【难度】0.78 【知识点】力做功的必要因素、功的计算和估算、辨析物体的机械能是否发生变化 【详解】已知斜面倾斜角度为，高为，由数学知识可知，斜面的长度为 克服摩擦力做功为 因支持力方向与物体运动方向垂直，物体没有在支持力的方向上通过一定的距离，故斜面对物体的支持力做功为。 物体匀速运动，质量不变，速度不变，动能不变；高度变大，重力势能变大，机械能为动能与重力势能之和，故物体的机械能变大。 14．一架飞机在灾区上方水平匀速飞行，并不断向灾区空投救灾物资，则飞机在这个过程中动能_________，势能_________，机械能_________。（填“变大”或“变小”） 【答案】 变小 变小 变小 【难度】0.85 【知识点】动能的概念、影响动能的因素、重力势能的概念及影响因素、辨析物体的机械能是否发生变化、物体运动过程中各种机械能的变化情况 【详解】飞机水平匀速飞行时速度、高度均保持不变，因空投救灾物资故飞机总质量变小。由动能的影响因素可知，速度不变、质量减小，动能变小；由重力势能的影响因素可知，高度不变、质量减小，重力势能变小；因机械能为动能与势能的总和，故机械能变小。 15．为了增强体质，小华定期进行跳绳训练。在一次训练中，小华跳绳时所穿运动鞋的总质量为0.2kg，平均1min跳绳120次。若每次跳绳时运动鞋离开地面的上升高度均为0.06m，则每跳一次绳他对运动鞋做的功为______J，他此次训练中跳绳时对运动鞋做功的平均功率为______W。（g取10N/kg） 【答案】 0.12 0.24 【详解】由重力公式，得运动鞋的重力 跳绳时对运动鞋做的功为克服其重力做的功，由功的公式，得每跳一次绳他对运动鞋做的功 1分钟跳绳120次，1分钟内做的总功为 根据平均功率公式得，跳绳时对运动鞋做功的平均功率 16．图甲中拉力F平行于斜面，在10s内将重物从底端匀速拉到顶端。该过程中，克服重力及斜面摩擦力做功分布如图乙，斜面的机械效率为___________，有用功为___________J，拉力的功率为___________W。 【答案】 72% 360 50 【知识点】机械效率的定义、有用功和额外功、P=W/t 【详解】[1]机械效率是有用功与总功的比值，有用功是克服重力做的功，由图乙知，克服重力做功占总功的72%，所以斜面的机械效率。 [2]由图乙知，克服摩擦力做功，且克服摩擦力做功占总功的比例为,设总功为，则，则 有用功 [3]拉力做的功为总功，时间。则拉力的功率 17．2026年，我国成功发射新型运载火箭。火箭加速升空过程中，火箭的动能___________，重力势能___________；（以上两空均选填“变大”“变小”或“不变”）以火箭为参照物，地面上的发射塔是___________的。 【答案】 变大 变大 运动 【难度】0.92 【知识点】动能的概念、影响动能的因素、重力势能的概念及影响因素、不同参照物下描述运动 【详解】火箭加速升空时质量不变，速度增大，由动能的影响因素可知动能变大；升空过程高度增大，由重力势能的影响因素可知重力势能变大；以火箭为参照物，发射塔相对于火箭的位置发生变化，故发射塔是运动的。 18．如图所示，物体A重100N，利用图示滑轮组，在水平拉力F=30N的作用下，物体以0.2m/s的速度沿水平地面匀速直线运动了10s，若滑轮组的机械效率为60%，则拉力做功的功率为_________W，物体A所受摩擦力为_______N，该滑轮组的额外功为__________J。 【答案】 18 54 72 【知识点】有用功和额外功、滑轮组承重绳子段数与绳端拉力、移动距离的关系、P=W/t、滑轮、滑轮组机械效率的计算 【详解】根据得物体移动的距离 由图知，滑轮组有效绳子段数，则绳子自由端移动的距离 拉力做总功 则拉力做功的功率为 有用功 物体与地面之间的摩擦力 额外功 19.（25-26九年级上·江苏宿迁·期末）如图所示是荡秋千的简化模型，摆球从A点由静止释放，到达D点后返回，B、C两点等高，球在B的动能_________（大于/小于/等于）球在C点的动能，从O到D的过程中，动能在_________（增大/减小/不变），此现象说明_________。 【答案】 大于 减小 动能和重力势能可以相互转化，且在转化过程中机械能会有损耗 【难度】0.85 【知识点】动能的概念、影响动能的因素、辨析物体的机械能是否发生变化、物体运动过程中各种机械能的变化情况、单摆和滚摆运动时的能量变化情况 【详解】[1]因为B、C两点等高，所以摆球在B、C两点的重力势能相等。又因为摆球在摆动过程中要克服空气阻力做功，机械能逐渐减小，从B点到C点的过程中机械能有损失，所以球在B点的机械能大于在C点的机械能，那么球在B点的动能大于球在C点的动能。 [2]从O到D的过程中，摆球的质量不变，速度不断减小，根据动能的影响因素（质量和速度，质量不变时，速度越小，动能越小），可知动能减小。 [3]由于摆球在摆动过程中要克服空气阻力做功，机械能转化为内能，机械能不断减少，所以此现象说明动能和重力势能可以相互转化，且在转化过程中机械能会有损耗。 20．（2025·广东茂名·二模）如图（a）所示，使用滑轮提升重力为10牛的物体A，物体A运动的s-t图像如图（b）所示。由图像可知物体A上升时的速度为________米/秒；在此过程中，物体A的动能________（选填“增大”、“不变”或“减小”）；若不计摩擦和滑轮重力，力F的功率为________W。 【答案】 0.2 不变 2 【难度】0.65 【知识点】根据s-t图像计算平均速度的大小、滑轮组承重绳子段数与绳端拉力、移动距离的关系、P=Fv、动能的概念、影响动能的因素 【详解】[1]物体上升过程中的s-t图像如图（b），则8s内物体A上升的高度为1.6m，则物体A上升速度为 [2]由图（b）可知，物体A上升的高度与时间成正比，则物体A是匀速上升，速度不变，质量不变，则物体A的动能不变。 [3]由图（a）图可知，滑轮是动滑轮，本质是动力臂为阻力臂两倍的省力杠杆，若不计摩擦和滑轮重力，能省一半力，则拉力 拉力的速度 根据 得到拉力F的功率 21.如图所示，某人用动滑轮将重180N的木箱在5s内沿竖直方向匀速提升2m，所用拉力为100N，不计绳重和摩擦。动滑轮做的有用功是 J，拉力的功率为 W动滑轮的机械效率为 ，若用此装置沿竖直方向匀速提升360N重物，拉力为 N。 【知识点】动滑轮绳端拉力及移动距离的计算、机械效率的简单计算、P=W/t、滑轮、滑轮组机械效率的计算 【详解】A．滑轮承担物重的绳子段数，不计绳重和摩擦，有用功是克服物体重力做的功，为； B．拉力移动距离 拉力做的总功 拉力功率； C．动滑轮机械效率； D．不计绳重和摩擦，根据可知动滑轮重力 提升360N重物时，拉力。 22.（26-27九年级上·吉林长春·阶段检测）神舟二十号返回舱遭太空碎片撞击，飞船舷窗出现裂纹，神舟二十二号的“紧急救援”彰显了我国航天技术的硬核实力。 (1)太空碎片由于速度很大，具有很大的_______能。 (2)为处理裂纹，携带处置装置的神舟二十二号发射升空，在加速升空的过程中。该装置的机械能__________（选填“增大”、“减小”或“不变”）。 【答案】(1)动 (2) 增大 【难度】0.92 【知识点】惯性的大小与哪些因素有关、动能的概念、影响动能的因素、辨析物体的机械能是否发生变化 【详解】（1）由动能的影响因素可知，物体质量一定时速度越大动能越大，太空碎片速度很大，故具有很大的动能。 （2）因惯性大小仅与物体质量有关，装置加速升空过程中质量不变，故惯性不变。装置加速升空时，质量不变，速度增大则动能增大，高度升高则重力势能增大；机械能为动能与重力势能之和，故机械能增大。 三．画图题（本题共3小题，共6分） 23.（25-26九年级上·广东东莞·阶段检测） (1)木块在F拉力下，向右匀速直线运动，请画出地面对木块的摩擦力。 (2)在图中，一个站在地面上的工人利用滑轮组将重物G提升起来，请画出滑轮组的绕线。 (3)在排球比赛中，小明把排球竖直向上抛出，画出排球在空中运动过程中动能随时间t变化的图像。 【答案】(1) (2) (3) 【难度】0.77 【知识点】力的示意图、滑动摩擦力的方向、滑轮组的连线问题、动能的概念、影响动能的因素 【详解】（1）木块向右做匀速直线运动，处于平衡状态，木块在水平方向受到的摩擦力和拉力是一对平衡力，摩擦力大小等于拉力的大小，方向与拉力方向相反，即水平向左；所以，过木块的重心沿水平向左的方向画一条带箭头的线段，用符号f表示，即为摩擦力的示意图。 （2）绳子自由端在人手中，依次向上绕过定滑轮，再向下绕过动滑轮，最终固定在定滑轮挂钩上。 （3）排球竖直上升过程中速度越来越小，动能越来越小，当上升到最高点时，速度为0，动能为0，下落过程中速度越来越大，动能越来越大，因排球离手时距离地面有一定的高度，所以排球下落后动能大于初始动能。 四．实验题（本题共4小题，共22分） 24．（8分）（25-26九年级上·江西·期中）在码头，小华看到工人利用斜面把货物推到车上，联想到上物理课时老师讲过的知识，小华想探究斜面的机械效率可能与哪些因素有关？小华提出了以下的猜想： A、斜面的机械效率可能与物体的重力有关。 B、斜面的机械效率可能与斜面的倾斜程度有关。 小华同学为了证实自己的猜想是否正确，于是他用同一块木板组成如图所示的装置进行了实验探究，记录的实验数据如下表： 实验次数 斜面倾角θ 物块重量G/N 斜面高度h/m 沿斜面拉力F/N 斜面长S/m 有用功 总功 斜面的机械效率 1 30° 5.0 0.6 4.2 1.2 3.0 5.0 2 30° 3.0 0.6 2.5 1.2 1.8 60% 3 45° 3.0 0.8 2.8 1.2 2.4 3.4 71% (1)在实验操作过程中，应沿斜面向上________________拉动木块；实验时要使木板的倾斜角变大，应该把木板下面的木块向________________移动（填“左”或“右”） (2)根据表格中数据，第1次实验斜面的机械效率为______________%，第2次实验中总功为______________J. (3)此实验主要用到的研究方法是____________________________。 (4)通过对比实验1、2数据，可验证小华的猜想__________（填写字母）；通过对比实验2、3数据，可以得出的探究结论是：__________________________________________。 （5）若将物块换成等质量的有轮小车做实验，则该装置的机械效率将 。  （选填“变大”“变小”或“不变” ） 【答案】(1) 匀速 左 (2) 60 3 (3)控制变量法 (4) A 在其它条件相同时，斜面的倾斜程度越大，斜面的机械效率越高 【难度】0.76 【知识点】机械效率的简单计算、测量斜面的机械效率、控制变量法 【详解】（1）沿斜面拉动木块时，只有保持匀速拉动，木块处于平衡状态，拉力大小才等于弹簧测力计的示数，测量结果准确； 木板下面的木块向左移动时，木板的倾角变大。 （2）第1次实验斜面的机械效率 第2次实验中总功 （3）在验证机械效率与物体重力的关系时，保证木板的倾斜角等其它条件不变，只改变物体的重力；在验证机械效率与木板倾角的关系时，保证物体的重力等其它条件不变，只改变木板的倾斜角，所以用到的是控制变量法。 （4）对比实验1、2数据，斜面倾斜程度相同，物块重力不同，斜面的机械效率相同，可验证小华的猜想A； 对比实验2、3数据，斜面倾斜程度不同，物块重力相同，斜面的机械效率不同，可以得出的结论是：在其它条件相同时，斜面的倾斜程度越大，斜面的机械效率越高。 （5）若将物块换成等质量的有轮小车做实验，以滚动代替滑动，摩擦力减小，则额外功减小，斜面机械效率将变大。 25．（5分）（25-26九年级上·广东肇庆·期中）在“测滑轮组机械效率”的实验中，用同一滑轮组进行了两次实验，实验数据如下： 实验次数 钩码重G/N 钩码上升的高度h/cm 弹簧测力计的示数F/N 弹簧测力计移动的距离s/cm 1 2 10 1.5 20 2 5 5 3.0 10 (1)实验中除了铁架台、弹簧测力计、细线、钩码和滑轮组外，还需要的器材是________； (2)第一次实验测得滑轮组的有用功是________J，总功是________J，机械效率为________；第二次实验时滑轮组的机械效率________（选填“大于”、“小于”或“等于”）第一次实验时的机械效率。 【答案】(1)刻度尺 (2) 0.2 0.3 66.7% 大于 【难度】0.73 【知识点】有用功和额外功、测量滑轮组的机械效率 【详解】（1）滑轮组的机械效率是有用功与总功的比值，有用功为，总功为，故需要弹簧测力计测量拉力的大小、钩码所受的重力，还需要刻度尺测量重物提升的高度，绳子自由端移动的距离。 （2）第一次实验的有用功是 第一次实验的总功为 第一次实验时滑轮组的机械效率为 第二次实验时滑轮组的机械效率为 故第二次实验时滑轮组的机械效率大于第一次实验时滑轮组的机械效率。 26．（5分）（25-26九年级上·广东肇庆·期中）小红猜想动能的大小可能与物体质量和运动速度有关，于是设计了如图甲、乙所示的实验，探究动能的大小与哪些因素有关。 ①让质量相同的两个小球沿同一光滑斜面分别从A处和B处开始向下运动，然后与放在水平面上的纸盒相碰，纸盒在水平面上移动一段距离后静止，如图甲所示。 ②让不同质量的两个小球沿同一光滑斜面分别从B处开始向下运动，然后与放在水平面上的纸盒相碰，纸盒在水平面上移动一段距离后静止，如图乙所示。 上述甲、乙两组实验中： (1)乙图中让不同质量的两个小球从同一高度滚下的目的是两球到达水平面时，具有相同的________。 (2)选用图甲可以探究动能与________的关系，理由是：两球________相等。 (3)选用图乙可以探究动能与________的关系。 (4)物理研究方法有许多，如等效替代法、类比法、对比法、控制变量法；本实验中运用了两种研究方法，一是________法；二是转换法，就是用纸盒移动的距离长短来表示小球动能的大小。 【答案】(1)速度 (2) 速度 质量 (3)质量 (4)控制变量 【难度】0.91 【知识点】探究影响动能因素的实验装置及作用、探究动能大小与速度的关系、探究动能大小与质量的关系、控制变量法 【详解】（1）本实验中，小球从斜面下滑到水平面的速度与其所处的高度有关。图乙中两个质量不同的小球从斜面同一高度由静止释放，目的是控制小球下滑到水平面时的速度相同。 （2）图甲两个小球质量相同，从斜面不同高度释放，到达水平面的速度不同，所以探究动能和速度的关系。 （3）图乙中两个小球从斜面同一高度滚下，到达水平面的速度相同，小球质量不同，因此是探究动能大小与质量的关系。 （4）动能和质量、速度两个因素有关，研究其中一个因素时，控制另一个因素不变，这个方法是控制变量法； 同时用纸盒移动距离反映小球动能大小，是转换法。 27．（4分，第2空2分）（2025·天津蓟州·二模）沈仔细同学在研究“影响重力势能大小的因素”时，提出了如下猜想： 猜想一：重力势能的大小可能与物体的质量有关； 猜想二：重力势能的大小可能与物体所在的高度有关； 猜想三：重力势能的大小可能与物体的体积有关。 他为了验证猜想，准备了如下实验器材：花泥（易产生塑性形变）若干块，体积相同、质量为m的小球3个和质量为2m、3m的小球各一个；体积不同的小球3个，将它们分别从不同位置由静止释放，小球陷入花泥里的深度情况如图所示；请你完成下列内容。 (1)本实验中，小球的重力势能大小是通过观察______来反映的； (2)分析A、B、C球的实验现象，可得出结论：______； (3)为了验证猜想三，G、H球的质量分别为______。 【答案】(1)小球陷入花泥的深度 (2)当下落高度一定时，物体的质量越大，重力势能越大。 (3)2m，2m 【难度】0.65 【知识点】探究影响物体重力势能因素的实验装置及作用 【详解】（1）本实验中，小球的重力势能大小是通过小球陷入花泥的深度来反映的，这是转换法的应用。 （2）比较A、B、C三球，下落高度和运动路径相同，小球的质量越大，小球陷入花泥的深度越大，由此可得出结论：当下落高度一定时，物体的质量越大，重力势能越大。 （3）研究物体重力势能与物体体积的关系时，需要F、G、H三个球体积不同，保持物体质量和下落高度不变，所以F球、G球和H球的质量相同都应该为2m。 四、计算题（本题共2小题，其中，28题6分29题8分，共14分） 28．如图甲所示，水平地面上有一正方体木块．小林用水平推力F把木块向前推动，此过程中，推力F和木块前进的速度v随时间t的变化情况分别如图乙、丙所示。（g取）求： （1）木块在内运动的距离。 （2）整个过程中推力F做的功。 （3）木块在内，克服摩擦力做功的功率。 【答案】（1）2m；（2）700J；（3）200W 【难度】0.65 【知识点】功的计算和估算、P=W/t、P=Fv 【详解】解：（1）由题意可得，木块在3s~5s内做匀速运动，且 则运动的距离为 （2）由图丙可知，内木块静止，所以此时间段内推力不做功，由图乙、丙可知，内木块受到推力作用，做加速运动，此时推力为 运动的距离为 此时间段内推力做的功 由图乙可知，内木块受到的推力为 此时间段内推力做的功 由图乙、丙可知，内木块虽做减速运动，但推力为0，所以此时间段内推力不做功则整个过程中推力F做的功 （3）木块在内做匀速直线运动，对木块进行分析，推力和摩擦力是一对平衡力，所以摩擦力为 克服摩擦力做功的功率 答：（1）运动距离为2m； （2）推力所做的功为700J； （3）功率为200W。 29.（26-27九年级上·黑龙江大庆·开学考试）如图所示，某人用滑轮组将重为800N的货物在10s内匀速提升了2m，所用拉力F为500N。不计绳重和摩擦，g取10N/kg。求： (1)拉力F做的有用功； (2)拉力F做功的功率； (3)滑轮组的机械效率； (4)若用此滑轮组匀速提升重为1200N的货物，所需拉力是多少？ 【答案】(1)1600J (2)200W (3)80% (4)700N 【难度】0.65 【知识点】滑轮组承重绳子段数与绳端拉力、移动距离的关系、P=W/t、有用功和额外功、滑轮、滑轮组机械效率的计算 【详解】（1）拉力F做的有用功为 （2）滑轮组的绳子承重股数为，绳子自由端移动的距离 拉力做的总功 拉力F做功的功率 （3）滑轮组的机械效率 （4）不计绳重和摩擦时，拉力满足，则动滑轮重力 若用此滑轮组匀速提升重为1200N的货物，所需拉力是 五、综合题 30.（5分）（25-26九年级上·广东肇庆·期中）小王是一个爱思考问题的学生，他看到一小区正在建造的楼房地基上有起重机在不停地吊起地面上的建筑材料，于是他查阅了起重机资料，下面是其中某一款塔式起重机简易示意图（如图甲），小王知道了塔式起重机主要用于房屋建筑中材料的输送及建筑构件的安装（动滑轮重、绳重及摩擦不计，g取）。 (1)如图甲所示，为保持平衡，起重臂的长度越长的塔式起重机，配备的平衡重的质量应该越______（选填“大”或“小”）；图乙为起重机钢丝绳穿绳简化示意图，滑轮a是__________（选填“动滑轮”或“定滑轮”）； (2)如图乙所示，钢丝绳能承受的最大拉力为，若不考虑绳重、摩擦及动滑轮重，则能吊起货物的重力不能超过__________N； (3)换用如图丙所示滑轮组，在需要考虑动滑轮重力的情形下，用5000N拉力F将重为8000N的物体匀速在5s时间内提升了2m，则该过程中拉力F所做功率为__________W，该滑轮组的机械效率为__________。 【答案】(1) 大 定滑轮 (2) (3) 【难度】0.73 【知识点】滑轮、滑轮组机械效率的计算 【详解】（1）由杠杆平衡条件可知，平衡臂长度和货物重力不变时，起重臂越长，平衡重的重力越大，故质量越大； 滑轮a的轴固定不动，是定滑轮。 （2）图乙中承担物重的绳子段数 不计动滑轮重、绳重及摩擦，则能吊起货物的重力不能超过 （3）图丙中承担物重的绳子段数 绳子自由端移动距离 拉力做的总功 拉力的功率 有用功 滑轮组的机械效率 19 / 21 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $