【暑假衔接】人教版初中物理九年级（八升九）专题5 功和机械能-专题训练

这是一份【暑假衔接】人教版初中物理九年级（八升九）专题5 功和机械能-专题训练，共11页。试卷主要包含了选择题，实验探究，综合应用等内容，欢迎下载使用。


一、选择题(本大题共10个小题,每小题3分,共30分。在每小题给出的四个选项中,只有一项符合题目要求,请选出并将其答案写在题后括号里)
1.下列关于能量的说法正确的是( )
A.做功的物体具有能量,不做功的物体没有能量B.做功多的物体能量就多,做功少的物体能量就少
C.能够做功的物体具有能量,但不一定就做功D.能量多的物体所做的功一定就多
2.如图所示四种情景中,人对物体做了功的是( )
3.班级举行爬楼比赛,小明和小华同时出发,结果又同时从一楼爬到四楼,若比较谁的功率大,还需要知道的是( )
A.上升的高度B.爬楼时间C.两人身高D.两人体重
4.空中沿水平方向匀速飞行的一架飞机,正在向灾区空投救灾物资,在空投的过程中,飞机的动能和重力势能的变化情况是( )
A.动能、重力势能都增大B.动能、重力势能都减小
C.动能减小、重力势能增大D.动能增大、重力势能减小
5.如图所示,细线上端固定,下端拉着小球在竖直平面内摆动,A、B是球摆动过程中的最高点,C是最低点,不计空气阻力。则( )
A.球在C点时速度最大B.从A到C,球的势能增加
C.从C到B,球的动能增加D.从A到C点,球的重力对球不做功
6.如图所示,在电梯里,一名背书包的学生在随着电梯匀速上升的过程中,以下说法正确的是( )
A.学生的动能转化成重力势能B.学生的运动状态发生了变化
C.学生对书包做了功D.学生所受到的重力和她对电梯的压力是一对平衡力
7.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.w18.如图甲所示,放在水平地面上的物体,受到方向不变的水平拉力F的作用,其F－t和v－t图象分别如图乙、丙所示,下列说法正确的是( )
A.当t＝2s时,物体处于静止状态,摩擦力是0B.当t＝3s时,物体受到的摩擦力是7N
C.4～6s内,拉力F做的功是20JD.2～4s内,物体的机械能保持不变
9.对于如图中所示的四幅图,下列说法错误的是( )
A.甲图中试管内的水蒸气推动塞子冲出去时,塞子的机械能增大
B.乙图中运动员投掷铅球时,铅球在最高点c点时动能不为零
C.丙图中小朋友匀速下滑时,重力势能转化为动能
D.丁图中人“蹦极”从O点下落到最低点C点的过程中,动能先增大后减小
10.近年来,中国的科技成就让世界瞩目:“龙号”深潜器、国产航母、中国高铁、、国产大飞机、“神舟”载人飞船、“嫦娥”探月工程、“天宫”空间站……从深海到蓝天再到太空,文化自信的中国正在全面发展。下列说法正确的是( )
A.高铁因为速度快,所以惯性大
B.深潜器在海面下加速下潜时,受到的浮力及海水的压强都增大
C.国产大飞机是利用浮力升空的,升空时其重力势能增大
D.绕月飞行的“嫦娥”卫星如果不受任何外力作用,将会做匀速直线运动
二、实验探究(本大题共4个小题,11小题4分,12小题7分,13小题4分,14小题6分,共21分)
11.小明利用一个弹珠,三根材料和厚度相同、长宽不同的橡皮条,探究“橡皮条的弹性势能与长度、宽度的关系”。他将橡皮条依次固定在弹弓上,如图所示。在弹性范围内,拉伸相同的伸长量,将弹珠在同一位置沿水平方向弹射出去,测得弹射的水平距离,数据如下表。
请回答以下问题:
(1)实验中,是通过比较________来间接反映橡皮条的弹性势能大小的。
(2)比较第1次和第2次实验可知,拉伸相同的伸长量,橡皮条的弹性势能与橡皮条的________有关。
(3)比较第1次和第3次实验可知,拉伸相同的伸长量,橡皮条的弹性势能还与橡皮条的________有关。
(4)同种材料、相同厚度的橡皮条,拉伸相同的伸长量,弹性势能最大的橡皮条是________
A.窄而长的B.宽而长的C.窄而短的D.宽而短的
12.如图所示,是研究“物体动能的大小与哪些因素有关”的实验装置,实验中让同一钢球从斜面上不同的高度由静止滚下碰到同一木块上。请回答以下问题:
(1)设计实验的目的是研究________(选填“钢球”或“木块”)动能的大小与________的关系。
(2)本实验中研究的是________的动能。
A.钢球在斜面上时B.钢球撞击木块时C.钢球撞击木块后D.木块
(3)实验是通过观察________,说明钢球对木块做功的多少,从而得出结论的。
(4)若水平面为光滑的,该实验还能得出结论吗？________________,理由是:________________________
________________________________________________________。
(5)小明同学在实验时,木块被撞出了水平木板的右端而掉到了地上。对这一现象,请你给小明一条合理的建议:________________________________________________________________。
13.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处静止下落,C球从距沙表面高2H处静止下落,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两球陷沙深度均为h3,且h1(1)本实验中,铅球的重力势能大小是通过________________来反映的；
(2)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________(选填“有关”或“无关”)；
(3)小球在下落过程陷入沙面之前,将重力势能转化为________能；
(4)通过本实验可以知道:物体的重力势能与________有关。
14.学校新购了一箱物理器材,小明同学将它从一楼搬到三楼,他想测定这个过程中,对箱子做功的功率。
(1)(实验仪器)卷尺、________、________。
(2)(实验步骤)小明同学设计的测量步骤如下,其中多余的是________
A.测出箱子的质量mB.测出楼梯的总长度L
C.测出一楼到三楼的竖直高度hD.测出上楼所用的时间t
E.算出搬运箱子的功率P
(3)请你帮他设计一个记录实验数据的表格。
三、综合应用(本大题共9个小题,15、16、7小题各2分,18小题3分,19、20小题各2分,21小题8分,22、23小题各4分,共29分)
15.在《月球漫游记》这部科幻小说中有这样的描写:宇航员开着月球车行驶在月球上,观察到有气球浮在空中。请你从物理学的角度,指出上述描写中不可能发生的事件是________,判断依据是___________________
________________________________。
16.游乐园的小朋友从滑梯上匀速下滑过程中,动能________(选填“增大”“减小”或“不变”),此时小朋友的机械能________。
17.高空抛物现象被称为“悬在城市上空的痛”。据报道:一个30g的鸡蛋从18楼抛下来就可以砸破行人的头骨,从25楼抛下可使人当场死亡。由此可知,鸡蛋的重力势能与________有关,下落过程是将重力势能转化为________。
18.如图所示,单摆在竖直平面内左右摆动,皮球落到地面后会发生反弹。单摆左右摆动和皮球上下反弹的过程中,你将会看到它们上升的最大高度逐渐降低。这两个实验可以说明的同一个物理问题是:________________；单摆从B摆到C的过程中,________能增加；皮球在等高的E、F两点的动能,E点的动能________(选填“大于”“小于”或“等于”)F点的动能。
19.甲、乙两台机器的功率之比为3:2,它们做同样多的功所需的时间之比为________；在相同的时间内,甲、乙两台机器所做功之比为________。
20.作图题:如图所示,小车重150N,在A点受到大小为20N的水平向右的拉力,请作出小车受到的拉力的示意图。
21.请你阅读下面的短文,回答问题:
“冰上火箭”——雪车
雪车也称“有舵雪橇”,是一种集体乘坐可操纵方向的雪橇在冰道上滑行的运动项目,属于滑行竞速类项目。雪车的平均时速在100公里左右,最高可达160公里,有“冰上火箭”之称。完整技术由推车启动、加速、跳蹬入车、赛道滑行、刹车减速5个环节组成。该运动项目起源于瑞士,从第一届冬奥运动员手推雪车奔跑就被列入比赛项目,雪车分男子四人座、双人座、女子单人、双人座共四个比赛项目,其中女子单人为北京冬奥会新增小项。出发信号发出60秒之内,运动员可以手推雪车奔跑启动获得初始速度,推行距离约为50米。之后逐一跳入车体中并快速收起把手,呈坐姿滑行。运动员是在有一定落差的赛道比赛,具备合理的体重以及出色的启动速度是取胜的重要因素。我们可以把比赛赛道看成一个斜坡,假设滑动摩擦系数、空气阻力系数相等且推车速度相同,通过对雪车模型的受力分析可知体重较大的运动员在滑行时的加速度更大,受空气阻力影响小,在相同的滑行距离中速度变化率大,所用时间短。运动员体重不足者为确保在滑行时达到更高的速度,通常会被迫改变雪车原厂设计增加配重,但这意味着运动员需在推车启动时推更重的车,不仅影响启动时间还会产生新的问题,如在车辆前部增加配重会增大雪车与冰面的摩擦力；若在雪车后部增加配重会导致车辆重心移后,从而造成转向困难。故运动员最好的选择是通过增加肌肉重量的方式增加体重,可以提升在滑行时的速度。
(1)雪车运动员用力推车获得初始的启动速度,表明力可以改变物体的________；
(2)雪车在加速下滑的过程中,动能________,重力势能________；
(3)到达终点时雪车仍要继续向前运动,这是因为雪车具有________；
(4)在滑动摩擦系数、空气阻力系数相等且推车速度相同时,体重较大的运动员在滑行时的加速度更大,受空气阻力影响小,在相同的滑行距离中速度变化率________(选填“大”或“小”),所用时间________(选填“长”或“短”)；
(5)在雪车的前部增加配重会________(选填“增大”或“减小”)雪车与冰面的摩擦力。
22.简答题:如图所示的行为不但违反交通法规,而且极其危险。请你根据所学的物理知识,选一个方面说明不应该这样做的原因。
________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________。
温馨提示:23小题,解题过程要有必要的文字说明、计算公式和演算步骤,只写最后结果不得分。
23.爸爸给小明买了一部电动平衡车。小明从家骑该电动平衡车以12km/h的速度匀速行驶,用15min到达了新华广场。小明的质量为40kg,求:
(1)小明在新华广场水平路面上骑行时,对地面的压强是多少？
(2)若骑行平衡车时所受阻力为人和车总重的0.1倍,则小明在新华广场中以最高速度骑行时,平衡车动力的功率是多少？(g取10N/kg)
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【参考答案与解析】
1.C
[解析]A.做功的物体具有能量,不做功的物体不一定不具有能量,高山上的石头静止,不做功但具有重力势能,故A错误；BC.能够做功说明具有能量,具有的能量多不一定都做功,故B错误、C正确；D.物体具有能量大,它可能没做功,例如静止在高处的石块可以做功,但还未做功,故D错误。故选C
2.C
[解析]A.人对桶的力与桶移动的方向垂直,则不做功,故A不符合题意；B.“搬而未起”说明有力无距离,则不做功,故B不符合题意；C.“翘起石头”有力有距离,且力与距离不垂直,则克服石头的重力做功,故C符合题意；D.“推而不动”说明有力无距离,则不做功,故D不符合题意。故选C
3.D
[解析]由于它们爬的楼层高度相同,根据P= eq \f(W,t) ＝ eq \f(Fs,t) ＝ eq \f(Gh,t) ＝ eq \f(mgh,t) 可知,若比较他们功率的大小,还需知道它们的体重。故A、B、C不符合题意,D符合题意。故选D
4.B
[解析]飞机空投救灾物资时,速度不变,质量减小,动能减小；飞机的高度不变,质量减小,重力势能减小,故选B。
5.A
[解析]A.不计空气阻力球在运动过程中只有重力做功,根据机械能守恒,球在C点时重力势能最小,则球在C点时动能最大即速度最大,故A符合题意；B.从A到C,球的高度减小势能减小,速度增加动能增加,故B不符合题意；C.从C到B,球的高度增加,势能增加,速度减小,动能减小,故C不符合题意；D.从A到C点,球的高度减小,球沿重力方向产生位移,球的重力对球做功,故D不符合题意。故选A
6.C
[解析]学生在随着电梯匀速上升的过程中,质量不变,速度不变,动能不变。同时高度增加,重力势能增加,所以一定不是动能和重力势能的转化,故A错误；据题意可知,此时学生随着电梯做匀速直线运动,且运动的方向没有改变,所以人的运动状态没有改变,故B错误；学生随着电梯向上做匀速直线运动,所以学生对书包有向上的力,且沿力的方向运动了一段距离,所以学生对书包做了功,故C正确；学生所受到的重力和她对电梯的压力的方向是相同的,所以这两个力一定不是平衡力,故D错误。
7.C
[解析]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= eq \f(W,t) 可知,P1>P2。所以A、B、D错误,C正确。
8.C
[解析]A.由图乙可知,当t＝2s时,物体处于静止状态,摩擦力等于拉力的大小为3N,故A错；B.当t＝3s时,物体受到的拉力的大小为7N,此时物体受力不平衡,物体受到摩擦力等于5N,故B错；C.4～6s内,拉力的大小为5N,物体通过的距离为4m,拉力F做的功是20J,故C正确；D.2～4s内,物体的速度是不断变大的,机械能增加,故D错。此题应选C
9.C
[解析]A.甲图中试管内的水蒸气推动塞子冲出时,水蒸气对塞子做功,水蒸气的内能减少,温度降低,故A正确,不符合题意；B.乙图中运动员投掷铅球时,铅球在最高点C点时,在水平方向上有一定的速度,此时动能不为0,故B正确,不符合题意；C.丙图中小朋友匀速下滑时,速度不变,动能不变,高度减小,重力势能减小,重力势能没有转化为动能,故C错误,符合题意；D.游戏者从跳台到A的过程中,高度减小、速度增大,重力势能减小,动能增大；从A点到C点的过程中(如下图),AB段人的重力大于弹性绳的向上拉力,游戏者做加速运动,动能增大；BC段人的重力小于弹性绳的向上拉力,游戏者做减速运动,动能减小,最低点时动能为零；所以,整个过程中,游戏者的动能先增大后减小,故D正确,不符合题意。故选C
10.D
[解析]惯性的大小只与质量有关,与速度大小无关；深潜器在海面下加速下潜的过程中,所处的深度h增大,排开海水的体积V排不变,因为p=ρgh、F浮＝ρ液gV排,海水的密度不变,所以它受到的压强变大,受到的浮力不变；国产大飞机是利用升力升空的,不是利用浮力,升空时质量不变,高度变大,重力势能变大；物体不受力时会保持静止状态或匀速直线运动状态,绕月飞行的“嫦娥”卫星是运动的,如果不受任何外力作用,它将做匀速直线运动。
11.
(1)弹珠被弹射的水平距离
(2)长度
(3)宽度
(4)D
[解析]
(1)橡皮条弹性势能的大小是通过弹珠射出的距离来表示,射出得越远,橡皮条的弹性势能越大。
(2)比较第1次和第2次实验可知,拉伸相同的伸长量。橡皮条宽度相同,长度不同,弹珠射出的距离不同,故橡皮条的弹性势能与橡皮条的长度有关。
(3)比较第1次和第3次实验可知,拉伸相同的伸长量,橡皮长度相同,宽度不同,弹珠射出的距离不同,故橡皮条的弹性势能与橡皮条的宽度有关。
(4)由以上可知,橡皮条弹性势能的大小与其宽度、长度有关；在拉伸相同的伸长量时,宽度越宽,弹性势能越大,长度越短,弹性势能越大,故弹性势能最大的橡皮条是宽而短的,D正确。
12.
(1)钢球 速度
(2)B
(3)木块被推动距离远近
(4)不能 木块将做匀速直线运动,不能判断做功多少
(5)钢球放低点或者增加桌面粗糙程度
[解析]
(4)实验中,若水平面为光滑的,木块不受摩擦力,由牛顿第一定律可知物体将一直运动下去停不下来,木块通过的距离无法确定,钢球做功的多少也无法确定。所以小球动能的大小就无法比较。
(5)木块被撞出了水平木板的右端而掉到了地上,说明钢球撞击木块时的动能太大,可以减小钢球的质量或速度,把钢球放在斜面较低点滚下,也可以增大木块的质量,换用同样更长的同材质的木板,合理就行。
13.
(1)球陷入沙子的深度
(2)无关
(3)
(4)物体的质量和所处的高度
14.
(1)秒表 磅秤
(2)B
15.气球浮在空中 月球上是真空,没有空气,气球不能浮在空中
16.不变 减小
[解析]匀速下滑,速度不变,所以动能不变；臀部有灼热感是通过摩擦做功,把机械能变为内能。
17.高度 动能
[解析]根据鸡蛋从18楼抛下来就可以砸破行人的头骨,从25楼抛下可使人当场死亡,可知高度越高,造成的后果越严重,说明高度越高鸡蛋具有的重力势能就越大,从而得出重力势能与高度有关；鸡蛋下落过程中,质量不变,高度减小,因此重力势能减小,同时速度增大,因此动能增加,增加的动能是由重力势能转化来的,即鸡蛋下落过程是将重力势能转化为动能。
18.动能和势能可以相互转化 重力势 大于
[解析]
(1)可以观察到,物体向下运动时,高度下降,速度增大,是重力势能转化为动能,从下向上运动时,高度上升,速度减小,是动能转化为重力势能,这两个实验说明的同一个物理问题是动能和势能可以相互转化。
(2)单摆从B摆到C的过程中,高度增加,质量不变,所以重力势能增加。
(3)皮球在等高的E、F两点,E处速度比F处速度大,所以E点的动能大于F点的动能。
19.2:3 3:2
[解析]甲乙两台机器做功相等,故W甲:W乙＝1:1,根据公式P= eq \f(W,t) 可得:t甲∶t乙＝ eq \f(W甲,P甲) ∶ eq \f(W乙,P乙) ＝ eq \f(1,3) : eq \f(1,2) ＝2:3；在相同的时间内,t甲∶t乙＝1:1；根据公式P= eq \f(W,t) 可得:W甲:W乙＝P甲t甲∶P乙t乙＝(3×1):(2×1)＝3:2
20.
21.
(1)运动状态
(2)增大 减小
(3)惯性
(4)大 短
(5)增大
[解析]
(4)由文中信息可知,体重较大的运动员在滑行时的加速度更大,受空气阻力影响小,在相同的滑行距离中速度变化率大,所用时间短。
(5)在雪车的前部增加配重,在接触面的粗糙程度不变的情况下,增大了压力,会增大雪车与冰面的摩擦力。
22.摩托车超载行驶时,受力面积一定,压力增大,故压强变大,容易爆胎；摩托车超载行驶时,惯性大,运动状态难以改变,容易造成交通事故；摩托车超载行驶时,动能大,发生交通事故时伤害时会更严重。
[解析]此题为开放性题目,答案不唯一,可从压强、惯性和动能等角度分析解答。
23.
(1)车对地面的压强是:p= eq \f(F,S) ＝ eq \f(G总,S) ＝ eq \f((m车+m人)g,S) ＝ eq \f((10kg+40kg)×10N/kg,5×10－4m2) ＝1×106Pa
(2)骑行平衡车时所受阻力为:f＝0.1G＝0.1×(10kg+40kg)×10N/kg＝50n
由于匀速行驶,阻力等于牵引力,故牵引力的大小为:F＝f＝50N
该电动平衡车运动的速度为:v＝18km/h＝ eq \f(18000m,3600s) ＝5m/s
则平衡车的功率为:P＝fv＝50N×5m/s＝250W
答:(1)车对地面的压强是1×106Pa；
(2)平衡车动力的功率是250W。