浙教版 初中科学 九上 3.1-3.3机械能与功率复习（含答案）

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浙教版 初中科学 九上 3.1-3.3机械能与功率复习
一．选择题（共12小题）
1．人和动物从食物中获取的能量属于（　　）
A．热能 B．贮存能 C．化学能 D．机械能
2．下图所示NBA比赛中的四种场景，下列过程球员对篮球做功的是（　　）
A．图①中球员带球上篮
B．图②中球员头顶篮球水平走进篮球场
C．图③中球员持球摆pose
D．图④中球出手后空中飞行的过程
3．如图甲，小球先后以相同的速度按①②③④四个方向抛出。若某次小球在空中飞行到接近地面的过程中（不计空气阻力），其动能Ek随时间t变化的图像如图乙所示，则此次小球抛出的方向为（　　）
A．① B．② C．③ D．④
4．2013年2月15日，俄罗斯车里雅宾斯克州发生天体坠落事件，坠落的陨石在穿越大气层时激烈摩擦发出耀眼的白光，如图所示。若下落过程中不考虑陨石的质量变化，则陨石在空中加速降落时（　　）
A．重力势能不断减少，动能不断增加，机械能不变
B．重力势能不断增加，动能不断减小，机械能不变
C．重力势能不断增加，动能不断增加，机械能增加
D．重力势能不断减小，动能不断增加，机械能减小
5．关于功、功率和机械效率，以下说法正确的是（　　）
A．做功越多的机械，功率一定大
B．功率越大的机械，机械效率也越高
C．做有用功越多的机械，机械效率越高
D．功率越大的机械，做功一定越快
6．引体向上是大家喜爱的体育运动之一。小金的质量为50kg，每次引体向上，人整体上升高度约为60cm，一分钟完成2次。下列说法正确的是（g取10N/kg）（　　）
A．小金完成一次引体向上，克服重力做功约为300J
B．小金在这一分钟内引体向上的功率约为150W
C．人体上升过程中动能转化为重力势能，机械能守恒
D．小金在上升的过程中，对杆子的拉力始终为500N
7．投掷实心球是体育中考项目之一。若不计空气阻力，实心球从离手到落地前的过程中，下列关于其动能、势能和机械能的大小分别随时间变化的曲线中，正确的是（　　）
A．①③④ B．②③④ C．①④ D．③④
8．如图甲所示，空气阻力不计，质量不计的弹簧竖直固定在水平面上，t＝0时刻，将一重为G＝50N的金属小球从弹簧正上方某一高度处由静止释放，小球落到弹簧上压缩弹簧到最低点，然后又被弹起离开弹簧，上升到一定高度后再下落，如此反复。通过安装在弹簧下端的压力传感器，测出这一过程弹簧弹力F随时间t变化的图象如图乙所示，下列分析正确的是（　　）
A．0到 t1 时间内小球的动能不变
B．t1 到 t2 时间内小球的动能减小
C．t2 到 t3 时间内小球的动能增大
D．t2 到 t3时间内小球的势能增大
9．如图所示，一弹簧左端固定，右端连接一个小球，把它们套在光滑的水平杆上，a点是压缩弹簧后小球由静止释放时的位置，b点是弹簧原长时小球的位置，c点是小球到达最右端的位置。则小球由a点运动到c点的过程中，下列说法正确的是（　　）
A．小球在a点，弹簧的弹性势能最小
B．b点时，小球的速度最大
C．从a到b点，小球的机械能不变
D．a点弹簧的弹性势能比c点的大
10．如图所示，质量为m的小球从某一高度处静止下落，竖直落到直立于地面的轻弹簧上，在A点小球开始与弹簧接触，到B点时小球受到的重力与弹簧的弹力大小相等，C点是小球到达的最低点（不计空气阻力）下列说法正确的是（　　）
A．下落过程中，小球重力势能减小、动能增大、小球与弹簧机械能不守恒
B．下落过程中，小球重力势能一直减小、动能先增大后减小、小球与弹簧机械能守恒
C．到达C点时，小球的动能为零，受到的重力等于弹簧的弹力
D．从B到C，小球重力势能减小、动能先增大后减小，弹簧的势能一直增大
11．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
12．2022年北京冬奥会自由式滑雪大跳台比赛在北京赛区进行。如图所示，是运动员完成一次动作的示意图。关于运动员完成这次动作，下列说法中正确的是（　　）
A．运动员从A点运动到B点的过程中人受到的重力不做功
B．运动员在C点的重力势能小于在E点的重力势能
C．运动员从A点运动到B点的过程中重力势能转化为动能
D．运动员在A点和E点的机械能相等
二．填空题（共10小题）
13．甲、乙是两个相同的小球，如图所示，在同一高度同时以大小相等的速度v，将甲球竖直向下抛出，乙球竖直向上抛出，若不考虑空气阻力，乙球在上升过程中能量转化情况是 　 　；甲球落地时速度 　 　乙球落地时速度（选填“大于”、“小于”或“等于”）。
14．如图所示是撑杆跳高运动员在比赛时翻越横杆的情景。在运动员从地面起跳至越过横杆过程中，撑杆的弹性势能的变化情况是 　 　（选填“一直变大”、“先变大后变小”或“先变小后变大”）；当运动员上升至最高点时，运动员的动能 　 　（选填“是”或“不是”）零。
15．如图所示，小明拉着一个物体在光滑的水平面上做匀速圆周运动，则物体运动一周，拉力对物体 　 　（选填“做功”或“不做功”）。
16．如图所示，弧形轨道竖直固定在水平面上，钢球从A点v0＝0释放，经过B、O、C点到达等高的最高点D；钢球从A到O过程中，钢球的动能 　 　（填“增大”“减小”或“不变”）；从A到D点的过程中，钢球的机械能 　 　（填“增大”“减小”或“不变”）。
17．如图所示，橡皮筋两头分别固定在罐子两端，中间系一个钩码，就制成了一个“魔罐”，将魔罐在水平地面上滚出，橡皮筋的弹性势能　 　（填“变大”、“不变”或“变小”）；魔罐能自动滚回来，滚回的过程中　 　能转化为　 　能。
18．如图所示，为两个光滑的圆弧槽和一段粗糙的水平面相连接的装置。将质量为m的物体从左侧圆弧槽A点由静止释放，最高到达右侧圆弧槽B点处，然后再次滑下，最高到达左侧圆弧槽C点处。其中A、B两点距离水平面的高度分别为H、h。（忽略空气阻力）
（1）物体从A点滑到B点时，克服摩擦力所做的功为 　 　。
（2）C点距离水平面的高度为 　 　。
19．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＝60kg，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为　 　W．（g取10N/kg）
20．如图，让小球从光滑轨道AOB的A点由静止开始自由滑下。A点的高度H大于B点的高度h，沿轨道AOB到达B点后离开（不计空气阻力）。则小球自由滑下时，轨道AO对小球的支持力做功 　 　（选填“为零”或“不为零”）；小球离开B点后的运动轨迹最符合实际的是 　 　（选填“a”、“b”或“c”）。
21．学习了功率知识后，小明和小亮两位同学想测量纸锥下落时重力做功的功率，请你帮忙将实验过程补充完整。
（1）实验原理是：P＝；
（2）相应的测量工具为天平、刻度尺和 　 　；
（3）如图是小明和小亮利用闪光照相机拍摄纸锥竖直下落时的照片，照相机每隔0.2s曝光一次，并用刻度尺测量纸锥在BC位置间的距离，则此过程中，纸锥下落的平均速度为 　 　cm/s；
（4）根据拍摄纸锥竖直下落时的照片分析：纸锥在竖直下落过程中重力做功功率随时间变化的规律是 　 　（选填“逐渐变大”、“先变大后不变”或“保持不变”）。
22．“蹦极”是一种富有刺激性的勇敢者的运动项目。如图甲所示，一端系住人的腰部，另一端系于跳台的是一根弹性橡皮绳。当人下落至图乙中A点时，橡皮绳刚好被拉直，那么，从O点到A点，运动员的动能 　 　，在人越过A点继续向C点运动的过程中，人的动能将会 　 　，橡皮绳的弹性势能将 　 　。（三空均选填“变大”、“变小”、“先变大后变小”、“先变小后变大”或“不变”）
三．实验探究题（共2小题）
23．动能的大小与哪些因素有关呢？小雨相同的斜面、长木板和纸盒，两个不同质量的小球，设计了如图所示的甲、乙、丙三次实验，测量出每次实验中纸盒移动的距离，再通过比较分析得出结论。
（1）小雨通过观察比较纸盒移动的距离来比较小球动能的大小，这种科学研究的方法与以下选项中的 　 　相同。
A．研究磁场时用磁感线表示
B．用黄豆和芝麻混合前后的体积变化研究分子间隙
C．研究压力的作用效果与受力面积的关系时控制压力的大小相同
D．电流看不见、摸不着，判断电路中是否有电流我们可以通过电路中的灯泡是否发光去确定
（2）实验中观察到纸盒移动的距离图丙比图甲短，可得出的结论是 　 　。
（3）如果纸盒与小球碰撞的侧面过于柔软，则纸盒的移动的距离会偏小，请分析解释原因 　 　。
24．在探究动能大小与哪些因素有关的实验中。
（1）如图甲所示，小明先探究动能大小与速度关系，他控制小车质量保持不变，让小车从斜面的 　 　（选填“相同”或“不同”）高度静止下滑，目的是使小车到达水平面时速度不同，通过比较木块移动的距离，比较小车具有的动能大小。
（2）小华认为去掉木块，利用粗糙且足够长的木板，通过比较“小车在木板上运动的距离”也能比较小车动能的大小，即运动的距离越远说明物体的动能越大。于是小华设计探究动能与质量关系的实验，通过在小车上加砝码来改变质量，得到如图乙所示的实验情形。据此她得出的结论：在速度相同的条件下，物体具有的动能大小与质量无关。该结论是 　 　的（选填“正确”或“错误”）。
（3）小磊在探究“动能大小与质量的关系”时将实验装置改进成如图丙所示，利用质量不同的铁球将一弹簧压缩相同程度静止释放，撞击同一木块，通过比较木块移动距离比较动能。该实验方案是否可行？并说明理由：　 　。
（4）如图丁所示，质量较小的扑克牌动能较大时能切入黄瓜，根据影响动能大小的因素可知，飞行的扑克牌一定具有 　 　（选填“较大”或“较小”）的速度。
四．计算题（共3小题）
25．跳伞是一项极具挑战的运动，现在越来越受到人们的喜爱。在某次跳伞训练过程中，一体重为500N的运动员从空中悬停的直升机上由静止开始竖直跳下，其速度与时间的关系如图所示，经15s下落210m后，继续匀速下落直至落地，整个过程用时30s，求在这个过程中：
（1）整个过程中重力做的功。
（2）匀速下降时重力做功的功率。
26．新能源纯电动汽车因其环保、节能、高效、维护方便等优势，逐渐成为人们日常使用的交通工具。电动汽车提供能量的装置为车内的电池组，当它给电动机供电时，电动机将驱动车轮行驶。某型号的纯电动四轮汽车及车内乘客的总质量为2.4×103kg，当该车在水平路面上以25m/s的速度匀速行驶1km时，它受到的阻力约等于人和车总重的0.02倍，10N/kg。求：
（1）该电动汽车匀速行驶1km的时间是多少；
（2）该电动汽车行驶1km牵引力所做的功。
（3）该电动汽车匀速行驶时牵引力的功率。
27．一辆在水平路面上匀速行驶的货车，行驶时所受的阻力为车总重的0.1倍，货车（含驾驶员）空载时重为2.5×104N．（g＝10N/kg）
（1）若汽车的牵引力用F表示，速度用v表示，发动机的功率用P表示，请你推导出F，P和v之间的关系式：P＝Fv
（2）求货车以72km/h的速度空载匀速行驶时，10秒内货车牵引力做的功。
五．简答题（共5小题）
28．2023年跳水世界杯西安站，全红婵207C又拿到了满分，她的水花“消失术”，让物理学看起来失效了。全红婵在跳水过程中的运动轨迹如图所示。
请从物理学的角度，思考并回答下列问题：
（1）请分析从她离开跳台到接触到水面这一过程中，机械能的转化情况？
（2）上岸冲澡后，运动员为什么需要很快擦干体表的水并穿上衣服。
29．如图所示，轻质弹簧左端固定在竖直墙壁上，O点是弹簧原长位置，小物块从斜面上P点由静止滑下，压缩弹簧，将弹簧压缩至最短N点，请判断此过程中物块重力做功W1和克服摩擦力做功W2的大小关系，并从能量转化的角度说明理由。（不计空气阻力）
30．3月23日下午空间站“天宫课堂”，宇航员完成了太空抛物实验。王亚平把冰墩墩从O点正对着叶光富手的B点方向顺手一推，冰墩墩飞向对面的叶光富。
（1）冰墩墩从O点离开王亚平飞向叶光富的过程中，王亚平是否对冰墩墩做功？
（2）图乙中虚线OA、OB、OC分别表示：王亚平把冰墩墩从O点正对着叶光富手的B点方向抛出时的三条可能的运动轨迹的简图。其中能正确反映冰墩墩运动轨迹的是哪条虚线？请运用力与运动的知识解释你判断的理由（提示：太空处于失重状态）。
31．如图所示，一弹簧的左端固定，右端连接一个小球，把它们套在光滑的水平杆上，a点是压缩弹簧后小球静止释放的位置，b点是弹簧原长时小球的位置，c点是小球到达最右端的位置。则小球由a点运动到c的过程中弹簧和小球的能量是如何转化的。
32．如图所示是撑杆跳高的运动。请分析撑杆跳高从助跑起跳到落地过程中的能量转化。
六．作图题（共1小题）
33．如图乙所示，将一弹簧固定在水平面上，在其上放置一个钢球，钢球静止时弹簧长度为L．用手向下压钢球使弹簧长度压缩到．释放钢球后，钢球运动到距离桌面最高点2L处。请在丙图上画出钢球从释放运动到最高点过程中，其动能随运动高度变化的大致关系图象。
参考答案与试题解析
一．选择题（共12小题）
1.C 2．A 3．A 4.D 5．D 6．A 7．B 8．D 9．B 10.B 11．C 12．C
二．填空题（共10小题）
13．动能转化为重力势能；等于。
14．先变大后变小；不是
15．不做功。
16增大；减小。
17．如图所示，橡皮筋两头分别固定在罐子两端，中间系一个钩码，就制成了一个“魔罐”，将魔罐在水平地面上滚出，橡皮筋的弹性势能　变大　（填“变大”、“不变”或“变小”）；魔罐能自动滚回来，滚回的过程中　弹性势　能转化为　动　能。
18．（1）mg（H﹣h）；（2）2h﹣H。
19．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＝60kg，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　54　J，在1min内克服重力做功的平均功为　162　W．（g取10N/kg）
20．为零；c
21．学习了功率知识后，小明和小亮两位同学想测量纸锥下落时重力做功的功率，请你帮忙将实验过程补充完整。
（1）实验原理是：P＝；（2）秒表；（3）3.33；（4）先变大后不变。
22．变大；先变大后变小；变大
三．实验探究题（共3小题）
23．（1） 　D（2） 　在质量相同时，物体的速度越大，动能就越大　。
（3） 　纸盒的形变需要消耗部分机械能　。
24．（1）不同；（2）小；错误；（3）不可行；木块移动的距离相同；（4）较大
四．计算题（共4小题）
25．（1）整个过程中重力做的功为1.5×105J；
（2）匀速下降时重力做功的功率为3×103W。
26．（1）电动汽车匀速行驶1km的时间是40s；
（2）电动汽车行驶1km牵引力所做的功是4.8×105J；
（3）电动汽车匀速行驶时牵引力的功率是1.2×104W。
27．因为汽车匀速行驶，牵引力与阻力是一对平衡力，大小相等，
所以牵引力：F=f=0.1G=0.1×2.5×104N=2.5×103N，
则10s内货车牵引力做的功：
W=Fs=2.5×103N×200m=5×105J。
五．简答题（共5小题）
28．（1）从她离开跳台到接触到水面这一过程中，全红婵的质量不变，首先向上运动，此过程中，她的速度变小，高度变大，所以动能减小，重力势能增大，动能转化为重力势能；再在空中转体下落，此过程中，她的高度减小，速度增大，重力势能减小，动能增大，重力势能转化为动能，整个过程中由于空气阻力的作用，机械能会减小；
（2）运动员出水后，需要很快擦干体表的水并穿上衣服，是因为水蒸发从人体吸热，易使人生病。
29．不计空气阻力，小物块从斜面上P点由静止滑下，重力做功，所做的功W1等于减小的重力势能，最终将弹簧压缩到最短N点，弹性发生弹性形变，具有弹性势能，下滑过程中，斜面及水平面粗糙，物块克服摩擦做功，物块的重力势能W1转化为物块克服摩擦做功产生的内能W2及弹簧的弹性势能，所以W1＞W2
30．（1）冰墩墩从O点离开王亚平飞向叶光富的过程中，虽然移动了一定距离，但不再受到王亚平的推力，所以王亚平对冰墩墩不做功。
（2）王亚平将冰墩墩抛出后，冰墩墩处于失重状态，物体将保持原来的运动状态，即做匀速直线运动，故冰墩墩会沿着OB运动。
31.答：小球在a点具有一定的弹性势能，动能为0,从a点运动到b点的过程中，弹簧的弹性形变减小，弹性势能减少，转化为小球的动能，小球的动能增加。小球在b点的动能最大，弹簧在b点的弹性势能为零。小球从b点运动到c点的过程中弹簧的弹性形变增大，弹性势能增加，小球的动能转化为弹簧的弹性势能，小球的动能减少。小球运动到c点，小球的动能为零，弹簧的弹性势能最大。
32．在助跑阶段，运动员消耗体内的化学能转化成动能；撑杆起跳阶段，运动员的高度上升，撑杆的弹性势能转化为运动员的重力势能；运动员越过横杆时，运动员的动能最小、重力势能最大；运动员越过横杆后，运动员的高度下降，速度增加，故是重力势能转化为动能
六．作图题（共1小题）
33．
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