专题02 机械能-备战2023-2024学年九年级物理上学期期中真题分类汇编

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九年级物理上学期期中真题分类汇编

专题02 机械能

姓名：_________ 班级：_________ 学号：_________

一、单选题

1．为将一物块送到高处，小杰用木板和滑轮搭建了如图所示的装置，用力F拉动绳端，物块沿斜面匀速向上运动，该过程中（　　）

A．物块所受摩擦力小于拉力

B．使用滑轮是为了更加省力

C．物块的动能转化为重力势能

D．物块受到的支持力做额外功

2．无人机已被应用于诸多领域。如图所示，是一款我国具有完全自主知识产权的某品牌无人机，在无人机匀速上升的过程中，对其分析正确的是（　　）

A．动能不变，重力势能增大             B．动能减小，重力势能增大

C．动能增大，重力势能增大             D．动能增大，重力势能减小

3． 2022年北京冬奥会上自由式滑雪大跳台比赛精彩纷呈。如图所示，运动员穿戴着专用滑雪板，从起滑台由静止开始下滑，沿助滑道加速下滑获得较大的速度，从起跳台末端斜向上飞出，完成空中动作后落地。关于上述过程下列说法正确的是（　　）

A．运动员沿助滑道向下滑行的过程中，动能逐渐增大

B．运动员沿助滑道向下滑行的过程中，动能转化为重力势能

C．运动员从起跳台末端飞出上升的过程中，重力势能逐渐减小

D．运动员从起跳台末端飞出上升的过程中，重力势能转化为动能

4．一辆轿车正从匝道（连接高架桥上下两条道路的辅路）加速驶上高架，则轿车的（　　）

A．动能不变，重力势能不变，机械能不变

B．动能不变，重力势能增加，机械能增加

C．动能增加，重力势能不变，机械能增加

D．动能增加，重力势能增加，机械能增加

5．一小球从某高度由静止释放后，利用安装在手机中具有录音和显示声音波形的APP（软件），记录小球碰撞地面发出的声音随时间变化的波形如图所示。则小球（　　）

A．每次下落过程重力做功均相同

B．每次弹起时的动能逐渐减小

C．每次碰撞的最大形变程度逐渐增大

D．下落过程中重力势能全部转化为动能

6．如图是滑雪运动员起跳后上升的情景，在运动员上升过程中（　　）

A．动能不变，势能增大                           B．动能减小，势能增大

C．动能不变，势能不变                           D．动能增大，势能减小

7．如图所示，木板可绕固定的水平轴O转动。木板从水平位置OA缓慢地转到OB位置，木板上的物块始终相对于木板静止。在这一过程中，物块的机械能增加了2J。用F₁表示物块受到的支持力，用F₂表示物块受到的摩擦力，在这一过程中，下列说法中正确的是（　　）

①F₁对物块不做功，F₂对物块做功为2J；

②F₁对物块做功为2J，F₂对物块不做功；

③F₁和F₂对物块所做的总功为2J；

④该物体机械能守恒。

A．①④                 B．①③                      C．②③                      D．②④

8．如图所示的是运动员在铅球比赛中的场景。铅球离手后，在空中飞行过程中动能E_k随时间t变化的曲线最接近的是（　　）

9．如图所示，弹簧的左端固定，将小球套在水平杆上，装置的各种摩擦均不计。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。小球由a点运动到c点的过程中（水平面光滑），下列说法中错误的是（　　）

A．在a点时，弹簧的弹性势能最大

B．在b点时，小球的运动速度最大

C．从a点到b点，小球的机械能逐渐增大

D．从b点到c点，小球处于加速滑动过程

二、填空题

10．如图甲所示，在一个罐子的盖和底各开两个小洞，将小铁块用细绳绑在橡皮筋的中部穿入罐中，橡皮筋两端穿过小洞用竹签固定，如图乙为其截面图，做好后如图丙所示，将该罐子从斜面A点由静止释放，滚到水平面D点停止，然后返回，自行滚上斜面的B点停止后又滚下斜面……如此往返，最后停在水平面上，橡皮筋在_________点（选填字母）的弹性势能最大；第一次返回斜面，向上滚动的过程中，整个装置在C点时的机械能            （选填“大于”“小于”或“等于”）在B点时的机械能。

11．如图所示，小球从竖直放置的弹簧正上方一定高度处由静止开始下落，从a处开始接触弹簧，压缩至c处时弹簧最短，小球在b处时受到的弹力恰好等于重力。若不计空气阻力，则从a至c的过程中，弹簧的弹性势能 _________（填具体变化情况，下同），小球的动能_________，小球的机械能_________。

12．靖江街头目前有很多共享单车，极大方便了市民出行。小常租借了一辆共享单车，在10s内骑行了40m，骑车时受到的平均阻力是20N，这段时间内，他克服阻力做功的平均功率为_________W。在行驶过程中，通过_________（做功/热传递）方式，使自行车的轮胎的内能增加的。

13．神舟飞船是中国自行研制，具有完全自主知识产权的第三代载人飞船。“神舟”飞船穿越大气层返回地面时，与大气层摩擦，通过_________方式，将_________能转化为内能，为避免飞船因高温而损坏，其外壳涂有的烧蚀材料在升温后，可迅速升华成气体，并_________大量的热。

三、作图题

14．如图为一摆球从左侧A点摆到右侧最高点B的过程图，请在图中三个位置的摆球上用“1”和“2”分别标注出机械能最大位置和动能最小位置。

四、实验题

15．用如图所示的装置，探究影响动能大小的因素，甲、乙、丙三幅图中所用到的器材相同。h₁＜h₂＝h₃，木块初始位置相同。A、B分别表示木块被撞击运动一段距离后静止时的位置。

（1）实验研究对象是 _________。

（2）为了使不同质量的两辆小车进入水平面时具有相同的速度，应让两辆小车从同一斜面的同一高度处由 _________开始下滑。它们进入水平面时的动能大小 _________（选填“相等”或“不相等”）。

（3）根据甲、乙两图实验对比，能得出的结论是 _________。

（4）下列生活实例中，主要是用第（3）问结论解释的是  _________。

A．对车辆限速

B．对车辆限员

C．对车辆限高

D．对车辆限重

（5）如图丙所示的实验中，木块被撞击移动一段距离后，不可能停在 _______点。（用图中字母表示）

16．为了探究“弹性势能的大小与物体的弹性形变大小的关系”，小明用图示装置进行实验，B处为弹簧的原长位置。在水平桌面上，压缩弹簧后由静止释放小球甲，使小球甲撞击同一纸盒，并与纸盒一起向右滑行。撞击前纸盒均位于B点右侧同一位置，忽略小球碰撞时的能量损失。

（1）小明每次应将弹簧压缩_________（相同/不同）的长度，再释放小球甲，通过比较各次实验中_________，从而判断弹簧弹性势能的大小；

（2）每次实验中，小球甲和纸盒克服摩擦力做功_________（相同/不同）；

（3）图示实验中，将小球自A处由静止释放，最终小球和纸盒一起静止于C处，此过程中小球动能最大的位置在_________（之间/B点/之间）；

（4）在完成实验后，小明又找来一个质量更大的小球乙，用两小球在同一水平面上分别压缩同一根弹簧至相同位置后释放撞击同一纸盒，得到甲、乙球与纸盒一起移动的距离分别为和，则和的大小关系为_________。

17．如图，小明用a、b两球探究“物体动能大小与哪些因素有关”。小球质量m_a＜m_b，让小球从同一斜面由静止释放，撞击水平面上的木块。

（1）该实验中物体的动能指_________（选填“小球”或“木块”）的动能，若水平面绝对光滑，本实验将       _________（选填“能”或“不能”）达到探究目的；

（2）对比甲图和乙图是为了探究动能大小与_________的关系；木块在水平面上滑动时，克服摩擦力做功的功率_________（选填“变大”、“变小”或“不变”）；

（3）对比乙图和丙图，两种情况木块克服摩擦力所做的功的关系W_乙________W_丙（选填“＞”、“＝”或“＜”）；

（4）很多初中物理实验，选取器材时，采用了与本实验木块类似的作用，下列实验中的器材，没有体现本实验木块作用的是_________。

A．   压缩引火仪中的棉絮

B．  研究物质升温特点时，等质量的水和沙子

C．  研究分子运动快慢与温度关系的红墨水

D．   测量电路中电流大小的电流表

18．在探究“物体动能的大小与哪些因素有关”的实验中，小丽同学设计了如图所示甲、乙、丙三次实验，让铁球从同一斜面上某处由静止开始向下运动，然后与放在水平面上的纸盒相碰，铁球与纸盒在水平面上共同移动一段距离后静止。

（1）实验中探究的是_________（铁球/纸盒）的动能，其动能大小是通过_________（铁球所处的高度/纸盒移动的距离）来反映的，下列实验中运用了这种方法的是_________（填序号）。

①引入光线用来描述光的传播路径和方向

②用压强计U形管内液面的高度差判断液体内部压强大小

（2）分析比较_________两次实验，可得到动能的大小与速度大小的关系。交管部门对不同车型的速度有不同的限制，如图丁所示为某高速路上的限速标志牌，其中小轿车的速度最大不得超过_________。

（3）小明想选用乙、丙两实验来探究动能大小与质量大小的关系，该方案_________（合理/不合理），原因是 _________。

19．在探究“重力势能的大小与哪些因素有关”的实验中，已知重物A、B、C的底面积相同，质量关系为：m_A=m_B<m_C。三个完全相同的木桩和三个从不同高度处释放时的重物位置如图甲所示，木桩被打击后陷入沙中的情形如图乙所示，重物B、C将木桩打入沙中的深度相同。

（1）让重物自由下落打击在木桩上，通过观察木桩陷入沙中的深度判断_________（选填“重物”“木桩”）的重力势能大小；

（2）比较_________两个重物将木桩打入沙中的深度，可判断重力势能的大小和高度的关系，得出的结论是：在_________一定时，物体的高度越_________，重力势能越大；

（3）结合（2）中的实验结论，通过比较B和C两个重物将木桩打入沙中的深度，我们_________（选填“能”或“不能”）得出物体的重力势能与其质量有关的结论；

（4）如图丙，小明又用海绵代替沙子，并用重物A、B、C分别竖直下落到海绵上，静止后会发现A和B陷入海绵的深度_________（相同/不同），B和C陷入海绵的深度_________（相同/不同）。

20．图甲是小丽探究动能大小与速度关系时的实验场景：斜面上有两平行轨道，将两小球①、②从轨道上由静止释放，与放置在水平木板上的两个相同木块①、②发生碰撞，两个木块初始位置到斜面底端的距离相等。

（1）为完成实验，应使两个质量______的小球从轨道上____高度由静止释放（均选填“相同”或“不同”）；

（2）本实验的研究对象是_________，若在光滑水平面上_________完成实验（选填“能”、“不能”）；

（3）由图甲场景可知，两木块通过A、B两点处所受的滑动摩擦力大小分别为f_A、f_B，则f_A____f_B，滑行中，木块的动能转化成____能；

（4）图乙是另一次实验的场景：将两小球从图中E、F处静止释放，最终木块①从水平木板的右端滑出。小丽用质量更大的木块③替换木块①后继续此次实验，将两小球仍从图中E、F处由静止释放，木块③恰好未滑出木板（如图乙木块3位置），你认为小丽的实验改进能否验证图甲中的实验结论____（能/不能），理由是____。

一、单选题

1．如图所示，将一根弹簧和一只质量为1kg的金属球（球上有一直小孔）套在铁架台的金属杆AB上面。现将小球提到B端后松手，小球的高度随时间变化的情况如图乙所示。下列说法正确的有（　　）

①弹簧原来的长度为40cm

②小球在0～t₃过程中t₁时刻机械能最大

③在0～t₁过程中小球的重力势能全部转化为动能

④在t₁、t₂、t₃三个时刻，小球的动能在t₁时刻最大

A．1个                  B．2个                       C．3个                       D．4个

2．在水平地面上铺一张纸，将皮球表面涂黑，使其从高处自由下落，在纸上留下黑色圆斑A、B，由图可知形成圆斑较大的皮球（　　）

A．质量一定大                                         B．体积一定大

C．高度一定大                                         D．弹性形变一定大

3．如图所示，质量为m的小球从静止下落，落在竖直放置静止的轻弹簧上，到达B点时小球重力与弹簧的弹力大小相等，图中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．从B到C，小球重力势能与动能都减小，转化成弹性势能

B．到达C点时，小球的动能为零，受到的重力大于弹簧的弹力

C．下落过程中，小球重力势能减小、动能增大、小球与弹簧机械能总量增大

D．下落过程中，小球重力势能一直减小、动能先增大后减小，小球对弹簧做功，小球与弹簧的机械能总量减小

4．如图所示，有一小球沿光滑的曲面轨道ABCD从A点静止滑下，从D点抛出，虚线DEF为小球在空中的运动轨迹。其中C为轨道最低点，B、D、F三点等高，不计空气阻力，下列说法正确的是（　　）

A．在C点的动能最大，E点的动能为零

B．从E点运动到F点的过程，小球的动能转化为重力势能

C．小球在E点的机械能小于在A点的机械能

D．小球从B运动到C和从C运动到D的过程中动能变化量相等

5．如图所示，在粗糙的水平台面上，一轻弹簧左端固定，右端连接一金属滑块，O点是弹簧保持原长时滑块的位置。开始时用力推滑块压缩弹簧到A位置，释放滑块，B是滑块滑到的最右端，AO＞OB，滑块从A位置滑到B位置过程中（此题中滑块到达某一位置是指滑块中心到达该位置上方）：

①速度最快的位置在AO之间；

②弹簧弹性势能最大的位置在A点；

③滑块在O点的左侧和右侧运动，弹簧对滑块的弹力方向相反；

④滑块最终可能停在A点。

以上说法中正确的有（　　）

A．1个                  B．2个                       C．3个                       D．4个

6．如图所示，在盛水的容器中，用力将一木块浸没在水底，撤去力后，木块在水中上浮且能跳出水面，在此过程中，木块的动能和势能都发生变化，不计水的阻力，则下列说法正确的是（　　）

A．力刚撤去时，木块的势能转化为动能，跳出水后木块的动能转化为势能

B．力刚撤去时，木块的势能和动能都增加

C．木块上表面刚露出水面时，其动能最大

D．木块下表面刚露出水面时，其动能最大

7．如图1所示，物体M静止在电梯底部，其上表面通过轻质弹簧与电梯顶部相连。M对电梯底部的压力用F表示，忽略M和电梯的形变，0~t₁内，电梯静止，弹簧处于伸长状态，t₁时刻后电梯由静止开始沿竖直方向运动。0~t₄内，F随时间t变化的图线如图2所示，则（　　）

A．t₁∼t₂内，电梯可能向上运动

B．t₂∼t₃内，M的机械能保持不变

C．t₃∼t₄内，电梯的动能一定增大

D．t₁∼t₄内，弹簧的弹性势能不变

8．如图所示，轻弹簧左端固定，原长时右端位于O点，现将木块置于弹簧的右端，用力将弹簧压缩∆l的长度（弹簧始终在弹性限度内）后由静止释放，木块在水平地面上向右滑行距离为s后停在O点右侧。下列描述该过程中木块克服地面摩擦力所做的功W、木块的动能E_k随木块距O点的长度x变化的关系图线中，可能正确的是（　　）

二、填空题

9．（1）如图是一种神奇的“魔罐”，其制作方法是：橡皮筋两头分别固定在罐子的顶部和底部，在橡皮筋的中间系一个钩码。当你将“魔罐”在水平地面上滚出后，它能自动滚回来的原因是________能转化为________能，将“魔罐”滚动出去而不是平移出去，目的是________。

（2）如图是某同学扔实心球的四个分解动作，其中人对实心球做功的是分解动作________（选填序号）。分解动作④完成后，球下落过程中重力势能________，重力做功的功率________（选填“增大”、“减小”或“不变”，忽略空气阻力）。

10．有一种蹦极游戏，游戏者将一根有弹性的绳子一端系在身上，另一端固定在高处，从高处跳下。如图甲所示，图中a点是弹性绳自然下垂时下端的位置，c点是游戏者所到达的最低点。从a至c处的过程中，游戏者的速度v和弹性绳被拉伸的长度Δl之间的关系如乙图所示。不计空气阻力，则从a至c处的过程中，游戏者的动能________；游戏者的重力势能 ________（以上两空均选填“变小”、“变大”、“先变大后变小”或“先变小后变大”）；在a至b处过程中游戏者动能的变化量 ________重力势能的变化量（“大于”、“小于”或“等于”）。

11．如图所示，乒乓球发球机在同一高度以大小相同的初速度朝不同方向分别发出a、b两个相同的乒乓球，若不计空气阻力，落到水平桌面时二者的速度分别为v_a、v_b，那么你认为它们的大小关系应是v_a________v_b（填“＞”“＜”或“＝”），你做出这样判断的理由是________。 

三、实验题

12．如图所示，小红让a、b两个小球分别从同一斜面由静止滚下，撞击放在水平木板上的同一木块，使木块滑动，虚线位置为木块滑动一段距离后停止的位置。

（1）小球进入水平面时的动能是由________转化来的，实验时通过比较________来比较动能大小；

（2）根据甲图和乙图所示实验，可得到的结论是________；

（3）根据乙图和丙图所示实验，________（选填“能”或“不能”）比较出a、b两个小球哪个质量更大，你判断的理由是________；

（4）而小红认为去掉木块，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。于是她通过在小车上加砝码来改变质量，得到如图丁所示的实验情形，据此她________（选填“能”或“不能”）得出物体的动能大小与质量关系的正确结论，出现丁图中实验结果的原因可能是________。

13．在“探究影响动能大小因素”的实验中，小明让质量不同的铁球从斜面的同一高度由静止释放，撞击同一木块，能将木块撞出一段距离，如图甲所示。

（1）从同一高度由静止释放的目的是______，该实验的目的是探究铁球的动能大小与 ______的关系；

（2）该实验是通过观察 ________的大小，来比较铁球动能的大小；

（3）小华同学利用小车、速度传感器和其他仪器，也进行了“探究影响动能大小因素”的实验，如图乙。他测量了小车在水平面上运动的初速度和滑行的距离，数据如下表所示。

分析实验数据得出：②处的数值是 ________；

（4）在综合实践活动中，实验小组同学尝试改用如图丙所示装置探究“物体动能大小与哪些因素有关”，同学们经过讨论设计了以下两个实验方案。

方案一：用质量不同的钢球将同一弹簧压缩相同程度后静止释放，撞击同一木块，比较木块被撞击的距离；

方案二：用同一钢球将同一弹簧压缩至不同程度后静止释放，撞击同一木块，比较木块被撞击的距离。

上述方案可行的是：________（填字母）。

A．只有方案一可行  B．只有方案二可行 C．两个方案均可行  D．两个方案均不行

14．如图所示，摆线的长度L相同，小球A、B的质量m_A＜m_B，悬线与竖直方向之间的夹角₁＜₂。

（1）图甲、乙中，同时由静止释放A、B两球，观察到它们并排摆动且始终相对静止，同时到达竖直位置，这表明两小球在摆动过程中任一时刻速度大小与小球的 ________无关；

（2）小强设计用如图所示装置探究“物体的动能大小与哪些因素有关”。小球按图示位置由静止释放，当小球摆动到竖直位置时，恰好与静止在水平面上的木块C发生碰撞，木块都会在水平面上滑行一定距离后停止，本实验中通过比较________反映小球撞击木块C前的动能大小，这种研究方法叫________；

（3）根据乙、丙所示的探究过程，他观察到图丙中木块C撞得更远，可得出结论：小球的动能大小与         有关（选填“速度”、“高度”或“质量”）；

（4）若水平面绝对光滑且足够长，木块C被撞击后，它将做________直线运动；

（5）在探究小球动能与质量的关系时，有同学提议可以在水平桌面上将同一根弹簧压缩相同的程度，分别弹出质量不同的小球去撞击木块，撞击木块时小球的动能________（选填“相等”或“不相等”），该方案________（选填“合理”或“不合理”）。

15．如图所示，在“探究影响重力势能大小的因素”实验中，有三个实心的、大小相同的铁球A、铁球B和塑料球C，球A、C离沙地高度相同.现让三个球同时由静止释放，球落到沙地上的状态如图中虚线球所示。

（1）根据A、B、C三个小球在沙地中下陷的深度可以判断出释放前球________的重力势能最大；

（2）比较球A、C可得出结论________；

（3）球在空中下落时减少的重力势能主要转化为________ ；

（4）小球在下落过程中，重力会对小球做功，则重力对小球做功大小与时间关系图应是________。

A．B．C．D．

16．初三的小明同学学习完能量之后，对各种能量的大小特点产生了浓厚的兴趣。

（一）他猜想同一根弹簧具有的弹性势能大小可能与其形变量有关，于是进行如下实验：

①如图所示，把弹簧套在光滑竖直杆上，且底端固定在水平面上，用刻度尺读出并记录处于自由状态时弹簧上端距水平面的高度h₀；

②将中间有孔的小铁块套在光滑杆上放于弹簧上端，竖直向下按压铁块，读出并记录此时弹簧上端到水平面的高度h₁；

③释放小铁块，读出并记录铁块上升到最大高度时，铁块下端到水平面的高度h₂；

④改变h₁，重复以上步骤。

（1）弹簧每次被压缩时的形变量的表达式为x=________（用所测物理量的符号表示）；

（2）弹簧弹性势能的大小是通过小铁块上升的高度Δh来间接反映的，根据表中数据可以发现，同一根弹簧弹性势能的大小与弹簧形变量 ________（有关/无关）；

（二）意犹未尽的小明又探究起了动能的大小，他在咨询了物理老师后，得知物体动能E_A的计算公式是。于是他让质量为m的物块以初速度v₀在粗糙的水平面上运动，经过多次实验，测出多组不同的初速度v₀与滑块在水平面上滑行对应的最大距离s，对数据进行分析后得出结论：物块克服摩擦力做功的最大值等于物块初始的动能的大小。据此解答下列问题：

（3）由动能E_A的计算公式可知，对动能影响较大的是 ________（质量/速度）；

（4）当物块的初速度为2m/s时，滑行的最大距离为1m。则当该物块的初速度为4m/s时，滑行的最大距离是 ________m；

（5）已知在水平面上运动的物块受到的摩擦力大小与压力成正比，则当物块初速度相同时，增加物块的质量，物块滑行的最大距离 ________（增大/减小/不变）。

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参考答案

1． A

【详解】A．用力F拉动绳端，物块沿斜面匀速向上运动，物体处于平衡状态，此时的拉力要大于物块所受的摩擦力，故A符合题意；

B．由图可知，该滑轮固定不动，是一个定滑轮，使用定滑轮不能省力，但可以改变力的方向，故B不符合题意；

C．物块沿斜面匀速向上运动，质量不变，速度不变，动能不变；高度变大，重力势能变大，不是动能转化为重力势能，故C不符合题意；

D．物块沿斜面运动，支持力的方向垂直于斜面，物块没有在支持力的方向上通过距离，所以，支持力不做功，故D不符合题意。

故选A。

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