2023年最新的九年級物理機(jī)械功和機(jī)械能例題與習(xí)題

第九年級物理機(jī)械功和機(jī)械能例題與習(xí)題九年級物理機(jī)械功和機(jī)械能例題與習(xí)題

【例1】在平地上，用50N的水平推力推動重100N的箱子，前進(jìn)了10m(圖1)，推箱子的小朋友做了多少功?如果把這個(gè)箱子勻速舉高1.5m，他做了多少功?

【分析】水平推箱子做的功W1，等于水平推力F和水平前進(jìn)的距離s的乘積Fs。勻速舉箱子時(shí)用的力F′與箱子重G大小相等、方向相反。舉箱子是F′克服重力(阻力)G使箱子在F′方向上升高h(yuǎn)，所做的功W2=F′h=Gh，這種情況下，常常為了簡便而說：克服阻力G做的功W2=Gh。

【解答】

F=50N，s=10m，G=100N，h=1.5m。

W1=Fs=50N某10m=500J。

W2=Gh=100N某1.5m=150J。

答：他推箱子做功500J，舉箱子做功150J。

【說明】題中給了兩個(gè)力：50N、100N，也給了兩個(gè)距離：10m、1.5m。千萬不要死記亂套公式，算出兩個(gè)功：W1=100N某10m=1000J，W2=50N某1.5m=75J。

對于公式，務(wù)必要在理解的根底上記憶、運(yùn)用。W=Fs中的F是使物體在它的方向上通過距離s的力，s是物體在F方向上通過的距離。

【例2】重為100N的物體在光滑水平面上勻速移動80m，那么重力對物體做的功是多少?

【分析】重力的方向豎直向下，在豎直方向上物體沒有發(fā)生移動;物體在光滑水平面上移動，是由于物體有慣性，可以保持運(yùn)動狀態(tài)不變。水平方向上沒有受到作用力。

【解答】W=Gh=100某0=0

【說明】力對物體做功，必須有力作用在物體上，且物體在力的方向上通過距離。如果有作用力，但在力的方向上沒發(fā)生移動，或者不受作用力，物體靜止或勻速直線運(yùn)動，都沒有力對物體做功。

【例3】某人用100N頓的水平拉力，將500N頓的物體在水平地面上勻速移動8m，拉力做了多少功?假設(shè)他用100N頓的力豎直向上提此重物，他對物體做多少功?

【分析】當(dāng)他用100N的水平拉力作用于物體，物體且在這個(gè)力的方向上移動8m，他對物體做的功應(yīng)等于FS。而他用100N頓的力豎直向上提重物時(shí)，物體仍靜止不動，物體沒有在這個(gè)力的方向上移動距離，所以他對物體沒做功。

【解答】

W1=F1F1=100N某8m=8某102J

∵s2=0

∴W2=0

【說明】做功有兩個(gè)必要的因素，即作用在物體上的力和物體在該力方向上移動的距離，兩者缺一不可。

【例4】高出水面30m處有一個(gè)容積是50m3的水箱，要用一臺離心式水泵抽水給水箱，1h能把水箱充滿即可。這臺水泵的功率至少是多少千W?(取g=10N/千克)

【分析】

這道題要求的功率。功率P=W/t，其中t是1h,而W可以根據(jù)W=Gh求出，其中G是50m3水重，h是30m。G的值，從水的體積V和密度ρ求出質(zhì)量m以后就知道了。

思路P=W/t→W=Gh→G=mg→m=ρV

【解答】

m=ρV=1某103kg/m3某50m3=5某104kg

G=mg=5某104kg某10N/kg=5某103N

W=Gh=5某103N某30m=1.5某107J

P=W/t=1.5某107J/3600s=4200W=4.2kW

答：水泵的功率應(yīng)不小于4.2kW。

【例5】重2540N的貨物。如圖2所示，滑輪組把它提升1.7m。假設(shè)不考慮摩擦，也不考慮滑輪和繩子的物重，那么：

(1)繩端拉力F是多少N?

(2)繩端移動的距離是多少m?

(3)假設(shè)考慮摩擦、滑輪和繩子的物重，須在繩端施力800N，滑輪組的機(jī)械效率是多少?

【分析】使用滑輪組時(shí)，重物G由n段繩子承擔(dān)，提起重物G所用的力F就是重物G的n分之一;由于重物G是由n段繩子承擔(dān)，當(dāng)重物升高h(yuǎn)m時(shí)，繩末端移動的距離s=nhm;假設(shè)考慮摩擦、滑輪和繩子的物重，滑輪組的機(jī)械效率等于有用功和總功的比值。

【解答】(1)繩端拉力為F=G/n=2540N/4=635N

(2)繩端移動的距離為s=nh=4某1.7m=6.8m

(3)滑輪組的機(jī)械效率為

η=W有/W總=Gh/Fs=Gh/Fnh=G/Fn=2540N/(4某800N)≈79%

【說明】如何判斷有用功、額外功、總功，是解機(jī)械效率有關(guān)問題的關(guān)鍵，解題時(shí)可以用機(jī)械做功的目的來分析。但凡用機(jī)械來升高物體的，使物體升高所做的功為有用功;且有W有=Gh，即有用功等于被升高的物體的重力與其提升高度的乘積。但凡動力做的功就是總功;且有W總=Fs，它等于力與機(jī)械在動力作用下移動的距離的乘積。而用來克服摩擦和機(jī)械自身重力所做的功為額外功。W額=W總-W有。

圖2

【例6】下面的物體中，只具有動能的是______;只有勢能的是______;既具有動能、又具有勢能的是[]。

A.停在地面上的汽車。

B.在空中飛行的飛機(jī)。

C.被起重機(jī)吊在空中靜止的貨物。

D.彈簧。

E.在水平鐵軌上正行駛的火車。

【分析】停在地面上的汽車沒有運(yùn)動，它不具有動能;因在地面上，它也沒有勢能。

正在空中飛行的飛機(jī)，它在運(yùn)動著，具有動能;它離地面有一定的高度，又具有重力勢能。

在空中靜止的貨物，它沒有動能，只有重力勢能。

彈簧在沒有發(fā)生彈性形變時(shí)，它不具有彈性勢能。

水平鐵軌上行駛的火車，只有動能沒有勢能。

【解答】只有勢能的是C;只有動能的是E;既有動能又有勢能的是B。

【說明】在確定物體具有何種能量時(shí)，應(yīng)按照動能、重力勢能、彈性勢能的定義，分析物體是否在運(yùn)動，是否被舉高，是否發(fā)生了彈性形變，符合哪一種能量的定義，就確定物體具有哪一種能量。

【例7】以下物體各具有什么形式的機(jī)械能?

(1)高速升空的火箭;

(2)被拉長的彈弓橡皮條;

(3)被水電站攔河壩攔住的上游水;

(4)豎直到達(dá)最高點(diǎn)的上拋小球。

【分析】對照動能、重力勢能、彈性勢能的定義，即能判斷出上述物體各具有什么形式的能。

【解答】(1)高速升空的火箭，速度不為零，且高度在增加，因此具有動能和勢能。

(2)被拉長的彈弓橡皮條發(fā)生彈性形變，具有彈性勢能。

(3)被攔河壩攔住的上游水是流動的，具有功能;同時(shí)水位又被攔河壩提得較高，因此又具有重力勢能。

(4)小球被豎直拋到最高點(diǎn)時(shí)，不再運(yùn)動，速度為零，因此只具有重力勢能。

【例8】判斷以下幾種情況下，物體的動能、勢能是否變化?是增加還是減少?

(1)貨物在鋼絲繩的牽引下上升，但速度在減小;

(2)電梯上升得越來越快;

(3)汽車在平直公路上勻速前進(jìn);

(4)彎曲的鋼鋸條在逐漸變直。

【分析】(1)貨物在上升過程中，離地面的高度增加，運(yùn)動速度減小。

(2)電梯在上升過程中，離地面的高度及運(yùn)動速度都增加。

(3)汽車在平直公路上勻速行駛時(shí)，其離地面的高度和運(yùn)動速度都沒有發(fā)生變化。

(4)彎曲的鋼鋸條在逐漸變直的過程中，彈性形變逐漸變小。

【解答】(1)貨物的重力勢能增加，動能減少。

(2)電梯的重力勢能增加，動能增加。

(3)汽車的重力勢能、動能都不變。

(4)鋼鋸條的彈性勢能減小。

【說明】在說明動能的大小和變化時(shí)，應(yīng)抓住質(zhì)量和速度進(jìn)行分析;說明勢能的大小和變化時(shí)，應(yīng)抓住質(zhì)量和離地面的高度或抓住彈性形變的情況進(jìn)行分析。

【例9】一只乒乓球由高處靜止下落撞擊地板后又上升，在整個(gè)過程中，乒乓球機(jī)械能轉(zhuǎn)化的情況是[]

A.勢能→動能→勢能。

B.動能→勢能→勢能。

C.動能→勢能→動能→勢能→動能。

D.勢能→動能→勢能→動能→勢能。

【分析】乒乓球在高處，由于被舉高具有勢能。在下落過程中，高度降低，速度增大，在撞擊地面前，球的全部勢能轉(zhuǎn)化為動能。在撞擊地板的一瞬間，由于球發(fā)生形變，球的動能轉(zhuǎn)化為球的彈性勢能。球在恢復(fù)形變的過程中，彈性勢能又轉(zhuǎn)化成動能，使球產(chǎn)生一個(gè)反方向的速度(如不考慮能的損失，那么此速度與球撞擊地板前的速度大小相同)，向上跳起。在上升的過程中，動能又逐漸轉(zhuǎn)化成勢能，直至動能為零。從下落到反跳的全過程中，經(jīng)歷的能量變化過程是：重力勢能→動能→彈性勢能→動能→重力勢能。

填空題

1.人用水桶從井中提水的時(shí)候，對水所做的功是功，對桶和繩所做的功是，在這段時(shí)間內(nèi)起重機(jī)做的功為6某104J，起重機(jī)的功率為W。

3.如圖1所示，某同學(xué)在做俯、臥撐運(yùn)動，可將他視為一個(gè)杠桿，他的重心在A點(diǎn)，重力為500N，那么他將身體撐起，雙手對地面的壓力至少N，假設(shè)他在1min內(nèi)做了30個(gè)俯臥撐，每次肩部上升的距離均為0.4m，那么他的功率至少為W。

圖1

4.甲、乙兩位同學(xué)分別把同樣重的木頭從一樓搬到三樓，甲用的時(shí)間比乙用的時(shí)間長，兩個(gè)對木頭做功的大小關(guān)系是W甲W乙(選填“>〞、“=〞或“〞、“=〞或“<〞=)

19.如圖9所示，在50N的水平拉力F作用下,重800N的物體沿水平地面做勻速直線運(yùn)動,物體與地面間滑動摩擦力為120N.那么滑輪組的機(jī)械效率為;假設(shè)物體的速度為0.2m/s,那么1min內(nèi)拉力做的功為J.

20.滑輪組既能省力又能改變力的方向.亮亮用自制的滑輪組來提起500N重物(如圖10所示)，繩自由端的拉力F=200N，重物以0.2m/s的速度勻速上升，不計(jì)摩擦和繩重，那么動滑輪重N，拉力做功的功率是W，該滑輪組的機(jī)械效率等于，當(dāng)被提起的重物變重時(shí)，滑輪組的機(jī)械效率就(填“變大〞、“變小〞或“不變〞).

21.建高樓時(shí)首先要打好地基.原相同高度的相同地樁，經(jīng)打擊后某一瞬時(shí)三個(gè)地樁所處的位置如圖11所示.由此可知，打樁時(shí)，三個(gè)重錘中錘的做功本領(lǐng)最大.如果A.B兩錘的質(zhì)量相同，那么剛開始下落時(shí),錘的高度要低一些.如果B.c兩錘剛下落時(shí)的高度相同，那么錘的質(zhì)量要大一些.

圖10圖11

22.以下物體中：A.掛在屋頂上的電燈;B.被拉開的彈簧門;C.空中飛行的小鳥;D.在冰場上滑行的運(yùn)發(fā)動;E.從斜坡上滾下的石頭;F.在平直公路上行駛的汽車;只具有動跳的是.只具有勢能的是.既具有動能，又具有勢能的是.

23.運(yùn)發(fā)動在撐桿跳高時(shí)，經(jīng)歷了助跑——起跳——越桿——落下等過程.圖12是起跳的情景，此時(shí)運(yùn)發(fā)動的能轉(zhuǎn)化為能.

圖12圖13

24.在運(yùn)載火箭的推動下，“神舟五號〞載人飛船飛離地面的過程中，速度越來越大，在此過程中，航天英雄楊利偉所具有的動能，具有的機(jī)械能。(選填“變大〞、“變小〞、“保持不變〞)

25.自行車下坡時(shí)，不瞪腳踏板速度也會越來越大，在此過程中，自行車的動能逐漸，自行車的重力勢能逐漸

。(選填“增大〞、“減小〞或“不變〞)

26.如圖13所示，跳傘運(yùn)發(fā)動在“中華第一高樓〞——上海金茂大廈進(jìn)行跳傘。運(yùn)發(fā)動從345m的高度跳下，在下落過程中運(yùn)發(fā)動的重力勢能(選填“增大〞、“不變〞或“減小〞)，假設(shè)以為參照物，運(yùn)發(fā)動是靜止的。

27.從能量轉(zhuǎn)化的角度看，“水往低處流〞是把能轉(zhuǎn)化為能。

28.古詩文中有許多描述自然現(xiàn)象的優(yōu)美詩句.如“無邊落木蕭蕭下，不盡長江滾滾來〞，從物理學(xué)的角度看，滾滾奔流的長江具有巨大的。選擇題

1.在圖l4的四種情境中，人對物體做功的是()

提著桶在水平地舉著杠鈴原地不動用力搬石頭但沒有搬動推著小車前進(jìn)面上勻速前進(jìn)

ABCD

圖14

2.初二物理興趣小組的同學(xué)學(xué)習(xí)了功率知識后，進(jìn)行了“比一比誰上樓功率大〞的比賽。其中某同學(xué)從一樓跑到三樓用了

10s，那么他上樓過程中的功率大約是()

A.3WB.30WC.300WD.3000W

3.圖15是使用汽車打撈水下重物示意圖，在重物從水底拉到井口的過程中，汽車以恒定速度向右運(yùn)動，忽略水的阻力和滑輪的摩擦，四位同學(xué)畫出了汽車功率(P)隨時(shí)間(t)變化的圖象(圖16)，其中正確的選項(xiàng)是()

圖15

圖16

4.建筑工地上，起重機(jī)幾分鐘內(nèi)就能把所需的磚送到樓頂，如果人直接用滑輪組來提升那么需要幾個(gè)小時(shí)，其原因是()

A.起重機(jī)的功率大，做功多B.起重機(jī)的機(jī)械效率高，做功慢

C.起重機(jī)的功率大，做功快D.起重機(jī)的機(jī)械效率高，做功多

5.同學(xué)們在探究“影響滑輪組機(jī)械效率上下的因素〞時(shí)提出了以下假設(shè)(1)滑輪組機(jī)械效率上下可能與動滑輪重有關(guān)(2)滑輪組機(jī)械效率上下可能與被物重有關(guān)(3)滑輪組機(jī)械效率上下可能與物體提升高度有關(guān)(3)滑輪組機(jī)械效率上下可能與與承重繩子段數(shù)有關(guān)，然后一位同學(xué)設(shè)計(jì)了如下列圖的兩個(gè)滑輪組，進(jìn)行比照實(shí)驗(yàn)來驗(yàn)證提出的假設(shè)，那么該實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證的假設(shè)是()

A.(1)B.(2)C.(3)D.(4)

圖17圖18圖19

6.如圖18所示，小馮分別用甲、乙兩滑輪把同一桶沙從一樓地面提到二樓地面，用甲滑輪所做的總功為W1，機(jī)械效率為η1;用已滑輪所做的總動為W2，機(jī)械效率為η2，假設(shè)不計(jì)繩重與摩擦，那么()

A.W1=W2η1=η2

B.W1=W2η1W2η1<η2

7.一個(gè)工人用如圖19所示的滑輪組提起2023N的貨物，所用的拉力是800N，繩子自由端被拉下4m，下面說法正確的選項(xiàng)是()

A.總功是3200J，效率是40%

B.有用功是8000J，效率是40%

C.有用功是3200J，效率是62.5%

D.總功是3200J，效率是62.5%

8.“五一〞假期，小林和爸爸一起去登紅山，小林用了15min登到山頂，爸爸用了20min登上了山頂，爸爸的體重是小林的1.5倍，那么小林與爸爸的登山功率之比為()

A.9∶8B.8∶9C.1∶2D.2∶1

9.上緊發(fā)條的玩具車在水平面上跑動時(shí)所()

A.動能轉(zhuǎn)化為彈性勢能B.彈性勢能轉(zhuǎn)化為動能

C.重力勢能轉(zhuǎn)化為動能D.動能轉(zhuǎn)化為重力勢能

10.“神州五號〞載人飛船的返回艙在進(jìn)入大氣層穿過黑障區(qū)后，迅速彈出減速傘和主傘。從彈出減速傘和主傘到著陸的過程中，飛船返回艙()

A.動能不變，勢能減小，機(jī)械能減小B.動能減小，勢能減小，機(jī)械能減小

C.動能增大，勢能減小，機(jī)械能增大D.動能減小，勢能增大，機(jī)械能不變

11.如圖20所示，滾擺在下降的過程中越轉(zhuǎn)越快，它在下降過程中()

A.動能增加，勢能增加B.動能增加，勢能減少

C.動能減少，勢能減少D.動能減少，勢能增加

12.灑水車在水平路面上勻速行駛并向地面灑水的過程中，其機(jī)械能的變化是()

A.減小B.保持不變C.增大D.先減小后增大

13.下面事例中，由重力勢有轉(zhuǎn)化成動能的是()

A風(fēng)吹動風(fēng)車轉(zhuǎn)動B拉彎的弓把箭射出去

C擰緊的發(fā)條帶動鐘表指針轉(zhuǎn)動D秋千從高處向低處擺動

圖20

14.以下實(shí)例中，動能轉(zhuǎn)化為勢能的是()

A.雪橇從山坡上滑下B.汽車在平直公路上行駛

C.熱氣球勻速上升D.足球滾上斜坡

15.學(xué)生在做模擬“蹦極〞的小實(shí)驗(yàn)(如圖21所示)。一根橡皮筋一端系一個(gè)小石塊，另一端固定在a點(diǎn)，b點(diǎn)是橡皮筋不系小石塊自然下垂時(shí)下端所在的位置，c點(diǎn)是小石塊從a點(diǎn)自由下落所能到達(dá)的最低點(diǎn)。在小石塊從a點(diǎn)到c點(diǎn)運(yùn)動的過程中，以下說法正確的選項(xiàng)是()

圖21圖22

A.小石塊動能一直在增加

B.小石塊減少的重力勢能全部轉(zhuǎn)化為動能

C.小石塊經(jīng)過b點(diǎn)時(shí)，橡皮筋具有彈性勢能

D.小石塊到達(dá)c點(diǎn)時(shí)，動能為零

16.(04沈陽)小紅在學(xué)習(xí)中收集了一些與機(jī)械能有關(guān)的實(shí)例，如圖22所示，其中機(jī)械能增大的是()

實(shí)驗(yàn)題

1.在綜合實(shí)踐活動課上，王艷同學(xué)發(fā)現(xiàn)學(xué)校運(yùn)動場地上有假設(shè)干大小不等的鉛球，如圖23所示，于是他想利用這些器材親自體驗(yàn)一下“重力勢能的大小與哪些因素有關(guān)〞

(1)請你幫他設(shè)計(jì)應(yīng)如何去做。

(2)說明該實(shí)踐中怎樣判斷物體重力勢能的大小。

圖23

2.圖24是探究動能大小與哪些因素有并的實(shí)驗(yàn)

(1)實(shí)驗(yàn)中你通過觀察知道動能的大小。

(2)實(shí)驗(yàn)中采用方法，使得銅球與鋼球滾到水平面的速度相同。

(3)圖甲和丙探究的問題是。

圖24

3.如圖25所示，單擺在豎直平面內(nèi)左右擺動，滾擺在豎直平面內(nèi)上下往復(fù)運(yùn)動。請答復(fù)：

圖25圖26

⑴.這兩個(gè)實(shí)驗(yàn)可以說明的同一個(gè)物理問題是：;

⑵.在單擺左右擺動和滾擺上下往復(fù)運(yùn)動的過程中，你將會看到它們上升的高度逐漸降低。產(chǎn)生此現(xiàn)象的原因是：。

4.圖26為測量滑輪組機(jī)械效率的實(shí)驗(yàn)裝置，每個(gè)鉤碼重1N。

⑴實(shí)驗(yàn)時(shí)要豎直向上拉動彈簧測力計(jì)，由圖可知拉力大小為N。假設(shè)彈簧測力計(jì)向上移動15cm，那么鉤碼上升的高度為

cm，該滑輪組的機(jī)械效率為。

⑵假設(shè)僅增加鉤碼的個(gè)數(shù)，該滑輪組的機(jī)械效率將。(選填：“增大〞、“減小〞或“不變〞)

5.在探究滑輪組機(jī)械效率與物理重關(guān)系的實(shí)驗(yàn)中，用同一滑輪組裝置做了三次實(shí)驗(yàn)，測量的有關(guān)數(shù)據(jù)如下表所示。

實(shí)驗(yàn)次數(shù)重物質(zhì)量

(千克)重物上升距離

(米)彈簧測力計(jì)的示數(shù)

(牛)拉力作用點(diǎn)移動距離

(米)滑輪組機(jī)械效率

10.10.10.60.355.6%

20.20.10.90.374.1%

30.30.11.10.390.9%

(1)根據(jù)表中的數(shù)據(jù)，計(jì)算出第一次實(shí)驗(yàn)中的機(jī)械效率(g取10N/kg)

(2)圖27是某公司的一幅廣告宣傳畫，一個(gè)巨大的滑輪提起一個(gè)小皮箱，宣傳文字寫著“事無大小，必盡全力〞。請你分析下述實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，得出機(jī)械效率與物重的定性關(guān)系，并利用這個(gè)關(guān)系對這幅宣傳畫發(fā)表自己的評述。

圖27

綜合題

1.春天農(nóng)民需用水泵缺水灌溉農(nóng)田，有一水泵銘牌如下：

型號8B13

流量300m3/h

揚(yáng)程12m

質(zhì)量111kg

效率80%

(1)水泵連續(xù)正常工作5小時(shí)，所做有用功多少J?

(2)此水泵總功率為多少?

(3)