九年级物理机械功和机械能例题与习题
机械在物理的运用中非常的广泛，下面是小编给大家带来的九年级物理机械功和机械能例题与习题，希望能够帮助到大家!
九年级物理机械功和机械能例题与习题
【例1】在平地上，用50N的水平推力推动重100N的箱子，前进了10m(图1)，推箱子的小朋友做了多少功?如果把这个箱子匀速举高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和水平前进的距离s的乘积Fs。匀速举箱子时用的力F′与箱子重G大小相等、方向相反。举箱子是F′克服重力(阻力)G使箱子在F′方向上升高h，所做的功W2=F′h=Gh，这种情况下，常常为了简便而说：克服阻力G做的功W2=Gh。
【解答】
F=50N，s=10m，G=100N，h=1.5m。
W1=Fs=50N×10m=500J。
W2=Gh=100N×1.5m=150J。
答：他推箱子做功500J，举箱子做功150J。
【说明】题中给了两个力：50N、100N，也给了两个距离：10m、1.5m。千万不要死记乱套公式，算出两个功：W1=100N×10m=1000J，W2=50N×1.5m=75J。
对于公式，务必要在理解的基础上记忆、运用。W=Fs中的F是使物体在它的方向上通过距离s的力，s是物体在F方向上通过的距离。
【例2】 重为100N的物体在光滑水平面上匀速移动80m，则重力对物体做的功是多少?
【分析】重力的方向竖直向下，在竖直方向上物体没有发生移动;物体在光滑水平面上移动，是由于物体有惯性，可以保持运动状态不变。水平方向上没有受到作用力。
【解答】W=Gh=100×0=0
【说明】力对物体做功，必须有力作用在物体上，且物体在力的方向上通过距离。如果有作用力，但在力的方向上没发生移动，或者不受作用力，物体静止或匀速直线运动，都没有力对物体做功。
【例3】 某人用100N顿的水平拉力，将500N顿的物体在水平地面上匀速移动8m，拉力做了多少功?若他用100N顿的力竖直向上提此重物，他对物体做多少功?
【分析】当他用100N的水平拉力作用于物体，物体且在这个力的方向上移动8m，他对物体做的功应等于FS。而他用100N顿的力竖直向上提重物时，物体仍静止不动，物体没有在这个力的方向上移动距离，所以他对物体没做功。
【解答】
W1=F1F1=100N×8m=8×102J
∵s2=0
∴W2=0
【说明】做功有两个必要的因素，即作用在物体上的力和物体在该力方向上移动的距离，两者缺一不可。
【例4】 高出水面30m处有一个容积是50m3的水箱，要用一台离心式水泵抽水给水箱，1h能把水箱充满即可。这台水泵的功率至少是多少千W?(取g=10N/千克)
【分析】
这道题要求的功率。功率P=W/t，其中t是1h,而W可以根据W=Gh求出，其中G是50m3水重，h是30m。G的值，从水的体积V和密度ρ求出质量m以后就知道了。
思路P=W/t→W=Gh→G=mg→m=ρV
【解答】
m=ρV=1×103kg/m3×50m3=5×104kg
G=mg=5×104kg×10N/kg=5×103N
W=Gh=5×103N×30m=1.5×107J
P=W/t=1.5×107J/3600s=4200W=4.2kW
答：水泵的功率应不小于4.2kW。
【例5】 重2540N的货物。如图2所示，滑轮组把它提升1.7m。若不考虑摩擦，也不考虑滑轮和绳子的物重，则：
(1)绳端拉力F是多少N?
(2)绳端移动的距离是多少m?
(3)若考虑摩擦、滑轮和绳子的物重，须在绳端施力800N，滑轮组的机械效率是多少?
【分析】使用滑轮组时，重物G由n段绳子承担，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段绳子承担，当重物升高hm时，绳末端移动的距离s=nhm;若考虑摩擦、滑轮和绳子的物重，滑轮组的机械效率等于有用功和总功的比值。
【解答】(1)绳端拉力为F=G/n=2540N/4=635N
(2)绳端移动的距离为s=nh=4×1.7m=6.8m
(3)滑轮组的机械效率为
η=W有/W总=Gh/Fs=Gh/Fnh=G/Fn=2540N/(4×800N)≈79%
【说明】如何判断有用功、额外功、总功，是解机械效率有关问题的关键，解题时可以用机械做功的目的来分析。凡是用机械来升高物体的，使物体升高所做的功为有用功;且有W有=Gh，即有用功等于被升高的物体的重力与其提升高度的乘积。凡是动力做的功就是总功;且有W总=Fs，它等于力与机械在动力作用下移动的距离的乘积。而用来克服摩擦和机械自身重力所做的功为额外功。W额=W总-W有。
图2
【例6】下面的物体中，只具有动能的是______;只有势能的是______;既具有动能、又具有势能的是 [ ]。
A.停在地面上的汽车。
B.在空中飞行的飞机。
C.被起重机吊在空中静止的货物。
D.弹簧。
E.在水平铁轨上正行驶的火车。
【分析】停在地面上的汽车没有运动，它不具有动能;因在地面上，它也没有势能。
正在空中飞行的飞机，它在运动着，具有动能;它离地面有一定的高度，又具有重力势能。
在空中静止的货物，它没有动能，只有重力势能。
弹簧在没有发生弹性形变时，它不具有弹性势能。
水平铁轨上行驶的火车，只有动能没有势能。
【解答】只有势能的是C;只有动能的是E;既有动能又有势能的是B。
【说明】在确定物体具有何种能量时，应按照动能、重力势能、弹性势能的定义，分析物体是否在运动，是否被举高，是否发生了弹性形变，符合哪一种能量的定义，就确定物体具有哪一种能量。
【例7】下列物体各具有什么形式的机械能?
(1)高速升空的火箭;
(2)被拉长的弹弓橡皮条;
(3)被水电站拦河坝拦住的上游水;
(4)竖直到达最高点的上抛小球。
【分析】对照动能、重力势能、弹性势能的定义，即能判断出上述物体各具有什么形式的能。
【解答】(1)高速升空的火箭，速度不为零，且高度在增加，因此具有动能和势能。
(2)被拉长的弹弓橡皮条发生弹性形变，具有弹性势能。
(3)被拦河坝拦住的上游水是流动的，具有功能;同时水位又被拦河坝提得较高，因此又具有重力势能。
(4)小球被竖直抛到最高点时，不再运动，速度为零，因此只具有重力势能。
【例8】判断下列几种情况下，物体的动能、势能是否变化?是增加还是减少?
(1)货物在钢丝绳的牵引下上升，但速度在减小;
(2)电梯上升得越来越快;
(3)汽车在平直公路上匀速前进;
(4)弯曲的钢锯条在逐渐变直。
【分析】(1)货物在上升过程中，离地面的高度增加，运动速度减小。
(2)电梯在上升过程中，离地面的高度及运动速度都增加。
(3)汽车在平直公路上匀速行驶时，其离地面的高度和运动速度都没有发生变化。
(4)弯曲的钢锯条在逐渐变直的过程中，弹性形变逐渐变小。
【解答】(1)货物的重力势能增加，动能减少。
(2)电梯的重力势能增加，动能增加。
(3)汽车的重力势能、动能都不变。
(4)钢锯条的弹性势能减小。
【说明】在说明动能的大小和变化时，应抓住质量和速度进行分析;说明势能的大小和变化时，应抓住质量和离地面的高度或抓住弹性形变的情况进行分析。
【例9】一只乒乓球由高处静止下落撞击地板后又上升，在整个过程中，乒乓球机械能转化的情况是 [ ]
A.势能→动能→势能。
B.动能→势能→势能。
C.动能→势能→动能→势能→动能。
D.势能→动能→势能→动能→势能。
【分析】乒乓球在高处，由于被举高具有势能。在下落过程中，高度降低，速度增大，在撞击地面前，球的全部势能转化为动能。在撞击地板的一瞬间，由于球发生形变，球的动能转化为球的弹性势能。球在恢复形变的过程中，弹性势能又转化成动能，使球产生一个反方向的速度(如不考虑能的损失，则此速度与球撞击地板前的速度大小相同)，向上跳起。在上升的过程中，动能又逐渐转化成势能，直至动能为零。从下落到反跳的全过程中，经历的能量变化过程是：重力势能→动能→弹性势能→动能→重力势能。
填空题
1.人用水桶从井中提水的时候，对水所做的功是 功，对桶和绳所做的功是 功.
2.起重机将3000N的物体在1min内匀速升高20m，在这段时间内起重机做的功为 6×104 J，起重机的功率为 W。
3.如图1所示，某同学在做俯、卧撑运动，可将他视为一个杠杆，他的重心在A点，重力为500N，那么他将身体撑起，双手对地面的压力至少 N，若他在1min内做了30个俯卧撑，每次肩部上升的距离均为0.4m，则他的功率至少为 W。
图1
4.甲、乙两位同学分别把同样重的木头从一楼搬到三楼，甲用的时间比乙用的时间长，两个对木头做功的大小关系是W甲 W乙(选填“>”、“=”或“<”=，对木头做功快的是 同学。
5.某起重机将1×104N的重物沿竖直方向提起，重物由静止开始向上做变速直线运动，然后做匀速直线运动，已知重物在开始的30s内上升的高度为16m，在接着的10s内又匀速上升了8m。若空气阻力忽略不计，则在匀速运动过程中，起重机对重物的拉力的功率是 W;在上述的40s内重物运动的平均速度是 m/s。
6.重500N的物体，在100N的水平拉力作用下，沿水平地面以0.5m/s的速度匀速运动10s.在这个过程中，重力所做的功
是 J，拉力做功的功率是 w.
7.某商场售货员用20N的水平推力使质量为65kg的货物沿水平方向匀速移动了3m，则该售货员对货物做功 J，货物的重力做功 J，物体受到的摩擦阻力是 N.
8.用10N的水平拉力，拉着木块在水平桌面上做匀速直线运动，木块受到的摩擦力是 N,若木块移动了0.5m，则拉力做的功 J.
9.(如图2所示 ，已知物重等于G，请你补充一个物理理，用物得G和补充的物理量求出动滑轮的机械效率(绳重和摩擦忽略不计)补充的物理量名称和符号: 机机械效率= .
10.用图3所示的滑轮组将重为G的物体匀速提升h . 绳子移动的距离为
;所做的有用功为 ;假设所用的拉力为F，则该滑轮组的机械效率为 .
图2 图3
11.如图4所示，小穆同学在“测滑轮组机械效率”的实验中，匀速拉起重为6N的物体，使物体升高了0.2m，弹簧测力计示数为 N，则有用功是 J，机械效率
为 .
12.用如图5所示的机械拉着重500N的物体在水平地面上匀速运动，物体受到的摩擦力为120N，绳子末端的水平拉力为50N，则滑轮组的机械效率为 ;若物体运动的速度为0.2m/s，则10s内拉力做的功是 J.
图4 图513.用两个动滑轮和两个定滑轮组成的滑轮组提升重物，当将一个重为1000N的重物匀速提升2m时，人站在地面上所用的拉力为312.5N，若不计绳重和摩擦，则该滑轮组所做的有用功是 J，机械效率是 .
14.一台液压起重机在10s内把一辆重为15000N的汽车举高了2m，起重机对汽车做了
焦的功，功率是 W。
15.图6为某举重运动员在0.5s内由支撑到起立将杠铃举起过程中拍摄的两张照片，杠铃的质量为100kg，则杠铃重为 N。已知照片中杠铃的实际直径是40cm，根据照片可算出该运动员在上述过程中对杠铃做功的平均功率约为 W。(g取10N/kg)
图617.如图7所示，用一动滑轮拉一物体A以0.5m/s的速度在水平面上作匀速直线运动，物体A重为20N，受到的摩擦阻力是物重的0.2倍，水平拉力为2.5N，则在2s内拉力做的功是 ，滑轮的机械效率是 (不计滑轮重力).
图7 图8 图9
18.甲、乙两位工人分别用如图8所示的A.B两种方式，将同样重的一袋沙子提到高处，滑轮的重力小于沙子的重力，不计摩擦阻力的绳子的重力。工人 用力较小，两人所用滑轮的机械效率是ηA ηB。(选填“>”、“=”或“<” =)
19.如图9所示，在50N的水平拉力F作用下, 重800N的物体沿水平地面做匀速直线运动, 物体与地面间滑动摩擦力为120N.则滑轮组的机械效率为 ;若物体的速度为0.2m/s,则1min内拉力做的功为 J.
20.滑轮组既能省力又能改变力的方向. 亮亮用自制的滑轮组来提起500N重物(如图10所示)，绳自由端的拉力F=200N，重物以0.2 m/s的速度匀速上升，不计摩擦和绳重，则动滑轮重 N，拉力做功的功率是 W，该滑轮组的机械效率等于 ，当被提起的重物变重时，滑轮组的机械效率就 (填“变大”、“变小”或“不变”).
21.建高楼时首先要打好地基.原相同高度的相同地桩，经打击后某一瞬时三个地桩所处的位置如图11所示.由此可知，打桩时，三个重锤中 锤的做功本领最大.如果A.B两锤的质量相同，则刚开始下落时, 锤的高度要低一些.如果B.c两锤刚下落时的高度相同，则 锤的质量要大一些.
图10 图11
22.下列物体中：A.挂在屋顶上的电灯;B.被拉开的弹簧门;C.空中飞行的小鸟;D.在冰场上滑行的运动员;E.从斜坡上滚下的石头;F.在平直公路上行驶的汽车;只具有动跳的是 .只具有势能的是 .既具有动能，又具有势能的是 .
23.运动员在撑杆跳高时，经历了助跑——起跳——越杆——落下等过程.图12是起跳的情景，此时运动员的 能转化为 能.
图12 图13
24.在运载火箭的推动下，“神舟五号”载人飞船飞离地面的过程中，速度越来越大，在此过程中，航天英雄杨利伟所具有的动能 ，具有的机械能 。(选填“变大”、“变小”、“保持不变”)
25.自行车下坡时，不瞪脚踏板速度也会越来越大，在此过程中，自行车的动能逐渐 ，自行车的重力势能逐渐
。(选填“增大”、“减小”或“不变”)
26.如图13所示，跳伞运动员在“中华第一高楼”——上海金茂大厦进行跳伞。运动员从345m的高度跳下，在下落过程中运动员的重力势能 (选填“增大”、“不变”或“减小”)，若以 为参照物，运动员是静止的。
27.从能量转化的角度看，“水往低处流”是把 能转化为 能。
28.古诗文中有许多描述自然现象的优美诗句.如“无边落木萧萧下，不尽长江滚滚来”，从物理学的角度看，滚滚奔流的长江具有巨大的 。选择题
1.在图l4的四种情境中，人对物体做功的是( )
提着桶在水平地举着杠铃原地不动 用力搬石头但没有搬动 推着小车前进面上匀速前进
A B C D
图14
2.初二物理兴趣小组的同学学习了功率知识后，进行了“比一比谁上楼功率大”的比赛。其中某同学从一楼跑到三楼用了
10s，则他上楼过程中的功率大约是( )
A.3W B.30W C.300W D.3000W
3.图15是使用汽车打捞水下重物示意图，在重物从水底拉到井口的过程中，汽车以恒定速度向右运动，忽略水的阻力和滑轮的摩擦，四位同学画出了汽车功率(P)随时间(t)变化的图象(图16)，其中正确的是( )
图15
图16
4.建筑工地上，起重机几分钟内就能把所需的砖送到楼顶，如果人直接用滑轮组来提升则需要几个小时，其原因是 ( )
A.起重机的功率大，做功多 B.起重机的机械效率高，做功慢
C.起重机的功率大，做功快 D.起重机的机械效率高，做功多
5.同学们在探究“影响滑轮组机械效率高低的因素”时提出了下列假设(1)滑轮组机械效率高低可能与动滑轮重有关 (2)滑轮组机械效率高低可能与被物重有关(3)滑轮组机械效率高低可能与物体提升高度有关(3)滑轮组机械效率高低可能与与承重绳子段数有关，然后一位同学设计了如图所示的两个滑轮组，进行对比实验来验证提出的假设，则该实验验证的假设是( )
A.(1) B.(2) C.(3) D.(4)
图17 图18 图19
6.如图18所示，小冯分别用甲、乙两滑轮把同一桶沙从一楼地面提到二楼地面，用甲滑轮所做的总功为W1，机械效率为η1;用已滑轮所做的总动为W2，机械效率为η2，若不计绳重与摩擦，则( )
A.W1= W2 η1=η2
B.W1= W2 η1<η2
C.W1η2
D.W1>W2 η1<η2
7.一个工人用如图19所示的滑轮组提起2000N的货物，所用的拉力是800N，绳子自由端被拉下4m，下面说法正确的是( )
A.总功是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.总功是3200J，效率是62.5%
8.“五一”假期，小林和爸爸一起去登红山，小林用了15min登到山顶，爸爸用了20min登上了山顶，爸爸的体重是小林的1.5倍，则小林与爸爸的登山功率之比为( )
A.9∶8 B.8∶9 C.1∶2 D.2∶1
9.上紧发条的玩具车在水平面上跑动时所( )
A.动能转化为弹性势能 B.弹性势能转化为动能
C.重力势能转化为动能 D.动能转化为重力势能
10.“神州五号”载人飞船的返回舱在进入大气层穿过黑障区后，迅速弹出减速伞和主伞。从弹出减速伞和主伞到着陆的过程中，飞船返回舱 ( )
A.动能不变，势能减小，机械能减小 B.动能减小，势能减小，机械能减小
C.动能增大，势能减小，机械能增大 D.动能减小，势能增大，机械能不变
11.如图20所示，滚摆在下降的过程中越转越快，它在下降过程中( )
A.动能增加，势能增加 B.动能增加，势能减少
C.动能减少，势能减少 D.动能减少，势能增加
12.洒水车在水平路面上匀速行驶并向地面洒水的过程中，其机械能的变化是( )
A.减小 B.保持不变 C.增大 D.先减小后增大
13.下面事例中，由重力势有转化成动能的是( )
A风吹动风车转动 B 拉弯的弓把箭射出去
C拧紧的发条带动钟表指针转动 D秋千从高处向低处摆动
图20
14.以下实例中，动能转化为势能的是 ( )
A.雪橇从山坡上滑下 B.汽车在平直公路上行驶
C.热气球匀速上升 D.足球滚上斜坡
15.学生在做模拟“蹦极”的小实验(如图21所示)。一根橡皮筋一端系一个小石块，另一端固定在a点，b点是橡皮筋不系小石块自然下垂时下端所在的位置，c点是小石块从a点自由下落所能到达的最低点。在小石块从a点到c点运动的过程中，以下说法正确的是( )
图21 图22
A.小石块动能一直在增加
B.小石块减少的重力势能全部转化为动能
C.小石块经过b点时，橡皮筋具有弹性势能
D.小石块到达c点时，动能为零
16.(04沈阳)小红在学习中收集了一些与机械能有关的实例，如图22所示，其中机械能增大的是( )
实验题
1.在综合实践活动课上，王艳同学发现学校运动场地上有若干大小不等的铅球，如图23所示，于是他想利用这些器材亲自体验一下“重力势能的大小与哪些因素有关”
(1)请你帮他设计应如何去做。
(2)说明该实践中怎样判断物体重力势能的大小。
图23
2.图24是探究动能大小与哪些因素有并的实验
(1)实验中你通过观察 知道动能的大小。
(2)实验中采用 方法，使得铜球与钢球滚到水平面的速度相同。
(3)图甲和丙探究的问题是 。
图24
3.如图25所示，单摆在竖直平面内左右摆动，滚摆在竖直平面内上下往复运动。请回答：
图25 图26
⑴.这两个实验可以说明的同一个物理问题是： ;
⑵.在单摆左右摆动和滚摆上下往复运动的过程中，你将会看到它们上升的高度逐渐降低。产生此现象的原因是： 。
4.图26为测量滑轮组机械效率的实验装置，每个钩码重1N。
⑴ 实验时要竖直向上 拉动弹簧测力计，由图可知拉力大小为 N。若弹簧测力计向上移动15cm，则钩码上升的高度为
cm，该滑轮组的机械效率为 。
⑵ 若仅增加钩码的个数，该滑轮组的机械效率将 。(选填：“增大”、“减小”或“不变”)
5.在探究滑轮组机械效率与物理重关系的实验中，用同一滑轮组装置做了三次实验，测量的有关数据如下表所示。
实验次数 重物质量
(千克) 重物上升距离
(米) 弹簧测力计的示数
(牛) 拉力作用点移动距离
(米) 滑轮组机械效率
1 0.1 0.1 0.6 0.3 55.6%
2 0.2 0.1 0.9 0.3 74.1%
3 0.3 0.1 1.1 0.3 90.9%
(1)根据表中的数据，计算出第一次实验中的机械效率(g取10N/kg)
(2)图27 是某公司的一幅广告宣传画，一个巨大的滑轮提起一个小皮箱，宣传文字写着“事无大小，必尽全力”。请你分析下述实验数据，得出机械效率与物重的定性关系，并利用这个关系对这幅宣传画发表自己的评述。
图27
综合题
1.春天农民需用水泵缺水灌溉农田，有一水泵铭牌如下：
型号 8B13
流量 300m3/h
扬程 12m
质量 111kg
效率 80%
(1) 水泵连续正常工作5小时，所做有用功多少J?
(2) 此水泵总功率为多少?
(3) 若此水泵用一柴油机带动，假设柴油完全燃烧所释放的内能有40%转化为水泵轴的机械能，则每小时消耗多少kg柴油?(柴油热值按3×107J/ kg计算，g=10N/kg)
2.2004年5月27日上午9时，长沙黑石铺湘江大桥正式竣工，黑石铺大桥东起开心区大托铺，与107国道相接，西至城县苹塘镇与319国道相连，使长常高速公路与京珠高速公路连在一起，大桥全长3068m，一辆质量为2.0×103kg的小汽车，从桥东匀速至桥西所用时间为200s，所受的阻力是2.0×103N，问：
(1)小汽车从桥东到桥西行驶的速度是多大?
(2)小汽车引力所做的功是多大?
(3)小汽车此时的功率是多大?
3.(04南通)一辆轿车在平直的高速公路上匀速行驶1.8km，轿车上的速度表如图28所示，在此过程中
⑴轿车速度为多少km/h? 合多少m/s?
⑵若轿车发动机的功率为40kW，则该车行驶中所受阻力多大?
⑶若轿车消耗汽油0.25kg，其发动机的效率多大?(q汽油=4.6×107J/kg)
图28
4.(6分)一个体重为500N的同学骑自行车上学，在水平路面上以4m/s的速度匀速行驶. 有关数据如右表所示.
(1)在行驶过程中，车对地面的压强是多大?
自行车净重 200N
行驶过程轮胎与地面接触总面积 1×10-2m2
匀速行驶过程中的总阻力 30N
车轮直径 0.61m
轮胎承受的最大压强 1.2×105Pa
(2)该同学骑车沿直线匀速行驶10min做了多少功?
综合题
5.我们看杂技演员从高处跳下落在绷床上，又被弹起的过程如图29所示，请你写出演员在表演时涉及到2个物理知识。
(1)
(2)
图29
6.在“畅想家乡美好未来”的主题班会上，同学们奇想妙设，纷纷出计献策。王林同学设计了城市未来磁悬浮轨道列车交通方案，图纸如图30所示，请你分析该方案中中应用到的物理知识有：(只要求写出两条)
(1)
(2)
