2020版高中物理 第一章 功和功率 第2节 功和能试题 鲁科版必修2
第2节 功和能
【二维选题表】
物理观念
科学思维
科学探究
科学态度与责任
机械功
原理
1(易),2(易),3(易),
4(易),12(中)
功与能的转化
5(易),6(易),7(中),8(易),
9(中),10(中),11(中)
基础训练
1. 如图所示,杆下挂一重物,为了提高重物,用一个始终跟直杆垂直、作用点在杆中点的力F使直杆由竖直位置慢慢转动到水平位置.则下列判断正确的是( C )
A.始终是省力杠杆,同时省功
B.始终是费力杠杆,但是省功
C.先是省力的、后是费力的,但不省功
D.先是费力的、后是省力的,但不省功
解析:若杆长为L,直杆转过角度为θ,根据杠杆原理F·=G·Lsin θ,θ较小时F
G,但根据功的原理整个过程都不省功,选项C正确.
2.(2016·福建漳州检测)盘山公路总是筑得盘旋曲折,因为( C )
A.盘山公路盘旋曲折会延长爬坡的距离,根据斜面的原理,斜面越长越省功
B.盘山公路盘旋曲折显得雄伟壮观
C.盘山公路盘旋曲折会延长爬坡长度,斜面的原理告诉我们,高度一定,斜面越长越省力
D.盘山公路盘旋曲折是为了减小坡度,增加车辆的稳度
解析:根据功的原理可知,增大位移可以省力,但任何机械都不能省功,因此盘山公路增大了位移使车辆省力.故选项C正确.
3.在建筑工地上,需要把一车水泥运到楼顶,如果工人用手搬运,需要8名工人连续工作4小时才能搬完,但如果采用吊车搬运,只需1名工人工作1小时就能搬完,这件事情说明了( B )
A.使用机械能够省功
B.使用机械可以提高工作效率
C.工人用手搬运时,克服水泥重力做功多
D.吊车克服水泥重力做功多
解析:搬运相同的重物时,使用机械与不使用机械克服重力做功相同,所以选项C,D均错;使用机械时要多做额外功,故选项A错误;使用机械可以在较短的时间内做较多的功,即工作效率提高,故选项B正确.
4
4. 如图所示,把同一物体分别沿BA,CA,DA三个光滑斜面匀速推到同一高度的A点,下列说法中正确的是( D )
A.沿BA斜面最费力,做的功最多
B.沿DA斜面最费力,做的功最少
C.沿三个斜面推力大小都一样,沿DA斜面最省功
D.沿三个斜面做的功一样多,沿BA斜面最省力
解析:由功的原理知,使用任何机械都不省功,由于不计摩擦,无论沿哪个斜面将物体推上A点,都与不用斜面直接将物体从E点匀速提到A点做的功一样多.若推力为F,坡长为L,则有F·L=G·h,L越长,F越小,所以选项D正确,A,B,C错误.
5.举重运动员把重800 N的杠铃举高2 m,下列说法中正确的是( A )
A.人体内有1 600 J的化学能转化为杠铃的势能
B.人体内消耗的化学能等于1 600 J
C.人对杠铃做的功大于1 600 J
D.人克服杠铃重力做的功大于1 600 J
解析:运动员把杠铃举高2 m的过程,需克服重力做功WG=800×2 J=
1 600 J;同时运动员肌体也要消耗能量,故人体消耗的化学能大于
1 600 J,其中有1 600 J的化学能通过对杠铃做功而转化为杠铃的重力势能.故选项A正确.
6.(多选)下列关于能量转化的说法中正确的是( BCD )
A.举重运动员把杠铃举起来,体内的化学能全部转化为杠铃的势能
B.电流通过电阻丝使电能转化为内能
C.内燃机做功的过程是内能转化为机械能的过程
D.做功过程是能量转化的过程,某过程做了10 J的功,一定有10 J的能量发生了转化
解析:举重运动员举起杠铃,使杠铃的势能变大,消耗了自己本身的一部分化学能,同时还有一部分化学能转化为内能,故选项A错误;电流通过电阻丝把电能转化为内能,故选项B正确;内燃机中的燃料燃烧,对外做功,把内能转化为机械能,故选项C正确;功是能量转化的量度,做功的过程就是能量转化的过程,故选项D正确.
7. 足球运动员用力将静止的足球踢出,足球沿地面滚动了一段距离而停止.则关于功和能的下列分析中,正确的是( A )
A.踢球过程中,人对足球的作用力做正功,足球的动能增加
B.踢球过程中,足球没有明显位移,人对足球的作用力没有做功
C.足球滚动过程中,地面阻力对足球做负功,足球的动能消失了
D.整个过程中,所有功的代数和为零,足球的动能前后都为零,运动员消耗的体内的化学能消失了
4
解析:应从功能关系上加以分析,切记自然界中的能量守恒.能量只能转化,但不能消失.人踢足球,足球由静止到运动,足球的动能增加,必是人对足球的作用力做功的结果,运动员体内的化学能转化为足球的动能.足球沿地面滚动一段距离而停止,足球克服地面阻力做功,足球的动能又转化为内能.整个过程中,所有功的代数和为零,运动员消耗的体内的化学能转化为内能,能量不能凭空消失,能量可以转化或转移,其总量保持不变.选项A正确,B,C,D错误.
8.行驶中的汽车制动后滑行一段距离,最后停下;流星在夜空中坠落并发出明亮的光;降落伞在空中匀速下降;点火升空的火箭将“神舟九号”飞船送入高空.上述不同现象中所包含的相同的物理过程是( D )
A.物体的动能均增大
B.物体的动能转化为其他形式的能量
C.物体的势能转化为其他形式的能量
D.物体不同形式的能量之间发生转化
解析:物体的速度变化情况不同,汽车制动、流星速度减小、降落伞匀速、火箭加速,动能分别为减小、减小、不变、增大,故选项A错误;四个物体运动过程中,汽车是动能转化成了内能,流星、降落伞是机械能转化为其他形式的能,火箭是化学能转化为机械能和内能,总之是物体不同形式的能量之间发生了转化,选项B,C错误,D正确.
9.(2016·浙江北仑中学测试)水流从高处落下,对水轮机做了3×
108 J的功,对这句话的正确理解为( D )
A.水流在对水轮机做功前,具有3×108 J的能量
B.水流在对水轮机做功时,具有3×108 J的能量
C.水流在对水轮机做功后,具有3×108 J的能量
D.水流在对水轮机做功的过程中,能量减少了3×108 J
解析:功是能量转化的量度,而不是能量多少的量度,故选项A,B,C错误,D正确.
素养提升
10.(2016·江苏南京模拟) 质量为m的物体从高h处的粗糙斜面上的点A由静止开始滑下,最后停在水平面上的点C处,如图所示,现在施加一个外力F,把物体由C处移到点A,则外力F所做的功最小为( A )
A.mgh
B.2mgh
C.3mgh
D.以上选项都不对
解析:功是能量转化的量度.依题意可知,外力F做功使物体由C点移到A点必须增加重力势能,一般情况下还会增加动能和克服摩擦阻力做功使内能增加,由于此题要求做功最少,能否不增加动能也不克服摩擦阻力做功呢?显然,在这种情况下,外力F才做最少的功.只要对物体m施加一个竖直向上的力F=mg,把物体提起由C点缓慢地移到A点(不一定沿着原来的路径)就可以了,故选项A正确.
11.在一次小学生课外活动中,老师要求学生将一捆重20 kg的书放到高2 m的台子上,必须是每个同学单独完成,让同学们想办法完成任务.经过思考,某同学用长为4 m的搭板将书缓慢地推了上去,他的推力为120 N.
(1)该同学做了多少功?
(2)该同学做功的结果使能量发生了怎样的转化?
(3)若老师直接将书放上去需做多少功?(不计阻力,g取10 m/s2)
解析:(1)根据功的定义计算得,推力所做的功为
W1=Fs=120×4 J=480 J.
4
(2)该同学做功使体内化学能转化为了书的机械能和内能.
(3)若老师直接将书放上去,所做的功为
W2=mgh=20×10×2 J=400 J.
答案:(1)480 J (2)见解析 (3)400 J
12. 如图所示,人通过动滑轮和定滑轮拉一质量为10 kg的物体,使物体匀速升高0.5 m.(g取10 m/s2)
(1)如不计滑轮重力和摩擦力,弹簧测力计的示数为多少?人对物体做的功为多少?
(2)因滑轮的重力和摩擦力的影响,现在弹簧测力计的读数为30 N,拉动过程中,人做的总功为多少?其中有用功和额外功分别为多少?
解析:(1)弹簧测力计示数F==25 N,
人对物体做的功W=F×4h=25×4×0.5 J=50 J.
(2)人做的总功W总=F′×4h=30×4×0.5 J=60 J,
有用功W有用=mgh=10×10×0.5 J=50 J,
额外功W额外=W总-W有用=60 J-50 J=10 J.
答案:(1)25 N 50 J
(2)60 J 50 J 10 J
4
