高中物理人教版必修2练习：第七章 第1+2讲 追寻守恒量——能量 功 word版含解析

高中物理人教版必修2练习：第七章 第1+2讲 追寻守恒量——能量 功 word版含解析

第七章 机械能守恒定律 第 1 讲 追寻守恒量——能量 第 2 讲 功 [时间：60 分钟] 题组一 功的概念及正、负功的判断 1．下列说法正确的是( ) A．－10 J 的功大于＋5 J 的功 B．功是标量，正、负表示外力对物体做功还是物体克服外力做功 C．一个力对物体做了负功，则说明这个力一定阻碍物体的运动 D．功是矢量，正、负表示方向 2．一同学穿着旱冰鞋处于静止状态，推一下竖直墙壁后有了向后的速度．关于该同学推墙的 过程中，下列说法正确的是( ) A．墙壁对该同学做正功 B．墙壁对该同学没有做功 C．该同学对墙壁做正功 D．该同学对墙壁没有做功 3．质量为 m 的物体，静止在倾角为θ的斜面上，斜面沿水平方向向右匀速移动了距离 l，如图 1 所示．物体相对斜面静止，则下列说法正确的是( ) 图 1 A．重力对物体 m 做正功 B．合力对物体 m 做功为零 C．摩擦力对物体 m 做负功 D．支持力对物体 m 做正功 4.有一根轻绳拴了一个物体，如图 2 所示，若整体以加速度 a 向下做减速运动时，作用在物体 上的各力做功的情况是( ) 图 2 A．重力做正功，拉力做负功，合外力做负功 B．重力做正功，拉力做负功，合外力做正功 C．重力做正功，拉力做正功，合外力做正功 D．重力做负功，拉力做负功，合外力做正功 题组二 功的计算 5．如图 3，坐在雪橇上的人与雪橇的总质量为 m，在与水平面成θ角的恒定拉力 F 作用下，沿 水平地面向右移动了一段距离 l.已知雪橇与地面间的动摩擦因数为μ，则雪橇受到的( ) 图 3 A．支持力做功为 mgl B．重力做功为 mgl C．拉力做功为 Flcos θ D．滑动摩擦力做功为－μmgl 6．如图 4 所示，一小孩和一大人都以水平的力匀速推动相同的木箱在相同的路面走同样的位 移(推箱的速度大小如图中所注)，比较此过程中两人分别对木箱做功的多少，则( ) 图 4 A．大人做的功多 B．小孩做的功多 C．大人和小孩做的功一样多 D．条件不足，无法判断 7．如图所示，力 F 大小相等，物体沿水平面运动的位移 l 也相同，下列哪种情况 F 做功最少 ( ) 8.两个相互垂直的力 F1 和 F2 作用在同一物体上，使物体运动，如图 5 所示，物体通过一段位 移时，力 F1 对物体做功 4 J，力 F2 对物体做功 3 J，则力 F1 与 F2 的合力对物体做的功为( ) 图 5 A．7 J B．2 J C．5 J D．3.5 J 9.如图 6 所示，用恒定的拉力 F 拉置于光滑水平面上的质量为 m 的物体，由静止开始运动时 间 t，拉力 F 斜向上与水平面夹角为θ＝60°.如果要使拉力做的功变为原来的 4 倍，在其他条件 不变的情况下，可以将( ) 图 6 A．拉力变为 2F B．时间变为 2t C．物体质量变为m 2 D．拉力大小不变，但方向改为与水平面平行 10．如图 7 所示，质量为 m 的物体 A 静止在倾角为θ的斜面体 B 上，斜面体 B 的质量为 M.现 对该斜面体施加一个水平向左的推力 F，使物体随斜面体一起沿水平方向向左匀速运动，当移 动的距离为 l 时，斜面体 B 对物体 A 所做的功为( ) 图 7 A．Fl B．mglsin θcos θ C．mglsin θ D．0 题组三 综合应用 11.如图 8 所示，一质量 m＝4.0 kg 的物体，由高 h＝2.0 m、倾角θ＝53°的固定斜面的顶端滑到 底端．物体与斜面间的动摩擦因数μ＝0.2，求物体所受各个力所做的功及合外力所做的功．(g ＝10 m/s2，sin 53°＝0.8，cos 53°＝0.6) 图 8 12．(1)用起重机把质量为 200 kg 的物体匀速提高了 5 m，钢绳的拉力做了多少功？重力做了 多少功？克服重力做了多少功？这些力的总功是多少？(g＝10 m/s2) (2)若物体匀加速上升，加速度a＝2 m/s2，绳的拉力做了多少功？物体所受各力的总功是多少？ (g＝10 m/s2) 答案精析 第七章 机械能守恒定律 第 1 讲 追寻守恒量——能量 第 2 讲 功 1．ABC [功是标量，功的正负既不表示方向也不表示功的大小，而是表示力对物体起动力作 用(即力对物体做功)还是力对物体起阻力作用(即物体克服外力做功)．选项 A、B、C 正确．] 2．BD [(1)先分析墙壁的受力及做功情况： 墙壁受推力但没有位移 ―→ 该同学对墙壁不做功 ―→ C 错误，D 正确 (2)再分析人的受力及做功情况： 墙壁对人的作用力是作用在手上的 ―→ 人的手在力的作用下没有位移 ―→ 墙壁对人不做功 ―→ A 错误，B 正确 ] 3．BCD [物体的受力和位移如图所示．支持力 FN 与位移 l 的夹角 α<90°，故支持力做正功，D 选项正确；重力与位移垂直，故重力不做 功，A 选项错误；摩擦力 Ff 与位移 l 的夹角大于 90°，故摩擦力做负功， C 选项正确；物体做匀速运动，所受合力为零，合力不做功，故 B 选项正确．] 4．A [重力与位移同向，做正功，拉力与位移反向，做负功，由于做减速运动，所以物体所 受合力向上，与位移反向，做负功．] 5．C [支持力和重力与位移垂直，不做功，A、B 错误；拉力和摩擦力分别做功为 W＝Flcos θ， W＝－μ(mg－Fsin θ)l，C 正确，D 错误．] 6．C [因为木箱匀速运动，小孩和大人所用的推力相等，又因为所走的位移相同所以做功一 样多，C 选项正确．] 7．D [四种情况下，F、l 都相同，由公式 W＝Flcos α可知，cos α越小，力 F 做的功越少，D 中 cos α最小，故选 D.] 8．A [W1＝3 J，W2＝4 J，故合力的功为：W＝W1＋W2＝3 J＋4 J＝7 J，故选 A.] 9．ABD [本题要讨论的是恒力做功的问题，所以选择功的公式，要讨论影响做功大小的因素 的变化，比较快捷的思路是先写出功的通式，再讨论变化关系．位移 l＝1 2at2＝1 2 Fcos 60° m t2，W ＝Flcos 60°＝F2cos260° 2m t2，当 F′＝2F 时，W′＝4W，当时间变为 2t 时，W′＝4W；当 m′ ＝1 2m 时，W′＝2W；当θ＝0°时，W′＝4W，由此可知，C 错，A、B、D 对．] 10．D [对物体 A 进行受力分析，其受到重力 mg、支持力 FN、静摩擦力 Ff， 如图所示，由于物体 A 做匀速运动，所以支持力 FN 与静摩擦力的合力即斜面 体 B 对物体 A 的作用力竖直向上，而位移水平向左，所以斜面体 B 对物体 A 的作用力的方向与位移方向垂直，斜面体 B 对物体 A 所做的功为 0，D 正确．] 11．见解析 解析 以物体为研究对象受力分析如图． 物体受重力 mg、摩擦力 Ff、支持力 FN， FN＝mgcos θ，Ff＝μmgcos θ. 物体的位移 l＝ h sin θ ， 根据功的公式可求得 WG＝mg·lcos (90°－θ)＝mgh＝4.0×10×2.0 J＝80 J，WN＝0， Wf＝－Ff·l＝－μmgcos θ· h sin θ ＝－0.2×4.0×10×2.0×3 4 J＝－12 J. W 合＝WG＋WN＋Wf＝80 J＋0－12 J＝68 J. 求合外力做的功也可以先求合外力，再求合力的功． F 合＝mgsin θ－Ff， W 合＝F 合·l＝(mgsin θ－μmgcos θ)l ＝(4.0×10×0.8－0.2×4.0×10×0.6)×2.0 0.8 J＝68 J. 12．(1)1×104 J －1×104 J 1×104 J 0 (2)1.2×104 J 2×103 J 解析 (1)物体匀速提升，由平衡条件：F＝G＝2×103 N 钢绳的拉力做功：WF＝Fh＝2×103×5 J＝1×104 J 重力做功：WG＝－mgh＝－2×103×5 J＝－1×104 J 物体克服重力做功 1×104 J 这些力所做的总功是：W 总＝WF＋WG＝0 即：这些力所做的总功是 0. (2)根据牛顿第二定律 F′－mg＝ma 所以 F′＝mg＋ma＝2 400 N WF′＝F′h＝2 400×5 J＝1.2×104 J 各力做的总功也等于合外力做的功 W 总＝mah＝2×103 J.