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第3章 动能的变化与机械功
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【步步高】(新课标)2022学年高中物理 3.2 研究功与功率每课一练1 沪科版必修2
【步步高】(新课标)2022学年高中物理 3.2 研究功与功率每课一练1 沪科版必修2
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3.2研究功与功率(一)题组一 对功概念的理解1.关于功的概念,下列说法中正确的是( )A.位移大,力对物体做的功一定多B.受力小,力对物体做的功一定少C.物体静止,则力对物体一定不做功D.力的大小和物体在力的方向上的位移大小决定功的多少答案 CD解析 根据功的定义式,功的大小与力、位移和力与位移之间的夹角三个因素有关,可以判断A、B错误,C、D正确.2.根据力对物体做功的条件,下列说法中正确的是( )A.工人扛着行李在水平路面上匀速前进时,工人对行李做正功B.工人扛着行李从一楼走到三楼,工人对行李做正功C.作用力与反作用力做的功大小相等,并且其代数和为0D.在水平地面上拉着一物体运动一圈后又回到出发点,则由于物体位移为0,所以摩擦力不做功答案 B解析 选项A中,工人对行李的作用力竖直向上,与行李的运动方向始终垂直,故对行李不做功,选项A错误;选项B中,工人对行李的作用力与行李的运动方向的夹角为锐角,故对行李做正功,选项B正确;选项C中,根据牛顿第三定律,作用力与反作用力大小相等、方向相反,但二者是对不同的物体做功,两个受力物体的位移大小不一定相等,所以选项C错误;选项D中,摩擦力是变力,且总与物体相对地面的运动方向相反,因此当物体回到出发点后,虽然物体位移为0,但摩擦力仍对物体做了负功,故选项D错误.3.一个力对物体做了负功,则说明( )A.这个力一定阻碍物体的运动B.这个力不一定阻碍物体的运动C.这个力与物体运动方向的夹角α>90°D.这个力与物体运动方向的夹角α<90°答案 AC解析 由功的表达式W=Fscosα知,只有当α>90°时,cosα<0,力对物体做负功,此力阻碍物体的运动,故A、C对.4.一物体在两个力F1、F2的共同作用下发生了一段位移,做功分别为W1=6J、W2=-6J,下列说法正确的是( )A.这两个力一定大小相等、方向相反-5-B.F1是动力,F2是阻力C.这两个力做的总功为0D.F1比F2做的功多答案 BC解析 由力F1、F2做功的正负可以确定力F1、F2与位移的夹角分别为小于90°、大于90°,但这两个力不一定大小相等、方向相反,A错;F1做正功一定是动力,F2做负功一定是阻力,但正、负不表示功的大小,B对,D错;两个力的总功等于这两个力所做功的代数和,C对.题组二 对正、负功的判定5.如图1,拖着旧橡胶轮胎跑是身体耐力训练的一种有效方法.如果受训者拖着轮胎在水平直道上跑了100m,那么下列说法正确的是( )图1A.摩擦力对轮胎做了负功B.重力对轮胎做了正功C.拉力对轮胎不做功D.支持力对轮胎做了正功答案 A解析 摩擦力方向与轮胎位移方向相反,摩擦力做负功,A项正确;重力和支持力的方向与轮胎位移方向垂直,不做功,B、D项错误;拉力方向与轮胎位移方向成锐角,做正功,C错误.6.一人乘电梯从1楼到20楼,在此过程中经历了先加速、后匀速、再减速的运动过程,则电梯对人的支持力的做功情况是( )A.加速时做正功,匀速时不做功,减速时做负功B.加速时做正功,匀速和减速时做负功C.加速和匀速时做正功,减速时做负功D.始终做正功答案 D解析 在加速、匀速、减速的过程中,支持力与人的位移方向始终相同,所以支持力始终对人做正功,故D正确.7.关于两个物体间的一对作用力和反作用力的做功情况,下列说法正确的是( )A.作用力做功,反作用力一定做功B.作用力做正功,反作用力一定做负功C.作用力和反作用力可能都做负功-5-D.作用力和反作用力做的功一定大小相等答案 C解析 作用力和反作用力大小一定相等,但它们的做功情况却不一定相同.因为作用力和反作用力是作用在不同的物体上,所产生的作用效果不一定相同.作用力做正功,反作用力可能做负功;作用力不做功,反作用力可能做正功、负功或不做功.例如:①如图甲,B向左运动时,A对B的摩擦力做负功,而B对A的摩擦力不做功,所以A、B、D均错;②如图乙,分别用力F1和F2作用在A、B两物体上,结果A相对B发生滑动,此过程中,A、B间的一对滑动摩擦力均做负功,所以C对.题组三 功的计算8.如图2所示,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s.已知雪橇与地面间的动摩擦因数为μ,雪橇受到的( )图2A.支持力做功为mgsB.重力做功为mgsC.拉力做功为FscosθD.滑动摩擦力做功为-μmgs答案 C9.如图所示,力F大小相等,物体沿水平面运动的位移s也相同,下列哪种情况F做功最少( ) 答案 D解析 四种情况下,F、s都相同,由公式W=Fscosα可知,cosα越小,力F做的功越少,D中cosα最小,故选D.10.以一定的速度竖直向上抛出一个小球,小球上升的最大高度为h,空气的阻力大小恒为F,则从抛出至落回出发点的过程中,空气阻力对小球做的功为( )A.0B.-Fh-5-C.-2FhD.-4Fh答案 C解析 从全过程看,空气的阻力为变力,但将整个过程分为两个阶段:上升阶段和下落阶段,小球在每个阶段受到的阻力都为恒力,且总是跟小球运动的方向相反,所以空气阻力对小球总是做负功.全过程空气阻力对小球做的功等于两个阶段所做功的代数和,即W=W上+W下=(-Fh)+(-Fh)=-2Fh.空气阻力、摩擦阻力是一种特殊的力,在计算这种力做的功时,不可简单地套用功的计算公式W=Fscosα,得出W=0的错误结论.从上面的正确结果可以看出:空气阻力做的功在数值上等于阻力与全过程中小球路程的乘积.故选C.11.如图3所示,质量m=50kg的滑雪运动员从高度h=30m的坡顶由静止下滑,斜坡的倾角θ=37°,滑雪板与雪面之间的动摩擦因数μ=0.1.则运动员滑至坡底的过程中:图3(1)滑雪运动员所受的重力对他做了多少功?(2)各力对运动员做的总功是多少?(g=10m/s2,sin37°=0.6,cos37°=0.8,装备质量不计)答案 (1)1.5×104J (2)1.3×104J解析 (1)重力做的功WG=mgssin37°=mgh=50×10×30J=1.5×104J(2)物体所受合力:F合=mgsin37°-μmgcos37°=260N方向沿斜面向下,沿合力方向位移s==50m合力做的功W合=F合·s=260×50J=1.3×104J.12.弹簧原长l0=15cm,受拉力作用后弹簧逐渐伸长,当弹簧伸长到长度为l1=20cm时,作用在弹簧上的力为400N,问:(1)弹簧的劲度系数k为多少?(2)在该过程中弹力做了多少功?答案 (1)8000N/m (2)-10J解析 (1)根据胡克定律F=kx得k===N/m=8000N/m.(2)由于F=kx,作出F-x图像如图所示,求出图中的阴影面积,即为弹力做功的绝对值,由于在伸长过程中弹力F的方向与位移x的方向相反,故弹力F在此过程中做负功,W=-×-5-0.05×400J=-10J.-5-
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发布时间:2022-08-25 12:32:52
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