2024-2025学年高中物理第七章机械能守恒定律12追寻守恒量-能量功课后作业含解析新人教版必修2

PAGEPAGE6追寻守恒量——能量功eq\o(\s\up7(限时：45分钟),\s\do5())一、单项选择题1．以肯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，则从抛出至落回动身点的过程中，空气阻力对小球做的功为(C)A．0 B．－fhC．－2fh D．－4fh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、摩擦阻力是一种特别的力，在计算这种力做的功时，不行简洁地套用功的计算公式W＝Fxcosα，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.2．一人乘电梯从1楼到20楼，在此过程中经验了先加速，后匀速，再减速的运动过程，则电梯对人的支持力的做功状况是(D)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．3．在伽利略试验中，小球从斜面A上离斜面底端为h高处滚下斜面，通过最低点后接着滚上另一个斜面B，小球最终会在斜面B上某点停下来而后又下滑，这点距斜面底端的竖直高度仍为h，在小球运动过程中，下面的叙述正确的是(C)①小球在A斜面上运动时，离斜面底端的竖直高度越来越小，小球的运动速度越来越大②小球在A斜面上运动时，动能越来越小，势能越来越大③小球在B斜面上运动时，速度越来越大，离斜面底端的高度越来越小④小球在B斜面上运动时，动能越来越小，势能越来越大A．①② B．②③C．①④ D．③④解析：动能与物体的质量、速率有关；势能与物体的质量、高度有关．故C项正确．4．起重机的吊钩下挂着质量为m的木箱，假如木箱以加速度a匀减速下降了高度h，则木箱克服钢索拉力所做的功为(D)A．mgh B．m(a－g)hC．m(g－a)h D．m(a＋g)h解析：克服钢索拉力所做的功就是钢索做的负功的大小，因钢索的拉力F＝m(g＋a)，所以WF＝－m(g＋a)h，即克服钢索拉力所做的功为m(g＋a)h.5.如图所示，同一物体分别沿斜面AD和BD自顶点由静止起先下滑，该物体与斜面间的动摩擦因数相同．在滑行过程中克服摩擦力做的功分别为WA和WB，则(B)A．WA>WB B．WA＝WBC．WA<WB D．无法确定解析：设斜面AD、斜面BD与水平面CD所成夹角分别为α、θ，依据功的公式，得WA＝μmgcosα·lAD＝μmglCD，WB＝μmgcosθ·lBD＝μmglCD，所以选B.6．如图，光滑的斜劈放在水平面上，斜面上用固定的竖直板拦住一个光滑球，当斜劈沿水平面对左匀加速运动(球与挡板间仍有弹力)的过程中，以下说法中正确的是(D)A．小球的重力做负功B．斜面对球的弹力不做功C．挡板对球的弹力做正功D．小球受到的合力做正功解析：小球的重力竖直向下，与位移方向垂直，故重力不做功，A错．斜面对小球的弹力垂直斜面对上，挡板对小球的弹力水平向右，而小球位移方向水平向左，所以斜面对小球的弹力做正功，挡板对小球的弹力做负功，B、C错．小球加速度方向向左，所以合外力方向向左，位移也向左，所以合外力做正功，故D正确．二、多项选择题7．关于行星绕太阳运动中太阳引力对行星做功问题，下列说法正确的是(AC)A．沿圆轨道运动时，太阳引力对行星不做功B．沿椭圆轨道运动时，由近日点向远日点运动过程中引力做正功C．沿椭圆轨道运动时，由近日点向远日点运动过程中引力做负功D．沿椭圆轨道运动时，随意时刻引力都做功解析：沿圆轨道运动时，太阳引力与行星速度方向始终垂直，因此引力不做功；沿椭圆轨道由近日点向远日点运动过程中引力与速度方向成钝角，因此引力做负功；在近日点和远日点引力与速度方向垂直不做功．8.如图所示，物体沿弧形轨道滑下后进入足够长的水平传送带，传送带以图示方向匀速运转，则传送带对物体的做功状况可能是(ACD)A．始终不做功B．先做负功后做正功C．先做正功后不做功D．先做负功后不做功解析：设传送带速度大小为v1，物体刚滑上传送带时的速度大小为v2.分以下三种状况探讨：①当v1＝v2时，物体随传送带一起匀速运动，传送带与物体之间不存在摩擦力，即传送带对物体始终不做功，A选项正确．②当v1<v2时，物体相对传送带向右运动，物体受到的滑动摩擦力方向向左，则物体先做匀减速运动直到速度减为v1再做匀速运动，故传送带对物体先做负功后不做功，D选项正确．③当v1>v2时，物体相对传送带向左运动，物体受到的滑动摩擦力方向向右，则物体先做匀加速运动直到速度达到v1再做匀速运动，故传送带对物体先做正功后不做功，C选项正确．三、非选择题9．质量为M的木板放在光滑水平面上，如图所示．一个质量为m的滑块以某一速度沿木板表面从A点滑至B点，在木板上前进了l，同时木板前进了x，若滑块与木板间的动摩擦因数为μ，求摩擦力对滑块、对木板所做的功各为多少？滑动摩擦力对滑块、木板做的总功是多少？答案：－μmg(l＋x)μmgx－μmgl解析：由题图可知，木板的位移为xM＝x时，滑块的位移为xm＝l＋x，m与M之间的滑动摩擦力f＝μmg.由公式W＝Fxcosα可得，摩擦力对滑块所做的功为Wm＝μmgxmcos180°＝－μmg(l＋x)，负号表示做负功．摩擦力对木板所做的功为WM＝μmgxM＝μmgx.滑动摩擦力对滑块、木板做的总功：W＝Wm＋WM＝－μmg(l＋x)＋μmgx＝－μmgl.10．如图所示，足够长水平传送带以2m/s的速度匀速运行，将一质量为2kg的工件沿竖直向下的方向轻轻放在传送带上(设传送带的速度不变)，如工件与传送带之间的动摩擦因数为0.2，则放手后工件在5s内的位移是多少？摩擦力对工件做功为多少？(g取10m/s2)答案：9m4J解析：工件放在传送带上瞬间，工件所受合外力为工件所受到的摩擦力，所以工件的加速度为：a＝μg＝0.2×10m/s2＝2m/s2，经过t＝eq\f(v,a)＝1s工件的速度与传送带速度相同，以后工件就随传送带一起做匀速直线运动，所以工件在5s内的位移是l＝eq\f(1,2)×2×1m＋2×4m＝1m＋8m＝9m，工件在1s内的位移s1＝eq\f(1,2)at2＝1m，Wf＝μmgs1＝0.2×2×10×1J＝4J.11．如图所示，一质量m＝4.0kg的物体，由高h＝2.0m，倾角θ＝53°的固定斜面顶端滑究竟端．物体与斜面间的动摩擦因数为μ＝0.2.求物体所受合外力做的功．(g取10m/s2)答案：68J解析：以物体为探讨对象，物体受重力mg、摩擦力f、支持力FN作用，其受力状况如下图所示．方法一：先求出各个力所做的功，再求总功．FN＝mgcosθ，f＝μFN＝μmgcosθ，物体的位移为l＝h/sinθ，依据功的公式可求出重力做的功为WG＝mgh＝4.0×10×2.0J＝80J.摩擦力做的功为Wf＝－f·l＝－μmgcosθ·eq\f(h,sinθ)＝－0.2×4.0×10×2.0×eq\f(3,4)J＝－12J.支持力做的功为WN＝0，故物体所受合外力做的功为W总＝WG＋Wf＋WN＝80－12J＝68J.方法二：先求物体的合外力，再求合外力的功．如图所示，物体所受的合外力为F合＝mgsinθ－f＝mgsinθ－μmgcosθ＝4.0×10×(0.8－0.2×0.6)N＝27.2N物体的位移为l＝h/sinθ＝eq\f(2,0.8)m＝2.5m，故物体所受合外力做的功为W总＝F合·l＝27.2×2.5J＝68J.12．起重机把重为2×103kg的重物从地面竖直提升到高18m的地方．试求以下两种状况中起重机钢绳对重物所做的功．(1)匀速提升；(2)以加速度a＝2m/s2匀加速向上提升．(g取10m/s2)答案：(1)3.6×105J(2)4.32×105J解析：在日常生活中和科学技术领域往往须要计算力对物体所做的功．在计算力对物体所做的功时，肯定要分析清晰是哪个力在哪段位移内对物体所做的功