2024-2025学年新教材高中物理第1章功和机械能1机械能课时练习含解析鲁科版必修2

PAGE9-机械功(25分钟·60分)一、选择题(本题共6小题，每题6分，共36分)1.如图所示，下列过程中人对物体做了功的是 ()A.小华用力推石头，但没有推动B.小明举起杠铃后，在空中停留3秒的过程中C.小江提着书包，随电梯一起匀速上升的过程中D.小陈将冰壶推出后，冰壶在水平冰面上滑行了5米【解析】选C。A、B选项所述情景中，位移都为零，D中冰壶滑行时，不受人的推力，故人对物体不做功，只有C选项所述情景，人对物体做功。2.关于功的概念，下列说法中正确的是 ()A.力对物体做功多，说明物体的位移肯定大B.力对物体做功小，说明物体的受力肯定小C.力对物体不做功，说明物体肯定没有移动D.物体发生了位移，不肯定有力对它做功【解析】选D。力对物体做功多，依据W=Flcosα，假如力很大，那么物体的位移不肯定大，故A错误；力对物体做功小，依据W=Flcosα，假如物体的位移很小，那么物体的受力不肯定小，故B错误；力对物体不做功，依据W=Flcosα，可能α=90°，所以物体不肯定没有移动，故C错误；物体发生了位移，假如力的方向与位移方向垂直，那么力对它不做功，故D正确。3.如图所示，木块A、B叠放在光滑水平面上，A、B之间不光滑，用水平力F拉B，使A、B一起沿光滑水平面加速运动，设A对B的摩擦力为F1，B对A的摩擦力为F2，则以下说法正确的是 ()A.F1对B做负功，F2对A做正功B.F1对B做正功，F2对A不做功C.F2对A做正功，F1对B不做功D.F2对A不做功，F1对A做正功【解析】选A。对整体受力分析可得F=(mA+mB)a，可知A、B两木块的加速度向右，隔离木块A，通过受力分析可知，B对A的摩擦力F2向右，而A向右运动，由W=FL可知，F2对A做正功，A对B的摩擦力F1向左，故F1对B做负功，故A正确，B、C、D错误。4.(2024·济宁高一检测)在德国新冠肺炎疫情最严峻的北威州，一场约5万观众到场的德甲赛事仍于2020年3月7日如期开赛。竞赛时某足球运动员用20N的力，把重为5N为 ()A.200J B.50JC.98J D.无法确定【解析】选D。足球运动员用20N的力作用在足球上，一瞬间就能把足球踢出去，足球在这个力的作用下的位移不知道，所以无法计算运动员对足球所做的功，则D正确，A、B、C错误。【加固训练】如图所示，特别材料制成的B上表面水平，相同材料制成的A置于B上，并与B保持相对静止，A、B一起沿固定的粗糙斜面从底端以肯定的初速度沿斜面对上滑动，从A、B上滑到速度减为零的过程中，下列说法正确的是()A.B对A的支持力做负功B.斜面对B的作用力做正功C.两物体处于超重状态D.B对A的摩擦力做负功【解析】选D。B对A的支持力竖直向上，与A位移方向的夹角小于90°，故支持力做正功，故A错误；A和B一起沿斜面对上做匀减速直线运动，对B分析知斜面对B有支持力和滑动摩擦力，支持力不做功，摩擦力做负功，故斜面对B的作用力做负功，故B错误；A和B一起有沿斜面对下的加速度，故有竖直向下的分加速度，可知两物体处于失重状态，C错误。A具有沿斜面对下的加速度，设为a，将a正交分解为竖直方向重量a1，水平重量a2，如图所示，由于具有水平重量a2，故A必受水平方向的摩擦力f，所以B对A的支持力做正功，摩擦力做负功，故D正确。5.如图所示，重为G的物体静止在倾角为α的粗糙斜面体上，现使斜面体向右做匀速直线运动，通过的位移为x，物体相对斜面体始终保持静止，则在这个过程中 ()A.弹力对物体做功为GxcosαB.静摩擦力对物体做功为GxsinαC.重力对物体做功为GxD.合力对物体做功为0【解析】选D。分析物体的受力状况：重力G、弹力N和摩擦力f，如图所示：依据平衡条件，有：N=Gcosα；f=Gsinα重力与位移垂直，做功为零；摩擦力f与位移的夹角为α，所以摩擦力对物体做功为：Wf=fxcosα=Gxsinαcosα斜面体对物体的弹力做功为：WN=Nxcos(90°+α)=-Gxsinαcosα，故A、B、C错误；因物体做匀速运动，合外力等于零，故合外力做功为零，故D正确。6.如图所示，某个力F=10N作用在半径为R=1m的转盘的边缘上，力F的大小保持不变，但方向保持在任何时刻均与作用点的切线一样，则转动一周这个力FA.0B.20πJC.10JD.10πJ【解析】选B。利用微元法求解拉力F所做的功，可将圆周分成无限多小段，对每一小段，可以认为F与位移方向相同，而位移大小与对应弧长相同，则力F做的总功为力F在各小段所做功的代数和，即WF=F·2πR=20πJ，则B正确，A、C、D错误。二、计算题(本题共2小题，共24分。要有必要的文字说明和解题步骤，有数值计算的要标明单位)7.(10分)如图所示，水平的传送带以速度v=6m/s顺时针运转，两传动轮M、N之间的距离为L=10m，若在M轮的正上方，将一质量为m=3kg的物体轻放在传送带上，已知物体与传送带之间的动摩擦因数μ=0.3，在物体由M处传送到N处的过程中，传送带对物体的摩擦力做了多少功【解析】物体放在传送带上后的加速度a===μg=3m/s2设一段时间后物体的速度增大到v=6m/s，此后物体与传送带速度相同，二者之间不再相对滑动，滑动摩擦力随之消逝，可见滑动摩擦力的作用时间为t==s=2s在这2s内物体水平向右运动的位移为s=at2=×3×22m=6m<L=10m故滑动摩擦力对物体所做的功为W=Fs=μmgs=0.3×3×10×6J=54J。答案：54J【加固训练】如图所示，在光滑水平面上，物体受两个相互垂直的大小分别为F1=3N和F2=4N的恒力，其合力在水平方向上，从静止起先运动10m，(1)F1和F2分别对物体做的功是多少？代数和为多大？(2)F1和F2合力为多大？合力做功是多少？【解析】(1)力F1做的功：W1=F1scosθ1=3×10×J=18J力F2做的功：W2=F2scosθ2=4×10×J=32JW1与W2的代数和：W=W1+W2=18J+32J=50J。(2)F1与F2的合力F==5N合力F做的功W′=Fs=5×10J=50J。答案：(1)18J32J50J(2)5N50J8.(14分)(2024·温州高一检测)一个人从深4m的水井中匀速提取50N的水桶至地面，在水平道路上又匀速行走了12m，【解析】人从4m深的水井中匀速向上提水桶做的功为W1=Fh1=50×4J=200J人在水平道路上行走12m的过程中，由于竖直向上的拉力与水平位移垂直，故人对水桶不做功，即W2=0。人匀速走下6m深的地下室的过程中，对水桶做的功为：W3=-Fh2=-50×6J=-300J所以，在全过程中人对水桶做的功为W总=W1+W2+W3=200J+0-300J=-100J。答案：-100J(15分钟·40分)9.(6分)(多选)如图所示，用恒定的拉力F拉置于光滑水平面上的质量为m的物体，由静止起先运动时间t，拉力F斜向上与水平面夹角为θ=60°。假如要使拉力做的功变为原来的4倍，在其他条件不变的状况下，可以将 ()A.拉力变为2FB.时间变为2tC.物体质量变为D.拉力大小不变，但方向改为与水平面平行【解析】选A、B、D。位移s=at2=t2，W=Fscos60°=t2，当F′=2F时，W′=4W，当时间变为2t时，W′=4W；当m′=m时，W′=2W；当θ=0°时，W′=4W，由此可知，C错，A、B、D对。10.(6分)(多选)如图所示，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【解析】选B、D。墙壁受推力作用但没有位移，所以该同学对墙壁不做功，故C错误，D正确。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，所以墙壁对人不做功，故A错误，B正确，故选B、D。11.(6分)(多选)如图所示，质量为m的物体置于倾角为θ的斜面上，物体与斜面间的动摩擦因数为μ，在外力作用下，斜面以加速度a沿水平方向向左做匀加速运动，运动中物体m与斜面相对静止。则关于斜面对m的支持力和摩擦力的下列说法中正确的是 ()A.支持力肯定做正功 B.摩擦力肯定做正功C.摩擦力可能不做功 D.摩擦力可能做负功【解析】选A、C、D。由功的计算公式W=Fscosα可知，支持力方向垂直斜面对上，与位移的方向夹角小于90°，支持力肯定做正功；而摩擦力是否存在须要探讨：当加速度较小时，摩擦力f沿斜面对上，即a<gtanθ，摩擦力沿斜面对上，做负功；当加速度较大时，摩擦力f沿斜面对下，即a>gtanθ，摩擦力沿斜面对下，做正功；当a=gtanθ时，摩擦力不存在，不做功；综上所述，A、C、D正确，B错误。【加固训练】一滑块在水平地面上沿直线滑行，t=0时，其速度为1m/s。从今刻起先在滑块运动方向上再施加一水平作用力F，力F和滑块的速度v随时间的改变规律分别如图甲和乙所示。设在第1s内、第2s内、第3s内力F对滑块做的功分别为W1、W2、W3，A.W1=W2=W3B.W1<W2<W3C.W1<W3<W2D.W1=W2<W3【解析】选B。在v-t图像中，图线与坐标轴所围面积大小等于滑块某时间段的位移，由图乙可计算第1s内、第2s内、第3s内滑块的位移分别是x1=0.5m、x2=0.5m、x3=1m，所以W1=F1x1=0.5J，W2=F2x2=1.5J，W3=F3x3=2J，所以W1<W2<W3，则B项正确12.(22分)质量为M的长木板放在光滑的水平面上(如图所示)，一个质量为m的滑块以某一速度沿木板上表面从A点滑至B点，在木板上前进了L，而木板前进了s，若滑块与木板间的动摩擦因数为μ，求：(1)摩擦力对滑块所做的功。(2)摩擦力对木板所做的功。(3)这一对摩擦力做功的代数和为多大？【解析】(1)滑块受力状况如图甲所示，摩擦力对滑块所做的功为Wm=f(s+L)cos180°=-μN1(s+L)=-μmg(s+L)。(2)木板受力状况如图乙所示，摩擦力对木板所做的功为WM=f′s=fs=μmgs。(3)W=Wm+WM=-μmgL。答案：(1)-μmg(s+L)(2)μmgs(3)-μmgL【总结提升】摩擦力做功的分析(1)滑动摩擦力和静摩擦力都可以对物体不做功，如手握瓶子使其在水平面内移动，瓶子所受静摩擦力与位移垂直，静摩擦力对瓶子不做功；物体在地面上运动