7-1-2-功的计算(备作业)高一物理同步备课系列(解析版)

PAGE试卷第=1页，共=sectionpages33页7.1.2功的计算（备作业）（解析版）学校:___________姓名：___________班级：___________考号：___________一、解答题1．一个质量m＝150kg的雪橇，受到与水平方向成＝37°角斜向左上方500N的拉力F作用，在水平地面上移动的距离l＝5m（如图所示）。物体与地面间的滑动摩擦力F阻＝100N，求：（1）力F对物体所做的功；（2）摩擦力对物体所做的功；（3）求合外力对物体所做的总功。【答案】（1）2000J；（2）-500J；（3）1500J【详解】（1）根据W＝Fscosθ代入数据得WF＝Flcos37°＝500×5×0.8J＝2000J（2）摩擦力做功为WF阻＝－F阻·l＝－100×5J＝－500J（3）则合外力做的总功为W总＝WF＋WF阻＝2000J－500J＝1500J2．饲养员对着长l＝1.0m的水平细长管的一端吹气，将位于吹气端口的质量m＝0.02kg的注射器射到动物身上。如图所示，注射器飞离长管末端的速度大小v＝20m/s。可视为质点的注射器在长管内做匀变速直线运动，离开长管后做平抛运动。（g取10m/s2）（1）求注射器在长管内运动时的加速度大小；（2）求注射器在长管内运动时外力对注射器做功多少？（3）若动物与长管末端的水平距离x＝4.0m，求注射器下降的高度h。【答案】(1)200m/s2；(2)4J；(3)0.2m【详解】(1)由可得(2)由牛顿第二定律可得注射器在长管内运动时外力对注射器做功(3)由匀速运动的位移公式可得注射器下降所以时间为则注射器下降高度为3．如图所示，质量为m=2kg的物体静止在水平地面上，受到与水平地面夹角为θ=37°、大小F=10N的拉力作用，物体移动了l=2m，物体与地面间的动摩擦因数μ=0.3，g取10m/s2，cos37°=0.8。求：（1）物体所受各个力所做的功；（2）合力F合所做的功W。【答案】（1）重力和支持力做功均为零，拉力做功16J，摩擦力做功-8.4J；（2）7.6J【详解】（1）对物体进行受力分析，如图所示拉力F所做的功W1=Flcos37°=16J重力和支持力方向与位移方向垂直，做功为零。摩擦力Ff=μFN=μ(mg-Fsin37°)摩擦力做功W2=Fflcos180°=-8.4J（2）总功W=W1+W2=7.6J4．如图所示，一质量为m=1.0kg的物体从半径为R=5.0m的圆弧的A端，在拉力作用下沿圆弧缓慢运动到B端（圆弧AB在竖直平面内）。拉力F大小不变，始终为15N，方向始终与物体在该点的切线成37°角。圆弧所对应的圆心角为60°，BO边在竖直方向上。求这一过程中拉力F做的功。（sin37°=0.6，cos37°=0.8，π=3.14）【答案】62.8J【详解】将圆弧AB分成很多小段s1、s2、…、sn，拉力在每一小段上做的功为W1、W2、…、Wn，因拉力F大小不变，方向始终与物体在该点的切线成37°角，所以W1=Fs1cos37°W2=Fs2cos37°…Wn=Fsncos37°故WF=W1+W2+…+Wn=Fcos37°（s1+s2+…+sn）=Fcos37°·R=62.8J5．某人利用如图所示的装置,用100N的恒力F作用于不计质量的细绳的一端,将物体从水平面上的A点移到B点。已知α1=30°,α2=37°,h=1.5m,不计滑轮质量及绳与滑轮间的摩擦。求绳的拉力对物体所做的功（sin37°=0.6,cos37°=0.8）。【答案】50J【详解】由于不计绳的质量及绳与滑轮间的摩擦,故恒力F做的功和绳对物体的拉力做的功相等。由于恒力F作用在绳的端点,故需先求出绳的端点的位移l,再求恒力F做的功。由几何关系知,绳的端点的位移为l=-=h=0.5m在物体从A移到B的过程中,恒力F做的功为W=Fl=100×0.5J=50J故绳的拉力对物体所做的功为50J。6．如图所示，小孩与冰车静止在冰面上，大人用N的恒定拉力，使小孩与冰车沿水平冰面一起滑动。已知拉力方向与水平冰面的夹角，小孩与冰车的总质量kg，冰车与冰面间的动摩擦因数，重力加速度m/s2，，。求：（1）小孩与冰车所受支持力的大小；（2）小孩与冰车加速度的大小a；（3）s内合力所做的功W。【答案】（1）N；（2）m/s2；（3）J【详解】（1）冰车和小孩受力如图所示，竖直方向合力为零解得N（2）水平方向根据牛顿第二定律由滑动摩擦力公式联立得m/s2（3）由牛顿第二定律有由功的定义式得由位移公式得联立解得J7．我国自行研制、具有完全自主知识产权的新一代大型喷气式客机C919首飞成功后，拉开了全面试验试飞的新征程，假设飞机在水平跑道上的滑跑是初速度为零的匀加速直线运动，当位移时才能达到起飞所要求的速度。已知飞机质量，滑跑时受到的阻力为自身重力的0.1倍，取重力加速度，在飞机滑跑过程中，求：（1）飞机克服阻力所做的功；（2）牵引力的大小；（3）牵引力对飞机所做的功。【答案】（1）；（2）；（3）【详解】（1）飞机克服阻力所做的功解得（2）飞机作匀变速直线运动，有由牛顿第二定律，有联立解得（3）在滑跑阶段，牵引力所做的功

解得8．放在地面上的木块与一轻弹簧相连，弹簧处于自由伸长状态，现用手水平拉弹簧，拉力的作用点移动x1=0.2m时，木块开始运动，继续拉弹簧，木块缓慢移动了x2=0.4m的位移，其F－x图象如图所示，求上述过程中拉力所做的功。【答案】20J【详解】由F－x图象可知，在木块运动之前，弹簧弹力随弹簧伸长量的变化是线性关系，木块缓慢移动时弹簧弹力不变，图线与横轴所围梯形面积即为拉力所做的功，即9．如图1，载有质量为货物的货车以的速度在平直的高速公路上匀速行驶。因司机看到前方警示标识，采取紧急制动。车厢内货物向前滑行，恰好在车停止时与车厢前壁相撞并反弹，其图像如图2所示。设货车匀减速刹停后不再移动。重力加速度g取。则从货车开始刹车到货物停止运动的过程中，求：（1）货物与车厢间的动摩擦因数；（2）货车的位移大小；（3）货物相对车厢滑行的位移大小；（4）摩擦力对货物做的功。【答案】（1）；（2）81m；（3）8.5m；（4）【详解】（1）对货物由图像可知，货物的加速度大小为根据牛顿第二定律有解得（2）设货车制动前速度为，制动距离为，用时为t，则有（3）设货物碰撞车厢时的速度大小为，碰撞前的位移大小为，碰撞后瞬间速度大小为，返回的位移大小为。由图像可知又因为即设货物相对车厢的位移为，则有解得（4）全程摩擦力对货物做负功，则摩擦力对货物做的功10．如图所示，一质量m=1.0kg的物体从半径R=5.0m的圆弧的A端，在拉力作用下沿圆弧缓慢运动到B端（圆弧AB在竖直平面内）。拉力F的大小始终为15N不变，方向始终沿物体在该点的切线方向。。圆弧所对应的圆心角为60°，BO边沿竖直方向，g取10m/s2。在这一过程中，求：（1）拉力F